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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p_:bt7 B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6|@\\\l  
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, R[bI4|t  
#*zl;h1(  
b9L" ?{  
9l&4mt;+&<  
  class filler ;3P~eeQR  
  { J9V,U;"\  
public : D>`lN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XPfheV G  
} ; ')82a49eA  
_q1b3)`D  
Fs 95^T  
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: d# >iFD+  
6%\&m|S  
z<jH{AU  
lWRRB&8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @\}w8  
k@=w? m  
g?1! /+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wyC1M  
_!:*&{  
4.&hV?Kxz  
C'S&  
二. 战前分析 i!7|YAu  
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。 x:0nK,  
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 e:T8={LU2W  
0)HZ5^J  
L^%jR=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NU/:jr.W#  
  /* --------------------------------------------- */ ZGgM- O1  
vector < int *> vp( 10 ); L; (J6p]h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T*bBw  
/* --------------------------------------------- */ _I<LB0kgf.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ef"M e(  
/* --------------------------------------------- */ /s|4aro  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LR:meCOI  
  /* --------------------------------------------- */ &Z%|H>+;T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tjWf`#tH>H  
/* --------------------------------------------- */ Uf`~0=w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4cQ|"sOzD  
rI;84=v2&9  
fKkH [  
d'UCPg<Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: -d8U Hc  
1._1, _2是什么? 2r*Yd(e  
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。 .{ -C*  
2._1 = 1是在做什么? K)_DaTmi)  
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。 j3_vh<U\  
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。 /{sFrEMP\  
n*nsFvt%o  
o>?#$~XNv  
三. 动工 k=``Avp?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 01&J7A2  
{<#~Ya-  
>[&Zs3>  
0$1-5XY9  
template < typename T > dHJ#xmE!pP  
class assignment *)0-N!N#)  
  { =ec"G2$?"  
T value; |x/00XhS  
public : uh 3yiDj@a  
assignment( const T & v) : value(v) {} TZ>_N;jTZ  
template < typename T2 > m0[JiwPI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M9dOLM.  
} ; e>~7RN  
,5J}Wo?Q}  
uYy&<_r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nAY'1!Oi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l 4e`-7  
rJws#^ ]  
z]33_[G1U  
1_V',0|`>  
  class holder JV_V2L1Ut  
  { nhb: y  
public :  _YPu  
template < typename T > KoF_G[m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HCOE'24I  
  { ^f_4w|u,+  
  return assignment < T > (t); }Gi4`Es  
} p&Ev"xhs  
} ; V0/O T~gS8  
alz2F.%Y  
4pG!m&4]ze  
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: EN/e`S$)  
MFqM 6_  
  static holder _1; XPd@>2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C[IY9s:Pf  
YfZ96C[a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qEy]Rc%  
而不用手动写一个函数对象。 lN,)T%[0-  
'pQ\BH  
Im<(  
#!RO,{FT  
四. 问题分析 N}5'Hk4+  
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。 VyWPg7}e  
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。 dSq3V#Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .Mz'h 9@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X|wg7>kh*`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JVawWw0q  
:0'2m@x~  
五. 问题1:一致性 )"4v0dv  
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?| *p=a-s5-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2Pz)vnV"  
NU{`eM  
struct holder N"Mw1R4  
  { T]0H&Oov  
  // qG?svt  
  template < typename T > F!pgec%]'  
T &   operator ()( const T & r) const v>oWk:iJP  
  { 6 ~LCj"  
  return (T & )r; 8P[aX3T7G  
} <V_P)b8$1  
} ;  HLsG<#  
O;m@fS2%3  
这样的话assignment也必须相应改动: "GY/2;  
j8 |N;;MN  
template < typename Left, typename Right > {IR-g,B  
class assignment E3P2  
  { g+  P  
Left l; &|&tPD/dJ  
Right r; T=D|jt  
public : nBo?r}t4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,"U_oa3  
template < typename T2 > G Rq0nhJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O[RivHCY  
} ; yK"T5^o  
M# a1ev  
同时,holder的operator=也需要改动: 1xsIM'&  
s%xhT  
template < typename T > e_Un:r@)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @?E|]H!S]  
  { lS!uL9t.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %{*)-_M  
} .lE7v -e  
UD}#c:I  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z:3SI$tO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ptj[9R  
rmh 1.W  
return l(rhs) = r; G}8Zkz@+  
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。 ~P;KO40K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P<s 0f:".  
