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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "dBCS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R,ddH[3  
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, }$1Aw%p^  
6T=zHFf~  
{y7,n  
8A|i$#.&  
  class filler eE[/#5tK  
  {  eZ +uW0  
public : Y^CbpG&-vC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p$&6E\#7  
} ; :Qklbd[9qF  
( ?pn2- Ip  
Y$6W~j  
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: O7\ )C]A  
von~-51;  
~*uxKEH  
fY9/u=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |h65[9DMP  
-}r(75C  
^Sz?c_<2P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d 3 }'J  
od~`q4p1(-  
js8\"  
7Om)uUjU4  
二. 战前分析 P;!4 VK  
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。 QprzlxB  
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 T+|V;nP.  
05m/iQ  
,JmA e6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y4dTv<=K@i  
  /* --------------------------------------------- */ cP MUu9du  
vector < int *> vp( 10 ); UT7".1H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =m= utd8  
/* --------------------------------------------- */ =rDIU&0Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u(|k/~\  
/* --------------------------------------------- */ =.Q|gZ   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;j/-ndd&&  
  /* --------------------------------------------- */ jZ>'q/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2_ HPsEx  
/* --------------------------------------------- */ ';?b99  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /A) v $Bv=  
O[fgn;@|  
]]Da/^K=Z  
+kTa>U<?  
看了之后,我们可以思考一些问题: JSQ*8wDcl  
1._1, _2是什么? .o5r;KD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 o$r]Z1  
2._1 = 1是在做什么? 1f1J'du  
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。 ;.r >  
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。 #Rdq^TGMi;  
weiqt *,8  
_"`U.!3*  
三. 动工 q>q@ztt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xbA% 'p  
6'6@VB  
/Iu._2  
'2%/h4jY  
template < typename T > ~f2zMTI|  
class assignment gaJIc^O  
  { M('cG  
T value; <P3r}|K  
public : ~!!>`x  
assignment( const T & v) : value(v) {} -W+67@(\8H  
template < typename T2 > :=tPC A=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a4}2^K  
} ; p=(;WnsK  
M_4g%uHG  
PaFJw5f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W+~ w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .SdEhW15)  
1W5\   
8D:{05  
5yQv(<~*G  
  class holder ,&HZvU&  
  { ^"%SHs  
public : [@= [< _r  
template < typename T > r\"O8\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RfwTqw4@  
  { 9Yowz]')  
  return assignment < T > (t); `8TM<az-L  
} $E4W{ad2jW  
} ; %6"b< MAO  
1a90S*M  
R6Cm:4m}I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^F~e?^s  
[,a O*7 N  
  static holder _1; wDZFOx0#8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |Tz4xTK  
%f&(U/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wx/!My u  
而不用手动写一个函数对象。 `R ^g[0 w'  
0{Kl5>Z9M  
c+G: bb%p  
7`tnoTUv  
四. 问题分析 _A)<"z0E  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 XI\aZ\v  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 v mOXB#7W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9,'5~+7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8'B\%.+"8e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Prhq ~oI4  
4T9hT~cT7  
五. 问题1:一致性 %~ecrQ;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4W.;p"S2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %`}CbD6  
RQU5T 2,  
struct holder Z=!*7@QY  
  { vO{ijHKE  
  // ?/)5U}*M0T  
  template < typename T > VJCh5t*  
T &   operator ()( const T & r) const M Zw%s(lv  
  { G"TPu _g  
  return (T & )r; P+3G*M=}  
} X{#@ :z$  
} ; >Fld7;L?<  
i? AZ|Ha[  
这样的话assignment也必须相应改动: 0v0Y( Mo@  
(4 {49b  
template < typename Left, typename Right > B0z.s+.  
