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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >,tJq %  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^^*L;b>I  
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, KATf9-Sz  
c~ vql4  
==gL!e{  
1 0.Z Bfn  
  class filler r NKeY48\  
  { _~{J."q  
public : S8+l!$7   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ya5HAs  
} ; Iz83T9I&  
aMxj{*v7  
~l?c.CS d  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N$v_z>6Z  
,fTC}>s4  
Dgc6rv#  
;DhAw1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #_`p 0wY  
NFtA2EMLu[  
MK@rx6<9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jJNl{nyq  
6uKth mr  
(d@(QJ  
:?LNP3}  
二. 战前分析 :8`$BbV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B u%%O8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t#8QyN  
~3%\8,0  
EkRx/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); isy[RAP<  
  /* --------------------------------------------- */ <P ?gP1_zi  
vector < int *> vp( 10 ); kOdpW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kP/<S<h,g  
/* --------------------------------------------- */ &cTOrG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;K|K]c  
/* --------------------------------------------- */ f2pA+j5[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^c/3 !"wK  
  /* --------------------------------------------- */ "w0~f6o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )E7wBNV   
/* --------------------------------------------- */ *GY8#Az  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =Ti@Y  
%X^qWKix}m  
oR!h eCnu  
i%F2^R@!q/  
看了之后,我们可以思考一些问题: Csp$_uDi  
1._1, _2是什么? =8TBkxG  
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。 ?(Tin80=r  
2._1 = 1是在做什么? =./PY10'  
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。 :f%kk atO  
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。 2~7*jA+Ab  
(CH6Q]Wi_!  
yiXb<g+B  
三. 动工 aIQC[ry  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @Q{:m)\  
nT2b"wkTT  
1{]S[\F]  
Y,yU460T8  
template < typename T > [{#T N  
class assignment %C #Ps   
  { &iq'V*+-\  
T value; WA1yA*S  
public : trjeGSt&  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0S4Y3bac&  
template < typename T2 > JY"J}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /.rj\,  
} ; 5D?{dA:Rq  
0bJT0_  
X(17ESQ/Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \6.dGKK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,' t&L]  
d8R|0RZ  
#*lDKn[vO  
-^t.eZ*|  
  class holder C`3 XOth  
  { ^jdtp  
public : \*BRFUAc  
template < typename T > 8 $H\b &u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $!!y v'K  
  { 9!_LsQ\)  
  return assignment < T > (t); UY,u-E"  
} N%q{CYF6  
} ; ;14Q@yrZ0  
`1Md1e:J  
sh0x<_  
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: zVe,HKF/  
"}%j'  
  static holder _1; #nft{AN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -kP2Brm  
x*tCm8`{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .YH#+T'  
而不用手动写一个函数对象。 =w8 0y'  
w)qmq  
38l:Y"  
 &z*4Uij  
四. 问题分析 sAs`O@  
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。 /#"9!8%V  
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。 yLnTIE3)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X}h}3+V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fpjFO&ML  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |F'eT 4  
8@rF~^-_  
五. 问题1:一致性 .#a7?LUH  
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?| OI:=>Bk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0$Zh4Y  
FEopNDy@y  
struct holder NU{eoqaT  
  { ;Z;` BGZJ  
  // Rf>V]R  
  template < typename T > ]d%Ou]609  
T &   operator ()( const T & r) const ts@ e ,  
  { .{bT9Sc5  
  return (T & )r; s2 aFme  
} i?#U>0!  
