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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >}C:EnECy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h+cOOm-)  
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, :RYYjmG5;  
/?|;f2tbV2  
vS:=%@c>ta  
k^B7M}  
  class filler Wcl =YB%  
  { Gg:W%&#  
public : uKJo5%>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EpCNp FQT<  
} ; $bBUL C  
CG J_k?h  
M:d|M|'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mZ3Z8q}%P  
&Ot9"Aq:  
x[BA <UNO  
C nD3%%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V=PK)FJ  
OU^I/TU  
&sXk!!85:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D$D;'Kij  
Lm0q/d2|\X  
+K2HMf'  
=NPo<^Lae  
二. 战前分析 $%ztP Ta  
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。 {n<1uh9~$8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 - s{&_]A~  
a", 8N"'  
6$csFW3R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EIg:@o&Jj  
  /* --------------------------------------------- */ SpEu>9g&  
vector < int *> vp( 10 ); /CbM-jf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %T;VS-f  
/* --------------------------------------------- */ y>r^ MQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wNh\pWA  
/* --------------------------------------------- */ ;H]]H!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <){J|O  
  /* --------------------------------------------- */ 2e({%P@2?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -9s&OKo`({  
/* --------------------------------------------- */ 6Q*zZ]kg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Xcg+ SOB  
xR&Le/3+  
'm/`= QX  
=}F$r5]  
看了之后,我们可以思考一些问题: Bv6~!p  
1._1, _2是什么? S9qc34\^=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 VlxHZ  
2._1 = 1是在做什么? O tR  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0!1cHB/c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'W~6-c9y  
8J2U UVA`1  
IBh?vh  
三. 动工 5d)\Z0s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >T^BD'z@'  
l<s6Uu"  
dp'k$el  
Z.U8d(  
template < typename T > Cs^'g'  
class assignment -&np/tEu&  
  { ;7mE%1X  
T value; N6!9QIu~i  
public : PD:lI]:s  
assignment( const T & v) : value(v) {} h)X"<a++N  
template < typename T2 > X`k#/~+0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OkQtM nq  
} ; oUN;u*  
8fb<hq<  
a0&R! E;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b5^-q c6X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &2pa9i  
cN]g^  
iE"+-z\U  
z'k@$@:0XD  
  class holder {6;S= 9E\  
  { :b(Nrj&TQ[  
public : "J%dI9tM{  
template < typename T > 0NyM|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R!RgQwEak  
  { ()(/9t  
  return assignment < T > (t); QbEb} Jt  
} CVGQ<,KVW  
} ; '2S?4Z  
p}yp!(l  
5uL!Ae  
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: %OT?2-d  
}(w9[(K  
  static holder _1; e]3b0`E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _4X3g%nXl  
VNxhv!w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C+aL8_(R  
而不用手动写一个函数对象。 m+pFU?<|  
xdrs!GV:  
Rj])c^ZA'*  
k'-5&Q  
四. 问题分析 }x?2txuu  
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。 pLsWy&G  
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。 {3|h^h_R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~)]R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vptBDfzz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }/.GB5Ej  
:lp V  
五. 问题1:一致性  [?moS!  
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?| 2D ' $  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )~ghb"K  
DY8w\1g"  
struct holder ;Zw? tU  
  { ^;.&=3N,+  
  // ,2Q5'!o  
  template < typename T > ;.&k zzvJ  
T &   operator ()( const T & r) const `z?h=&N  
  { TX$4x~:  
  return (T & )r; -=a,FDeR  
} a0 8Wt  
} ; dNT<![X\  
m53~Ysq<  
这样的话assignment也必须相应改动: d9.~W5^fC  
m-MfFEZ  
template < typename Left, typename Right > q?bKh*48  
class assignment tIL ]JB  
  { }MW+K&sIh  
Left l; aW;DfH  
Right r; N 2$uw@s  
public : %O\zYtQR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KU*XRZu)  
template < typename T2 > Q;y)6+VU4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <@J0 770  
} ; F`RPXY`ux  
%SN"<O!  
