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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5R(/Uiv3F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u%w`:v7Yo(  
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, {&jb5-*f  
$ s9Vrw0Z  
{r@Ty*W} L  
C(00<~JC  
  class filler ma"3qGy  
  { ]IoUwgpI)  
public : VeW>[08  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *:ZDd  
} ; `s\?w5[  
g !rQ4#4  
.Fdgb4>BXX  
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: :2 *g~6  
0q&<bV:D  
F(tx)V ~T3  
-r-k_6QP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^J$2?!~  
W[Ls|<Q  
{phNds%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q WQ/ 'M  
0g+'/+Ho 4  
q@[Qj Gj@  
Y;?{|  
二. 战前分析 _lamn }(x0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V5UF3'3;}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ["h5!vj  
ogyTO|V=  
 Vh_P/C+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i\,-oO  
  /* --------------------------------------------- */ 7Zlw^'q$:L  
vector < int *> vp( 10 ); M7pOLP_1jB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WA+iYLx@H  
/* --------------------------------------------- */ ,yiX# ;j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `$ 6rz  
/* --------------------------------------------- */ ~_/(t'9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "*In+!K  
  /* --------------------------------------------- */ 7pe\M/kl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uScMn/%  
/* --------------------------------------------- */ R%?9z 8-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gt@m?w(  
kqFP)!37  
#qK:J;Sn3  
 |y(Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: f&Gt|  
1._1, _2是什么? }H^+A77v  
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。 KV(Q;~8"X  
2._1 = 1是在做什么? >CHrg]9  
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。 lhy*h_>  
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。 ?l9XAW t\  
D]zwl@sRX:  
nAv#?1cjz  
三. 动工 aDU<wxnSvO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |?,A]|j  
1q7|OWFT  
'uBu6G  
N sXHO  
template < typename T > 8WXQ Oo8  
class assignment PvPOU"  
  { ,Q  
T value; jIJ~QpNE  
public : t'n pG}`tE  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2LF/H$] o5  
template < typename T2 > \NPmym_ 6J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .P8&5i)'P,  
} ; T;r2.Pupn  
!LNayk's>  
+S o4rA*9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ayxkv)%:@)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uXn1 'K<'2  
uvkz'R=  
c2l@6<Ww  
0XE4<U   
  class holder ,Lr. 9I.  
  { "\w 7q  
public : g6j?,c|y  
template < typename T > 9jM}~XvV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H\ F :95  
  { KcWN,!G  
  return assignment < T > (t); m| n  
} 5?{ r  
} ; +^60T$  
TM%| '^)  
]cHgleHQ  
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: >g1~CEMN#  
q'T4w!V(V  
  static holder _1; >mwlsL~X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e"{{ TcNk  
hOjk3 k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j#!IuH\]  
而不用手动写一个函数对象。 cr7 }^s  
_kef 0K6  
]L5@,E4.  
=^M/{51j  
四. 问题分析 J,'M4O\S  
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。 'j#*6xD  
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。 A8muQuj]~~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p|U?86 t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &6/[B_.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9+Np4i@  
Cio 1E-4  
五. 问题1:一致性 R@1xt@?  
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?| luh$2 \5B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }T(D7|^R  
UXJ eAE-  
struct holder &* M!lxDN  
  { "q3ZWNS'w  
  // K@ I 9^b  
  template < typename T > (S>C#A=E\  
T &   operator ()( const T & r) const ,0 M_ Bk"  
  { V(H1q`ao9  
  return (T & )r; o_izl \  
} XWBA^|-N  
} ; Vh|*p&  
^UP`%egR  
这样的话assignment也必须相应改动: *7uH-u"5d  
ZF!h<h&,  
template < typename Left, typename Right > 9 P l  
class assignment Kn5~d(:  
  { NVkV7y X]  
Left l; `KZm0d{H  
Right r; 5'OrHk;u  
public : G30-^Tr   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8I=2lK  
template < typename T2 > =9H7N]*h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Vr3Zu{&2  
} ; KjD/o?JUr  
{&&z-^  
同时,holder的operator=也需要改动: (~p< P+  
; 5*&xz  
template < typename T > 7r6.n61F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j\eI0b @*  
  { ">\?&0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'g}!  
