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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @Wu-&Lb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GShxPH{_j  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, =kd$??F  
Wc3z7xK1@  
cl4E6\?z  
^Bx[%  
  class filler fj_23{,/"g  
  { ";K w?  
public : >fPo_@O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QZ a.c  
} ; pO` KtagL  
gYKz,$  
O `}EiyV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O*EV~ {K  
aLO^>",  
I.<c{4K5  
2{OR#v~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kgbm/L0XR*  
OviS(}v4@  
/)P}[Q4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /(N/DMl[  
V>{< pS  
t[^$F,  
)Z}AhX  
二. 战前分析 >yBq i^aL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lPTx] =G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 yeo&Qz2vU  
oo5=5s6 3}  
c`a(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OZ[YB  
  /* --------------------------------------------- */ Yd^@Ei9  
vector < int *> vp( 10 ); G=zWhqieh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !gsvF\XDM  
/* --------------------------------------------- */ ^kez]>   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rd%%NnT"  
/* --------------------------------------------- */ )#=J<OpG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V>Wk\'h  
  /* --------------------------------------------- */ \/a6h   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r* *zjv>  
/* --------------------------------------------- */ M([#Py9h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (Fv tL*  
xs$$fPAQ  
yK~=6^M  
CD|[PkjW  
看了之后,我们可以思考一些问题: }r:o8+4  
1._1, _2是什么? zZ5:)YiW-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Wa_qD  
2._1 = 1是在做什么? YG p+[|'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ._mep\#.:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }U_ ' 7_JT  
qNp1<QO0  
xP;r3u s  
三. 动工 O7K.\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K2   
]MbPivM  
)Fw/Cu  
_X6'u J  
template < typename T > x(_[D08/TT  
class assignment K =g</@L6R  
  { p?@ %/!S  
T value; @mp`C}x"0&  
public : xmW~R*^  
assignment( const T & v) : value(v) {} (\V i _  
template < typename T2 > 7e/+C{3v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [K!9xM6  
} ; Gr"CHz/  
op,L3:R\Z  
8[^'PIz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o4(*nz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qzi?%&  
Szus*YL7  
y_]+;%w:  
@ZKf3,J0  
  class holder mkl{Tp*  
  { ,$P,x  
public : Y +gY"  
template < typename T > _T=g?0 q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y.tx$%  
  { s\ IKSoE  
  return assignment < T > (t); *7BfK(9T  
} k ;WD[SV  
} ; 4zug9kFK  
hlTbCl  
RaZ>.5 D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 92+8zX  
 Cs,H#L  
  static holder _1; Ucj?$=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2_o#Gx'  
nQ%HtXt;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pl[J!d.c  
而不用手动写一个函数对象。 " \$^j#o  
@NHh- &;w  
s0kp(t!fiu  
8xpplo8  
四. 问题分析 1I +9?fa  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2|1fb-AR  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &hCbXs=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 azcPeAe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <N<Q9}`V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +Y\:Q<eMFg  
uOxHa>h  
五. 问题1:一致性 b}J%4Lx%m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CSk]c9=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4#U}bN  
`]Bb0h1![  
struct holder 5xY{Q  
  { |"H 2'L$  
  // ~z,o):q1 }  
  template < typename T > 2[E wN!IZ  
T &   operator ()( const T & r) const <v"o+  
  { 7>JYwU{  
  return (T & )r; `i7r]  
} IThd\#=  
} ; . ,7bGY 1$  
R>Ra~ b  
这样的话assignment也必须相应改动: n|`3d~9$&  
_IH" SVub  
template < typename Left, typename Right > rg/{5f  
class assignment %H{p&ms  
  { | HazM9=  
Left l; ^0VL](bD>  
Right r; ?KT{H( rU  
public : E?m~DYnU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q76POytV|  
template < typename T2 > 'CLZ7 pV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i`,FXF)  
