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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dqg01_O9O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &BxZ}JH=k  
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, je;|zfe]  
^wlo;.8Y  
cqG&n0zb  
K3^2;j1F Q  
  class filler LEd@""h  
  { )|,Zp`2/  
public : LI9 Uc\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z3p TdUt  
} ; r7+Ytr  
G%MdZg&i  
Z8I0v$LjR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =rN_8&  
ih=O#f|  
3H`r|R  
gxc8O).5vY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m\f}?t  
Ksff]##H  
q0*d*j F0u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F;8Uvj  
u= Vt3%q  
o(stXa  
J+ uz{  
二. 战前分析 (R]b'3,E$  
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。 n{"e8vQx  
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 u>*d^[zS  
-ZH6*7!  
HX#$ ^@Q(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8SN4E  
  /* --------------------------------------------- */ a 9!.e rM  
vector < int *> vp( 10 ); v[]&yD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MDauHtF,  
/* --------------------------------------------- */ h\/T b8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AP9>_0=  
/* --------------------------------------------- */ 1T 8|>2m 3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); " +A8w  
  /* --------------------------------------------- */ om{aws;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LAH.PcjPa  
/* --------------------------------------------- */ 9'0v]ar  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !'(QF9%Q  
UIo jXR<  
)E c /5=A  
a{\<L/\  
看了之后,我们可以思考一些问题: mJ'5!G  
1._1, _2是什么? RYV:?=D7s  
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。 ]6].l$%z#  
2._1 = 1是在做什么? _i2guhRs*Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .zo>,*:t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B *otqu z  
}8dS[-.  
P"a9+ti+'  
三. 动工 j>)yV@g/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \<%?=C'w~  
JgMYy,q8t  
P;K <P  
jg3T1ROL  
template < typename T > .$zo_~ mR  
class assignment &+")~2 +  
  { 5OC{_-  
T value; Cznp(z  
public : }3=^Ik;x  
assignment( const T & v) : value(v) {} }{F1Cr   
template < typename T2 > 7gQ 2dp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /3o@I5  
} ; aA=7x&z@  
Gg3< }(  
\+>g"';f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tr<0NV62>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Id=g!L|  
h 6juX'V  
;oWak`]f  
^v&)z ,  
  class holder B qcFbY  
  { Rv|X\Wm  
public : [4b_`L  
template < typename T > ~ekV*,R"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e VRjU  
  { Jj7he(!_1  
  return assignment < T > (t); PDhoCAh !  
} I*0TI@Lo  
} ; *eAzk2  
L+Q.y~  
[ Mp8"  
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: c}mWAZ=wF  
1Wb_>`;  
  static holder _1; 3>%:%bP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lO=~&_  
h`pXUnEZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5^Ps(8VbS  
而不用手动写一个函数对象。 _e$T'*q  
t{Z:N']H  
F1NYpCR  
O_^;wey0}?  
四. 问题分析 frUO+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nE=,=K~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JQH>{OB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qx`)M3Mu|<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LIfYpn6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (}MN16!  
UJk/Lxv  
五. 问题1:一致性 -P-&]F5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -P We  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,m1F<Pdts  
M6H#Y2!ZbC  
struct holder []hC*  
  { &'oZ]}^ 0  
  //  f~w!Z  
  template < typename T > DGO\&^GT^  
T &   operator ()( const T & r) const fl o9iifZ  
  { 4{rj 4P?  
