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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e1}h|HL j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s3_i5,y  
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, !;'U5[}8  
=d7lrx+z  
2*Z~J M  
/.$n>:XR  
  class filler {TzKHnP  
  { }N2T/U  
public : Kdx?s;i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KTBsH;6  
} ; @XDU !<N  
> g8;x#  
*J8j_-i,R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %=S^{A  
+%?_1bGX>  
8\. #  
#?!)-Q%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V{{b^y  
I@+dE V`Lf  
0RYh4'=F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [*vk&  
+X cB5S>  
pL.r 9T.  
sA3 4`ZAa  
二. 战前分析 "p#mNc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {G%`K,T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t \DS}3pv  
bH3-#mw5w  
2!7wGXm~U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Cj_cu  
  /* --------------------------------------------- */ PM7*@~.  
vector < int *> vp( 10 ); #kA/,qyM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E:&=A 4 %  
/* --------------------------------------------- */ D7[ 8*^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rm+|xvZ4  
/* --------------------------------------------- */ N=zrY`Vd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4 FGcCE3  
  /* --------------------------------------------- */ 8g(%6 ET  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x}AWWmXv  
/* --------------------------------------------- */ 6Nj\N oS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s$ &:F4=?  
;5PXPpJ  
E2LpQNvN%g  
p r(:99~3  
看了之后,我们可以思考一些问题: G9N6iKP!  
1._1, _2是什么? #)GL%{Oa  
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。 *S:^3{.m=  
2._1 = 1是在做什么? l yF~E  
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。 (](:0H  
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。 TW{.qed8^  
nP0|nPWz#  
deQ0)A 4g  
三. 动工 ]A5FN4 E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3RXq/E  
2?z3s|+[  
Wf-i)oc4I  
i`FevAx;[m  
template < typename T > 7xMvf<1P  
class assignment Eu l,1yR  
  { % E3  
T value; QO[!  
public : eL0U5>#  
assignment( const T & v) : value(v) {} vfK^^S  
template < typename T2 > [ZZ~^U5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ymrmvuh  
} ; |b QKymS  
.Quu_S_ vH  
+ Hc[5WL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )%-FnW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ZweP$l  
/$|C s  
I ^?TabL  
p3&/F=T;)  
  class holder "4<RMYQ  
  { FWq+'Gk SV  
public : SGXXv  
template < typename T > _<6 ^r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T4]/w|?G  
  { AA6_D?)vv  
  return assignment < T > (t); ['~3"lK^O  
} )^qM%k8  
} ;  s X.L  
=ps3=D  
F=7X,hK  
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: !TA6-]1  
TD'RvTpl  
  static holder _1; Q>8F&p?R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mKugb_d?  
r{!]` '8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )e d5~ok  
而不用手动写一个函数对象。 ?3D|{  
~Z9Eb|B  
9]<p  
P^&%T?Y6z  
四. 问题分析 (OwAhjHE  
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。 Hbu8gqu  
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。 X;lL$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t~H'Ugv^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jr$,w7tQn@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cXU8}>qY7  
\3JZ =/  
五. 问题1:一致性 ~b}a|K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NRN3*YGo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W/!M eTU&E  
'3TwrY?-  
struct holder Xb?:dlu3  
  { gqV66xmJ3  
  // JL[$B1  
  template < typename T > I@Pp[AyG  
T &   operator ()( const T & r) const KJn@2x6LP  
  { 7#d>a=$h  
  return (T & )r; FJ XYKpY[r  
} '#RzX8|v<  
} ; PP)iw@9j  
,cZhkXd  
这样的话assignment也必须相应改动: O'm><a>8  
jBZlN Ew  
template < typename Left, typename Right > 4<}!+X7m  
class assignment -FQ!  