} ; 1Pf(.&/9_  
S_}`'Z )  
同时,holder的operator=也需要改动: en<mm#Ab  
Lu.zc='\  
template < typename T > UHBXq;?&q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >rG>Bz^Pu  
  { Io6/Fv>!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yNu_>!Cp5  
} {.Tx70kn  
18g_v"6o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :_{8amO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UD I{4+z  
.UyE|t4  
return l(rhs) = r; HL)!p8UHJ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 DA=!AK>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~lj~]j  
-[>de! T3$  
template < typename Tp > {C1crp>q  
class constant_t A~ya{^}  
  { sXKkZ+2q  
  const Tp t; k.T=&0J_1  
public : LZ*8YNp1'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} > mGH4{H  
template < typename T > 8\"<t/_ W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZbnAAbfKH  
  { OATdmHW  
  return t; Uj@th  
} ?u|??z%  
} ; +z >)'#  
?H{[u rLn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )0{`}7X  
下面就可以修改holder的operator=了 QV4|f[Ki%  
m 0HK1'  
template < typename T > .hTqZvDa  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =w2 4(S  
  { PK*Wu<<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K+g[E<x\=  
} X -pbSq~5  
[g}Cve#i  
同时也要修改assignment的operator() ?W/.'_  
0zt]DCdY  
template < typename T2 > 4WT[(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  ZR.k'  
现在代码看起来就很一致了。 &|>@K#V8-;  
&(F c .3m  
六. 问题2:链式操作 9u=A:n\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4;`z6\u9-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 p8Vqy-:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 OvfluFu7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F!z0N&#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oqrx7 +0{  
V^~RDOSy7n  
template < typename T > }\4yU=JP K  
struct result_1 24sMX7Q,i  
  { *X5)9dq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; obb%@S`  
} ; 'Waa zk[@O  
-H| 9 82=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: IUMv{2C  
fI.|QD*$b  
template < typename T > bWPsfUn#  
struct   ref z 4u&#.bU  
  { ]HKt7 %,  
typedef T & reference; jP@ @<dt  
} ; {QG.> lB  
template < typename T > 0Tj,TF  
struct   ref < T &> o |$D|E  
  { Nc[@QC{  
typedef T & reference;  A l[ZU  
} ; ^:9a1{L[  
r" H::A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ds1h18  
\aSP7DzqQ  
template < typename T > {kpad(E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )g5?5f;  
  { [6GYYu\  
  return l(t) = r(t); *^>"  h@J  
} +Z`=iia>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y6(PG:L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {!,K[QwcI  
MU<(O}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6?Ncgj &@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0R x#Fm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ?kjQ_K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g 9,"u_  
最后的布局是: F^,:p.ihm<  
                Add $]7f1U_e  
              /   \ 1U\ap{z@  
            Divide   5 ]#0 (  
            /   \ ?m7:@GOE1  
          _1     3 l 9K`+c+t  
似乎一切都解决了?不。 I~,.@{4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 RpdUR*K9x  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n 0!8)Sth  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5es t  
W"\~O"a  
template < typename Right > IjI'Hx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "*vrrY  
Right & rt) const 6w.E Sm  
  { {Jn0G;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wt($trJ  
} ==Gc%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `_/bg(E  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 --h\tj\U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^ h=QpH  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zB.cOMx  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 LV}R 9f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? SYJO3cY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -()WTdIy  
Xv1vq -cM  
template < class Action > m*^)#  
class picker : public Action x $uhkP  
  { 7# AIX],  
