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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xPb;_~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tu77Sb  
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, [V{JuG;s  
yk#yrxM  
n<8$_?-  
)(*A1C[  
  class filler 2iI"|k9M  
  { O 4N_lr~  
public : 0ang~_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 84 b;G4K  
} ; 5h1!E  
h@Ea$1'e,  
7oF`Os+U  
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: &Xe r#6~  
H24g+<Tv  
& /-@R|  
>1pD'UZIy7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V==' 7n  
$DA0lY\  
v7Knu]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aZ@4Z=LK  
H!F'I)1  
TzPx4L6?  
XYod>[.x  
二. 战前分析 6 $ IXER  
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。 OOl{  
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 hp-< 8Mf  
?jqZeO#W7  
*!Am6\+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x ?^c:`.  
  /* --------------------------------------------- */ T:)>Tcv}:  
vector < int *> vp( 10 );  Xid>8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *N>Qj-KAM_  
/* --------------------------------------------- */ w-B\AK?}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7e8hnTzl8<  
/* --------------------------------------------- */ K"}Dbr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1'aS2vB9  
  /* --------------------------------------------- */ T^ sxR4F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ++ dV5  
/* --------------------------------------------- */ n|,Es!8:o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $35Oyd3s<  
3\4Cg()  
ise@,[!  
z?  {#/  
看了之后,我们可以思考一些问题: iGhapD  
1._1, _2是什么?  vo::y"  
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。 [")0{LSA=  
2._1 = 1是在做什么?  R(zsn;  
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。 }s)Z:6;(,q  
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。 )j9FB  
,7QnZ=F  
AoR`/tr,  
三. 动工 <5X@r#Lz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?DRC! 9o^  
:w];N|48s  
`Ch6"= t  
NNfCJ|  
template < typename T > )`Fr*H3{  
class assignment 4/h2_  
  { %bimcRX#W  
T value; p/:5 bvA  
public : A]J^{h0 k  
assignment( const T & v) : value(v) {} $?s^HKF~  
template < typename T2 > QB.7n&u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <VBw1|)$@  
} ; 0GR9opZtA  
\8$`:3,@  
e56#Qb@$\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SH(kUL5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 68)^i"DM<  
w\mF2h  
_kd |:,  
l<HRD  
  class holder U<t-LF3  
  { nx4aGS"F:  
public : |]q=D1/A  
template < typename T > m7"f6zSo(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &8pXkD#A  
  { K$.zO4  
  return assignment < T > (t); aYgJTep>r  
} }*'ha=`J  
} ; P&GZe/6Y  
lP e$AI  
$imx-H`|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W'jXIO  
!.9vW&t  
  static holder _1; 2X*<Fma3C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 78)^vvn5~  
5avO48;Vc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (Pd>*G\  
而不用手动写一个函数对象。 wDO5Zew!  
DKl7|zG4  
+][P*/Ek  
0f^.zt{T  
四. 问题分析 CiI: uU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A232"p_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9C;Y5E~'L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <gLtX[v!CL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rbPs~C-[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %KF:- w  
3 \r@f_p  
五. 问题1:一致性 suFOc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,,@`l\Pgd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c)MR+'d\WO  
EAw#$Aq=  
struct holder 2?iOB6  
  { 6 v^  
  // ]A$^ l,  
  template < typename T > 'S7@+kJ  
T &   operator ()( const T & r) const Gr$*t,ZW  
  { n/oipiYx  
  return (T & )r; k(z<Bm  
} yI.H4Dl<  
} ; Q\#{2!I  
<hZ}34?]i2  
这样的话assignment也必须相应改动: ;[%}Xx  
0j!ke1C&C  
template < typename Left, typename Right > BX(d"z b<  
class assignment -*hb^MvP  
  { 9id~NNr7  
Left l; &1E~ \8U  
Right r; E)Qh]:<2v  
public : ]Uu(OI<)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xcZ%,7  
template < typename T2 > &O6;nJEI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >}DjHLTW\  
} ; @SC-vc  
W]D`f8r9  
同时,holder的operator=也需要改动: R8[i XXjku  
co^P7+j  
template < typename T > -[=AlqL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -S,ir  
  { 9U7Mu;4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t}XB|h  
} VX!Y`y^a  
fs rg2:kQ  
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。 ,"N3k(g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 53`9^|:  
qX p,d  
return l(rhs) = r; +e0dV_T_>  
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。 ti{H(;;@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ej+]^t$\  
''(fH$pY  
template < typename Tp > Ez/\bE  
class constant_t mEB2RLCM  
  { ol?z<53X]  
  const Tp t; QN5yBa!Wz  
public : iHE0N6%q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b`h%W"|2L  
template < typename T > +}c|O+6g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O1x0[sy  
  { -5V)q.Og  
  return t; C.yY8?|  
} =2RhPD  
} ; ).0V%}>  
]]p19[4s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \LO_Nu9  
下面就可以修改holder的operator=了 QL)>/%yU  
F=oHl@  
template < typename T > Sni&?tcY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I@3Q=14k%  
  { awj+#^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 94T}iY.  
