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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  ~M'\9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9)l_(*F  
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, =H,cwSE+%  
7t04!dD}  
CMBW]b|  
<go~WpA|r  
  class filler qz0v1057#  
  { 4[J3HLQ  
public : z}Z`kq+C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7lVIN&.=  
} ; :x{Q  
68HX,t  
{-Y_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: b(SV_.4,'  
#`p>VXBj!  
GVl u4  
@^` <iTK&p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /M3D[aR<d  
z'qVEHc)  
j&Hn`G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *(vq-IE\$  
-YuvEm#f  
sRZ:9de+  
zDl, bLiJ  
二. 战前分析 42wcpSp  
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。 Mb>6.l  
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 CD&m4^X5D  
*[SsvlFt  
H*\[:tPa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )2FO+_K?T  
  /* --------------------------------------------- */ tH'VV-!MZ  
vector < int *> vp( 10 ); vR)7qX}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OpL 6Y+<  
/* --------------------------------------------- */ w//w$}v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y=rr6/k  
/* --------------------------------------------- */ -1_Z*?=-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z>,X$ Y6<  
  /* --------------------------------------------- */ 4w z 6%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NZTYT\7  
/* --------------------------------------------- */ ya_'Oz!C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U2AGH2emw  
vLS9V/o  
!X8UP{J)L  
=P#!>*\ar  
看了之后,我们可以思考一些问题: \a6)t%u  
1._1, _2是什么? %f-<ol  
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。 $dnHUBB  
2._1 = 1是在做什么? Nb#7&_f=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 WsV3>=@f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ) ,hj7  
>1~`tP  
.]e6TFsrO  
三. 动工 btF%}<o)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _Y|kX2l S@  
j?,*fp8  
u W|x)g11a  
-*lP1Nbp  
template < typename T > YxtkI:C?  
class assignment {^f0RGJg9  
  { >Y+KL  
T value; D9C}Dys  
public : .zAafi0  
assignment( const T & v) : value(v) {} ziycyf.d  
template < typename T2 > ,jnRt%W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Uu X"AFy~\  
} ; >slN:dr0:  
(RmED\.]4  
LgNNtZ&F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4:@|q:DR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B<XPu=|  
3b 3cNYP  
N1!5J(V4  
Z]S0AB.Z@  
  class holder E`4=C@NN+,  
  { u-9t s  
public : _;q-+"6L;  
template < typename T > nTU~M~gky  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ? 03Zy3 /  
  { (d;(FBk='  
  return assignment < T > (t); iy82QNe  
} 3=l-jGJk  
} ; sOxdq"E  
t60/f&A#7H  
.:ZXtU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &iOtw0E  
93Gur(j^  
  static holder _1; 3K!0 4\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y+scJ+<  
E E|zY%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^R7zLHU;  
而不用手动写一个函数对象。 H27Oq8  
j$|C/E5?  
r65NKiQD  
[T}]Ma*CS  
四. 问题分析 =+h!JgY/L  
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。 tMZ(s  
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。 ?+O|mX}`-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d95N$n   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  GQ0(&I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W79A4l<  
I*t)x,~3  
五. 问题1:一致性 _*$B|%k   
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?| ba9<(0`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '<=MhNh\  
gqD^Bs'VF  
struct holder fF>qU-  
  { YaZt+WA  
  // I!7.fuO  
  template < typename T > W:poUG1UR  
T &   operator ()( const T & r) const !(_xu{(DL  
  { K2rS[Kdfaq  
  return (T & )r; 9H}iX0O  
} A4Q)YY9~  
} ; K^vp(2  
z){UuiUM+=  
这样的话assignment也必须相应改动: [a)~Dui0@\  
+R#`j r"  
template < typename Left, typename Right > pt cLJ]+)  
class assignment 8*#][ wC2  
  { ]az} n(B,  
Left l; 6>BDA?  