} <$D`Z-6  
?qb}?&1  
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。 /2&c$9=1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M H|Og84  
hZ|z|!g0  
return l(rhs) = r; yl'u'-Zb6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ki;*u_4{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g_;\iqxL  
/J]5H  
template < typename Tp > jk;j2YNPw  
class constant_t 1.}d.t  
  { /p/]t,-j2  
  const Tp t; |Tv#4st  
public : z<MsKD0Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9Gvd&U  
template < typename T > [*Z;\5&P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =}~hWL  
  { +Q/R{#O  
  return t; =O~_Q-  
} em y[k  
} ; bTI|F]^!  
Sh/08+@+L:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Lc}y<=P@  
下面就可以修改holder的operator=了  0HZ{Y9]  
!Lu2  
template < typename T > ]}V<*f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V.U| #n5  
  { B`EJb71^Xy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l5~os>  
} N:^n('U&j  
kXViWOXU^  
同时也要修改assignment的operator() EfqX y>W  
21n?=[  
template < typename T2 > v_yw@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t$`r4Lb9/  
现在代码看起来就很一致了。 `~cqAs}6]Q  
F/ ]2G^-  
六. 问题2:链式操作  \__i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kpuz]a7pK  
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。 :@yEQ#nFp  
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。 zOJ%}  
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。 A@`}c,G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Xu{1".\  
z[ N`s$;  
template < typename T > &w\{TZ{  
struct result_1 ::`HQ@^  
  { RTYvS5 G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <3n Mx^  
} ; )Om*@;r(  
Ao 'l"-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -oGdk|Yn  
T9=I$@/  
template < typename T > Zj(AJ*r  
struct   ref X;$+,&M"  
  { _T60;ZI+^  
typedef T & reference; 5%"V[lDx@  
} ; F~-(:7j  
template < typename T > j;zM{qu_  
struct   ref < T &> /l3V3B7  
  { ibcRU y0%  
typedef T & reference; 0S"mVZ*P  
} ; hDDn,uzpd  
J4hL_iCQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fuW\bo3  
U4'#T%*  
template < typename T > 6bg ;q(*7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {qk1_yP  
  { sJKI!   
  return l(t) = r(t); XPc^Tq  
} Lj({[H7D!  
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。 PI {bmZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .xCZ1|+gG  
x>K Or,f  
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 4Z3su^XR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6jaEv#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /|}EL%a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &C_j\7Dq  
最后的布局是:  $c!p&  
                Add A`%k:@  
              /   \ U gat1Pz  
            Divide   5 g&L!1<, p  
            /   \ 70?\ugxA  
          _1     3 [g |_~h  
似乎一切都解决了?不。 : $1?i)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8S TvCH"Z_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M/f<A$xx_  
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: b/K PaNv  
z(ONv#}p  
template < typename Right > [jQp~&nY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &u."A3(  
Right & rt) const CO/]wS  
  { `v!urE/gg%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9c bd~mM{  
} h,:m~0gmj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gjyYCjF  
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。 P\tB~SZ*  
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。 >58YjLXb  
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。 [>I<#_^~  
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。 l:~/<`o  
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? LH.]DVj  
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: uh0VFL*@  
;?Tbnn Wn  
template < class Action > LVM%"sd?  
