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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >0AVs6&;v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LQ{z}Ay  
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, _!C M  
py%_XL=w,  
slH3c:j\  
,xOOR   
  class filler 2od 9Q=v~  
  { vD91t/_+  
public : Z~Vups#+f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8-geBlCE,  
} ; \wb0%> 0  
e .(  
iji2gWV}h  
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: H6 V!W\:s  
+AkMU|6  
PCX X[N  
h 7  c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .[:2M9Rx  
bKac?y~S_  
U6Xi-@XP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #7BX,jvn>  
\ ~uY);  
+<$b6^>!$  
h/xV;oj  
二. 战前分析 Kn`-5{1B|  
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。 cqZuG}VR  
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 <E1ngG  
z$b'y;k  
)Q)H!yin  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b Sm*/Q  
  /* --------------------------------------------- */ Cp!Qd e  
vector < int *> vp( 10 ); 7 P/1'f3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i"OY=iw-N  
/* --------------------------------------------- */ LG:Mksd8=4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CZ|h` ";P2  
/* --------------------------------------------- */ )2g-{cYv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R$M>[Kjn  
  /* --------------------------------------------- */ th]pqhl>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4H@K?b`  
/* --------------------------------------------- */ g'<ekY+V:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jlb=]hp8%  
2|:x_rcj  
K['Gp>l  
pUm|e5  
看了之后,我们可以思考一些问题:  r NT>{  
1._1, _2是什么? a8v9j3.  
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。 f6U i~  
2._1 = 1是在做什么? a F5=k: k  
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。 vI5'npM  
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。 Tp&7CNl|  
tXW7G@  
/PTk296@  
三. 动工 . yN.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xb\de_8!  
[l:}#5\]4  
n"|1A..^  
$G D@e0  
template < typename T > du_TiI  
class assignment WEsX+okj  
  { w)Wg 8  
T value; i_ z4;%#?  
public : OiJz?G:m  
assignment( const T & v) : value(v) {} f;cY&GC  
template < typename T2 > c7f11N!v>b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U#' WP  
} ; 0;n}{26a  
p{W'[A{J .  
`HV~.C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Z!3[.%F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V m]u-R`{  
:7DXLI|L#?  
CoTe$C7  
|\6Ff/O  
  class holder zwJK|Sk  
  { NsUP0B}.  
public : Uk<2XGj  
template < typename T > :7 OhplI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %}1v-z  
  { 4#Id0['  
  return assignment < T > (t); gf^XqTLs  
} "|6763.{4  
} ; {L.=)zt>  
Ers8J V  
~%Xs"R1c ,  
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: D !5 {CQl  
C)qy=lx%  
  static holder _1; HqoCl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =, G^GMi'  
L1u(\zw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &8M^E/#.^;  
而不用手动写一个函数对象。 ZJ'Tb<fP  
;wKsi_``@  
*Fu;sR2y%:  
la{Iqm{i  
四. 问题分析 GPLq$^AH  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >A ?{cbJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &N:`Rler  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NhF<2[mt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {/}p"(^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~LSD\+  
f,0,:)  
五. 问题1:一致性 i[ 40p!~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *G(ZRj@ 33  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~%d*#Yxq  
EB2 5N~7  
struct holder v/z~ j  
  { CA5q(ID_  
  // -I*NS6  
  template < typename T > a`_w9r+v  
T &   operator ()( const T & r) const d8% sGH  
  { 'RzzLk|$  
  return (T & )r; }Sv\$h  
} E-"b":@:  
} ; ~?<VT k  
^gdv:[ m  
这样的话assignment也必须相应改动: 7 ?a!x$-U(  
E)]RQ~jY?  