class assignment .3|9 ~]  
  { kFM'?L&  
Left l; {|xwvTl J  
Right r; G>mgoN  
public :  A ]U]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;$&-c/]F#  
template < typename T2 > @LL&ggV?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L''0`a. +S  
} ; `6mHt6"h  
f aO8 &  
同时,holder的operator=也需要改动: {C]M]b*F6(  
4rM77Uw>  
template < typename T > I9F[b#'Pn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DJQ]NY|  
  { ;@d %<yMf@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XFu@XUk!K  
} N0vd>b  
3^Yk?kFE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \;7DS:d@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FOk @W&  
M+hc,;6  
return l(rhs) = r; jq0tMTb%L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0"2 [I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M?cKt.t  
Yn<0D|S;X  
template < typename Tp > U[A*A^$c}  
class constant_t <Z m ,q}  
  { gv[7h'}<  
  const Tp t; l(]\[}.5  
public : "j a0,%3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZHC sv]l  
template < typename T > [QZ~~(R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2/7=@>|  
  { %o"Rcw|  
  return t; 9uS7G*  
} gs8L/veP  
} ; Ox~'w0c,f  
#dpt=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |~HlNUPR  
下面就可以修改holder的operator=了 z}Z`kq+C  
7lVIN&.=  
template < typename T > :x{Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 68HX,t  
  { {-Y_8@&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b(SV_.4,'  
} #`p>VXBj!  
GVl u4  
同时也要修改assignment的operator() @^` <iTK&p  
/M3D[aR<d  
template < typename T2 >  ,g,jY]o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N9n1s2;o  
现在代码看起来就很一致了。 BL8\p_U  
5./ (fgx>  
六. 问题2:链式操作 k( g$_ ]X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7&At _l_  
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。 sN C?o[9l!  
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。 `5 6QX'?  
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。 .d "+M{I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oX}n"5o:  
vR)7qX}  
template < typename T > 6fV)8,F3  
struct result_1 '!2t9B8XX  
  { NdNfai  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Oq2H>eW`f  
} ; Iv<9} )2K  
z;/'OJ[.  
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: *SY4lqN  
J7\q #]?  
template < typename T > mNeW|3a  
struct   ref x>J3tp$2  
  { ~d8>#v=Q`  
typedef T & reference; e6R "W9  
} ; pMB=iS<E  
template < typename T > 7P`1)juA9  
struct   ref < T &> =N{eiJ.(p  
  { &tgvE6/V  
typedef T & reference; 2:N_c\Vi  
} ; q],R6GcVr  
qE{cCS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jkP70Is  
KNg5Ptk  
template < typename T > Q'a N|^w"f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const od}x7RI%m  
  { 'YR5i^:t  
  return l(t) = r(t); Dy@ \!F  
} yo.SPd="Vx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,>UmKrYo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *i{.@RX?  
D9C}Dys  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Cv~hU%1T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qf|}%}% fp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1hviT&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VjqdKQeVq  
最后的布局是: S1zw'!O5  
                Add S <_pGz$V  
              /   \ nwo!A3w:  
            Divide   5 IA^)`l7H  
            /   \ Qyjuzfmz  
          _1     3 'U"3'jh  
似乎一切都解决了?不。 Gx!RaZ1  
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。 CCY|FK  
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。 k@aP&Z~  
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: 8@aS9 th$  
Rdg0WT*;j  
template < typename Right > M0zD)@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DjIswI1I  
Right & rt) const #(IMRdUf  
  { )M N yOj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tKeO+6l  
} XC1lo4|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 erP>P  
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。  y:OywIi(  
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。 Hm* vKFhz  
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。 L||yQH7n  
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。 ZY!pw6R1>*  
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? 02^(z6K'&?  
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: 1:!rw,Jzl`  
R$fIb}PDr  
template < class Action > T+nC>}*jgJ  
class picker : public Action (bt]GAxb1  
  { ];d:z[\P  
public : otVyuh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _Af4ct;ng  
  // all the operator overloaded N&ql(#r  
} ; IVzA>Vd  
j& o+KV  
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。 4<g72| y  
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: ePRMv  
{}o>ne nx\  
template < typename Right > -fx88  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O|&TL9:  
  { U9o*6`"o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hs}"A,V  
} ]A]E)*  
8Qz7uPq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RpK,ixbtA+  
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。 7 3z Y^ x  
*@arn Eu  
template < typename T >   struct picker_maker `VFl|o#H  
  { ZU.)K>'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :ZfUjqRE  
} ; f5b`gvCY,#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pd>a6 lI`  
  { ~R@m!'I k  
typedef picker < T > result; 6>BDA?  
