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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Kj;gxYD>6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CbTYt6DC  
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, hQ`g B.DR  
& %4x  
EJ&[I%jU  
3]Rb2$p[=  
  class filler aV3:wp]Gn  
  { F.ml]k&(m  
public : "F%w{bf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m }I@:s2  
} ; a& b75.-  
1?s]nU  
D4WvRxki  
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: Ig*68M<  
"{-jZdq'  
Z>1\|j  
6rlafISvO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R/ 5aIh  
~_^#/BnAl  
F8{"Rk}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "bZ {W(h  
QV/ o;  
,YzrqVY  
MU2ufKq4)  
二. 战前分析 <RzGxhT  
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。 ?g*#l d()  
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 3dm lP2  
1I< <`7'  
fW^\G2Fk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); []R`h*#  
  /* --------------------------------------------- */ h">L>*Wfx  
vector < int *> vp( 10 ); QRb iO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [:Kl0m7  
/* --------------------------------------------- */ y>}dKbCN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \ci'Cbn\o  
/* --------------------------------------------- */ J+oK:tzt8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *h59Vaoc  
  /* --------------------------------------------- */ 26n+v(re  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O3, IR1  
/* --------------------------------------------- */ V 2-fJ!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6 6S I  
7P!<c/ E  
uA#uq^3  
{s^vAD<~x3  
看了之后,我们可以思考一些问题: EXt?xiha?  
1._1, _2是什么? $-4OveS~B  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Imi;EHW  
2._1 = 1是在做什么? ,S.<qmf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ktQMkEj#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 09FHE/L  
"[W${q+0x  
9a_B   
三. 动工 0K/?8[#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J=QuZwt  
tuZA q;X  
3{wr*L1%-~  
{Dv^j#  
template < typename T > 34k}7k~n  
class assignment $#|iKi<Y@j  
  { (sX=#<B%  
T value; @KtQ~D  
public : t^N 92$|  
assignment( const T & v) : value(v) {} tl.I:A5L  
template < typename T2 > ]`[r=cG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <A%}  
} ; r?^[o  
g.3 . C?  
qIm?F>> @  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -p|JJx?r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EP!zcp2' C  
bwH l}3  
2L=+z1%I  
tCkKJ)m  
  class holder w QV4[  
  { @|yRo8|  
public : N =k}"2_=  
template < typename T > |$$gj[+^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G=rgL'{  
  { &.1F \/]k  
  return assignment < T > (t); WD"3W)!  
} \tL 9`RKpg  
} ; \W"N{N  
HiTn5XNf  
l)JNNcej  
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: Vfm (K  
wI\ n%#  
  static holder _1; /^#8z(@B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >.P/fnvJ  
~g&FeMo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f7y a0%N  
而不用手动写一个函数对象。 :?!kZD!  
`5VEGSP]  
~d+.w%Z `  
Gz>M Y4+G  
四. 问题分析 <<xUh|zE  
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。 g>])O  
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。 Vl91I+Ev  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qu}`;\9@ld  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ROWb:tX}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _RzwE$+9  
1M%'Xe7  
五. 问题1:一致性 2(_+PQ6C=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b< ]--\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q> Lh.U,{  
zF+NS]XK  
struct holder UIhU[f]  
  { N>Dr z  
  // 6EHYIN^D  
  template < typename T > W(5et5DN,  
T &   operator ()( const T & r) const } Mh@%2$  
  { O<A$,<67  
  return (T & )r; Qktj  
} $d<vPpJ3  
} ; Ek0zFnb[Gx  
QKj8~l(  
这样的话assignment也必须相应改动: b4l=Bg"  
SGuR-$U`)  
template < typename Left, typename Right > D..dGh.MY  
class assignment sTn}:A6  
  { v() wngn  
Left l; qs96($  
Right r; .X D.'S  
public : u@( z(P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s-\.j-Sa  
template < typename T2 > ( MI8Kkb1d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3J^"$qfSn  
} ; 'N-nFc^  
%Tc P[<  
同时,holder的operator=也需要改动: rQ_!/J[9  
;7Hse^Oc  
template < typename T > d0@&2hO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =}bDT2Nb  
  { jRk"#:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m :6.  