template < typename Left, typename Right > >@uFye$  
class assignment vR?E'K3  
  { SnFAv7_  
Left l; q :-1ul  
Right r; cC7&]2X +f  
public : w i=&W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1qd(3A41  
template < typename T2 > xY$@^(Q\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zt"3g6S  
} ; ]o2 Z 14  
W $EAo+V  
同时,holder的operator=也需要改动: yR4++yk  
LypBS]r u  
template < typename T > 6'6,ySo]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t# <(Q  
  { .qg 2zE$0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?i5=sK\  
} h[}e5A]}  
Zg/ ],/`  
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。 z%44@TP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dio9'&DtC  
X}G3>HcP  
return l(rhs) = r; ,<O|Iis  
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。 `PI?RU[g*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @@} ]qT*  
f&88N<)  
template < typename Tp > @r9[&  
class constant_t 53O}`xX!6  
  { hhcO ]*  
  const Tp t; =}m'qy  
public : Ah Rvyj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >@?`n}r|  
template < typename T > RE.t<VasP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C[Nh>V7=  
  { \3 M%vJ  
  return t; /{ FSG!  
} 35Cm>X  
} ; Be~In~~  
[[' (,,r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rkWiGiisM  
下面就可以修改holder的operator=了 meArS*d  
;Wedj\Kkp  
template < typename T > ]/c!;z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 734<X6^1  
  { z\+Ug9Of  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~Zo;LSI  
} @JU Xp  
) $=!e%{  
同时也要修改assignment的operator() "s.s(TR8  
Bf8[(oc~  
template < typename T2 > Uo=_=.GQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U}^`R,C  
现在代码看起来就很一致了。 -AZ\u\xCB  
EKf!j3  
六. 问题2:链式操作 CQ/ps,~M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GyLp&aa  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Wz)@k2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {I]>!V0j!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Gc2:^FVlh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ` 3h,Cy^  
Zx U?d   
template < typename T > E<r<ObeRv`  
struct result_1 UthM?g^  
  { KU 98"b5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZfnJ&H'  
} ; {q.|UCg[L  
J{e`P;ND  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: { \ ]KYI0  
OSIf>1  
template < typename T > t 4>\ ;  
struct   ref %eW2w@8]  
  { ~w"e 2a  
typedef T & reference; +r$M 9  
} ; h_\OtoRa  
template < typename T > mV#U=zqb!S  
struct   ref < T &> \VHRI<$+5  
  { 7[It  
typedef T & reference; cd]def[d  
} ; A&L2&ofV&q  
^|ul3_'?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W #V`|JA  
CM4#Nn=i~  
template < typename T > ujh`&GiB+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !;M5.Y1j&"  
  { O1Nya\^g<I  
  return l(t) = r(t); tqzr +  
} ~vB dq Yj  
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。 @|d+T"f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PXo^SHJ+gt  
uL |O<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8om)A0S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k@^T<Ci  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oz-@e%8L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j71RlS73  
最后的布局是: }E#1Z\)  
                Add Dn@Sjsj>  
              /   \ )Ag{S[yZ  
            Divide   5 5~{s-Ms  
            /   \ _NN5e|t  
          _1     3 F~wqt7*  
似乎一切都解决了?不。 Pv3qN{265  
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。 Nbd[xs-lw  
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。 y4Lh:;  
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: 2!? =I'uMA  
]+d> ;$O  
template < typename Right > 1R"Z+tNB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (\H^ KEy  
Right & rt) const F&$~]R=&  
  { /TY=ig1z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~qkn1N%'  
} DvY)n<U1qA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hGb SN_F  
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。 v%;Ny ab6$  
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。 FZx.Yuv  
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。 q" @%WK  
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。 T0"q,lrdxV  
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? ,"?xy-6  
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: )M_|r2dDq3  
{\55\e/C,  
template < class Action > aPm2\Sq$  
class picker : public Action <F ?UdMT4y  
  { `2,F!kCt  
public : ,L-G-V+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GU7f27p  
  // all the operator overloaded )}1S `*J/O  
} ; b_']S0$c\  
`ZGKM>q`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jS4 fANG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J=Hyoz+9  
t(Gg 1  
template < typename Right > n..R'vNj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !'*1;OQ  
  { {!xDJnF;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `gz/?q  
} _:+ k|I  
?JMy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5U6b\jxX  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #Q$+AdY|  
zj 2l&)N  
template < typename T >   struct picker_maker .4XX )f5  
  { !#dp [,nk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `u$lSGl  
} ; Yz ? 8n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !YIW8SP)  
  { u1ahAk7  
typedef picker < T > result; U:uF rb,  
} ; a]@BS6  
tf6 Zz[  
下面总的结构就有了: =6gi4!hE  
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。 |Q$9I#rv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Wd?=RO`a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s^HI%mdf  
至此链式操作完美实现。 ]K|td)1X  
-`,F e3  
OPC8fX5.  