  return (T & )r; D}]u9jS1  
} iDV. C@   
} ; 0 ![  
0%"sOth  
这样的话assignment也必须相应改动: Q3 yW#eD  
#L 9F\ <K  
template < typename Left, typename Right > ,g:\8*Y>'  
class assignment 8"C[sRhz  
  { #pr{tL  
Left l; fm$)?E_Rp  
Right r; -gVsOX0  
public : OpFm:j3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B-W8Zq#4>  
template < typename T2 > L% `lC]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !uSG 1j" y  
} ; WO{E T  
evGUl~</~  
同时,holder的operator=也需要改动: >6 A8+=  
48RSuH  
template < typename T > zaG1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q8^g WBc  
  { C!}t6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6Ej.X)~'K  
} rVv4R/3+   
maVfLVx-  
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。 3h`_Qv%g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Jo4iWJpK  
\7] SG  
return l(rhs) = r; H1-eMDe  
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。 ")D5ulb\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UQ}#=[)2e  
89\DS!\x9  
template < typename Tp > ' oS= d  
class constant_t l9#@4Os  
  { 4N8(WI"4S  
  const Tp t; N'~l,{  
public : uc]`^,`2/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \JbOT%1  
template < typename T > 9}jezLI/3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lB*HL C  
  { 2JL\1=k;  
  return t; .dKFQH iYJ  
} @ ('/NjTZ  
} ; nWFU8u%  
IM=3n%6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;3Z6K5z*f  
下面就可以修改holder的operator=了 %JPBD]&M  
XB;C~:  
template < typename T > $u%7]]Y^\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^!rAT1(/_  
  { #}S<O_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R?iC"s!  
} T.pc3+B8N  
[(*?  
同时也要修改assignment的operator() Y>Fh<"A|$  
2k M;7:  
template < typename T2 > 4x|\xg( l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4KB>O)YNg'  
现在代码看起来就很一致了。 W[t0hbV w  
1h#e-Oyff  
六. 问题2:链式操作 L)X[$:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7~!F3WT{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 nd,2EX<bE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `&URd&ouJD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .> 5[;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GBYwS{4  
DC(u,iW%6  
template < typename T >  B6.9hf  
struct result_1 \k.W F|~  
  { KZGy&u >`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rmJ`^6V  
} ; NM+ (ss'  
Sy"!Q%+ |  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c0QKx=  
`Jn2(+  
template < typename T > y&6 pc   
struct   ref (D2N_l(`<  
  { [Zne19/  
typedef T & reference; =XFyEt  
} ; z -uW,  
template < typename T > %<{1 N|  
struct   ref < T &> +*Zjo&pc  
  { 4WP@ F0@n3  
typedef T & reference; s@(ME1j(U!  
} ; \S0QZQbz/  
T&^b~T(y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ).IK[5Q`  
odKdpa Zc[  
template < typename T > `y$@zT?j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const szGGw  
  { Y(F>;/AA  
  return l(t) = r(t); eS/Au[wS  
} "Z)zKg  
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。 Yht |^ =a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :gTtWJ04]  
`X%Qt ~  
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 @t2S"s$m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _K3;$2d|R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GTke<R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #=,c8" O  
最后的布局是: 3jjV bm  
                Add y'C  
              /   \ DLPg0>;jl  
            Divide   5 )6{,y{5!  
            /   \ x9\]C' *sO  
          _1     3 ={\9-JJhE  
似乎一切都解决了?不。 4 }NCdGD  
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。 Qrw:Bva)  
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。 MG vp6/Pd  
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: YI?tmqzt  
6 #k mV  
template < typename Right > "'~&D/7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5DL(#9F8b9  
Right & rt) const .*&F  
  { &M7AM"9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v)JS4KS  
} !q 9PO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RV),E:?  
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。 xwojjiV  
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。 oZ>2Tt%  
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。 Rw^X5ByJE  
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。 (} wMU]!_  
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? BG/RNem  
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: 6iS7Hao"  
u1`JvfLrL  
template < class Action > G UK %R C8  
class picker : public Action auAwZi/  
  { |!L0X@>  
public : o]<J&<WM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Dlg9PyQ  
  // all the operator overloaded + S@[1 N  
} ; BBa!l e9P  
{R?VB!dR  
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。 ")9jt^  
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: H3+P;2 {  
465?,EpS  
template < typename Right > vF9fXY=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V^< Zs//7  
  { pYh\l.@qf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yM*_"z!L  
} Rbcu5.6  
H@'u$qr$:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T@d4NF#  
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。 Bh;N:{&^Eu  
O+t'E9Fa  
template < typename T >   struct picker_maker {Rq5=/b  
  { G%>M@nYUE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |xrnLdng0R  
} ; \lF-]vz*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Bw>)gSB5$k  
  { /L=Y8tDt  
typedef picker < T > result; as"@E>a  
} ; @b{$s  
wZt2%+$6m  
下面总的结构就有了: \hP.Q;"MtO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |a=7P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {T3~js   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7GRPPh<4  
至此链式操作完美实现。 a}[rk*QmZ  
M/kBAxNIC|  
iUlSRfrC$#  
七. 问题3 q^6l`JJ  
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。 8|tnhA]~  
Esf\Bo"  
template < typename T1, typename T2 > T=':$(t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gw<u dhk  
  { P>'29$1'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lQpl8>  
} ] -%B4lT  
?@7Reh\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4jW <*jM  
KgXu x-q  
template < typename T1, typename T2 > k0,]2R  
struct result_2 "Iacs s0;  
  { jXIVR'n(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \pXo~;E\  
} ; *mn"G K6  
DK1{Z;Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %rO)w?  