public : d$IROZK-D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H'A N osv  
  // all the operator overloaded Ft5A(P >  
} ; D4%J!L<P  
@3`5(xwzm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {FI zoR"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )uqzu%T  
c 4z&HQd  
template < typename Right > %H{pU:[5*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]r`;89:s>  
  { y2W+YV*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0E.N3iU  
} pBtO1x6x/  
`[H^ `   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !Asncc G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #GM^:rF  
 _a09;C  
template < typename T >   struct picker_maker AVT % AS  
  { /HIyQW\Ki-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %.Y5%T yP  
} ; !h? HfpYv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~J\qkQ  
  { _8G w Mj  
typedef picker < T > result; 9xA4;)36  
} ; Hf4_zd  
o3 0C\  
下面总的结构就有了: |E+.y&0;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZRMim6a4X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {4_s:+v0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i6Z7O )V  
至此链式操作完美实现。 i'f w>-0  
M CC4'  
3.W[]zH/u  
七. 问题3 w=KfkdAJ*/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 f:Pl Mv!{  
fHiL%]z  
template < typename T1, typename T2 > ElO|6kOBYG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^4=#, K  
  { Q/o,2R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |>Q>d8|k  
} ]zx%"SUM  
h@RpS8!Bi  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^ITF*  
Sk{skvd;  
template < typename T1, typename T2 > rHKO13WF  
struct result_2 d(IJ-qJ N  
  { i l^;2`]&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qU26i"GHp  
} ; v_KO xV:<`  
_[rFnyC+0V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? { ^o.f  
这个差事就留给了holder自己。 f*%kHfaXgN  
    Fz#@[1,  
>zJHvb)b\  
template < int Order > OIK x:&uIk  
class holder; r+#{\~r7T  
template <> x2v0cR"KL  
class holder < 1 > N7?]eD  
  { )rEl{a  
public : Y` }X5(A@  
template < typename T > ,I"T9k-^  
  struct result_1 !!\}-r^y%  
  { @}y.  
  typedef T & result; @c^ Dl  
} ; (dlp5:lQz  
template < typename T1, typename T2 > 88HqP!m%P:  
  struct result_2 W&5/1``u\  
  { _X#Rv2a  
  typedef T1 & result; m%0 -3c(  
} ; '0 Cp  
template < typename T > m>=DJ{KQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SKC;@?  
  { DS?.'"n[u  
  return (T & )r; Pn!~U] A$%  
} :#:|:q.]  
template < typename T1, typename T2 > MpOU>\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hs7!S+[.$$  
  { Wt/;iq"  
  return (T1 & )r1; 2E }vuw=c  
} *2 Pr1U  
} ; pGD@R=8  
G*IP?c>=  
template <> prZ ,4\  
class holder < 2 > g}MUfl-L  
  { "Not /8J  
public : nI6 gd%C  
template < typename T > ~| j  eNT  
  struct result_1 Q:b0M11QR  
  { qfsPX6]  
  typedef T & result; d+,!>.<3  
} ; |Gic79b  
template < typename T1, typename T2 > X['9;1Xr  
  struct result_2 0&s6PS%  
  { ,l~<|\4,wv  
  typedef T2 & result; |aDBp  
} ; OZ\6qMH3e  
template < typename T > #Hrzk!&9   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L/"MRQ"  
  { HAjl[c  
  return (T & )r; j n^X{R\  
} %,bD| NKp  
template < typename T1, typename T2 > >!Yuef <P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Cd*h4Q]S  
  { UDEGQ^)Xz|  
  return (T2 & )r2; l 5-[a  
} !<M eWo  
} ; )JzY%a SP  
uzdPA'u  
T^ktfg Xq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :)#;0o5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g-qXS]y7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >NUbk9}J4  
u%C oo  
return l(i, j) = r(i, j); n#+EG3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c|/HX%Y  
<UGaIb  
  return ( int & )i; N|DfE{,  
  return ( int & )j; Gd!-fqNa'x  
最后执行i = j; ? Ek)" l  
可见,参数被正确的选择了。 D [+LU(  
hC2Fup1@  
`n$Ak5f  
vIpL8B86a  
#Ha:O,|  
八. 中期总结 `=Ip>7T&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Vg'R=+Wb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &Ym):pc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m|q,i xg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (~DW_+?]'  
u+V*U5v  
*X .1b!  