七. 问题3 Bb.U4#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h@fF`  
AtNF&=Op  
template < typename T1, typename T2 > <ToRPx&E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `&i\q=u+  
  { X9;51JV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;nAI;Qw L  
} 4P^CqD&i  
v0KJKrliGO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k1~? }+<e  
="de+S8W  
template < typename T1, typename T2 > F[*/D/y(  
struct result_2 S#nW )=   
  { Zu|qN*N4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qe|U*K 2_  
} ; @0-vf>e3-  
mq+<2 S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]MnQ3bWq"j  
这个差事就留给了holder自己。 =)nJ'}x  
    G{gc]7\=Cd  
_FkIg>s  
template < int Order > h6Cqc}P  
class holder; .zsY VtK  
template <> sPvjJr"s  
class holder < 1 > /]-a 1  
  { W^)'rH  
public : 6@FGt3y  
template < typename T > O3tw@ &k  
  struct result_1 id [caP=`  
  { '3fN2[(  
  typedef T & result; f7:}t+d  
} ; ;lf$)3%[  
template < typename T1, typename T2 > q_Z6s5O  
  struct result_2 Z6 E_Y?  
  { qm< mw"]  
  typedef T1 & result; _ O;R  
} ; 6 tl#AJ-  
template < typename T > {_UOS8j7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e*M-y C  
  { ,O_iSohS  
  return (T & )r; 1 Q*AQYVY  
} Dq+S'x~>  
template < typename T1, typename T2 > Rw)=<XV)6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (e4 #9  
  { ~L:H]_8F l  
  return (T1 & )r1; =s&ycc;-5}  
} F8|m i`f-  
} ; <YvW /x  
jmF)iDvjuZ  
template <> ]A:8x`z#F  
class holder < 2 > 2YK2t<EO  
  { +!)_[ zo  
public : 1AQy 8n*  
template < typename T > ?{\h`+A  
  struct result_1 i':a|#e>  
  { Mb-AzGsV  
  typedef T & result; -Eoq#ULvR  
} ; L| ;WE=  
template < typename T1, typename T2 > otlv ;3263  
  struct result_2 R#ZO<g%'  
  { gv,1 CK  
  typedef T2 & result; u>/Jb+  
} ; +0) H~ qB\  
template < typename T > yz=aJ v; H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Ow@CB  
  { myF/_o&Ty  
  return (T & )r; p# |} o9  
} Sl'{rol'  
template < typename T1, typename T2 > b8!   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z=oGyA  
  { vbfQy2q  
  return (T2 & )r2; 38GZ_ z}r  
} s7,D}Zz  
} ; 1rON8=E  
rTqGtmulG  
z fu)X!t^  
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> >。 U:bnX51D4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b4 Pa5 w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #3?}MC  
D# gC-,  
return l(i, j) = r(i, j); 9 dK`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V3ExS1fNf  
<==6fc>s  
  return ( int & )i; gBOF#"-  
  return ( int & )j; Hyi'z1  
最后执行i = j; odn3*{c{x  
可见,参数被正确的选择了。 g}pD%  
%e:[[yq)G  
0~ o,^AW  
PJ\k|  
*,28@_EwY  
八. 中期总结 6Ad=#MM  
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: L%+mD$@u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8RQv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $laUkD#vz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;vy<!@Y;8  
J,\e@  
M0$E_*  
FH%M5RD  
z\$(@:{A  
)y{:Uc\4!  