} J(k\Pz*  
?`m#Y&Oi  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <ptskbu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;oe j~  
xq U@87[_  
return l(rhs) = r; A Th<=1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z.NJu q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YQ\c0XG  
DEdJH4  
template < typename Tp > J}$St|1y  
class constant_t av}Giz  
  { In[!g  
  const Tp t; ;zMZ+GZ?;+  
public : vG`;2laY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /7s^OkQ  
template < typename T > H$M#+EfL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *.4VO+^  
  { &, =Z  
  return t; COV8=E~  
} |)"`v'8>  
} ; bO)voJ<  
OKXELP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?9Lp@k~TO  
下面就可以修改holder的operator=了 P^wDt14>  
y:C=Ni&,"  
template < typename T > ]c67zyX=%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D*!UB5<>/t  
  { I}?+>cf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5_|Sm=  
} }bU1wIW9I  
G*oqhep  
同时也要修改assignment的operator() (%bqeI!ob  
)D_\~n/5  
template < typename T2 > 5:oteNc3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cph&\ V2jt  
现在代码看起来就很一致了。 SFj:|S=v6j  
#@ quuiYq  
六. 问题2:链式操作 <)f1skJsP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 - &AgjzN!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 12D>~#J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hd~3I4D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2{- };  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /o$C=fDF  
riy@n<Z4  
template < typename T > ~>j5z&:&  
struct result_1 ( 04clU^F  
  { D-v}@tS'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M%U1?^j8  
} ; +2qCH^80  
q6A"+w,N  
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: Ct8}jg"  
PP]Z~ne0X  
template < typename T > V|v KYEFry  
struct   ref sQIzcnKB  
  { Vo G`@^s  
typedef T & reference; ,V>7eQt?  
} ; sI&|qK-(  
template < typename T > <Qx]"ZP%  
struct   ref < T &> Hzn6H4Rc  
  { R6xJw2;_  
typedef T & reference; i]8+JG6  
} ; y3^>a5z!x  
acPX2B[jJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v` G[6Z  
r+yl{  
template < typename T > wjRv =[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E1"H( m&6  
  { y)Y0SY1\j  
  return l(t) = r(t); q'% cVM  
} = Ff2  
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。 $G,#nh2 oD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n'i~1pM,?  
UP+4xG  
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 4^OPzg6Z%p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bvR0?xn q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !_a@autj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RTXl3 jq  
最后的布局是: dXBXV>rbB  
                Add q]^Q?r<g::  
              /   \ V\2&?#GZ  
            Divide   5 qs Uob   
            /   \ 2k}8`P;  
          _1     3 $-J=UT2m  
似乎一切都解决了?不。 x2_?B[z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9pehQFfH  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 IXz)xdP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y%wjQC 0~  
&_Vd  
template < typename Right > Z1&<-T_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pOmHxFOOK  
Right & rt) const =Zt7}V  
  { HOY@<'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fxcCz 5  
} "QV?C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZD`9Ez)5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (Y[q2b  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;_TPJy  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vIK+18v7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 k~|5TO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /Y7Yy jMi  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~4}'R_  
SI~MTUqt  
template < class Action > LOPw0@  
class picker : public Action :krdG%r  
  { T`Jj$Lue{  
public : $z":E(oy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #]MV  
  // all the operator overloaded Y!0ZwwW  
} ; :5 zXW;s  
{0?]weN*  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;vkk$ -  
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: ]?/7iM  
:jP4GCxU|  
