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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aFIw=c(nP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7T'B6`-Ox  
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, lB[kbJ  
s(roJbJ_;  
>i-"<&#jG  
dGTsc/$  
  class filler 8e"gW >f  
  { /vb`H>P  
public : K'I#W lg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q)z8PQl O  
} ; BDZ?Ez \Sg  
xi; `ecqS<  
RY*U"G0#w  
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: 5i{j' {_(8  
EDs\,f}  
,3 u}x,  
O%HHYV%[m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,wdD8ZT'Ip  
9@)O_@=  
##4HYQ%E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t<?,F  
)sQ*Rd@t[8  
B^jc3 VsR  
t@+}8^ M  
二. 战前分析 m<2M4u   
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。 Pd]|:W< E  
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 9]o-O]7/  
W'u>#  
-;k+GrLr^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "Os_vlapHo  
  /* --------------------------------------------- */ xFg>SJ7]  
vector < int *> vp( 10 ); u,Kly<0j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S?BG_J6A7  
/* --------------------------------------------- */ 26x[X.C:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1 I",L&S1  
/* --------------------------------------------- */ Ef13Q]9|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &UlWCOo8  
  /* --------------------------------------------- */ CQDkFQq-dq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1hNq8*|  
/* --------------------------------------------- */ *bpD`s @  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6/dI6C!  
Tkgs]q79  
IRqy%@)  
42ivT_H  
看了之后,我们可以思考一些问题: iM 3V=&)  
1._1, _2是什么? i8HTzv"J  
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。 8Kk(8a&v  
2._1 = 1是在做什么? DrK{}uM  
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。 8BNi1Qn$  
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。 I ?.^ho  
LvYB7<zk>  
Fh9h,' V"  
三. 动工 4#hSJ(~7S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gt w Q-  
dzrio-QU~  
r^ ZEImjc  
lBGQEP3;  
template < typename T > uOdl*|T?  
class assignment "|KP'<8%  
  { )p%E%6p  
T value; w$-6-rE]d  
public : S#} KIy  
assignment( const T & v) : value(v) {} )q3p-)@kQ  
template < typename T2 > 6<(.4a?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fXQNHZ|4  
} ; }U5yQ%N  
Xh;#  
%sQ^.` 2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3=]sLn0L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "@,}p\  
G+\GaY[  
0'?L#K  
UN<]N76!  
  class holder Gjo`&#  
  { u!qP  
public : h>OfOx/{q9  
template < typename T > 85xR2<:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f^XOUh  
  { 0}q uG^%_  
  return assignment < T > (t); Z!X0U7& U  
} 3WIk  
} ; O/(xj2~$ J  
vTw>JNVI  
3n}?bY8@5_  
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: yd`mG{Z  
'u<juFr  
  static holder _1; y;@:ulv[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "o}+Ciul  
=P #]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Aj+F |l  
而不用手动写一个函数对象。 1 Nd2{(  
7g}w+p>  
gQ1;],_  
(mtk 4  
四. 问题分析 _MX>#!l  
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。 .];=Pu^  
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。 s( q_ o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $43qME  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &m:uO^-D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /{--+ C  
=^50FI|  
五. 问题1:一致性 <1\Nb{5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .gOL1`b*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hv_XP,1K  
aM0f/"-_  
struct holder +@iA;2&  
  { /HRFAqep  
  // n$,*|_$#  
  template < typename T > E#t>Qn  
T &   operator ()( const T & r) const =]Jd9]vi  
  { _Qi&J.U>  
  return (T & )r; 2Ny"O.0h  
} 7,9=uk>0\  
} ; M,mvys$  
L"Olwwmk  
这样的话assignment也必须相应改动: 8k1Dj1@0z  
mk+B9?;cF-  
template < typename Left, typename Right > mZ"4&U  
class assignment `t'W2X  
  { s 15 oN  
Left l;  o.\F.C$  
Right r; N `F~n%N  
public : 7X'u6$i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XaPV9 4  
template < typename T2 > >y:,9;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7!TueP0Zd  
} ; 9kS^Abtk  
&t:Gx<]  
