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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )Fc` rY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l2v4SvbX  
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, b;wf7~a*  
"AN2K  
%GRD3S  
|aH;@V  
  class filler j@4 yRl ^  
  { ]Y#$!fIx  
public : Ri$wt.b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qo*,2B9R L  
} ; BMw_F)hTO  
sE*A,z?  
EN lqoj1  
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: PJC[#>}  
!Vtt.j &4  
"NUl7ce.R  
f/spJ<B).4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [Z2:3*5r.  
/*5t@_0fe  
t;P%&:"@M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DNsDEU  
4"$K66yk@  
>KjyxJ7  
% K$om|]p  
二. 战前分析 ~#X,)L{y7v  
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。 l3Vw?f   
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 Da#|}m0>  
V K/;ohTTP  
W~15[r0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D-)jmz>R  
  /* --------------------------------------------- */ Lod$&k@@  
vector < int *> vp( 10 ); TH_Vw,)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~z)diF<  
/* --------------------------------------------- */ Cm:&n|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lO482l_t  
/* --------------------------------------------- */ ,vBi)H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SK2nxZOH  
  /* --------------------------------------------- */ TNs0^h)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [@Hv,  
/* --------------------------------------------- */ {^TVZdw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Pb0+ z=L  
8'=8!V  
@Q:5{?  
5#~ARk*?a  
看了之后,我们可以思考一些问题: SB#YV   
1._1, _2是什么? 0- GA,I_  
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。 PV?XpT  
2._1 = 1是在做什么? {I s?>m4  
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。 v:s.V>{"S  
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。 QcyYTg4i  
xk}(u`:.  
xNG 'UbU  
三. 动工 ".&x`C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vkE[Ur>  
3zJbb3e  
ZN)a}\]  
%G9: M;|'  
template < typename T > O=os ,'"  
class assignment vF, !8e'v  
  { ?#@JH  
T value; D:Zpls.  
public : TGxspmY6  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^H'zS3S  
template < typename T2 > &gc8"B@V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l6b3i v,  
} ; VFN\ Ryd  
`r"euO r\  
846j<fE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cnAwoTt4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'U<-w$!f+^  
{;4AdZk  
^FSUK  
]JQk,<l5E  
  class holder Zf<M14iM  
  { wAE ,mw  
public : m ys5B}  
template < typename T > =re1xR!E5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YH`/;H=$G/  
  { Gy36{*  
  return assignment < T > (t); t0Q/vp*/  
} zn5  
} ; x1)G!i  
O`e0r%SJ  
DJ"O`qNV3  
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: t?^C9(;6  
sMAc+9G9k  
  static holder _1; h tbN7B(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WXj}gL`  
DKL< "#.7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L|G!of[8n  
而不用手动写一个函数对象。 kzCD>m  
|Ia3bV W  
_%Ay\4H^\  
2-821Sf#h  
四. 问题分析 \(_FGa4j  
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。 <Vp7G%"'W  
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。 jqHg'Fq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X#mm Z;P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z(AI]wk3<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 11}fPWK  
.?b2Bd!MC  
五. 问题1:一致性 .fxI)  
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?| CQfrAk4mu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6L~@jg~0A[  
| ]`gps  
struct holder m`UNdFS  
  { @L|X('i  
  // k))*Sg  
  template < typename T > 'j=7'aX>K  
T &   operator ()( const T & r) const TDg#O!DUF  
  { }~dXz?{p8  
  return (T & )r; ' >[KVvm  
} BDY@&vF  
} ; }x4,a6^  
,J?Hdy:R  
这样的话assignment也必须相应改动: ~uRG~,{rH  
<by}/lF0  
template < typename Left, typename Right > o[*</A }  
class assignment '2=u<a B  
  { O4FW/)gq  
Left l; ' >> IMF  
Right r; %7BVJJp2  
public : QZk:G+ $  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vTYI ez`g  
template < typename T2 > yv4ki5u`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +]Of f^s  
} ; ]B0 >r^  
[w l:"rm  
同时,holder的operator=也需要改动: .['@:}$1  
[6qa"Ie  
template < typename T > ~T<#HSR`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const HGmgQ>q@M$  
  { s)<#a(!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1QM*oj:  
} fXMVl\ <  
qWe1`.o  
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。 CtVY;eG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o9M[Zr1@k  
''!pvxA  
return l(rhs) = r; ^ pMjii8IZ  
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。 _GK^7}u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -i|qk`Y  
{s|rk  
template < typename Tp > 35Nwx<  
class constant_t (+>~6SE  
  { OxX{[|!`  
  const Tp t; rKq/=Avv  
public : ?_[xpK()  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zLXmjrC  
template < typename T > %JDG aG'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CFqoD l  
  { -yeQQ4b  
  return t; 0m,A`*o  
} X"b4U\A  
} ; *Id$%O  
"s2?cQv{#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i ^sK+v  
下面就可以修改holder的operator=了 zvL&V .>  
~\/>b}^uf'  
template < typename T > 0CI?[R\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I})la!9   
  { _:0<]<x?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C1P{4 U  
} {rGq|Bj  
Vn? %w~0!  
