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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b c+' n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \UXQy{Ex  
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, &?~> I[^~  
a@%FwfIu  
0Vg8o @  
$lO\eQGxB  
  class filler =%a.C(0&G  
  { "$WZd  
public : 9<R:)Df  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "DUL} "5T  
} ; 5vS'Qhc  
lY6U$*9c  
j*CnnM#n  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #oHHKl=M  
UOa{J|k>h  
Q} / :  
cM55 vVd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); er97&5  
b7\nCRY  
3c6<JW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 le*pd+>j  
EB)0 iQ  
>:Rc%ILym  
" I:j a7  
二. 战前分析 wt-)5f'{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C<{k[!N%zm  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9D&ocV3QV  
}APf^Ry  
f9; M"Pd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A6-JV8^  
  /* --------------------------------------------- */ `>K;S!z  
vector < int *> vp( 10 ); +|^rz#X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P}cGWfj  
/* --------------------------------------------- */ d~qDQ6!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m,-:(82  
/* --------------------------------------------- */ vh((HS-)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K !`tEW[  
  /* --------------------------------------------- */ :[,n`0lH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :c c#e&BO  
/* --------------------------------------------- */ <x,$ODso  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {"O'kx  
si)920?E&  
\vKMNk;kz  
=T9QmEBm  
看了之后,我们可以思考一些问题: PE3l2kr  
1._1, _2是什么? mhh8<BI  
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。 x#'# ~EO-G  
2._1 = 1是在做什么?  /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。 M,NYF`;a  
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。 ZE4~rq/W  
mlX^5h'  
Fz-Bd*uS  
三. 动工 -(~CZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -$t#AYKz  
NCBS=L:  
`ez_ {  
kAU[lPt*R  
template < typename T > 1H%LUA  
class assignment c_+}`  
  { vWwp'q  
T value; e;!si>N  
public : uT ngDk  
assignment( const T & v) : value(v) {} ( J5E]NV  
template < typename T2 > =ejkE; %L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @"];\E$sI  
} ; vTN$SgzfCU  
8IbHDDS  
gTm[<Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a3JG&6-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !\2Xr{f  
tyNT1F{  
~`(#sjr6KR  
,SH))%Cyt  
  class holder c:M~!CXO  
  { c V=h 8F  
public : Beq zw0  
template < typename T > Z_Hc":4i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YrFB~z.V  
  { F:1w%#6av  
  return assignment < T > (t); Js ~_8  
} k#&d`?X  
} ; wm !Y5  
BH0].-)[y!  
YR^J7b\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ma,H<0R  
;5?$q  
  static holder _1; hxGZ}zq*S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6j+_)7.V  
QVsOB$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RdRF~~R%  
而不用手动写一个函数对象。 *6?h,Dt L  
+g>)Bur  
w/#k.YE  
L W 8LD|@  
四. 问题分析 f9?\Q'v8  
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。 jIaAx_  
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。 Z~CL|=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s,)Z8H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9s7sn*aB#5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M<4~ewWJ  
7X*$Fu<  
五. 问题1:一致性 -J[*fv@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| sFuB[ JJ}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V'K1kYb  
:= C-P7  
struct holder <!Ed ND=  
  { Z.ky=vCt  
  // TFjb1 a,)  
  template < typename T > 3dTz$s/[  
T &   operator ()( const T & r) const xy5&}_Y  
  { DY/xBwIF  
  return (T & )r; 9@/ X;zO  
} 6w|s1!B l  
} ; T%B&HsH  
#`?B:  
这样的话assignment也必须相应改动: 7VduewKX8  
DD{-xCCR  
template < typename Left, typename Right > #?DwOUw  
class assignment bz<f u  
  { <F{EZ Ii  
Left l; ).0klwfV  
Right r; B+:/!_  
public : ZF^$?;'3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @8{-B;   
template < typename T2 > dj>zy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?S9? ?y/  
} ; uxLT*,  
#eadkj #;  
同时,holder的operator=也需要改动: ""q76cx  
589hfET  
template < typename T > Dukvi;\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z3x /Y/X$S  
  { !tJQ75Hwv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7uQiP&v  
} N@6+DHt  
4c^WQ>[  
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。 @)k/t>r(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j1D 1tn  
@K .{o'  
return l(rhs) = r; EIQ`?8KSR  
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。 UEHJ? }  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &y_Ya%Z3*e  
-@bOFClE  
template < typename Tp > v *icoj  
class constant_t k6eh$*!  
