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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r$3~bS$]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r0Y?X\l*  
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, 9|G=KN)P:  
+X%fcoc  
fUL{c,7xda  
X."h Tha5  
  class filler dp//p)B>  
  { psyH?&T  
public : 0+2Matk>.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YVZSKU  
} ; O w($\,  
g1hg`qBBW  
&23ss/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2\z`G  
B!E<uVC  
,h^;~|GT  
<2TB9]2. g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6>N u=~  
93Ci$#<y  
qG2\` +v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E3.W#=o  
e~2*> 5\:  
y?R <g^A  
fbx;-He!  
二. 战前分析 +}G>M=t::  
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。 k.? T.9  
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 8tFyNl`c  
d~z<,_ r5c  
 7 zP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /xrq'|r?C  
  /* --------------------------------------------- */ /J9T=N  
vector < int *> vp( 10 ); "` ?W u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rfZj8R&  
/* --------------------------------------------- */ RQK**  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BorfEv} SN  
/* --------------------------------------------- */ P+zI9~N[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @x-GbK?  
  /* --------------------------------------------- */ o7 -h'b-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C"m0"O>  
/* --------------------------------------------- */ tpx3:|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T=f;n;/>  
-Bwu$$0  
e,j? _p  
L&gEQDPgq|  
看了之后,我们可以思考一些问题: k~9Ywf  
1._1, _2是什么? Y;/=3T7An  
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。 IDk:jO  
2._1 = 1是在做什么? TeN1\rA,  
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。 # V9hG9%8  
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。 OHtZ"^YG  
hDkqEkq1R  
 ~NW5+M(u  
三. 动工 2S10j%EeI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: * SON>BSF  
Kp=3\)&  
$d??(   
)i6U$,]  
template < typename T > $b 71  
class assignment F0ivL`  
  { k s`  
T value; CR<pB)F?a  
public : MIyLQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5tCq}]q#P  
template < typename T2 > m{yNnJ3O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "y ,(9_#  
} ; 7Hkf7\JY  
Xi`U`7?D(=  
2.&V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1oW]O@R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uA}FuOE6  
?KuJs9SM  
fN%5D z-e  
*1$~CC7  
  class holder .LTFa.jxA  
  { hpi_0lMkI  
public : #pn AK  
template < typename T > 9 0if:mYA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K'rs9v"K|  
  { Nm:<rI,^  
  return assignment < T > (t); N,+g/o\f  
} #1!BD!u  
} ; ^fiRRFr[  
md +`#-D\O  
czsoD) N  
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: SFPIr0 u  
;@-5lCvC(+  
  static holder _1; /t6u"I~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P;91C'T-x  
]}Hv,a   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^d $e^cU  
而不用手动写一个函数对象。 U &k 3  
Pc ?G^ Xol  
F1[ [fH  
VKfHN_m*  
四. 问题分析 ]~ 8N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <.B > LU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mt]YY<l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wU3ica&[   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5OqsnL_V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tZBE& :l  
UHl/AM> !  
五. 问题1:一致性 t:@A)ip  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8uD%]k=#!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <^c0bY1  
nk,Mo5iqV  
struct holder T`<k4ur  
  { O*Pe [T5x'  
  // R/FV'qy]  
  template < typename T > Ytnr$*5.  