Right r; kw^Dp[8X  
public : Eb[H3v48,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D^s0EW-E  
template < typename T2 > T:S{3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uP=_-ZUW  
} ; e3={$Ah  
Z^`=!n-V  
同时,holder的operator=也需要改动: g} ~<!VpX  
3:8nwt  
template < typename T > :iQ^1S` pH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fI d)  
  { q\b ?o!# _  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `{|}LFS>  
} \m~\,em  
v6P~XK}G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 x\bRj>%(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W8yfa[z~J  
;Q>3N(  
return l(rhs) = r; @j\?h$A/  
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。 v8vh~^X%P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ({_:^$E\  
?J@?,rZQ^V  
template < typename Tp > x$5nLS2.  
class constant_t ;*4tVp,  
  { Kpp *^  
  const Tp t; H=o-ScA  
public : \eMYw7y5 M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8 1K G1i)  
template < typename T > tD~PvUJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4}8+)Pd  
  { p-yOiG8b}  
  return t; a,57`Ks+n<  
} >,"D9!  
} ; !!+/Wgd:6  
[5p7@6:$u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KG-k$glD  
下面就可以修改holder的operator=了 ^8-~@01.`_  
\, %o>M'  
template < typename T > QVG0>,+}$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;c m wh<  
  { @maZlw1q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); itC *Z6^  
} %I|+_ z&x  
hKH$AEHEU}  
同时也要修改assignment的operator() Ss<_K>wk  
d1uG[  
template < typename T2 > (:y,CsR}4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }Uwkef.Q  
现在代码看起来就很一致了。 27*(oT  
zA'gb'MmW  
六. 问题2:链式操作 -0KbdHIKb'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [zh4W*K_cq  
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。 "\zj][sL  
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。 c6Yf"~TD0  
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。 csFJ5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1IF'>*  
CDnR  
template < typename T > \o62OfF!  
struct result_1 FU (}=5n  
  { .,ppGc| *  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "doU.U&u  
} ; _8x'GK tU  
;vI*ThzdD  
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: m[@%{  
1O]5/Eu  
template < typename T > f1CMR4D  
struct   ref !rsa4t@ t  
  { |?2 hml  
typedef T & reference; i!.I;@  
} ; lC /Hib  
template < typename T > ET,0ux9F  
struct   ref < T &> %Vw|5yA4  
  { X@ bn??  
typedef T & reference; QWz Op\+  
} ; r(,= uLc  
\`P2Yq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: clq~ ;hx  
 9+'@  
template < typename T > M}=s3[d(,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #7-kL7 MK]  
  { 5D]30  
  return l(t) = r(t); Fi?32e4KI5  
} ]F"(OWW  
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。 *;OJ ~zT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v9t4 7>V  
-'O Q-5  
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 f!M[awj%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L@1,7@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vgh ^fa!/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P0'e"\$  
最后的布局是: !"`@sd~  
                Add VjA wn}eO  
              /   \ Ism^hyL  
            Divide   5 SE,o7_k'S  
            /   \ 6?1s`{yy  
          _1     3 i\kTm?BQZ  
似乎一切都解决了?不。 ^eT DD  
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。 i ll-%OPeg  
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。 c N02roQl  
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: NCowt|#t  
w+Z--@\  
template < typename Right > <mv7HKVg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M>*0r<qn  
Right & rt) const LJRg>8  
  { ]dPVtk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rao</jN.9  
} ]}mly` Fw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $$haVY&  
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。 Ujce |>Wn  
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。 *'UhlFed  
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。 [D*J[?yt  
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。 g\ErJ+i  
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? ;]2 x  
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: SQq6X63 \  
ZWf-X  
template < class Action > 1 L+=|*:  
class picker : public Action <lC]>L  
  { y bo#K  
public : jrIA]K6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `^v4zWDK  
  // all the operator overloaded S304ncS|M  
} ; u9TzZ  
HG2N-<$  
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。 -'I _*fu  
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: k4S} #!  
l% rx#;=u  
template < typename Right > cqeR<len  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /SnynZ.q  
  { mgy"|\]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {SF[I  
} J&A;#<qY  
M-{*92y& |  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C@*%AY  
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。 `*>V6B3  
7SBM^r}  
template < typename T >   struct picker_maker g(m xhD!k  
  { D`~JbKV5@^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d!`lsh@tF  
} ; )8[ym/m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q\a[S*  
  {  KR&s?  