zvAUF8'_  
template < typename Tp >  5i|DJ6  
class constant_t 5wgeA^HE2y  
  { hiBZZ+^[  
  const Tp t; ?Q#yf8  
public : Q-7C'|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ap)[;_9BD  
template < typename T > -Mx\W|YK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wu53e= /  
  { YOE!+MiO  
  return t; GX-V|hLaGX  
} oTLA&dy@  
} ; .m/$ku{/J  
`j)S7KN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L$rMfe S  
下面就可以修改holder的operator=了 ]R?{9H|jwE  
glo Y@k~  
template < typename T > bjCO@t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >A_:q yGk  
  { 1 |T{RY5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jPc"qER!  
} {Z!x]}{M  
pS6p}S=1]  
同时也要修改assignment的operator() TpIx!R9  
e/s8?l  
template < typename T2 > ^]{m*bEkR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l+HF+v$  
现在代码看起来就很一致了。 HmQ.'  
.,+TpP kc  
六. 问题2:链式操作 %!X9>i>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [3|&!:4g6  
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。 rO3.%B}  
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。 jqv"8S5  
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。 CaE1h9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RJhafUJ zH  
OPe3p {]  
template < typename T > \{u 9Kc  
struct result_1 =R6IW,*  
  { IMcuoQ5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R&MdwTa  
} ; VxA?LS`  
Ql8s7%  
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: |x#w8=VP-  
]/ffA|"U`  
template < typename T > R!Lh ~~@{(  
struct   ref c+A$ [  
  { 4-voR5Fd  
typedef T & reference;  oo4aw1d  
} ; k3yA*Ec  
template < typename T > Q /zlU@  
struct   ref < T &> /9@[gv A  
  { !> 2kH  
typedef T & reference; E>I\m!ue  
} ; )Bw}T  
bo|3sN+D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -g\;B  
s{9 G//  
template < typename T > CR8szMa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eEl71  
  { BL[N  
  return l(t) = r(t); CFTw=b@  
} oT0TbZu%  
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。 \@!"7._=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hH(w O\s  
U]AJWC6  
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 .$"13"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q"9 2][}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &,8F!)[9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J5Ovj,[EZ  
最后的布局是: Y!qn[,q8  
                Add r7^oqEp@B  
              /   \ $H8B%rT]  
            Divide   5 <{P`A%g@  
            /   \ f1w_Cl  
          _1     3 AEd]nVV Q  
似乎一切都解决了?不。 ?RQ_LA;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |5TzRz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 NpLZ ,|H  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: G nPrwDB  
O;lGh1.  
