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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j(y<oxh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p^Ey6,!8]D  
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, GgE g(AT  
 z/91v#}.  
yr+QV:oVA  
zmQQ/ 7K  
  class filler 8(n>99 VVK  
  { 'ij+MU 1  
public : }$<v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z><+4 '  
} ; _kBmKE  
Vl$RMW@Ds  
P\dfxR;8%  
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: BW;@Gq@N  
#!_4ZX  
ulALGzPh  
\'=svJ   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P6%qNR/ x  
$|7"9W}m*  
C)m@/w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tfHr'Qy BC  
nrE.0Ue1  
b6S"&hs  
2XyyU}.$  
二. 战前分析 "d-vs t5  
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。 5dv|NLl  
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 M5*Ln-qt(a  
" :e <a?  
w)<.v+u.Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d0T 8Cwc b  
  /* --------------------------------------------- */ .?#Q(eLj  
vector < int *> vp( 10 ); jA^yUd-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N#-%b"(  
/* --------------------------------------------- */ -5e8m4*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Q"qz<WO  
/* --------------------------------------------- */ !]R>D{""  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V?t*c [  
  /* --------------------------------------------- */ &u9,|n]O9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R[j'<gd.  
/* --------------------------------------------- */ YP!}Bf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;ZJ. 7t'  
Gmu[UI}w8  
a:P+HU:  
%d:cC:`  
看了之后,我们可以思考一些问题: x%)oL:ue  
1._1, _2是什么? vZQraY nJ  
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。 R,.qQF\*  
2._1 = 1是在做什么? 6GAEQ]  
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。 Y, Lpv|  
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。 WTD86A  
y+^KVEw  
YO.ddy*59  
三. 动工 0 {d)f1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: maSVqG  
UH&1QV  
b!-=L&V  
xGOmvn^lQ  
template < typename T > v#9i|  
class assignment "&qAV'U  
  { w[vccARQ  
T value; Jl\U~i  
public : \1?'JdN  
assignment( const T & v) : value(v) {} `+."X1  
template < typename T2 > Q-iBK*-w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I<W<;A  
} ; kN*I_#  
?w'03lr%  
P7X3>5<;q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z9MU%*N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Le-t<6i-V#  
'o= DGm2H  
',+Zqog92  
sc-+?i  
  class holder !F ?j'[s8]  
  { r0f&n;0U4  
public : d8Cd4qIXX  
template < typename T > |d\1xTBLp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ME>Sh~C\  
  { n[;)(  
  return assignment < T > (t); C!K&d,M  
} lRS'M,/  
} ; )~xH!%4F  
lV./K;\T  
x*j eCD,  
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: c8zok `\P_  
ifWQwS/,a  
  static holder _1; B)d 4]]4\\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T#e|{ZCbq  
N3Q .4? z9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z>/ *q2  
而不用手动写一个函数对象。 W3('1  
]T40VGJ:h  
u!HbS*jqq  
Ke[`zui@?  
四. 问题分析 <v\$r2C*  
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。 r_8;aPL  
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。 FBrh!vQ<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3k8nWT:wT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 < h|&7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %"#ydOy  
{a2Gb  
五. 问题1:一致性 3*?W2;Zw$  
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?| .f[z_% ar  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Gf!c  
I~HA ad,k  
struct holder Yp3y%n  
  { Te3 ?z  
  // y(a>Y! dgU  
  template < typename T > Ag{)?5/d_  
T &   operator ()( const T & r) const 0XC3O 8q  
  { ,1t|QvO  
  return (T & )r; 2/F8kVx{  
} 0Bkc93  
} ; 5)rN#_BKj  
:Ez*<;pF'  
这样的话assignment也必须相应改动: }0/l48G  
cl{mRt0  
template < typename Left, typename Right > I !lR 7%  
class assignment |rgPHRX^Hn  
  { PgP\v-.  