T &   operator ()( const T & r) const Us~wv"L=UX  
  { QS?9&+JM|  
  return (T & )r; mb6?$1j  
} [goPmVe+  
} ; |B WK"G  
H9m2Whq  
这样的话assignment也必须相应改动: ?-v?SN#  
I:)#U[tn0  
template < typename Left, typename Right >  1`JN  
class assignment $[;eb,  
  { \J g#X:d  
Left l; 7n/I'r  
Right r; g#nsA(_L  
public : JM9Q]#'t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -@?>nLQb  
template < typename T2 > bN %MT#X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ) G&3V  
} ; UdgI<a~`k6  
Uy'ZL(2  
同时,holder的operator=也需要改动: " yl"A4p S  
1,D ^,  
template < typename T > aL6 5t\2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R2f,a*>  
  { 2>$L>2$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ! r\ktX  
} wm[d5A4  
fBh|:2u  
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。 cDol o1*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |L-juT X9  
(D3m5fO  
return l(rhs) = r;  .5r0%  
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。 3nGK674;z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -mdPqVIJn:  
`erQp0fBM  
template < typename Tp > .f<,H+m^  
class constant_t /P}tgcs  
  { :iiTz$yk  
  const Tp t; 5 : >  
public : %R"nm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :#KURYO<  
template < typename T > } +Z;zm@/6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ttt&sW`  
  { +/8?+1E ^  
  return t; O3GaxM \x  
} td$Jx}'A  
} ; #Ih(2T i  
Z4sjH1W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TyXOd,%zl  
下面就可以修改holder的operator=了 .b)(_*  
teALd~;  
template < typename T > < VsZ$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~/[N)RFD  
  { 7-B'G/PS/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9Dkgu ^`  
} k(^b  
f}d@G/L  
同时也要修改assignment的operator() +6E<+-N  
o?8j *]  
template < typename T2 > .v8=zi:7Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N=x,96CF  
现在代码看起来就很一致了。 \wd`6  
`N,Jiw;bw  
六. 问题2:链式操作 ~<R~Q:T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ai2}vR  
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。 7nIMIkT:  
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。 6-}9m7#Y  
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。 -^N '18:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %"B$I>h  
nJw1Sl5  
template < typename T > -p~B -,  
struct result_1 -v&srd^  
  { V!!'S h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _Y~?.hs^  
} ; v:b%G?o  
|9JYg7<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +fmZ&9hFNJ  
'1*MiFxKq  
template < typename T > Dne&YVF9V  
struct   ref rbWFq|(_  
  { ;^]F~x}  
typedef T & reference; SS-   
} ; }DwXs`M7  
template < typename T > Q5ao2-\   
struct   ref < T &> 4 .qjTR  
  { )E|Bb=%  
typedef T & reference; >X,6  
} ; IHfqW?  
AS ul  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v]sGdZ(6-  
3M`J.>  
template < typename T > ea/6$f9^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N~YeAe~+  
  { **[p{R]8o  
  return l(t) = r(t); b*7i&q'H  
} =="SW"vNi  
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。 !b_IH0]U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,;}RIcvQV  
"b;?2_w:E  
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 bSzb! hT`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `WL*Jb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a WC sLH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F!'"mU<f  
最后的布局是: mZ%\`H+  
                Add SuSZ,>  
              /   \ d?qz7#kc  
            Divide   5 XO>Y*7rO  
            /   \ *QJ/DC$  
          _1     3 FUqiP(A  
似乎一切都解决了?不。 HC$cK+,ZU}  
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。 C2T,1=  
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。 ,'}ZcN2)  
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: wz57.e!Me=  
sy?W\(x  
template < typename Right > fC[gu$f][  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rCYn YA  
Right & rt) const hR2.w/2j  
  { K(Nk|gQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &/" qOZAs  
} E&AR=yqk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w.jATMJ)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。 'AU!xG6OQ  
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。 `Hqu 2 '`  
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。 %|~ UNP$  
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。 Y,r2m nq  
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? SQ[}]Tm;n  
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: }#1{GhsS  
Q*5d~Yr]R  
template < class Action > |k0VJi  
class picker : public Action V^D#i(5  
  { Gy5W;,$q  
public :  qn .  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SE1 tlP  
  // all the operator overloaded c4|.!AQ>  
} ; rXMv&]Ag  
H+Wd#7l,  
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。 rv[\2@}  
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: wKN9HT  
1vr/|RWW  
template < typename Right > gkjZX wp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n >^?BU  
  {  S_atEmQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZL Aq8X  
} 3 ren1   
U7N<!6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HD>{UU?  
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。 utXcfKdt  
e:]$UAzp  
template < typename T >   struct picker_maker ;-F#a+2]!  