class picker : public Action $S6`}3  
  { s[>,X#7 y  
public : XT%nbh&y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P;.W+WN  
  // all the operator overloaded <dWv?<o  
} ; +HpA:]#Y  
 tU5zF.%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #lo6c;*m5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KfEx"94  
0],r0  
template < typename Right > NG=-NxEcN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :`#d:.@]o@  
  { QO:!p5^:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /{J4:N'B>  
} d'gfQlDny  
F~vuM$+d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eb\K "ec"  
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。 }0*@fO  
9<?M8_  
template < typename T >   struct picker_maker oSKXt}sh  
  { EWhK0Vej=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9rX&uP)j^#  
} ; $99n&t$Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `{h*/Q  
  { NR6#g,+7  
typedef picker < T > result; Wis~$"  
} ; 3pROf#M  
n38p!oS  
下面总的结构就有了: Qy<P463A(l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 wU36sCo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~vhE|f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q$W  
至此链式操作完美实现。 O:R*rJ  
2a)xTA#  
s\(k<Ks  
七. 问题3 |^I0dR/w:  
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。 EJ.SW5  
76Cl\rV  
template < typename T1, typename T2 > :S83vE81WK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s c,Hq\$&  
  { 4Z=_,#h4.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >2)OiQ`zg  
}  DPxM'7  
r,3DTBe  
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: NNR`!Pty  
W\,s:6iqz  
template < typename T1, typename T2 > nHAS(  
struct result_2 {]!mrAjD  
  { i# /Jr=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {lDd.Fn  
} ; 2]jn '4  
pj{`'; :g  
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? %(#y 5yJ]  
这个差事就留给了holder自己。 [!uG1GJ>  
    U$.@]F4&  
Zn+.;o)E<  
template < int Order > %XDc,AR[  
class holder; HZB>{O  
template <> xrz,\eTb  
class holder < 1 > Sq V},  
  { TER=*"!  
public : /9*B)m"  
template < typename T > 3S@7]Pg  
  struct result_1 (`>+zT5aH  
  { z, )6"/;  
  typedef T & result; 7kLz[N6Ll  
} ; [PM 2\#K  
template < typename T1, typename T2 > /4V#C-  
  struct result_2 N^G Mp,8  
  { IqHV)A  
  typedef T1 & result; ::lKL  
} ; a2O75 kWnm  
template < typename T > bHYy}weZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X/!o\yyT  
  { @f~RdO3  
  return (T & )r; wE>\7a*P%  
} dr}`H,X"3  
template < typename T1, typename T2 > 6r0krbN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %D34/=(X  
  { KeB"D!={;  
  return (T1 & )r1; TDKki(o=~  
} BLdvyVFx  
} ; ItVWO:x&v  
%6,SKg p  
template <> &X ):4  
class holder < 2 > (O?.)jEW(.  
  { d#Y^>"|$.  
public : P>C~ i:4n  
template < typename T > z"L/G  
  struct result_1 qp }Cqi  
  { Lc,Pom  
  typedef T & result; ~9]hV7y5C  
} ; w~A{(- dx  
template < typename T1, typename T2 > hGe/ ;@%  
  struct result_2 rig,mv  
  { o Q2Fjj  
  typedef T2 & result; `Bp.RXsd*  
} ; )gIKH{JYL  
template < typename T > ^WgX Qtn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xm}/0g&7  
  { $E~`\o%Ev  
  return (T & )r; _\G"9,)u '  
} L|:`^M+^w  
template < typename T1, typename T2 > YMcD|Kbp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Egp/f|y  
  { <tNBxa$gS  
  return (T2 & )r2; 0/MtYIYk  
} y/cvQY0pU  
} ; c /HHy,  
?k&Vy  
- q1?? u  
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> >。 @Z %ivR:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y0@"fU35  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GqvpA# i  
'&tG?gb&  
return l(i, j) = r(i, j); zuad~%D<I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T{.pM4Hd  
?m}s4a  
  return ( int & )i; r&JgLC(   
  return ( int & )j; 4y?n [/M/  
最后执行i = j; u(>^3PJ+  
可见,参数被正确的选择了。 L-WT]&n_  
)._;~z!  