} ; n[v`F  
JlE+CAny  
这样的话assignment也必须相应改动: ,O^kZ}b  
-)bu&  
template < typename Left, typename Right > %wu,c e]*  
class assignment ;F71f#iY  
  { 9WQ'"wyAQ  
Left l; )liNjY@  
Right r; 9n\v{k=  
public :  s-&i!d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (tzAUrC  
template < typename T2 > K7(GdKZe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eISHV.QV  
} ; MC B2  
aK,\e/Oo  
同时,holder的operator=也需要改动: m{lS-DlRg  
6 {3ql:  
template < typename T > @}+B%R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -wNhbV2  
  { ]i `~J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,s@S`KS0  
} eB,@oo%  
Tn38]UL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %F;uW[4r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ur""&@  
:N xksL^  
return l(rhs) = r; }y*rO(cu7G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9~iDL|0'~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5:EE%(g9  
uIJ zz4  
template < typename Tp > ?4Zo0DiUB  
class constant_t z^%`sUgP  
  { REk^pZ3B  
  const Tp t; %V!!S#W  
public : S|IDFDn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5hAs/i9_  
template < typename T > g^\>hjNX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wG22ffaki  
  { 9!D c=  
  return t; 2qKAO/_O  
} C$v !emu  
} ; gaL.5_1  
HNfd[#gV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]}_Ohe]X  
下面就可以修改holder的operator=了 S8]YS@@D   
`M_w^&6+n  
template < typename T > &v+Hl ^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jSvo-  
  { f{D~ZC.*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :Ui'x8yt  
} DJRr  
\3j4=K'nE  
同时也要修改assignment的operator() _#o75*42tT  
k@2@%02o9C  
template < typename T2 > v%Su#xq/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } byj7c(  
现在代码看起来就很一致了。 ^c>ROpic  
d1d:5 b  
六. 问题2:链式操作 -/6Ms%O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {=E,.%8  
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。 Y2y = P  
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。 JB!KOzw  
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。 x[YW 3nF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \YF'qWB  
}cI _$  
template < typename T > J`A )WsKkb  
struct result_1 =xHzhh  
  { f1/i f:~6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bRc~e@  
} ; lO^YAOY  
%@[ ~s,6<  
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: ~2U5Wt  
T9Pu V  
template < typename T > T Z@S?r>^  
struct   ref Tn\59 (  
  { zB)wY KwZ  
typedef T & reference; ( ESmP  
} ; ::G0v  
template < typename T > 7 [?]DyOf  
struct   ref < T &> >`.$Tyw  
  { gS ^Y?  
typedef T & reference; \ >|:URnD  
} ; CZ/:(sOJ  
fhQ}Z%$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AU H_~SY  
H-Or  
template < typename T > YU%U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L)/^%/!  
  { ]Saw}agE[%  
  return l(t) = r(t); r*4@S~;  
} [5jXYqD=vj  
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。 1FmqNf:V7I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ST^{?Q  
o^& nkR  
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 6ALUd^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }h_= n>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LDq(WPI1#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nM&UdKf3  
最后的布局是: )u(Dqu\t  
                Add Y^J/jA0\B  
              /   \ $ &fm^1  
            Divide   5 3r,^is  
            /   \ \I`g[nT|  
          _1     3 !3Me 6&$O  
似乎一切都解决了?不。 Z?tw#n[T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @)p?!3{"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 O_ /|Wx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~l>2NY  
,*'aH z  
template < typename Right > #`{L_n$c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9q f=P3  
Right & rt) const - -H%FYF`  
  { :~+m9r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w?zY9Fs=s  
} K yFR;.F-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B< BS>(Nr>  
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。 14;lB.$p  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z:s:NvFX  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Pi:=0,"XOp  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xSoXf0zq:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |F^h >^ x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _a~-B@2g  
x$\w^h\F  
template < class Action > h|t\rV^  
class picker : public Action ~`Xu 6+1o  
  { xKC{P{:  
public : @Tg +Kt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iKN800^u  
  // all the operator overloaded ck4g=QpD{  
} ; /C)FS?=  
X mX .)h'Y  
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。 G@;I^_gN  