同时也要修改assignment的operator() I"@X~Y7}  
y|q4d(P.  
template < typename T2 > d9|dHJf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6BVV2j)zl:  
现在代码看起来就很一致了。 l?(nkg["nY  
)7=B]{B_  
六. 问题2:链式操作 P]T(I/\g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X`]-) (U X  
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。 :w(J=0Lt  
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。 mp0p#8txi  
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。 +] B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *wP8)yv7  
+FQ:Q+  
template < typename T > #})Oz| c  
struct result_1 $-"AMZ899  
  { :ORCsl6-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sF]v$ kq  
} ; y?<[g;MuT  
VgZ<T,SuW  
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: Gk,{{:M:5  
MLY19;e  
template < typename T > >1a- }>r  
struct   ref Vj4 if@Z  
  { $/],QD_;"  
typedef T & reference; !798%T  
} ; p+;Re2Uyg  
template < typename T > 5}9-)\8=z  
struct   ref < T &> - t4"BD  
  { :q~qRRmjBe  
typedef T & reference; "$+naY{w  
} ; '0X!_w6W  
Ql%7wrK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +@]1!|@(  
n<8$_?-  
template < typename T > NmST1pMk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *x`z5_yfO  
  { aRq7x~j )\  
  return l(t) = r(t); < .$<d  
} dJ?VN!B0  
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。 hiaj!&+Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <,Sy:>:"  
0ang~_  
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 3`TC*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a%tm[Re  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jp8=>mk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sxgR;gf6  
最后的布局是: _XXK1H x  
                Add 7E Y~5U/4  
              /   \ \bQ|O7s  
            Divide   5 7;;W{W%  
            /   \ ro@Zbm;P  
          _1     3 #i ?@S$  
似乎一切都解决了?不。 N$pwTyk  
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。 H24g+<Tv  
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。 qt/syF&s  
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: pPo?5s  
'e3y|  
template < typename Right > u>& \@?(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8)5 n  
Right & rt) const l4U& CA y  
  { $2]1 3j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MGc=TQ.  
} @EfCNOy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #H O\I7m  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 z(.$>O&6H  
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。 L)8+/+  
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。 a[";K,  
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。 @E O #Ms  
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? 1a_;[.s  
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: +n,8o:fU:  
 ~Zl`Ap  
template < class Action > r4 +w?=`  
class picker : public Action Ez?vJDd  
  { :FG}k Y  
public : Q)#<T]~=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;T#t)oV  
  // all the operator overloaded r{\cm Ds  
} ; [.6>%G1C  
mI9h| n  
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。  cD0  
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: F1M@$S ,  
QIi*'21a+  
template < typename Right > 7;CeQx/W)W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n/$BdFH  
  { pal))e! B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1"/V?ArfL  
} X&wK<  
4c2P%X( C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^{6Y7T]  
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。 d.2b7q09  
++&F5'?g  
template < typename T >   struct picker_maker 6\5U%~78  
  { 3BY/&'oX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q/;mxq$  
} ; v[Q)cqj/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (R6ZoBZ  
  { S<Q1 &],  
typedef picker < T > result; Efp=z=E  
} ; "VT5WFj  
P*aD2("Z  
下面总的结构就有了: EAY9~b6~c  
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。 lg8~`96  
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。 T^ sxR4F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YvYavd  
至此链式操作完美实现。 >F+:ej  
o8s&n3mY}y  
6:B5PJq  
七. 问题3 A:D\!5=  
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。 <U~P-c tN  
xje{ kx#  
template < typename T1, typename T2 > yLDHJ}R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,7j`5iq[m  
  { ;euWpE;E\#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a@8knJ|  
} ..~{cU4Tt  
z?  {#/  
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: *kKGsy  
Fn[~5/  
template < typename T1, typename T2 > qb"!  
