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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "v({ ,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 91-o}|3v  
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, ;{tj2m,  
x%!s:LVX  
f-G :uI_  
h2J/c#Qvh  
  class filler 8~z~_TD6m@  
  { 6){]1h"  
public : e-#BDN(O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nWYN Np?h  
} ; E`de7  
n'kG] Q  
=Bhe'.]QSx  
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: fd<:_f]v  
'yG4 LF  
o{q{!7DH@  
.ndCfdy~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?3zc=J"t  
aYS!xh206  
2:7zG "$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n+q!l&&  
Zxs|%bQ  
!()$8  
wL 4dTc  
二. 战前分析 _zn.K&I-*k  
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。 *<jAiB ,O*  
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 Q1 $^v0-)  
{NFr]LGOp  
@ljA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _ff`y  
  /* --------------------------------------------- */ nR}sNl1  
vector < int *> vp( 10 ); 5l2 ?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IIF] /Ek]  
/* --------------------------------------------- */ se>8Z4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Cdu4U}^H  
/* --------------------------------------------- */ k_5L4c:"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q?DTMKx  
  /* --------------------------------------------- */ v}O30wE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'o+L41  
/* --------------------------------------------- */ ^l=!JP=M=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }v!$dr,j '  
Vjp1RWb  
*4+"Lh.KS  
C=)A6 ;=se  
看了之后,我们可以思考一些问题: P.;aMRMR  
1._1, _2是什么? (# Gw1  
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。 ^O<&f D  
2._1 = 1是在做什么? J|kR5'?x  
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。 ()Y4v  
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。 TKY*`?ct  
,t9^j3Ixg  
&d+Kg0:  
三. 动工 aM2l2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;q:zT\A  
$M lW4&a|  
Ax?y  
"UGY2skf;  
template < typename T > _w/EP  
class assignment D!NQ~'.a=2  
  { mdmvT~`  
T value; !tMuuK?IL=  
public : ^~@U]  
assignment( const T & v) : value(v) {} *`\Pr  
template < typename T2 > v~V5`%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vq5k+3W+  
} ; CBOi`bEf  
L,`Lggq-  
y?m/*hh`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G_{&sa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ];a=Pn-:}G  
l@H  
0Lc9M-Lg  
xtE_=5$~  
  class holder !?p%xj?  
  { ujaG Ng?,  
public : !2A:"2Kys:  
template < typename T > +!z{5:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'EF9Zt8  
  { zb}9%.U  
  return assignment < T > (t); Z!@~>i  
} *-q"3 D`  
} ; 0]=i}wL 8  
8x8 uo  
=aA+~/~8%  
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: =aj/,Q]  
e2ilB),  
  static holder _1; feNdMR7eM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zj`v?#ET  
7_Z#m (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F\AX :  
而不用手动写一个函数对象。 &nkW1Ner9  
OCJnjlV%  
LbG_z =A  
J'fQW<T4wU  
四. 问题分析 .0iQad&duh  
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。 U.XNv-M  
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。 #iWSDy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R_68-WO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wX[8A/JPD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2viM)+  
mc_ch$r!  