  { -MZ Eli g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pJI H_H  
} ; "#()4.9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^/,s$dj  
  { Us<lWEX;k  
typedef picker < T > result; XN Y(@  
} ; * HVO  
{+ m)*3~w  
下面总的结构就有了: K:0RP?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。 n.)-aRu[  
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。 #r C% \  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K{c^.&6D  
至此链式操作完美实现。 2;3q](d   
=[$*PTe  
^s-3U  
七. 问题3 kF5}S8B  
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。 xiiZ'U  
p ,!`8c6  
template < typename T1, typename T2 > ;Mc}If*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P%.5xYn  
  { Kr<O7t0X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6\bbP>ql  
} s}.nh>Q  
AxeWj%w@  
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: >/>a++19  
S'WmPv  
template < typename T1, typename T2 > _MR2,mC  
struct result_2 >2rFURcD  
  { z<ek?0?yS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a7Jr} "B  
} ; tf,_4_7#$  
C'Ymz`iQ  
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? nD_g84us  
这个差事就留给了holder自己。 {|fA{ Q_R  
    Gp14;  
LRs{nN.N  
template < int Order > HTC7fS  
class holder; *?uF&( 0  
template <> E,;nx^`!l  
class holder < 1 > |^=`ln!  
  { a'|0e]  
public : k;)L-ge9  
template < typename T > \l:n  
  struct result_1 f?]cW h%  
  { )z aMycW  
  typedef T & result; UY==1\  
} ; @U&|38  
template < typename T1, typename T2 > GV9"8M Z6  
  struct result_2 i55']7+0  
  { 5rc<ibGh  
  typedef T1 & result; {BJxRH"&6*  
} ; ELm#  
template < typename T > hZpFI?lqc\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const []@Mk  
  { zIL.R#|D=  
  return (T & )r; {3;4=R3  
} ScI9.{  
template < typename T1, typename T2 > W] lFwj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qP"m819m  
  { 1q*3V8  
  return (T1 & )r1; sU`#d  
} fhC=MJ @  
} ; fF9vV. }  
+"C0de|-  
template <> t+&WsCN  
class holder < 2 > !:>y.^O  
  { 6 2LZ}yn_"  
public : 0]Li "Wb  
template < typename T > ]t,ppFC#  
  struct result_1 qn<~ LxQ  
  { ^Ab|\ 5^3  
  typedef T & result; $FAl9  
} ; {u:DC4eut  
template < typename T1, typename T2 > hGpaHY>My  
  struct result_2 v/kYyz  
  { eVy,7goh  
  typedef T2 & result; 55#H A?cR  
} ; $`uL^ hlj]  
template < typename T > uv@4/M`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OaEOk57%de  
  { D3_,2  
  return (T & )r; LOQEU? z  
} m\Dbb.vBvW  
template < typename T1, typename T2 > # wG}T .*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2nw P-i  
  { (j'[t  
  return (T2 & )r2; .rS0zU  
} E;+3VJ+F"  
} ; b&!X#3(KT  
$idYG<],  
@)1u  
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> >。 k: c)|2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !7_Q_h',  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5T,`j=\  
l9-(ofY*J  
return l(i, j) = r(i, j); d`Wd"LJ=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1X=}  
YpAjZQZ,  
  return ( int & )i;  _G`kj{J  
  return ( int & )j; (_d^i Zyf  
最后执行i = j; /N~.,vf  
可见,参数被正确的选择了。 c(@)V.o2  
E$RH+):|  
xY@V.  
,3x3&c  
oJ5V^.  
