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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #:SNHM^><  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Agrk|wPK  
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, Hc`A3SMR  
Bj7gQ%>H4  
irjP>3_e  
&c1A*Pl/:G  
  class filler dO%W+K  
  { 8_N]e'WUh  
public : K(aJi,e>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} * RtgC/  
} ; *?MGMhE  
av~5l4YL  
.ji_nZ4.+  
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: Ha)ANAD  
:,)lm.}]t  
<F04GO\  
"jw<V,,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T1H"\+  
OrK&RC  
P9 Z}H(?C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )2M>3C6>f  
~y7jCcd`  
W 5R\Q,x6  
64 5z#_}C$  
二. 战前分析 8U_{|]M  
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。 W6Y@U$P#G  
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 D+>1]ij  
0 iJue &  
|ZQ@fmvL/p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X]'7Ov  
  /* --------------------------------------------- */ ,~._}E&9I  
vector < int *> vp( 10 ); %;D.vKoh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xMBaVlEN  
/* --------------------------------------------- */ - |gmQG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7VP32Eh[  
/* --------------------------------------------- */ +]Y,q w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Tyck/ EO  
  /* --------------------------------------------- */ $kQ~d8 O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eY e,r  
/* --------------------------------------------- */ 1UQHq@aM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G%Lt.?m[  
N;[>,0&z  
$cZUM}@  
[pM V?a[  
看了之后,我们可以思考一些问题: a`0=AQ  
1._1, _2是什么? ,GgAsj: K  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "]G\9b)   
2._1 = 1是在做什么? 9HX =T%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0P]E6hWgg  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wm^J;<T[  
Z:_D0jG  
BGfzslK  
三. 动工 y8DhOlewQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZIF49`Y4TF  
12+>5BA  
<'g:T(t  
? C/Te)  
template < typename T > [ I/<_AT#  
class assignment QMZ)-ty"  
  { v~Y^r2  
T value; +[tP_%/r'^  
public : }m-FGk  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^7Fh{q4IE  
template < typename T2 > ~^cMys |'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x]33LQ1]  
} ; /S lYm-uQ+  
1PatH[T[  
hh[jN 7K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x@Hc@R<!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )[Yv?>ib  
+k>.Q0n%m  
5v6Ei i:  
=ha{Ziryo  
  class holder & :7ZQ1  
  { k%G1i-] 4  
public : Ft!],n-n*  
template < typename T > {.?/)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 71{p+3Z&  
  { rX1QMR7?  
  return assignment < T > (t); ]H1I,`=@  
} =3v]gOcO  
} ; LA)[ip4  
%?Ev|:i`@  
qQH]`#P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @qHNE,K  
f@c`8L@g  
  static holder _1; ~b2wBs)r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wLH] <k  
nxl[d\ap+n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VZl6t;cn  
而不用手动写一个函数对象。 Qg<(u?7N  
.?hP7;hhI  
s4uhsJL V$  
k{Aj^O3gD  
四. 问题分析 z.I9wQ]X[  
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。 /n8B,-Z5s5  
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。 '3 ^+{=q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RnDt)3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *VZ5B<Ic  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r#B+(X7LM  
Kp,M"Y  
五. 问题1:一致性 -Zz$~$  
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?| w4d--[Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .>IhN 5  
MHC^8VL  
struct holder _> *j H'  
  { !U~WK$BP  
  // E\4 +_L_j  
  template < typename T > = MOj|NR [  
T &   operator ()( const T & r) const 4%3M b-#Y]  
  { QhK#Y{xY  
  return (T & )r; go<W( ,O  
} ..R-Ms)k=  
} ; [bk?!0]aV  
X.e7A/ClEo  
这样的话assignment也必须相应改动: 5>\/[I/!  
BV[5}  
template < typename Left, typename Right > w&KK3*=""  
class assignment X<%Q"2hW  
  { mFZ?hOyP.  
Left l; E3iW-B8u8  
Right r; :B:"NyPA  
public : 6 M*O{f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n= u&uqA*  
template < typename T2 > &sL&\+=<(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } % V ;?  
