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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]/Qy1,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ha! "BR  
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, 9 /(c cj  
D#1~]d  
1T,PC?vr{  
by[i"!RCu  
  class filler UiZp -Y%ki  
  { i(iP}: 3  
public : Ef!p:HBJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gdE`UZ\  
} ; >1G*ya)  
p30&JJ!~"  
8G] m7Z  
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: GTe:k  
 ca*[n~np  
yWi0 tE{  
:qTcxzV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S!W/K!wf  
X\2hKUkT  
bXwoJ2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .r5oN+?e  
.4FcZJvy  
xevP2pYG:  
lV6[d8P  
二. 战前分析 cievC,3*  
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。 1 3 `0d  
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)dWa'2<  
M6iO8vY  
yL x .#kx6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vSC0D7BlG  
  /* --------------------------------------------- */ L2.`1Aag  
vector < int *> vp( 10 ); .`>l.gmi&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ij}F<ZgZG  
/* --------------------------------------------- */ (e3Gs+;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TTZxkK  
/* --------------------------------------------- */ F*JvpI[7n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]_: TrH  
  /* --------------------------------------------- */ kefv=n*]l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I#E(r>KW*  
/* --------------------------------------------- */ l()MYuLNV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2, "q_d'V  
,,gLrV k  
N46$EsO!h  
vd7N&c9  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0$L0fhw.  
1._1, _2是什么? _OU.JrqC  
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。 ;i9<y8Dha  
2._1 = 1是在做什么?  Vm;Q w  
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。 6$fnQcpJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~J>gVg%66  
=Cy>$/H64  
tK|9qs<%  
三. 动工 1m<?Q&|m$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !H|82:`t+  
Ryba[Fz4Di  
Hn9F gul&  
h>Uid &:?  
template < typename T > ]ZKt1@4AY  
class assignment o47 f  
  { g2{H^YUN$_  
T value; }{wTlR.]  
public : (21 W6  
assignment( const T & v) : value(v) {} tdnXPxn[  
template < typename T2 > YP#AB]2\}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O(D5A?tv!  
} ; A?IZ( Zx(`  
B(\r+"PB  
H8-D'q>R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &xBK\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BnaU)E h  
:x""E5H  
x #tu  
?)mhJ/IT  
  class holder _@/C~  
  { :\+{;;a@  
public : O/Y\ps3r  
template < typename T > J(EaE2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X(y  
  { \%Ah^U)gS  
  return assignment < T > (t); =qp}p'BYe  
} lQdnL.w$.4  
} ; :Dk@?o@2;C  
r!.+XrYg  
E +Ujpd  
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: OS"{"P  
LGo2^Xx  
  static holder _1; 6i]Nr@1C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k~1j/VHv  
oT|P1t.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j(%gMVu  
而不用手动写一个函数对象。 S?Bc~y  
lP@)   
C,{F0-D  
xA&  
四. 问题分析 Cgz&@@j,]  
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。 Z\|u9DO  
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。 e|b~[|;*=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `&u<aLA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;v,9 v;T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jB%"AvIX  
A-a17}fta  
五. 问题1:一致性 my\o P(e\  
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?| :T7?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _oJ2]f6KX  
Dh&:-  
struct holder VelB-vy&  
  { JFG",09]  
  // f`hyYp`d5  
  template < typename T > egI{!bZg'\  
T &   operator ()( const T & r) const ,pyQP^u-  
  { iY ^{wi~?  
  return (T & )r; 1m>^{u  
} I%}L@fZ  
} ; v}F4R $  
!Tn0M;  
这样的话assignment也必须相应改动: 1 [Sv  
YVB% kKv{  
template < typename Left, typename Right > =PNdP  
class assignment ]{IR&{EI-  
  { Yzj%{fkh  
Left l; ;RWW+x8IB  
Right r; 8%o~4u3  
public : lo+xo;Nd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FOCoiocPi  
template < typename T2 > p!+L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5Noe/6  
} ; ^oQekga\l  
 6R;)  
同时,holder的operator=也需要改动: C9<4~IM w  
-6rf( ER  
template < typename T > xClRO,-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eM?rc55|  
  { t a&Q4v&-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cVQatm  
} g!1I21M1~  
Mn]}s:v  
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。 G*i.a*9<)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?SC3Vzr  
2X|CuL{]  
return l(rhs) = r; m_Mwg  
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。 Z0e-W:&;kF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O6yP qG*j  
2B HKS-J*  
template < typename Tp > W1xf2=z`)T  
class constant_t EfKM*;A  
  { [O=W>l  
  const Tp t; "A%MVym."  