} ; A%*DQ1N  
R, w54},  
下面总的结构就有了: T:S{3  
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。 uP=_-ZUW  
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。 5652'p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z^`=!n-V  
至此链式操作完美实现。 &/hr-5k  
T{H#]BF<E  
lcT+$4zk.  
七. 问题3 aho<w+l@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]<;i} n| <  
WUWb5xA  
template < typename T1, typename T2 > Rf(x^J{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ U8}sH^  
  { u1|P'>;lF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e=]oh$]  
} h NOYFH  
"4k=(R?  
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: &]yJCzo]  
_IKP{WNB  
template < typename T1, typename T2 > G2+)R^FSC  
struct result_2 D@(M+u9/%  
  { ul=a\;3x#|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )Kk(P/s  
} ; Fma`Cm.  
mf;^b.mKh  
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? t6%xit+  
这个差事就留给了holder自己。 FP'u)eU&3  
    8 1K G1i)  
tD~PvUJ  
template < int Order > 4}8+)Pd  
class holder; -m'3L7:  
template <> $|cp;~ 1  
class holder < 1 > &Rl3y\ r  
  { [5p7@6:$u  
public : (LT\ IJSM  
template < typename T > ;vv!qBl|@  
  struct result_1 \, %o>M'  
  { qtwT#z;Y  
  typedef T & result; ;[OJ-|Q  
} ; "'}v0*[  
template < typename T1, typename T2 > f0mH|tI`  
  struct result_2 +ptF-  
  { QK3j_'F=E  
  typedef T1 & result; IQlw 914  
} ; q:- ]d0B+  
template < typename T > l q\'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bDZKQ&  
  { D=82$$  
  return (T & )r; 'e<HPNi)  
} D#/%*|  
template < typename T1, typename T2 > Wq{d8|)1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {80oRD2=Q  
  { 5<)gCHa  
  return (T1 & )r1; 43u PH1 )  
} kHJDX;  
} ; PK 2Rj%  
pRiH,:\  
template <> Xv-1PY':pA  
class holder < 2 > 4l%?mvA^m  
  { v`_i1h9p{  
public : .e FOfV)  
template < typename T > JhhUg  
  struct result_1 Oa.f~|  
  { ){Ciu[h  
  typedef T & result; p(H)WD  
} ; "BLv4s|y7L  
template < typename T1, typename T2 > "%}Gy>;  
  struct result_2 TJyH/ C  
  { nqurY62Ip  
  typedef T2 & result; \2].|Mym  
} ; N o_$!)J.  
template < typename T > ~`~%(DA=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~E<PtDab  
  { GTp?)nh^  
  return (T & )r; ^EC)~HP@C  
} `bZ2x@  
template < typename T1, typename T2 > :tjgg]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 409x!d~it  
  { _UH/}!nqB  
  return (T2 & )r2;  d-ag  
} un$ Z7W/  
} ; T1Gp$l  
GCP{Z]u  
[xZ/ZWb/  
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> >。 C-a*EG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aDN6MZM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KJ0xp h f  
J$6-c' 8  
return l(i, j) = r(i, j); JVUZ}#O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F_Z&-+,*3t  
b(.-~c('  
  return ( int & )i; Xr@l+zr  
  return ( int & )j; ih+*T1#:(  
最后执行i = j; IFd )OZ5  
可见,参数被正确的选择了。 IdV,%d{  
,YP1$gj  
"<PoJPh  
[):{5hMA  
97qtJ(ESI  
八. 中期总结 l)tTg+:  
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: 9*}iBs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^eT DD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T:K"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #D|! .I)  
sorSyuGr  
lj " Z  
>\|kJ?h  
Cec9#C  
5+e>+$2  
九. 简化 TIcd _>TW  
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。 *3A3>Rwu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dWsT Jyx~  
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: E^Q@9C<!d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j!zA+hF (  
  +-*/&|^等 g,t3OnxS?  