五. 问题1:一致性 9@52Fg ;mj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W#BM(I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J6%AH?Mt  
{%{ `l-  
struct holder @t`Xq1  
  { gk+h8 LZ  
  // }!/$M\w  
  template < typename T > !Mim@!5M  
T &   operator ()( const T & r) const &f^l ^K 5:  
  { Jn3 An  
  return (T & )r; 1Q4}'0U4  
} $Y_i4(  
} ; 1jPJw3"3h  
{]_r W/  
这样的话assignment也必须相应改动: N:tY":Hi  
X 9%'|(tL  
template < typename Left, typename Right > w@ c87;c  
class assignment |- rI@2`  
  { ,^WJm?R  
Left l; >O?U= OeD  
Right r; J?}WQLVP'  
public : i|}[A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} psC mbN   
template < typename T2 > !]fQ+*X0g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q7Dw _<  
} ; o{EC&-  
iMFgmM|  
同时,holder的operator=也需要改动: E}_[QEY;Y  
=;|QZ"%E  
template < typename T > FwY&/\J7V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f<*Js)k  
  { MR,R}B$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I,VH=Yn5,  
} 3a 1u  
3g~^[&|i  
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。 w TGb d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]f: v,a  
TsUOpEuX  
return l(rhs) = r; -zO2|@S,  
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。 {^rs#, W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k`9)=&zX+  
`S.ZS}~!F  
template < typename Tp > )0e2ic/  
class constant_t d]i(h~?_  
  { RUUk f({(  
  const Tp t; !>`N$-U X  
public : <ggtjw S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !!V#v9{  
template < typename T > #gaQaUjR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G0{H5_h  
  { {}m PEd b  
  return t; nG, U>)  
} >Clh] ;K  
} ; XfE -fH1j  
`#QG6/0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o|iYd n\  
下面就可以修改holder的operator=了 c8M2 ^{O,`  
aJe^Tp(  
template < typename T >  ^eGNgE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CWG6;NT6m  
  { NU\ 5{N<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #9 fWAF  
} |R@~-Ht  
~h=X8-D  
同时也要修改assignment的operator() ',4x$qe  
d:q +  
template < typename T2 > G633Lm`ri  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;HBC Ue<_  
现在代码看起来就很一致了。 7HJS.047  
{d%&zvJnD  
六. 问题2:链式操作 9W>Y#V~|v!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -l-E_6|/W  
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。 u!U"N*Y"  
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。 -MugnB6  
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。 u=NS sTP&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j9U%7u]-k  
qXW})(  
template < typename T > J.+BD\pa  
struct result_1 8; R|  
  { z6~ H:k1G%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XJ+6FT/qss  
} ; %77p5ctW  
@[?!s%*2  
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: nGf);U#K  
u@P[Vb   
template < typename T > omf  Rs  
struct   ref cZ+7.oDu  
  { yag}fQ(XH  
typedef T & reference; GOB(#vu  
} ; !epgTN  
template < typename T > HXVBb%pP  
struct   ref < T &> L]hXp t  
  { W*:,m8wk  
typedef T & reference; LFp]7Dq  
} ; desThnT w  
,kp\(X[J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4^' 3&vu  
m&oi8 P-6  
template < typename T > T\# *S0^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ekm7 )d$  
  { 6V+ qnUk  
  return l(t) = r(t); &>jAe_{",  
} ]43bere  
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。 "4j:[9vR\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }^K/?dM  
}T0K^Oe+eS  
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 p(m1O70 C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qy!Ou3^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X#U MIlU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wj|x:YZ*  
最后的布局是: >7U>Yh  
                Add j#6|V]l  
              /   \ iG ,t_??  
            Divide   5 \hP=-J[~C  
            /   \ jN+N(pIi.o  
          _1     3 X7|.T0{=x  
似乎一切都解决了?不。 QI[}(O7#6  
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。 .2\0~x""  
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。 kao}(?x%  
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: & Rz, J]  
=]Hs|{  
template < typename Right > }98>5%Uv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3Gr&p6  
Right & rt) const D 0]a\,aZ  
  { w, jcm;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D~&Mwsi  
} iY/KSX^~O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <B&R6<]T  
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。 k6?cP0I)5  
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。 <<|H=![  
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。 qq0?e0H  
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。 =OV2uq  
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? M_D6i%b^  
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: lZt(&^T  
jB^OP1  
template < class Action > "] -],K  
class picker : public Action 3rf#Q }"  
  { M\+*P,i  
public : 88a<{5 :z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e}cnX`B  
  // all the operator overloaded Hwe)Tsh e  
} ; H.J5i~s  
?&h3P8  
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。 =ziy`#fm,  
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: Oz:ZQ M  
yNJAWM7  
template < typename Right > 2+9 2Q_+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  D\T!4q'Q  
  { bn 4 &O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8]0:1 {@  
} qGPb  
%bX0 mN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MdhT!?  