同时,holder的operator=也需要改动: FNY8tv*/x  
b9<#K+L-  
template < typename T > t$#jL5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R)ITy!z  
  { +8Ymw:D7a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K':;%~I  
} o@i#|kx,  
6 EC*   
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。  l(tOe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z+. '>  
#O} ,`[<  
return l(rhs) = r; 0-yp,G  
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。 .j<]mUY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TXvI4"&  
K\6u9BYG  
template < typename Tp > !sW(wAy?o  
class constant_t s %\-E9 T  
  { v"XGCi91L  
  const Tp t; Ay w ;N  
public : fbKkq.w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KP5C} ZK+s  
template < typename T > ?8Z0Gqt74  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .-oxb,/  
  { ?FF4zI~  
  return t; q ]e`9/U  
} O% KsD[W;  
} ; (~wqa 3  
X1-'COQS%&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g+>(dnX  
下面就可以修改holder的operator=了 qUGC" <W  
64G[|" j D  
template < typename T > k" PayyAC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5T2CISmu  
  { ``\i58K{e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *>2W#D)b=  
} v)t:|Q{I  
OJ5#4qJ[  
同时也要修改assignment的operator() <;m<8RjX  
r@t9Ci=}  
template < typename T2 > Mh/dpb\Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,*hLFaR-  
现在代码看起来就很一致了。 pRIhFf  
p=GBUII #  
六. 问题2:链式操作 g<f <Ip=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N&g3t%F  
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。 b Y\K  
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。 y8!4q  
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。 p,>5\Zre~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L`p4->C9A  
O  %!!w  
template < typename T > a>]uU*Xm  
struct result_1 vMt/u?oB  
  { [~#WG/!:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vK\%%H  
} ; Y^7$t^&  
]X5 9  
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: au+kNF|Q  
vV6I0  
template < typename T > I]<_rN8~o  
struct   ref v)l8@.  
  {  6S*e xw  
typedef T & reference; ^O<&f D  
} ; J|kR5'?x  
template < typename T > ()Y4v  
struct   ref < T &> TKY*`?ct  
  { ,t9^j3Ixg  
typedef T & reference; y 4I6  
} ; :'3XAntZA  
X=!^] 3zH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G{ sOR  
vss(twg  
template < typename T > : $Y9jR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E2@65b$  
  { UA8GL D9  
  return l(t) = r(t); 3U.88{y  
} &U raUl  
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。 oe |)oTv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =2zJ3&9  
hp* /#D  
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 E.ly#2?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ceM6{N<_U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |_*O'#jx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  TYmP)  
最后的布局是: %Yicg6:  
                Add CBOi`bEf  
              /   \ L,`Lggq-  
            Divide   5 ;8*`{F[  
            /   \ q<[_T  
          _1     3 FsV'Cu@!U  
似乎一切都解决了?不。 WD2]&g  
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。 pP?MWe Eg  
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。 cc&axc7I  
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: TI#''XCB5  
?hM>mL  
template < typename Right > 28H8l2{[>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UXugRk%d  
Right & rt) const V_RTI.3p  
  { dC $Em@Nb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d`nVc50  
} XZJ+h,f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <2|O:G  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Q6AC(n@:FV  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8XzR wYV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 L ugn 3+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Rhz_t@e  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W?aI|U1  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: RGg(%.  
n'01Hh`0  
template < class Action > oA7;.:3  
class picker : public Action C>$E%=h+_  
  { 2H6,'JK@F  
public : j =WST  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .0iQad&duh  
  // all the operator overloaded U.XNv-M  
} ; e~@ [18  
'fF;(?  