  { 701a%Jq_2  
Left l; )3K#${p  
Right r; O AJGwm  
public : ~puXZCatN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qTSyy=  
template < typename T2 > 1 aWzd[i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ha[c<e]uo[  
} ; G>Fk )  
V`P8oIOh]  
同时,holder的operator=也需要改动: .5L|(B=H  
<A|X4;  
template < typename T >  ?QA![  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const paKur%2u  
  { V"Cx5#\7C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f>*T0"\c  
} 7egE."  
w`BY>Xft0  
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。 SeuC7!q{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m=Mb'<  
(LiS9|J!  
return l(rhs) = r; J)7\k$D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D5Zgi!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I=aoP}_  
r<'ni  
template < typename Tp > bn 7"!6  
class constant_t |Gp!#D0b  
  { ?^Gi;d5  
  const Tp t; k+9*7y8w  
public : ->Z9j(JU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \c ')9g@  
template < typename T > ~[8n+p+&X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F}1h  
  { Sg%h}]~   
  return t; ;R5@]Hg6q  
} EdL2t``  
} ; 5D]3I=kj  
1G}f83yR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0Q7teXRM  
下面就可以修改holder的operator=了 n[S-bzU^t  
Clz. p  
template < typename T > 9Lus,l\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]& 8c 45c  
  { Pj-.oS2dA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m+UWvUB)  
} 1.9bU/X  
WCTmf8f  
同时也要修改assignment的operator() ^C=dq(i=[  
18^#:=Z  
template < typename T2 > Hs:0j$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SFu]*II;{  
现在代码看起来就很一致了。 !dQmg'_V  
e{EC# %x_  
六. 问题2:链式操作 W [*Go  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sYEh>%mo^C  
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。 _sb~eB~<(  
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。 0g 2?  
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。 3S5`I9I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zRU9Q 2Y  
`uKsFX M  
template < typename T >  /!#A'#Z  
struct result_1 ~'V&[]nh8  
  { lw]uH<v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E2xK GK   
} ; <4LW.q  
xTU;rJV  
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: /78zs-  
{q/;G!ON.S  
template < typename T > e# U@n j6  
struct   ref 2Z-[x9t  
  { !/ a![Ne  
typedef T & reference; _/czH<   
} ; {Gr"lOi*@  
template < typename T > $>8O2p7W  
struct   ref < T &> cR{F|0X  
  { "Xg~1)%  
typedef T & reference; CnpQdI  
} ; GlHP`&;UH  
X"jL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *rgF[ :  
P BVF'~f@j  
template < typename T > <NEz{1Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  0ij YE  
  { k:&vW21E  
  return l(t) = r(t); t~H0Qeb[v=  
} SiYH@Wma  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ?I8r2M]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _dY5qW1p  
MQQQaD:v  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eslvg#Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AdpJ4}|0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !4a#);`G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C2aA])7 D  
最后的布局是: ~ _hA{$  
                Add l^XOW- ;u  
              /   \ cyLl,OA  
            Divide   5 m68>`  
            /   \ d[{!^,%x"  
          _1     3 M&jlUr&l  
似乎一切都解决了?不。 oiIl\#C  
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。 A/"<o5(T(P  
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。 |ZM>UJ  
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: !PA><F  
!>"fDz<w`  
template < typename Right > jo?[M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const joDqv,iW8  
Right & rt) const {{Qbu }/@  
  { g${JdxR:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qqJghV$Oj  
} _R(9O?;q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SA#01}&p  
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。 `rXb:P7m{j  
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。 Zb&pH~ 7  
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。 ,N _/J4Us  
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。 Qcks:|5  
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? qDTdYf  
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: vsyg u  
+?W4ac1  
template < class Action > JQ;.+5 N<K  
class picker : public Action C(9"59>{]y  
  { Yo1]HG(kXB  
public : pH2/." zE<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C0K: ffv;<  
  // all the operator overloaded @}19:A<'  
} ; *Ojl@N  
&S`g&  
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。 FrUqfTi+W  
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: ,  O/IY  
i6A9|G$H  
template < typename Right > :<s`)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B;F ~6i  
  { Gov.;hy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V%)Tu{L  
} .P`QCH;Ih  
+zd/<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,v 2^Ui  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^%!SKhRIK  
Be6+YM5Cl  
template < typename T >   struct picker_maker WF-jy7+  
  { Z:<an+v|5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xtfs)"  
} ; DRR)mQBb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jVLJ qWP'!  