} ; M%0C_=zg  
y7i*s^ys{  
同时,holder的operator=也需要改动: IDG}ZlG  
\9g+^vQg  
template < typename T > *NClfkZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9& 83n(m  
  { 6 jn3`D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wD]/{ jw  
} s=QAO!aw  
>M/V oV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xsMBC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~'CE[G5  
A?pbWt ~}  
return l(rhs) = r; g #6E|n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u[ Yk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6gs01c,BA  
D'Y-6W3  
template < typename Tp > m-*hygkcDu  
class constant_t vCw e'q`1  
  { H"dJ6  
  const Tp t; M!XsJ<jN/  
public : z=3\Ab  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k-{<=>uM  
template < typename T > sH[ROm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u!W0P6   
  { +lMX{es\O  
  return t; Y1J=3Y  
} ssN6M./6  
} ; ktpaU,%  
w_{wBL[3e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hK,Sf ;5V  
下面就可以修改holder的operator=了 [6XF=L,!  
Xn%pNxUL  
template < typename T > L>R P-x>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]h %Wiw  
  { Q{5kxw1ZF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3skC$mpJHw  
} ,~]tg77  
< RH UH)I  
同时也要修改assignment的operator() 57&b:0`p  
S-|)QGxV6  
template < typename T2 > VeQg -#&I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vz7J-CH  
现在代码看起来就很一致了。 j4R(B  
5X:*/FuS@  
六. 问题2:链式操作 xM&Wgei]10  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8;+B*+%@n  
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。 'GS"8w~j  
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。 -- c"0,7  
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。 $NZ-{dY{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gh8F 2V;<  
EKsT~SS  
template < typename T > ;k>&FWEG  
struct result_1 #T=LR@y  
  { +w{*Xk)4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m4l& eEp  
} ; 283F)T\Rv  
I ,z3xU  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: tAv@R&W,  
t~#zMUfac  
template < typename T > sWc*5Rt  
struct   ref /! "|_W|n  
  { s)6U_  
typedef T & reference; E(8* pI  
} ; a@UZb  
template < typename T > <?riU\-]y  
struct   ref < T &> = 's(|  
  { [nrYpb4  
typedef T & reference; G?;e-OhV  
} ; sE Q=dcK  
yEhTNBa*h{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :<bB?N(  
#0P$M!%  
template < typename T > 4O)1uF;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v{ 0=  
  { 0dGAP  
  return l(t) = r(t); e'~J,(fB  
} 5?3Me59  
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。 UJ CYs`y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IpcNuZo9&  
lE&&_INHQ  
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 /2=#t-p+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GycSwQ ,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3@M|m<_R$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 { + Zd*)M[  
最后的布局是: Pa V@aM~3  
                Add '+?"iVVo  
              /   \ pu 7{a  
            Divide   5 0;AA/  
            /   \ iV*q2<>  
          _1     3 0Tx{3#  
似乎一切都解决了?不。 CzRc%%BA  
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。 XF;ES3 d  
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。 Of[XKFn_  
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: 3TY5;6  
_lGdUt 2  
template < typename Right > |yQZt/*SOZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iB%gPoDCL@  
Right & rt) const w~"KA6^  
  { o7sT=x9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ->y J5smtY  
} MbZJ;,e?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N D(/uyI  
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。 #t: S.A@  
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。 XBb~\p3y  
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。 --%N8L;e  
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。 kt["m.  