  { hNU$a?eVpR  
  const Tp t; t^Z-0jH  
public : t?1 b(oJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |Yb]@9 >vn  
template < typename T > R|D%1@i]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {0L.,T~g+[  
  { (E(J}r~E  
  return t; D *=.;Rq  
} & 6="r}  
} ; V_\9t8  
/tdRUX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6&* z  
下面就可以修改holder的operator=了 'Nkd *  
m3#rU%Wj  
template < typename T > +-X 6 8`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,{6 Vf|?  
  { )x5t']w`K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4yK{(!&i+  
} +L0Jje>Az  
f/PqkHF  
同时也要修改assignment的operator() N =T 0Td  
Kj53"eW  
template < typename T2 > w`YN#G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R E0ud_q2  
现在代码看起来就很一致了。 d HN"pNNs  
"f~*4g  
六. 问题2:链式操作 D?.H|%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y~TD)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。 '2z1$zst,#  
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。 ~Z`Cu~7  
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。 t 7-6A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lxsn(- j  
O\J{4EB@.  
template < typename T > mV'-1  
struct result_1 NoOrQ m  
  { O2qy[]km  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6%^A6U  
} ; P(%^J6[>  
fK|P144   
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: k*4!rWr0r&  
%ZsdCQc{`  
template < typename T > HT:V;?"  
struct   ref 1K#%mV_  
  { =f?vpKq40  
typedef T & reference; *qZBq&7tb  
} ; #HDP ha  
template < typename T > cY^'Cj  
struct   ref < T &> b($9gre>mI  
  { QQ,V35Vp[  
typedef T & reference; + mPVI  
} ; 5pU/X.lc  
:i3 W U%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =odKi"-6  
O70#lvsM;  
template < typename T > ;I9g;}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w2SN=X~#  
  { 0Ke2%+yqJ  
  return l(t) = r(t); ~KQiNkA\|l  
} S3UJ)@ E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 u!-v1O^[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4L bll%[9  
XL7||9,(h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 '=0l{hv@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R=2"5Hy=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 esM r@Oc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L1#_  
最后的布局是: s:K'I7_#@  
                Add ?bAv{1dvT=  
              /   \ s<+;5, Q|  
            Divide   5 =O/v]B8"  
            /   \ *C);IdhK%y  
          _1     3 Tb:6IC7="  
似乎一切都解决了?不。 ~ o=kW2Y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U7''; w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Zi?:< H}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: GG`j9"t4  
_+j#.o>  
template < typename Right > i A<'i8$P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 99tUw'w  
Right & rt) const 4,0 8`5{  
  { =9h!K:,k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6 w'))Z  
} klAvi%^jE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '|<r[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。 .}5qi;CA  
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:(9q8NLC  
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。 vb| d  
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。 Z~w2m6;s  
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? O!t=,F1j  
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: Ih N^*P:Fo  
LzxO=+=9!q  
template < class Action > 8|(],NyEJ  
class picker : public Action ~{ GTL_w  
  { :p%#U$S4  
public : +z[+kir  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "@^Q" RF  
  // all the operator overloaded p~NHf\  
} ; 9 p,O>I  
T^F83Py<  
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。 S['cX ~  
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: ol K+|nR  
+|x{?%.O  
template < typename Right > G`;\"9t5h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m[z $y  
  { (I`lv=R"j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `v-O 4Pk  
} *\@RBJGF  
JVGTmS[3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `8r$b/6  
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。 J$PlI  
+f%"O?  