八. 中期总结 "_9Dau$  
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: &u.t5m7(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dC)@v]#h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GUMO;rZs  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ? -6oh~W<  
ab6KK$s  
r=u>TA$  
OJ&~uV>2  
]m YY1%H8M  
'H97D-86/  
九. 简化 >d_O0a*W-  
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。 hMDy;oQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1{_;`V  
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: 6VIi nuOW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  d':c  
  +-*/&|^等 <D=U=5  
2. 返回引用。 uP<tP:  
  =,各种复合赋值等 ?&"-y)FG  
3. 返回固定类型。 Td?a=yu:J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \=i>}Sg  
4. 原样返回。 @*!8  
  operator, ?oP<sGp  
5. 返回解引用的类型。 `N$<]i]s5  
  operator*(单目) gLU #\d]  
6. 返回地址。 9z,V]v=  
  operator&(单目) .%.J Q  
7. 下表访问返回类型。 >/GVlXA'  
  operator[] tvavI9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wU+-;C5e  
  operator<<和operator>> -FdhV%5]  
Eqnc("m)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %i$]S`A}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NZCPmst  
bfhap(F~(e  
template < typename Left > ~:v" TuuK  
struct value_return fp u^  
  { K8f;AK  
template < typename T > Wu?4oF  
  struct result_1 9*U3uyPi  
  { Yq}(O<ol  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p%ek)tT  
} ; \$W>@w0  
n}}$-xl  
template < typename T1, typename T2 > rISg`-  
  struct result_2 p78X,44xg  
  { *+rO3% ;t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;(5b5PA  
} ; ]gx]7  
} ; CM|?;PBuv  
c/%i,N\5  
cba ~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6O>NDTd%  
-lAX-W 0  
下面我们来剥离functor中的operator() AQ7w5}g+V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %dw@;IZ#8{  
fIWOo >)D  
return l(t) op r(t) 4'_PLOgnX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~QQi{92  
return op l(t) / p}^ Tpu  
return op l(t1, t2) kzcl   
return l(t) op Z]jm.'@z@  
return l(t1, t2) op 5R"iF+p4  
return l(t)[r(t)] tY'fFz^Ho  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fq-e2MCX5  
ezS@LFaA  
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: $t}t'uJ  
单目: return f(l(t), r(t)); __O@w.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w7+3?'L  
双目: return f(l(t)); OXAr..  
return f(l(t1, t2)); AU0pJB'  
下面就是f的实现,以operator/为例 Rw-!P>S$  
)\ow/XPE  
struct meta_divide |L%}@e Vw_  
  { `v) :|Q  
template < typename T1, typename T2 > B~xT:r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y)lYEhF  
  { l3[2b Qx  
  return t1 / t2; U|Z Yoc+](  
} 2SVBuV/R  
} ; }M*yE]LL;Z  
ZgarxV*  
这个工作可以让宏来做: 3V2dN )\  
D;nm~O%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Okxuhzn>"  
template < typename T1, typename T2 > \ KsVN<eR{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7.}Vvg#G  
以后可以直接用 s_:7dD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yUd>EnQna  
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 9 M>.9~  
(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。。。) Ps<;DE\$f4  
=cz^g^7  
<MdIQ;I8  
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 oU"!"t  
g4z*6L,u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >JVdL\3  
class unary_op : public Rettype ~$w9L998+  
  { zp.-=)D4e  
    Left l; # O<,  
public : :Q]P=-Y8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $DS|jnpV  
meJ%mY  
template < typename T > Pnl+.?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xs?Ska,N  
      { rlMahY"C  
      return FuncType::execute(l(t)); we?# Dui  
    } ,v\^efc:%  
|f67aN  
    template < typename T1, typename T2 > x#)CH}J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m!#'4  
      { skeH~-`M@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9fQ[:Hl"  
    } I.dS-)Y  
} ; Q7#Yw"#G!  
