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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7hq$vI%0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C"JFN(f  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ej^pFo  
'|jN!y^ 2p  
?Z{:[.  
:5 zXW;s  
  class filler 0CtPq`!  
  { \-2O&v'}  
public : ]?/7iM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :jP4GCxU|  
} ; %s(Ri6R&  
tl@n}   
=eB^( !M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \0'0)@uziQ  
|GqKa  
j_#oP  
xBevf&tP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /bBFPrW  
tAxS1<T4  
TM?RH{(r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F8T.}qI  
4^>FN"Ve`B  
' Akt5q  
?_<14%r;  
二. 战前分析 !I UH 5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :TTZ@ q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u@ psVt   
s${|A =  
Scfk] DT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Lf-Gi  
  /* --------------------------------------------- */ rT}k[  
vector < int *> vp( 10 ); :"utFBO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Obl,Qa:5  
/* --------------------------------------------- */ 5Y}=,v*h}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r'/H3  
/* --------------------------------------------- */ jy kY8;4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8t$w/#'@  
  /* --------------------------------------------- */ to%n2^^K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y G{;kJ P  
/* --------------------------------------------- */ !JOM+P:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x[w!buV0\  
k NnI$(H"H  
sm1(I7y  
^@a|s Sb  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2uajK ..b  
1._1, _2是什么? x 8v2mnk  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 I"Gr<?r  
2._1 = 1是在做什么? <T0+-]i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `dpm{s n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U`HSq=J  
:t#N.[=&#  
D$W09ng-  
三. 动工 tc2e)WZP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N*CcJp{Q  
lgL|[ik`  
nYF;.k  
)vcyoq  
template < typename T > tI-u@ g  
class assignment l^,"^ vz  
  { ^vQ,t*Uj=  
T value; }1)tALA  
public : *>%tx k:)  
assignment( const T & v) : value(v) {}  $w@0}5Q  
template < typename T2 > m0(]%Kdw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }wkZ\q[  
} ; @$bEY#*C  
,^#{k!uaC{  
74u_YA<"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  t R(Nko  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @9X+ BdQU  
'U8% !  
O 6}eV^y  
2 &+Nr+P  
  class holder ^o@N.+`&<  
  { +l8`oQuG  
public : HAtf/E]  
template < typename T > JPq2C\Ka  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wm<`0}  
  { / ~\ I  
  return assignment < T > (t); m+7/ebj{A  
} >#[u"CB  
} ; c@xQ2&i  
i;GF/pi  
%Uz 5Ve  
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: l2lyi  
TODTR7yGo  
  static holder _1; m+ww  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ; wpX  
m\];.Da  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~t` uq  
而不用手动写一个函数对象。 -T0@b8  
Pgp`g.$<  
HLYTt)f}  
}bZcVc2  
四. 问题分析 !eH9LRp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #F~^m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~g_]Sskf7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &~SPDiu.t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x%WL!Lo  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \j$q';9p  
p!wx10b  
五. 问题1:一致性 TcP (?v  
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?| >2%*(nL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `BA,_N|6  
K\2UwX  
struct holder ;:/<XfZ  
  { !pMp n%r<]  
  // k ='c*`IE  
  template < typename T > 2Kg+SLU[~  
T &   operator ()( const T & r) const [!k#au+#c  
  { 13X\PO'9  
  return (T & )r; l^$8;$Rq  
} PI5a 'k0F  
} ; 7 z#Xf  
ofu {g  
这样的话assignment也必须相应改动: n:#gKR-J  
`]0E)  
template < typename Left, typename Right > ox2?d<dC6  
class assignment M]RbaXZ9  
  { l\NVnXv:>  
Left l; Gd]!D~[1  
Right r; x^J}]5{0  
public : |1@/gqa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l?AWG&  
template < typename T2 > b;;C><  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AusCU~:>  
} ; iLyJ7zby  
6u'+#nm  
同时,holder的operator=也需要改动: a+--2+~=  
8!T6N2O6d  
template < typename T > aUBGp: (  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x<S?"  