public : f;.SSiT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zzX<?6MS  
template < typename T > q}>M& *  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3YR* ^  
  { 6#<Ir @z  
  return t; xN6?yr  
} It%T7 X#  
} ; o;3j:# 3 |  
-NAmu97V}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 " Wp   
下面就可以修改holder的operator=了 <O;&qT*b  
qh%i5Mu  
template < typename T > oG!6}5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "?$L'!bM@  
  { A&N$tH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /sy-;JDnsu  
} csYy7uzi  
ucw`;<d8  
同时也要修改assignment的operator() 7g-Dfg.w  
4Mk8Cpz  
template < typename T2 > f, |QAj=a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MzcB3pi  
现在代码看起来就很一致了。 x'@W=P 7   
g{e/X~  
六. 问题2:链式操作 21U&Ww  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LyIKP$t  
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。 -:MmSeG7gO  
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。 $u:<x  
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。 $nj\\,(g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V]Sgx00;  
>wA+[81[  
template < typename T > vruD U#  
struct result_1 5`"iq "5Cf  
  { K k7GZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R6 ;jY/*#  
} ; NN^QUB  
hje! w`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: gt'*B5F(  
a_Jb> }  
template < typename T > nh<Z1tMU  
struct   ref GSP?X$E  
  { Q |%-9^  
typedef T & reference; C ck#Y  
} ; Y.7}  
template < typename T > n[|6khOL-  
struct   ref < T &> Y,'%7u  
  { E$ {J  
typedef T & reference; n!ZMTcK8  
} ; mB~~_]M N  
^ESUMXb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `g--QR  
\6{LR&  
template < typename T > . @@an;C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sds}bo  
  { <KX&zi<L)  
  return l(t) = r(t); (Izf L1  
} Y3k[~A7X  
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。 e gI&epN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 19p8B&  
Pubv$u2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 q(gjT^aN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j1A|D   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pl|h>4af  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9p4y>3  
最后的布局是: :> SLQ[1  
                Add \9w~pO  
              /   \ GV5qdD(  
            Divide   5 4^[ /=J}  
            /   \ +p z}4M`  
          _1     3 >OK#n)U`  
似乎一切都解决了?不。 h48YDWwy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 [X<Pk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;g+]klR!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: wN(&5rfS  
J'e]x[Y  
template < typename Right > 0\Y1}C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DHv2&zH  
Right & rt) const ^^U%cuKg  
  { !>3LGu,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;}K62LSR  
} -%,"iaO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >La><.z~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 q(Hip<6p  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 QD$Gw-U-l=  
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。 FAw1o  
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。 hO \/  
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? $Asr`Q1i   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: g5Hr7K m  
/OG zt  
template < class Action > R 5(F)abi  
class picker : public Action LTXz$Z]  
  { 1'Rmg\(  
public : Xh}&uZ`A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FY4T(4#  
  // all the operator overloaded y^R4I_* z  
} ; ezUQ> e  
wt?o 7R2  
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。 D:9 2\l  
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: Q+'nw9:;T  
,EI:gLH  
template < typename Right > #K4*6LI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kAo.C Nj7  
  { o_$&XNC_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ($8t%jVWJJ  
} I]9 C_  
\f%.n]>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^_W40/c3  
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。 >g}G}=R~3  
?:uNN  
template < typename T >   struct picker_maker Skxd<gv  
  { $(rc/h0/E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,[l`zp  
} ; p0VUh!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #K|9^4jt  
  { w7 *V^B  
typedef picker < T > result; )/>A6A:  
} ; ~*-qX$gr  
+qy6d7^  
下面总的结构就有了: U\vY/6;JI  
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`[$Xi R  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IPtvuEju\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IZrk1fh  
至此链式操作完美实现。 T$P-<s  
FnE6?~xa  
G3a7`CD  
七. 问题3 [_.n$p-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 24B<[lSK  
iKAusWj  
template < typename T1, typename T2 > !%[S49s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pW|u P8#  
  { fzPZ|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;dZMa]X0  
} JvL{| KtyU  
8@eOTzm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  3+U]?7t  
fYX<d%?7  
template < typename T1, typename T2 > =w%Oa<  
struct result_2 ej^3Y Nh&  
  { e fO jTA%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k\aK?(.RC7  
} ; 7lA:)a_!]  
