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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #!R>`l(S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wg?}c ;  
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, JfN5#+_i  
$3HqVqF^R  
 *XhlIQ  
=){ G  
  class filler uxU-N  
  { "?3=FBp&  
public : dRJ ](Gw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'OtT q8G  
} ; xO )c23Z)]  
4<#ItQ(  
i86:@/4~F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: F5Xb_&   
nd8<*ru$  
)_jboaNzwI  
rS BI'op  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A{zqr^/h  
N 3L$"g5^  
h(/? 81:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~{Iw[,MJ  
ZR}v_]l^  
eA!Z7 '  
cpa" ,8  
二. 战前分析 '\#q7YjaL  
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。 IEy$2f>Ns  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gLv+L]BnhH  
aA|{r/.10K  
%[p*6&V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o&1mX  
  /* --------------------------------------------- */ })-V,\  
vector < int *> vp( 10 ); 1YV1 Xnn,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Zmyq6.1q~  
/* --------------------------------------------- */ kS-BB[T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I_ZJnu<  
/* --------------------------------------------- */ .Od:#(aq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :b44LXKCP  
  /* --------------------------------------------- */ ]%6%rq%9C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x *I'Ar  
/* --------------------------------------------- */ 0(y*EJA$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U7x  
3HrG^/  
7p.8{zQ*  
2X2Ax~d@  
看了之后,我们可以思考一些问题: F|F0#HC ?  
1._1, _2是什么? s5@BVD'}E  
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。 M +OVqTsFU  
2._1 = 1是在做什么? uQW)pD{_  
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。 .:j{d}p}  
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。 FAnz0p+t  
Bo "9;F  
3%)cUkD  
三. 动工 w PR Ns9^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LLTr+@lj  
QPf\lN/$4d  
B9"o Ru^}  
HKJCiQ|k  
template < typename T > ;I*t5{  
class assignment XE2Un1i}j1  
  { 0cHcBxdF  
T value; (sKg*G2  
public : ExO#V9DaW  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~%*l>GkP*  
template < typename T2 > y ~  K8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @sn:%/x_  
} ; w]gLd  
%DiQTg7V,  
i 7]o[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W@AHE?s6g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w@-G_-6W  
@JlT*:Dz  
%h ;oi/pe  
^N<aHFF  
  class holder HMUx/M.j  
  { Vl1.]'p_  
public : U=D;Cj Ah  
template < typename T > B@-\.m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7RUztu\_  
  { L8D=F7  
  return assignment < T > (t); [1(eSH  
} ti+e U$  
} ; }` 3-  
\5}PF+)|  
jj&G[-"bv  
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: *I?-A(e  
@-)S*+8  
  static holder _1; hXI[FICQU{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %@:>hQ2;  
-`q!mdA2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LBG`DYR@  
而不用手动写一个函数对象。 z\tY A  
&;ddnxFI  
zKP[]S-  
]CP5s5  
四. 问题分析 BPkMw'a:  
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。 s&ox%L4  
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。 &G%AQpDW5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 65zwi-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^iEf"r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |h $Gs2  
"#wAGlH6>  
五. 问题1:一致性 ',hoe  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?3N/#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wrJQkven-  
Q3ZGN1aX<  
struct holder :gRrM)n  
  { 2f:hz  
  // nycJZ}f:wP  
  template < typename T > jF6Q:`k  
T &   operator ()( const T & r) const AT t.}-  
  { 1R-0b{w[  
  return (T & )r; 1W*Qc_5 v1  
} ]Yt3@ug_f  
} ; wOL%otEf  
53uptQ{   
这样的话assignment也必须相应改动: 3SWDPy  
z]g#2xD2  
template < typename Left, typename Right > Jy:@&c  
class assignment X{xkXg8h  
  { ,Z|O y|+'  
Left l; '(r?($s  
Right r; fQ~~%#z1  
public : 5%(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w#9.U7@.  