  { 5dPPm%U{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uzA_Zjx  
} .YT&V  
O'OVj  
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_C#a'$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E[Rd= /P6  
E`DsRR <  
return l(rhs) = r; g20,et  
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。 QQB\$[M!Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,hV}wK!  
heAbxs  
template < typename Tp > te 0a6  
class constant_t ~ e4Pj`?=K  
  { j> ?0Y  
  const Tp t; "|\G[xLOaW  
public : n&`=.[+A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SG)hrd  
template < typename T > %]zaX-2dm!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wTL&m+xr  
  { ZE!dg^-L  
  return t; 4Hk eXS.  
} <yxEGjm  
} ; =xa:>Vh#  
$Eo)i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !D_Qat  
下面就可以修改holder的operator=了 C|@6rr9TA  
mo$`a6[h<  
template < typename T > |BO!q9633V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lhyWlO  
  { ?0U.1N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?0{8fGM4  
} KXAh0A?&+  
RwG@C|sG  
同时也要修改assignment的operator() h{R>L s  
[|XMR=\>  
template < typename T2 > }=+J&cR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?3x7_=4t@  
现在代码看起来就很一致了。 "-pQL )f  
}AZ0BI,TI  
六. 问题2:链式操作 aMxg6\8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q1?0R<jOU  
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。 k4:e0Wd  
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。 'mH9 O  
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。 h7}D//~p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /MErS< 6  
+E{'A7im8=  
template < typename T > jlf.~ vt  
struct result_1 xUiSAKrcM  
  { c%5G3j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  &Ow[  
} ; z/B[quSio  
K KPQ[3g  
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: Y6>@zznk  
J`&*r;""V  
template < typename T > fO;#;p.  
struct   ref 7kQZ$sLc  
  { Ic%c%U=i  
typedef T & reference; 2=&4@c|cn  
} ; -*Voui  
template < typename T > SnK#YQCDt  
struct   ref < T &> P|>pm]>C  
  { aCq ) hR  
typedef T & reference; |6M:JI8  
} ; i #uc  
Xx=jN1=,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O0"u-UX{  
: J3_g<@  
template < typename T > LSR{N|h+)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +/bT4TkML  
  { yX%Xjo__*t  
  return l(t) = r(t); !`3q9RT3."  
} XS L*e  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9]{(~=D7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 , ;'y <GA  
eQiK\iDS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 IfeCSK,x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -v '|#q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G(g.~|=EZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BrWo/1b  
最后的布局是: 'zEmg}  
                Add !)Y T_ib  
              /   \ X ^ ?M4  
            Divide   5 r#% e$  
            /   \ dB{VY+!  
          _1     3 7S +YQ$_  
似乎一切都解决了?不。 S? -6hGA j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )L)jvCw,e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 W^es"\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5uVSbo.  
zNZ"PYh<u  
template < typename Right > j}uVT2ZE%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *J ]2"~_.  