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: PFnq:G^L  
qQ "O;_  
template < typename Right > 4 Gm(P~N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N: Zf4  
  { gR:21*&cz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8cyC\Rs  
} 0ge^p O\Z  
Fq9>t/Zj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ; 0`p"T0  
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。 @s@67\  
<E.$4/T  
template < typename T >   struct picker_maker fnm:Wa|,%|  
  { gC qQ~lWZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M~&X?/8  
} ; nzK"eNDN.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3?R QPP  
  { 'U'#_mYG  
typedef picker < T > result; wam- =3W  
} ; 86,$ I+  
-P3;7_}]:h  
下面总的结构就有了: ,dIo\Lm  
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。 ] /{987  
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。 .}l&lj@#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `2Oh0{x0*O  
至此链式操作完美实现。 @Ui dQX"b  
{<3>^ o|"  
[5Dg%?x  
七. 问题3 #UpxF?A(  
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。 kGX;x}q  
]\t+zF>&Y  
template < typename T1, typename T2 > HGjGV]N5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cWA$O*A  
  { =wy3h0k^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^."HD(  
} IN%04~= H  
`e!hT@Xxa  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 2dF:;k k  
/o_h'l|PS  
template < typename T1, typename T2 > b|HH9\  
struct result_2 Qe )#'$T  
  { axW4 cS ?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hj.Du+1  
} ; )tV^)n[w  
Z|kMoB  
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? >O{/%(9  
这个差事就留给了holder自己。 ?)~j>1"S  
    $ (gR^L  
q;V1fogqI)  
template < int Order > $iblLZhj  
class holder; t[ZumQ@HC  
template <> !F|iL  
class holder < 1 > !B3lsXLSY  
  { hoQ?8}r:  
public : c.\J_^  
template < typename T > fii\&p7z  
  struct result_1 -^JGa{9*  
  { *I}_B\kY  
  typedef T & result; D@ji1$K  
} ; G Riu]   
template < typename T1, typename T2 > Q4;br ?2H  
  struct result_2 UT9=S21  
  { HGgw<Os-k  
  typedef T1 & result; 92k}ON  
} ; -~HlME *~f  
template < typename T > 2F[;Z*&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `f2m5qTP%  
  { _ z!0ab  
  return (T & )r; JqdNO:8  
} n>dM OQb  
template < typename T1, typename T2 > "p\XaClpz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N3};M~\  
  { adJoT-8P6  
  return (T1 & )r1; 2rw<]Ce  
} Wsr #YNhx|  
} ; Yb|zE   
2Z-BZuK6p  
template <> 3o'SY@'W  
class holder < 2 > rGZ@pO2  
  { IP1|$b}sq  
public : \4SFD 3$&  
template < typename T > ^j2:fJOU#  
  struct result_1 JHf}LZu  
  { iDO~G($C  
  typedef T & result; "*@iXJxv5  
} ; y(RbW_ ?  
template < typename T1, typename T2 > b* 6c.  
  struct result_2 NRKAEf_#w  
  { uREc9z `Q'  
  typedef T2 & result; ~P5!VNJ;r  
} ; Ej1 [ry  
template < typename T > VmTk4?V4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |jV4]7Luq  
  { dBG]J18  
  return (T & )r; 'Ph4(Yg  
} X/1Z9 a+W  
template < typename T1, typename T2 > <EI'N0~KG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T T0O %  
  { IEzZ$9,A5  
  return (T2 & )r2; uF T\a=  
} 0nAeeVz|  
} ; Iw"?%k\U  
}}qR~.[  
8IC((  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 nm'm*sU\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @D"1}CW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S$"A[  
7$GP#V1r/  
return l(i, j) = r(i, j); @fpxGMy&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "`:#sF9S  
qc\o>$-:`  
  return ( int & )i; }7$\F!R  
  return ( int & )j; aG |)k,  
最后执行i = j; !9o8v0ZI  
可见,参数被正确的选择了。 7k3":2 :  
&F#X0h/m=  
]?)zH:2)  
wCvD4C.WH  
;T52 aX  
八. 中期总结 7<.f&1MgI  
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: d(a6vEL4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dl{3fldb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Mdwh-Cis/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !s)2H/KM8  
$ ]81s`  
& 8&WY1cU  
NHc+QMbou(  
F"23>3  
v!`M=0k  
九. 简化 YgWnPp  
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。 "Pys3=h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "Ln\ZYB]  
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: fQx 4/4j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R4qk/@]t  
  +-*/&|^等 DTIy/  
2. 返回引用。 m d C. FO-  
  =,各种复合赋值等 t%dPj8~  
3. 返回固定类型。 cRg$~rYd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nj9hRiL n  
4. 原样返回。 {{DW P-v4  
  operator, oW+R:2I~O  
5. 返回解引用的类型。 FyS K&  
  operator*(单目) <b Ta88,)  
6. 返回地址。 Vr0RdO  
  operator&(单目) rWvJ{-%  
7. 下表访问返回类型。 Tf0#+6 1>  
  operator[] HRw,D=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $9J"r9@@  
  operator<<和operator>> Y0hL_46>  
H{GbOI.  