typedef picker < T > result; dSwm|kIa  
} ; J#0GlK@"  
2< p{z  
下面总的结构就有了: I^WIa"u_  
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。 fs&,w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]\OWZ{T'j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W@l+ciZ_  
至此链式操作完美实现。 #;d)?  
w|=gSC-o  
Y5HfN[u^7  
七. 问题3 3=Z<wD s  
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。 Am=wEu[b  
N;<//,  
template < typename T1, typename T2 > +L0J_.5%^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yj) e$f  
  { 7U,k 2LS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); prZ55MS.  
} .Y!:x =e  
Qu`n&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  JX{KYU  
1  o|T  
template < typename T1, typename T2 > \k;U}Te<  
struct result_2 yIOLs}!SF  
  { Uan,H1a   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6^sHgYR  
} ; va5FxF*%  
:7\9xH  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @;m$ua*|:  
这个差事就留给了holder自己。 Z v4<b  
    k5@d! }#c  
NY@"&p'Q  
template < int Order > "V 3}t4  
class holder; -l "U"U"F  
template <> ~s#e,Kav"  
class holder < 1 > khAqYu" )  
  { 5[4Z=RP  
public : +yWR#[`n  
template < typename T > y? "@v.  
  struct result_1 !9r:&n.\  
  { !%xP}{(7  
  typedef T & result; Gy!P,a)z  
} ; ^Dr.DWi{$  
template < typename T1, typename T2 > nLy#|C  
  struct result_2 ,)h)5o(?  
  { Q2/.6O8  
  typedef T1 & result; B,_`btJh  
} ; iCTQ]H3  
template < typename T > -(>qu.[8=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kX[fy7rVt  
  { K)S;:MLG=  
  return (T & )r; ni6r{eSQ  
} Rg* J}  
template < typename T1, typename T2 > 6GYtY>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @T&t.|`  
  { "+|L_iuNQ  
  return (T1 & )r1; wqD5d   
} 1pP1d%  
} ; Z0ReWrl;`  
j'G tgT  
template <> j7 d:v7+_  
class holder < 2 > J!h^egP  
  { 5]"SGP  
public : u@=?#a$$  
template < typename T > !QEL"iJ6M'  
  struct result_1 U,; xZe  
  { H"CUZ  
  typedef T & result; 6;oe=Q:Q  
} ; jtKn3m7 +p  
template < typename T1, typename T2 > :gI.l1  
  struct result_2 a3@w|KLt  
  { {8@\Ij  
  typedef T2 & result; N[Sb#w`[/  
} ; _3>djF_u  
template < typename T > O8|*M "  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b |7ja_  
  { Y)b@0'  
  return (T & )r; 0{) $SY  
} +.Bmkim  
template < typename T1, typename T2 > %f&< wC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6EJVD!#[K  
  { Ip?]K*sq  
  return (T2 & )r2; 'v&}(  
} 8Fq_i-u  
} ; )1F<6R  
Qw)9r{f  
M>l^%`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^J x$t/t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $'"8QOnJ?k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UQT'6* !  