这个差事就留给了holder自己。 .:=5|0m  
    rN'}IS@5  
yeA]j[ #  
template < int Order > fa!8+kfi  
class holder; A}i>ys  
template <> sLf~o" yb  
class holder < 1 > l_pf9 !z  
  { qfF2S  
public : lqvP Dz  
template < typename T > [<X ~m  
  struct result_1 s?PB ]Tr  
  { =z\/xzAwX  
  typedef T & result; eE@7AM  
} ; }j{Z &(K  
template < typename T1, typename T2 > 4c<\_\\ck  
  struct result_2 DS;.)P"  
  { cyB2=,  
  typedef T1 & result; BzTzIo5  
} ; ie7P^:T|+  
template < typename T > Nt687  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dg&GMo  
  { *A0*.>@N  
  return (T & )r; `E |>K\  
} nI/kX^Pd  
template < typename T1, typename T2 > (+(bw4V/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S7j U:CLJ  
  { \zhCGDm1_  
  return (T1 & )r1; ;f /2u  
} UTqKL*p523  
} ; 1z_1Hl  
e^UUR-K%  
template <> 9r ](/"=f  
class holder < 2 > 'rrnTd c  
  { AI-ZZ6lzR  
public : fJ+4H4K  
template < typename T > kNX8y--  
  struct result_1 YMj iJTl  
  { O$X^Ea7~  
  typedef T & result; l=C|4@  
} ; zm#%]p80f  
template < typename T1, typename T2 > j|@8VxZ  
  struct result_2 6O"y  
  { : :928y  
  typedef T2 & result; (&M,rW~Qxs  
} ; GN+!o($  
template < typename T > /!U(/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \_7'f  
  { ' ?a d  
  return (T & )r; \vE-;,  
} v!AfIcEV  
template < typename T1, typename T2 > Yn>FSq^Wp-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u]P9ip"Z  
  { $?On,U  
  return (T2 & )r2; %yK- Q,'O  
} \W|ymV_Ki  
} ; \/9O5`u*V  
.Dy2O*`  
r9p ((ir  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I_|W'%N]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &_' evZ8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V!s#xXD}  
n>,? V3ly  
return l(i, j) = r(i, j); F(w<YU %6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CKX3t:HP0  
d"S\j@  
  return ( int & )i; _p<wATv?7t  
  return ( int & )j; %&wi@ *#  
最后执行i = j; 7wHd*{^9N  
可见,参数被正确的选择了。 h~ q5GhY!9  
qA t#0  
CHDt^(oa!B  
xu >grj  
Wr+1e1[  
八. 中期总结 RtEx WTc  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q1!+wC   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L;=LAQ6[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =FQH5iSd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L }R-|  
7?8+h  
#;h> x  
tO3#kV\,  
IV%Rph>d  
cDz^jC   
九. 简化 C1OiMb(:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c=re(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3pyE'9"f6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4W=fQx]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fIn^a 3TV  
  +-*/&|^等 O 2/_$i[F  
2. 返回引用。 | NyANsI  
  =,各种复合赋值等 8J~-|<Q6  
3. 返回固定类型。 g|j15&x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /&l4 sF1  
4. 原样返回。 34L1Gxf  
  operator, .]N`]3$=  
5. 返回解引用的类型。 "O_)~u  
  operator*(单目) ak{XLzn  
6. 返回地址。 3~Ll<8fv  
  operator&(单目) \T?6TDZ]  
7. 下表访问返回类型。 l!:L<B  
  operator[] H>%L@Btw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ED>P>Gg  
  operator<<和operator>> 'Jd*r(2d  
kpMo7n  
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。 #!P>." .  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v=DC3oh-  
u R]8ZT")  
template < typename Left > Dn`  
struct value_return z~ua#(z1S  
  { S$4 6YQ  
template < typename T > PgsG*5WQ  
  struct result_1 2_TFc2d  
  { H!|g?"C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aJ[|80U  
} ; KfQ?b_H.  