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? M42 Ssn)  
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: U |Jo{(Y  
(`c [#0=n  
template < class Action > AP7Yuv`  
class picker : public Action ]+XYEv  
  { xp }hev^@$  
public : Z{ X|6.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jB$IyQ;@  
  // all the operator overloaded ]yx$(6_U  
} ; zMm#Rhn  
d%RC  
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。 | r&k48@  
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: T`\x,` ^  
|:xYE{*)H  
template < typename Right > $JJrSwR<h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $Q96,rb}k;  
  { HkUWehVm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pgI^4h  
} Lvq>v0|  
)4gJd? 8R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6@{(;~r  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 LcSX *MC  
[y'f|XN  
template < typename T >   struct picker_maker 723bkJw V  
  { 3=FZ9>by  
typedef picker < constant_t < T >   > result; snf~}:&   
} ; toya fHf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mc09ES  
  { s:#V(<J  
typedef picker < T > result; sk,ox~0R  
} ; mpI5J'>]  
q)S^P>  
下面总的结构就有了: } z _  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2jg-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P@$/P99  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G7qG$wd8h  
至此链式操作完美实现。 Xm%D><CC8"  
/ ';0H_  
juka0/  
七. 问题3 zR1^I~ %  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @z4*.S&tz  
;V*R*R  
template < typename T1, typename T2 > }XV+gyG=@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #(#Wv?r6  
  { Z&1T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rz wF~-m +  
} p^%YBY#,H  
 FT#8L  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u37'~&o{U  
?Z Rs\+{vG  
template < typename T1, typename T2 > 6*B19+-  
struct result_2  [F0s!,P  
  { ~$:|VHl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q3.j"WaP  
} ; ` k[-M2[  
Szq/hv=Q  
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? v 1z  
这个差事就留给了holder自己。 \K@'Z  
    )6,de2Pb  
yj;sSRT  
template < int Order > y.#")IAF  
class holder; dv8>[#  
template <> /^X/8  
class holder < 1 > y#Fv+`YDl  
  { Rn`x7(WA  
public : b$ve sJ  
template < typename T > a`&f  
  struct result_1 { /K.3  
  { WN{ 9  
  typedef T & result; 0 fF(Z0R,  
} ; Pz>s6 [ob  
template < typename T1, typename T2 > R:e<W/P"  
  struct result_2 hd>aZ"nm1  
  { q qpgy7  
  typedef T1 & result; PD&\LbuG  
} ; u<3HQ.:;  
template < typename T > (qqOjz   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WG N=Y~E  
  { d F9!G;V  
  return (T & )r; CdasP9"1  
} y4*U6+#.  
template < typename T1, typename T2 > A'q#I>j`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TD1 [  
  { &Q;sSIc  
  return (T1 & )r1;  ud xZ0  
} QrB@cK]  
} ; KM}f:_J*lg  
]+|~cRQ9I  
template <> Y ;u<GOe  
class holder < 2 > 4wID]bKM  
  { 5mJJU  
public : GNXHM*~  
template < typename T > PZE0}>z  
  struct result_1 /2UH=Q!x4E  
  { :*ing  
  typedef T & result; 0y 7"SiFY  
} ; -BRc8 /  
template < typename T1, typename T2 > bSfpbo4(  
  struct result_2 6|aKL[%6  
  { 5b!vgm#])  
  typedef T2 & result; ;i Fz?d3;  
} ; !lf|7  
template < typename T > ap&?r`Tu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XWA:J^  
  { MaRi+3F  
  return (T & )r; zo+nq%=  
} ~%^ tB  
template < typename T1, typename T2 > bu:S:`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k5D%y3|9  
  { (@%gS[]  
  return (T2 & )r2; V.O(S\  
} xl6,s>ob  
} ; plb!.g  
]$Yvj!K*Q  
Fs{x(_LOr  
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> >。 q;<h[b?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _CW(PsfY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E=e*VEjy  
85n1eE  
return l(i, j) = r(i, j); tNGp\~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |?qquD 4=  
}._eIx"  
  return ( int & )i; A6:es_  
  return ( int & )j; k"NVV$;  
最后执行i = j; DE%KW:Hug  
可见,参数被正确的选择了。 ~-EOjX(X'E  
K[ (NTp$E  
9cf:pXMi  
@!`Xl*l  
}dp=?AFg  
八. 中期总结 2.%.Z_k)  
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: ^C_#<m_k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ppZDGpp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H *[_cqnv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IB[)TZ2m  
i'9vL:3  
~~v3p>zRr  
m=}B,']O  
p?B=1vn-2  
2Ou[u#H  
九. 简化 >sWp ?  