  { %$kd`Rl}  
typedef picker < T > result; zH Z;Y^{+  
} ; `Oi#`lC\  
(5E09K$  
下面总的结构就有了: MoQ\~/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。 -Ci&h  
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。 n-xdyJD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y3o3G  
至此链式操作完美实现。 ^[r1Dk  
?]D))_|G  
8!cHRtqK  
七. 问题3 UgK c2~  
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。 W1M322]>L  
{l5fKVb\C  
template < typename T1, typename T2 > 0M roHFh9`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T)OR HJ&,  
  { rX /'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s3nO"~tM  
} V2`Ud[  
Dw7Xy}I/  
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: QRK\74'uY  
zRD-[Z/-  
template < typename T1, typename T2 > A7%/sMv  
struct result_2 ZZZ9C#hK^9  
  { wBwTJCX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9M3"'^ {$  
} ; /5/gnp C  
1%*\*z  
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? 9]w?mHslE  
这个差事就留给了holder自己。 IQ_s]b;z  
    Hnk&2bY  
hm d3W`8D  
template < int Order > &mmaoWR  
class holder; d)bsyZ;U  
template <> 7L6L{~8 W  
class holder < 1 > mICEJ\`x  
  { +)WU:aKI  
public : [2Zy~`*y{  
template < typename T > jq*`| m;Q  
  struct result_1 =#[oi3k  
  { dd<l;4(  
  typedef T & result; <{bxOr+  
} ; w-# f^#  
template < typename T1, typename T2 > @-L]mLY  
  struct result_2 isd-b]@:Lc  
  { ^}p##7t [  
  typedef T1 & result; [SC6{ |  
} ; u "jV#,,  
template < typename T > qf\W,SM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Jj+Q2D:  
  { OVDuF&0  
  return (T & )r; ]S[/ a  
} ls:oC},p*  
template < typename T1, typename T2 > } v:YSG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QCb%d'_w+  
  { h2f8-}fsq  
  return (T1 & )r1; +sjzT[ Dn  
} <MkvlLu((o  
} ; ;]Q6K9.d8  
{FI*oO1A~  
template <> 2{63:f1c`'  
class holder < 2 > "W%YsN0  
  { r4X}U|s!0  
public : lMGO4U[z  
template < typename T > 5X)M)"rq;V  
  struct result_1 wCNn/%C  
  { 2I}pX9  
  typedef T & result; IJGw<cB]+  
} ; 15Mtlb  
template < typename T1, typename T2 > k Alx m{  
  struct result_2 Z>g>OPu  
  { ApeqbD5g&  
  typedef T2 & result; >lUPOc  
} ; Ld}?daPj  
template < typename T > .6C/,rQ?c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +`k30-<P  
  { * &:_Vgu  
  return (T & )r; )8W! |  
} mW%8`$rVEO  
template < typename T1, typename T2 > 2@6@|jRG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +:;ddV  
  { lxL.ztL  
  return (T2 & )r2; F5 ]<=i  
} .yZLC%}  
} ; fF0i^E<  
[A84R04_%  
?<!q F:r:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -t|/g5.w_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3Xu|hkK\e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ia#!T"]@W6  
'l.tV7  
return l(i, j) = r(i, j); T[|#DMg$F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) apk,\L@sZ  
F*PhV|XU  
  return ( int & )i; ~k?rP}>0  
  return ( int & )j; <3B^5p\/  
最后执行i = j; hYkk r&  
可见,参数被正确的选择了。 ct3i^,i  
H **tMq  
!t23 _b0  
B&a{,.m&q6  
+ausm!~6  
八. 中期总结 /fp8tL2Y  
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: ?CQE6ch  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xO )c23Z)]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hI86WP9*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J.1 c,@  
TI7$J#  
%`&n ;K.c  
)sm9%|.&  
_R ii19k  
t`K9K"|k  
九. 简化 ZR}v_]l^  
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。 et 1HbX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G7 UUx+X  
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: 03fOm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fg)*TR  
  +-*/&|^等 kzZgNv#G;  
2. 返回引用。 ]XEyG7D  
  =,各种复合赋值等 lz0-5z+\  
3. 返回固定类型。 6m;>R%S_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VxN#\D i&  
4. 原样返回。 {zcG%b WJ  
  operator, lKejWT`;  