pDcGf7  
template < typename T1, typename T2 > spWo{  
  struct result_2 77'@U(  
  { YR[I,j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9x eg,#1  
} ; gOMy8w4>  
} ; ^b 3nEcQn  
 vSo1WS  
*hh9 K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r6It )PQ  
:es=T`("A8  
下面我们来剥离functor中的operator() vVSf'w   
首先operator里面的代码全是下面的形式: li0)<("/  
tD,I7%|@  
return l(t) op r(t) B &3sV+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Kaji&Ibd  
return op l(t) o3:BH@@  
return op l(t1, t2) D5Z)"~'  
return l(t) op -op)X>  
return l(t1, t2) op fnIF<Zt  
return l(t)[r(t)] w8zr0z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }|wC7*^)  
*d31fBCk%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,:0!+1  
单目: return f(l(t), r(t)); /x\~ 5cC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V5gr-^E  
双目: return f(l(t)); _>_ "cKS  
return f(l(t1, t2)); 6NQ`IC  
下面就是f的实现,以operator/为例 P1 |3%#c  
9<o*aFgCa  
struct meta_divide V7B%o:FZo  
  { h~O^~"jc  
template < typename T1, typename T2 > WA.c.{w\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t ;fJ`.  
  { ULO_?4}B  
  return t1 / t2; 5Ha(i [d  
} V 7D<'!  
} ; *;Z a))  
uUe#+[bD  
这个工作可以让宏来做: A o@WTs9  
_|#P~Ft  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m= %KaRI  
template < typename T1, typename T2 > \ +o35${  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !Z0S@]C  
以后可以直接用 )S}.QrG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8t |?b  
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 !vuun |  
(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。。。) 6XnUs1O  
o\fPZ`p-m~  
RFq=`/>dG  
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 X.ZG-TC  
<RcB: h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E:[!)UG|y  
class unary_op : public Rettype 5UX-Qqr  
  { %v UUx+  
    Left l; tH:?aP*2  
public : EJNHZ<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5acC4v!T  
Jgy6!qUn_  
template < typename T > B]  Koi1B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g[;&_gL  
      { ;u<F,o(  
      return FuncType::execute(l(t)); {MUO25s02  
    } 4L r,}t A  
M XuHA?  