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。 'yL%3h _@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !P)O(i=  
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: a4XU?-sUh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kKAP"'v  
  +-*/&|^等  .Nw=[  
2. 返回引用。 a#>Yh;FA  
  =,各种复合赋值等 MC<PM6w  
3. 返回固定类型。 _(h&7P9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T(t+ iv  
4. 原样返回。 \De{9v  
  operator, c- }X_)U }  
5. 返回解引用的类型。 c17_2 @N  
  operator*(单目) _tBTE%sO  
6. 返回地址。 S<4c r  
  operator&(单目) sC='_h  
7. 下表访问返回类型。 TMig-y*[  
  operator[] poToeagZ~Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u/M+u;  
  operator<<和operator>> w,h`s.AN  
JKGc3j,+#  
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。 dR"@`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v#.r.{t  
7 T1=q{#M  
template < typename Left > -?mfE+kt  
struct value_return 8Le||)y,\  
  { (>r[- Bft  
template < typename T > Cq%IE^g<  
  struct result_1 )rekY;  
  { gLy&esJl1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m06ALD_  
} ; {buo^kgj`]  
@}@Z8$G^  
template < typename T1, typename T2 > k&,~qoU  
  struct result_2 Q aS\(_  
  { G&4&-<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sOU1n  
} ; !"\80LP  
} ; P/Q!<I  
K#pNe c  
\=6l9Lrj>h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &ge "x{,?  
4scNSeW  
下面我们来剥离functor中的operator() XDFx.)t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~zJ?H<>  
;i<|9{;  
return l(t) op r(t) D^=J|7e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pmh8sw  
return op l(t) wS%Q<uK  
return op l(t1, t2) eA#;AQm  
return l(t) op ;4.!H,d  
return l(t1, t2) op 4A_[PM  
return l(t)[r(t)] MP!d4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aFS,GiB  
Q$="_y2cTA  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: hM{{\yZS  
单目: return f(l(t), r(t)); yF"1#{*y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =y0C1LD+  
双目: return f(l(t)); B2C$N0R#  
return f(l(t1, t2)); JV]^zW  
下面就是f的实现,以operator/为例 OH">b6>\  
?XA2&  
struct meta_divide /f|X(docI  
  { \lZf<f  
template < typename T1, typename T2 > i 7x7xtq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $`)/0{qY-  
  { ug+io mZ  
  return t1 / t2; MLRK74D  
} xwJH(_-  
} ;  :}@g6   
E0MGRI"me  
这个工作可以让宏来做: cm&I* 0\  
J6L  K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  DX"xy  
template < typename T1, typename T2 > \ p2DrEId  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .ys6"V|31  
以后可以直接用 ~TS y<t~%-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gx\&_) w N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Il= W,/y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7z!tKs"TMT  
a hR ^  
Qj.l:9%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4KH45|; 3  
~%SH3$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IHJ=i-  
class unary_op : public Rettype Q 4f/Z  
  { Hhari!R XC  
    Left l; dt`{!lts'  
public : @+ BrgZv`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -3;*K4z$/  
V- Cv,8   
template < typename T > d*~ ICir7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G-?d3 n  
      { YRh  B RE  
      return FuncType::execute(l(t)); Y6Lf@}2(i  
    } (fCXxyZrr  
jF=gr$  
    template < typename T1, typename T2 > 1Dv R[Lx%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {`K m_<Te!  
      { QrYpZZ;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); * v75O7l  
    } D (h18  
} ; HmiJ~C_v`:  
t5#rps\;  
0o9 3i u=&  
同样还可以申明一个binary_op qL6 |6-?  
BI $   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m3mp/g.>  
class binary_op : public Rettype !!`!|w  
  { :j]vf8ec  
    Left l; l&?}hq^'Dn  
Right r; [$ejp>'Ud  
public : |b|&XB_<]Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ) *,5"CO  
wYQ&C{D%  
template < typename T > tb$LriN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const brdmz}  
      { 0 0 M@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Kwg4sr5"D  
    } n(L\||#+  
4Qo]n re!  
    template < typename T1, typename T2 > R +WP0&d'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,B0_MDA +  
      { unBy&?&p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dO4{|(z  
    } qUOKB6  
} ; x}Aw)QCh+r  
/yZQ\{=  
VxXzAeM  
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 DBT&DS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~R &;v3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kn>$lTHQ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8`fjF/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yq NzdzX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Wh%ucX&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qfK`MhA}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &d5ia+ #  
下面是修改过的unary_op ^ 8@Iyh  
|'{zri|A"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aMvI?y {  
class unary_op d\ ~QBr?  