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。 .HtDcGp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2C8M1^0:Z  
$K G?d>wx  
template < typename Left > zR<jZwo]#  
struct value_return MoF Z  
  { |]]fcJOBP  
template < typename T > xjX5PQu  
  struct result_1 OIWo* %  
  { $4M3j%S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IaF79}^  
} ; d~_OWCg`  
l/I W"A  
template < typename T1, typename T2 > iCEX|Tj;  
  struct result_2 n+i}>3'A  
  { H5aUZ=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "M*\,IH  
} ; '/p5tw8  
} ; l`u*,"$  
eeX)JC0A  
Je*gMq:D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *LhR$(F(  
0+H"$2/  
下面我们来剥离functor中的operator() {l1;&y?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hmi15VW  
[j/-(?+  
return l(t) op r(t) (nzzX?`nY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l:[=M:#p  
return op l(t) N!va12  
return op l(t1, t2) G dooy~cn  
return l(t) op AUq?<Vg\  
return l(t1, t2) op /;>EyWW  
return l(t)[r(t)]  6$Dbeb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #QB`'2)vw  
P"#^i<ut@T  
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: Av[jFk  
单目: return f(l(t), r(t)); OL=bhZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9!OpW:bR|  
双目: return f(l(t)); KG?]MVXA  
return f(l(t1, t2)); T<?;:MO88  
下面就是f的实现,以operator/为例 U9q*zP_jV  
c*W$wr  
struct meta_divide 5u8Sxfm",  
  { }qg!Um0  
template < typename T1, typename T2 > Tld{b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >w'6ZDA*X  
  { :`|,a (  
  return t1 / t2; +l#2u#e  
} !`WuLhB`  
} ; $ S49v  
Xgm7>=l  
这个工作可以让宏来做: 5SjS~ 9  
M1i|qjb:l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Psv!`K  
template < typename T1, typename T2 > \ x{- caOH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +1y#=iM{  
以后可以直接用 {xr]xcM'b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6 qq7:  
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 Mc6y'w  
(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。。。) OwEz( pj@  
pqe tYu  
j{PX ~/  
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 :8ZxOwwv  
Y `{U45  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q}!4b'z^  
class unary_op : public Rettype c'6H@m#=  
  { 7-dwr?j7  
    Left l; BAhC-;B#R  
public : M Q6Y^,B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,y>Na{@Y  
@K/I a!Lw  
template < typename T > @.{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A_.QHUjpx  
      { r~TT c)2  
      return FuncType::execute(l(t)); MXy{]o_H~  
    } aI<~+]  
1gE`_%?K  
    template < typename T1, typename T2 > bm4W,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1mX*0>  
      { 1 W0;YcT]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =6sXZ"_Tw  
    } s :ruCS  
} ; J-}NFWR;t  
r)t^qhn  
)~/U+,  
同样还可以申明一个binary_op qEAF!iB]L  
5-OvPTY`M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HZ}*o%O  
class binary_op : public Rettype gY9"!IVe+  
  { l;.BlHyu  
    Left l; 7'|PHQ?S  
Right r; j#&  
public : >=V+X"\Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZwMw g t  
<-F"&LI{<  
template < typename T > &Yg/ 08*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %gaKnT(|r  
      { Q-F9oZ*0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "7HB3?2>W  
    } ~laZ(Bma);  
asg>TO W  
    template < typename T1, typename T2 > o >Lk`\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const US4Um>j  
      { =r~. I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z m'jk D|  
    } ! Cl/=0$[L  
} ; +2SX4Kxu  
Iqsk\2W]a3  
qC )VT3  
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 .N=hA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qj&)w9RLJE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jO 55<s94  
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。 HhvG#Sam!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {<kG{i/  