Right & rt) const i]>)'i  
  { ?)8OC(B8q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F5hOKUjv  
} NrHh(:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bJ~@ k,'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 gc ce]QS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _iJ8*v 8A  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 jD`p;#~8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9S .J%*F7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;tBc&LJ?  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Lrr1) h  
{^Y0kvnd  
template < class Action > *!~jHy8F  
class picker : public Action O&]P u5  
  { ,?'":T1[  
public : cZ<@1I5QK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ceW,A`J  
  // all the operator overloaded F2B9Q_>P  
} ; g RX`61  
1x"S^j   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 I6q]bQ="  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: jm~qD T,  
S)$)AN<O  
template < typename Right > LW"p/`#<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Id<3'ky<N  
  { 'S[&-D%(3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L~WC9xguDl  
} \-Oq/g{j  
/3(|P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Po ,zTz   
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。 X; ~3 U 9  
-0 e&>H%  
template < typename T >   struct picker_maker gbC!>LV  
  { l6[0i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2[O\"a%  
} ; &s+F+8"P+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B{In "R8  
  { &!adW@y  
typedef picker < T > result; ;;*'<\lP.j  
} ; f|U J%}$v;  
/5PV|o nO  
下面总的结构就有了: ~O;'],#Co  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 f&n6;N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 &fIx2ZM[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ah_T tj  
至此链式操作完美实现。 " ,qcqG(  
b8>2Y'X  
na%DF@Rt#  
七. 问题3 !6yyX}%o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'ot,6@~x>  
OYj4G ?c  
template < typename T1, typename T2 > viLK\>>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ot^<:\< `G  
  { NV[_XXTv7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l6AG!8H  
} ^2|G0d@.:  
0c pI2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ranlbxp2l  
k=7+JI"J  
template < typename T1, typename T2 > "1-|ahW  
struct result_2 h=1cD\^|qw  
  { NIzxSGk|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3RW3<n  
} ; HxH.=M8S_  
-UhSy>m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? AXQG  
这个差事就留给了holder自己。 XW^Sw;[efZ  
    _w'N&#  
b6LwKUl  
template < int Order > B!z-O*fLE1  
class holder; `X=2Ff  
template <> 5@:c6(5$  
class holder < 1 > {eQ')f  
  { -t5DcEAb$  
public : jgkJF[t`  
template < typename T > |, Lp1  
  struct result_1 nJ ZQRRa:C  
  { C4`u3S  
  typedef T & result; ,^>WC G  
} ; Gp PlO]  
template < typename T1, typename T2 > ]h`<E~  
  struct result_2 k *#fN(_  
  { z1WF@ Ej  
  typedef T1 & result; B!#F!Wk"  
} ; mp\`9j+{  
template < typename T > hlgBx~S[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const neHozmm|  
  { ub#>kCL9  
  return (T & )r; i l)LkZ@  
} .\W6XRw  
template < typename T1, typename T2 > `!K!+`Z9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #4iiY6  
  { #]BpTpRAe<  
  return (T1 & )r1; c T[.T#I  
} y'a(>s(  
} ; K?4/x4p@  
Pdg%:aY  
template <> a9OJC4\  
class holder < 2 > yXpU)|o  
  { -9.Rmv#og{  
public : gm-m_cB<  
template < typename T > K)h\X~s  
  struct result_1 wl*"Vagb  
  { x+L G4++  
  typedef T & result; 0%m}tfQ5  
} ; vE9M2[TJA  
template < typename T1, typename T2 > 8olR#>  
  struct result_2 }iK_7g`yKa  
  { pxF<L\L?:  
  typedef T2 & result; !A6l\_  
} ; c1,dT2:=  
template < typename T > HfF4BQxm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #*g.hL<  
  { &SzLEbU!  
  return (T & )r; 5&uS700  
} /eoS$q  
template < typename T1, typename T2 > #2F 6}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V<#E!MG  
  { m-~eCFc  
  return (T2 & )r2; (f5v{S6b(  
} e|L$e0  
} ; X@ljZ  
CQq'x +{F  
;T|y^D  
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> >。 Rv ]?qJL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *L%i-Wg"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B>^5h?(lt  
+UK".  
return l(i, j) = r(i, j); )A`Zgg'L7D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]Tje6i F  
NjTVinz  
  return ( int & )i; sH^?v0^a  
  return ( int & )j; h-XMr_F  
最后执行i = j; %Jrdr`<  
可见,参数被正确的选择了。 NMSpi[dr  
UL/|!(s  
O\5*p=v  
]g>@r.Nc  
I92c!`{  
八. 中期总结 =,aWO7Pz  
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: 5X7kZ!r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S;o U'KOY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h=q%h8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2C@hjw(  
sFEkxZi<  
/mB'Fn6)  
a{lDHk`Wf  
a.|4`*1[;  
JlR'w]d M,  
九. 简化 $RQ7rL3g{  
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。 &h7q=-XU   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u@`)u#  
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: cx]O#b6B.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZKG S?z  
  +-*/&|^等 $z7[RLu0!  