5. 返回解引用的类型。 _VT{2`|})  
  operator*(单目) ]2@(^x'=  
6. 返回地址。 3HrG^/  
  operator&(单目) l7VO8p]y[R  
7. 下表访问返回类型。 0vqH-)}  
  operator[] Z {^!z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |URfw5Hm  
  operator<<和operator>> M +OVqTsFU  
S5hc@^|0Z  
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。 Wa^Wn +r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G!I++M"  
[}4zqY{  
template < typename Left > &s`)_P[  
struct value_return swj\X ,{  
  { ' bl9fO4v  
template < typename T > ;I*t5{  
  struct result_1 #a}w&O";  
  { lu{ *]!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :5~Dca_iU4  
} ; aE07#  
">Qxb.Y}  
template < typename T1, typename T2 > gV@xu)l  
  struct result_2 #!Cg$6%x9  
  { )W\ )kDh!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %DiQTg7V,  
} ; _E?tVx.6  
} ; 0e8  
_K9PA[m5 ~  
i<Ms2^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r !!uA1!7  
/1LN\Eu  
下面我们来剥离functor中的operator() gaXo)oS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7RUztu\_  
oqwW  
return l(t) op r(t) ]#M"|iTR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jzf+"%lv  
return op l(t) DL,R~  
return op l(t1, t2) *I?-A(e  
return l(t) op ??nT[bhQ  
return l(t1, t2) op ia\Gmh  
return l(t)[r(t)] ODu/B'*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =~O3j:<6  
&;ddnxFI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: esSj 3E  
单目: return f(l(t), r(t)); ]B(}^N>WH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b$H bo;_   
双目: return f(l(t)); On);SN'  
return f(l(t1, t2)); ? /!Fv/  
下面就是f的实现,以operator/为例 !=21K0~t#  
+iN!$zF5]  
struct meta_divide ?3N/#  
  { BMAWjEr  
template < typename T1, typename T2 > waC i9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8i "CU:(  
  { 4mY^pQ1=L  
  return t1 / t2; mL1ZSX o!  
} D7pQWlN\  
} ; eW.qMx#:od  
gs1  
这个工作可以让宏来做: s8(Z&pQ  
]kNxytH\o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^'Lp<YJs6  
template < typename T1, typename T2 > \ 27gHgz}}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 51s\)d%l  
以后可以直接用 5%(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ("A45\5  
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 WuVsW3@  
(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。。。) hlyh8=Z6o  
GX19GI@k  
3 a(SmM:  
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 B_Wig2xH0  
!pe[H*Cy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |qpm  
class unary_op : public Rettype P `<TO   
  { n)cc\JPQ  
    Left l; 1;./e&%%  
public : oBai9 [+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6R m dt  
:OU(fz]  
template < typename T > zhE4:g9v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "j`T'%EV  
      { xg%{p``  
      return FuncType::execute(l(t)); 2:.$:wS  
    } ~mH'8K|l  
56."&0  
    template < typename T1, typename T2 > 5Mxl({oI]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3mE8tTA$R  
      { x2~fc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5Q}HLjG8Z  
    } #@Tm5z  
} ; P[`>*C\9c  
\py&v5J)s!  
x6T$HN/2  
同样还可以申明一个binary_op y54RD/`-  
Qmd2C&Xw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =*4^Dtp  
class binary_op : public Rettype JKYtBXOl  
  { {>R933fap  
    Left l; `T2DGv  
Right r; |a1zJ_t4  
public : Zjc/GO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UHl1>(U  
F":dS-u&L  
template < typename T > h9A=20fj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kyB>]2  
      { <+ <o X"I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qqYQ/4Ajw  
    } u8~5e  
Dxr4B<  
    template < typename T1, typename T2 > 00W_XhJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <p_2&& ?  
      { {yBd{x<>/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w `M/0.)V  
    } U$ZbBVa`~  
} ; mh_GYzd  
sYTToanA$?  