2u$-(JfoS  
,)`_?^ \$f  
-$8ew+  
九. 简化 :u4|6?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 AA5G` LiT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Um+_ S@h  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DZ|*hQU>K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _r-LX"  
  +-*/&|^等  w*`:v$  
2. 返回引用。 :9QU\{2  
  =,各种复合赋值等 pX%:XpC!h  
3. 返回固定类型。 n%3!)/$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) | In{5E k  
4. 原样返回。 l\Ozy  
  operator, egu{}5  
5. 返回解引用的类型。 G!j9D  
  operator*(单目) r~,y3L6ic  
6. 返回地址。 /V,xSK9.&  
  operator&(单目) _=$~l^Y[  
7. 下表访问返回类型。 ,1ev2T  
  operator[] .RpJZ[E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8Qg{@#Wr  
  operator<<和operator>> 4|PWR_x  
jC&fnt,O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 k3bQ32()  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6!_Wo\ _%  
5&8E{YXr  
template < typename Left > uq3pk3 )W9  
struct value_return #}#m\=0  
  { ndD>Oc}"3  
template < typename T > |jIHgm  
  struct result_1  u 8o!  
  { JwMRquQv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @V:K]M 5  
} ; Wx0i_HFR  
h@`Rk   
template < typename T1, typename T2 > O=A R`r#u  
  struct result_2 g}%ODa !H  
  { <ww D*t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c+l1 l0BA  
} ; ZuGSRGX'  
} ; KZ2[.[(Ph  
3A,N1OXG  
d[t0K]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait StJb-K/_cL  
-`' |z+V  
下面我们来剥离functor中的operator() 8;gi8Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [r`KoHwdm  
[WDzaRzd  
return l(t) op r(t) =%|`gZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xVPSL#>  
return op l(t) a*(Zb|g  
return op l(t1, t2) S #GxKMO%  
return l(t) op !l*A3qA  
return l(t1, t2) op 2E40&  
return l(t)[r(t)] p8,=K<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k1,k 9BK  
30HUY?'K  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A"S"La%"  
单目: return f(l(t), r(t)); 9(]_so24,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cB,^?djJ3  
双目: return f(l(t)); *fm?"0M5  
return f(l(t1, t2)); z#+WK| a  
下面就是f的实现,以operator/为例 \hX,z =  
7 (2}Vs!5  
struct meta_divide Tu(:?  
  { |V5BL<4  
template < typename T1, typename T2 > !EIH"`>!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P"NI> HM  
  { o'lG9ePM|  
  return t1 / t2; `p\%ha!,w  
} /D"T\KNWr  
} ; 1t e^dh:Vp  
~ n<|f  
这个工作可以让宏来做: _-fLD  
hp)>Nzdx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }#1.$a  
template < typename T1, typename T2 > \ CRo'r/G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -`4]u!A  
以后可以直接用 ZJ{DW4#t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SGl|{+(A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 d_ =K (}eR  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "5eD >!  
lB27Z}   
?`TJ0("z"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &m5^ YN$b  
L@\t] ~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W,~*pyLdO  
class unary_op : public Rettype ++~ G\T9H  
  { 1tXc7NA<  
    Left l; TU?n;h#TZ  
public : k Fl* Im  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %# uw8V  
Wqv7  
template < typename T > N,w6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q<\r}1Dm  
      { +_:p8, 5o  
      return FuncType::execute(l(t)); |!K&h(J|  
    } |6NvByc,  
:vi %7  
    template < typename T1, typename T2 > cPIyD?c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L^e*_q2d:>  
      { s-*N_Dv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c+{XP&g8_J  
    } 6No.2Oo  
} ; O#igH  
26~rEOgJ  
I&|8 qx#  
同样还可以申明一个binary_op  fp||<B  
qF3S\ C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gS(JgN  
class binary_op : public Rettype _$*-?*V&  
  { ;2h"YU-b  
    Left l; cV:Q(|QC  
Right r; +PYR  
public : p3fV w]N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >]}VD "\  
RCqL~7C+ k  
template < typename T > 3Dc^lfn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~@@t-QY  
      { ip'v<%,Q3"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -T+yS BO_3  
    } J>dj]1I  
e77s?WxbK  
    template < typename T1, typename T2 > W9cvxsox  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nj6Np^@sH  
      { fx 08>r   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L,_U co  
    } -C^qN7Bz  
} ; .~'q yD2V  
>`3 0 ib  
NO*~C',cI/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _)-2h[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &\?{%xj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N cHCcc  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J'cE@(US  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .WOF:Nu4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IwFf8? 3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 21$^k5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KI<x`b  
下面是修改过的unary_op f`8fNt  
z=k*D^X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZbH6$2r  
class unary_op 3I?yRE  
  { !4F@ !.GG!  
