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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zl>l.zJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qp(F}@  
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, #4(/#K 1j  
=*q|568  
lVywc:X  
4\HB rd#P  
  class filler h&7]Bp  
  { [3a-1,  
public : o0-7#2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AL.zF\?  
} ; /o =V (  
LGN,8v<W(  
=d/\8\4  
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: "ei*iUBN:  
(>qX>  
CPq{M.B  
<!.'"*2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); - b>"2B?  
8uyUvSB  
I)~&6@J n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 15Vb`Vf`N  
#C?T  
^7`"wj14  
0_Hdj K  
二. 战前分析 2e}${NZN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9I>+Q&   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q]_3 #_'  
zr9o  
,s'78Dc$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KWU ~QAc  
  /* --------------------------------------------- */ &Z682b$  
vector < int *> vp( 10 ); <uP>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8y}9X v  
/* --------------------------------------------- */ DXlP (={*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E3gR%t  
/* --------------------------------------------- */ e";r_J3w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U;n$  
  /* --------------------------------------------- */ 7%Zl^c>q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4!Ez#\  
/* --------------------------------------------- */ wiWpzJz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s8| =1{  
so|5HR|  
F_ ~L&jHP  
=z'w-ARy  
看了之后,我们可以思考一些问题: i^9PiP|U  
1._1, _2是什么? v}hmI']yf  
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。 Dm/# \y3  
2._1 = 1是在做什么? eqcV70E8cK  
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。 %dTkw+J  
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。 66<3zadJZU  
SCk2D!u  
~U&,hFSPY  
三. 动工 &6A'}9Ch  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RQI?\?o  
~ \tI9L?|A  
-;_`>OU{  
` bd  
template < typename T > >9c$2d|>  
class assignment ]!J 6S.@#+  
  { @SA*7[?P  
T value; OKfJ  
public : 8~?3: IZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} yc5C`r+6  
template < typename T2 > 4 vwa/?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >{i/LC^S  
} ; xwa5dtcng  
;crQ7}k  
;bVC7D~~4w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ig:/60Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]gYnw;W$  
2Yt#%bj7^  
5EDN 9?a  
W B)<B  
  class holder k"|4 LPv[  
  { '3Yci(t+  
public : I|lz;i}$  
template < typename T > Z~{0XG\Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2g1[ E_?  
  { /5 Wy) -  
  return assignment < T > (t); a'w~7y!}  
} R6HMi#eF  
} ; <}-[9fW  
Pg" uisT#>  
brJ _q0@  
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: O(;K ]8  
hK9Trrwau  
  static holder _1; N2uxiXpQZ=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 knX0b$$  
6> v`6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vu '/o[nF>  
而不用手动写一个函数对象。 pv&:N,p  
~H/|J^ J  
yiGq?WA7  
naCPSsei  
四. 问题分析 ^,')1r,  
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。 24"Trg\WK[  
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。 tLe!_p)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q=J"#EFs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !7!xJ&/V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8;;!2>N  
uZ( I|N$  
五. 问题1:一致性 H];|<G  
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?| R*IO%9O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A_1cM#4  
?-0k3  
struct holder %)T>Wn%b]v  
  { S?nk9 T+  
  // %o9@[o .]  
  template < typename T > ?F20\D\V  
T &   operator ()( const T & r) const aO('X3?  