2. 返回引用。 9`8\<a'rU  
  =,各种复合赋值等  c|N!ZYJI  
3. 返回固定类型。 N*PF&MyB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 67I6]3[ Z  
4. 原样返回。 7k<4/|CQ{  
  operator, E)Z$7;N0x  
5. 返回解引用的类型。 ~&/|J)}  
  operator*(单目) 26fm }QV  
6. 返回地址。 Fr%LV#Q  
  operator&(单目) &`a$n2ycy  
7. 下表访问返回类型。 tQ7DdVdix  
  operator[] gT K5z.]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8s4y7%,|  
  operator<<和operator>> Nxu 10  
&gkGH<oaX  
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。 Sx,O)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :E|HP#iwu  
1i}Rc:  
template < typename Left > >4:W:;R  
struct value_return w;.'>ORC  
  { [aF?1KxNMt  
template < typename T > x@+m _y  
  struct result_1 -jB1tba  
  { oZ O 6J-ea  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A9! gww  
} ; yQ4]LyS  
~U:{~z  
template < typename T1, typename T2 > H/_R!G8 \  
  struct result_2 r}i<cyL  
  { 4z-sR/d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3G9YpA_}X  
} ; b#-5b%ON  
} ; pti`q )  
9i)E<.6  
Vw*;xek?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ce{GpmW  
/&=E=S6  
下面我们来剥离functor中的operator() h<.G^c)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6Q,-ZM=Z_p  
8T'=lTJ  
return l(t) op r(t) L!E/ )#{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n4%|F'ma  
return op l(t) y D.S"  
return op l(t1, t2) ?JTy+V2t  
return l(t) op f>JuxX\G  
return l(t1, t2) op wTFM:N  
return l(t)[r(t)] 'kc_OvVA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m",wjoZe*  
g$~3@zD  
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: WYTeu "  
单目: return f(l(t), r(t)); XG"&\FL{T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A~Eu_m  
双目: return f(l(t)); c/ wzV  
return f(l(t1, t2)); >Dpz0v  
下面就是f的实现,以operator/为例 A)En25,X  
U">D_ 8  
struct meta_divide TX]4Y953D  
  { PY: l  
template < typename T1, typename T2 > KO(+%>^R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XM3N>OR.  
  { @.fuR#  
  return t1 / t2; e*uaxh+7  
} OiX>^_iDt  
} ; 1)u 3  
PIo/|1  
这个工作可以让宏来做: QBa1c-Y  
Cz x U @  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1TfK"\  
template < typename T1, typename T2 > \ hS&,Gm`^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h&J6  
以后可以直接用 fGJPZe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k oo`JHC  
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 3ik  
(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。。。) )J8dm'wH92  
@`aR*B  
cu|gM[  
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 $rDeI-)S  
@D8c-`LC"*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6\)61o_1|  
class unary_op : public Rettype zF%CFqQ  
  { x^}kG[s  
    Left l; i]*W t8~!  
public : -UkP{x)S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >z6 (fM`i  
`h12  
template < typename T > 1?"vKm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Eom|*2vWIC  
      { `CW8Wj  
      return FuncType::execute(l(t)); !<]%V]5[_  
    } ys:1%D,,_  
`pzp(\lc  
    template < typename T1, typename T2 > e0"R7a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tfj6#{M5  
      { =)m2u2c M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UiA\J  
    }  ~%_$e/T  
} ; h@FDP#H  
QRXsLdf$$  
^ng#J\  
同样还可以申明一个binary_op zcD&xoL\H  
"aK3 ylz;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DDn@M|*$  
class binary_op : public Rettype n'0^l?V  
  { 4)+MvKxjS  
    Left l; c|u{(E58  
Right r; xf<D5 olZ  
public : npg.*I/>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }kI-UEn$EP  
on $?c  
template < typename T > l]inG^s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R9D< lX0%  
      { JPS22i)P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /K2VSj3\  
    } [wP;g'F  
O^|dc=  
    template < typename T1, typename T2 > ),0_ C\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8I04Nx  
      { oAe]/j$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }N(-e$88  
    } E"bYl3  
} ; WM NcPHcj  
:y%%Vx~  
(;P)oB"`C  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0G1?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6#fl1GdH-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \%=\_"^?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ln)_Jf1r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8s pGDg\g  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CL|t!+wU/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 esx<feP)\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eX7Ev'(H  
下面是修改过的unary_op jI(~\`  
r9 'lFj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'YQ"Lf  
class unary_op {NXc<0a(  
  { 6ND,4'6  
Left l; Zalgg/.  
