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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *cuuzi&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V~G`kkNy  
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, 8.AR.o  
kRCQv-*  
uo%P+om_}  
l7H qo)  
  class filler YyAJ m^o  
  { \NZIEu)5?  
public : bNs4 5hDP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }@ Z56  
} ; a' Ki;]q  
*iBTI+"]  
a8k;(/  
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: OJ|r6  
:}8Z@H!KkY  
.IBp\7W!?E  
W!Hm~9fz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^&@w$  
>@xrs  
EP'h@zdz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @hQlrq5c  
l/TjQ*  
Z;Ez"t&U  
W&* f#E  
二. 战前分析 MTg:dR_  
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。 c #-U%qZ  
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 M>9-=$7  
fZ04!R  
^z1&8k"[^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kft #R#m  
  /* --------------------------------------------- */  McH>"`  
vector < int *> vp( 10 ); 3s\.cG?`r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3$.deYa$R  
/* --------------------------------------------- */ c\B|KhDk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X[ q+619  
/* --------------------------------------------- */ *_a@z1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {"oxJ`z4  
  /* --------------------------------------------- */ f=C,e/sw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eAv4FA4g  
/* --------------------------------------------- */ IW 21T   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U*Ge<(v$  
m8'C_U^89  
];'v8)Y  
dm0QcW4  
看了之后,我们可以思考一些问题: D]w!2k%V  
1._1, _2是什么? xh7cVE[UM  
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。  ]#7zk9  
2._1 = 1是在做什么? }bY; q-  
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。 jK \T|vGJa  
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。 x~xa6  
eP*lI<NQ1  
&%})wZ+Dj  
三. 动工 m'P1BLk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l^ZI* z7N  
/VmR<C?h  
R\o<7g-|  
d>;&9;)H  
template < typename T > 2gO2jJlv  
class assignment MZ Aij  
  { z<H~ItX,n  
T value; HGm 3+,  
public : 6qcO?U  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9Gv[ 8'I  
template < typename T2 > 'YNT8w/3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^Wxad?@  
} ; GKN%Tv:D_  
GpZ c5c  
!Mi;*ZR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f|O{#AC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o-}R?>  
:ba5iMa  
O@p]KSfk  
311LC cRp  
  class holder nX$XL=6mJ&  
  { w"R:\@ F  
public : (`y*V;o4  
template < typename T > N<QXmgqx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A.hd Kl  
  { >3z5ww  
  return assignment < T > (t); 8\{^|y9-  
} X]P:CY  
} ; 0eK*9S]  
W 4F\}A  
J_s>N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <.Nx[!'~&d  
G:zua`u[  
  static holder _1; v4C{<8:X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a4irokJv#  
R {-5Etv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {&"N%;`Q  
而不用手动写一个函数对象。 kF/9-[]$g,  
rETRTp0HT  
(V4 ~`i4V  
&hRvol\J  
四. 问题分析 .A6(D$ O k  
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。 K)J(./  
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。 =JJL[}a|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ULQMG'P^D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hWX% 66  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \Gc+WpS(  
HD(.BW7  
五. 问题1:一致性 "HPB!)C8(  
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?| s`0QA!G{-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rF]h$Z8o  
% LJs  
struct holder J>/w5$h5  
  { {GC?SaK  
  // x g0iN'e'K  
  template < typename T > ,_Z+8  
T &   operator ()( const T & r) const j ?MAED  
  { :_O%/k1\@  
  return (T & )r; ;<leKcvhQ&  
} vd8{c7g:n  
} ; 0}b tXh  
ih7/}   
这样的话assignment也必须相应改动: \EVBwE,  
U\Z?taXB  
template < typename Left, typename Right > qHxqQ'ks;  
class assignment =5\|[NSK-  
  { je!-J8{  
Left l; b,C aWg  
Right r; WL'P)lI5  
public : ]MxC_V+P`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {7)st W  
template < typename T2 > ub|V\M{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y'ow  
} ; '#k0a,<N  
aoXb22]{  
同时,holder的operator=也需要改动: B'fb^n<  
;Rv!k&Df  
template < typename T > 5O\*h;U 6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ['T:ea6B  
  { ;aw=MV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P'`r  
} \_lod kf  
bFW=ylF9  
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。 nJo`B4'U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NUp<e%zB  
%@u;5qD&  
return l(rhs) = r; zzyHoZJP  
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。 rnF/H=I/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p>upA)W]  