  { w\k|^  
  return (T & )r; C J S  
} _x 'R8/  
} ; pkpD1c^  
<m9hM?^q  
这样的话assignment也必须相应改动: xy$73K6  
b'Qia'a%  
template < typename Left, typename Right > 1eQ9(hzF  
class assignment Sj;B1&  
  { [hA%VF.9  
Left l; "l!WO`.zp=  
Right r; #pP4\n-~hU  
public : F<q'ivj:w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m\`dLrPX4j  
template < typename T2 > zF6 R\w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1o)@{x/pd  
} ; ;hGC.}X  
R;&C6S  
同时,holder的operator=也需要改动: By{zX,6'  
A<l8CWv[  
template < typename T > jZeY^T)f"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tGnBx)J|  
  { #pu6^NTK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !!Z#'Wq  
} 4s nL((  
=LV7K8FSd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tAFKq>\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )&]gX  
w2!G"oD  
return l(rhs) = r; n4Nb,)M  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 R06L4,/b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )I'?]p<  
C( 8i0(1  
template < typename Tp > W[BZ/   
class constant_t )=l~XV  
  { "a))TV%N  
  const Tp t; 1oD,E!+^d  
public : E8gXa-hv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GL$!JKWp  
template < typename T > c7 Sa|9*dR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b/'{6zn  
  { 3~Od2nk(x  
  return t; uc!j`G*]  
} V(_OyxeC{2  
} ; `s5<PCq  
WV&T   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H,`F%G#!`q  
下面就可以修改holder的operator=了 lxb+0fiN  
P' .MwS  
template < typename T > .zQ:u{FT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )9F-h8 &"  
  { %jz]s4u$5j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0fwmQ'lW(  
} LVKvPi  
m3W:\LTTp  
同时也要修改assignment的operator() ST$~l7p  
)3 #gpM  
template < typename T2 > Fw5|_@&k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _+PiaJ&'  
现在代码看起来就很一致了。 /a.4atb0  
?q a  
六. 问题2:链式操作 |{ W4JFKJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ly"Jl8/<  
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。 lM1~ 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。 CXt9 5O?  
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。 Qt`hUyL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #HFB* >  
p=%Vo@*]  
template < typename T > HS>(y2}'  
struct result_1 !/] F.0  
  { >qj.!npQD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K~'!JP8@  
} ; x|4m*>Ke  
0_'(w;!wq:  
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: m,}0p  
MU6|>{  
template < typename T > X`i'U7%I  
struct   ref vD<6BQR  
  { "fK`F/  
typedef T & reference; Uytq,3Gj6  
} ; sd4eJ  
template < typename T > X`#,*HkK  
struct   ref < T &> oSVo~F  
  { @>`+eg][?P  
typedef T & reference; <vMna< /d  
} ; K$v SdpC  
rEz-\jLD~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +8qtFog$\g  
o6`4y^Q{/  
template < typename T > c%1k'Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %Aaf86pkp  
  { ;fomc<  
  return l(t) = r(t); .EeXq }a[  
} U%%fKL=S  
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。 x/~qyX8vo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cUW>`F( S  
_)|_KQQu  
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 BGM5pc (ei  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .*XELP=BT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EUBJnf:q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CTawXHM  
最后的布局是: Q{%2Npvq  
                Add dRw O t  
              /   \ @z $,KUH  
            Divide   5 ( w4w  
            /   \ y8} fj=  
          _1     3 WgHl. :R  
似乎一切都解决了?不。 m$N` Xj  
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。 +c)"p4m  
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[(CLb  
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: u#(& R"6  
6cR}Mm9Hx3  
template < typename Right > xPBSJhla  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (al.7VA;9  
Right & rt) const $+(Df|)  
  { b#ga  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $cl[Qcw  
} &O|!w&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lMkDLobos  
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|6PKED  
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。 d)@Hx8  
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。 D#%aow'(7  
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。 8: #\g  
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? 9Z?P/ o  
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: 5>9KW7^L  
.II*wK k  
template < class Action > :Y? L*  
class picker : public Action BdW Rm=  
  { (<M^C>pldf  
public : j^4KczJl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zk6al$3R  
  // all the operator overloaded RYhaQ &1i  
} ; )"( ojh  
8aDSRfv*  
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。 ,m4M39MWJ  
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: $}&r.=J".  
cnJL*{H<2  
template < typename Right > '5^$v{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g/*x;d=  
  { m(2(Caz{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6d4e~F  
}  Om%HrT  
9NUft8QB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2bJqZ,@  
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。 Lj]I7ICNh  
.&z/p3 1  
template < typename T >   struct picker_maker 4)]w"z0Pc  
  { mT]+wi&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8]SJ=c"}Xf  
} ; $? 'JePC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '*4>&V.yX  
  {  Iw07P2  
typedef picker < T > result; @B.;V=8wJ  
} ; Tbf@qid e  
8(AI|"A"-  
下面总的结构就有了: | aAu 4   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 oAnNdo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 A/bxxB7w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VV_Zrje  
至此链式操作完美实现。 ioIOyj  
OO7sj@  
7!-3jU@m  
七. 问题3 kzky{0yKk=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %:jVx  
2 X];zY  
template < typename T1, typename T2 > 2/*F}w/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |6qxRWT"  
  { I JPpF`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o0yyP,?yh  
} sObH#/l`  
7z.(pg=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: KOQiX?'  