Left l; 1=X1<@*  
Right r; qx0F*EH|  
public : A[F@rUZp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0a!|*Z  
template < typename T2 > W8-vF++R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t3v_o4`&  
} ; X-CoC   
mYk~ ]a-  
同时,holder的operator=也需要改动: wZ`*C mr  
]X X>h~0  
template < typename T > {EVy.F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %n,_^voE  
  { DHvZ:)aT}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A&jR-%JG  
}  e?o/H  
p&2d&;Qo0  
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。 8h=K S   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U9\w)D|+eE  
D deKZ)8  
return l(rhs) = r; ]Ee$ulJ02  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 eT2Tg5Etc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #op0|:/N  
?5% o-hB|  
template < typename Tp > n-GoG(s..b  
class constant_t lG[j,MDs  
  { qJ~fEX  
  const Tp t;  7?vj+1;  
public : @L 6)RF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tHM0]Gb}  
template < typename T > OeZ"WO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HqyAo]{GN  
  { >I;.q|T  
  return t; p%#'`*<a_  
} w xa MdA  
} ; 4~;M\h  
d\c)cgh%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]T.+(\I  
下面就可以修改holder的operator=了 rodqa  
IF6-VFY:6  
template < typename T > :+?r nb)N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 93,7yZ 5#  
  { %z~kHL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fMM%,/b{  
} hdmKD0  
00r7trZW^  
同时也要修改assignment的operator() =<K6gC27  
Bf[`o<c  
template < typename T2 > i{Du6j^j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gC_KT,=H;  
现在代码看起来就很一致了。 ttBqp|.?S  
U?5G%o(q  
六. 问题2:链式操作 Uaj_,qb(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .F$cR^i5u  
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。 bFH`wL W  
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。 \#N?  
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。 r'o378]=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f)r6F JLU  
50T^V`6  
template < typename T > _S-@|9\&#  
struct result_1 v}IhO~`uEq  
  { Otf{)f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; & Yx12B\  
} ; }iU pBn  
_lm^v%J$  
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: Zdfh*MHMg  
wAL}c(EHO  
template < typename T > #veV {,g  
struct   ref p|BoEITL  
  { %E [HMq<H  
typedef T & reference; AYp~;@  
} ; i;29*"  
template < typename T > hR.vJ2oa  
struct   ref < T &> 5/CF_v  
  { _w'_l>I  
typedef T & reference; !*?9n ^PaF  
} ; @tJic|)x  
O,NVhU7,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >Ml5QO$*.q  
*{\))Zmhd  
template < typename T > (<e<Q~(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MY}K.^ 4^  
  { P^ <to(|  
  return l(t) = r(t); 1Lp; LY"_  
} [ Q/kNK  
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。 Imq-5To#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T{yJL<  
VC% .u.< F  
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 $3%+N|L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hMV>5Y[s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OkCAvRg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 | :id/  
最后的布局是: )%lPKp4]  
                Add {2i8]Sp1d/  
              /   \ 33&\E- Q>  
            Divide   5 _c5*9')-)  
            /   \ 4:/^.:  
          _1     3 - leYR`P  
似乎一切都解决了?不。 |f.,fVVV;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  Q7tvpU  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6GqC]rd*:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /{ W6]6^  
TNK1E  
template < typename Right > 3=*ur( Qy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N0JdU4'  
Right & rt) const `46.!  
  { GJs~aRiz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (vvD<S*  
} @X560_x[q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f$vTDak  
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。 25@@-2h @  
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。 -~X[j2  
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。 6E9/ z  
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。 aUA)p}/:  
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? tCar:p4$  
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: #3'M>SaoH  
kQQDaZ 8  
template < class Action > *v?kp>O  
class picker : public Action 0'YJczDq:7  
  { mm.%Dcn  
public : 7?y 7fwER  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HPJHA ,  
  // all the operator overloaded LIQ].VxIs  
} ; f*9O39&|  
7q 5 *grm  
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。 Z&P\}mm   
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: mVh;=>8K  
BBv+*jj  
template < typename Right > "^a"`?J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~!cxRd5;F  
  { vAqj4:j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bMNr +N  
} }&= =;7,O  
\j3dB tc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?,8+1"|$A]  
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。 XrWWV2[  
kRBO]  
template < typename T >   struct picker_maker =;b3i1'U  
  { qd#7A ksm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,VSO;:Z  
} ; c"pOi&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mw)6,O`  
  { cUdS{K&K  
typedef picker < T > result; J_m@YkK  
} ; V*@Y9G  
A^A)arJS  
下面总的结构就有了: N;6o=^ic  
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。 g|7o1{   
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。 $CX3P)% `  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cDE5/!  