Left l; ;Xidv9c  
  d{!zJ+n  
public : -GgV&%'a  
oi3Ix7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pfim*\'  
-eSI"To L<  
template < typename T > Cyv_(Oh?dv  
  struct result_1 p*P0<01Z  
  { 7; }TNK\+v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ku^2K   
} ; C~iFFh6:  
b(ryk./ogx  
template < typename T1, typename T2 > VAxk?P0j6  
  struct result_2 _}Gs9sHr0K  
  { RkdAzv!Y7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :Z ]E:f0P  
} ; 7Ph+Vs+h  
`Geq,  
template < typename T1, typename T2 > 0@f7`D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Ur~DXY  
  { {iq{<;)U?U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HSl$ U0  
} ]*S_fme  
,/L_9wV-\  
template < typename T > 1_W5@)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J! eVw\6  
  { CvTgtZ '  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7L:R&W6  
} qf] OSd  
$0iN43WSQ  
} ; Y@%6*uTLa  
m4P=,=%  
Df/f&;`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q^V`%+  
好啦,现在才真正完美了。 dR /UXzrc  
现在在picker里面就可以这么添加了: w_J`29uc  
>BQF<  
template < typename Right > 4sK|l|W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NU/~E"^I.  
  { 1[`l`Truz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nBiA=+'v  
} s.dn~|a  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]i]sgg[  
zT+yZA.L  
cfe[6N  
=Jl1D*B*  
1J *wW# e  
十. bind 0\}j[-`pF  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {K0T%.G  
先来分析一下一段例子 ~KfjT p#  
-+I! (?  
<F.Ol/'h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7#|NQ=yd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sdt2D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &FvNz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s9:2aLZ {  
我们来写个简单的。 Y.*lO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t@19a6:Co  
对于函数对象类的版本: S(-=I!.G{  
TuCOoz@d  
template < typename Func > a m zw  
struct functor_trait $BBfsaJPT  
  { K6oX nz}  
typedef typename Func::result_type result_type; ^9b `;}).  
} ; u!`C:C'  
对于无参数函数的版本: 17Gdu[E  
K((Kd&E  
template < typename Ret > 80]TKf>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $-AvH( @  
  { SCH![Amq  
typedef Ret result_type; %Z5k8  
} ; Zz&i0 r  
对于单参数函数的版本: fY"28#   
#"yf^*wX  
template < typename Ret, typename V1 > =K>Z{% i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q@-qA]  
  { r;T/  
typedef Ret result_type; G-(c+6Mn  
} ; jb![ Lp  
对于双参数函数的版本: xA5$!Oq7  
hCvn(f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yK7>^p}V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TxCQGzqe  
  { k"7eHSy,  
typedef Ret result_type; ` U3  
} ; F i/G, [q  
等等。。。 |O9=C`G_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy # |I@`#O  
8W[]#~77b  
template < typename Func > ?W|IC8~d')  
struct func_return MHYf8HN  
  { 2,;t%GB  
template < typename T > $B?7u@>,  
  struct result_1 D5m\u$~V  
  { VfcQibm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lmcDA,7  
} ;  ck~xj0  
` j<tI6[e  
template < typename T1, typename T2 > 9h(hx 7]  
  struct result_2 Qd4T?5 vG  
  { &P3vcB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LI<5;oE;  
} ; ;MJ1Q  
} ; V$%K=[  
ZO 1J";>u  
5l}h8So4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *n'x S L  
g\)z!DQ]  
template < typename Func, typename aPicker > R,bcE4WR"  
class binder_1 7:<Ed"rdE  
  { Mv=cLG?X  
Func fn; 'X,V  
aPicker pk; \veL5  
public : 8vw]u_e  
R7{hoqI2  
template < typename T > G]1pGA;  
  struct result_1 %nh'F6bNgv  
  { R4(8]oUW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /6c10}f  
} ; lp UtNy  
m^.C(}  
template < typename T1, typename T2 > %p60pn[(  
  struct result_2 1F,_L}=o1s  
  { k#) .E X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &zcj U+n  
} ; Sh6Cw4 R  
Vgn1I(Gj4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZRm\d3x4  
3p W MS&  
template < typename T > |pR$' HO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c7IR06E  
  { hob$eWgr  
  return fn(pk(t)); n5/Tn7hY  
} 3raA^d3!?  