Z.Otci>J  
template < typename T1, typename T2 > {c 82bFiv  
struct result_2 C]X:@^Hy  
  { "7w~0?}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jwP}{mi*  
} ; ;q=0NtCS=4  
q+j.)e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? s=[Tm}[  
这个差事就留给了holder自己。 uq/z.m  
    Sio> QL Y  
,^Cl?\9"  
template < int Order > Nu/D$m'PY  
class holder; o+NPe36  
template <> _oV;Y`_  
class holder < 1 > z XI [f  
  { \hlQu{q.  
public : 7g* "AEk  
template < typename T > /]xu=q2  
  struct result_1 Ffv v8x  
  { S_Tv Ix/7&  
  typedef T & result; X2RM*y|  
} ; /0S2Om h  
template < typename T1, typename T2 > k`j>lhH  
  struct result_2 zC@ ziH>{]  
  { 4t C-msTf  
  typedef T1 & result; dkHye>  
} ; /J0YF  
template < typename T > i8h(b2odQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r>>4)<C7J  
  { S.: m$s  
  return (T & )r; U@ ;W^Mt  
} eT(/D/jan  
template < typename T1, typename T2 > r Jo8|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `[OJ)tHE  
  { ZWtlOP#]  
  return (T1 & )r1; /w!!jj^  
} 8fG$><@  
} ; bqo+ b{i\  
O#}d!}SIp  
template <> qdM=}lbc  
class holder < 2 > gs xT  
  { Q3@MRR^tY  
public : k$ ya.b<X/  
template < typename T > }3b3^f  
  struct result_1 b I%Sq+"}  
  { pBZf=!+E  
  typedef T & result; 2qA"emUM  
} ; *A^j>lV  
template < typename T1, typename T2 > S= NGJ 0  
  struct result_2 31y>/*}  
  { x4_xl .  
  typedef T2 & result; >5O#_?  
} ; zeC@!,lH  
template < typename T > Z(|@C(IL0\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mQbpv'N  
  { Mk3~%`  
  return (T & )r; IIZu&iZo\  
} wsfN \6e  
template < typename T1, typename T2 > zL^`r)H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kyr3)1#J  
  { O_E\(So  
  return (T2 & )r2; n?UFFi+a  
} Gp l  
} ; OI8Hf3d=  
=do*(  
ZaNZUVBh  
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> >。 kVqRl%/3Tb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f;PPB@ :`$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~.:9~(2;  
T z`O+fx &  
return l(i, j) = r(i, j); !ek};~(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %(P\"hE'  
6'F4p1VG*I  
  return ( int & )i; eU*0;#  
  return ( int & )j;  WR;)  
最后执行i = j; Gz_[|,i  
可见,参数被正确的选择了。 ym]12PAU5  
5PcN$r"P  
KTmduf7DL  
Ar;uq7c,G  
q2$-U&  
八. 中期总结 ]_hrYjX;  
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: >*wF~G*k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mnv2tnU]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w!5@PJ)~U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D*nNu]|j  
.uoQ@3  
7A@iu*t  
t+H=%{z  
\{GBaMwG~  
v M lT  
九. 简化 g?9IS,Gp  
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。 rUz-\H(-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 doX8Tq   
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: FX yyY-(O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2 &(w\#'  
  +-*/&|^等 8V08>M  
2. 返回引用。 !5wuBJ0  
  =,各种复合赋值等 mY'c<>6t  
3. 返回固定类型。 c; MF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &*e(  
4. 原样返回。 q!qOy/}D  
  operator, TV['"'D&i  
5. 返回解引用的类型。 6-+q3#e  
  operator*(单目) `pTCK9  
6. 返回地址。 p'fD:M:  
  operator&(单目) (v@)nv]U  
7. 下表访问返回类型。 rsGQ :c  
  operator[] 1Z$` }a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MB"TwtW  
  operator<<和operator>> }5nVZ;  
h,!#YG@>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?x\tE]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V~~4<?=A  
6F)^8s02h  
template < typename Left > :g+5cs  
struct value_return f)b+>!  