} 8A2if 9E3  
{PN:bb  
同时也要修改assignment的operator() r?64!VS;  
;Y Dv.I  
template < typename T2 > wrH7 pd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =ud `6{R  
现在代码看起来就很一致了。 -'80>[}q/  
/a@ kS  
六. 问题2:链式操作 x  S   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x Z|&/Ci  
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。 Px'R`1^  
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。 6 0`+ 9(^  
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。 0(wf{5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8ou e-:/a  
%/P=m-K  
template < typename T > ?sV[MsOsC  
struct result_1 0r1g$mKb  
  { W&<g} N+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .FuA;:@%\  
} ; smV!y8&  
zCBplb  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: rxQ<4  
u0xQ;BQ  
template < typename T > l$M$o(  
struct   ref QO@6VY@  
  { j5zFDh1(  
typedef T & reference; Gi*<~`Gr  
} ; 3 :UA<&=s  
template < typename T > J=):+F=  
struct   ref < T &> V7P6zAJy  
  { N*f^Z#B]  
typedef T & reference; &RWM<6JP  
} ; @.k5MOn  
}?J~P%HpF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e[}],W  
!Vb,zQ  
template < typename T > PT+c&5AS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dN<5JQql  
  { +5-]iKh  
  return l(t) = r(t); $~=2{  
} \BUqDd!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 FOSbe]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9 Va40X1  
GQ<Ds{exs>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9\>sDSCx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n26>>N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7 W{~f?Sh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0V3gKd7  
最后的布局是: xorTL8  
                Add gD6tHg>_  
              /   \ <5I1DF[  
            Divide   5 y AOg\+  
            /   \ ]n5"Z,K  
          _1     3 -;>#3 O-  
似乎一切都解决了?不。 /l6\^Xf{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 KmL$M  
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。 zKxvN3!  
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: *NlpotW,f  
.T$D^?G!D  
template < typename Right > ik5|,#}m&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k" YHsn  
Right & rt) const 8*s7m   
  { P"F{=\V1`<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hbk&6kS  
} !)c=1EX]"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IqUp4}  
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。 ZPyM>XK$4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [N:BM% FQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :}9j^}"c3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gvyT-XI  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J?%}=_fsa  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qS.)UaA  
\A<v=VM|  
template < class Action > #hJQbv=B"  
class picker : public Action 6peyh_  
  { a2yE:16o6  
public : c!Dc8=nE0m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t3b@P4c \  
  // all the operator overloaded RUGv8"j  
} ; |nY~ZVTt/  
-(IC~   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0@pu@DP~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zOGR+Gq_Z  
6E|S  
template < typename Right > 5v9Vk` 3'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 64U6C*w+  
  { 8_xLl2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]sj0~DI*m  
} +a$|Sc  
BQjGv?p0s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f z}?*vPW  
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。 saW!9HQj  
 t;47(U  
template < typename T >   struct picker_maker `.^ |]|u  
  { U7H9/<&o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ndi+xaQtG  
} ; HI!4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mqv[XHfB  
  { *Km7U-BG  
typedef picker < T > result; MFwO9"<A  
} ; V3.t;.@  
%}b8aG+  
下面总的结构就有了: Zdn!qyR`  
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。 8MZ$T3IM  
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。 fgCT!s7z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SY _='9U  
至此链式操作完美实现。 G]*|H0j  
:6Pad  
vVVPw?Ww-  
七. 问题3 (|u31[  
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。 VKrShI  
MCYl{uH!  