  { ;\\@q"n%<  
Left l; k}0^&Quc4  
  <F.Tx$s  
public : JGH60|  
CJXg@\\/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2w-51tqm  
Hx\H $Y  
template < typename T > h<SQL97N  
  struct result_1 Ko/ I#)  
  { jMN[J|us51  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xixqxm*8  
} ; ,$ ^C4I  
aN $}?  
template < typename T1, typename T2 > +C(/ Lyo}  
  struct result_2 EB_NK  
  { d R]Q$CJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o`q_wdy?  
} ; YcN!T"w J@  
<1.A=_ M  
template < typename T1, typename T2 > ulER1\W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "eWYv3z~-  
  { & _g TD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @;H,gEH^  
} I~9hx*!%%  
E)9yH\$6  
template < typename T > wlEo"BA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Eyh51IB.  
  { Q]w&N30  
  return OpClass::execute(lt(t)); \0H's{uek  
} +ke1Cn'[  
*mMEl]+  
} ; = pzn u+,  
MiRdX#+Y  
x"CZ]p&m  
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 o)[2@fRC(  
好啦,现在才真正完美了。 \C`~S7jC  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?&^?-S% p  
$8'O  
template < typename Right > zBP>jM(8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "luR9l,RRE  
  { "/nNM{^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !E-Pa5s  
} ]+m/;&0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m/@<c'i  
9Y<#=C  
C>[fB|^  
A,) VM9M_l  
, E$@=1)  
十. bind _C+b]r/E  
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。 w1|A5q'M  
先来分析一下一段例子 QZ?=M@|f  
%Jf<l&K .`  
|K^"3`SJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f5GdZ_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >Z;jY*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *\o/q[  
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。 1<h>B:  
我们来写个简单的。 Vm|Y$ C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {" 4e+y  
对于函数对象类的版本: p*8-W(u)  
\6 93kQ  
template < typename Func > ee/&/Gt  
struct functor_trait W},b{NT  
  { 3w!c`;c%  
typedef typename Func::result_type result_type; /2RajsK  
} ; )Y8",Ig  
对于无参数函数的版本: PDLpNTBf  
{h KjD"?  
template < typename Ret > ?9X&tK)E-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /LM4- S  
  { &l?+3$q  
typedef Ret result_type; B<~U3b  
} ; DS -fjH\  
对于单参数函数的版本: 0K-*WQ*#9  
\@;\t7~  
template < typename Ret, typename V1 > '/I:^9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n6(.{M;  
  { ^o !O)D-q  
typedef Ret result_type; A~dQ\M  
} ; L}yyaM)  
对于双参数函数的版本: gBf4's  
IjfxR mV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $j 5,%\4<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P(>(K{v  
  { D5an\gE  
typedef Ret result_type; M@thI%lR  
} ; 9F^;!  
等等。。。 A`u$A9[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '?Jxt:<  
e\b`n}nC  
template < typename Func > P=5NKg  
struct func_return =q"eU=9  
  { `PL[lP-<  
template < typename T > ?QA\G6i4  
  struct result_1 !tHt,eJy  
  { G^(}a]>9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1KYN>s:  
} ; ]p~IYNl2%j  
F#{gfh  
template < typename T1, typename T2 > (Bo bB]~a  
  struct result_2 ;p ]y)3  
  { w&BGJYI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E&B{5/rv  
} ; - ~4+w  
} ; SjdZyJa  
F.)!3YE  
J@9}`y=K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~^vC,]hU  
-K[782Q  
template < typename Func, typename aPicker > p[2GkP  
class binder_1 jvVi%k  
  { b8f+,2Tk  
Func fn; htPqT,L  
aPicker pk; ^I]{7$6^  
public : @+_&Y]  
(H?ZSeWx  
template < typename T > Z7jX9e"L  
  struct result_1 o;[bJ Z\^x  
  { PzY)"]g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T!Sj<,r+j  
} ; A.Bk/N1G  
IwpbfZ  
template < typename T1, typename T2 > Qeb}!k2A  
  struct result_2 xiyxr R;  
  { \O7J=6fn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XV'fW~j\  
} ; yW.COWL=)  
L<(VG{)Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /9Ilo\MdD  
J`#` fX  
template < typename T > MjaUdfx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Ts:ZI+ 8d  
  { e@F|NCQ.9  
  return fn(pk(t)); r-w2\2  
} 2:$ k  
template < typename T1, typename T2 > uG>nV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ad!(z[F'Y  
  { ,M3z!=oIGn  
  return fn(pk(t1, t2)); # X.+  
} ~DLIzg7p!  