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。 R/<=mZ  
f'dK73Xof  
template < typename T >   struct picker_maker cc >  
  { =!-5+I#e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~ |,e_ zA  
} ; _& 4its  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ? Ekq6uz\)  
  { H] qq ~bO[  
typedef picker < T > result; mR":z|6  
} ; voRfjsS~  
":d*dl  
下面总的结构就有了: jgvh[@uB?  
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。 uJ'9R`E ]1  
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。 `f'C[a"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fEu9Jk  
至此链式操作完美实现。 +>3]%i- \  
It 2UfW  
1]/N2&  
七. 问题3 ,p,Du F  
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。 U=o Z.\  
a0zG(7.D  
template < typename T1, typename T2 > NR/-m7#-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Odu4 Q  
  { +6%7C C6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l6B.6 '4)w  
} q?VVYZXP  
y=o=1(  
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: JY4_v>Aob  
x9`ZO< L$  
template < typename T1, typename T2 > 2uo8jF.h  
struct result_2 YbvX$/zGu  
  { FH n,]Tfx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^L~ [+|  
} ; *t =i  
'=%i,  
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? 7L{li-crI  
这个差事就留给了holder自己。 p6blD-v  
    c57bf  
S_!R^^ySG9  
template < int Order > >7FSH"8[,  
class holder; -g2{68 1`r  
template <> G(i\'#5+  
class holder < 1 > l Z~+u  
  { ]b\WaS8I  
public : Rk[8Bd?  
template < typename T > CB@B.)E  
  struct result_1 |,fh)vO  
  { x[m'FsR4  
  typedef T & result; T^.{9F]*S  
} ; U~g@TfU;  
template < typename T1, typename T2 > zlX! xqHj  
  struct result_2 U5wTGv4S|  
  { v=+k"gm6  
  typedef T1 & result; )K.R\]XR  
} ; CI1m5g [P  
template < typename T > S^g]:Xh&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cd"wNH-  
  { 2 TCRS#z  
  return (T & )r; `hF;$  
} g Np-f  
template < typename T1, typename T2 > \R;K>c7=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v=bv@c  
  { ;G$)MS'nB  
  return (T1 & )r1; ks^|>  
} 0- Yeu5A  
} ; $pBr &,  
^k9rDn/AW  
template <> K-Y* T}?  
class holder < 2 > $U mE  
  { h=wf>^l  
public : `QAh5r"  
template < typename T > 7#/|VQX<A  
  struct result_1 <lX:eR1  
  { R^?PAHE 7  
  typedef T & result; j<|6s,&  
} ; = tP$re";o  
template < typename T1, typename T2 > I1J)#p%H.  
  struct result_2 .i\wE@v  
  { 1#kawU6[]  
  typedef T2 & result; %[+/>e/m  
} ; S&`O\!NF  
template < typename T > -&~IOqlui  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I]UA0[8X  
  { mc56L[  
  return (T & )r; \Em-.%c  
} iqlVlm>E  
template < typename T1, typename T2 > IM|Se4;x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @%keTTZ  
  { t;~-_{  
  return (T2 & )r2; FrgV@4'2G  
} kt5YgW  
} ; $/y%[ .  
7@\GU]. 2  
#s/{u RYQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hG[4O3jo\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @Yb Z 8Uc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hm<M@M$aG  
-<12~HKK::  
return l(i, j) = r(i, j); gtl;P_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aSxG|OkKy  
Ny[s+2?  
  return ( int & )i; "Vq@bNtu+  
  return ( int & )j; y>&VtN{E  
最后执行i = j; )<tzm'Rc  
可见,参数被正确的选择了。 8:BQHYeJK  
oO}>i0ax*  
X$ejy/+.  
E{?L= ^cU  
~ |J*E38  
八. 中期总结 @b>YkJDk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q 8tP29  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {!>E9Px  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =54Vs8.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )OS>9 kFH  
" Tw0a!  
e*6U |+kJ  
+KYxw^k}"7  
Udg & eEF  
/6A:J]Q_  
九. 简化 2M5*bNU_:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 WCWSLEAza  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '&1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: u>j5`OXo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DPR;$yV  
  +-*/&|^等 ,5`."-0}  
2. 返回引用。 z1)$  
  =,各种复合赋值等 s n=zh1 A  
3. 返回固定类型。 W'm!f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !e9N3Ga  
4. 原样返回。 ]Sk#a-^~  
  operator, {: Am9B  
5. 返回解引用的类型。 #xD&z^o  
  operator*(单目) Jq=X!mT d.  