  Kvv&# eO\  
public : }UZ$<81=  
jFpXTy[>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6UR.,*f=  
{o< 4 ^  
template < typename T > NqvL,~1G  
  struct result_1 H7?C>+ay  
  { RVy8%[Gcq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bwUsE U 0  
} ; xi8RE@gm  
_aL:XKM  
template < typename T1, typename T2 > ^RrufwUA  
  struct result_2 OaRtGJnR  
  { Q*Per;%J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *O,\/aQ+  
} ; G*uy@s:  
e*jt(p[Ge  
template < typename T1, typename T2 > NmYSk6kWJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1u7 5  
  { J/8aDr (+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -MOPm]iA  
} rBa <s  
kc^ Q ?-?  
template < typename T > ,,S5 8\x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'W usEME  
  { sh[Yu  
  return OpClass::execute(lt(t)); \Xc6K!HJM  
} FYR%>Em  
~{iBm"4  
} ; EMzJJe{Cv  
p8hF`D~  
%YG ~ql  
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 GJai!$v  
好啦,现在才真正完美了。 PF*<_p"j  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q]Q i  
Yv }G"-=  
template < typename Right > Brr{iBz*"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &F9BaJ  
  { u*Z>&]W_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7'Y 3T[  
} R8P7JY[h  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &G7JGar  
?Z {4iF  
B-ReBtN  
)+RTA y[k  
csz/[*  
十. bind 0RAmwfXm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2MQgTFM9  
先来分析一下一段例子 8<t6_* f  
Pe8W Br;`  
<KqZ.7XfB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DvHcT] l>5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^;@q^b)ZP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9KRHo%m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 TKj8a(R_  
我们来写个简单的。 =($RT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @'j=oTT  
对于函数对象类的版本: ` `j..v,  
D% } ?l  
template < typename Func > s$css{(ek  
struct functor_trait ,@jRe&6  
  { Kl GPu GL  
typedef typename Func::result_type result_type; j9u/R01d  
} ; rlk0t159  
对于无参数函数的版本: no`c[XY  
ty[bIaQi  
template < typename Ret > ?r0#{x~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -;&aU;k  
  { $D +6=m[  
typedef Ret result_type; 34k<7X`I  
} ; 8M*[RlUJB  
对于单参数函数的版本: ]+;1)  
0ohpJh61Q  
template < typename Ret, typename V1 > )$Xd#bzD|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A9\m .3jo  
  { j9n3  
typedef Ret result_type; ,S E5W2a]  
} ; ]\w0u7}  
对于双参数函数的版本: "- S2${  
|F[E h ~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vd~{SS 2>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Hq[d!qc  
  { )kR~|Yn<-  
typedef Ret result_type; /KjRB_5~q}  
} ; )QEvV:\  
等等。。。 h 92\1,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eBX#^  
(iM"ug2  
template < typename Func > g^@ Kx5O\  
struct func_return #3vq+mcn  
  { Og[NRd+  
template < typename T > jOj`S%7  
  struct result_1 7yo/ sb9h  
  { X5UcemO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B?9K!c  
} ; 9~98v;Z1  
3IQ)%EN  
template < typename T1, typename T2 > <-62m8N|  
  struct result_2 &S}%)g%Iv9  
  { n0g,r/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rq?:I:0  
} ; u,e'5,`N  
} ; |#8u:rguy  
Cv862k P  
FVM:%S JjT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M-1 VB5  
zM{'GB+en  
template < typename Func, typename aPicker > DqyJ]}|  
class binder_1 )j(13faW|  
  { g3Q]W(F%$  
Func fn; X{zg-k(@  
aPicker pk; (e sTb,  
public : 9 X}F{!p~1  
JF!?i6V  
template < typename T > ~6m-2-14q  
  struct result_1 uqwB`<>KJ  
  { fmZ5rmw!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P5/K?I~/So  
} ; 7sKN`  
$s<,xY 9  
template < typename T1, typename T2 > #A<|&#hh  
  struct result_2 Sp$~)f'  
  { 834(kw+#9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yL/EIN  
} ; IB:eyq-+  
XzI c<81Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rB|Mp!g%@  
meunAEe  
template < typename T > RaT(^b(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Au jvKQ(  
  { HL$}Gh]q  
  return fn(pk(t)); hFl$u8KV  
} U]j4Izq  
template < typename T1, typename T2 > su6x okt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jcf'Zw"\  
  { vRa|lGeW  
  return fn(pk(t1, t2)); p6m]( Jg  
} C{>@b:]p  
} ; It'hmwu#  
#~?Q?"  