同时,holder的operator=也需要改动: 4s7&*dJ  
u/(~ew I  
template < typename T > O("13cU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8>a%L?BY  
  { {P!1VYs5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4O:y ?D/e  
} @"O|[%7e  
gfly?)VnF  
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。 ] Wx?k7T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ytyB:# J  
9 y{R_  
return l(rhs) = r; EdC/]  
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。 tM3Q;8gB!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \<W/Z.}/  
F6gU9=F1<  
template < typename Tp > y4j\y ? T8  
class constant_t H_d^Xk QZ  
  { -DL"Yw}  
  const Tp t; dd:vQOF;  
public : ZXC_kmBN/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }}gtz-w  
template < typename T > 4{CeV7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0Q!/A5z  
  { u Xo?  
  return t; cN%@ nW0i  
} KK, t!a  
} ; _o'a|=Osx>  
|wGmu&fY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EClx+tz;`  
下面就可以修改holder的operator=了 F-%Hw  
-SUK [<=X  
template < typename T > \t?rHB3"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h8hyQd$!  
  { (DY&{vudF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]\(Ho  
} \/F*JPhy  
XWag+K  
同时也要修改assignment的operator() c)4L3W-x=  
^"] ]rZ)  
template < typename T2 > e&-MP;kgW9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JiFB<Q\  
现在代码看起来就很一致了。 <7_s'UAL!  
?ZP@H _w6}  
六. 问题2:链式操作 tui5?\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =hi{J M  
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。 ,ut7`_Fy  
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。 k c /"  
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。 \HQw$E/p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B ,U|V  
9Xh1i`.D  
template < typename T > P71] Z  
struct result_1 _f"KB=A_x  
  { ]\ t20R{z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *=X61`0  
} ; pch8A0JAl)  
!p!^[/9"c  
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: pMd!Jl#(N  
X"g`hT"i  
template < typename T > r7-H`%.  
struct   ref 2hsRYh  
  { !3`X Gg  
typedef T & reference; qi$nG_<<Z  
} ; E?S  
template < typename T > m{ f+ !  
struct   ref < T &> aRy" _dZ2  
  { ko ~D;M:  
typedef T & reference; ujS C  
} ; w_#C8}2  
WOi+y   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }U|0F#0$  
Pye/o  
template < typename T > rqz48~\lJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zE+^WeH|  
  { W/<Lp+p  
  return l(t) = r(t); 9D]bCi\  
} #=N6[:,  
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。 @6b4YV h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )zkr[;j~`  
yM('!iG*/  
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 j937tn!Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $kccM& B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zi{vEI]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |_OoD9,M  
最后的布局是: ,*8)aZ1 k  
                Add 9r> iP L2H  
              /   \ # J^ >7v  
            Divide   5 pZKK7   
            /   \ b%7zu}F  
          _1     3 'EC0|IT)c  
似乎一切都解决了?不。 /9o6R:B  
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。 e5(c,,/  
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。 39A|6>-?  
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: 5Gm8U"UR  
ZEs^b  
template < typename Right > V`@/"Djj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;H9 W:_ahE  
Right & rt) const @(IA:6GN  
  { i ^, $/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^UBzX;|p  
} -@Z9h)G|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'p)DJUwt  
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。 mR~S$6cc  
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。 ?*6Q ;.f<  
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。 u q A!#E  
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。 )5fly%-r)  
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? WR_B:%W.  
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: }!"Cvu  
$`P]%I}  
template < class Action > y5XFJj  
class picker : public Action ZCA= n  
  { Jl|^^?  