template < typename T1, typename T2 > &u8z5pls8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o4Q3<T7nI  
  { $[(d X!]F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U Cb02h  
} j _ ;fWBD:  
4v.d-^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !%S4 n  
]QrR1Rg  
template < typename T1, typename T2 > @ 4UxRp6+  
struct result_2 e7k%6'@  
  { S; /. %  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r"]'`qP,  
} ; E1*QdCV2  
JYmAn?o-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4gZ &^y'  
这个差事就留给了holder自己。 k<Sl1v K  
    nWaNT-  
4Z5#F]OA7  
template < int Order > @;)PSp*j  
class holder; aC^$*qN-)  
template <> ,=PKd&  
class holder < 1 > 0Y?H0  
  { !Q %P%P<$  
public : jRj=Awy  
template < typename T > pv# 2]v  
  struct result_1 "/+zMLY  
  { EX "|H.(  
  typedef T & result; kgW @RD|  
} ; SF<Vds}A2  
template < typename T1, typename T2 > ^&[+H8$  
  struct result_2 Fx#jV\''s  
  { 46x.i;b7  
  typedef T1 & result; Pq p *  
} ; _D;@v?n6!O  
template < typename T > uzU{z;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %dttE)oH?  
  { %s=Dj2+  
  return (T & )r; \:_3i\2p  
} H[WQ=){  
template < typename T1, typename T2 > c:hK$C)T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -j`LhS~|  
  { p]gT&[iJ  
  return (T1 & )r1; +RDJY(Y$  
} SaDA`JmO  
} ; -4 Ux,9&  
Ngy=!g?Hk=  
template <> E`;;&V q-  
class holder < 2 > F jrINxL7^  
  { WlwY <)  
public : jgu*Y{ocm  
template < typename T > [0@`wZ  
  struct result_1 /bVZ::A&_  
  { ^ 4>k%d  
  typedef T & result; [xlIG}e9  
} ; b$JBL_U5Ch  
template < typename T1, typename T2 > }SfbCa)UO  
  struct result_2 vfc[p ^  
  { >)nS2b OE  
  typedef T2 & result; ot%.M*h-  
} ; I["j=r  
template < typename T > UE0$ o?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3'I^lc  
  { }F=^O[  
  return (T & )r; 7(k^a)~PL  
} F`+\>ae$h  
template < typename T1, typename T2 > %j,iAUE<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ty4S~ClO#'  
  { $W8Cf[a  
  return (T2 & )r2; x hs#u  
} Gwec 4D  
} ; EMvHFu   
G-um`/<%  
3c'#6virz  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +b$S~0n   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,^s0</v e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Tbbz'b;{  
f i~I@KJ>  
return l(i, j) = r(i, j); fC-P.:F#I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^z;JVrW  
"9y( }  
  return ( int & )i; k%'m*Tf  
  return ( int & )j; PH3 >9/H  
最后执行i = j; W#w.h33)#6  
可见,参数被正确的选择了。 a|j%n  
5N7H{vT_  
=Ufr^naA  
Td\o9  
0Rn+`UnwB  
八. 中期总结 ,yMU@Vg  
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: |AhF7Mj*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aG`;OgrH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .Nm su+s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor myFAKRc  
8P' ana  
wEW4gz{s  
9SQ4cv*2  
jvy$t$az  
W-~n|PX8+  
九. 简化 LtgXShp_!  