{/ 2E*|W~I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? y{=>$C[  
这个差事就留给了holder自己。 ZA820A>2!  
    MKg,!TELe  
t'(1I|7  
template < int Order > 7x k|+!  
class holder; /+[63=fl  
template <> 1@qgF  
class holder < 1 > +B"0{>n}F  
  { ;rR/5d1!  
public : %!|O.xxRR  
template < typename T > Mvcfk$pA  
  struct result_1 ar ^i|`D  
  { Adx`8}N8  
  typedef T & result; $/Ov2z  
} ; -d=WV:G%e  
template < typename T1, typename T2 > >*1}1~uU`'  
  struct result_2 ,D=fFpn  
  { caq} &A]C  
  typedef T1 & result; j-b*C2l  
} ; 2`bdrRD0  
template < typename T > n}nEcXb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8dO?K*J,H'  
  { 0.;}]v  
  return (T & )r; ;[ 'a  
} MesRa(  
template < typename T1, typename T2 > o\=n4;S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HdX2YPYn;  
  { 8%:]W^  
  return (T1 & )r1; zm#nV Y`  
}  .\:J~(  
} ;  $xgBKD  
\'v(Xp6  
template <> Z-X?JA\&  
class holder < 2 > {/8Q)2*>0  
  { {eT.SO  
public : I 3$dVls}  
template < typename T > TO#Pz.)>B6  
  struct result_1 .~D>5 JnEk  
  { e2)autBe  
  typedef T & result; I4c!m_sr  
} ; <L0#O(L  
template < typename T1, typename T2 > r4XH =  
  struct result_2 G| m4m.  
  { 5iX! lAFJ  
  typedef T2 & result; ~)]} 91p  
} ; 1vevEa$  
template < typename T > zsQoU&D 5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K[?Xm"4  
  { EqB)sK/3  
  return (T & )r; N{Qxq>6 G  
} ,xsH|xW  
template < typename T1, typename T2 > nE W31 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sRhKlUJG  
  { 9Kv|>#zff  
  return (T2 & )r2; b[ w;i]2  
} !CY&{LEYn0  
} ; [iS$JG-  
iCQ>@P]nE  
8|g<X1H{M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8y2+&#$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dK9Zg,DZL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  kLP0{A  
UQ?%|y*Kc  
return l(i, j) = r(i, j); X$n(-65  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zu\`1W^  
6 ,b"  
  return ( int & )i; j<yiNHC  
  return ( int & )j; P 7D!6q  
最后执行i = j; F7}-!  
可见,参数被正确的选择了。 _e<o7Y@_  
T6BFX0$  
Dm0a.J v  
n6Z|Q@F  
Y3U9:VB  
八. 中期总结 +cu^%CXT  
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: k!L@GQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zTm]AG|0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7(a2L&k^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j;~%lg=)  
A*yi"{FLi  
nms8@[4-  
QG gF|c7  
A;X=bj _&a  
2umv|]n+l|  
九. 简化 #1nJ(-D+  
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。 o*S"KX $  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X[$++p .  