struct result_2 `Mjm/9+18  
  { SQ.4IWT(hR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0I#<-9&d-  
} ; 0(i`~g5  
2f:'~ P56  
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? Yt#($}p  
这个差事就留给了holder自己。 ko5\*!|:lj  
    8p5'}Lq  
)j9FB  
template < int Order > ]$L[3qA.  
class holder; +\W"n_PPy  
template <> >^Y 9p~  
class holder < 1 > PN'8"8`{  
  { NGze: gPmO  
public : "q(&<+D@  
template < typename T > ;m5M: Z"  
  struct result_1 {'b8;x8h  
  { |hdh4P$+|  
  typedef T & result; J BwTmOvQ  
} ; #ERn 8k  
template < typename T1, typename T2 > fk"{G>&8  
  struct result_2 Ja (/ym^  
  { HhpP}9P;  
  typedef T1 & result; @i`gR%  
} ; w+MdQ@'5  
template < typename T > }`MO}Pz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l,X;<&-[  
  { Qb|dp~K.M  
  return (T & )r; Kz<xuulr  
} y&CUT:M6  
template < typename T1, typename T2 > 9.@(&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fC-^[Af)  
  { ex| kD*=  
  return (T1 & )r1; gSGe]  
} T+[e6/|  
} ; =CVw0'yZ  
ko:I.6-K  
template <> wH`@r?&  
class holder < 2 > n;=A'g|Q  
  { e7qT;  
public : T9$U./69-L  
template < typename T > O<E0L&4-&  
  struct result_1 yp4G"\hN9  
  { 0GR9opZtA  
  typedef T & result; +/X'QB$R  
} ; E??%)q  
template < typename T1, typename T2 > C=]3NB>Jc  
  struct result_2 =;`YtOL  
  { w %zw+E  
  typedef T2 & result; 6,7omYof  
} ; o2|(0uN'  
template < typename T > MvW>ktkU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5^Y/RS i  
  { j~8+,:  
  return (T & )r; Qnw$=L:  
} =I5XG"",  
template < typename T1, typename T2 > N\fT6#5B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nZT@d;]U9  
  { |-mazvA  
  return (T2 & )r2; jgstx3  
} \1Bgs^  
} ; $W?XxgkB?  
J#kdyBmuO  
w* I+~o-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c]]F`B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s6D-?G*u%8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H94.E|Q\+  
p3S c4  
return l(i, j) = r(i, j); [s/@z*,M1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w|HZI,~  
_R<HC  
  return ( int & )i; K$.zO4  
  return ( int & )j; moR]{2Cd{  
最后执行i = j; vhHMxOZ;  
可见,参数被正确的选择了。 n1t(ns|  
Q*8-d9C  
hG@ys5  
`[KhG)Y7t  
TH|hrL;:8  
八. 中期总结 e !yw"Cf*  
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: [1*/lt|+p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -1:Z^&e/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j+9 S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K[[k,W]qb  
LC{hoq\  
, .I^ekF  
V.#8-?z  
~D5MAEazS  
9qDGxW '1  
九. 简化 Dkb&/k:)  
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。 bw\=F_>L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q.1ohj0)  
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: s]c$]&IGG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &[RU.Q!_H  
  +-*/&|^等 8:% R |b  
2. 返回引用。 _);Kb/  
  =,各种复合赋值等  ?~.&Y  
3. 返回固定类型。 e{;e   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bY~v0kg  
4. 原样返回。 .LhmYbQ2WE  
  operator, >#?: x*[  
5. 返回解引用的类型。 .@Uz/j?>  
  operator*(单目) [MS.5+1Y  
6. 返回地址。 !j9i=YDb  
  operator&(单目) mPin\-I  
7. 下表访问返回类型。 B: ~;7A\  
  operator[] \NU [DHrMP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l;A_Aii(  
  operator<<和operator>> cEdJn@ ,  
5$U>M  
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。 h<;[P?z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bFezTl{M  
3 \r@f_p  
template < typename Left > <y!r~?  