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。 a /#PLP  
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: S<u-n8bv  
=p?WBZT|:  
template < typename Right > r77PQQD T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "D'B3; uWK  
  { I8/DR z$A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n;U`m$vL%  
} iz?tu: \v&  
/D^"X 4!"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Eu-RNrYh#  
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。 9h%?QC  
7#U^Dx\yh  
template < typename T >   struct picker_maker T G{k0cdOT  
  { 1jPJw3"3h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; : G`hm{  
} ; wUQw!%?>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AUNQA  
  { $m+sNEAa  
typedef picker < T > result; P=&o%K,:f  
} ; <Ib[82PU  
vab@-=%k  
下面总的结构就有了: tBT<EV{ G  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q7Dw _<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0i|oYaC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Wg0g/  
至此链式操作完美实现。 Ns0cgCrhX  
)+"'oY$]}  
|t) }VM%  
七. 问题3 !x>%+&c>k  
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。 iNWo"=J  
\uq/x^?yo  
template < typename T1, typename T2 > !$Tw^$n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,4,V4 N  
  { 0}FOV`n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /43-;"%>  
} "+ >SJ~  
,H2D  
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: f{i8w!O"~  
N, *m ,  
template < typename T1, typename T2 > D?,#aB"  
struct result_2 M$d%p6Cv  
  { xD /9F18  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?N=m<fn  
} ; Cb@3M"1:  
drd/jH&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )r z+'|,  
这个差事就留给了holder自己。 /c-r  
    ^/ =#UQ*k  
UMp/ \&0  
template < int Order > A@D2+fS  
class holder; e)IpPTj#  
template <> 8kt5KnD2  
class holder < 1 > G,<T/f .{$  
  { A'K%WW*'U  
public : #nO|A\N  
template < typename T > d90Z,nex  
  struct result_1 7GS V  
  { G #T<`>T  
  typedef T & result; B_l{<  
} ; m6yIR6H  
template < typename T1, typename T2 > 8W+gl=C~  
  struct result_2 JwRF(1_sM  
  { eo!zW  
  typedef T1 & result; jWO/ xX  
} ; GK}'R=   
template < typename T > !W'Ui 9uX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~!d/8?!   
  { {(#%N5%  
  return (T & )r; Hb(B?!M)  
} 16EVl~LN  
template < typename T1, typename T2 >  6vTo*8D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,prF6*g+WE  
  { 0\~Z5k`IT  
  return (T1 & )r1; q )lnS )  
} FvuGup`w  
} ; bo=ZM9  
!.<T"8BUpv  
template <> H,<7G;FPT  
class holder < 2 > g3sUl&K  
  { %F9{EXJy  
public : \zkw2*t  
template < typename T > $hVYTy~}  
  struct result_1 ]PP:oriWl  
  { NLe}Jqp  
  typedef T & result; %=<IGce  
} ; (9mMkU=  
template < typename T1, typename T2 > lE ;jCN  
  struct result_2 XC3Kh^  
  { '[(nmx'yVJ  
  typedef T2 & result; M4LktR-[  
} ; Xvok1NM,  
template < typename T >  /n^c>)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sNHSr  
  { m&oi8 P-6  
  return (T & )r; x/MZ(A%D  
} ^D_/=4rz8  
template < typename T1, typename T2 > *Sf -; U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  <n\`d  
  { )g@S%Yu  
  return (T2 & )r2; l0Ti Z  
} a!c[!  