2. 返回引用。 X+]L-o6I2  
  =,各种复合赋值等 rao</jN.9  
3. 返回固定类型。 ?1GY%-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,s1&O`  
4. 原样返回。 T-L|Q,-{-  
  operator, xoqiRtlY:  
5. 返回解引用的类型。 N3uMkH-<  
  operator*(单目) ioB|*D<U2  
6. 返回地址。 q[{:  
  operator&(单目) d&}pgb-Md  
7. 下表访问返回类型。 =y)p>3p}&  
  operator[] F^ I\X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $q Zc!Qc  
  operator<<和operator>> ^=eq .(>  
LYd}w(}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xN#bzma  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vOos*&  
Z~r[;={,  
template < typename Left > G{@C"H[$<  
struct value_return :7 qqjs  
  {  Jt##rVN  
template < typename T > zq,iLoY[R  
  struct result_1 iP<k1#k  
  { jP1$qhp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bjPka{PBj  
} ; K^"w]ii=  
I\}|Y+C$d/  
template < typename T1, typename T2 > z=ML(1c=  
  struct result_2 EKqi+T^=F  
  { lp,\]]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RY9+ 9i  
} ; ]vm\3=@}9  
} ; W[@i;f^g  
,/i_QgP  
k/df(cs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @O@fyAz  
{SF[I  
下面我们来剥离functor中的operator() J&A;#<qY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M-{*92y& |  
}X=87ud  
return l(t) op r(t) w+q?T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %oAL  
return op l(t) g(m xhD!k  
return op l(t1, t2) D`~JbKV5@^  
return l(t) op ~}h^38  
return l(t1, t2) op ~_'0]P\  
return l(t)[r(t)] Y.q>EUSH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o[o:A|n  
7N>oY$&)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \M7I&~V  
单目: return f(l(t), r(t)); {I`B[,*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }c} ( 5  
双目: return f(l(t)); Yx6hA#7I  
return f(l(t1, t2)); RXBb:f  
下面就是f的实现,以operator/为例 pJd0k"{  
\;-qdV_JB  
struct meta_divide ;SfNKu  
  { U);OR  
template < typename T1, typename T2 > 4py(R-8\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WElrk:b  
  { HeCcF+  
  return t1 / t2; XdcG0D^  
} \3r3{X _<`  
} ; +L0J_.5%^  
J2r1=5HS  
这个工作可以让宏来做: C*7!dW6  
'V&2Xvl%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7U,k 2LS  
template < typename T1, typename T2 > \ \yM-O-{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )7W6-.d  
以后可以直接用 ;;@IfZ ?j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l<TIG3 bs  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?L=A2C\_-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )!cI|tovs  
W}>=JoN^J  
i`+B4I8[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Gfv(w=rr?  
On4w/L9L5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9UP:J0 `  
class unary_op : public Rettype _vL<h$vD  
  { &Cq{ _M  
    Left l; .!i0_Rv5x  
public : ;+ G9-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6^sHgYR  
e&2wdH&  
template < typename T > J/t!- !  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }w@gj"\H  
      { MD<-w|#8IV  
      return FuncType::execute(l(t)); 1i u =Y  
    } +3Y!xD?=  
AliRpxxd  
    template < typename T1, typename T2 > ~n6[$WjZA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;-Ss# &  
      { E:FO_R(Xq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8Y# bN*!  