mBk5+KyT  
return l(i, j) = r(i, j); jo98 jA<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SEF6B45}1  
.mxTfP=9  
  return ( int & )i; NZXjE$<Vr  
  return ( int & )j; -_8*41  
最后执行i = j; H+Z SPHs  
可见,参数被正确的选择了。 ?tYpc_p#  
tRfm+hqRZ  
;D2E_!N dt  
$=aI "(3&  
I cF@F>>  
八. 中期总结 ;IZ?19Q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3/goCg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6*XM7'n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N$alUx*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?S#\K^  
<GIwRVCU  
83iCL;GS=  
[Ot,q/hBJ  
SUdm 0y  
' UMFS  
九. 简化 kE)!<1yy2  
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。 8^yJqAXK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FGanxv@15  
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: B~gV'(9g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pGWA\}'  
  +-*/&|^等 N{joXHCu  
2. 返回引用。 .;I29yk\XS  
  =,各种复合赋值等 ;;&F1@3tBa  
3. 返回固定类型。 y?z\L   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \0*l,i1&  
4. 原样返回。 XGs^rIf  
  operator, &Cro2|KZhG  
5. 返回解引用的类型。 6rDfQ`f\p  
  operator*(单目) 6Wf^0ok  
6. 返回地址。 zV.pol  
  operator&(单目) Tz-X o  
7. 下表访问返回类型。 cCdX0@hY  
  operator[] }NmNanW^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |X(2Zv^O  
  operator<<和operator>> /Jlv"R 1,  
eti `O  
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。 'jaoO9KY K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1~5trsB+5  
oRY!\ADR  
template < typename Left > \2!!L=&4G  
struct value_return Vb4;-?s_  
  { r6.N4eW.L  
template < typename T > S`q%ypy  
  struct result_1 l},NcPL`  
  { hKe30#:v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %%}A|,  
} ; &=q! Wdw~  
Wk7WK` >i  
template < typename T1, typename T2 > Fvl`2W94;  
  struct result_2 yp]@^TN  
  { Zk`#VH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tL(BpL'  
} ; x0+glQrNN  
} ; ?9KGnOVu  
pB01J<@m  
)|]dm Q-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 665[  
\V%_hl  
下面我们来剥离functor中的operator() M?@p N<|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: shFc[A,r}  
ujzW|HW^v  
return l(t) op r(t) Sp?NfJ\Ie  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ([k7hUP  
return op l(t) $kz!zjC'  
return op l(t1, t2) eBcJm  
return l(t) op !]b@RUU  
return l(t1, t2) op NPJ.+ph  
return l(t)[r(t)] J=}F2C   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^ddO&!U  
CZ=0mWfF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: bhg}-dto  
单目: return f(l(t), r(t)); Es8#]'Rk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bBE+jqi 2  
双目: return f(l(t)); ]PS\#I}  
return f(l(t1, t2));  s>[{}7ca  
下面就是f的实现,以operator/为例 8LrK94  
@$U e$  
struct meta_divide ZK dh%8C  
  { T\sNtdF`:  
template < typename T1, typename T2 > |C-y}iQ:6~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :5# V^\3*  
  { >BoSw&T$Q  
  return t1 / t2; ecFi (eMD  
} ~@9zil41  
} ; >FFVY{F  
%$9bce-fcG  
这个工作可以让宏来做: <Dm Tj$  
^.HWkS`e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c> ~:dcy  
template < typename T1, typename T2 > \ P. V\ov7m2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .6T4z7I  
以后可以直接用 8pe0$r`b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !Q)3-u  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BKb<2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #PAU'u 3{/  
)I9aC~eAD  
{;n0/   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DY3:#X`4  
n|KKby.$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qgexb\x\4  
class unary_op : public Rettype e\N0@   
  { w}k B6o]  
    Left l; ?r3e*qJGn  
public : "c Pz|~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QJXdb]Y^;  
yT:!%\F9  
template < typename T > Pj!%ym3A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !S,pRS+  
      { Z_itu73I  
      return FuncType::execute(l(t)); wn84?$BGd  
    } JDhwN<0R  
L82NP)St  
    template < typename T1, typename T2 > [.3sE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - L`7+  
      { <}2A=~ _  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gb-tNhJa@b  
    } RV92qn B  
} ; k?-S`o%Q  
o* _g$  
OqEHM%j  
同样还可以申明一个binary_op 0O; Z  
m X:bA5db  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U_Y;fSl>  
class binary_op : public Rettype sZm^&h;  
  { $4h04_"  
    Left l; K~JC\a\0  
Right r; 6jtTT%>y  
public : ]+,nA R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Te}IMi:  
V*uEJ6T  
template < typename T > =U_ @zDD@V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Esa6hU#  
      { R\ e#$"a5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6\mC$:F  
    } rr4 _8Rf  
't ;/,+:V  
    template < typename T1, typename T2 > C=EhY+5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i*b4uHna  
      { qIk )'!Vk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #nDL  
    } 2}@*Ki7  
} ; [$H( CH`  
n('VQ0b  
yOM -;h  
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 ]q37Hj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %rX\ P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [L)V(o)v  
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。 Z%A<#%    
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @Zh8 QI+  
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。。。 Y~x`6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wd1 IX^7C%  
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) tUn&z?7bF  
下面是修改过的unary_op 5 u"nxT   
v.]'%+::#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 739l%u }<  
class unary_op W>VAbm  
  { #C'o'%!(  
Left l; s+Cl  
  b^;N>zx  
public : F BE @pd  
?|gGsm+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WMRYT"J?N]  
8UlB~fVg  
template < typename T > .Wd.) ^?  