public : u+c2 m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nI] zRduC  
  // all the operator overloaded op3a*KG  
} ; k> ~D  
$01~G?:]`  
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。 wbI1~/  
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: }GHC u  
?5F;4 oR2g  
template < typename Right > 3 K q /V_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ru|*xNXKgC  
  { dh1 N/[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ED);2*qP}  
} A@-U#UvN  
dj}|EW4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UzW]kY[A<  
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。 =CO'LyG  
s[VYd:}se  
template < typename T >   struct picker_maker c4zGQoeH:  
  { olKM0K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *;Cpz[N  
} ; 3J8M0W   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L uW""P/  
  { GNSh`Tm=#  
typedef picker < T > result; i~)EU F  
} ; d^`; tD  
C=2DxdZG  
下面总的结构就有了: Fl*<N  
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。 nWh f  
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。 wO6>jW 7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \7IT[<Se  
至此链式操作完美实现。 (iIzoEpb8W  
`i+2YCk  
)`6OSB  
七. 问题3 qyh]v[  
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。 #o,FVYYj  
cucT |y  
template < typename T1, typename T2 > \f=kQbM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =5:S"WNj  
  { 1=e(g#Ajn\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lXEn m-_  
} ;|W:,a{kS  
5 0a';!H  
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: =(~ZmB\  
/82E[P"}6R  
template < typename T1, typename T2 > ~Q5]?ZNX  
struct result_2 b5ul|p  
  { J*m7 d4^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s#8T46?  
} ; 9<kMxtk$  
?mN!9/DIc  
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? yo%Nz"  
这个差事就留给了holder自己。 :^`WrcOJ  
    FYb]9MX  
 4,?beA  
template < int Order > U* uMMb}$  
class holder; b *3h}n;  
template <> `wr*@/P  
class holder < 1 > J|@D @\?7  
  { 3o"l sly  
public : T_#8i^;D  
template < typename T > *SpE XO  
  struct result_1 _;:_ !`  
  { [;o>q;75Jz  
  typedef T & result; N vTp1kI]  
} ; G:` So  
template < typename T1, typename T2 > KC%&or  
  struct result_2 0QxBC7` qp  
  {  j8]M}Q$  
  typedef T1 & result; P>$+XrTE  
} ; Om_ "X6  
template < typename T > /!y;h-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P# U|  
  { lHHx D  
  return (T & )r; px(~ZZB"  
} xMa9o  
template < typename T1, typename T2 > nZG zez  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k_?~@G[I  
  { E*kZGHA  
  return (T1 & )r1; DZA '0-  
} 'pO-h,{TS  
} ; [fELf(;(  
V|*3*W  
template <> [57`V &c5  
class holder < 2 > UIU6rilB  
  { 8@|{n`n]  
public : \< a^5'  
template < typename T > T)Q_dF.N  
  struct result_1 "L8Hgwg  
  { Ekh)l0 l  
  typedef T & result; G({VK  
} ; N P5K1:  
template < typename T1, typename T2 > .q!i +0  
  struct result_2 H+@?K6{h  
  { ~:|V,1  
  typedef T2 & result; |cC&,8O:{  
} ; m Ph=bG  
template < typename T > "?FBbJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VuN#j<H  
  { !f}D*8\f  
  return (T & )r; 0}|%pmY`  
} &7\fj  
template < typename T1, typename T2 > fu-,<m{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K4I/a#S'@6  
  { 2L51 H(  
  return (T2 & )r2; I1s$\NZ~]  
} lhf5[Rp  
} ; 3II*NANeg  
!1A< jL  
L"0?g(< 5  
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> >。 fN:FD`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jM-5aj[K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H ]!P[?  
;lt8~ea  
return l(i, j) = r(i, j); uD[T l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 09{s'  
,DEcCHr,  
  return ( int & )i; 563ExibH  
  return ( int & )j; N^k& 8  
最后执行i = j; 7{9M ^.}  
可见,参数被正确的选择了。 v yt|x5  
< 'BsQHI  
.CNwuN\  
aSgKh  
vj]h[=:  
八. 中期总结 NgF"1E  
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: bQ&%6'ck  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ml!c0<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BxZ7Bk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kpNp}b8']  
tZFpxyF  
'Asr,[]?  