Fn;SF4KOm  
<I\/n<*  
,+DG2u  
八. 中期总结 8,4"uuI  
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: { ]{/t-=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /<=u\e'rE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QL&ZjSN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]Ji.Zk  
v5#j Z$<F  
uM IIYS  
feDlH[$  
t ;;U}  
q460iL7yF}  
九. 简化 EzM ?Nft  
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。 N=5a54!/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w !-gJmX>  
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: O|{d[eX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F3@phu${  
  +-*/&|^等 qFCOUl  
2. 返回引用。 xw,IJ/E$1  
  =,各种复合赋值等 .+3g*Dv{&  
3. 返回固定类型。 ?W?c 1>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iAEbu&XG  
4. 原样返回。 +US!YU  
  operator, :Uzm  
5. 返回解引用的类型。 M#4p E_G  
  operator*(单目) 9}!qR|l3nR  
6. 返回地址。 !*d I|k  
  operator&(单目) d9f C<Tp  
7. 下表访问返回类型。 XH4  
  operator[] %+W{iu[|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r1`x=r   
  operator<<和operator>> }(J}f)  
;;OAQ`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eCU:Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "Y =;.:qe  
h6D<go-b56  
template < typename Left > BDW^7[n  
struct value_return o4F2%0gJ  
  { s^G.]%iU  
template < typename T > A@!qv#'  
  struct result_1 6 6EV$*dRL  
  { NqazpB*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w7.V6S$Ga  
} ; HSE!x_$  
D09Sg%w  
template < typename T1, typename T2 > EPI4!3]  
  struct result_2 #C74z$  
  { T= y}y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ["k,QX  
} ; i/;\7n  
} ; Q0`wt.}V2  
_lJ!R:*  
mW(W\'~_~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zx"s*:O  
~zJbK. _  
下面我们来剥离functor中的operator() by1<[$8r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Olt?~}  
`_Zg3_K.dS  
return l(t) op r(t) .nf#c.DI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wY{-BuXv  
return op l(t) Eak$u>Fd8c  
return op l(t1, t2) hB]Np1('  
return l(t) op D(@S+r_ota  
return l(t1, t2) op hc(#{]].  
return l(t)[r(t)] KEo ,m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T"}5}6rSG  
X Swl Tg  
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: ?|\ER#z  
单目: return f(l(t), r(t)); [\98$BN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tj` ,Z5vy  
双目: return f(l(t)); 5K1)1E/Fu  
return f(l(t1, t2)); bivuqKA  
下面就是f的实现,以operator/为例 .,|G7DGH]  
m/@wh a  
struct meta_divide k<nZ+! M  
  {  twHVv  
template < typename T1, typename T2 > ,hm\   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YlJ@XpKM  
  { lV3x*4O=  
  return t1 / t2; Fh&G;aEq  
} Wa>}wA=v  
} ; lwxaMjaL4K  
d`=MgHz  
这个工作可以让宏来做: FJ GlP&v<  
`!3SF|x&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @|Cz-J;D  
template < typename T1, typename T2 > \ hn7# L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >W=,j)MA  
以后可以直接用 ;LKkbT 5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  L^/5ux  
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 e9Wa<i 8  
(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。。。) ,B*EVN  
[: n'k  
+5g_KS  
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 a_^\=&?'  
xC?6v '  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]Grek<  
class unary_op : public Rettype :".ARCg  
  { ]`!>6/[  
    Left l; :%_LpZ  
public : g{]0sn#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8rAg \H3E  
WH#1 zv  
template < typename T > > ym,{EHK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rQ{7j!Im  
      { )` SrfGp8  
      return FuncType::execute(l(t)); l?v86k  
    } b"<liGh"n-  
'6nA F  
    template < typename T1, typename T2 > T8?Ghbn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1.p%UE]>  
      { <6%?OJhp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 58}U^IW  
    } 6IN e@  
} ; U#7#aeI  
p}}R-D&K  
x xHY+(m  
同样还可以申明一个binary_op '|6]_   
@(EAq<5{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1SQ3-WU s  
class binary_op : public Rettype h6L&\~pf  
  { D%[mWc@1I  
    Left l; r(>@qGN  
Right r; k>Is:P  
public : VD;01"#'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l5Uiw2  
<`8n^m*  
template < typename T > { T/[cu<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T= 80,  
      { kUb>^- -K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3,_aAgeE  
    } x /(^7#u,  
W<h)HhyG  
    template < typename T1, typename T2 > u74[>^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `z}?"BW|  
      { hE:9{;Gf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ; }I:\P  
    } |MTnH/|  
} ; )NW)R*m~D  
c8 )DuJ#U  
0Uz"^xO["  
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 >.Pnkx*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L8@f-Kk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c`)\Pb/O  
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。 etQCzYIhn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! udK%>  
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。。。 w0 M>[ 4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1;bh^WMJ  
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) >%_\;svZG  
下面是修改过的unary_op pHGYQ;:L  
C$=%!wf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~f2z]JLr:  
class unary_op x`eo"5.$  
  { 1 &jc/*Z"  
Left l; Ve$o}h-  
  J'6PmPzY|  
public : Xz 6<lLb  
df8k7D;~e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .fqN|[>  
c1(RuP:S  
template < typename T > .|KyNBn  
  struct result_1 1/B>XkCJ  
  { U7,e/?a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |w~nVRb  
} ; ZoW?nxY  
G`D`Af/B  
template < typename T1, typename T2 > fC d&D  
  struct result_2 @Rze| T.  