struct value_return ~,2hP ~  
  { V^I /nuy  
template < typename T > q}$=bR1+  
  struct result_1 J~3T8e#  
  { #<Nvy9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^ ~qs-.?  
} ; V1)P=?%(US  
~[TKVjyO  
template < typename T1, typename T2 > U!:!]DX(  
  struct result_2 oxQID  
  { 1 \*B.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6 v^  
} ; qLi9ym, ]  
} ; (V.,~t@  
$sF#Na4^  
%8CT -mQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  \t# 9zn>  
G.nftp(*}  
下面我们来剥离functor中的operator() 4>VZk^%b#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yVHlT  
gvqd 1?0w  
return l(t) op r(t) v\(m"|4(i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m}[~A@qD  
return op l(t) N5s|a5  
return op l(t1, t2) /Jf`x>eiH  
return l(t) op v7FRTrqjj  
return l(t1, t2) op |vN@2h(|"  
return l(t)[r(t)] <nTmZ-;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ef}E.Bl  
3 9{"T0  
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: eM=)>zl  
单目: return f(l(t), r(t)); uuYH6bw*d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #r.` V!=  
双目: return f(l(t)); #oJbrh9J6  
return f(l(t1, t2)); yF5  
下面就是f的实现,以operator/为例 *C@[5#CA2z  
(GEi<\16[  
struct meta_divide ~Oq,[,W  
  { &U$8zn~[k  
template < typename T1, typename T2 > 0IgnpeA]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r@[VY g~  
  { xSDE6]  
  return t1 / t2; x*&&?nV Iz  
} zLw h6^?Y  
} ; M=[q+A  
7s8<FyFsjd  
这个工作可以让宏来做:  n22hVw  
\As oeeF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w}W@M,.^  
template < typename T1, typename T2 > \ &O6;nJEI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m/hi~. D9  
以后可以直接用 r` `i C5Ii  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dD^_^'i  
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 j&[.2PW\  
(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。。。) hG~]~ )  
cxD}t'T  
Stw+Dm\!  
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 ok3  
ra%R:xX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w <#*O:  
class unary_op : public Rettype ECS<l*i57&  
  { K\KO5A  
    Left l; N=Uc=I7C  
public : @ojg`!,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a(ux?V)E.  
%kZ~xbY  
template < typename T > l0caP(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sh !~T<yy  
      { NT;x1  
      return FuncType::execute(l(t)); O~#uQm  
    } >2lAy:B5  
~w1{zxs  
    template < typename T1, typename T2 > fs rg2:kQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^%oG8z,L  
      { LZQFj/,Jg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +f\pk \Ith  
    } RUS7Z~5  
} ; DO1 JPeIi  
xMSNrOc  
yL ;o{ G  
同样还可以申明一个binary_op V5yxQb  
vfJ3idvo*w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oDW<e'Jm  
class binary_op : public Rettype g]Xzio&w  
  { 68p\WheCal  
    Left l; ?)?IZ Qj  
Right r; V#zhG AMy.  
public : h\=p=M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h/1nm U]  
hsHVX[<5`  
template < typename T > D%jD 8p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hi {2h04  
      { }_a +X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PTzp;.  