九. 简化 tG~[E,/`  
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。 rU6A^p\,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FIUQQQ\3  
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: 3,n"d-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kn/xt  
  +-*/&|^等 f~7V<v  
2. 返回引用。 !t}yoN n|  
  =,各种复合赋值等 Z\cD98B#  
3. 返回固定类型。 ]r'D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =.w~qL  
4. 原样返回。 e^;%w#tEqI  
  operator, Qe-PW9C  
5. 返回解引用的类型。 <W+9 h0c  
  operator*(单目) AH_qZTv0{Q  
6. 返回地址。 Wb[k2V  
  operator&(单目) ("{"8   
7. 下表访问返回类型。 }Rw6+;  
  operator[] X4{<{D`0t8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S&QXf<v  
  operator<<和operator>> BWNI|pq)v  
t7Mq>rFB  
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。 JKy~'>Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pw`'q(ad  
2[qoqd(  
template < typename Left > `F3wO!  
struct value_return k SgE_W)  
  { lQEsa45  
template < typename T > EWQLLH"h  
  struct result_1 Y[H769  
  { wJ7^)tTRF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~@(C+3,  
} ; @C^wV  
(L yKo  
template < typename T1, typename T2 > $x,EPRNs  
  struct result_2 =3`|D0E  
  { ]k'^yc{5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Io[NN aF|  
} ; _3< P(w{  
} ; qDU4W7|T`  
>|yP`m   
EiG5k.C@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m)3M)8t  
FBbaLqgVF{  
下面我们来剥离functor中的operator() @_7rd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n$v4$_qS  
WA0D#yuJ/  
return l(t) op r(t) pWq+`|l$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Gp+\}<^ Z  
return op l(t) '.M4yif \g  
return op l(t1, t2) 43]y]/do  
return l(t) op T]nAz<l),  
return l(t1, t2) op >239SyC-,  
return l(t)[r(t)] boHbiE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Js vdC]+  
 .FC+  
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: !zllv tK4  
单目: return f(l(t), r(t)); ,aa 4Kh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?~4x/d%  
双目: return f(l(t)); W)J MV  
return f(l(t1, t2)); ;Rpib[m  
下面就是f的实现,以operator/为例 3W]gn8  
f*xr0l  
struct meta_divide Dh}(B$~Oz+  
  { ^;rjs|`K#  
template < typename T1, typename T2 > CWocb=E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3u&,3:  
  { GC'e  
  return t1 / t2; |xg_z&dX  
} =5Nh}o(l?  
} ; O ;[Mi  
z;F HZb9t,  
这个工作可以让宏来做: O"Nr$bS(Y  
RRV%g!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k!}(a0h  
template < typename T1, typename T2 > \ 8A.7q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EmR82^_:  
以后可以直接用 d~QM@<SV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C=]<R< Xy  
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 MkL2I+*  
(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。。。) _> x}MW+  
0y+^{@lU  
@!u{>!~0  
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 +L`}(yLJ)9  
GqR|hg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '4<o&b^yQ  
class unary_op : public Rettype %ut 8/T  
  { |R _rfJh  
    Left l; Tjq1[Wq  
public : 3Ovx)qKxd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,[zSz8R  
T!ZjgCY}  
template < typename T > x\(#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tx~,7TMS/  
      { ~!qnKM>[  
      return FuncType::execute(l(t)); af %w|M  
    } AU}kIm_+  
VsAJ2g9L  
    template < typename T1, typename T2 > d&raHF*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5RFro^S9E  
      { o{`x:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {59 >U~  
    } 4=/jh:h  
} ; XsQ81j.  