template < typename T2 > ("A45\5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L`M{bRl+1  
} ; oa+'.b~  
ui8$F "I*  
同时,holder的operator=也需要改动: ;Uch  
vH6(p(l  
template < typename T > >7a ENKOg:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fPN/Mxu  
  { %zc.b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G{.=27  
} XKp(31])  
2 br>{^T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r8R7@S2V'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n)cc\JPQ  
71Q`B#t0'Z  
return l(rhs) = r; b^[>\s'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :F5(]g 7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~xam ;]2  
)`k+Oyvi<  
template < typename Tp > >.39OQ#  
class constant_t e{2Za   
  { 0F!Uai1  
  const Tp t; or ~@!  
public : 7g8\q@',  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} im>/$!&OyI  
template < typename T > $hJ 4=F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .nr%c*JUp  
  { jMWTNZ  
  return t; !K_<7iExI\  
} %\v  
} ; G|?V}pZ  
=S^vIo)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kdA]gpdw  
下面就可以修改holder的operator=了 1jSmTI d  
jz'%(6#'gW  
template < typename T > ]Gm&Kn >  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y edF%  
  { LfnQcI$kO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /;TD n>lq  
} /jaO\t'q  
?~^p:T  
同时也要修改assignment的operator() " d~M \Az  
K~&3etQF  
template < typename T2 > BR6HD7G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z,qNuv"W  
现在代码看起来就很一致了。 :'H}b*VWx  
bMqS:+  
六. 问题2:链式操作 |Qpo[E }a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2Sy:wt  
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。 D_f :D^  
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。 K=sk1<>)m  
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。 ciH TnC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dg N #"  
>hnhV6ss  
template < typename T > }&ew}'*9)  
struct result_1 qqYQ/4Ajw  
  { ) \cnz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }sZy|dd  
} ; bnp:J|(ld  
Sr6iQxE  
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: ;%n(ARZ#  
_}`y3"CD7  
template < typename T > {yBd{x<>/  
struct   ref @$ )C pg  
  { i[U=-4 J  
typedef T & reference; w@N)Pu  
} ; F0'o!A#|(  
template < typename T > sGMnm  
struct   ref < T &> [di&N!Ao  
  { x6yO2Yo  
typedef T & reference; d D^?%,a  
} ; K8iQ?  
d/?0xLW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K!88 Nox(  
WdrMp  
template < typename T > B8-Y)u1G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MIv,$  
  { |R Qa.^.  
  return l(t) = r(t); .w~L0(  
} 1rmN)  
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。 sMw"C~XL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }Oy/F  
>F!X'#Iv  
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 `O,"mm^@U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0c#|LF_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X`}4=>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,S3uY6,  
最后的布局是: f2$<4H hmm  
                Add M<)Vtn  
              /   \ IC.R4-  
            Divide   5 5sMyH[5zY  
            /   \ u7u1lx>S  
          _1     3 L: _pJP  
似乎一切都解决了?不。 fVBu?<=d  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6[1lK8o  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0Szt^l7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Fo| rRI2  
dC}4Er  
template < typename Right > w >#.id[k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |fWR[\NU  
Right & rt) const ^#j{9FpPs  
  { ViG-tb   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =$%_asQJ  
} BG@[m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  -Ly A  
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。 EG!):P  
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。 A `=.F  
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。 {$-\)K  
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。 _k5-Wd5Ypw  
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? }D#[yE,=\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1\Vp[^#Vx  
!% yd'"6Dl  
template < class Action > ez*O'U  
class picker : public Action *&yt;|y  
  { [IuF0$w=dj  
public : :sb+jk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W#[3a4%m  
  // all the operator overloaded Fm.IRu<\`  
} ; Q-S5("  
/T/7O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 t.m C q 4{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <3aW3i/jTc  
X1~ B  
template < typename Right > !p"Ijz5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {nmBIk2v  
  { x\XOtjJr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lF1ieg"i M  
} 0f|nI8,z  
V\><6v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sr,8Qd 0M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 bG9$&,  
`BZX\LPHm  
template < typename T >   struct picker_maker 8:(e~? f6  
  { 2JRX ;s~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; * d[sja+  
} ; RjCEo4b-.H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 79(Px2H2  
  { f<~S0[H  
typedef picker < T > result; }>u<,  
} ; ~C2[5r{So  
5U&?P   
下面总的结构就有了: &8wluOs/5  
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。 mq~L1< f  
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。 *6%r2l'kZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '@+a]kCMev  
至此链式操作完美实现。 ;;l-E>X0  
|yow(2(F@  
0xg6  
七. 问题3 [ 6t!}q  
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。 |#!P!p}  
? v2JuhRe  
template < typename T1, typename T2 > !NFP=m1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r6eApKZ>f6  
  { 0?nm`9v6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,=kQJ|  
} Kzd)Z fnD0  
J~vK`+Zs  
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: m`lsUN,  
oVSq#I4  
template < typename T1, typename T2 > ;iEFG^'tG  
struct result_2 KUqD<Jj?  