} ; W~B5>;y  
b~C$R[S  
rspayO<]3  
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> >。 ]AS"z<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /Go K}W}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X0+fsf<H}  
]Lqt( c  
return l(i, j) = r(i, j); p'?w2YN/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xaKst p  
>Dg#9  
  return ( int & )i; =`C4qC _  
  return ( int & )j; l??;3kh1  
最后执行i = j; :Ze+%d=  
可见,参数被正确的选择了。 :y,v&Kk#T  
8Chu"PM%-J  
Ei@M$Fd  
I5);jgb  
3Gr&p6  
八. 中期总结 D 0]a\,aZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g#K'6VK{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y466A]|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i(wgB\9i4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dow^*{fqZ  
} i)$n(A)K  
gglQU"=g{  
)06iV  
"n\%_'R\hH  
E)t  
九. 简化 4R) |->"  
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。 <3O T>E[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "!Rw)=7O  
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: IdRdW{o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FF Gqa&  
  +-*/&|^等 nyT[^n  
2. 返回引用。 EkKnUD  
  =,各种复合赋值等 _#qe#  
3. 返回固定类型。 I(n* _bFq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) re,.@${H  
4. 原样返回。 a%J6f$A#  
  operator, vU/ D7  
5. 返回解引用的类型。 FX,$_:f6Y  
  operator*(单目) _8h8Wtif  
6. 返回地址。 bn 4 &O  
  operator&(单目) 8]0:1 {@  
7. 下表访问返回类型。 qGPb  
  operator[] %bX0 mN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "t&{yBQ0u  
  operator<<和operator>> KLt %[$CTi  
 i j&p4  
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。 tnW;E\cR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H=zN[MU  
.)8   
template < typename Left > l@d gJ  
struct value_return X#+`e+Df  
  { h[ 6hM^n  
template < typename T > H] qq ~bO[  
  struct result_1 mR":z|6  
  { 0B0G2t&hr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?SUQk55w  
} ; T2Z[AvNXFk  
<e6=% 9  
template < typename T1, typename T2 > ,bSVVT-b  
  struct result_2 O5 7jz= r  
  { J/4y|8T/y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j=.g :&r)  
} ; iWXMKu  
} ; ^w6eWzI  
5urE  
Y%v P#>h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ix Ow=!@  
r2G*!qK*1  
下面我们来剥离functor中的operator() Z[,`"}}hv=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 135Par5v  
U \Dca&=  
return l(t) op r(t) -Q`C q |s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iAz UaF  
return op l(t) ":&|[9/  
return op l(t1, t2) &9ki O  
return l(t) op rqvU8T7A  
return l(t1, t2) op 6dT|;koWbm  
return l(t)[r(t)] 2_olT_#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :2q ?>\  
p\ txlT  
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: AZ8UXq  
单目: return f(l(t), r(t)); wd`R4CKhP]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %^^h) Wy}  
双目: return f(l(t)); rr>~WjZ3  
return f(l(t1, t2)); f0F#Yi{fw  
下面就是f的实现,以operator/为例 VA]ZR+m  
@bQ!zCI  
struct meta_divide k`IrZHMw  
  { E2yz=7sv5  
template < typename T1, typename T2 > G(i\'#5+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l Z~+u  
  { t61'LCEis  
  return t1 / t2; Hz4uZ*7\|  
} 5~yb ~0  
} ; Fi{mr*}  
]]V^:"ne  
这个工作可以让宏来做: anZIB  
Y<ElJ>A2I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QBjY&(vY  
template < typename T1, typename T2 > \ ;^.9#B,<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /2:Q6J  
以后可以直接用 cJq<9(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |\p5mh  
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 anitqy#E  
(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。。。) xXa#J)'  
#HcI4j:s!  
)9pBu B  
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 s@M  
5k`e^ARf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s#Q _Gu  
class unary_op : public Rettype LsotgQ8   
  { >\-3P $  
    Left l; Hrv),Ce  
public : wL|7mMM,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hd=j56P5P  
= P8~n2V  
template < typename T > IgiqFV {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w\v&3T   
      { I_L;T  
      return FuncType::execute(l(t)); 'qlxAYw<f  
    } j) <[j&OWw  
1(F'~i|5  
    template < typename T1, typename T2 > NFM-)Z57  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pb=rFas*C  
      { [b pwg&Oo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @>9A$w$H|a  
    } "x.88,T6  
} ; .kzms  
cl#OvQ  
`i{4cT8:  
同样还可以申明一个binary_op <W9) Bq4  
6g5]=Q@U:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *kV#)j  
class binary_op : public Rettype v @_?iC"`  
  { n K0hTQ  
    Left l; X!?wL 0n  
Right r; yL4 -4  
public : ?-M)54b\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cg?I'1]o6  
K;kLQ2)  
template < typename T > {)jk_&c7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ 6jF{  
      { t-a`.y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Dl@{}9  
    } %L.rcbg:<c  
zZw@c?  