6. 返回地址。 A;b=E[i v  
  operator&(单目) p,!fIx  
7. 下表访问返回类型。 V_7 Y1GD  
  operator[] zLE>kK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wGZ>iLe:  
  operator<<和operator>> *tIdp`xT/T  
m[//_TFf]  
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。 UA1]o5K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %D`^  
ktkn2Twa/  
template < typename Left > \fkS_r,i  
struct value_return :9v*,*@x  
  { )ylv(qgV  
template < typename T > ~m009  
  struct result_1 f]{1ZU%4  
  { /7!_un9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >;T$#LZ  
} ; "P>$=X~Zi  
ym-lT|>Z  
template < typename T1, typename T2 >  3J'Bm"  
  struct result_2 ,k`YDy|#e  
  { m? ]zomP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ncs4<"{$  
} ; nph7&[xQI  
} ; :e5:\|5*5  
z_)OWWdN  
>e5q2U   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^!-E`<jW8  
tU-#pB>H  
下面我们来剥离functor中的operator() %N?W]vbra  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'b?#4rq}  
%Q>~7P  
return l(t) op r(t) Q>06dO~z8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JI{OGr  
return op l(t) &mO/u= u  
return op l(t1, t2) KqG/a  
return l(t) op P@o,4\;K  
return l(t1, t2) op y^0HCp{  
return l(t)[r(t)] {+9^PC_hm;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cQUH%7m  
QiQ2XW\E  
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: oX=*MEfX  
单目: return f(l(t), r(t)); v#T?YK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c1Fru  
双目: return f(l(t)); )l 4>=y  
return f(l(t1, t2)); w[J (E  
下面就是f的实现,以operator/为例 p4<M|1Z&  
n9mM5H47  
struct meta_divide ImT+8p a  
  { rTm>8et  
template < typename T1, typename T2 > TYmUPS$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f0N)N}y  
  { Q KDb  
  return t1 / t2; c)n0D=  
} 6@,'m  
} ; Q T0IW(A  
6cgpg+-a  
这个工作可以让宏来做: )\:lYI}Wpm  
*cI6 &;y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /S2p``E+  
template < typename T1, typename T2 > \ ~Q{[fy=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !)l%EJngL  
以后可以直接用 z_[ 3IAZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hhh: rmEZl  
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 af`f*{Co3  
(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。。。) G*{u(x(  
f"Vm'0r  
b@Mng6R  
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 zd*W5~xKg  
nJM9c[Ou^H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y<Z#my$`|n  
class unary_op : public Rettype (dGM;Dq8  
  { >uqS  
    Left l; G74a9li@  
public : ]'bQ(<^#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nfCd*f  
zei9,^ C  
template < typename T > b|V4Fp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D^T7pO  
      { BSq;R G(  
      return FuncType::execute(l(t)); `hQ!*f6  
    } }GU6Q|s[u[  
sQ3ayB`  
    template < typename T1, typename T2 > tp,mw24  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "*H'bzK  
      { a_}BTkfHa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T/spUlWu  
    } D/%b@Ls2ze  
} ; IZ(CRKCGBl  
07G*M ]  
>sl1 cC  
同样还可以申明一个binary_op =+sIX3  
5k7(!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q[,R%6&'  
class binary_op : public Rettype #uRq] 'P  
  { l7r N  
    Left l; ]@j"0F/`  
Right r; =[tls^  
public : QWQ6j#`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X0r#,u  
Stp*JU  
template < typename T > { P\8g8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+W 8m?oi  
      { 9rvxp;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KohQ6q  
    } 5yN8%_)T  
eABdy e  
    template < typename T1, typename T2 >  6O|\4c;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D*2p  
      { $d"f/bRWy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1 069]  
    } 4Xb}I;rM  
} ; i6\!7D]  
odT7Gq  
3lrZ-k+S{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >|o9ggL`J5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 & b^*N5<Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B,na  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x2IU PM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JI#Enh!Lv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 L|xen*O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &.bR1wX  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :tS>D5dz(  
下面是修改过的unary_op zZjLt1  
u g$\&rM>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z=5}17kA  
class unary_op YPJx/@Z`  
  { uP'w.nA&2  
Left l; %K f . F  
  z%gtV'  
public : ^1& LHrT  
"jN-Yd,z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `/j|Rb|eow  
`0WA!(W  
template < typename T > H2R^t{ w  
  struct result_1 ]GPz>k  
  { DP'Dg /D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {{)[Ap)  
} ; */dsMa  
`]I5WTt*X  
template < typename T1, typename T2 > N(/<qv  
  struct result_2 5 Yibv6:3a  
  { KJ{F,fr+v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4JQ`&:?r  
} ; [q{Txe  
3 BhA.o  
template < typename T1, typename T2 > L-:L= snO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tJF~Xv2L!  