d!$Z (W0  
template < typename Tp > 7k rUKYVo  
class constant_t _ ]Z s,Hy  
  { q#s,- uu  
  const Tp t; #W|'1 OX4  
public : R=|{n'n$0|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;1a~pF S  
template < typename T > !1ED~3 /X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z /9>  
  { CO`_^7o9(  
  return t; 6b:tyQ  
} sJDas,7>  
} ; v-PXZ'7~  
{|'E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZSG9t2qlv  
下面就可以修改holder的operator=了 \ioH\9  
`|/<\  
template < typename T > (Tbw3ENz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MgY0q?.S=  
  { #*KNPh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lR(+tj)9uO  
} dUQ DO o  
D}mjN=Y  
同时也要修改assignment的operator() ?nmn1`UT  
RS^lKJ1 U  
template < typename T2 > L>3x9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hy`?E6=9+  
现在代码看起来就很一致了。 gy_>`16K  
x= 5N3[5  
六. 问题2:链式操作 lqm1!5dt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h]TQn)X]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [DF,^4g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7D;cw\ |  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 hUF5fZqii  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~FN9 [aJF+  
zaK#Z?V}  
template < typename T > {$wjO7Glp  
struct result_1 D`$hPYK|_  
  { c|#8T*`C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eY|  
} ; z[3L2U~6  
+w+} b^4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: r_-_a(1R:  
 {PVWD7  
template < typename T > /|D*w^ >  
struct   ref Ym =FgM\  
  { IkGfnXJ  
typedef T & reference; `a2n:F  
} ; |563D#?cR  
template < typename T > o*o/q],C9-  
struct   ref < T &> GhIKvX_N  
  { ;ShJi  
typedef T & reference; 28UU60  
} ; H kQ) n3  
/so8WRu.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (G[ *|6m  
TZY3tUx0|G  
template < typename T > {qN 5MsY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %'X[^W  
  { D"a~ #^  
  return l(t) = r(t); |\7 ET[X q  
} -}KC=,]vh  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 SN1}xR$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `.i!NBA'6  
.p e(lP  
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 `|ASx8_!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1*@'-mj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "CI=`=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !0vG|C ;'  
最后的布局是: eep1I :N  
                Add T-U}QM_e  
              /   \ ~NpA".PB  
            Divide   5 A}3=561F?5  
            /   \ Vz=PiMO  
          _1     3 xo&]$W8  
似乎一切都解决了?不。 $7rq3y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z}*9uZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]%IT|/;9Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (adyZ/j  
F;7dt@5;  
template < typename Right > 7G/1VeVjB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pc NkAo  
Right & rt) const E.Jkf\  
  { Qm Ce>+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n}!PO[m~  
} !& z(:d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C<m{*C-`a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .P7"e5g e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (A~/'0/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 V4KMOYqm  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4*Hgv:0?kI  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cT!\{ ~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5Hw~2 ?a,  
F*3j.lI  
template < class Action > 2AO~HxF  
class picker : public Action jAm3HI   
  { +PcmJ  
public : PqiB\~o@Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T^Ze3L]  
  // all the operator overloaded `s8{C b=}1  
} ; nv~%#|v_W  
d\jPdA.a=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r}mbXvn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i5CK*"$Q  
CTZh0 x  
template < typename Right > A^y|J ` k|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }wHW7SJ  
  { R' !  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /XzH?n/{R  
} {;:/-0s  
&3TEfvz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &QGdLXOn  
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。 T<55a6NoK  
tavpq.0O  
template < typename T >   struct picker_maker i03w 1pSH,  
  { VrxQc qPr`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2 -C!jAfd  
} ; |~X ;1j!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L;'"A#Pa  
  { ]y1OFKYv  
typedef picker < T > result; Vp3ZwS  
} ; TwVlg ;  
\<y#R~7s  
下面总的结构就有了: 8>WC5%f*  
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。 2&^]k`Aj6D  
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。 ih P|E,L=L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (?(zH3  
至此链式操作完美实现。 =Q+= f  
/7t>TYip!  