    template < typename T1, typename T2 > )m>6hk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  2w;G4  
      { +;5Wp$ M\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5D >BV *"  
    } @<%oIE~]F  
} ; 3Y=,r!F.h  
(#lm#?<)  
)<tzm'Rc  
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 8:BQHYeJK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oO}>i0ax*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X$ejy/+.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s:G [Em1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gx&\Kw6HM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N_*u5mfQX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TosPk(o(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) tgS+" ugl  
下面是修改过的unary_op _;%.1H{N  
R\i]O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .Lp Nm'=R  
class unary_op d"Ml^rAn  
  { )62q|c9F  
Left l; Udg & eEF  
  =k_XKxd  
public : `mWQWx$V!  
o7hH9iY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >zN" z)  
6qY\7R2+  
template < typename T > X~`.}  
  struct result_1 ,5`."-0}  
  { z1)$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s n=zh1 A  
} ; W'm!f  
!e9N3Ga  
template < typename T1, typename T2 > S]Sp Z8  
  struct result_2 &3+1D1"y/  
  { _?*rtDzIM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3/ yt*cr  
} ; -DbH6u3  
GC,vQ\  
template < typename T1, typename T2 > ZA) SJWwD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0]/,m4a#n  
  { 5? S{W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :4Id7Ce  
} _wIBm2UO  
&*LA_]1@  
template < typename T > d8VWi*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YY1{v?[  
  { [w+yQ7P  
  return OpClass::execute(lt(t)); n$}R/*  
} I 0x`H)DA  
\a9D[wk;@  
} ; OcyiL)tv5  
cWX"e6  
1D 3 dYVE  
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 .eZPp~[lAN  
好啦,现在才真正完美了。 d "QM;9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2D\x-!l/  
'Y~8_+J?  
template < typename Right > a 5~G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /gMa"5?,  
  { OtrXYiKB   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @+QYWh'  
} 9y d-&yDG  
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。  <Hq6]\<  
G "c&C  
VPq5xSc?  
{66Q" H"I  
@1`W<WP  
十. bind *FI5z[8,  
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。 /ynKKJx<Y  
先来分析一下一段例子 >llwNT  
&Sa_%:*D(  
\.XT:B_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "W3n BaG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \Nh^Ig   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c,{&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~jgN_jz  
我们来写个简单的。 UpE1PLZlB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $; KQY7  
对于函数对象类的版本: ;%3thm7+  
9!Q $GE?vl  
template < typename Func > Q0[CH~  
struct functor_trait >Rz#g*@E  
  { M+;!]tbc3  
typedef typename Func::result_type result_type; Q8M:7#ySji  
} ; w|K(>5nz  
对于无参数函数的版本: %nG~u,_2f  
S>vVjq?~l(  
template < typename Ret > `% #zMS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CBz(hCaI  
  { f6dE\  
typedef Ret result_type; cN[ q)ts  
} ; CguU+8 ]  
对于单参数函数的版本: zO7lsx2 =  
OoU'86)  
template < typename Ret, typename V1 > OLd$oxKR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  ?fqkM  
  { *1 J#Mdd  
typedef Ret result_type; inq4CGY  
} ; 4P-'(4I)  
对于双参数函数的版本: m,"cbJ /  
nf+"vr}1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Y>cBSO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NL>[8#  
  { lN= m$J  
typedef Ret result_type; ~8n~4  
} ; eaZ)1od  
等等。。。 ] _]6&PZXk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -h^} jP8  
=4w^)'/  
template < typename Func > CoKj'jA  
struct func_return B[U.CAUn  
  { $.x?in|_  
template < typename T > PL$(/Z  
  struct result_1 !m/Dd0  
  { v2W"+QS}u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2)j#O  
} ; ^r?sgJ  
]Pg?(lr6)  
template < typename T1, typename T2 > ,~=z_G`R  
  struct result_2 9< 0$mE^:  
  { V]CK'   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VES4x%r=  
} ; :b3l J-dB  
} ; IZ(CRKCGBl  
07G*M ]  
aaa#/OWQZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 59%f|.Z)  
s+\qie  
template < typename Func, typename aPicker > XQg%*Rw+t  
class binder_1 4d3]pvv  
  { ?T%K +  
Func fn; +ke42Jwt  
aPicker pk; =ty@xHr  
public : M$5%QM}  
3<.j`JB@&  
template < typename T > i+ &lMgh  
  struct result_1 RWm Q]  
  { @gVyLefS6g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7`'fUhB!  