  { GBOmVQ $Hb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G?1V~6  
} D$!p+Q  
+ T-zf@j  
template < typename T > NF.6(PG|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V +<AG*[  
  { 5z mHb  
  return OpClass::execute(lt(t)); c]v3dHE_h  
} }Z$G=;3#  
v2X0Px_  
} ; F3|pS:  
_*B~ESC0  
ysn[-l#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yNf=Kl  
好啦,现在才真正完美了。  p:>?  
现在在picker里面就可以这么添加了: kITmo"$K  
ITY!=>S-  
template < typename Right > Hh=::Bi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~W2&z]xD  
  { ?D 9#dGK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ph (k2cb  
} 8GRr f2  
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。 !*. nR(>d  
0aoHv  
fU7:3"|s8  
wgP3&4cSUc  
6i=wAkn_J  
十. bind 2*DS_=6o  
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。 V~"d`j  
先来分析一下一段例子 Z8 n%=(He  
W$&Ets8zo  
/;m!>{({)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kAQZj3P]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,$ret@.H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !PTbR4s  
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。 (G!J==  
我们来写个简单的。 q x }fn/:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0c6AQP"=V  
对于函数对象类的版本: -t#a*?"$w  
o5@P>\ u>  
template < typename Func > 5!{g6=(  
struct functor_trait vszAr( t  
  { *K)53QKlE  
typedef typename Func::result_type result_type; 6]49kHgMhe  
} ; eL4@% ]o  
对于无参数函数的版本: "T[jQr  
yj9gN}+  
template < typename Ret > P Y<V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WG r\R  
  { u)]sJ1p  
typedef Ret result_type; 5Cka."bQ  
} ; < l ^ Z;.  
对于单参数函数的版本: A'R sy6  
^K[tO54  
template < typename Ret, typename V1 > q)i(wEdUZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y9 ' 3vZ  
  { +~]g&Mf6o  
typedef Ret result_type; f TtMmz  
} ; w' >v@`y  
对于双参数函数的版本: 5E(P,!-.  
WX"M_=lc-@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nQVBHL>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &y+*3,!n8  
  { yKhzymS}T  
typedef Ret result_type; $X]v;B)J|  
} ; z:7F5!Z  
等等。。。 ?bA]U:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9}_f\Bs  
55KL^+-~  
template < typename Func > haK5Oe/cE  
struct func_return IsL/p3|  
  { :|Ty 0>k  
template < typename T > \./2Qc,  
  struct result_1 E #]%e^  
  { e@VRdhb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^/,yZ:  
} ; :HQ/vVw'"9  
|{"7/~*[  
template < typename T1, typename T2 > !A0bbJ  
  struct result_2 rnaDo\5  
  { 9?6$ 2I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .r"?w  
} ; 9>P(eN  
} ; [! BH3J!  