    template < typename T1, typename T2 > uE>m3Y(aP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TCi0]Y~a  
      { }%<cF i &  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =E:sEw2j  
    } 4b}'W}  
} ; IDdu2HNu  
5i'KGL  
"2 D{X  
同样还可以申明一个binary_op QBA{*@ A-  
Z{2QDjAI;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }4Q3S1|U  
class binary_op : public Rettype X@/X65=[  
  { Z1p%6f`  
    Left l; w9Nk8OsL  
Right r; D0L s~qr  
public : Ga` 8oY+~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fxn=+Xgg  
gx2v(1?S  
template < typename T > AjsjYThV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CY"i|s  
      { h]4qJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9l,8:%X_  
    } .~a8\6t  
[a.(0YLr'w  
    template < typename T1, typename T2 > ;KG}Yr72  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "9Br )3  
      { YB4|J44Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )iZhE"?z  
    } zLPCWP.u  
} ; )i:"cyoE  
wQM( |@zE}  
)ri'W <l  
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 U^-RyE!}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r l;Y7l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) COD^osM@  
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。 7w\!3pv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z_). -  
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。。。 J3'0^JP*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PGb}Y {  
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) r^Soqom3  
下面是修改过的unary_op @@}muW>;T  
@[1,i~H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9QkssI  
class unary_op S)"vyGv  
  { i,L"%q)C  
Left l; NkQain9  
  la_  
public : L>N)[;|  
R5 EC/@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v4\ m9Pu4  
EPM(hxCIQ  
template < typename T > S-brV\v7  
  struct result_1 buHUBn[3)  
  { o+\?E.%%g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9~ifST \  
} ; W7 +Q&4Y  
Z#K0a'  
template < typename T1, typename T2 > 5yp  
  struct result_2 E.yc"|n7l2  
  { Ae<;b Of  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g}vU*g ;  
} ; wD@ wOC  
avqJ[R  
template < typename T1, typename T2 > Xg}~\|n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @d|]BqQ4jh  
  { V_9\Ax'X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @VsK7Eo  
} fi6_yFl  
z7a @'+'  
template < typename T > w_Z*X5u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " j:15m5  
  { _$v$v$74^  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^AO2%09.S  
} xCMuq9zt@  
1z3I^gI*i  
} ; l_(4CimOZ  
O^R ^Aw  
n>%TIoY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~$bQ;`,L  
好啦,现在才真正完美了。 ;=8@@9  
现在在picker里面就可以这么添加了: > !HC ?  
m h|HEkM  
template < typename Right > fJY b)sN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B_%O6  
  { w_q =mKu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ki3 wqY  
} EtcXzq>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。 v2mqM5Z  
jF5oc   
L/O:V^1  
yF^)H{yx  
opCQ=G1  
十. bind AOCiIPw  
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。 dr4m}v.  
先来分析一下一段例子 o4&#,m+ :  
2V*<J:;wb  
$7\hszjZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zx5t gZd,N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xCm`g {  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AdRt\H<  
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。 |CjdmQ u  
我们来写个简单的。 3. g-V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j<i: rk|  
对于函数对象类的版本: +]{PEnJ  
Rs 0Gqx  
template < typename Func > .PJ_1  
struct functor_trait ':,p6  
  { N,`<:'  
typedef typename Func::result_type result_type; , p r ",=  
} ; k12mxR/  
对于无参数函数的版本: $h'>Zvf  
65pC#$F<x  
template < typename Ret > uvGFo)9q3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4buzx&  
  { QBT_H"[  
typedef Ret result_type; ,An*w_  
} ; v>mr  
对于单参数函数的版本: %C*h/AW)'  
FDRpK 5cw  
template < typename Ret, typename V1 > j'FBt8P'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jm G)=$,  
  { u|E9X[%  
typedef Ret result_type; !rgdOlTR^  
} ; m2Q#ATLW  
对于双参数函数的版本: ,vUMy&AV  
ed7Hz#Qc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qL68/7:A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N/ mC,7Q  
  { orAEVEm  
typedef Ret result_type; )`]} D[j  
} ; T WgI-xB  
等等。。。 "@E(}z'sM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =nN&8vRH  
WqRg/  
template < typename Func > v\ Xk6k  
struct func_return <lVW; l7  
  { i6h , Aw3  
template < typename T > E@\bFy_!>b  
  struct result_1 uCpk1d  
  { B1a&'WX?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *Z"(K\1TH  
} ; |Xl,~-.  
4*9:  
template < typename T1, typename T2 > 1PJ8O|Z t8  
  struct result_2 Ot_xeg;7  
  { P(za8l>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ws$!-t4<(  
} ; t6O/Q0_  
} ; AW:WDNQh8n  
}x1p~N+;  
"5R8Zl+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %8yX6`lH  
P$i?%P~  
template < typename Func, typename aPicker > G@igxnm}  
class binder_1 n~k9Z^ $  
  { gb_k^wg~1'  
Func fn; pjX')i<  
aPicker pk; ryp@<}A]!d  
public : YWPAc>uw,  
|>P`Gl]E  
template < typename T > NI136P  
  struct result_1 hE>i~:~R  
  { r$~ f[cA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yj^n4G(h  
} ; #b4Pn`[   
@l:\Ka~TS  
template < typename T1, typename T2 > u;*Wc9>sU  
  struct result_2 &Rx-zp&dJ  
  { ISuye2tExq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0@ 9em~  
} ; 64OgE!  