05SK$ Y<<  
h[*:\P`  
同样还可以申明一个binary_op F .h A.E  
v=8sj{g3,3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HAKB@h)  
class binary_op : public Rettype E! "N}v  
  { ?cur}`  
    Left l; !a9`]c  
Right r; 4J5 RtK  
public : ?q{HS&k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} % H/V iC  
X\Gbs=sf6  
template < typename T > Gv\39+9 =  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i0q<,VSl$_  
      { lD9QS ;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0Ba*"/U]t~  
    } SB x<-^  
2p|ed=ly%  
    template < typename T1, typename T2 > )JA9bR <  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y?Cq{(  
      { 2r^G;,{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;X;q8J^_K_  
    } {J~VB~('  
} ; OrP i ("/  
&9OnN<mT1  
jCp^CNbA  
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 ;M<R e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3sD/4 ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'f_[(o+n  
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。 8{4SaT.-Rm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P1G;JK  
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。。。 W!Fu7a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g>*P}r~;^b  
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) :q34KP  
下面是修改过的unary_op WJU[+|J  
JavSR1_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N!lQ;o'  
class unary_op Wj I NY  
  { qxbGUyH==  
Left l; T/$hN hQK  
  FKWL{"y  
public : wN]]t~K)Q  
wNm1H[{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e| Sw+fhy<  
:meq4!g{1  
template < typename T > #Y<QEGb(  
  struct result_1 nnZM{< !hF  
  { +/ U6p!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hM nJH_siY  
} ; wl5+VC*l0  
"30R%oL]=  
template < typename T1, typename T2 > Qv B%X)J  
  struct result_2 Lq#$q>!K  
  { )(V!& w6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s;W1YN  
} ; L %20tm  
GUcGu5tw:  
template < typename T1, typename T2 > Q@ghQGn#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -izZ D  
  { VMl)_M:'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6 ~+/cY-V  
} v5A8"&Jr  
7N8a48$8  
template < typename T > D` abVf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1X-fiQJe  
  { @+&QNI06S  
  return OpClass::execute(lt(t)); A(1d q  
} P$i d?  
w,VUWja  
} ; 1kczlTF  
d>hLnz1O  
krecUpo  
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 NR.YeKsBq  
好啦,现在才真正完美了。 q[ 5&  
现在在picker里面就可以这么添加了: f9a_:]F  
><w=  
template < typename Right > cz;gz4d8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VRA0p[  
  { ~#PC(g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @QbTO'UzK`  
} eb=#{  
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。 {w52]5l  
bCmlSu  
q~6((pWi|  
ss'`[QhR2  
js F96X{  
十. bind &XZS}n  
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。 j-(k`w\  
先来分析一下一段例子 :>o2UH  
!8}x6  
m!sMr^W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l~'NqmXe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cIOM}/gqv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Rd:wMy$  
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。 ^nN@@ \-5  
我们来写个简单的。 }gtkO&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @f%q ,:  
对于函数对象类的版本: @ $2xiE.[  
M&ec%<lM  
template < typename Func > ]#P>wW  
struct functor_trait Q|Go7MQZ@k  
  { <~iA{sY)O  
typedef typename Func::result_type result_type; -iySU 6  
} ; vJfj1 f  
对于无参数函数的版本: pa2cM%48  
*,#T&M7D  
template < typename Ret > [*z`p;n2D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Wer.VL  
  { ;H`>jI$  
typedef Ret result_type; 1gh<nn  
} ; G21cJi*  
对于单参数函数的版本: 7yFV.#K3O  
.?LP$O=  
template < typename Ret, typename V1 > Xw]L'+V=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sHf.xc  
  { e!p?~70  
typedef Ret result_type; 3ox 0-+_  
} ; jCxg)D7W  
对于双参数函数的版本: R^=[D#*]>  
m8NKuhu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :uQ~?amM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MtXTh*4  
  { xy Pz_9  
typedef Ret result_type; C?fa-i0l^  
} ; xSL%1>MrN  
等等。。。 PNG!q}(c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L0EF CQ7  
{/K_NSg+h  
template < typename Func > ~[3B<^e  
struct func_return B,avI&7M;S  
  { Jwe9L^gL  
template < typename T > KV]8o'  
  struct result_1 /><+[\q4LM  
  { {n-6e[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gb_y"rx?0  
} ; Hl b%/&  
$|n#L6k  
template < typename T1, typename T2 > +9[s(E?SY  
  struct result_2 k/mO(i%qi  
  { Hribk[99  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .vk|aIG  
} ; az;o7[rI^  
} ; tp?< e  
;nZN}&m   
WbH#@]+DN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #b5V/)K  
HZEDr}RN  
template < typename Func, typename aPicker > 1@ .Eh8y  
class binder_1 5,u'p8}.  