template < typename Right > %s(Ri6R&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D'UYHc {  
  { =eB^( !M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \0'0)@uziQ  
} ky^u.+cZ  
g"P!KPrf1p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G*].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。 \l d{Z;e  
wgV?1S>Z  
template < typename T >   struct picker_maker y wf@G; fK  
  { :TTZ@ q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &i8UPp%  
} ; s${|A =  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Scfk] DT  
  { fMSB  
typedef picker < T > result; u,f$cR  
} ; 9-6E(D-ux  
rf[w&~R  
下面总的结构就有了: NMCMY<o  
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。 _go1gf7  
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。 dK^WZQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9yA? 82)E  
至此链式操作完美实现。 "A0J~YvYWJ  
gb clk~kX  
]u(EEsG/  
七. 问题3 >i:h dcxe  
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。 G|,'6|$jE  
E#I^D/0  
template < typename T1, typename T2 > <lxE^M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sfuA {c'v  
  { ^XbN&'^,HL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l^"HcP6  
} zK@DQ5  
s+jL BY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9bVPMq7}i  
U$+G9  
template < typename T1, typename T2 > Jd0I!L  
struct result_2 ySXQn#}-,  
  { `dpm{s n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U`HSq=J  
} ; ]!=,8dY  
D$W09ng-  
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? }c1?:8p  
这个差事就留给了holder自己。 r:QLO~l/  
    %I 3D/!%  
41'|~3\X  
template < int Order > ^<"^}Jh.M  
class holder; Ce%fz~*b  
template <> 4a6WQVS  
class holder < 1 > G&?,L:^t  
  { X$4MpXx  
public : PRyZ; @  
template < typename T > 'K:zW>l  
  struct result_1 q%H#04Yh  
  { #rs]5tx([  
  typedef T & result; b+rn:R  
} ; d4]9oi{}  
template < typename T1, typename T2 > kTQvMa-X9D  
  struct result_2 OU /=wpt  
  { iXJ3B&x  
  typedef T1 & result; X u+^41  
} ; {;T7Kg.C  
template < typename T > ~$ FgiW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .dvOUt I[  
  { -%g&O-i\  
  return (T & )r; p+pBk$4  
} BIM!4MHLA  
template < typename T1, typename T2 > K>a+-QWK3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "{igrl8  
  { \dzHG/e  
  return (T1 & )r1; "-U`E)]w*[  
} <hA1[S}  
} ; -ghmLMS%t  
zZ11J0UI  
template <> ^zs]cFN#%  
class holder < 2 > u}:p@j}Zv  
  { F CbU> 1R  
public : dQkp &.  
template < typename T > PAUepO_  
  struct result_1 q]qKU`m!Q`  
  { {|Pg]#Wi&  
  typedef T & result; `YinhO:Z  
} ; OlwORtWzZ  
template < typename T1, typename T2 > |sIr}}  
  struct result_2 f#mcW L1}  
  { u#c3T'E  
  typedef T2 & result; jLy3c@Dp  
} ; Y>l92=G  
template < typename T > z|5Sy.H>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s?g`ufF.t  
  { {@7{!I|eD  
  return (T & )r; i7UE9Nyl*  
} Q-qM"8I  
template < typename T1, typename T2 > P t)Ni  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8>KBh)q  
  { "yo~;[  
  return (T2 & )r2; NPFrn[M$  
} R;{y]1u  
} ; r-,P  
|~Op|gs  
0';U3:=i,  
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> >。 I5$@1+B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -x)zyq6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;<9dND  
WN+D}z]  
return l(i, j) = r(i, j); Jn/"(mM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sr*3uI-)L  
m/`"~@}&  
  return ( int & )i; rphfW:  
  return ( int & )j; zxV,v*L)  
最后执行i = j; rz  
可见,参数被正确的选择了。 b;;C><  
Cqy)+x_OQ,  
VX`E7Sf!}  
iLyJ7zby  
6u'+#nm  
八. 中期总结 a+--2+~=  
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: 8!T6N2O6d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aUBGp: (  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x<S?"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5dPPm%U{  
uzA_Zjx  
.YT&V  
O'OVj  
0CTUcVM#9  
E[Rd= /P6  
九. 简化 sUki|lP  
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。 "/O`#Do/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h)MU^aP  
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: EzXGb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [ ; $(;  
  +-*/&|^等 ~`<(T)rs  
2. 返回引用。 [YsN c  
  =,各种复合赋值等 %]zaX-2dm!  