Vee`q.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D=nuK25  
7$7Y)&\5 w  
template < typename T > 438+ zU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w%[ `'_[  
  { BJI R !J  
  return fn(pk(t)); PuhFbgxy  
} :n&n"`D~  
template < typename T1, typename T2 > 7u Q-:n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 48BPo,nWR  
  { xA9{o+  
  return fn(pk(t1, t2)); ,IW$XD  
} cO"7wgg  
} ; ;Qc_Tf=,  
=MqefV;-  
T)ra>r<#  
一目了然不是么? J34lu{'if  
最后实现bind  CKv [E  
8*^Q#;^~99  
<Vk^fV  
template < typename Func, typename aPicker > T&=1IoOg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #eT{?_wM  
  { &Q[Y&vNn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dkC[Jt  
} do9@6[{Sv  
{%5tqF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fss7xP'  
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。 u"\HBbBx  
;w,g|=RQ  
十一. phoenix X#mppMU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d aIt `}s  
L s=2!  
for_each(v.begin(), v.end(), SPxgIP;IR  
( F.b;O :  
do_ sSC yjS'T  
[ AopC xaJ`  
  cout << _1 <<   " , " ui,#AZQ#{4  
] [*O#6Xu  
.while_( -- _1), Kd _tjWS  
cout << var( " \n " ) {<a(1#{  
) W,i SN}  
); &LO<!WKQ  
(ROurq"  
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: |:s 4#3  
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 A`4j=OF\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :mU,g|~55  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 42?X)n>  
Pgs^#(^>  
O>z M(I+p  
template < typename Cond, typename Actor > wY2#xD  
class do_while 2bS)|#v<_t  
  { 8]Xwj].^C  
Cond cd; fMn7E8.  
Actor act; L\8 tqy.  
public : h:3`e`J<h  
template < typename T > HPAd@5d(  
  struct result_1 ) w.cCDL c  
  { N?H;fK4v  
  typedef int result_type; /I3#WUc;![  
} ; MC!K7ji  
4Wq{ch  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iq '3.-xYr  
 '._8  
template < typename T > Yz0ruhEMk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Re/W ykY  
  { zm}4=Kz}  
  do N0h"EV[  
    { q#-szZQ  
  act(t); \. A~>=:  
  } MEbx{XC  
  while (cd(t)); BlS0I%SN  
  return   0 ; <`sVu  
} ul+ +h4N  
} ; `Y-uNJ'.N  
/_?E0 r  
>A|6 kzC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h3D8eR.  
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。 *Wv]DV=\  
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。 P$Y< g/s 4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 nJny9g  
下面就是产生这个functor的类: ^9o;=!D!9  
K3&v6 #]  
pr.Vfb  
template < typename Actor > m,v"N%k,  
class do_while_actor G6xdGUM  
  { TSmuNCR  
Actor act; eP-q[U?$n  
public : -c!{';Zn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8w~I(2S:#  
^:K"Tv.=  
template < typename Cond > !'Xk=+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zr?%k]A%UO  
} ; vbmSbZ"y  
2"C'Au  
LWc}j`Wd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _r5Q%8J  
最后,是那个do_ 59 O;`y0  
WEUr;f  
d:O>--$_tw  
class do_while_invoker ^q@.yL  
  { ZVJbpn<lo)  
public : /] ce?PPC  
template < typename Actor > :k075Zr/#D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {Q?AIp6u|  
  { ;VM/Cxgep  
  return do_while_actor < Actor > (act); UXoaUW L  
} {%@zQ|OO0  
} do_; }-k<>~FA  
@0?Mwy!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |cJyP9}n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [[QrGJr  
最后来说说怎么处理break和continue 4aGV1u+4  
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。  pzezN  
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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