  { ~|.vz!A  
Func fn; $Oi@B)=4d+  
aPicker pk; ]q<Zc>OC  
public : 3e7P w`gLl  
\&. ]!!Q  
template < typename T > 1k?k{Ri  
  struct result_1 iES?}K/q  
  { iU9>qJ]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GEQ3r'B|  
} ; PA<<{\dp  
zpM%L:S  
template < typename T1, typename T2 > MO-)j_o-Z  
  struct result_2 k-X E|v  
  {  b@m\ca  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -3T~+  
} ; Sz#dld Mz  
7-`iI(N<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /4lm=ZE/  
aEwwK(ny  
template < typename T > ,+hH|$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZA Xw=O5  
  { /R!/)sg  
  return fn(pk(t)); 3 F ke#t  
} }J-+^  
template < typename T1, typename T2 > w|0w<K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :qL1jnR^  
  { ;8J+Q0V  
  return fn(pk(t1, t2)); 60@]^g;$I  
} 1Kc[ ).O1  
} ; 72;ot`  
rXG?'jN  
Qkq9oZ  
一目了然不是么? %YbcI|i]<0  
最后实现bind RJO40&Z<Z  
v cZg3:j  
:UDT! 5FNO  
template < typename Func, typename aPicker > E0-<-w3'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :$gR >.`  
  {  Re^~8q[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f9FLtdh \7  
} L] ce13K  
}Rx`uRx\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r[Zg$CW  
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。 w!N?:}P<N  
F,'rW:{HMt  
十一. phoenix 1@L|EFa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :d,]BB  
-T+7u  
for_each(v.begin(), v.end(), kjVJ!R\  
( =%+O.  
do_ ()+PP}:$A  
[ 'g7eN@Wh.z  
  cout << _1 <<   " , " 1?j[ '~aE  
] @x @*=  
.while_( -- _1), Fo@cz"%  
cout << var( " \n " ) 3sy|pa  
) Sp>v`{F  
); / Hg/)  
M)v4>Rw+  
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: G378,H  
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 V.U9Q{y"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rjLPX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wSwDhOX=  
YN>k5\M_v  
j|/4V  
template < typename Cond, typename Actor > a/v!W@Zz}  
class do_while X:1&Pdi  
  { }aC@ov]2  
Cond cd; j68_3zpl  
Actor act; 7\xGMCctM  
public : cEc_S42Z  
template < typename T > LqA&@  
  struct result_1 \)' o{l&  
  { +dgHl_,i  
  typedef int result_type; W-UMX',0zS  
} ; 0/@ ^He8l  
zXRq) ;s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pi|P&?yw  
.\6q\7Ej  
template < typename T > 4`M7 3k0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *(>,\8OVf  
  { M1 5_  
  do ^+'[:rE  
    { qVDf98  
  act(t); zA g.,dA  
  } dr~6}S#  
  while (cd(t)); 9z0G0QW[  
  return   0 ; 7u|X . X  
} Z|k>)pv@  
} ; t5"g9`AL  
UG5AF Z\  
"ytPS~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QO&{Jx.^[  
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。 =]swhF+l-  
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。 , A@uSfC(  
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。 o6 l CP&  
下面就是产生这个functor的类: fC7rs5  
$t{;- DpNB  
:fx^{N!T  
template < typename Actor > >L_nu.x  
class do_while_actor AIU=56+I\  
  { :kb2v1{\  
Actor act; 4[VW~x07  
public : *?v_AZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %/:0x:ns  
}\$CU N  
template < typename Cond > BD.>aAi!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q%*987i  
} ; d(X/N2~g  
HkL`- c0  
vv FH (W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a F!Im}  
最后,是那个do_ \Hs*46@TC  
5z~O3QX  
)nM<qaI{  
class do_while_invoker XTro;R=#  
  { _yN&+]c  
public : hq|I%>y  
template < typename Actor > Z&![W@m@0N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A6Vb'Gqv{  
  { 3Ud{W$Ym  
  return do_while_actor < Actor > (act); dWK"Tkf\  
} e\7AtlW"  
} do_; GVK c4HGt  
C4H$w:bVk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GnFm*L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ARd*c?Om  
最后来说说怎么处理break和continue \0,8?S  
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。 ]p-x ds#d  
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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