    } %w7m\nw@  
} ; ZW*n /#GUC  
JvkL37^ n:  
^n9a " qz  
同样还可以申明一个binary_op ,-@5NY1q  
|z~LzSJv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &3Tx@XhO  
class binary_op : public Rettype x5OC;OQc  
  { 1kmQX+f  
    Left l; O% -h&C3  
Right r; 7 jjU  
public : y? "@v.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '&by3y5w-3  
b{RqwV5P  
template < typename T > F6W}mMZH/N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pd~MiyO;K  
      { 2zK"*7b?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &x0C4Kh  
    } f7J,&<<5w  
iITp**l  
    template < typename T1, typename T2 > C0fmmI0z~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qw?+!-7TN  
      { w(B H247`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A62<]R)n  
    } nJJs% @y  
} ; cXN _*%  
.+E#q&=  
dig~J\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 KFDS q"j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |y"jZT6R}t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?z/Vgk+9|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `tE^jqrke5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gi]ZG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bU`=*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v7IzDz6gF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) SMoz:J*Q(  
下面是修改过的unary_op f-g1[!"F  
X \f[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ([ dT!B#aH  
class unary_op EfiU$ 8y  
  { iePf ]O*  
Left l; nxaT.uFd1  
  h1+ hds+  
public : (ZP87Gz  
->E=&X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ue$zH"w  
LK}-lZ` i  
template < typename T > Bux'hc  
  struct result_1 ? _ <[T  
  { u1cu]Sj0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5]"SGP  
} ; u@=?#a$$  
9vI]Lf P  
template < typename T1, typename T2 > f: xWu-  
  struct result_2 dvjTyX  
  { Y ?'tUV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &Un6ay  
} ; PuXUuJx(  
:Q@)*kQH  
template < typename T1, typename T2 > /smiopFcq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G> \T bx  
  { ksWSMxm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [vTMS2  
} q0O&UE)6Y  
lKKERO5+  
template < typename T > 'r+PH*Mr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KJh,,xI>by  
  { mm[SBiFO\  
  return OpClass::execute(lt(t)); otr>3a*'  
} 7=P^_LcU  
o }@n>R  
} ; 6EJVD!#[K  
]Kde t"+  
Q$ZHv_VLx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug op7FZHs  
好啦,现在才真正完美了。 UG2w 1xqHw  
现在在picker里面就可以这么添加了: lBA+zZ  
NY.k.  
template < typename Right > <]G${y*;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t FgX\4  
  { n56;m`IU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I*\^,ow  
} ml u 3K  
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。 ~ 3T,&?r  
PRs@zkO  
Zzj0\? Ul  
o6}n8U}bk  
~}%~oT  
十. bind x5Zrz<Y$w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 hu5!ev2  
先来分析一下一段例子 A^Cj1:,  
ohQAA h  
]hTb@.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l@~LV}BI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3HiFISA*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .mxTfP=9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xiM&$<LpR  
我们来写个简单的。 {G*QY%j^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \ijMw  
对于函数对象类的版本: u oVNK  
Qv#]81i(1  
template < typename Func > eN-au/kN  
struct functor_trait BC/_:n8O  
  { 3Wx,oq;4-  
typedef typename Func::result_type result_type; WZFH@I28  
} ; 1BTIJ Gw  
对于无参数函数的版本: 9dKul,c  
7#2j>G{?]v  
template < typename Ret > >nn Y:7m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KMjg;! y  
  { Xm_$ dZ  
typedef Ret result_type; /-Qv?"  
} ; p25Fn`}H  
对于单参数函数的版本: 3/goCg  
>3D7tK(  
template < typename Ret, typename V1 > fCX*R"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;")A{tX2  
  { J7&DR^.Sw  
typedef Ret result_type; 5EeDHsvV9  
} ; yA7 )Y})>  
对于双参数函数的版本: 5lmO:G1  
H\G{3.T.9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jqcz\n d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GJQc!cqk  
  { (ku5WWJ  
typedef Ret result_type; ;vp\YIeX1  
} ; SUdm 0y  
等等。。。 >Da~Q WW|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M##';x0  
e!x6bR9EZ  
template < typename Func > {aj/HFLNY  
struct func_return m],Ud\  
  { %XRN]tsu  
template < typename T > )]Ti>RO7  
  struct result_1 s#-eN)1R  
  { t#~?{i@m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F@vbSFv)/  
} ; Cmd329AH  
R p.W,)i  
template < typename T1, typename T2 > eaZQ2  
  struct result_2 [*Ju3  
  { O!R"v'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  <!'M} s  
} ; 6rDfQ`f\p  
} ; 6Wf^0ok  
zV.pol  
@h9MxCE!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2qj{n+  
V[hK2rVH.  
template < typename Func, typename aPicker > \,xFg w4  
class binder_1 ~1(j&&kXet  
  { t/p $  
Func fn; ae`|ic  
aPicker pk; UQ8bN I7  
public : Omyt2`q  
IF_DZ   
template < typename T > \7 a4uc  
  struct result_1 J)x3\[}Ye  
  { c{3rl;Cs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s: |M].  