template < typename T >   struct picker_maker lMH~J8U3  
  { l,~`o$ _  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x]@z.Yj  
} ; Qea"49R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _%er,Ed  
  { SdN&%(ZE  
typedef picker < T > result; EDuH+/:n  
} ; @q`T#vd  
5dhy80|g]  
下面总的结构就有了: oaZdvu@y  
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。 C_'EO<w$  
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。 E[7E%^:Mg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  q(X7e  
至此链式操作完美实现。 WNZYs  
V= -  
*o38f>aJl  
七. 问题3 R(*t 1R\  
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。 RO|8NC<oj  
<W>A }}q  
template < typename T1, typename T2 > ~ g-(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m"-kkH{I  
  { c1r+?q$f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m)LI| v  
} jO/cdLKX(  
^_i)XdPU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: b;{"@b,Y  
Zk/ejhy0  
template < typename T1, typename T2 > s7HKgj  
struct result_2 C/QmtT~`e  
  { t|V<K^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &AOGg\  
} ; VdGVEDwz  
mj&OZ+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? tGgDS)  
这个差事就留给了holder自己。 SO.u0!  
    j RcE241  
kG{};Vm  
template < int Order > Y9|!= T%  
class holder; d:w/{m% #  
template <> gS'7:UH,  
class holder < 1 > >~Xe` }'  
  { Yku6\/^  
public : M.6uWwzQR  
template < typename T > -KV,l  
  struct result_1 @0s' (  
  { w/O'&],x  
  typedef T & result; 6T|Z4f|  
} ; *oeXmY  
template < typename T1, typename T2 > j}tM0Ug.U  
  struct result_2 p"c6d'qe  
  { jdLu\=@z  
  typedef T1 & result; J5HN*Wd  
} ; 1 z~|SmP1  
template < typename T > Zs{7km  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LSA6*Q51  
  { b_a k@LYiu  
  return (T & )r; 6r`N\ :18  
} FZn1$_Svr  
template < typename T1, typename T2 >  ?ueL'4Mm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sT"ICooc  
  { TIZ2'q5wg  
  return (T1 & )r1; 4r `I)  
} u:lBFVqk  
} ; ?d3FR!  
1/m$#sz  
template <> )DhE~  
class holder < 2 > ;"u,G!  
  { W^h,O+vk  
public : fv#ov+B  
template < typename T > u6F>o+Td)  
  struct result_1 as]M%|/-I  
  { Im\ ~x~{  
  typedef T & result; z,$uIv}'@  
} ; S6(48/  
template < typename T1, typename T2 >  @--"u_[  
  struct result_2 |'1.a jxw  
  { $u.rO7)  
  typedef T2 & result; Z^2SG_pD  
} ; x?V^ l*  
template < typename T > t6\H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %hN>o)  
  { P7b"(G%  
  return (T & )r; vD9\i*\2  
} >qB`0 3>  
template < typename T1, typename T2 > ULxQyY;32  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $*G3'G2'iS  
  { o-Dfud@  
  return (T2 & )r2; >!@D^3PPA  
} p<H_]|7$7U  
} ; 2,q*8=?{6P  
oA[`| ji  
:0Jn`Ds4o  
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> >。 D{Nd2G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n]Yz<#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3))CD,|  
$(;Ts)P  
return l(i, j) = r(i, j); Ycm.qud ?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~EY)c~ H  
.tLRY  
  return ( int & )i; v~Dobk/n  
  return ( int & )j; F?R6zvive  
最后执行i = j; ?_d>-NC  
可见,参数被正确的选择了。 %;h1n6=v2  
s=-?kcoJ2d  
8v2Wi.4T  
d;p3cW"  
H @k }  
八. 中期总结 ]:D&kTc  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: FS&QF@dtgf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1aO(+](;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _g/d/{-{Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >*gf1"  
SF*mY=1  
KTT!P 4  
XrTc5V  
NR(rr.  