@xBO[v  
<Q`3;ca^  
nKI?Sc  
九. 简化 V ZtFgN$J  
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。 zz(EH<>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nwqA\  
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: -"^xg"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rhly.f7N=A  
  +-*/&|^等 u g;~dhe~  
2. 返回引用。 {kb7u5-  
  =,各种复合赋值等 (.L?sDQ</z  
3. 返回固定类型。 `0MQL@B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p _3xW{I  
4. 原样返回。 '/AX 'U8Y  
  operator, )_?h;wh 84  
5. 返回解引用的类型。 .M ID)PY-  
  operator*(单目) |ZXz&Xor  
6. 返回地址。 "=JE12=u  
  operator&(单目) !\O!Du  
7. 下表访问返回类型。 FJxb!- 0&  
  operator[] 7KJ0>0~Et  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ={;+0Wjb8  
  operator<<和operator>> m}S}fH(  
YD{N)v  
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。 ?{5}3a bB`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X|QokAR{$>  
.])X.7@x  
template < typename Left > :VLYF$|  
struct value_return c%(Nd i  
  { R|` `A5zQ  
template < typename T > <s$T7Zk  
  struct result_1 qZv@ULluc  
  { (v? rZv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B7'yc`)H  
} ; Q&"oh  
y0/FyQs  
template < typename T1, typename T2 > ` K0PLxSv  
  struct result_2 ]&`=p{Z  
  { ]mgpd}Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #EB Rc4>,  
} ; .b^!f<j  
} ; >.G#\w  
7u5H o`  
3f~znO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U3UA  
'#.D`9YI<  
下面我们来剥离functor中的operator() tDfHO1pS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g-NrxyTBlx  
ra_v+HR7  
return l(t) op r(t) j'hWhLax  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [X8EfU}  
return op l(t) #v9+9X`1L  
return op l(t1, t2) =qL^#h83y  
return l(t) op >J)4e~9EJ2  
return l(t1, t2) op 'iDkAmvD  
return l(t)[r(t)] U\-.u3/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z^WY5~?  
h(4\k?C5  
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: jpoNTl'  
单目: return f(l(t), r(t)); rls{~ZRl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u]ps-R_$G  
双目: return f(l(t)); +4rd N\.  
return f(l(t1, t2)); m| 7v76(  
下面就是f的实现,以operator/为例 oJ/=&c  
sBqOcy  
struct meta_divide 02T'B&&~  
  { ,q{~lf -  
template < typename T1, typename T2 > 9>`dB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h'_$I4e)  
  { {MDM=;WP_  
  return t1 / t2; { 9\/aXPS  
} }n'W0 Sa  
} ; b^P\Q s*m  
1rLxF{,  
这个工作可以让宏来做: s~ o\j/  
raU_Z[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }1lZW"{e[  
template < typename T1, typename T2 > \ s'IB{lJ9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l m(mY$B*_  
以后可以直接用 kf9]nIo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) imhE=6{  
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 l0g+OMt  
(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。。。) bT|-G2g7Z  
vGI)c&C>  
}nO%q6|\V  
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 2+ g'ul`  
}jdmeD:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Cn5;h(r  
class unary_op : public Rettype E0DquVrz  
  { giW9b_  
    Left l; I }8b]  
public : 1\)lD(J\C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Neii$  
_g,_G  
template < typename T > HnsLYY\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BqdpJIr  
      { e+>$4Jq  
      return FuncType::execute(l(t)); n1PvZ~^3  
    } }LLQ +  
5 [4{1v  
    template < typename T1, typename T2 > Re'3bs:+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const soX^$l  
      { Ae1b`%To  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^<   
    } *Gj`1# Z$  
} ; Ag8lI+ h  
1Y~'U =9  
8|5+\1!#/)  
同样还可以申明一个binary_op 6Lg#co}9  
3 +`,'Q9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fRkx ^u P  
class binary_op : public Rettype ZjrBOb  
  { ej=}OH4  
    Left l; 0~W6IGE~  
Right r; UDnCHGq  
public : 1|:;~9n<t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F6:LH,~8   
2^:iU{  
template < typename T > t2rZ%[O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r@wE?hK  
      { %*IH~/Ld;]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `49!di[  
    } 3Ljj|5.q  
Lc "{ePFh  
    template < typename T1, typename T2 > ZU2D.Kf_:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wnQi5P+  
      { s*eM}d.p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ")nKFs5  
    } Z^mQb2e.  