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。。。 z(3"\ ^T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vrzX%'  
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) q3F5\6aN  
下面是修改过的unary_op N-gRfra+8L  
?_aR-[XRg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > spJ(1F{|V  
class unary_op Q$1K{14I  
  { Nd!VR+IZ  
Left l; vi8~j  
  ^>Y%L(>  
public : &r%*_pX  
^{:jY, ?]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iIE(zw)H  
prtxE&-  
template < typename T > k`TJ<Dv;  
  struct result_1 (GG"'bYk  
  { 2~V Im#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >Mw &Tw}o  
} ; #ja`+w}  
P0xLx  
template < typename T1, typename T2 > !dY:S';~  
  struct result_2 /BM1AV{s6  
  { Nz*sD^SJa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |Vi&f5p,@  
} ; n#Roz5/U  
(:QQ7xc{}  
template < typename T1, typename T2 > n*Vd<m;w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K//T}-Uub  
  { VA'X!(Cv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,:4DN&<  
} hX m} d\  
,dx)rZ*  
template < typename T > JtpY][}"~3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L\NZDkd  
  { / w M  
  return OpClass::execute(lt(t)); N?;o_^C  
} `mjx4Lb  
7[g;|(G0  
} ; rxj@NwAno  
^,lZ58 2  
{X<4wxeTo  
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 xn@0pL3B~  
好啦,现在才真正完美了。 *ldMr{s<R  
现在在picker里面就可以这么添加了: U5!f++  
W@,p9=425  
template < typename Right > 5 xDN&su  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]TgP!M&q  
  { O}_a3>1DY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UMuuf6  
} ]"Y%M'  
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。 kQVDC,d  
&_d/ciq1f  
GWhAjL/N  
[Cj}nld   
U}w+`ZLN  
十. bind -,VhSI  
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。 _sR9   
先来分析一下一段例子 1/ pA/UVO  
_]xt65TL  
RR!!hY3 K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]<T8ZA_Y;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +'/}[1q1/T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (\t_Hs::a  
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。 12sD|j  
我们来写个简单的。 @GQ8q]N:<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VtO;UN  
对于函数对象类的版本: dAr)%RZ  
X@qk>/  
template < typename Func > 7sc<dM  
struct functor_trait R pI<]1  
  { ncattp   
typedef typename Func::result_type result_type; /%YiZ#  
} ; E0 eQ9BXh  
对于无参数函数的版本: ]1d,O^S  
^8NLe9~p3?  
template < typename Ret > HCG@#W<wc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [z%?MIT  
  { zk 5=Opmvh  
typedef Ret result_type; "6N~2q,SW  
} ; ,.jHV  
对于单参数函数的版本: 7grt4k  
Bw<zc=%  
template < typename Ret, typename V1 > x}&a{;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > - ~\.n  
  { 6f?BltFaN  
typedef Ret result_type; 7q!yCU  
} ; tB7K&ssi  
对于双参数函数的版本: n2d8;B#  
N3gNOq&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0UGiPH,()  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d"I28PIS"  
  { 'DzBp  
typedef Ret result_type; oY%"2PW1B  
} ; a1G9wC:e  
等等。。。 9G#8 %[W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b>QM~mq3^I  
tyuk{* Me:  
template < typename Func > W&e'3gk_  
struct func_return cRh\USS  
  { C~{NKMeC/m  
template < typename T > K2xH'v O(  
  struct result_1 =0h|yjnL/  
  { t0e{| du  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K)/!&{7n}a  
} ; %e Sm&`  
y98JiNq  
template < typename T1, typename T2 > cXS;z.M\_  
  struct result_2 eb!s'@  
  { DhLr^Z!h3;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uZ\wwYY#M  
} ; ^E$(1><-a  
} ; sK@Y!oF}\  
_k_>aG23  
xN`r4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aGB0-;.t7  
JFRpsv  
template < typename Func, typename aPicker > m']9Q3-  
class binder_1 EWb(uWC8h  
  { N^ h |h  
Func fn; s]y-pZ  
aPicker pk; 4jX@m  
public : Ak5[PBbW  