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: t#E}NR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eVh - _  
  +-*/&|^等 Sus;(3EX  
2. 返回引用。 bZwnaM4"F  
  =,各种复合赋值等 ~l E _L1-c  
3. 返回固定类型。 G;iEo4\?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .?W5{U  
4. 原样返回。 @z`@f"l  
  operator, JK_OZ  
5. 返回解引用的类型。 w}cY6O,1  
  operator*(单目) dl]#  
6. 返回地址。 Yl cbW0'c  
  operator&(单目) V*[b} Xew  
7. 下表访问返回类型。 afG{lWE)  
  operator[] fPa9ofU/kr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $4=f+ "z  
  operator<<和operator>> RVw9Y*]b  
clO,}Ph>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  k+ o|0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7A$B{  
2][DZl  
template < typename Left > &"Ux6mF-"  
struct value_return :;]Oc  
  { ~+F;q vq  
template < typename T > p<Z3tD;Z  
  struct result_1 )u:Q) %$t  
  { a}yXC<}$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7;:#;YS ha  
} ; ,T,:-E  
si4-3eC  
template < typename T1, typename T2 > .d<W`%[  
  struct result_2 S56]?M|[  
  { "\%On >  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %r{3wH# D@  
} ; mB'3N;~  
} ; jdA ]2]  
:a[Ihqfg  
tA.`k;LT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JAc_kl{4O  
~EiH-z4U  
下面我们来剥离functor中的operator() n||A" @b\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?i\;:<e4  
uYI@ 9U  
return l(t) op r(t) y^>Q/H\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fT\:V5-  
return op l(t) )=pD%$iq  
return op l(t1, t2) ;F:fM!l=  
return l(t) op zt24qTKL  
return l(t1, t2) op k3!a$0Bs;  
return l(t)[r(t)] /a9 !Cf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1Nn@L2b 2  
Yf_6PGNzX  
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: ;r\(p|e  
单目: return f(l(t), r(t)); Ol /\t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); , $*IzL~  
双目: return f(l(t)); )EM7,xMz  
return f(l(t1, t2)); +!t}  
下面就是f的实现,以operator/为例 }CL"S_>1  
^?"\?M1  
struct meta_divide b p<^R  
  { l(W[_ D  
template < typename T1, typename T2 > 4Aes#{R3v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,Dmc2D  
  { -[7O7'  
  return t1 / t2; #U7_a{cn"M  
} )P&9A)8  
} ; y8Xv~4qQW  
5i6 hp;=  
这个工作可以让宏来做: >T3H qYX5W  
&Nl2s ey  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S:Q! "U  
template < typename T1, typename T2 > \ >>Ar$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '1SG(0  
以后可以直接用 }l0&a!C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) | $^;wP  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  P\m7 -  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LHCsk{3  
w?vVVA  
OWjJxORB  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n`Z"rwKmNw  
f'(l&/4z{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GOy%^:Xd  
class unary_op : public Rettype 1MsWnSvzf  
  { '!h/B;*(  
    Left l; 4Cb9%Q0  
public : ,<,:8B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &a)eJF]:!  
q0mOG^  
template < typename T > l;X|=eu'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?9MVM~$  
      { Ds8 EMtS  
      return FuncType::execute(l(t)); sRHA."A!8  
    } R0Ue0pF7  
zJlQ_U-!  
    template < typename T1, typename T2 > Yj(4&&Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7^TV~E#  
      { faXx4A2"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Tpp&  
    } G\gMC <3  
} ; /?-7Fg+,  
6R UrF  
34|a\b}  
同样还可以申明一个binary_op T$4P_*  
XkmQBV"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HjNxqaljt  
class binary_op : public Rettype Btt]R  
  { Yepe=s+9  
    Left l; ?kw&=T !  
Right r; {04"LAE  
public : \(UKd v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L #[]I,  
X<OSN&d  
template < typename T > #.B"q:CW*P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =nUW'  
      { [`=LTBt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <-Bx&Q  
    } &<'n^n  
a?5[k}\  
    template < typename T1, typename T2 > Z(0@1l`Z-`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .y5,x\Pq(  
      { ._:nw=Y0<}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g&/p*c_  
    } 6 &U+6gb  
} ; l7[7_iB&E  
.3pbuU  
+?D6T!)  