3. 返回固定类型。 wTL&m+xr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZE!dg^-L  
4. 原样返回。 )Yc jx~   
  operator, Wd R~  
5. 返回解引用的类型。 =xa:>Vh#  
  operator*(单目) qNH= W?T8.  
6. 返回地址。 7LQLeQvB  
  operator&(单目) &6yh4-(7  
7. 下表访问返回类型。 CflGj0oy8  
  operator[] 7<ZP(I5X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \G!TC{6  
  operator<<和operator>> "'@iDq%y  
cr&sI=i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {!$E\e^d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iEtnwSt  
C_&-2Z  
template < typename Left > ?(up!3S'x  
struct value_return ;Tn$c70  
  { +;H-0Q5  
template < typename T > 4t%g:9]vr  
  struct result_1 g^V4+3v|a'  
  { Q1?0R<jOU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k4:e0Wd  
} ; 'mH9 O  
)o:%Zrk  
template < typename T1, typename T2 > /MErS< 6  
  struct result_2 +E{'A7im8=  
  { x/UmpJD+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?D6?W6@  
} ; c%5G3j  
} ; :$>Co\D  
.??[qBOTE  
}bW"Z2^nB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !c;Z<@  
#i8] f{  
下面我们来剥离functor中的operator() K%+[2Hj2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~w&_l57  
8: x{  
return l(t) op r(t) .%.bIT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V*uoGWL]+  
return op l(t) l;N?*2zm[  
return op l(t1, t2) ?gp:uxq,.  
return l(t) op * [\H)Lz  
return l(t1, t2) op cVx#dDdA  
return l(t)[r(t)] pCE,l'Xa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &.> 2@  
aSKLSl't`  
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: s$V'|Pt  
单目: return f(l(t), r(t));  8>}k5Qu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0 e}N{,&Y  
双目: return f(l(t)); EH*Lw c  
return f(l(t1, t2)); d3$*z)12`  
下面就是f的实现,以operator/为例 {z4v_[-2CF  
yo#aX^v~y  
struct meta_divide XIgGE)n  
  { %Km^_JM  
template < typename T1, typename T2 > |KV|x ^fJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o@&Hc bN^  
  { 8"fZ>XQ  
  return t1 / t2; D4@'C4kL  
} !9B`  
} ; 5gdsV4DH$  
~^<ju6O'  
这个工作可以让宏来做: p~n62(  
W? `%it5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b3>`%?A  
template < typename T1, typename T2 > \ i'[o,dbE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0|RFsJ"  
以后可以直接用 [&tN(K9*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !\)9fOLs  
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 C J@G8>  
(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。。。) Rxg ^vM*  
l*v6U'J  
Dd3GdG@*~  
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 _(qU%B  
!| G 8b'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \Ax[/J2aO  
class unary_op : public Rettype "kS(b4^  
  { O|5Z-r0<  
    Left l; aSN"MTw.  
public : d x/NY1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yF~iVt  
6N6}3J5  
template < typename T > qu}&4_`%:V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4 Qo(Wl  
      { 3NLC~CJ  
      return FuncType::execute(l(t)); W)RCo}f  
    } I6q]bQ="  
<~rf;2LZ  
    template < typename T1, typename T2 > Cwb }$=p'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'S[&-D%(3  
      { L~WC9xguDl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1ymq7F(2  
    } F$|Ec9  
} ; eJ=K*t|  
/^m3?q[a  
_o'3v=5T  
同样还可以申明一个binary_op yV'<l .N  
hC nqe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lZt{L0  
class binary_op : public Rettype e >OYJd0s  
  { mYE8]4  
    Left l; U{)|z-n  
Right r; BEm~o#D  
public : ;RmL'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qoifzEc`U  
ug|'}\LY  
template < typename T > }'"4q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #dd-rooQuD  
      { Ykt{]#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5S;|U&f|  
    } AP2BND9  
cAL*Md8+  
    template < typename T1, typename T2 > "TLY:V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n#NE.ap$&,  
      { ?HsQ417.H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]]InD N  
    } 7AOjlC9R}  
} ; 2I!L+j_  
"!fvEE  
Qd{h3K^hlu  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TB8a#bK4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SEL7,8 Hm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pE^jUxk6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZeL v!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _:ORu Vk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5UTIGla  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o:.6{+|N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7[b]%i  
下面是修改过的unary_op f`[gRcZ-  
KBb{Z;%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %+1;iuDL  
class unary_op _w'N&#  
  { 09r0Rb  
Left l; Xv5|j/<~p  
  uia[>&2  
public : Zl:Z31  
K<3$>/|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +RuPfw{z  
y5v}EX`m&  
template < typename T > MgP6ki1z  
  struct result_1 nVK`H@5fw  
  { t!u{sr{j=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nJ ZQRRa:C  
} ; ? eU=xO  
gmU0/z3&  
template < typename T1, typename T2 > Gp PlO]  
  struct result_2 6{qI  
  { xpzQ"'be  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hy_}e"  
} ; 2".^Ma^D!  