=1Oj*x@*4  
七. 问题3 eFL=G%  
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。 t\%HX.8[;%  
H\:lxR^  
template < typename T1, typename T2 > |Y[wzDYV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d+Ek%_  
  { T ^~5n6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zY"1drE>G  
} @M5#S7q";  
pJt,9e6  
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: JSTuXW  
O"c;|zCc>  
template < typename T1, typename T2 > y6[IfcN  
struct result_2 "F.;Dv9V[0  
  { .R./0Ot tx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v,4pp@8rv  
} ; < F`>,Pm  
G}:lzOlMH  
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? m6[0Kws&  
这个差事就留给了holder自己。 s1h/}  
    [N#, K02mk  
49dd5ddr  
template < int Order > 7zSLAHW  
class holder; or';A'k  
template <> i5K[>5  
class holder < 1 > #>mr[   
  { Qg[/%$x.  
public : ;[ u%_  
template < typename T > obNqsyc77R  
  struct result_1 p|&Yku=  
  { 2L} SJUk*  
  typedef T & result; g#t[LI9(F[  
} ; !VI]oRgP  
template < typename T1, typename T2 > D IzH`|Y  
  struct result_2 b+&% 1C  
  { tjluk  
  typedef T1 & result; A#95&kJpy  
} ; i*NH'o/  
template < typename T > X  .5aMm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fvF?{k>~}  
  { ( 8c9 /7h  
  return (T & )r; +L9Eqll  
} jg\Z;_!W  
template < typename T1, typename T2 > ZfgJ.<<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N,;5{y1;J  
  { S7L=#+Z  
  return (T1 & )r1; Ksy -e{n  
} j&Wl0  
} ;  oze&  
~?FpU  
template <> Ju :CMkv  
class holder < 2 > s! }ne"&0  
  { KNLfp1!  
public : nEkR1^30  
template < typename T > e[ /dv)J  
  struct result_1 Yo("U8:XX  
  { Vy938qX   
  typedef T & result; <-D0u?8  
} ; w$`5g  
template < typename T1, typename T2 > e^[H[d.WMC  
  struct result_2 }t%!9hr5D  
  { /S(zff[at  
  typedef T2 & result; dRaNzK)M  
} ; 4y'OMRy  
template < typename T > Wv/%^3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ( m:Zk$  
  { qycI(5S,  
  return (T & )r; dOoKLry  
} Jh?dw3Ai^  
template < typename T1, typename T2 > rjPL+T_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +[tE^`-F  
  { Y5FbU  
  return (T2 & )r2; 4W)B'+ZK8  
} ^n"OL*ipG  
} ; Bxfc}vC.  