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 C.  MoKa3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C&\5'[*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >XW*T5aUA  
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。 $K~LM8_CKy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,hxkk`  
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。。。 \[2lvft!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $gle8Z-  
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) n_D8JF  
下面是修改过的unary_op VzS&`d.h  
 @gGRm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L];y}]:F*  
class unary_op 'WyTI^K9  
  { ?wpB`  
Left l; VxO%rq3  
  <oMUQ*OtV  
public : }1 vT)  
_1Z=q.sC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lt'I,Xt  
Eu<1Bse;  
template < typename T > >"3>s%  
  struct result_1 #S g\q8(O  
  { L?&'xzt B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ni&*E~a  
} ; 6X g]/FD  
)o _j]K+xI  
template < typename T1, typename T2 > {[Q0qi =  
  struct result_2 @{ ;XZb^  
  { :B *}^g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uUR~&8ERX  
} ; ^ ?hA@{T/1  
%%%fL;-y  
template < typename T1, typename T2 > uv{P,]lK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BG2)v.CU  
  { tS# `.F~y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q(^Q3  
} :bU(S<%M  
Ac k}QzXO  
template < typename T > f5RE9%.#~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u?+bW-D'd  
  {  Wa/g`}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3M*Bwt;F_  
} }w-wSkl1  
4_M>OD/"  
} ; Q'apG)0I  
!v#xb3"/  
fg%&N2/(.B  
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 _,h@:Xij  
好啦,现在才真正完美了。 =(AtfW^H  
现在在picker里面就可以这么添加了: n_K~ vD  
T>>YNaUL  
template < typename Right >   \J^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2+8#H.  
  { y9Y1PH7G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]bCq=6ZKR  
} ] 7;f?+  
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。 kW=z+  
P%pp )BS  
)8gGv  
Aez2*g3  
:q3+AtF  
十. bind %6j)=IOts  
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。 Q<tu)Qo  
先来分析一下一段例子 4NEq$t$Jn  
Z*{] ,  
ye 6H*K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YL^=t^ !4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -!qu"A:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pz^<\  
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。 6x{<e4<n  
我们来写个简单的。 7;`o( [N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^o?SM^  
对于函数对象类的版本: > Vb@[  
dHnR_.  
template < typename Func > 6" T['6:j  
struct functor_trait k ^'f[|}  
  { HYr}wG  
typedef typename Func::result_type result_type; UO`;&e-DB  
} ; AtS;IRN@  
对于无参数函数的版本: e`tLR- &  
_K9VMczj  
template < typename Ret > qL5I#?OMkU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b}ODWdJ1  
  { Lju7,/UD  
typedef Ret result_type; UAS@R`?cI  
} ; Y+%sBqo @  
对于单参数函数的版本: < O*6 T%;  
;d.K_P  
template < typename Ret, typename V1 > Q }k.JS~#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8Chj w wB  
  { !4@G3Ae22  
typedef Ret result_type; 4 fV3Ear=j  
} ; $ 0|a;  
对于双参数函数的版本: U09.Y  
q=HHNjj8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +H/jK@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A?5E2T1L%.  