  { ;J( 8 L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V;VHv=9`o  
} ; 3Y4?CM&0v  
F}yW/  
template < typename T1, typename T2 > ](]i 'fE>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #FLb*%Nr  
  { @}u*|P*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h%na>G  
} tPWLg),  
c% -Tem'#  
template < typename T > jxJ8(sr$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >{n,L6_ t  
  { VOsR An/N  
  return OpClass::execute(lt(t)); IxN9&xa  
} XAKs0*J>  
h]&GLb&<?  
} ; hg]]Ok~cAs  
3PWL@>zi  
W &W5lArr  
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 #<"~~2?  
好啦,现在才真正完美了。 JPI3[.o  
现在在picker里面就可以这么添加了: |)DGkOtd  
HXC ;Np  
template < typename Right >  #4NaL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const edq4D53  
  { !RS}NS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5X$jl;6  
} 1p3z1_wrs  
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。 V*;(kEqj  
|-67 \p]  
<]t%8GB2V  
:as$4|  
.WJ YQi  
十. bind kPG-hD  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `:fZ)$sY  
先来分析一下一段例子 j?\Qh  
vkV0On  
a 7 V-C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2DDtu[}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'W^YM@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cxC6n%!;y  
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。  @tnz]^V  
我们来写个简单的。 )T2Caqs2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z6\UGSL  
对于函数对象类的版本: ;%9|k U  
9!\B6=r y4  
template < typename Func > !X#OOqPr=  
struct functor_trait !;v|'I  
  { m4Qh%}9%  
typedef typename Func::result_type result_type; <8&au(I,vB  
} ; a(X@Q8l:  
对于无参数函数的版本: `UyG_;  
'3tCH)s  
template < typename Ret > Xza(k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (*'f+R`$  
  { <oV(7  
typedef Ret result_type; 7M~K,E(7~  
} ; s WvBv  
对于单参数函数的版本: ,AFu C <  
Af2( 5]  
template < typename Ret, typename V1 > e{K 215  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;7V%#-  
  { L|7R9+ZG  
typedef Ret result_type; c ( C%Hld  
} ; C`9+6T  
对于双参数函数的版本: '@KEi%-^>  
#&aqKV Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3z?> j]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B%b4v  
  { u'DRN,h+  
typedef Ret result_type; E7UU  
} ; sf87$S0  
等等。。。 I3I/bofz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lvz7#f L~  
`iNSr?N.  
template < typename Func > .@U@xRu7|  
struct func_return i$G@R %  
  { \V8PhO;j  
template < typename T > xJ8M6O8  
  struct result_1 *vxk@ `K~  
  { ZhaP2pC%4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J=I:CD%  
} ; sIGMA$EK  
xs bE TP?  
template < typename T1, typename T2 > a~}OZ&PG  
  struct result_2 E,U+o $  
  { h(_57O:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5x4yyb'  
} ; E A1?)|}n  
} ; .j0$J\:i  
)23H1  
)~JHgl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <uw9DU7G  
ucW-I;"  
template < typename Func, typename aPicker > EgCAsSx(  
class binder_1 VU]`&`~J  
  { k"zv~`i'  
Func fn; xy[3u?,&s!  