n .f4z<  
template < typename T > B;z;vrrL  
  struct result_1 O`i)?BC  
  { X!o[RJY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _BG8/"h32  
} ; By?nd)  
7~wFU*P1  
template < typename T1, typename T2 > 5zNSEI"PY  
  struct result_2 5^i.;>(b  
  { ,< @,gZru  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]<27Sw&yaG  
} ; M=5d95*-}  
=U4f}W;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &|Lh38s@$#  
#puQi  
template < typename T > 9ZDVy7m\i-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hp btj  
  { #K=b%;>  
  return fn(pk(t)); l`@0zw+  
} oL<BLr9>  
template < typename T1, typename T2 > 3ty4D2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k"">2#V  
  { I&L.;~  
  return fn(pk(t1, t2)); U^%9 )4bj  
} rO/a,vV  
} ; "^;#f+0  
H LjvKE=W  
$!!R:Wn/R  
一目了然不是么? \U/v;Ijf  
最后实现bind fL!V$]HNt  
,~(|p`  
QVIcb ;&:}  
template < typename Func, typename aPicker > ,YjxC p3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u`'ki7LA  
  { >M?H79fF2s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !|:RcH[  
} $hh+0hs  
8h2D+1,PZC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OmB TA=E<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,H>W:O  
XZ.7c{B<  
十一. phoenix  fO K|:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sffhPX\I  
-i#J[>=w{C  
for_each(v.begin(), v.end(), @-0Fe9 n=  
( 9khjwt  
do_ {!L=u/qs"  
[ vR7ctav  
  cout << _1 <<   " , " xEjx]w/&  
] U+-F*$PO+  
.while_( -- _1), Pp ,Um(  
cout << var( " \n " ) mge#YV::  
) n_v02vFAHT  
); C(G(^_6  
6N"m?g*Z d  
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: rwy+~  
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 jz*0`9&_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hjkLVL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )X/*($SuA  
vX ?aB!nkw  
_=pWG^a  
template < typename Cond, typename Actor >  KyTuF   
class do_while iHPUmTus--  
  { Z a! gbt  
Cond cd; `19qq]  
Actor act; 6 jmrD  
public : yE#g5V&  
template < typename T > 4sTMgBzw  
  struct result_1 !x>,N%~  
  { 69>/@<   
  typedef int result_type; ymYBm: "  
} ; 80C(H!^  
kVd5,Qd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0Z"s_r}h  
jgG$'|s}  
template < typename T > u^t$ cLIZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /hL\,x 2  
  { g0PT8]8  
  do Xx_tpC?  
    { A_Rrcsl4  
  act(t); 9TC) w|  
  } Lbcy:E*g  
  while (cd(t)); k@yh+v5  
  return   0 ; ,]ga[  
} J96uyS*  
} ; U9 #w  
!}_b|  
hUh+JW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eTT) P  
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。 h h"h j  
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。 Fk{J@Y  
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。 e4DMO*6  
下面就是产生这个functor的类: nob0T5G  
M ,`w A  
zEj#arSE4  
template < typename Actor > ?E6^!4=,  
class do_while_actor +1QK}H ~  
  { /& r|ec5  
Actor act; +"dv7  
public : KFU%DU G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TkRmV6'w  
ziiwxx_  
template < typename Cond > 0 Qnd6mb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \9`#]#1bx5  
} ; -U >y   
7/aOsW"6  
#Y2i*:<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  S(  
最后,是那个do_ 4 j X3lq|  
RbEKP(uw  
y\D=Z N@  
class do_while_invoker 0mTr-`s  
  { xR?V,uV'$&  
public : Od##U6e`  
template < typename Actor > %Ds+GM-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ab2Q \+,  
  { I-kWS 4  
  return do_while_actor < Actor > (act); "u492^  
} !X]8dyW  
} do_; uH:YKH':/  
V%*b@zv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x6W `hpL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1_hW#I\'  
最后来说说怎么处理break和continue 9%tobo@J~n  
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。 ?s2^zT  
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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