  struct result_1 E)RI!0Ra  
  { :v''"+\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,!8*g[^O  
} ; 4bFv"b  
Zu)i+GeG  
template < typename T1, typename T2 > 6Lav.x\W  
  struct result_2 )3+xsnv  
  { moZ)|y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aJ% e'F[  
} ; R,fMZHAG  
?%_]rr9  
template < typename T1, typename T2 > deHY8x5uI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ysQEJm^|-u  
  { 8UjCX[v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t Qp* '  
} xu0;a  
Y+}OClS  
template < typename T > !#l0@3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XtnIK  
  { VuP#b'g=|]  
  return OpClass::execute(lt(t)); k QB 1=c  
} *_}IeNc  
mNGb} lR  
} ; V;/ XG}M  
1nw$B[  
iW1$!l>v  
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 uQXs>JuD  
好啦,现在才真正完美了。 \5j22L9S  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q'>_59  
' |h./.K  
template < typename Right > #mi0x06  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QYFN:XZ  
  { *8pe<:A#p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =k[(rvU3  
} ]Hv*^Bak  
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。 ])3lH%4-  
_.oRVYK /  
&h_d|8  
9}? 5p]%  
9RbGa Y&  
十. bind :8p2Jxm  
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。 dn:|m^<)  
先来分析一下一段例子 hVTyv"  
6i*p +S?U"  
*m `KU+o-u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y9\]3Kno  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ROlzs}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9;m#>a@Y  
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。 :y<Cd[/  
我们来写个简单的。 <S:,`v&Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hO:)=}+H  
对于函数对象类的版本: >@q2FSMf  
VO\S>kw  
template < typename Func > #! K~_DL  
struct functor_trait jn5=N[hd  
  { uL qpbn  
typedef typename Func::result_type result_type; 2J>A;x_?  
} ; >=]NO'?O  
对于无参数函数的版本: ^mQ;CMV  
4#'^\5  
template < typename Ret > 6c;?`C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ugee?;]lu  
  { ^5^ zo~^o  
typedef Ret result_type; TZ`]#^kU  
} ; p~k`Z^ xY$  
对于单参数函数的版本: hx2!YNx !  
Wr}a\}R  
template < typename Ret, typename V1 > +9=p*3cnp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s\n,Z?m  
  { yE!7`c.[u  
typedef Ret result_type; Xs#?~~"aC  
} ; q]wn:%rX  
对于双参数函数的版本: D7n&9Z  
yF [@W<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )BMWC k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PN)TX~}  
  { U:T5o]P<  
typedef Ret result_type; cZ7F1H~  
} ; [1[[$ Dr  
等等。。。 ]#WX|0''^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Hme@9(zD.  
SFm.<^6  
template < typename Func > z!uB&2C{k  
struct func_return 55jY` b .  
  { -* -zU#2|  
template < typename T > ix_$Ok  
  struct result_1 LRLhS<9  
  { uDMUy"8&!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z; z'`A  
} ; &_Xv:?  