} ; /BhP`a%2Q  
'GO *6$/  
,Z7Ky*<j  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6wXy;!2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yC4%z) t&R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uigzf^6,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #BZ5Mxzj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G(t&(t`[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t~!ag#3['.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y|W#VyM-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ln/*lLIOb  
下面是修改过的unary_op Mi F( &#  
'A1y~x#2B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N4{g[[ T  
class unary_op A.r.tf}:  
  { !vHCftKel  
Left l; Hd gABIuX  
  :?i,!0#"  
public : F*N Hy.Y  
(/t{z =  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fWDTP|DV  
gT,iH.  
template < typename T > r]wy-GT  
  struct result_1 y S<&d#:"  
  { q 1u_r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >N}+O<Fc  
} ; <xH! Yskc  
s9fEx -!y  
template < typename T1, typename T2 > v`:!$U* H=  
  struct result_2 ;$qc@)Uwp  
  { AU9:Gu@M/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '[HU!8F  
} ; n:H |=SF{  
(dV7N  
template < typename T1, typename T2 > *)HVK&'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F`+S(APT8  
  { [DTe  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F#qc#s  
} !9j6l 0  
*0r!eD   
template < typename T > HPo><u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /^WawH6)6  
  { |>>^Mol  
  return OpClass::execute(lt(t)); ww'B!Ml>F  
} ^nQJo"g\  
d/YQ6oKU  
} ; =OKUSHu@V  
L%pAEoSG  
7&L8zl|K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >Tn[CgH]7  
好啦,现在才真正完美了。 U-{3HHA  
现在在picker里面就可以这么添加了: S>"C}F$X  
@]EdUzzKq  
template < typename Right > @ W q8AFo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @9k/od@mW  
  { \Z~ <jv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gs~u8"B  
} piIGSC  
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。 4~WSIR-  
zXwdU5 8  
,.L o)[(  
PX?^v8wlqL  
]a:T]x6'  
十. bind a^VI)  
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。 v)*eLX$  
先来分析一下一段例子 a"k,x-EL(  
Ct3+ga$  
"# Q"gC.K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -YipPo"a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y35e3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CdtwR0  
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。 ^6!8)7b  
我们来写个简单的。 ~BBh4t&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %fh-x(4v  
对于函数对象类的版本: Cth<xn(Q  
|m$]I4Jr  
template < typename Func > oiz]Bd  
struct functor_trait z34+1d  
  { Z_T~2t  
typedef typename Func::result_type result_type; ^vOEG;TR<-  
} ; 5?E;Yy A  
对于无参数函数的版本: J%E0Wd  
clIn}wQ  
template < typename Ret > X{h[    
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2D3mTpw  
  { Ka"1gbJ|  
typedef Ret result_type; oV~S4|9:  
} ; wFBSux$  
对于单参数函数的版本: g+C~}M_7  
CY!H)6k  
template < typename Ret, typename V1 > Nk9w ; z&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aZ ta%3`)  
  { mVT[:a3  
typedef Ret result_type; l@@ qpaH  
} ; )LBbA  
对于双参数函数的版本: L|A1bxt  
K-@cn*6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MLmv+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F@ZB6~T~.  
  { j~hvPlho  
typedef Ret result_type; ]\3<UL  
} ; hXx:D3h  
等等。。。 ^j?"0|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~y ?v  
\@6V{y'Zo  
template < typename Func > 8BnsYy)j  
struct func_return #Jfmt~ks '  
  { A5G@u}YS5  
template < typename T > )/bv@Am  
  struct result_1 Ek '% % %  
  { )Qo^Mz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Hl w2^  
} ; ZP.~Y;Ch;-  
+n|@'= ]  
template < typename T1, typename T2 > }O6E5YCm  
  struct result_2 9;A9Q9Yr  
  { !1bATO:x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TZObjSm_v  
} ; lhF)$M  
} ; !@ )JqF.  