至此链式操作完美实现。 !\9^|Ef?  
P=\{  
P".IW.^kk~  
七. 问题3 4v3gpLH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;ko6igx)+  
)5gj0#|CG@  
template < typename T1, typename T2 > 7')W+`o8eL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VuH ->  
  { <JU3sXl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "k{so',7z  
} 5gqs"trF  
Y$]zba  
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: /F(n%8)Yq  
W I MBw mg  
template < typename T1, typename T2 > bv b \G  
struct result_2 8&| o  
  { G9yK/g&q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KAI2[ gs  
} ; `[U.BVP'  
#8yo9g6  
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? Jp+'"a  
这个差事就留给了holder自己。 5g/,VMe  
    n-yUt72  
tp>YsQy]8  
template < int Order > 19#>\9*  
class holder; w}zmcO:x  
template <> |iUC\F=-  
class holder < 1 > g$?^bu dxv  
  { Q{L:pce-  
public : r~ 2*'zB  
template < typename T > x3+ {Y  
  struct result_1 ^879sI  
  { >X' -J{4R  
  typedef T & result; $D#h, `  
} ; Ve&_NVPrd  
template < typename T1, typename T2 >  k%i.B  
  struct result_2 a%`%("g!  
  { FiUwy/,ZV  
  typedef T1 & result; !*NDsC9  
} ; /UK]lP^w]!  
template < typename T > C&MqH.K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dS4zOz"  
  { )H{1 Xjh-  
  return (T & )r; Zr2!}jD9a  
} c {%mi  
template < typename T1, typename T2 > D5snaGss9a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fe98 Y-e  
  { }9fch9>Zr  
  return (T1 & )r1; _lwKa, }  
} $["HC-n?.k  
} ; j2UQQFh  
e&d$kUJrq  
template <> \GxqE8  
class holder < 2 > MyllL@kP  
  { 0#!}s&j/  
public : Y6VJr+Ap(  
template < typename T > A#T"4'#?<  
  struct result_1 }RI_k&;  
  { 8Sj<,+XFq  
  typedef T & result; wGKxT ap  
} ; "T5oUy&i  
template < typename T1, typename T2 > k1f<(@*`  
  struct result_2 ~1wt=Ln>  
  { tjb$MW$('  
  typedef T2 & result; TZt;-t`  
} ; A%Ka)UU+n  
template < typename T > Pg(Y}Tu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oMj"l#a*  
  { uH%b rbrU  
  return (T & )r; PR:B6 F8  
} A+* lV*@0  
template < typename T1, typename T2 > Mh-"B([Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Sl, DZ!  
  { ocZ}RI#Q  
  return (T2 & )r2; D5@=#/?*  
} ofQs /  
} ; O0L]xr  
s)r !3HS  
"I/05k K  
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> >。 K {v^Y,B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %"A8Af**I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >,]a>V  
N wk  
return l(i, j) = r(i, j); )- &@ 8`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [+dCA  
=JzzrM|V*  
  return ( int & )i; E4892B:`  
  return ( int & )j; |7c],SHm  
最后执行i = j; zP #:Tv'  
可见,参数被正确的选择了。 S u6kpC!EW  
{]]%0!n\  
GEc-<`-  
fGlvum  
v9:J 55x  
八. 中期总结 2[+.* Ef  
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: pxTtV g.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;QXg*GNAv$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %QEBY>|lI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >ceC8"}J5M  
N'ER!=l)  
l+"p$iZs  
5 _E8 RAG  
E b[;nk?  