 1n +Uv*  
m*A b<$y  
同样还可以申明一个binary_op HY FMf3  
e15yDwvB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z<%bNnSO  
class binary_op : public Rettype c:u*-lYmK%  
  { eZqEFMBTm  
    Left l; `Wg"m~l$N  
Right r; _,)_(R ,h  
public : E+qLj|IU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GDSXBa*7  
+pwTM]bV  
template < typename T > " nCK%w=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5WJ ~%"O  
      { n qO*z<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G)%V 3h  
    } Um{) ?1  
3qf#NJN}  
    template < typename T1, typename T2 > xc 1d[dCdp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _<#92v !F  
      { BVNJas  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v_EgY2l(  
    } 8wvHg_U6W  
} ; {)lZfj}l  
M,@M5o2u  
zKGZg>q  
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 yuBRYy#E|%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F:T(-,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) } &+]UGv  
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。 V 97ORI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mf#@8"l  
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。。。 1F,U^O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oo\^}jb  
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) H'zAMGZa  
下面是修改过的unary_op #p>&|I  
K~,!IU_QG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J<"K`|F  
class unary_op x\8g ICf  
  { N=Ct3  
Left l; %xCL&}bY  
  SNOc1c<~  
public : JxtzI2  
<q$Tk,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7HH@7vpJ^  
E> GmFw  
template < typename T > <b,WxR`  
  struct result_1 2PyuM=(Wt  
  { s_/@`kd{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t2)uJN`a$X  
} ; f?tU5EX  
Rf8Obk<  
template < typename T1, typename T2 > `WOoC   
  struct result_2 f tTD-d  
  { DSqA}r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NMK$$0U  
} ; :JG5)H}j+  
hRX9Du`$  
template < typename T1, typename T2 > 0.x+ H9z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e8("G[P >  
  { Z,2?TT|p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @[9  
} 'RKpMdoz  
,]wQ]fpt  
template < typename T > lwX9:[Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !9PAfi?  
  { / ^d9At614  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^6kl4:{idE  
} <M1*gz   
k1xx>=md|C  
} ; 1a(\F 7  
2~f*o^%l  
KPO w  
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 E/oLE^yL  
好啦,现在才真正完美了。 #~-Xt! I  
现在在picker里面就可以这么添加了: f|B\Y/*X  
Xydx87L/-e  
template < typename Right > /!5ohQlPJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PWl;pBo  
  { 'uL$j=vB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !9 kNL  
} W`9{RZ'  
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。 vw!7f|Pg ~  
"KK}} $>  
,= ApnNUgX  
S;#:~?dU  
a%m )8N;C  
十. bind 13/,^?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ffL]_E  
先来分析一下一段例子 eK1l~W%  
d^RcJ3w  
HN NeH;L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ? bWc<]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k8}fKVU;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /ojwOJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a. D cmy{  
我们来写个简单的。 W?zj^y[w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j:1N&7<FU  
对于函数对象类的版本: 02;'"EmP$  
Tdh.U {Nz  
template < typename Func > >l)x~Bkf$j  
struct functor_trait + >dC  
  { Uz_ob9l<#H  
typedef typename Func::result_type result_type; ) 6QJZ$  
} ; jW8ad{  
对于无参数函数的版本: 8/R$}b><  
N*Q*>q  
template < typename Ret > B"> Ko3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [rcM32  
  { <Nrtkf4-O  
typedef Ret result_type; Pzzzv^+  
} ; 4K:Aqqhds  
对于单参数函数的版本: )fXw~  
F~eYPaEKy!  
template < typename Ret, typename V1 > >Vq07R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /'DAB**  
  { 4uO88[=  
typedef Ret result_type; xM<aQf\j  
} ; OCdX'HN5Y  
对于双参数函数的版本: ;U?=YSHk7  
W#g!Usf:/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I_8 n>\u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }o!b3*#  
  { WP\kg\o  
typedef Ret result_type; j7g>r/1eE  
} ; ^^ix4[1$Z  
等等。。。 nX7F<k4G2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -2}ons(  
bvB7d` wx  
template < typename Func > C~>0K,C0^  
struct func_return q/*veL  
  { 3:WHC3}W  
template < typename T > C3=0 st$  
  struct result_1 <Sd ef^  