USN'-Ah  
九. 简化 o g9|}E>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5]]QW3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4y+hr   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SaF0JPm4z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xjU0&  
  +-*/&|^等 hz;SDaBA  
2. 返回引用。 Od;k}u6;<  
  =,各种复合赋值等 @w==*.x  
3. 返回固定类型。 *(q{k%/M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _ymSo`Iv R  
4. 原样返回。 cJq {;~   
  operator, 6x(b/`VW  
5. 返回解引用的类型。 @q<h.#9  
  operator*(单目) ag:<%\2c  
6. 返回地址。 U&B(uk(2  
  operator&(单目) =v\}y+ Yh  
7. 下表访问返回类型。 W`_Wi*z4  
  operator[] 3=ME$%f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |>U<EtA"  
  operator<<和operator>> 2N &B  
}])j>E  
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。 Pfvb?Hy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $<Gt^3e  
|n,O!29  
template < typename Left > i=b'_SZ '  
struct value_return @]X!#&2>  
  { wjX0r7^@  
template < typename T > h6LjReNo  
  struct result_1 t"%~r3{  
  { AM!P?${a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K ~\b+  
} ; qfFa" a  
LL3| U  
template < typename T1, typename T2 > fy>3#`T-  
  struct result_2 !$iwU3~<  
  { Z%.L d2Q{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kp[&SKU c  
} ; 7]L}~  
} ; NPBOG1q%  
+gndW  
C|FI4/-e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M-QQ  
b9.7j!W  
下面我们来剥离functor中的operator() u8A,f}D 3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C;ha2UV0H  
O>rz+8T  
return l(t) op r(t) &JLKHwi/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZyC[w 7$I2  
return op l(t) O&.gc p!  
return op l(t1, t2) gEVoY,}/-U  
return l(t) op k~<ORnda  
return l(t1, t2) op :Oj!J&A  
return l(t)[r(t)] Us&~d"n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vy5{Vm".4  
[F *hjGLc}  
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: "wV7PSbM  
单目: return f(l(t), r(t)); W7V#G(cpU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sDHFZ:W  
双目: return f(l(t)); `kOp9(Q{  
return f(l(t1, t2)); i}:^<jDv?  
下面就是f的实现,以operator/为例 x?R1/iHv  
2F1Bz<  
struct meta_divide ,`ehR6b  
  { QA!'p1{#  
template < typename T1, typename T2 > M|z4Dy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z*^vdi0  
  { viS7+E|O  
  return t1 / t2; GV)DLHiyxX  
} kafj?F  
} ; tN;~.\TKg  
[ dVRVm0N  
这个工作可以让宏来做: m<4tH5 };d  
U3>ES"N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .a]av   
template < typename T1, typename T2 > \ '! ;Xxe5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5Obv/C  
以后可以直接用 \xZ6+xZd1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t_X=x`f  
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 F,GG>(6c  
(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。。。) a=^>A1=  
h7\16j  
pvqbk2BO  
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 Q@l.p-:^U  
+r =p ,leb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l) )Cvre+  
class unary_op : public Rettype ( v=Z$#l  
  { Mg^3Y'{o  
    Left l; /@s(8{;  
public : .TRp74  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UbwD2>  
a*@4W3;7  
template < typename T > b;(BMO,(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xOpCybmc  
      { v|r#  
      return FuncType::execute(l(t)); ]M9r<x*  
    } M}F) P&Y  
Nf{tC9l  
    template < typename T1, typename T2 > F, p~O{ Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZNbb8v  
      { Jro%zZle  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *[['X%f  
    } m&r?z%  
} ; > 1&_-  
XFN4m #  
]^CNC0  
同样还可以申明一个binary_op Z\M8DZW8Y  
!tofO|E5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ( u}tUv3  
class binary_op : public Rettype 0V:PRq;v0  
  { 4m$Xjj`vE  
    Left l; 2r&T.  
Right r; %kJ_o*"  
public : MdOQEWJ$|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' 4nR^,  
8 3wa{m:  
template < typename T > ZsPT!l,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !5P\5WF~Y  
      { (ft8,^=4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p=65L  
    } *3A[C-1~.  