SZgan  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Xp|$z~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7z&^i-l.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )/v`k>E  
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。 a'G[ !"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H,fVF837  
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。。。 j~ qm5}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ciPaCrV  
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) z\IZ5'  
下面是修改过的unary_op \y/0)NL\  
6 1K:SXj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > No/D"S#  
class unary_op 6:TA8w|  
  { L-3wez;hm  
Left l; vinn|_s%  
  T 6rjtq  
public : X0m6<q  
o, qBMo^.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} apm,$Vvjy  
TkjZI}]2  
template < typename T > ?rwHkPJ{*  
  struct result_1 fVBu?<=d  
  { A%#."2vq~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hniTMO  
} ; dC}4Er  
3D rW[\  
template < typename T1, typename T2 > Mw $.B#  
  struct result_2 nqujT8  
  { t4,(W`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  -Ly A  
} ; MW.,}f  
Il s^t  
template < typename T1, typename T2 > .`N&,&H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -+.-Ab7  
  { 7y>{Y$n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T+<OlXpL  
} & MfnH  
|G>Lud  
template < typename T > Nxt z1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IQ}YF]I;  
  { ZGWZ2>k  
  return OpClass::execute(lt(t)); wo!;Bxo N  
} T_?,?  
<3aW3i/jTc  
} ; gNo}\ lm4V  
Xc@%_6  
`wLa.Gzj  
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 5},kXXN{+  
好啦,现在才真正完美了。 ig,v6lqhM  
现在在picker里面就可以这么添加了: E@$HO_;&  
s av  
template < typename Right > 8:(e~? f6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cY\"{o"C  
  { yE),GJ-m\<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nHi6$ } I  
} h/F,D_O>ZO  
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。 ~C2[5r{So  
0(dXU\Y  
Ni 5Su  
^c]lEo  
~w9ZSSb4  
十. bind {VrjDj+Xy  
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。 .9;wJ9Bw[  
先来分析一下一段例子 rN^P//  
_-g?6q  
/SZg34%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b:}+l;e5 2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]):kMRv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CK+_T}+-  
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。 O(QJiS  
我们来写个简单的。 oVSq#I4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YV0K&d  
对于函数对象类的版本: {$mj9?n=v  
?rn#S8nNx<  
template < typename Func > -=D6[DjU<  
struct functor_trait \;s mH;m  
  { PXYo@^ 3  
typedef typename Func::result_type result_type; *aF<#m v  
} ; 6+[7UH~pm^  
对于无参数函数的版本: q9&d24|  
SQB[d3f  
template < typename Ret > m^)h/s0A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (7g1eEK%  
  { Mz sDDP+h  
typedef Ret result_type; 7Q9zEd" d  
} ; wN ![SM/+  
对于单参数函数的版本: )cy_d!  
7BhRt8FSD+  
template < typename Ret, typename V1 > IuQY~!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A[6$'IJ  
  { CdRgI^5  
typedef Ret result_type; }~RH!Q1  
} ; |H4/a;]~  
对于双参数函数的版本: w<]Wg^dyQ  
GUyc1{6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -l!;PV S|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?*Kewj  
  { m_z1|zM}o  
typedef Ret result_type; i+V4_`  
} ; YrR}55V,  
等等。。。 m{bw(+r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E30VKh |  
{]}}rx'|P  
template < typename Func > ^vmyiF  
struct func_return h.6yI  
  { <,Zk9 t&  
template < typename T > WJ+<&6W8  
  struct result_1 &OiJJl[9  
  { e FPDW;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EnrRnVB  
} ; oh5fNx  
{qm(Z+wcmb  
template < typename T1, typename T2 > *p.P/w@1  
  struct result_2 hNV" {V3`{  
  { j!;?=s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bYEq`kjzc  
} ; m(Cn'@i`"0  
} ;  [;D4,@A  
m.MOn3n]  
JeJc(e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uE>2 *u\  
RkN a;j)t  
template < typename Func, typename aPicker > 1@H3!V4  
class binder_1 |/g\N, ]  
  { t`DoTb4  
Func fn; _wg6}3  
aPicker pk; eA>O<Z1>  
public : $H/3t?6h`  
WZ'3  
template < typename T > bf `4GD(  
  struct result_1 HzM^Zn57%  
  { NwmO[pt+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <3QE3;4  
} ; ()vxTTa  
6ZVJ2xs[%  
template < typename T1, typename T2 > & h9ji[  
  struct result_2 DY6wp@A  
  { x~}RL-Y2o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #`/KF_a3\>  
} ; MOyQ4<_  
Jjz:-Uqq2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K ^1bR(a  
~) }npS;  
template < typename T > @R?S-*o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5-}4jwk  
  { E'e#axF;  
  return fn(pk(t)); `ejE)VL=8h  
} b:>(U.   