  { (kX:@9Pn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3; z1Hp2X  
} ; ]Gm4gd`  
<^> nR3E  
template < typename T1, typename T2 > ~u0<c:C^  
  struct result_2 /<T{g0s  
  { w]xr ~D+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gAEB  
} ; w$&;s<0  
} ; .u&X:jOE  
H'$H@Kn]-  
:##$-K*W"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y]R+/  
vD#kH 1  
template < typename Func, typename aPicker > voRb>xF  
class binder_1 g51UIN]o-  
  { Zp{K_ec{  
Func fn; B)DuikV.D  
aPicker pk; nvQX)Xf  
public : jpYZ) So-  
KIY`3Fl09  
template < typename T > N?rE:0SJ  
  struct result_1 L^C B#5uG  
  { 5>S1lyam  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^ux'-/  
} ; L"1AC&~ u  
=`(W^&|  
template < typename T1, typename T2 > "u sPzp5  
  struct result_2 >f&L7@  
  { 7ieAd/:_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w ?"M  
} ; (O!CH N!:  
g*_n|7pB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }vP(SF 6  
O`_, _  
template < typename T > +:aNgO#e8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,qB@agjvo<  
  { e+#k\x   
  return fn(pk(t)); 2V; Dn$q  
} Z-}A "n  
template < typename T1, typename T2 > q l5&&e=-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,bM):  
  { <h+UC# .x  
  return fn(pk(t1, t2)); FD%OG6db];  
} 'bH~KK5  
} ; 8yOhKEPX  
TntTR"6aD  
ZjY?T)WE9  
一目了然不是么? A ^hafBa  
最后实现bind XLYGhM  
>Z gV8X:  
X<W${L$G  
template < typename Func, typename aPicker > b ~]v'|5[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V4Qy^nn1  
  { "85)2*+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e1V1Ae  
} u^'X>n)oL#  
+o,f:Ih  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `{IL.9M!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。 ' qT\I8%  
9zx9t  
十一. phoenix b,jo94.G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hd-g|'^K  
^HuB40  
for_each(v.begin(), v.end(), 4kV$JV.l  
(  (t@!0_5  
do_ C*RPSk  
[ e`JWY9%  
  cout << _1 <<   " , " [ gR,nJH.  
] G|t0no\f  
.while_( -- _1), !"hzGgOOX  
cout << var( " \n " ) XN\rq=  
) #Rs5W  
); .*+jD^Gr  
T~ XKV`LQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {{pN7Z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y= 8SD7P'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `d/* sX?k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (6 }7z+  
nsq7dhq  
T^$`Z.  
template < typename Cond, typename Actor > $Dv5TUKw  
class do_while 9`H4"H>yG  
  { ]w4?OK(j  
Cond cd; ^,f^YL;  
Actor act; ESFJN}Q%0.  
public : v/vPU  
template < typename T > F]<2nb7  
  struct result_1 96; gzG@1!  
  { Ut/%+r"s  
  typedef int result_type; r1=j$G  
} ; b8%TwYp  
#l9sQ-1Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &(p5z4Df  
pnL[FMc  
template < typename T > hc9 ON&L\>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jWvi% I qi  
  { xd"+ &YT  
  do N<Ym&$xR  
    { "|,KXv')  
  act(t); w|0:0Rc~u  
  } "HH<5  M  
  while (cd(t)); !`W0;0'Zg  
  return   0 ; c|k(_#\B  
} Ff =%eg]  
} ; VKlC`k8L  
]vV)$xMX  
x",ktE>9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +T,A^(&t  
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。 b53s@7/mq  
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。 :}#j-ZCC"  
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。 xDS]k]/(T  
下面就是产生这个functor的类: Z@*!0~NH=4  
*<"{(sAvk  
*p\fb7Pu_3  
template < typename Actor > !4Sd^"  
class do_while_actor H,7!"!?@N  
  { (_3'nFg  
Actor act; wQ9@ l  
public : P)Oe?z;G?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  B"5xs  
QOPh3+.5  
template < typename Cond > kaIns  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \PG_i'R  
} ; c&h8Qk3  
YuJ{@"H  
}!|$;3t+c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >@-. rkd(  
最后,是那个do_ J!3;\  
hl)jE 06  
uc]5p(9Hb  
class do_while_invoker _[l&{,  
  { Z>X]'q03  
public : ]F;1l3I-  
template < typename Actor > \F+".X#jh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ul 85-p  
  { Yn?Xo_Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); TT#V'r\  
} 376z~  
} do_; lh XD9ed  
Tfv @oPu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &%(SkL_]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *%atE  
最后来说说怎么处理break和continue l0ZK)  
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。 L`9.Gf  
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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