t;w<n"  
九. 简化 6)uBUM;i  
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。 L?N&kzA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aj;x:UqpJ  
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: qP#LJPaS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~Yk^(hl2  
  +-*/&|^等 x;u#ec4  
2. 返回引用。 r4SwvxhG  
  =,各种复合赋值等 N)g_LL>^  
3. 返回固定类型。 $J4\jIipL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~ O\A 0e  
4. 原样返回。 VtLRl0/  
  operator, @rbd`7$%  
5. 返回解引用的类型。 azv173XZ  
  operator*(单目) )v_Wn[Y.H  
6. 返回地址。 T"vf   
  operator&(单目) 7wx=#  
7. 下表访问返回类型。  (yP1}?  
  operator[] I#(lxlp"Ho  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Hvk~BP' m  
  operator<<和operator>> /ZV2f3;t  
P-4$Qksx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3=uhy|f! /  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7@<.~*Bl6  
EO)JMV?6  
template < typename Left > (1D1;J4g  
struct value_return A)]&L`s  
  { K^fs #7  
template < typename T > hO8xH +;  
  struct result_1 1<_][u@  
  { 1(BLdP3&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g]vB\5uA:  
} ; T4.wz 58  
ik(YJw'i7E  
template < typename T1, typename T2 > gW~T{+f  
  struct result_2 cgrSd99.  
  { hE(R[hc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g}<jn'@{  
} ; C`;igg$t_  
} ;  aO<7a 6  
hc q&`Gun  
%oa@2qJ^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GO"|^W  
bfz7t!A)A  
下面我们来剥离functor中的operator() ~ q-Z-MA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C7{VByxJ  
SDC|>e9i  
return l(t) op r(t) t7-]OY7%w_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jI\@<6O  
return op l(t) 4u}Cki,vOK  
return op l(t1, t2) =_-u;w1D  
return l(t) op 2QaE&8vW  
return l(t1, t2) op ~_EDJp1J  
return l(t)[r(t)] y`n?f|nf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o:QL%J{[  
vz4( k/  
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: B.G6vx4yp  
单目: return f(l(t), r(t)); L&kCI`Tb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i RrUIWx  
双目: return f(l(t)); vGv<WEE  
return f(l(t1, t2)); ]4H)GWHKg  
下面就是f的实现,以operator/为例 _|M8xI  
\o[][R#D  
struct meta_divide c_vGr55  
  { ,A`|jF  
template < typename T1, typename T2 > EF :g0$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !j'LZ7  
  { jOfG}:>e\  
  return t1 / t2; 6ncwa<q5  
} e& `"}^X;I  
} ; _:9}RT?  
es6YxMg  
这个工作可以让宏来做: e}?Q&Lci  
bfA>kn0C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qg/FFn^Kg*  
template < typename T1, typename T2 > \ l0,VN,$Yl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y5eEEG6  
以后可以直接用 o+.L@3RT4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {FFdMdxy-  
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 ,7@\e &/&  
(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。。。) @!OXLM   
>rQj1D)@  
D{JjSky  
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 l-%] f]>  
r gIWM"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 ~W]D!m,  
class unary_op : public Rettype +45SKu=  
  { c~(61Sn]  
    Left l; 3&})gU&a  
public : GxzO|vFQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2om:S+3)2  
4ekwmw(ox  
template < typename T > j r) M],  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,1~zYL?  
      { d?X,od6  
      return FuncType::execute(l(t)); fr(Ja;  
    } X?t;uZI^  
$(D>v!dp  
    template < typename T1, typename T2 > 0~U%csPHt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f\oW<2k]~  
      { mce qZv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B{Vc-qJ  
    } Q8`V0E\~  
} ; 7vZO;FGtG  
F6sQeU  
y\_+,G0  
同样还可以申明一个binary_op FcM)v"bF&]  
1?&|V1vc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eXKEx4rU  
class binary_op : public Rettype ;&=jSgr8  
  { SN@>mpcJS  
    Left l; -OJ<Lf+"=  
Right r; 1J9p1_d5  
public : }=EJM7sM|k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `\VtTS  
YtvDayR>  
template < typename T > r =x"E$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BO*)cLQ  
      { Ee}|!n>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _3%$E.Q  
    } ;7s^slVzF  
_{'[Uf/l  
    template < typename T1, typename T2 > &V*MNi,4Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >s/_B//[  
      { $[A^8 [//  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +&7V@  
    } DRm`y>.  