} ; 'Zk<l#"}  
eSl-9 ^  
3z{S}~  
一目了然不是么? 4x'AC%&Qi  
最后实现bind (OQ?<'Qa  
sXl ??UGe  
'nK~'PZ,  
template < typename Func, typename aPicker > PdY>#Cyh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ua12f  
  {  r@T| e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =:h3w#_c  
} R V!o4"\]  
2w?G.pO#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dm R3Y.\jd  
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。 ] mj v;C  
)u@t.)ChAV  
十一. phoenix b"8FlZ$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8U.$FMx :  
i#,1i VSG  
for_each(v.begin(), v.end(), Q2C)tVK+  
( /BH.>R4`A  
do_ ~,}s(`~   
[ LCQkgRs}~{  
  cout << _1 <<   " , " 'o\;x"YJ  
] _g6m=N4  
.while_( -- _1), |*Ot/TvG  
cout << var( " \n " ) 7dD.G/'  
) da*9(!OV  
); v`)m">e*w  
Bt>}LLBS2  
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: DY><qk  
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 =aow d4 t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Um ;kd&#x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KR3-Hb4  
:'w?ye[e  
r#xk`a  
template < typename Cond, typename Actor > KC Xwn  
class do_while R!{7OkC  
  { f]}}yBte`  
Cond cd; 'yNPhI  
Actor act; 5fHYc0  
public : Tkrx7C s(  
template < typename T > v#=ayWgk  
  struct result_1 n0.8)=;2  
  { rrQ0qg  
  typedef int result_type; X^in};&d  
} ; e?)yb^7K  
 nhfwOS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w67x l  
8Nvr93T,  
template < typename T > N^@ \tg=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const II#  
  { /8p&Qf>lJ1  
  do f-vK}'Z`,  
    { * NMQ  
  act(t); z\[(g  
  } `2x34  
  while (cd(t)); h Z#\t  
  return   0 ; -]&<Sr-  
} fjkT5LNx k  
} ; # J.u  
R+^zy"~  
@+0V& jc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T` ;k!F46  
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。 X'2Gi  
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。 JfKg_&hM  
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。 jI#z/a!j:  
下面就是产生这个functor的类: bD@@tGr;W  
Orc>.~+f%A  
"4[<]pq  
template < typename Actor > A}eOR=E  
class do_while_actor Wy)('EM  
  { YnxU(v'\  
Actor act; NhtEW0xCr  
public : ` Y\QUj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1OPfRDn.bk  
8g5.7{ky  
template < typename Cond > !'PlDGD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QAXYrRu  
} ; 7+S44)w}~  
Qy%xL9  
*08+\ed"#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _&mc8ftT  
最后,是那个do_ ! ZA}b[  
t!savp  
8AX3C s_G  
class do_while_invoker N('3oy#8  
  { 0sabh`iQ^  
public : c V(H<"I  
template < typename Actor > ]84YvpfW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7`+UB>8  
  { wKrdcWI,Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); GsRt5?X/*  
} a?\ `  
} do_; )Jz!Ut  
0&o WfTg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o(nHB g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9>zDJx  
最后来说说怎么处理break和continue 8"pA9Mr  
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。 "{6KZ!+0  
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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