template < typename T1, typename T2 > ^b %8_?2m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J"%}t\Q  
  { T_[\(K`w!  
  return fn(pk(t1, t2)); oLMi vy4  
} CWQ2iu<_0  
} ; m5aaY  
"'B%.a#k  
Sg>0P*K@  
一目了然不是么?  7~nCK  
最后实现bind E0]h|/A]  
z44~5J]  
SYPMoE!U:  
template < typename Func, typename aPicker > l|em E ^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \q'fB?bS^  
  { Z;\"pP:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6ya87H'e@  
} <@2# VG  
X$iJ|=vW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wb )l8[=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;w(1Ydo  
D])YP0|}  
十一. phoenix "|*Kf#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jsd]7C  
_lv:"/3R  
for_each(v.begin(), v.end(), =Fy8rTdk6r  
( 8I0T u  
do_ oK:P@V6!  
[ *yq]  
  cout << _1 <<   " , " zn1Rou]6  
] qU*&49X  
.while_( -- _1), ]\,uF8gg)  
cout << var( " \n " ) UH-uU~  
) s[@>uP  
); 2\B9o `Y  
A=d$ir K[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6H,=S`V]EK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )2Ru!l#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YQdX>k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $YY)g$  
.]s( c!{y  
9XqAjez\  
template < typename Cond, typename Actor > \Fg6b6  
class do_while ZNpExfGEU  
  { {V% O4/  
Cond cd; Ca@=s  
Actor act; QsJW"4d  
public : 0&IXzEOr  
template < typename T > RrdtU7i3  
  struct result_1 L"!ZY  
  { ~!:Sp_y  
  typedef int result_type; tK}p05nPhl  
} ; kefv=n*]l  
l()MYuLNV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2, "q_d'V  
o?mXxL)  
template < typename T > Tb1}XvZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9_WPWFO  
  { q6JW@GT  
  do Xu94v{u3  
    { DwY<qNWT  
  act(t); X0Z-1bs  
  } wEnuUC4j  
  while (cd(t)); =ch Af=  
  return   0 ; ~K-*q{6Q  
} tG2OVRx8u  
} ; Jp3di&x  
&M3ES}6  
H]$=*(aje  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  +iH30v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _p J_V>l  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ca/o#9:N`:  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yaRcBT?  
下面就是产生这个functor的类: nOal7BNN  
b?]ly(  
yvoo M'R  
template < typename Actor > ezr\T  
class do_while_actor 5u|=;Hz*)  
  { u@Cf*VPK  
Actor act; 2@R8P~^W  
public : Zp(=[n5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P A6KX5  
CI!Eq&D,  
template < typename Cond > '`]n_$f'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H/Ec^Lc+_  
} ; Bq~hV;9nf  
|v$%V#Bo  
\YlF>{LVe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -M:hlwha  
最后,是那个do_ 71l"m^Z3zy  
MzR1<W{ O  
wHOlj)CZ  
class do_while_invoker y^!E "  
  { cF_;hD|YZ  
public : FS`vK`'  
template < typename Actor > \7t5U7v8U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `?]rr0.}hp  
  { yD[zzEuQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ! nCjA\$  
} 7O+Ij9+{n  
} do_; v dH+>l  
@Xve qUUU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S0N2rU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (lN;xT`=  
最后来说说怎么处理break和continue p<HTJ0  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 (~ ]g,*+  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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