template < typename T1, typename T2 > O'" &9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i 4eb\j  
  { 3a_S-&?X  
  return fn(pk(t1, t2)); 0vUX^<  
} 7 #_{UJ%  
} ; jR\T\r4  
:a3Pnq$]E  
w1aa5-aF  
一目了然不是么? (hVhzw"~  
最后实现bind 9xC,i )  
#P- S.b  
rZ1${/6  
template < typename Func, typename aPicker > .8l\;/o|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?DkMzR)u  
  { ?K{CjwE.M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T<DQi  
} `Bnp/9q5  
b3x!tuQn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cxrUk$f  
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。 yuk64o2QE  
NZ'S~Lr   
十一. phoenix 9rtcI[&?0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zo22se0)  
xe|o( !(  
for_each(v.begin(), v.end(), 29pIO]8;  
( +%8c8]2  
do_ 3IZ^!J  
[ O(h4;'/E  
  cout << _1 <<   " , " sn/^#Aa=N  
] N|T%cdh:/  
.while_( -- _1), &2MW.,e7s  
cout << var( " \n " ) 2IqsBK`  
) 'i{kuTv  
); <n>Kc}c  
s<xD$K~rM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ej ip%m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G#8HY VF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SPe Se/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9n$GeRO  
k(><kuJ`3  
fEWS3`Yy  
template < typename Cond, typename Actor > 4_8%ZaQ\.?  
class do_while vN-#Ej. u  
  {  .-'  
Cond cd; uv}[MXOP  
Actor act; \D<rT)Tl  
public : Ja| ! fT  
template < typename T > hJ>{`Tw  
  struct result_1 ngcXS2S_  
  {  RN'|./N  
  typedef int result_type; /fWVgyW> 6  
} ; nfq  
^vLHs=<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N' t*eCi  
)$I;)` q  
template < typename T > O$E3ry+?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MZB0vdx  
  { xXE/pIXw  
  do `B"=\0  
    { zJOjc/\  
  act(t); >o>r@;  
  } ;M{ @23?`  
  while (cd(t)); d Ayof=  
  return   0 ; 5u MP31  
} wLPL 9  
} ; x^qmYX$'1b  
KY<>S/  
"@RLS~Ej  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G%  
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。 z[B*sbS  
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。 {j+w|;dZF  
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。 p)N=  
下面就是产生这个functor的类: Aj#CB.y  
$U<so{xn%  
<- Q=h?D  
template < typename Actor > V{p*N*  
class do_while_actor r]sv50Fy  
  { b{=2#J-  
Actor act; (n05MwKu\  
public : '^'vafs-/@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} IExo#\0'6  
y~w2^VN=  
template < typename Cond > ZMy0iQ@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZWQrG'$?o8  
} ; k, &*d4  
7c1xB.g   
6e(|t2^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G4vXPx%a8  
最后,是那个do_ &*B=5W;6^u  
hn#i,XnY  
\?{nP6=  
class do_while_invoker %Wkvo-rOq  
  { v=EV5#A  
public : d&4]?8}=.  
template < typename Actor > Mdsn"Y V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U+F?b\  
  { tI0d!8K  
  return do_while_actor < Actor > (act); abh='5H|^|  
} @cA`del  
} do_; 4d#w}  
Z|K+{{C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "rOe J~4 X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >KmOTM< {  
最后来说说怎么处理break和continue S#Tc{@e  
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。 n#[-1 (P  
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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