%ve:hym*  
:9_L6  
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> >。 |Clut~G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f' aVV!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HsHB!mQV  
j.L-{6_s>~  
return l(i, j) = r(i, j); Ffv`kn@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PUBWZ^63  
-!N&OZ+R   
  return ( int & )i; [5MJwRM^!;  
  return ( int & )j; P5#r,:zL  
最后执行i = j; F>-B 3x  
可见,参数被正确的选择了。 .G)(0z("s  
Q'YH>oGh^  
'=G|Sq^aO  
f/Hm{<BY  
.72S oT  
八. 中期总结 sh`s /JRf  
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: cnFI &,FM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \e'R @  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <p\6AnkMr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YJ;j x0  
Eg2[k.{P  
MF'$~gxo  
t $xY #:  
v%s`~~u%^  
(''M{n  
九. 简化 ~YRDyQ:%T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Mc%Nf$XQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UF<uU-C"  
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: fe_yqIdk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $n+w$CI)  
  +-*/&|^等 /~Z?27F6@  
2. 返回引用。 LK, bO|  
  =,各种复合赋值等 Pp`*]Ib  
3. 返回固定类型。 bVL9vNK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3plzHz,x  
4. 原样返回。 "(3BvMA&!9  
  operator, 8-_QFgY  
5. 返回解引用的类型。 _&j}<K$- (  
  operator*(单目) _`_%Y(Xat  
6. 返回地址。 w - Pk7I  
  operator&(单目) 3&[>u;Bp  
7. 下表访问返回类型。 b D[!/'4eJ  
  operator[] M5*{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I{lT>go  
  operator<<和operator>> ,>:;#2+og  
]Qfn(u=o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,^x4sA[/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T:IW%?M  
 k7>|q"0C  
template < typename Left > *hQTO=WF  
struct value_return 20iq2  
  { :w<V  
template < typename T > )YX 'N<[  
  struct result_1 q*7zx_ o  
  { rSHpS`\ou  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ka6,<C o  
} ; |d*&y#kV  
ewfP G,S  
template < typename T1, typename T2 > rfgI$eu   
  struct result_2 S6+y?,^  
  { $P(v{W)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q`rF&)Q5  
} ; VGceD$<  
} ; |ZCn`9hvn  
.GsO.#p{  
;B?DfWX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \L(*]:EP  
#DN0T' B  
下面我们来剥离functor中的operator() 9uer(}WKT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cu%C"  
"=+ 7-`  
return l(t) op r(t) lNL6M%e$Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #%D_Y33;  
return op l(t) t: IN,Kl4  
return op l(t1, t2) FRS>KO=3  
return l(t) op {2+L @  
return l(t1, t2) op Mnz!nWhk  
return l(t)[r(t)] <IC~ GqXv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EC\yz H*X  
wQiX<)O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #SX8=f`K5  
单目: return f(l(t), r(t)); .h& .K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1XnZy5fEo  
双目: return f(l(t)); baP^<w^  
return f(l(t1, t2)); AN24Sf'`  
下面就是f的实现,以operator/为例 fuA&7gNC  
&3$z4df  
struct meta_divide * =wYuJ#  
  { qqu.EE  
template < typename T1, typename T2 > V0%V5>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -W<vyNSr  
  { ^.hoLwp.  
  return t1 / t2; kf;/c}}  
} s7l;\XBy  
} ; ~",`,ZXQy  
:{ur{m5bX  
这个工作可以让宏来做: 8Y_ol#\L  
Vg>(  Y,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U R%4@   
template < typename T1, typename T2 > \ Z-U-N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '2laTl]`  
以后可以直接用 GN0`rEh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A5H3%o(6k  
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 #fL8Kq  
(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。。。) \igmv]G%  
G <uyin>  
GQl$yZaK{  
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 +8#_59;x  
Cxcr/9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l%`F&8K  
class unary_op : public Rettype XO9M_*Va  
  { S_T1y  
    Left l; 8-lOB  
public : 5 gv/Pq&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! /NG.Wf  
J%jB?2 1:o  
template < typename T > c= x,ijY "  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :T._ba3|  
      { v\,N5  
      return FuncType::execute(l(t)); ,i0b)=!o  
    } ~\cO"(y5:O  
f_imyzP   
    template < typename T1, typename T2 > RiTa \  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t(+) #  
      { Ik[s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _9?I A  
    } sU!6hk  
} ; XgxX.`H7  
4_UU<GEp  
`D":Q=:  
同样还可以申明一个binary_op Z{ u a=0  
$F/EJ>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [tH-D$V  
class binary_op : public Rettype A 5+rd{k/  
  { U|5nNiJM  
    Left l; Z1h]  
Right r; je6CDFqw  
public : p[@5&_u(z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < n:}kQTT  
Zo}y(N1K}  
template < typename T > rx5B=M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oP2fX_v1x  
      { )' hH^(Yu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dDD<E?TjD  
    } #9m$ N  
R@*O!bD  
    template < typename T1, typename T2 > d7&eLLx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +,&O1ykY  
      { )$&dg2[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); if)Y9:{r^  
    } k`{@pt.  