} ; w _6Y+  
1{fwr1b  
template < typename T1, typename T2 > Xta>  
  struct result_2 aK=3`q  
  { 1wNY}3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7.1E mJ  
} ; `b'|FKc]  
F~0%j}ve  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N~K)0RETn  
YC,.Y{oY{  
template < typename T > x2IU PM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @W5hrei  
  { a^)4q\E  
  return fn(pk(t)); :tS>D5dz(  
} zZjLt1  
template < typename T1, typename T2 > u g$\&rM>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z=5}17kA  
  { YPJx/@Z`  
  return fn(pk(t1, t2)); V;+$/>J`vB  
} `F`'b)  
} ; W/F4wEODY  
hm} :Me$[)  
nJ0eZBgB]  
一目了然不是么? x%?*]*W  
最后实现bind ,8-_=*  
$6x:aG*F  
 F3r  
template < typename Func, typename aPicker > lp%.n= '\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :g:h 0'G  
  { Pge}xKT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2P> za\  
}  rOf  
$Aoqtz d\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rZCAj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 YKxA2`3v%  
tVh4v#@+  
十一. phoenix dcTM02kEh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Am`A[rV0  
>]08".ajS  
for_each(v.begin(), v.end(), oX~$'/2v  
( %-p{?=:K  
do_ b0x0CMf  
[ %oKc?'L0  
  cout << _1 <<   " , " lNeF>zz  
] >nW}zkfn  
.while_( -- _1), m~IWazj;A  
cout << var( " \n " ) b2-|e_x  
) +6Fdi*:  
); &)}:Y!qiu  
>xMhA`l  
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: eeTaF!W  
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 ~I^[rP~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (GOrfr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "?(Fb_}i  
\kGtYkctZ  
7tO$'q*h  
template < typename Cond, typename Actor > nVA'O  
class do_while 2o}G<7r  
  { NcMq>n  
Cond cd; , p=8tf#  
Actor act; IMw)X0z  
public : Gqb-3n gH  
template < typename T > q@Yt`$VTN  
  struct result_1 v5ddb)  
  { f<:SdtG5  
  typedef int result_type; w*kFtNBfU  
} ; h_"/@6  
G9":z|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x9 L\"  
e>9{36~jh  
template < typename T > -#M~Nb I,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l'8TA~  
  { "/h"Xg>q  
  do NJ!#0[@C  
    { Dk6\p~q  
  act(t); /1 %0A  
  } -2Cf)>`v  
  while (cd(t)); n|2-bRK-  
  return   0 ; K T72D  
} 5kZ yiC*  
} ; 6Tmb@<I_  
^`5Yxpz  
`l#$l3v+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QHz76i!=>  
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。 p<['FRf"  
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。 ri V/wN9C  
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。 {!bJ.O l  
下面就是产生这个functor的类: t[ocp;Q  
T mE4p  
0|vWwZq  
template < typename Actor > 3YF]o9  
class do_while_actor ~?+m=\  
  { ~i#xjD5  
Actor act; m;1 exa  
public : o*BI^4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CrQ& -!Eh  
9@+X?Nhv5  
template < typename Cond > {oeQK   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e(N <Mf  
} ; u`nn{C4D"  
Zul32]1r  
l@jJJ)Qyk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .HJHJ.Js8X  
最后,是那个do_ <xNM@!'\h  
Ot<!YM  
LA0x6E+I  
class do_while_invoker @= 9y5r  
  { p5BcDYOw`  
public : /YR $#&N2  
template < typename Actor > /aEQ3x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bx6}zkf&  
  { tC~itU=V  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0R%58,R  
} x"T^>Q  
} do_; F+r6/e6a  
X;RI7{fW%X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <p .[E]a2_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E:OeU_\  
最后来说说怎么处理break和continue AtYYu  
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。 Tr!X2#)A!  
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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