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。 `YBkF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bru/AZ#de  
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: {No L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 | tQiFC  
  +-*/&|^等 vxQ8t!-u  
2. 返回引用。 7Z,opc  
  =,各种复合赋值等 }G<T:(a  
3. 返回固定类型。 `6Qdfmk=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "Ml&[O ge  
4. 原样返回。 '\#EIG  
  operator, ;TiUpg</_3  
5. 返回解引用的类型。 ,|?CU r9Y  
  operator*(单目) 6R;3%-D  
6. 返回地址。 Ty(@+M~-  
  operator&(单目) S8Fmy1#  
7. 下表访问返回类型。 )D-c]+yt  
  operator[] F1%vtk;2?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tirIgZ  
  operator<<和operator>> 8e~|.wOL  
qGmNz}4D5  
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。 i`(^[h ?;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |WryBzZ>on  
f;SC{2f  
template < typename Left > w@\vHH.;V  
struct value_return ^vs=f 95  
  { x]mxD|?f  
template < typename T > e(F42;$$  
  struct result_1 V==z"  
  { U_l'3oPJw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l%R50aL  
} ; ow=UtA-^O  
Q^K"8 ;  
template < typename T1, typename T2 > <mMTD8Sx]  
  struct result_2 ;< )~Y-  
  { OU4pjiLx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %ows BO+  
} ; w=h1pwY  
} ; R2L;bGI*J  
MF3b{|Z  
C9DJO:f.2y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F;lI+^}}  
;R=.iOn  
下面我们来剥离functor中的operator() AB Xl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %S` v!*2  
GSoZx0  
return l(t) op r(t) ffXyc2o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8E&XbqP+  
return op l(t) g>d;|sK  
return op l(t1, t2) 3bqC\i^[\m  
return l(t) op cWGDee(  
return l(t1, t2) op _ 7PMmW@  
return l(t)[r(t)] =z?%;4'|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 04%S+y.6&Y  
f"7M^1)h2%  
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: P+t#4J  
单目: return f(l(t), r(t)); ; UiwH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;U: {/  
双目: return f(l(t)); t:JI!DR  
return f(l(t1, t2)); T&T/C@z'R  
下面就是f的实现,以operator/为例 /!}'t  
2RF^s.W  
struct meta_divide _8}QlT  
  { '^%~JyU  
template < typename T1, typename T2 > ,U*)2`[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'tN25$=V&W  
  { o!E v;' D  
  return t1 / t2; 0Iud$Lu  
} Ae^X35  
} ; B:"THN^  
\ JG8KE=j  
这个工作可以让宏来做: t3Z_Dp~\  
o01kYBD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O_$dI*RK  
template < typename T1, typename T2 > \ *?QE2&S:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h@7FY  
以后可以直接用 l5Y/Ok0,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3`O?16O  
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 -Z4{;I[Q@  
(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。。。) YL jHt\  
U(&oj e  
i$^)UZJ&0  
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 zJa)*N  
|6J ?8y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qo+N,x9o  
class unary_op : public Rettype fsO9EEn7 X  
  { ezhDcI_T  
    Left l; I~PDaZP  
public : ,O1O8TwUB0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /9Q3iV$I]  
1{pmKPu  
template < typename T > W-RqN!snJ8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `T/~.`R  
      { %v5R#14[n  
      return FuncType::execute(l(t)); 3[p_!eoW  
    } ||2Q~*:  
39 e;  
    template < typename T1, typename T2 > p\wJD1s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MgnM,95  
      { F9c`({6k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s*M@%_A?  
    } _\5~>g_  
} ; Kj=gm .  