    } 'YZI>V*  
vZ[ $H  
    template < typename T1, typename T2 > xm}q6>jRV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vbRrk($`  
      { (>rS _#^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wR Xn9  
    } vh|Tb5W<  
} ; 5W[3_P+  
IqhICC1V-  
(#j2P0B  
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 Gut J_2f^9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {?EEIfg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VY+(,\ )U  
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。 \3H<z@;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (30<oE{  
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。。。 t$]&,ucW#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i{ t TUA  
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) +Cn yK(V  
下面是修改过的unary_op |D;_:x9  
9N~8s6Ob  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $6:XsrV\a  
class unary_op wJ80};!  
  { vQ-i xh  
Left l; 93Mdp9v+i  
  ^%n124  
public : N,j>;x3xT  
s{(ehP.Dd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -1jjB1  
c }<*~w;  
template < typename T > .sd B3x  
  struct result_1 qDby!^ryc  
  { a. h?4+^bN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xa87xX=a  
} ; Tjnt(5g  
hAV2F #  
template < typename T1, typename T2 > c;c:Ea5  
  struct result_2 P$p@5hl  
  { +M44XhT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jd ["eI  
} ; o"'iX UJ  
%B#hb<7}  
template < typename T1, typename T2 > OJMvn'y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'R^iKNPs  
  { wrH7 pd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6RK ~Dl&g  
} t{_!Z(Rt5)  
2Ryp@c&r^  
template < typename T > n_<mPU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yB-.sGu  
  { >$2E1HW.  
  return OpClass::execute(lt(t)); = y?#^  
} NNwc!x)*  
OI~}e,[2z  
} ; n`P`yb\f$  
?ouV  
HDyQzCG,  
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 g93I+  
好啦,现在才真正完美了。 O[; +i  
现在在picker里面就可以这么添加了: zLh Fbyn(  
{J{1`@  
template < typename Right > ;!'qtw"CB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :FnOS<_B  
  { LFCTr/,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2bWUa~%B  
} -r!42`S  
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。 7nm}fT z7  
&kb\,mQ  
Q`N18I3  
}.'Z =yy  
F#6cF=};@  
十. bind DYX-5~;!  
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。 /E)9v$!  
先来分析一下一段例子 iDZrK%f l  
M /"gf;)q>  
8GY.){d!l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e{5,'(1]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x7f:F.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !;i*\ a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >b'w'"  
我们来写个简单的。 qB+n6y%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &(g|="T  
对于函数对象类的版本: PJCnud F  
G=1m] >I8  
template < typename Func > -)X{n?i  
struct functor_trait CQ<8P86gt  
  { ai4PM b$p  
typedef typename Func::result_type result_type; 7UnzIe  
} ; C(s\LI!r  
对于无参数函数的版本: w}d}hI  
P Q,+hq  
template < typename Ret > r]9e^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TaOOq}8c#  
  { )Lb72;!?  
typedef Ret result_type; e|VJ9|;3  
} ; :.DI_XN`  
对于单参数函数的版本: d4J<,  
tR<L`?4  
template < typename Ret, typename V1 > r]0(qg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `0?^[;[u[  
  { 9<v}LeX  
typedef Ret result_type; !Vb,zQ  
} ; C,.-Q"juH  
对于双参数函数的版本: HM):"  
y<|)'(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x:qr\Rz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H-Pq!9[DB  
  { U,HIB^= R  
typedef Ret result_type; 9Fk4|+OJ  
} ; %lV@:"G  
等等。。。 [7RheXO <  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b"t")U==  
\BUqDd!  
template < typename Func > R>*g\}9Zh3  
struct func_return %]#VdS|N  
  { 847 R   
template < typename T > b_vVB`>  
  struct result_1 P% Q@9kO>  
  { .liyC~YW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q<yAT(w  
} ; @89I#t6A.  
!y%+GwoW  
template < typename T1, typename T2 > :c=v}  
  struct result_2 kxh 5}eB  
  { "7d.i(vw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a1|c2kT  
} ; ,%Z&*n  
} ; odpUM@OAW  
|Ytg  
2h<U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y@`~9$  
b_l3+'#ofM  
template < typename Func, typename aPicker > ESIzGaM  
class binder_1 5U~OP  
  { lbS?/f  
Func fn; >t0%?wj)Y  
aPicker pk; qOi5WX6F/  
public :  ,gmH2.  