} ; CjPdN#*l  
^|Z'}p|&  
a&JY x  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3}\z&|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z` 6$p1U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y%vAEQ2j=  
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。 `0ym3}(O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !T<,fR+8X  
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。。。 X(/fE?%;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VX8rM!3  
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) 1_{e*=/y  
下面是修改过的unary_op }i^M<A O  
*~P| ? D'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -}<Ru)  
class unary_op !k% PP  
  { o}r_+\n  
Left l; !IR cv a  
  _}[WX[Le{  
public : +/celp  
k5K5OpY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ H+X'1  
,X3D< wl  
template < typename T > 3A ^AEO  
  struct result_1 kkZ}&OXS;  
  { L@O>;zp;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +PE-j| D  
} ; ;!f~  
`r1j>F7Xb  
template < typename T1, typename T2 > VB905%  
  struct result_2 F#|y,<}<  
  { J=Kv-@I>E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mw,]Pt6~i  
} ; s/@uGC0>  
pBe1:  
template < typename T1, typename T2 > wowf 1j-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >QYx9`x&  
  { Vfzy BjQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =XQGg`8<LB  
} {wM<i  
I*%3E.Z@g  
template < typename T > 7ucm1   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >dK0&+A  
  { G.O;[(3ab  
  return OpClass::execute(lt(t)); n eu<zSS  
} Q^va +O  
Vp; `!+z"  
} ; +mBS&FK  
to).PI?  
r&xIVFPI[  
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 O1jiD_Y!9  
好啦,现在才真正完美了。 9LPXhxNwB  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'eBD/w5U  
G?v <-=I  
template < typename Right > !D1#3?L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LodP,\T  
  { e%pohHI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HdlO Ga6C  
} G0h&0e{w  
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。 hwUb(pZ  
,k_ b-/  
<= _!8A  
BYdG K@ouk  
8aHE=x/TL  
十. bind ~Qif-|[V  
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。 qPz_PRje  
先来分析一下一段例子 qGN> a[D  
*>?N>f"  
4P?`<K'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M^\`~{*T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1E!.E=Y ?M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ylos6]zS8  
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。 -}4CY\d6'  
我们来写个简单的。 H[: lQ\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,#BD/dF  
对于函数对象类的版本: sK W~+ ]  
{9;-5@b  
template < typename Func > shdzkET8N  
struct functor_trait /Bgqf,N |  
  { ?IQDk|<%  
typedef typename Func::result_type result_type; A- m IWTa  
} ; 3%r/w7Fc  
对于无参数函数的版本: PUD8  
~pH!.|k-&  
template < typename Ret > sa<\nH$_X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G"3KYBN>  
  { \nyqW4nTm  
typedef Ret result_type; %I`'it2d  
} ; m["e7>9G  
对于单参数函数的版本: ;uc3_J]  
@$kzes\  
template < typename Ret, typename V1 > \H>Psv{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~Fo2MwE2~  
  { #]^C(qmb:  
typedef Ret result_type; ~G8l1dD  
} ; s+_8U}R  
对于双参数函数的版本: J*K=tA  
qYVeFSS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lmUCrs37  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5`&@3 m9/  
  { 4`o0?_.'  