  { eF06B'uL  
template < typename T > X9S` #N  
  struct result_1 PL}c1Ud  
  { H?a1XEY/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `Vf k.OP  
} ; &| guPZ  
dln1JZ!  
template < typename T1, typename T2 > qx;8Hq(E[  
  struct result_2 Nj^:8]D)0  
  { ..=WG@>$+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {~y,.[Ga  
} ; #86=[*Dr  
} ; |l#<vw wE  
s{:l yp  
f7y3BWOi]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p3q >a<  
&$V&gAN  
下面我们来剥离functor中的operator() @,i_Gw)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ulAOQGZ  
D00v"yp%%  
return l(t) op r(t) )b7;w#%q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [WXa]d5Y  
return op l(t) +k<0: Fi  
return op l(t1, t2) #<k L.e[  
return l(t) op _Xe" +  
return l(t1, t2) op N0POyd/rL  
return l(t)[r(t)] y~'h/tjM@=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "+{>"_KV  
qZwqnH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |~d8j'rt  
单目: return f(l(t), r(t)); W)z@>4`Bb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N\nxo0sl  
双目: return f(l(t)); HVLj(_ A  
return f(l(t1, t2)); gbvMS*KQz  
下面就是f的实现,以operator/为例 _B6W:k|-7l  
S@^o=B]]  
struct meta_divide ; VH:dg  
  { ~e;2gm  
template < typename T1, typename T2 > :+? w>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bSvr8FY3d  
  { .kf FaK  
  return t1 / t2; AL{r/h  
} 5fjL  
} ; ]; Z[V  
HD~o]l=H  
这个工作可以让宏来做: ODFCA. t  
l+XTn;cS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3X:)r<  
template < typename T1, typename T2 > \ j#rj_uP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?K!^[aO}=  
以后可以直接用 ZFFKv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) De^Uc  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2AdO   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )C&'5z  
VOkSR6  
>[r,X$]  
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 T)lkT?  
AV]7l}-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LM2S%._cj;  
class unary_op : public Rettype es!>u{8)  
  { ={G0p=~+,p  
    Left l; aESlb H  
public : FnWN]9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i}=n6  
]y\Wc0 q  
template < typename T > C-tkYP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 12o6KVV^x  
      { ,TlYQ/j%h  
      return FuncType::execute(l(t)); aQHB  
    } G/N1[)  
#t<  
    template < typename T1, typename T2 > :ZsAWe{%,J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zFm:=,9  
      { $i|d=D&t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1{-yF :A  
    } "L&84^lmf  
} ; &HB!6T/  
t|?eNKVV9'  
$nqVE{ksV  
同样还可以申明一个binary_op MG:eI?G/'  
RMs+pN<5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w`_"R6  
class binary_op : public Rettype [79iC$8B|  
  { ~s2la~gu  
    Left l; :YCB23368"  
Right r; 9?tG?b0  
public : |a!]Iqz"N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V.}3d,Em%]  
")Qhg-l  
template < typename T > 8}K4M(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "0aJE1) p:  
      { ']U<R=5T$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *h M5pw  
    } Eg(.L,dj  
M \UB r4  
    template < typename T1, typename T2 > zuS4N?t`p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,}/6Za  
      { x7!gmbMfK'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w>wzV=R  
    } |3G;Rh9w,  
} ; ttA'RJ  
W H%EC$  
H,EGB8E2  
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 ^&KpvQNW_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uxlrJ1~M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -5Oy k,  
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。 Ch_eK^ g1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SBg|V  
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。。。 3z% W5[E)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >%LY0(hY3  
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) (_=R<:  
下面是修改过的unary_op NUFW SL>  
"KgNMNep  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M9~6ry-_  
class unary_op Lk.tEuj=82  
  { 9V|) 3GF  
Left l; ZF@$3   
  [l}H%S   
public : RZ|M;c  
!8&EkXTw,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3_"tds <L  
\_x~lRqJJ  
template < typename T > 9.BgsV .  