"KQ\F0/  
template < typename T1, typename T2 > o*5e14W(:  
  struct result_2 R}K5'`[%ZY  
  { a 7mKshY(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E l8.D3  
} ; P^d . ,  
} ; lk *QV  
+{l3#Y  
z|4@nqqX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >GF(.:7  
tz \:r>3vI  
template < typename Func, typename aPicker > EJSgTtp 2  
class binder_1 E6KBpQcd[  
  { 5{x[EXE'  
Func fn;  +T8XX@#  
aPicker pk; #Z3I%bkw H  
public : IWbp^l+!t  
k)4lX|}Vm  
template < typename T > ";!1(xZr  
  struct result_1 hG0lR.:  
  { 4OESsN$O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]|\>O5eeu  
} ; ct4)faM  
/%@RO^P  
template < typename T1, typename T2 > Z+pvdu  
  struct result_2 JKu6+V jO  
  { 9zGKQ|X)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QIxJFr;>  
} ; ]t!}D6p  
'-1jWw:8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <45dy5!Tz  
2K7:gd8Ru  
template < typename T > G^eFS;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J&0wl]w|O%  
  { #I@[^^Vw  
  return fn(pk(t)); g he=mQ-  
} ,-NLUS "w  
template < typename T1, typename T2 > YH'.Yj2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :!*;0~#  
  { E9+O\"e9  
  return fn(pk(t1, t2)); ~.y4 ,-  
} Ph!NY i,  
} ; x_^OS"h-  
0 6v5/Xf  
68G] a N3  
一目了然不是么? 3@WI*PMc  
最后实现bind U\!LZ?gC  
MxvxY,~{0  
+sq, !6#G  
template < typename Func, typename aPicker > d'@H@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #(wz l  
  { #Ew eG^!#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?+JxQlVDt-  
} @42lpreT  
Js2_&?}3f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~}9H<K3V  
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。 KV&_^xSoh|  
4O,a`:d1$6  
十一. phoenix PI<s5bns {  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,i((;/O6  
j*lWi0Z-  
for_each(v.begin(), v.end(), w"Y55EURB  
( zyQEz#O   
do_ .6-o?=5  
[ z&/ o  
  cout << _1 <<   " , " %!/liS  
] #i#.tc  
.while_( -- _1), $ax%K?MBD  
cout << var( " \n " ) vh{1u  
) b(rBha|  
); 3<Y;mA=hw  
sn-+F%[  
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: |^9ig_k`  
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 !urd $Ta  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [tw<TV"\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N#-\JlJ)  
9'L0Al~L  
N`GwL aF  
template < typename Cond, typename Actor > t;PnjCD<`  
class do_while o_+Qer=O6  
  { H" g&  
Cond cd; G Z[5m[  
Actor act; c!FjHlAnP  
public : J_br%AG<p  
template < typename T > H;8]GE2n  
  struct result_1 ^RDXX+  
  { OL+40J  
  typedef int result_type; >qGR^yvb  
} ; cO?"  
\$Qm2XKrK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g. VIe  
#)eJz1~  
template < typename T > T#;*I#A:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (ZR"O8  
  { z:,!yU c  
  do > <[.  
    { r*xw\  
  act(t); ?4||L8j2^  
  } |(8h:g  
  while (cd(t)); bM_(`]&*  
  return   0 ; `CUO!'U  
} w)>z3L m  
} ; ?)<XuMh  
b4OR`dd*J  
31\^9w__8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gMMd=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @+vTGjHA  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Kt7x'5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1:Gd{z  
下面就是产生这个functor的类: 5"]2@@b4  
+>%+r  
)Ea_:C'  
template < typename Actor > M!i5StGC  
class do_while_actor W3j|%  
  { l[0P*(I,  
Actor act; 6spk* 8e  
public : u(a&x|WY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c<x6_H6[8  
HcUz2Rm5XP  
template < typename Cond > K1WoIv<Ym  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  -KiS6$-  
} ; uk/+ i`=  
4}FfHgpQ  
 0PbIWy'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =5eDT~=2{U  
最后,是那个do_ 2= mD  
vw6FvE`lC  
muq|^Hfb  
class do_while_invoker #9"_|d=l  
  { nx]b\A  
public : *<j@+Ch  
template < typename Actor > N!~NQ-Re'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aRP+?}b">  
  { &fj?hYAj  
  return do_while_actor < Actor > (act); A^pp'{ !.  
} mwhn=y#]*  
} do_; dz9-+C{m  
rq?x]`u   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  n(1" 6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &4FdA|9T  
最后来说说怎么处理break和continue &3?yg61Ag  
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。 sYgnH:t X  
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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