} ; #k$)i[aI-  
X/; p-KX  
6AP~]e 8  
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 ?6k}ii!c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 * FeQ*`r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -@F fU2  
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。 `?y<>m*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -3&G"hfK  
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。。。 M^7MU}5w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rFZrYm  
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) `$YP<CJeq  
下面是修改过的unary_op jr /lk  
k78Vh$AA6%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _oB_YL;,*  
class unary_op ';G1A  
  { zi'Jr)n  
Left l; a|BcnYN  
  $x#FgD(iI  
public : D&ve15wL  
/oL;YIoQX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  x-'~Bu  
NJ MJ  
template < typename T > X]y )ZF26  
  struct result_1 Dl&GJ`&:p  
  { <X_!x_x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E_1="&p  
} ; TS"D]Txs  
EQe5JFR  
template < typename T1, typename T2 > E"|4Y(G  
  struct result_2 $2MAZGJV  
  { '>k{tPi.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dw2Q 'E  
} ; npDIX  
zD)pF1,7:8  
template < typename T1, typename T2 > ==H$zmK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZCVl5R(mZ  
  { #u5~0,F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a1.|X i'/z  
} Y=*P 8pg  
u=&Bmn_  
template < typename T > -z:&*=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kv{8iAB#c  
  { }4>JO""  
  return OpClass::execute(lt(t)); #g5^SR|qE  
} o\`>c:.  
+ zkm(  
} ; gr-x |wK  
q+a.G2S  
Qpt&3_   
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 zTD@  
好啦,现在才真正完美了。 <8 #ObdY!  
现在在picker里面就可以这么添加了: r,N[)@  
nW+YOX|+  
template < typename Right > a45 ss7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^# A.@  
  { ~/IexQB&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y& ] 8 {  
} ?G08NR  
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。 {^Pq\h;  
x3e]d$  
RiO="tX'  
gcJF`H/iNK  
-@IL"U6  
十. bind \Xt) 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。 Ze!92g  
先来分析一下一段例子 Iia.k'N  
`!G7k  
^ie^VY($  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A%vsno!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AaN"7.Z/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g6sjc,`  
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。 bQa oMZB  
我们来写个简单的。 P|^$kK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fj 4^VXD  
对于函数对象类的版本: 4S L_-Hm.  
}~o ikN:  
template < typename Func > z8Q"% @  
struct functor_trait =f:(r'm?r.  
  { ACV ek  
typedef typename Func::result_type result_type; ~]8p_;\  
} ; ^ft]b2i  
对于无参数函数的版本: sg'NBAo"  
6U,fz#<,}  
template < typename Ret > d `j?7Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {5Eyr$  
  { c-5jYwV  
typedef Ret result_type; E/za @W  
} ; 1]\TI7/ n  
对于单参数函数的版本: b0a}ME&1  
MFg'YA2/  
template < typename Ret, typename V1 > C%ytkzG_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5@XV6  
  { S;A)C`X&  
typedef Ret result_type; mjEs5XCC"  
} ; vv 7+ >%  
对于双参数函数的版本: o6?l/nJ  
2[dIOb4b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g]`bnZ7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $`vkw(;t)1  
  { y,<$X.>QO|  
typedef Ret result_type; yty` 2$O  
} ; =J@`0H"  
等等。。。 cD{8|B*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9B)lGLL}q  
xaL#MIR"u"  
template < typename Func > x.EgTvA&d  
struct func_return h)E|?b_  
  { eO{@@?/y  
template < typename T > 67J*&5? |  
  struct result_1 W3LP ~  
  { D{AFL.r{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4YJ=q% G  
} ; jNy?[ )  
"E>t, D  
template < typename T1, typename T2 > *=vlqpG  
  struct result_2 JCQ:+eqt  
  { -NDi5i\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $o^e:Y , a  
} ; lEfBe)7+  
} ; KtMbze  
6.Bh3p  
:pd&dg!5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bp0bY9xLg_  
<lOaor c  
template < typename Func, typename aPicker > (^H5EeGV{  
class binder_1 m1e b8yX  
  { w &vhWq  
Func fn; m4gU*?  