1Msc:7:L  
3 gW+|3E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )fc+B_  
hWr}Uui  
template < typename Func, typename aPicker > m;u:_4  
class binder_1 s 8lfW6  
  { asYUb&Hz88  
Func fn; _^F%$K6  
aPicker pk; =jRC4]M})  
public : nA+gqY6 6|  
>i2WYT  
template < typename T > In}~bNv?  
  struct result_1 ;O({|mpS\  
  { BM02k\%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =>xyJ->R  
} ; d s}E|Q  
e.;B?0QrV  
template < typename T1, typename T2 > iUf?MDE  
  struct result_2 k| >zauK  
  { Dwah_ p8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YA8ZB&]En/  
} ; Qmj%otSg  
#23($CSE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +Ui%}^ZZ  
Mbtk:GuY  
template < typename T > en16hd>^W:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R=L-Ulhk  
  { ER<Z!*2  
  return fn(pk(t)); snny! 0E\m  
} W0# VDe]>  
template < typename T1, typename T2 > @P<Mc )o^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  `=I@W  
  { ],f%: ?%50  
  return fn(pk(t1, t2)); FW"gj\  
} ? UBE0C  
} ; 6 $+b2&V  
p@+D$  
eg>]{`WQ  
一目了然不是么? oD%B'{Zs4  
最后实现bind ;VgB!  
^FK-e;J  
EA<x$O  
template < typename Func, typename aPicker > NO.5Vy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b!z=:  
  { h.aXW]]}(P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $_ k:{?  
} /#e-x|L  
bbFzmS1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j`k :)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PkDh[i9Z|  
|`@7G`x  
十一. phoenix lD?]D&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UphZRgT!N  
":01M},RA  
for_each(v.begin(), v.end(), HJOoCf  
( 3xpygx9  
do_ WI\h@qSB  
[ Hr=?_Un"  
  cout << _1 <<   " , " E <h9o>h  
] #h2 qrX&+  
.while_( -- _1), A{\!nq_~N  
cout << var( " \n " ) O29GPs  
) G8OnNI  
); 8>ODtKI *  
e1 P(-V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8|IlJiJ~v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (l:LG"sy\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \Oa11c`6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .\|}5J9W  
 =E:a\r  
wL" 2Cm  
template < typename Cond, typename Actor > >Gr,!yP  
class do_while =~{W;VZt'  
  { h2ou ]  
Cond cd; + :k"{I   
Actor act; -|/*S]6kK  
public : 0J 1&6b  
template < typename T > MF4B 2d  
  struct result_1 r$;u4FR  
  { M K, $#  
  typedef int result_type; DV jsz  
} ; _SQ0`=+  
X6EnC57  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wy# 5p]!u  
g42Z*+P6N  
template < typename T > RRR=R]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )zvjsx*e=J  
  { 5s1XO*s)>X  
  do ^%m~VLH  
    { jo[U6t+pj7  
  act(t); D P+W* 87J  
  } ' 8UhYwyr  
  while (cd(t)); -^= JKd &p  
  return   0 ; $3{I'r]  
} ,IQ%7*f;O_  
} ; txe mu *  
%51HJB}C]  
AR5)Uw s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N##- vV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (Ei} :6,}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?F@X>zR2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +We=- e7  
下面就是产生这个functor的类: hquN+eIDH  
M0"}>`1lJ  
Xa/]} B  
template < typename Actor > 6YYDp&nqEj  
class do_while_actor aUEnQ%YU"  
  { K{]\}7+   
Actor act; 17B`  
public : gYvT'72  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N1espc@j  
kaZ_ra;<  
template < typename Cond > >Mk#19j[/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qc@v"pIz'S  
} ; bn0Rv  
aq%i:};  
(t2vt[A6ph  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )TyI~5>;  
最后,是那个do_ |FJc'&)J"  
!jyy`q=  
Rln@9muXA  
class do_while_invoker "!_,N@\t  
  { rd4mAX6@  
public : P(Q}r 7F~(  
template < typename Actor > 3"iJ/Hc}9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }i@%$Ixsn  
  { &cB +la\_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ='\E+*[$I  
} .*g^ i`  
} do_; *|&&3&7  
o9AwW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~M LBO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x @uowx_&m  
最后来说说怎么处理break和continue Hrj@I?4  
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。 1|xo4fmV  
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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