} ; y!Cc?$]_Y  
bI ITPxz  
template < typename T1, typename T2 > _ Jc2&(;  
  struct result_2 <n0{7#PDqw  
  { hKe30#:v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T~>#2N-Z  
} ; cvo[s, p  
I3y9:4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _a -]?R  
Jh@_9/?  
template < typename T > ST',4 Oph5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zk`#VH  
  { X"*^l_9-v  
  return fn(pk(t)); 8<&EvOk  
} 2[R$RpA_  
template < typename T1, typename T2 > 3#GqmhqKDk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \U@3`  
  { }DIF%}UK\  
  return fn(pk(t1, t2)); Z!{UWegun  
} ClUSrSp  
} ; >mm' -P  
Fr:5$,At7-  
l (kr'x  
一目了然不是么? P:!)9/.2  
最后实现bind ?p^2Z6J'$  
8tc*.H{^+  
ygViPz<J  
template < typename Func, typename aPicker > y\PxR708  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;A#~` P  
  { :)c80`-E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]7/gJ>g,  
} P]6}\ ]~  
o$J6 ~dn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RUXCq`)"<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +x1/-J8_sg  
N6/T#UVns  
十一. phoenix 8jnz}aBd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !1 :@8q  
w]!0<  
for_each(v.begin(), v.end(), R}{GwbF_\  
( 0i@:KYP  
do_ j6>tH"i  
[ %_f;G+fK\p  
  cout << _1 <<   " , " .9M.|  
] U[8{_h<#  
.while_( -- _1), fE25(wCz7  
cout << var( " \n " ) CZ=0mWfF  
) =3'(A14C=  
); kX;$}7n  
])T/sO#'  
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: C1B'#F9EO  
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 T9jw X:n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JF9Hfs/jS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e!0OW7 kV  
r6Nm!Bq7  
r"_Y3SxxL  
template < typename Cond, typename Actor > l5 J.A@0  
class do_while 8LrK94  
  { `wO}Hz  
Cond cd; 7 .+al)hl  
Actor act; v59nw]'  
public : .W.;~`EW  
template < typename T > }~I|t!GL  
  struct result_1 |*\C{b  
  { J!p<oW)a!  
  typedef int result_type; 0HibY[_PbD  
} ; BQNp$]5s  
`,#!C`E 9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bZ5n,KQA5  
Tov&68A~e  
template < typename T > #A<"4#}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /lH'hcXcX  
  { A 7Y_HIo  
  do -!dQ)UEP  
    { (F&YdWe:  
  act(t); =,:K)  
  } !Q)3-u  
  while (cd(t)); BKb<2  
  return   0 ; #PAU'u 3{/  
} (!</%^ZI  
} ; \E hr@g  
Yj8&  
DY3:#X`4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n|KKby.$  
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。 qgexb\x\4  
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。 e\N0@   
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。 w}k B6o]  
下面就是产生这个functor的类: ?r3e*qJGn  
z8iENECwj  
14l; *  
template < typename Actor > yT:!%\F9  
class do_while_actor Pj!%ym3A  
  { !S,pRS+  
Actor act; R^tcr)(  
public : fVUKvZ}P*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L@A9{,9Pl  
hqW$k w  
template < typename Cond > j|4tiv>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |- OHve4A  
} ; Xj ,j0  
e_.~n<=  
(02g#A`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E fSMFPM  
最后,是那个do_ yN:>!SQ  
</ZHa:=7  
9dYOH)f  
class do_while_invoker 3B#!2|  
  { 0/Q5d,'Y[2  
public : aBlbg3q  
template < typename Actor > d*9j77C]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [V5-%w^  
  { CWMlZ VG  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~@fanR =  
} vKkf2 7  
} do_; :?#cDyW)  
0O; Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  N|N/)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sT1j F3  
最后来说说怎么处理break和continue "m>};.lj  
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。 Sf/W9Jw  
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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