aPicker pk; {Bvm'lq`  
public : 9Q@*0-  
TmiWjQv`  
template < typename T > M7VID6J.  
  struct result_1 +5*vABvCu  
  { y`b\;kd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; + v[O  
} ; ?`A9(#ySM  
:^G%57NX  
template < typename T1, typename T2 > 0VIZ=-e  
  struct result_2 k_Tswf3  
  { <bdyAUeFw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  9d"5wx  
} ; l^,qO3ES  
l7Lj[d<n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >h[(w  
sA\L7`2H  
template < typename T > M@O2 WB1ws  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _[1^s$  
  { kV 1vb  
  return fn(pk(t)); A7(M,4`6  
} QUPf *3Oy  
template < typename T1, typename T2 > cqk]NL`'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ja75c~RUw  
  { 8&T,LNZoY  
  return fn(pk(t1, t2)); DVzssP g  
} [tm[,VfA^  
} ; 0IFlEe[>#  
sJ7sjrEp 1  
BVAr&cu  
一目了然不是么? RH=$h! 5  
最后实现bind va>"#;37  
qsvpW%?aE  
 0dh#/  
template < typename Func, typename aPicker > A|C_np^z2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M*H< n*  
  { E&9!1!B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); leIy|K>\m  
} 1uC;$Aj6:  
^5>du~d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 " <*nZ~nE)  
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。 bx7\QU+  
K>LpN')d  
十一. phoenix gr\@sx?b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <p)Z/  
lO_c/o$  
for_each(v.begin(), v.end(), u0'i!@795  
( /4H[4m]I  
do_  6s5b$x  
[ ,$BgR2^  
  cout << _1 <<   " , " ;24'f-Eri  
] -s89)lUkS  
.while_( -- _1), j Ii[  
cout << var( " \n " ) vu ?3$  
) U,38qKE  
); S"{GlRpd  
\2Xx%SX  
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: vQy$[D*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 08O7F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3/l\ <{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u6p5:oJj,  
+]_nbWL(%  
u x#. :C|  
template < typename Cond, typename Actor > [NZ-WU&&LP  
class do_while E+Im~=m$  
  { _lNC<7+#h  
Cond cd; +.wT 9kFcc  
Actor act; )+*{Y$/U  
public : S{ey@ X(  
template < typename T > :Dt\:`(r'  
  struct result_1 RZe#|k+ 8  
  { HrDTn&/  
  typedef int result_type; . Jb?]n  
} ; FXeV6zfrE  
-$OD}5ku#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6QW<RXom  
,b:n1  
template < typename T > {:3.27jQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zfirb  
  { /<6ywLD  
  do \ U Ax(;  
    { 6{ C Fe|XN  
  act(t); [pr 9 $Jr  
  } &7fY_~)B  
  while (cd(t)); rQn{L{  
  return   0 ; "NJ ,0A  
} 9ptZVv=O  
} ; a6k(9ZF  
6EZ1YG}  
yV8-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D>ojW|@}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 b#Jo Xa9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ew>~a8! Fq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Oq[i &  
下面就是产生这个functor的类: \Oz,Qzr|  
m';#R9\Fz  
!8we8)7  
template < typename Actor > L#`7FaM?  
class do_while_actor >kt~vJI  
  { <sO?ev[  
Actor act; >6XDX=JVI  
public : c%jsu"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bd} r#^'K  
y-%nJD$  
template < typename Cond > Xm%iPrl D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &|s+KP|d  
} ; &K+  
^@M [t<  
O<4Q$|=&?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2wGF-V  
最后,是那个do_ p "/(>8  
hx*HY%\P  
-QN1oK@\mE  
class do_while_invoker BXNI(7xi  
  { S^|$23}  
public : ,Y$F7&  
template < typename Actor > } /[_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z~BD(FDI  
  { k& WS$R?u  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]cn/(U`  
} Fq vQk  
} do_; t8t}7XD   
~5FS|[1L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1NuR/DO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fS5GICx8R  
最后来说说怎么处理break和continue ;R/k2^uF  
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。 W+8BQ- 2  
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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