O(2cWQ  
>QQ(m\a$  
同样还可以申明一个binary_op b yg0.+e0  
Tm+;0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XCB?ll*^  
class binary_op : public Rettype tury<*  
  { =1/NFlt8  
    Left l; &Y|Xd4:  
Right r; KcGsMPJ  
public : O[~x_xeW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uE_c4Hp  
2H#N{>7  
template < typename T > T~4mQuYi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r2*<\ax  
      { U SOKDDm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z%o7f6P0IX  
    } -Q e~)7  
/4S;QEv  
    template < typename T1, typename T2 > s}x>J8hK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _v5t<_^N  
      { Rz <OF^Iy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5vp|?-\h>  
    } 1IH[g*f  
} ; G"s0GpvQ  
VC&c)X  
CDg AGy  
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 mMw;0/n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =v-2@=NJ`K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WO</Q6+  
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。 ija: H'j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iLq#\8t^  
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。。。 I@Z)<5Zf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tm)*2lH6  
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) sOC&Q&eg  
下面是修改过的unary_op us{nyil1  
Ek .3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "n?<2 wso  
class unary_op H~9=&p[Q  
  { 9U<Hf32  
Left l; }=@zj6AC  
  /8eW@IO.F  
public : I-:` cON=G  
LpWI>sNv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "bX4Q4Dq  
pCt}66k}  
template < typename T > 0'yyfz  
  struct result_1 rihlae5Kz  
  { ~77 5soN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j[DIz@^  
} ; rx:lKoOnB  
I'IB_YRL4  
template < typename T1, typename T2 > YNM\pX'  
  struct result_2 5-'vB  
  { 2V$9ei6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <xF?~7  
} ; *Q/E~4AW|t  
Zr"dOj$Jf  
template < typename T1, typename T2 > jOl1_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const faVS2TN4  
  { b\L)m (  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); % +8  
} ^ wQcB  
~ 7BX@?  
template < typename T > tJ>d4A;8x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lt%-m@#/  
  { mh8nlB  
  return OpClass::execute(lt(t)); bV7QVu8  
} *]9XDc]{j1  
)`RZkCe  
} ; Vx(;|/:  
p,^>*/O>  
nP)-Y#`~7  
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 qid1b b  
好啦,现在才真正完美了。 5oa]dco  
现在在picker里面就可以这么添加了: 73#9NZ R  
F~P/*FFK  
template < typename Right > &@Yoj%%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ua!Odju*w  
  { [ 1D)$"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X)FQ%(H<  
} Ae3#>[]{  
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。 C890+(D~  
l>33z_H^  
/iTH0@Kw;  
-hm 9sNox  
8^NE=)cb7w  
十. bind yl|R:/2V  
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。 QTJrJD  
先来分析一下一段例子 sd7Y6?_C  
|c BHBd  
EzwF`3RjK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I[vME"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zh?xIpY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l %]<-  
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。 <:H  
我们来写个简单的。 + 4++Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (u$!\fE-et  
对于函数对象类的版本: C5d/)aC  
%Gnd"SGs  
template < typename Func > UX+?0K  
struct functor_trait (p}9^Y  
  { |2tSUOZ  
typedef typename Func::result_type result_type; )I^)*(}  
} ; s2kGU^]y  
对于无参数函数的版本: V/+H_=|  
|8b$x| B  
template < typename Ret > 8JFnB(3xU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ajg7xF{l)  
  { UzP@{?  
typedef Ret result_type; R A-^!4tX  
} ; `K@5_db\  
对于单参数函数的版本: =+kvL2nx-  
(Qw`%B  
template < typename Ret, typename V1 > 50O7=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C{U[w^X  
  { d7n4zx1Hh  
typedef Ret result_type; n:{-Vvt  
} ; A@fshWrl%  
对于双参数函数的版本: "1=.5:yG  
e%5'(V-y,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^H y)<P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .F=<r-0  
  { k1@  A'n  
typedef Ret result_type; l=<F1Lz  
} ; w7.?zb!N  
等等。。。 X8NO;w@z#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ),W (TL  
A$$R_3ne  
template < typename Func > %<bG%V(  
struct func_return $TH'"XK  
  { ~ L i%  
template < typename T > C$]%1<-Iv]  
  struct result_1 r5fz6"  
  { dcc%G7w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^~*[~  
} ; (Mire%$h  
/d]V{I~6  
template < typename T1, typename T2 > DFZ:.6p  
  struct result_2 dOYmt,  
  { odn97,A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OKLggim{  
} ; c<t3y7  
} ; H--*[3".  