clcj5=:  
template < typename T1, typename T2 > 4)IRm2G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %"1*,g{  
  { QIcg4\d%s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9T#JlV  
} EE^ N01<"\  
1l~(J:DT  
template < typename T > }'FNGn.~#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C8J3^ ?7E  
  { >`@c9 m  
  return OpClass::execute(lt(t)); tR;? o,T  
} s*XwU  
b')Lj]%;k  
} ; =,UuQJ,l  
l5}b.B^w  
\k8|3Y~g  
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 9qqzCMrI0e  
好啦,现在才真正完美了。 Y?^1=9?6  
现在在picker里面就可以这么添加了: '%D$|)  
+mr\AAFn  
template < typename Right > @`hnp:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @ZD/y %e  
  { T9c=As_EM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;M95A  
} CXzN4!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?]d [K>bv  
@t;WdbxB%  
xz#.3|_('  
+Yuy%VT  
/j{`hi  
十. bind S!/N lSr<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &)8-iO  
先来分析一下一段例子 Gm]]Z_  
T{L{<+9%  
SiM1Go}#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @_O,0d g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XyS|7#o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lF=l|.c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <Bmqox0  
我们来写个简单的。 ][b2Q>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X1P_IB  
对于函数对象类的版本: (IrX \Y  
e>Z F? (a0  
template < typename Func >  h,D6MP  
struct functor_trait E2PMcT{)_  
  { rQ4i%.  
typedef typename Func::result_type result_type; 49BLJ|:P?  
} ; /pa8>_,~  
对于无参数函数的版本: ^w+jPT-n  
R]-$]koQO  
template < typename Ret > NW$C1(oT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ice7J2r_  
  { K}]0<\N  
typedef Ret result_type; zW@OSKq4  
} ; |?t6h 5Mt"  
对于单参数函数的版本: )"&$.bWn  
ic"n*SZa  
template < typename Ret, typename V1 > iz2I4 _N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0'DlsC/`*  
  { S[J=d%(  
typedef Ret result_type; ;T|y^D  
} ; Rv ]?qJL  
对于双参数函数的版本: Dm3/i |Y  
3,snx4q (  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pY3N7&m\:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ozygr?*X  
  { %7_c|G1  
typedef Ret result_type; #$vef  
} ; xELnik_L2  
等等。。。 .CrrjS w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy . k6)  
H& #Od?  
template < typename Func > H3#xBn>9  
struct func_return U#B,Q6~  
  { i w,F)O  
template < typename T > jU#/yM "Y  
  struct result_1 doCWJ   
  { kXj%thDx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IZm_/  
} ; 2C@hjw(  
OFJ T  
template < typename T1, typename T2 > &M)S~Hb^  
  struct result_2 /nK)esB1L  
  { bw@Dc T&,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qM`XF32A$  
} ; _{EO9s2FG  
} ; ez2 gy"  
nP9@yI*7  
~YIGOL"?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;%1ob f 89  
[;c'o5M&  
template < typename Func, typename aPicker > a0"gt"q A  
class binder_1 C?n3J  
  { 1MtvnPY  
Func fn; /!o(Y8e>x  
aPicker pk; -%XvWZvZ  
public : 23/!k}G"  
vT<q zN  
template < typename T > 5XNIX)H  
  struct result_1 3:$hC8  
  { !b O8apn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JJnZbJti  
} ; #]s>  
Z=O2tR  
template < typename T1, typename T2 > 7Q<uk[d0  
  struct result_2 +uF!.!}  
  { ~Od4( }/G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *yuw8  
} ; K_V44f1f  
@jW_ r j:<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i<g|+}I  
O&# bC  
template < typename T > p}KZ#"Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U*Z P>Vv  
  { Ae,-. xJ  
  return fn(pk(t)); &bx;GG\<4  
} 8wz4KG3SK  
template < typename T1, typename T2 > %h** L'~``  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H|='|k5Y.  