g+Vfd(e  
一目了然不是么? su.hmc  
最后实现bind 9Axk-c  
amq]&.M  
|S48xsFvq  
template < typename Func, typename aPicker > eUlF4l<]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w"d~R   
  { YBn"9w\#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #- $?2?2  
} nN" Y~W^k  
ppr95 Y]^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2KVMQH`B9  
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。 L4`bGZl55  
pOP`n3m0  
十一. phoenix UMR0S5`}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >m='#x0>Y  
|_L\^T|6  
for_each(v.begin(), v.end(), ?8[,0l:|  
( +7n;Bsk _  
do_ `<&RZB2  
[ cPA-EH  
  cout << _1 <<   " , " Pk/{~!+ $  
] NIufL }6\  
.while_( -- _1), cF!ygz//  
cout << var( " \n " ) =ic"K6mhq  
) KrE:ilm#^Y  
); K  +n  
2[f8"'lUQ  
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: ?dMyhU}  
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{:T~s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P#-9{T   
那么我们就照着这个思路来实现吧: y<mmv~=  
$;NxO0$  
-q1vB8gjj  
template < typename Cond, typename Actor > ;okFm  
class do_while ~]f+   
  { KdU!wsKfG  
Cond cd; &!> )EHGV  
Actor act; ,l`4)@{G  
public : x95[*[  
template < typename T > t mAj  
  struct result_1 N,U<.{T=A  
  { bM7y}P5`1  
  typedef int result_type; o C0K!{R*  
} ; [=*c8  
's]I:06A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c{4C4'GD  
=" Q5Z6W  
template < typename T > |uo<<-\jTO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )]x/MC:9r  
  { Uywi,9f  
  do !K a!f1  
    { iXt1{VP'K  
  act(t); J.'}R2gT1  
  } dw{L,u`68  
  while (cd(t)); t\44 Pu%  
  return   0 ; &K2J$(.t  
} .OFwGOL%  
} ; UjLZ!-}  
RbB y8ZVM  
Zp'c>ty=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [ySO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I3Gz,y+  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 mlC_E)Ed5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 IG@.WsM_  
下面就是产生这个functor的类: 7A0D[?^xe  
1haH2F^ q3  
XBQ]A89G  
template < typename Actor > _  dFZR  
class do_while_actor o&45y&  
  { =#)Zm?[;  
Actor act; +~~FfIzf#  
public : HPl'u'.Hg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !V|i\O|Q2  
Jlgo@?Lc  
template < typename Cond > I4]|r k9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cHN eiOF  
} ;  c(Liwuj  
\uxDMKy  
u&MlWKCi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Fy1@B(V%  
最后,是那个do_ /C)mx#h]  
bvdAOvxChW  
pqmb&"l  
class do_while_invoker .b'o}DLa  
  { ygt7;};!  
public : cQkH4>C~  
template < typename Actor > 9WN 4eC$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4o7(cP  
  {  N7%iz+  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,\*PpcU  
} <>3}<i<[&  
} do_; eu!B ,  
Fkgnc{NI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xWkCP2$?P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >E*j4gg  
最后来说说怎么处理break和continue JkT , i_  
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。 VQSwRL3B=  
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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