template < typename Right > Aw$+Ew[8 2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~J:]cy)Q  
Right & rt) const cw"Ou%  
  { s3sPj2e{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); / DG  t  
} ItD&L ))  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =n<Lbl(7  
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。 Bw/8-:eb  
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。 %urd;h D  
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。 x:$ xtu  
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。 |R&cQKaQ`  
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? !rsGCw!Pg  
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: A9_} RJ9  
).3riR  
template < class Action > J!\oH%FJp  
class picker : public Action pf$gvL  
  { 4G2iT+X-  
public : 6o d^+>U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~JQ6V?fucD  
  // all the operator overloaded p|+TgOYOc  
} ; $W]}m"l  
")YD~ZA%)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 = 6'Fm$R  
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: 6,cJ3~!48  
cDIZkni=  
template < typename Right > bRD-[)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b4&l=^:e=  
  { es^@C9qt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 74r$)\q  
} FrC)2wX  
P W_"JZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `gAW5 i-z5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J9-n3o  
X;]I jha<*  
template < typename T >   struct picker_maker \q@Co42n\  
  { gA}?X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zfw=U \  
} ; qV0GpVJZU?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wxo*\WLe  
  { MY}/h@  
typedef picker < T > result; A{p_I<  
} ; F0kdwN4;  
;pj,U!{%s\  
下面总的结构就有了: -}u1ZEND  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 " GY3sam  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !bs5w_@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mw&'@M_(7  
至此链式操作完美实现。 {T-=&%||  
x[=,$;o+  
3Cgv($xl&  
七. 问题3 "5204I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -tIye{  
iPdS>e e  
template < typename T1, typename T2 > lAR1gHhJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kr?<7vMT5  
  { 6 2#@Y-5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L*OG2liJ  
} bFhZSk )  
"U!Vdt2vp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =~k}XB  
#(QS5J&Qq  
template < typename T1, typename T2 > +Sc2'z>R  
struct result_2 NL,6<ZOon,  
  { _Q'f^Kj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g:Q:cSg<  
} ; *zQhTYY  
h=Q2 ?O8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? VTU(C&"S  
这个差事就留给了holder自己。 eA*We  
    fA"c9(>m%]  
Q zg?#|  
template < int Order > *{,}pK2*  
class holder; v"o_V|  
template <> `=S%!akj  
class holder < 1 > x2TE[#><  
  { |8tKN"QG  
public : =YIosmr  
template < typename T > YYL3a=;`a  
  struct result_1 E 6+ ooB[  
  { P%ThW9^vnj  
  typedef T & result; >;lrH&  
} ; -24ccN;  
template < typename T1, typename T2 > M3Qi]jO98  
  struct result_2 I@5$<SN  
  { YC$>D? FW  
  typedef T1 & result; K4 -_a{)/  
} ; (|#%omLL  
template < typename T > MV w.Fl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R13V }yL  
  { U&43/;<,  
  return (T & )r; X"vDFE`?  
} I:w+lchAMe  
template < typename T1, typename T2 > /;vHAtt;f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -BSO$'{7  
  { b6xz\zCL  
  return (T1 & )r1; K:A:3~I!NW  
} yY{  
} ; YeVo=hYH@  
EEMRy  
template <> C\Z5%2<Z  
class holder < 2 > u@P1`E1Q  
  { OsW*@v(  
public : 8 &v)Vi-  
template < typename T > dd6%3L{cn  
  struct result_1 byTH SRt  
  { gLY15v4?  
  typedef T & result; @=%g{  
} ; 6Eus_aP  
template < typename T1, typename T2 > jcjl q-x  
  struct result_2 7{l~\] 6d  
  { *CbV/j"P?  
  typedef T2 & result; _h`4`r  
} ; :Gzp (@<@e  
template < typename T > f]mVM(XZN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^x$1Nf  
  { ,B /b>i  
  return (T & )r; 8Q"1I7U  
} acgx')!c  
template < typename T1, typename T2 > dWu;F^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OG_v[  C5  
  { y2mSPLw  
  return (T2 & )r2; F>5b[q6~4  
} g[HuIn/  
} ; ^go3F{; 4i  
sl"H!cwF  
tK?XU9o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [>U2!4=$M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p$ETAvD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yY*(!^S  
Z$r7Hi  
return l(i, j) = r(i, j); o?c NH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f@$kK?c?  
d'H gek{T  
  return ( int & )i; gX$gUB) x  
  return ( int & )j; xJnN95`R@  
最后执行i = j; ;.rY`<|  
可见,参数被正确的选择了。 JStEOQF4  
qq_ZkU@xg  
O4:_c-V2  
o9yUJ@ :i  
lA;qFXaN>  
八. 中期总结 xn@oNKD0  
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: g>#}(u!PH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :t;i2Ck  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -3y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V#+F*w?&D  
~;YkR'q0_  
kBnb9'.A1  
Rlm28  
HuK Ob4g  
)D)4=LJ  
九. 简化 {t.S_|IE  
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。 (uy\~Zb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i2;,\FI@t%  
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: Vg :''!4t2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .6I'V3:Kg  
  +-*/&|^等 :h/v"2uDN  
2. 返回引用。 eAqpP>9n  
  =,各种复合赋值等 hy@b/Y![M  
3. 返回固定类型。  =zDvZ(5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ):nC%0V  
4. 原样返回。 P_H_\KsH*(  
  operator, -N6ek`  
5. 返回解引用的类型。 :XoR~syT  
  operator*(单目) TJ>1?W\Z  
6. 返回地址。 vA[7i*D{w  
  operator&(单目) ,7DyTeMpN  
7. 下表访问返回类型。 94]i|2qj*  
  operator[] U[OUIXUi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q}0I`$MU  
  operator<<和operator>> B-"F67:  
+(z[8BJl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,U+>Q!$`\^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2- (}=N  
 B@*!>R  
template < typename Left > :#{0yno)H  
struct value_return Iz;^D!  