  struct result_1 z9E*1B+  
  { QUDpAW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SqZ .}s  
} ; :eIQF7-  
{E0\mZ2  
template < typename T1, typename T2 > xnHB <xrE}  
  struct result_2 S6Y:Z0  
  { *T~b ox  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _9'hmej  
} ; 0U8'dYf  
Yl =-j  
template < typename T1, typename T2 > FKUo^F?z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qkqtPbQ 7  
  { ^^F 8M0k3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q%524%f$  
} S gssNv  
{yDQncq'^  
template < typename T > ;*0nPhBw0>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iH~A7e62OZ  
  { GWLdz0`2_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2A:&Cqo  
} 'bsHoO  
56 Z  
} ;  n (|rs  
\(--$9  
UD.ZnE{"  
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 Uf MQ?(,  
好啦,现在才真正完美了。 {rK]Q! yj  
现在在picker里面就可以这么添加了: O<#8R\v  
Mdh]qKw  
template < typename Right > :@a0h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bI`JG:^b  
  { ,SNt*t1"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v+}${h9  
} oo BBg@  
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。 <sw=:HU  
HA7%8R*.2i  
sT "q]  
'Ebjn>"  
9gglyoZ%  
十. bind  D[}^G5  
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。 7WUv  O  
先来分析一下一段例子 .<Jv=  
Go^TTL   
\WbQS#Z9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y. 1F@w|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y/kB`Z(Yj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dsj}GgG?Z  
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。 =FI[/"476  
我们来写个简单的。 k{=dV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k<M Q  
对于函数对象类的版本: G "!v)o  
U^BM5b  
template < typename Func > 0 x' d^  
struct functor_trait ;<thEWH;Y  
  { 8ZqLG a]  
typedef typename Func::result_type result_type; aWH  
} ; %4Qs|CM)m  
对于无参数函数的版本: <VQ)}HW;k  
k3nvML,bv  
template < typename Ret > ZO%iyc%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PHEQG]H S  
  { Ir5|H|b<  
typedef Ret result_type; Cl!(F 6K*  
} ; GBWL0'COV  
对于单参数函数的版本: s;=C&N5g  
K)se$vb6  
template < typename Ret, typename V1 > #p55/54ZI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %+Y wzL{  
  { 3fB]uq+eD%  
typedef Ret result_type; w= n(2M56C  
} ; J|DZi2o  
对于双参数函数的版本: %2\tly!{ %  
j*Pq<[~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %D8.uGsh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '6WS<@%}  
  { ' |B3@9<  
typedef Ret result_type; {jmy:e2  
} ; ,7c Rd}1Y  
等等。。。 e0(aRN{W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qP<D9k>  
_oCNrjt9  
template < typename Func > EY<"B2_%  
struct func_return .(.<  
  { 6 h,!;`8O  
template < typename T > ~IjID  
  struct result_1 |\?u-O3  
  { LybaE~=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X~c?C-fV  
} ; H~nZ=`P9&  
UO@K:n  
template < typename T1, typename T2 > z'& fEsjy  
  struct result_2 Y$\|rD^f  
  { )"6-7ii7(f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t4G$#~  
} ; #Gg^QJ*  
} ; Zx_ ^P:rL  
_UP fqC ?  