typedef Ret result_type; vq9O|E3  
} ; IDpLf*vSG  
等等。。。 @ g`|ob]9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )(.g~Q:  
{4SaS v^/  
template < typename Func > z^*g 2J,  
struct func_return @N[<<k7g  
  { -#;ZZ \fdj  
template < typename T > %L)QTv/  
  struct result_1 BZTj>yd  
  { @\gE{;a8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dg*xo9Xi`  
} ; EJz!#f~  
NMg(tmh  
template < typename T1, typename T2 > nfZe"|d  
  struct result_2 ^h=gaNL  
  { {=Ji2k0U'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0H%zkJ>Q  
} ; zV15d91GX  
} ; /W f.Gt9[  
#D(=[F  
&xUCXj2-z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Wn=I[K&&  
t:oq't  
template < typename Func, typename aPicker > BINHCZ  
class binder_1 =^Ws/k  
  { (7,Q4T  
Func fn; c3rj :QK6I  
aPicker pk; opn6 C )  
public : Jk`l{N  
"g"%7jK  
template < typename T > /_expSPHl  
  struct result_1 v`'Iew }  
  { h(~of (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }9B},  
} ; c>c4IQ&d  
yXtQfR  
template < typename T1, typename T2 > E*tT^x)  
  struct result_2 2|1CGHj\  
  { `B8`<3k/(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <jFov`^  
} ; ZF#lh]  
.*595SuF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \%}]wf}  
1W0[|Hf2v*  
template < typename T > cw0 @Z0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R vU'8Y?>w  
  { DBu8}2R  
  return fn(pk(t)); xf8e"mD  
} ,0nrSJED  
template < typename T1, typename T2 > 6r%i=z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3*7klu  
  { e8_EB/)_Z  
  return fn(pk(t1, t2)); M $EHx[*5  
} `x#}co  
} ; kDR5kDiS  
y fuH  
it>l?h7I  
一目了然不是么? H8@z/  
最后实现bind X$t!g`  
j+lcj&V#  
r>KmrU4Q  
template < typename Func, typename aPicker >  C !v%6[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BGH'&t_5  
  { )"tM[~e`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2}.~ 6EU/  
} U? U3?Y-k`  
#IqRu:csp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V!@6Nv  
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。 FSkX95  
6"[,  
十一. phoenix x=\W TC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hSps9*y  
0;w 4WJJ  
for_each(v.begin(), v.end(), siV]NI ':|  
( sQr M"i0Y>  
do_ gCL}Ba  
[ 4`V&Yqwl  
  cout << _1 <<   " , " wYS r.T8Q  
] BG 4TUt  
.while_( -- _1), UH(w, R`  
cout << var( " \n " ) v y-(:aH7U  
) M3d%$q)<rW  
); x FvK jO)  
dgByl-8Q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8{&.[S C7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %l%2 hvGZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?d3<GhzlR3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w&hCt c  
i}|jHlv  
@o<B>$tbu4  
template < typename Cond, typename Actor > VGCd)&s  
class do_while &[PA?#I`  
  { E3CwA8)k  
Cond cd; ;kG"m7-/  
Actor act; < jX5}@`z  
public : *xx)j:Sc2  
template < typename T > r0\C2g_X  
  struct result_1 MQ'=qR  
  { $.ctlWS8l{  
  typedef int result_type; [ 'B u  
} ; S%G&{5  
z 7cA5'c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a=B $L6*4  
9A`^ (  
template < typename T > v[DxWs8q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3^)c5kcI  
  { e+ m(g  
  do 3Zpq#  
    { \mt Y_O  
  act(t); `Xi)';p  
  } bXM&VW?OP  
  while (cd(t)); \4fuC6d2  
  return   0 ; %_39Wa  
} ['6Sq@c)  
} ; NUuIhB+  
M,r8 No  
u@Z6)r'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G]Im.x3O-  
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。 vZqW,GDfXo  
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。 cwHbm%  
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。 (K ]wk9a  
下面就是产生这个functor的类: ,a0RI<D  
zCS }i_ p  
q03nu3uDI  
template < typename Actor > @c>MROlrlF  
class do_while_actor .\ vrBf  
  { =""5 c  
Actor act; je>mAQKi\  
public : G}]'}FUp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *iSE)[W  
$>wN:uN(  
template < typename Cond > + :b"0pu-H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I q{/-,v  
} ; Nk$|nn9#'  
W=n Hi\jLV  
@cG+ D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *oh,Va  
最后,是那个do_ >v1.Gm  
M pz9}[`3g  
ZpwFC7LW  
class do_while_invoker !<h-2YF<M  
  { XWB#7;,R  
public : _?Ly7*UML  
template < typename Actor > 90=gP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A`I1G9s  
  { uy|]@|J  
  return do_while_actor < Actor > (act); u3jLe=Y'\  
} !G'wC0  
} do_; & }_tALg  
)~w bu2;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )L"J?wTe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [E9_ZdB T  
最后来说说怎么处理break和continue P;IM -]  
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。 l5enlYH  
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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