  { ?^^TR/  
template < typename T > uq7/G|  
  struct result_1 ^#K^WV  
  { skTtGz8R[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .7:ecFKk  
} ; m(EV C}Y  
:S7[<SwL  
template < typename T1, typename T2 > 57]La^#  
  struct result_2 ]{#Xcqx  
  { Fg}t{e]3a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]scr@e  
} ; 'A\0^EvVv  
} ; O*B9 Bah  
k,8^RI07@  
t]iKU@3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %K7;ePu  
Z!jJ93A"  
下面我们来剥离functor中的operator() Ke]'RfO\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eb6y-TwY  
{ot6ssT=D  
return l(t) op r(t) =<zlg~i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "(kiMo g-  
return op l(t) E9t8SclV  
return op l(t1, t2) -7o-d-d F  
return l(t) op ac966<#  
return l(t1, t2) op _\= /~>Xl  
return l(t)[r(t)] qK~]au:C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |z&7KoYK'  
'WBhW5@  
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: Y% @;\  
单目: return f(l(t), r(t)); L `=*Pwcj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tu,nX'q]m  
双目: return f(l(t)); LfK/wSvWw  
return f(l(t1, t2)); N=~DSsw  
下面就是f的实现,以operator/为例 hhI*2|i"L  
Gl6:2  
struct meta_divide ]"YXa~b  
  { w{;~  
template < typename T1, typename T2 > |lu@rN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ; TwqZw[.  
  { m5HMtoU  
  return t1 / t2; kGakdLl  
} 8493O x4 O  
} ; *"6A>:rQs  
=4&"fZ"v  
这个工作可以让宏来做: ]@}hyM[D;  
TC@F*B;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *YX:e@Fm.a  
template < typename T1, typename T2 > \ U2~|AkL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3O _O5  
以后可以直接用 1!E}A!;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]=/?Ooh  
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 }g|9P SbJ  
(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。。。) / T_v8 {D  
O`N,aYo  
EaH/Gg3  
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 hw)z]  
J9y}rGO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +bb-uoZf  
class unary_op : public Rettype +UTBiB R  
  { ; vWJOvM2  
    Left l; {~(XO@;b  
public : -rHqU|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fZJM'+J@A  
#G?",,&dM  
template < typename T > CWB<I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n* .<L  
      { fi&>;0?7  
      return FuncType::execute(l(t)); i1]}Q$  
    } 62G %.'7  
RQ#9[6w!v  
    template < typename T1, typename T2 > iV\*7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9+.3GRt7  
      { /c4$m3?]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p!<PRms@  
    } { Q!Xxe>6  
} ; +apn3\_  
1}p :]/;  
5>=4$!`  
同样还可以申明一个binary_op rsw= a_S  
x8wsx F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w^7[4u4  
class binary_op : public Rettype X76rme  
  { _6]CT0  
    Left l; - &)  
Right r; J@IKXhb7_  
public : *xKy^f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R+/kx#^  
W*n|T{n  
template < typename T > /R6\_oM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gl2l%]=\'  
      { e<~bDFH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OF;"%IW~}  
    } &0d5".|s  
77]lp mC  
    template < typename T1, typename T2 > ?/~Q9My  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }We-sZ/w7r  
      { 3-[+g}kak?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1&Mpx!K*T  
    } 58`Dcx,yJ  
} ; wARd^Iw  
Kv#Q$$)r  
`nc=@" 1  
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 n*#HokX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :SZi4:4-J8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i.FdZN{  
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。 xsvJjs;=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p`!<yq2_  
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。。。 z$(`{ o%a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )U8=-_m  
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) };gcM @]]E  
下面是修改过的unary_op 6!=q+sw/X  
uNqN &7g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N,F[x0&?  
class unary_op `+0P0(bn  
  { p>+Q6o9O  
Left l; $2Bll5!]  
  uw@-.N^  
public : 7dR]$ ~+*e  
PM QlJ&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f %q ?  