aPicker pk; u?(d gJ  
public : y I  
P* BmHz4KL  
template < typename T > 6}Ci>_i4#  
  struct result_1 BG]#o| KW  
  { YfKdR"i+.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L48_96  
} ; s)D;a-F  
CxW>~O:  
template < typename T1, typename T2 > g@!V3V  
  struct result_2 =K[yT:  
  { oY3;.;'bk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uh  > ; 8  
} ; /%1ON9o>  
Z0", !6nS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y/7\?qfTk  
4p;`C  
template < typename T > Ie#Bkw'*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vr6w^&[c^  
  { A]oV"`f  
  return fn(pk(t)); p]+Pkxz]'  
} >@_^fw)  
template < typename T1, typename T2 > pO3SUOP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kn;"R:  
  { I-(zaqp@  
  return fn(pk(t1, t2)); !M1"b;  
} 3,qr-g|;jM  
} ; Wt-GjxGi  
0IBSRFt$g&  
d^ 8ZeC#  
一目了然不是么? P}^W)@+3k  
最后实现bind \X D6 pr@  
dcN22A3  
7[XRd9a5(  
template < typename Func, typename aPicker > Aw.qK9I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y.rsR 6  
  { eru.m+\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \Uq(Zga4)  
} I1M%J@Cz  
c`w}|d]mC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Iit; F  
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。 . 3T3E X|G  
UySZbmP48  
十一. phoenix +',S]Edx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X\qNG]  
/@TF5]Ri  
for_each(v.begin(), v.end(), JP [K;/  
( )1`0PJoHE  
do_ m~0/&RA  
[ `Eo.v#<  
  cout << _1 <<   " , " Bn&ze.F  
] n9ej7oj  
.while_( -- _1), Z,Dl` w  
cout << var( " \n " ) sS'm!7*(3  
) VTY 5]|;  
); .Vvx,>>D  
S3 Xl  
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: 'e'cb>GnA  
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 5K8^WK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z o(rTCZX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y O}<Ytx  
$}<e|3_  
PIS2Ed]  
template < typename Cond, typename Actor > i2SR{e8:GF  
class do_while H9Q&tl9  
  { <$Yd0hxjU  
Cond cd; Yufc{M00  
Actor act; [2 M'PT3  
public : ^WWQI+pk  
template < typename T > ^RIl  
  struct result_1 |[b{)s?x  
  { }9}h*RWm  
  typedef int result_type; ?)d~cJ  
} ; LG#t<5y~  
5M*:}*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]Gq !`O1  
iSs:oH3l  
template < typename T > J)p l|I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AFE~ v\Gz  
  { d<P\&!R(  
  do NyNXP_8  
    { ' %o#q6O  
  act(t); WX3-\Y5E  
  } "87:?v[[1  
  while (cd(t)); =fFP5e ['  
  return   0 ; sdw(R#GE  
} =]0&i]z[.  
} ; Se =`N  
,.FxIl ]  
%6f*{G w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /aZ`[m2  
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。 z*% q@]ym  
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。 smo~7;  
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。 fVpMx4&F   
下面就是产生这个functor的类: u;2[AQ.  
ge8ZsaiU  
amY!qg0P*  
template < typename Actor > _E.>`Q  
class do_while_actor f9{Rb/l!BQ  
  { [Y| t]^M  
Actor act; Z4 =GMXj  
public : JY(WK@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1#+S+g@#  
p H2Sbs:Tk  
template < typename Cond > v):Or'$~M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ji0@P'^;  
} ; t\7[f >  
z!9-:  
E+;7>ja  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 </*6wpN  
最后,是那个do_ >tW#/\x{  
sLxc(d'A  
o|["SYIf  
class do_while_invoker A^<jy=F&  
  { |aq"#Ml)  
public : JDT`C2-Q  
template < typename Actor > P@c5pc#|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =Jb>x#Y  
  { H"WprHe  
  return do_while_actor < Actor > (act); c9h6C  
} Wvf ^N(  
} do_; c\AfaK^KF  
;u)I\3`*!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1bX<$>x9u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SO0PF|{\r  
最后来说说怎么处理break和continue ;uP:"k  
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。 zy }$i?  
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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