IGQ8-#=  
0~+ k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ((q(Q9(F  
je% 12DM  
template < typename Func, typename aPicker > =? aB@&  
class binder_1 06;{2&ju<  
  { 31Du@h8YX  
Func fn; ajr8tp'  
aPicker pk; I{bi3y0  
public : \Y p oJ!-  
~5529  
template < typename T > 5E=Odep`  
  struct result_1 mg]dKp  
  { Ca|;8ggf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "TI? qoz  
} ; tBQ> p.  
G8'3.;"W5  
template < typename T1, typename T2 > AG2jl/  
  struct result_2 c5pG?jr+d  
  { w:v:znQrW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .ji%%f  
} ; j=4>In?x  
,Fiiw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M?lr#} d  
EG6fC4rfC  
template < typename T > IgJC>;]u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ".IhV<R  
  { h08T Q=n  
  return fn(pk(t)); IuD<lMeJ J  
} 3.Kdz}  
template < typename T1, typename T2 > }X-ggO,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qMOD TM~+  
  { `!N?#N:b)  
  return fn(pk(t1, t2)); L4%LE/t|e  
} X.qKG0i  
} ; p10->BBg  
WkE;tC*  
l:HuG!  
一目了然不是么? e +U o-CO  
最后实现bind jT',+   
/8T{bJ5  
jL&F7itP  
template < typename Func, typename aPicker > Sq>UMfl&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3&f{lsLAC  
  { 8pk">"#s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;p8xL)mUP  
} .rHO7c,P~  
x`&W[AA4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }$jIvb,3?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `^ok5w"oi  
aL}_j#m{  
十一. phoenix v3Kqs:"\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pm+[,u!i  
3( kZfH~  
for_each(v.begin(), v.end(), fmh]Y/UC  
( `'`XB0vb  
do_ A\>qoR!Y  
[ &/p 9+gd  
  cout << _1 <<   " , " PR0]:t)E  
] /<~IKVz\&  
.while_( -- _1), t*#T~3p  
cout << var( " \n " ) J5wq}<8  
) Zh*I0m   
); w'C(? ?mH  
FU zY&@Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: = 4L.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -[z;y73]t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fy5)Tih%.*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4[D@[k As  
zQ~nS  
KVBz=  
template < typename Cond, typename Actor > S3w? X  
class do_while lU maNZ  
  { %?ad.F+7  
Cond cd; -VL3em|0  
Actor act; Jh1fM`kB5K  
public : #\qES7We 6  
template < typename T > MeC@+@C  
  struct result_1 ~7|z2L  
  { ^<c?Ire  
  typedef int result_type; K2JS2Y]  
} ; H|]Q;,C  
>K3Lww)Ln  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?]S*=6  
'tekne  
template < typename T > 8I%1 `V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ynhH5P|6,  
  { 5n<Efi]j  
  do t+t&eg  
    { HzV3O-Qz]  
  act(t); K7|BXGL8r8  
  } 6;Bqu5_Cj  
  while (cd(t)); %5b2vrg~*  
  return   0 ; SyI#Q[f'_  
} \O56!,k  
} ; 9496ayi  
eG.?s ;J0  
pV_2JXM~@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *5^h>Vk/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :0/I2:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *`[LsG]ZF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bLg1Dd7Q  
下面就是产生这个functor的类: 5^qI6 U  
WE\V<MGS/  
c(fwl`y !x  
template < typename Actor > %j yLRT]H  
class do_while_actor R b'"09)$  
  { b@Fa| >"_  
Actor act; wNn6".S   
public : wml`3$"cf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s<:J(gD  
k7?(I U  
template < typename Cond > Re`= B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u?!p[y6  
} ; cYK3>p A  
TWMD f  
278 6tZF,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SKGYmleR  
最后,是那个do_ v q|W&  
)l^w _;  
 1r$q $\  
class do_while_invoker W<t,Ivg  
  { Y`%:hvy~  
public : L49`=p<  
template < typename Actor > w1[F]|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ws@;2?%A  
  { <S<(wFE@4  
  return do_while_actor < Actor > (act); h/d&P  
} k z<We/  
} do_; LbnR=B!  
QM OOJA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +`zM^'^$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G0^NkH,k  
最后来说说怎么处理break和continue q*8^938  
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。 mV6\gR[h  
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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