  { 28[dTsd%  
  return fn(pk(t1, t2)); F|*{Ma  
} d{.cIv  
} ; Q6y883>9  
c7j^O P  
PUB|XgQDY:  
一目了然不是么? =*.Nt*;;  
最后实现bind 4z-sR/d  
EXDtVa Ot  
j%iz>  
template < typename Func, typename aPicker > dbkccO}WB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %3e}YQe)  
  { e~r%8.Wm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5_+vjV;5  
} -OpI,qyS  
G7k0P-r,0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $Yt29AQ  
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。 \#5t%t  
M}4%LjD  
十一. phoenix O6P0Am7s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &\][:kG;  
9?r|Y@xh]  
for_each(v.begin(), v.end(), ~UjFL~K}  
( lKs*KwG  
do_ v]g/ 5qI&  
[ e-4XNL[F  
  cout << _1 <<   " , " ~R.8r-kD`  
] l=5(5\  
.while_( -- _1), m?-3j65z  
cout << var( " \n " ) 05:`(vl  
) A~Eu_m  
); p(MhDS\J  
UYH;15s  
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: >Fm}s,  
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 ]RmQ*F-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nt#zr]Fz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yy4QY%  
8WU UE=p  
i^(_Gk  
template < typename Cond, typename Actor > ;C%40;Q  
class do_while 59";{"sw  
  { 4KE"r F  
Cond cd; SU"-%}~O#,  
Actor act; @FL?,_,Y{  
public : hS&,Gm`^  
template < typename T > /-<S FT`  
  struct result_1 ^_JD 7-g  
  { <Mo_GTOC!  
  typedef int result_type; ]{V q;  
} ; ~oI7TP  
Vb06z3"r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `pF|bZ?v  
\pZ,gF;y  
template < typename T > 4EzmH)4G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #M6@{R2_  
  { m;{_%oQ;  
  do ilQ R@yp*  
    { gF1q Z=<  
  act(t); ,FX;-nP%  
  } !o 2" th  
  while (cd(t)); .Vux~A  
  return   0 ; Ev IL[\Dy  
} !<]%V]5[_  
} ;  W-@A  
!!_K|}QOE  
?yzhk7j7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,St#/tu  
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。 b9[;qqq@'  
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。 &^4\Rx_I  
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。  L5""  
下面就是产生这个functor的类: r_T\%  
}% JLwN  
+T=Z!2L  
template < typename Actor > Z}.N4 /  
class do_while_actor ,"  
  { jdQ`Y+BC  
Actor act; -,Cx|Nl  
public : LF <fp&C)h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5+b[-Daz  
X>2_G ol!  
template < typename Cond > B;[{7J]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y5iLFR3z  
} ; OwV>`BIwns  
ex7zg!  
l]inG^s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /ZZo`   
最后,是那个do_ >|!F.W  
E#r6e+e1Q%  
_)Q) tOW  
class do_while_invoker ed4:r/Dpo  
  { 2}>jq8Y47  
public : rH8^Fl&jT  
template < typename Actor > `GS!$9j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mJRvC%  
  { ,rc5r3  
  return do_while_actor < Actor > (act); y.2_5&e/  
} +:?-Xd:p  
} do_; DCM ,|FE  
@Z~lM5n$8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BKfcK>%g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cjsQm6  
最后来说说怎么处理break和continue x)l}d3   
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。 ! lgsV..R  
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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