S&Hgr_/}c  
template < typename T > x}{O9LiR  
  struct result_1 BJp~/H`vd  
  { EK\xc'6M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O6">Io5  
} ; fOP3`G^\  
C[><m2T  
template < typename T1, typename T2 > UH((d*HX4  
  struct result_2 VLfKN)g  
  { jFI`CA6P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JC/nHM  
} ; KvO5-g  
on1B~?*D  
template < typename T1, typename T2 > bu=RU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [&lH[:Y#  
  { NuXII-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \Y6r !D9  
} RQ8;_)%  
N7^sn!JB  
template < typename T > *De'4r 2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^3QJv{)Q  
  { gIKQip<  
  return OpClass::execute(lt(t)); l4U  
} !bCaDTz  
$M$-c{>s  
} ; ,G[Y< ~Hy  
/*t H$\6*  
O-3aU!L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug StiWa<"c  
好啦,现在才真正完美了。 1I40N[PE)  
现在在picker里面就可以这么添加了: wVc ^l  
mri g5{  
template < typename Right > v^Rw9*w{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /. >%IcK  
  { K87yQOjPv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %8xKBL]J  
} DHZ`y[&}|N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 bHQ) :W  
}hcY5E-n  
`^|l+TJG  
U/_hH*N"!  
L-%'jR  
十. bind IsDwa qd|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `O`MW} c  
先来分析一下一段例子 2UxmKp[  
]zn3nhBI  
g8@F/$HY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DcE4r>8B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mh {>#Gs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3 rR1/\  
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。 _hMFmI=r[  
我们来写个简单的。 LjIkZ'HuF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $V F$Ok>  
对于函数对象类的版本: %pqB/  
`Jh<8~1  
template < typename Func > wJ"]H!r0  
struct functor_trait #)3 B  
  { z[y  
typedef typename Func::result_type result_type; amQTPNI  
} ; rK|("  
对于无参数函数的版本: YOUB%N9+  
G,<l}(tEG  
template < typename Ret > +O.qYX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y>)c?9X  
  { Y?L>KiM$  
typedef Ret result_type; {|B[[W\TN  
} ; O0 $V+fE  
对于单参数函数的版本: T\bpeky~  
2'-84  
template < typename Ret, typename V1 > |sEuhP\A3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :Gew8G  
  { #%w)w R3  
typedef Ret result_type; >8b%*f8R  
} ;  ) TRUx  
对于双参数函数的版本: \ FJ ae  
c _!!DEe7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;--D?Gs]Qr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >(.Y%$9"E  
  { 7 |GSs=  
typedef Ret result_type; 1N<n)>X4  
} ; _dmG#_1  
等等。。。 NEvNj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;cZp$ xb3  
) .KMZ]  
template < typename Func > z^s\&gix  
struct func_return ]Qa|9G,b  
  { )lz~Rt;1i  
template < typename T > o\; hF3   
  struct result_1 uPjp5;V  
  { f1;@a>X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nwe-7/Q  
} ; M'F<1(  
s|`wi}"x  
template < typename T1, typename T2 > VR\}*@pNp  
  struct result_2 +\)Y,@cw  
  { g"(@+\XZH"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gVI`&W__,  
} ; $EEn]y  
} ; TdT`V f  
p \9}}t7n  
r-*6# "  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 = ^Vp \  
M ?AX:0  
template < typename Func, typename aPicker > p>#q* eU5  
class binder_1 z[myf] @  
  { d3S Me  
Func fn; qxsHhyB_n;  
aPicker pk; Bq1}"092  
public : C&R U  
"v( pluN|  
template < typename T > c b&Yf1  
  struct result_1 }P-C-L{yE(  
  { A~lc`m-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c))?9H ,e)  
} ; 0fn*;f8{XJ  
~!Nw]lb!  