)\0q_a  
template < typename T > E=k w)<X2  
  struct result_1 ;E#\   
  { s^cc@C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .H2qs{N!  
} ; FCiq?@  
6-]h5L]  
template < typename T1, typename T2 > b=1%pX_  
  struct result_2 z,x" a  
  { +]c}rWm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bDWeU}  
} ; f05=Mc&)  
x'qWM/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -`Q}tg>cT  
g4wZvra6%)  
template < typename T > |l7%l&!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jo_ sAb  
  { E:w:4[neh  
  return fn(pk(t)); g~ !$i`_b  
} vCb]%sd-U  
template < typename T1, typename T2 > q}wj}t#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c 0-w6  
  { ;'HF'Z  
  return fn(pk(t1, t2)); XsUUJuCG  
} /.P9MSz0G  
} ; 2xn<E>]  
Pz@/|&]  
ErDL^M-`  
一目了然不是么? LeHiT>aX!  
最后实现bind @]=f?+y[ 2  
HE;V zR  
ZXt?[Ll  
template < typename Func, typename aPicker > :}9j^}"c3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @o#+5P  
  { $"8d:N?I[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kXwi{P3D$  
} :<GfETIs  
CCqT tp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WeC(w+}p  
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。 &g0g]G21*I  
:#$F)]y'\  
十一. phoenix yN\e{;z`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :wipE]~4t  
-;pOh;WG  
for_each(v.begin(), v.end(), ((|IS[  
( #s2B%X  
do_ y94kX:q  
[ os$nL'sq  
  cout << _1 <<   " , " O?ktWHUx  
] =& -[TPW  
.while_( -- _1), mW4%2fD[  
cout << var( " \n " ) >SDp uG&>  
) f^9&WT  
); PZ,z15PG]  
>uy%-aXiVa  
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: i8~ r  
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 JE!("]&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =_PvrB2'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qC@Ar)T  
=g~j=v ,e  
ll<mE,  
template < typename Cond, typename Actor > |0 !I5|<k  
class do_while |RhM| i  
  { I:$"E% >=  
Cond cd; *)>do L  
Actor act; o| D^`Z  
public : <I2z&  
template < typename T > 2dbRE:v5  
  struct result_1 6I|A- h  
  { J%Mnjk^_\S  
  typedef int result_type; 'RTtE  
} ; QCpM|,drS  
3t(c_:[%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |J3NR`-R  
sLns3&n2  
template < typename T > o8z)nOTO;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q`Q}yE> 9  
  { Y~qb;N\  
  do Fr5 Xp  
    { 3z[ $4L'.  
  act(t); @`|)Ia<  
  } Q2s&L]L=  
  while (cd(t)); c tI{^f:  
  return   0 ; Gt~JA0+C)7  
} nQ=aLV+'  
} ; qLjT.7 .x  
YG[w@u  
MzTW8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;>ozEh#8w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s".HEP~]=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,W*H6fw+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1 Z[f {T)  
下面就是产生这个functor的类: kMxjS^fr  
js <Ww$zFW  
z~Na-N  
template < typename Actor > N:W9},  
class do_while_actor  >eS$  
  { 2]ti!<  
Actor act; ^M[P-#X_  
public : &88oB6$D^q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ? +`x e{k  
\dkOK`)b  
template < typename Cond > Gi7RMql6Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (E!!pz  
} ; Z'M`}3O  
5DFZ^~  
97LpY_sU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P} r)wAt  
最后,是那个do_ ]J@/p:S>  
P!<[U!<hH  
T+CajSV  
class do_while_invoker /Ox)|) l  
  { G]*|H0j  
public : 1;wb(DN*c  
template < typename Actor > Ceg!w#8Z,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "s_Z&  
  { kGHC]Fb)  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3QCVgo i\  
} q#[`KOPV  
} do_; PC/!9s 0W  
~UPZ<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g.C5r]=+&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }5bM1h#z  
最后来说说怎么处理break和continue +nU.p/cK+\  
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。 3-x%wD.  
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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