Ol~j q;75  
    template < typename T1, typename T2 > +JMB98+l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ']hB_ 4v  
      { HNRZ59Yyq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aAr gKM f  
    } !Rzw[~  
} ; wYrb P11  
E  K)7g~  
 H)),~<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 6mnj!p]3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $Xf gY1S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZV`D} CQ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cboue LEt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gm63dE>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *.UM[Wo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \/J7U|@Lt  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5{Xld,zw  
下面是修改过的unary_op 8v},&rhPQq  
`43`*=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t UJ m}+=>  
class unary_op U}55;4^LX  
  { .~+I"V{y F  
Left l; 5h9`lS2  
  GB1[`U%  
public : MOuI;EF  
L {6y]t7^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z:hY{/-  
ZqHh$QBD 9  
template < typename T > ;IC:]Zu  
  struct result_1 EROf%oaz=  
  { Vu DSjh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `zNvZm-E  
} ; ;&Q8xC2  
jlV~-}QKb7  
template < typename T1, typename T2 > #:{Bd8PS  
  struct result_2 @;iW)a_M  
  { 6% @@~"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pJC@}z^cw  
} ;  PK#; \Zw  
_7(>0GY  
template < typename T1, typename T2 > aHosu=NK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N5$L),?\y  
  { ?u/Uov@rD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fKzOt<wm  
} G2]/g  
_ECWSfZ  
template < typename T > }yup`R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?*I2?   
  { z116i?7EnV  
  return OpClass::execute(lt(t)); d`D<PT(\  
} )GDP?Nc<Ik  
lE~5 b  
} ; .0l0*~[  
o +sb2:x  
-iu7/4!j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M),i4a?2  
好啦,现在才真正完美了。 -4|\,=j  
现在在picker里面就可以这么添加了: e_Na_l]  
D[2I_3[wp  
template < typename Right > zQJ9V\0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [:-Ltfr  
  { tG(#&54  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .lVC>UT  
} \|\ Dc0p}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .CI { g2  
A`Vz5WB  
h }&WBN  
a?bSMt}  
C~PrIM?  
十. bind vT)(#0>z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PtySPDClj  
先来分析一下一段例子 :<ye:P1s  
t#tAvwFM8  
iR;Sd >)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6/`$Y!.ub  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H79XP.TtE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >U\,(VB  
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。 :_;9&[H9ha  
我们来写个简单的。 SoZ$1$o2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Mg? ^5`*  
对于函数对象类的版本: cn&\q.!fh  
 ]~g6#@l  
template < typename Func > J%d\ 7  
struct functor_trait Kh<xQ:eMy  
  { 4 G`7]<  
typedef typename Func::result_type result_type; Ws"eF0,'Z  
} ;  gBQK  
对于无参数函数的版本: HvSKR1wL\  
-oo&8  
template < typename Ret > T 9Jv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %Q:i6 ~  
  { o7"2"( =>  
typedef Ret result_type; DC4,*a~  
} ; ea-NqdGs;m  
对于单参数函数的版本: asT:/z0  
mo1(dyjx  
template < typename Ret, typename V1 > 5y07@x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c e`3&  
  { 2 2K:[K  
typedef Ret result_type; t]?u<KD<  
} ; j0b?dKd  
对于双参数函数的版本: 44T>Yp09  
2_@vSwC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !e?;f=1+E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EsR_J/:Qe  
  { `$j"nP F_  
typedef Ret result_type; u^H:z0  
} ; JBa( O- T  
等等。。。 1<#J[$V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #~J)?JL  
:A%|'HxH3  
template < typename Func > ~IvAnwQ'  
struct func_return Bbuy y  
  { L~N<<8?\   
template < typename T > dKyJ.p   
  struct result_1 49b#$Xq  
  { ~nk{\ rWO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S#+Dfa`8X  
} ; .{+<o  
]jNv}{  
template < typename T1, typename T2 >  9?c0cwP?  