JHvev,#4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G%t>Ll``C  
j;Z?q%M{6  
template < typename Func, typename aPicker > 7g(Z @  
class binder_1 CssE8p>"F  
  { z<vh8dNl  
Func fn; U|%}B(  
aPicker pk; #IM.7`I   
public : CCe>*tdf  
ZDbe]9#Xh  
template < typename T > z_fjmqa?  
  struct result_1 {#k[-\|;  
  { qE8aX*A1/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p ZTrh&I]  
} ; -R:_o1"  
?V^7`3F  
template < typename T1, typename T2 > ~;#}aQYo  
  struct result_2 4$pV;xV  
  { E6-*2U)k+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0zB[seyE  
} ; WJnGF3G>  
V)>?[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bso#+v5  
?e<2'\5v  
template < typename T > Wq1 jTIQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MkPQ@so  
  { +wmG5!%$|  
  return fn(pk(t)); CC`_e^~y=F  
} YiDOV)  
template < typename T1, typename T2 > ?Z7QD8N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oti*"dV\::  
  { _b~{/[s  
  return fn(pk(t1, t2)); Q7$o&N{  
} _NsEeKU  
} ; D![v{0er  
 Qw}1q!89  
2+ cs^M3  
一目了然不是么? EyE#x_A  
最后实现bind RDp  
"+ou!YK+  
^!&6 =rb  
template < typename Func, typename aPicker > TQF+aP8[L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;mG*Rad  
  { PC#^L$cg}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l[38cF  
} =Xh)34q  
LKu\Mh|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3N2d V6u  
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。 U%nkPIFm  
P2-&Im`+  
十一. phoenix 6QX m] <  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lD/9:@q\V  
J~k9jeq9  
for_each(v.begin(), v.end(), F~mIV;BP  
( KhHFJo[8sf  
do_ uw}Rr7q  
[ CJ :V%|  
  cout << _1 <<   " , "  p+h$]CH  
] >X*tMhcb  
.while_( -- _1), 9{toPED  
cout << var( " \n " ) Q5+1'mzAB  
) w7V\_^&Id  
); HeRi67  
pjWRd_h.  
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: a#YK1n[!  
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 >NRppPqL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Xu]~vik  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [0 F~e  
_QPqF{iI  
k6(7G@@}  
template < typename Cond, typename Actor > oN7SmP_  
class do_while 8h=t%zMSb  
  { $ Habhw  
Cond cd; $C4~v  
Actor act; a5 D|#9  
public : l|P"^;*zq  
template < typename T > 95l)s],  
  struct result_1 .uuhoqG0  
  { vrnvv?HPrR  
  typedef int result_type; Hr|f(9xA  
} ; UVo`jb|> o  
u_(~zs.N]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,i2-  
:<QknU}dwy  
template < typename T > X3.zNHN5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |&; ^?M  
  { O=B =0  
  do Pe`(9&iT.  
    { k^J8 p#`6  
  act(t); I Dohv[#  
  } Ep7MU&O0iK  
  while (cd(t)); uzYB`H<  
  return   0 ; #-/W?kD  
} "r9Rr_, >  
} ; yPN'@{ 5#  
3:)z+#Uk6  
d>QFmsh-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ds9)e&yYrb  
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。 DB'v7 Ij0  
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。 0U '"@A \  
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。 HQqFrR  
下面就是产生这个functor的类: %Bs. XW,  
]G/m,Zv*:  
,;k+n)  
template < typename Actor > UcRP/LR%C  
class do_while_actor dSM\:/t  
  { &V].,12x  
Actor act; ~k"+5bHa*  
public : /9`4f"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Qb536RpcTY  
-+R,="nRQ  
template < typename Cond > NR4+&d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J4Gzp~{  
} ; YQBLbtn6(  
p~D}Iyww1_  
q m3\) 9C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w"hd_8cO  
最后,是那个do_ (b&g4$!x&5  
Gm~([Ln{  
R9XU7_3B  
class do_while_invoker +VIA@`4  
  { Ak'=l;  
public : inut'@=G/  
template < typename Actor > 1`cH EAa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x#1 Fi$.  
  { D#;7S'C  
  return do_while_actor < Actor > (act); TnrBHaxbo4  
} 0TU3 _;o  
} do_; H$![]Ujq  
WAu>p3   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l;-Ml{}|0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \Kl20?  
最后来说说怎么处理break和continue 9"~ FKMN  
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。 6v`3/o  
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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