template < typename T1, typename T2 > ".waCt6  
  struct result_2 O`"~AY&  
  { G6}&k[d5%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a]xGzv5  
} ; |WEl5bNc3  
X!mJUDzh]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u[Si=)`VPk  
au/LoO#6Ro  
template < typename T > VJT /9O)Z|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !{+.)%d'g  
  { x[Hx.G}5+  
  return fn(pk(t)); peT91b  
} _DT,iF*6  
template < typename T1, typename T2 > dJQK|/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _X mxBtk9f  
  { 6M_:D  
  return fn(pk(t1, t2)); _aF8Us  
} D,[Nn_N  
} ; V$O6m|q  
80'@+AD  
X0-PJ-\aD@  
一目了然不是么? .P/0 `A{&  
最后实现bind Ui"{0%  
_q4O2Fx0  
jZPGUoRLg  
template < typename Func, typename aPicker > s }OL)rW=}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9+PAyI#w  
  { |iX>hJSl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R@s7s%y=  
} H.E=m0 np  
.UQ|k,,t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7pQ 5`;P  
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。 \k`9s q  
VPuR4 p.  
十一. phoenix naH(lz|v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DB-79U%W  
E;x-O)(&  
for_each(v.begin(), v.end(), W 02z}"#  
( #$-?[c$>  
do_ v;9(FLtL  
[ U5H%wA['m  
  cout << _1 <<   " , " X' 5R4j  
] 1zH?.-  
.while_( -- _1), g3&nxZ  
cout << var( " \n " ) -Yh(bS l  
) ncOgSj7e  
); }F!Uu KR  
{ +w.Z,D"  
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: .'_}:~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G dNhEv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?HZ^V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q2r[^Z  
aK;OzB)  
-d#08\  
template < typename Cond, typename Actor > iz^uj  
class do_while FGHCHSqLq  
  { !E?+1WDS0  
Cond cd; 6',Hs  
Actor act; *8?2+ )5"  
public : hx9t{Zi  
template < typename T > rZ3ji(4HS  
  struct result_1 pgh(~ [  
  { DGb1_2ZQ  
  typedef int result_type; abUO3 Y{  
} ; 6Yodx$  
R@jMFh;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} saiXFM 7J  
gFHBIN;u  
template < typename T > vbeE}7 *2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jIe /X]  
  { ~ E6e~  
  do P4_B.5rrJ  
    { hN!;Tny  
  act(t); L +Uq4S^  
  } T*%GeY [  
  while (cd(t)); \zg R]|  
  return   0 ; eg}g} a  
} Z+y'w#MZL  
} ; a dr\l5pWQ  
cYg J}(>}  
n ng|m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c( U,FUS  
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。 V.*M;T\i  
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。 }#ta3 x  
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。 IS(F_< .  
下面就是产生这个functor的类: Vlz\n  
Lg!E  
K=0xR*ll5  
template < typename Actor > N6-7RoA+  
class do_while_actor sU&v B:]~  
  { DoQ^caa@  
Actor act; ;6pB7N  
public : d%qi~koN_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U?f-/@fc  
TBPu&+3  
template < typename Cond > I1':&l^O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sGhw23  
} ; !nkIXgWz  
r/AOgS  
^0|:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d"db`8 ;S  
最后,是那个do_ 5Z; 5?\g  
j]kgdAq>  
)GVTa4}p  
class do_while_invoker -F`GZ  
  { iQ:eR]7X  
public : %?].( Lc  
template < typename Actor > L%Zr3Ct  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 81y<Uz 6  
  { 0{ mm%@o  
  return do_while_actor < Actor > (act); F<p`)?  
} +&VY6(Zj+*  
} do_; m0ra  
}YdC[b$j^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &2XH.$Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i4i9EvWp  
最后来说说怎么处理break和continue vi^YtA  
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。 _";w*lg}  
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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