  struct result_2 WE""be8  
  { h=6Zvf<x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'PW~4f/m  
} ; FHpS?htRy  
} ; >?iL_YTX  
UFnz3vc  
hES_JbX}]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {fXD@lhi  
?f!w:z p  
template < typename Func, typename aPicker > @]r,cPx0Y  
class binder_1 gMe)\5`\Y  
  { * ^R?*vNs  
Func fn; _[ml<HW]  
aPicker pk; ^2-2Jz@  
public : wc7gOrPpm  
M0[7>N _  
template < typename T > po@=$HK  
  struct result_1 B"rV-,n{  
  { v'`VyXetl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; LE^kN<qMK  
} ; &2-dZK  
dg[ &5D1Q  
template < typename T1, typename T2 > E.V#Bk=  
  struct result_2 ,CiN@T \&  
  { D:`b61sWi_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kSJWXNC  
} ; /NvHM$5O%  
S<Z]gY @c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o6LeC*  
cMxuG'{=.  
template < typename T > O$ dz=)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _P6e%O8C#  
  { zN2CI6  
  return fn(pk(t)); W&E?#=*X  
}  )l 0\TF  
template < typename T1, typename T2 > 8T ?=_|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)6+I(H  
  { CK4C:`YG  
  return fn(pk(t1, t2)); # .1+-^TQk  
} ;+:C  
} ; H@ab]&  
'ii5pxeNI  
#0OW0:Q  
一目了然不是么? %UGXgYDz  
最后实现bind 05o +VF;z  
hnOo T? V  
[PXv8K%]p  
template < typename Func, typename aPicker > 7$"{&T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {'O,G$Ldkr  
  { v#/k`x\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); be^+X[  
} )96tBA%u  
 ,2yIKPWk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <L!9as]w  
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。 -jXO9Q  
Mk-zeq<2z  
十一. phoenix JU>F&g/|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w|t}.u  
r Uau? ?  
for_each(v.begin(), v.end(), !>E$2}Q|]  
( Q)mYy  
do_ E@.daUoB  
[ $U*b;'o  
  cout << _1 <<   " , " msf%i!  
] \mp2LICQg  
.while_( -- _1), Ja4j7 d1:  
cout << var( " \n " ) g \;,NW^  
) Z'!Ii+'6  
); fYgEiap  
#(Xv\OE  
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: 4:zyZu3fm  
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 !c2<-3e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i>j(Dsv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E'g?44vyw  
QgF2f/;!  
td!YwN*  
template < typename Cond, typename Actor > xI>HY9i )  
class do_while (C9{|T+h  
  { RKb{QAK!v  
Cond cd; qu`F,OG  
Actor act; mb GL)NI  
public : Y@l>4q")  
template < typename T > #Fkn-/nL  
  struct result_1 !n^7&Y[N;  
  { rds 4eUxe  
  typedef int result_type; O-uf^ S4  
} ; WupONrH1e  
N2uTWT>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q,>-4Cm  
=a $7^d  
template < typename T > f\u5=!kjN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M2Zk1Z  
  { rD!UP1Nb  
  do 70F(`;  
    { ]N^>>k  
  act(t); \R.Fmeko  
  } u`gY/]y!  
  while (cd(t)); vSv:!5*  
  return   0 ; :F.eyA|#@G  
} OrRU$5Lo  
} ; ekPn`U  
W61nJ7@  
91oAg[@4G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >>.4@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 1$v1:6  
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。 1#V&'A  
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。 F3=iyiz6  
下面就是产生这个functor的类: xlm:erP  
BDcA_= ^R&  
w9,w?%F  
template < typename Actor > YPmgR]=6  
class do_while_actor `{+aJ0<S  
  { Lw<%?F (  
Actor act; f}:W1&LhI?  
public : en8l:INX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9;L50q>s  
NaC}KI`  
template < typename Cond > ]cP$aixd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G]E-2 _t7  
} ; TIVrbO\!o  
nA.~}  
%)}y[ (  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pVC; ''E  
最后,是那个do_ OcZ8:`=%  
de q L  
p77  
class do_while_invoker q/3 )yG6s  
  { - %`iLu  
public : *:,y`!F=y  
template < typename Actor > _Bq[c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QmY1Bn?s  
  { xf 4`+[  
  return do_while_actor < Actor > (act); T`K4nU#  
} mAuN* (  
} do_; ]oE:p  
9Fh1rZD<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |YK4V(5x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 95^-ptO{1`  
最后来说说怎么处理break和continue (nt=  
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。 &BkdC,o  
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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