  { 4S0>-?{  
typedef Ret result_type; F7m?xy  
} ; ge3sU5iZ  
等等。。。 $>M<j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f}c\_}(  
txql 2  
template < typename Func > HY;o ^drd  
struct func_return cNpe_LvW  
  { }S-DB#6  
template < typename T > wbyE;W  
  struct result_1 '&O/g<Z}q  
  { ^(}585b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @*N )i?>  
} ; ]Hj<IvG  
9ch#}/7B  
template < typename T1, typename T2 > %b.UPS@I  
  struct result_2 Gnm4gF!BI  
  { iL{M+Ic  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o;"OSp  
} ; *="8?Z  
} ; jdeV|H} u  
-u!qrJ*Z  
stl 1Q O(h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c47")2/yO  
TZir>5  
template < typename Func, typename aPicker > ^62|d  
class binder_1 3 vP(S IF  
  { {MAQ/5  
Func fn; ;32#t[i b  
aPicker pk; Ax3W2s  
public : )Ag/Qep  
( <t_Pru  
template < typename T > 9ILIEm:  
  struct result_1 tHD  
  { `;,Pb&W~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p_*M:P1Ma4  
} ; ~d{.ng 4K  
f"#m=_Xm  
template < typename T1, typename T2 > ?i\B^uB  
  struct result_2 R)?{]]v  
  { HJ?+A-n/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WzW-pV]  
} ; D*5hrkV9  
sGDV]~E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j;yf8Nf  
&MR/6"/s  
template < typename T > <O?y-$~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |6:=}dE#[  
  { $$i. O}  
  return fn(pk(t)); .o%^'m"=D[  
} )o1eWL}  
template < typename T1, typename T2 > j83? m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {eJt,[Y *  
  { X C86-b)E  
  return fn(pk(t1, t2)); bo"%0 ?3n  
} 5\mTr)\R  
} ; 1:C:?ZC#c  
n6WY&1ZE~  
3OyS8`  
一目了然不是么? LL^q1)o  
最后实现bind ymY1o$qWB}  
5OIc(YhYf  
K)7zKEp`cj  
template < typename Func, typename aPicker > MOn,Db$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A % Q!^d  
  { (9\;A*CZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {P9J8@D  
} e/_C  
uaw~r2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]e:/"   
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。 E! /[gZ  
QR?yG+VU  
十一. phoenix )CPM7>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JG`Q;K  
_Jz8{` "  
for_each(v.begin(), v.end(), aeyNdMk -  
( D'<VYl"/  
do_ i>L+gLW  
[ A*h{Lsx;  
  cout << _1 <<   " , " i LBvGZ<9  
] p1pQU={<  
.while_( -- _1), @K223?c8l  
cout << var( " \n " ) [$(%dV6O  
) h-a!q7]l  
); rj ]F87"  
PupM/?57  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~na!@<zB{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {yAL+}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wCs^J48=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Th[f9H%  
DF]9@{  
E "iUq  
template < typename Cond, typename Actor > SEwku}  
class do_while uf<@ruN  
  { MvLs%GE%  
Cond cd; t9 \x%=  
Actor act; iF5'ygR-Z  
public : c:S] R"  
template < typename T > W+wA_s2&D  
  struct result_1 zQ?!f#f  
  { 'mCe=Y  
  typedef int result_type; 2=0DCF;Bv  
} ; +[@z(N-h  
j| Wv7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5 S Xn?  
@53k8  
template < typename T > qs\2Z@;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A61^[Y,dX_  
  { M j-vgn&/  
  do ,H}_%}10  
    { 5IOFSy`  
  act(t); #?MY&hdU9  
  } JTqDr  
  while (cd(t)); CZnK8&VDY  
  return   0 ; HD,xY4q&N  
} .Ig+Dj{)  
} ; +h^jC9,m~{  
3P~o"a>  
 j1?j6s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .M,RFC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~"pKe~h   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 kh~'Cn "O  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Mwb/jTp  
下面就是产生这个functor的类: ;Mm7n12z C  
7A\Cbu2tf  
7g=2Z[o  
template < typename Actor > k$ 5 s{q  
class do_while_actor K/m3  
  { Sw^X2$h  
Actor act; 65 z"  
public : ^ &E}r{?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kp?w2+rz  
1XG!$ 4DW  
template < typename Cond > OJT1d-5p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YzosZ! L!<  
} ; =/<LSeLxH  
Ze< K=Q%(i  
rG?>ltxB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mOo`ZcTU  
最后,是那个do_ pY4}>ju(g  
]&Z))H  
d@w~[b  
class do_while_invoker yJuQ8+vgR}  
  { z"D.Bm~ ]  
public : tH=P6vY  
template < typename Actor > ,Vd\m"K{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u4z&!MT}  
  { fA'qd.{f^  
  return do_while_actor < Actor > (act); ly% F."v  
} ob+euCuJ  
} do_; f>'Y(dJ'W  
+% /s*EC'w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0CSv10Tg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Iff9'TE  
最后来说说怎么处理break和continue '65LKD  
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。 ~HQ9i%exg  
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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