Eg- Mm4o  
,oi`BOh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &l!{!f4  
{ ves@p>?  
template < typename Func, typename aPicker > %JA&O  
class binder_1 ^J}$y7  
  { i4n%EDQ  
Func fn; YO!7D5rV#  
aPicker pk; Pk?%PB ?Z  
public : qzbkxQu]g  
GO GXM4I  
template < typename T > 8UY=}R2C  
  struct result_1 +K?N:w  
  { X!A]V:8dk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5`{;hFl  
} ; O[(HE 8E  
&)f++(i  
template < typename T1, typename T2 > JLV}Fw  
  struct result_2 w5/  X {  
  { a):Run  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JE:n`l/p  
} ; byj mH  
f;XsShxr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LsD9hb7  
?;#3U5$v  
template < typename T > a.U:B [v`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =|&"/$+s  
  { >,]e[/p  
  return fn(pk(t)); GvtI-\h]  
} MdboWE5i  
template < typename T1, typename T2 > b|@op>UZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ty|c@X  
  { #2'&=?J1r  
  return fn(pk(t1, t2)); WHavz0knf[  
} _ ,1kcDu  
} ; 2u H\8A+'f  
FT<*  
RIqxM  
一目了然不是么? tYNt>9L|  
最后实现bind cYn}we}7  
Z5a@fWU  
 jy|xDQ  
template < typename Func, typename aPicker > ~e~Mx=FT0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yf^gU*  
  { J` --O(8Ml  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R:m=HS_  
} kV9NFo22  
%9)J-B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !)3Su=*R  
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。 TmAb! Y|F  
JN-8\ L  
十一. phoenix vrx3O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .u3W]5M|  
leJd) {  
for_each(v.begin(), v.end(), p5t#d)  
( <q=B(J'  
do_ T )]|o+G  
[ S|w] Q  
  cout << _1 <<   " , " n}kz&,  
] ]>T/Gl1  
.while_( -- _1), ~,7R*71  
cout << var( " \n " ) _I5+o\;1  
) _J;a[Ky+[  
); q8]k]:r  
zKT<QM!`  
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: nEr, jd~f  
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 B6&Mtm1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V#KM~3e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: th|Q NG  
V@f#/"u'  
[}3Y1t{G  
template < typename Cond, typename Actor > j pV  
class do_while wyM3|%RZ  
  { aQ\O ]gCE  
Cond cd; =p$Wo  
Actor act; Q)&Ztw<  
public : ;Yj&7k1  
template < typename T > H;E{Fnarv  
  struct result_1 R5zV= N  
  { +__Rk1CVh  
  typedef int result_type; p {3|W<  
} ; wS4wED&a  
"'(4l 2.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^\%%9jY  
ln7.>.F  
template < typename T > zFIKB9NUn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HDOaN  
  { _u; UU$~  
  do I%`2RXBt3^  
    { Yg b#U'|  
  act(t); DGnswN%n1  
  } RZjR d  
  while (cd(t)); pV8,b   
  return   0 ; \8!HZei  
} 'I2)-=ZL6  
} ; NR5A"_'  
$nW>]S\|  
)d~Mag+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (@Bm2gH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >vhyKq|g<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x$E l7=.  
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。 IP3-lru  
下面就是产生这个functor的类: gqhW.e}]  
V4>P8cE  
t9}XO M*  
template < typename Actor > @N$r'@  
class do_while_actor :Z)s'd.  
  { q% "nk  
Actor act; y-U(`{[nM  
public : fjb2-K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P|?z1JUd  
! 9e>J  
template < typename Cond > ra3WLK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [|YMnV<B  
} ; ;WhB2/5v  
8P 8"dN[  
,ZSuo4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /c7j@=0  
最后,是那个do_ gSC@uf  
H`P )  
W)l&4#__(  
class do_while_invoker _YY)-H  
  { JsC0^A;fM  
public : Q -+jG7vT  
template < typename Actor > \bg^E>-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jC oZm(bi  
  { z7CYYU?  
  return do_while_actor < Actor > (act); n5b N/  
} `>*P(yIN  
} do_; V*?,r<(  
k4@GjO1"$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mB\5bSFY`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ql8:s>1T  
最后来说说怎么处理break和continue ~$@I <=L  
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。 Z` Aiw."|  
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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