  { GiN\@F!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FsYsQ_,R3  
} ; ,d34v*U  
[3QKBV1\  
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? w_!]_6%{b  
这个差事就留给了holder自己。 Hh1OD?N)  
    oUwu:&<Orm  
0Bpix|mq  
template < int Order > 6+[7UH~pm^  
class holder; f}>S"fFI  
template <> ;MR(Eaep  
class holder < 1 > ~?)ST?&  
  { mT2Fn8yC1  
public : jFBnP,WQ  
template < typename T > %A<|@OSdOa  
  struct result_1 " Q~-C|x  
  { lx&ME#~  
  typedef T & result; 7Q9zEd" d  
} ; \WeGO.i-  
template < typename T1, typename T2 > LMvsYc~]q  
  struct result_2 yXx}'=&!0  
  { Qm\VZ<6/5  
  typedef T1 & result; Ag`:!*  
} ; sy|{}NkA!  
template < typename T > A[6$'IJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3%W R  
  { L>mv\D;o.  
  return (T & )r; ?g$dz?^CK&  
} 9H<6k*  
template < typename T1, typename T2 > LAwl9YnG:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "3i=kvdz  
  { L@{5:#-  
  return (T1 & )r1; g2<xr;<t^  
} Px)/`'D  
} ; xv{iWJcs  
m_z1|zM}o  
template <>  ? h$>7|  
class holder < 2 > 7QlA/iKqK  
  { 5!PU+9Kh  
public : m{bw(+r  
template < typename T > +FoR;v)z=F  
  struct result_1 t3 q0|S  
  { ci^+T *  
  typedef T & result; >_y>["u6J#  
} ; WBA0! g98  
template < typename T1, typename T2 > dB`YvKr#  
  struct result_2 P==rY5+s`  
  { gn? ~y`  
  typedef T2 & result; zA![c l>$  
} ; @])qw_  
template < typename T >  0FHX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ba3_5 5]  
  { $e! i4pM  
  return (T & )r; l\yFx  
} $siiG|)C1  
template < typename T1, typename T2 > B=/*8,u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8yH) 8:w  
  { bYEq`kjzc  
  return (T2 & )r2; `bGAc&,&  
} zX!zG<<K  
} ; K@6tI~un  
C`D5``4  
uE>2 *u\  
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> >。 xOjCF&W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =J,aBp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ywf.,V  
$b#"Rv  
return l(i, j) = r(i, j); h!f7/) |[o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j+n1k^jC  
7:1c5F~M  
  return ( int & )i; EY(@R2~#J  
  return ( int & )j; 9 z,?DBMvc  
最后执行i = j; J*8fGR%  
可见,参数被正确的选择了。 i8nCTW  
\)ac,i@fy  
?EeHeN_  
n2R{$^JxO  
}Y5Sf"~M  
八. 中期总结 UKx91a}g  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,c6ID|\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oSt-w{ !  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P'Jw:)k(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .3,s4\.kT  
JQ%`]=n(/  
iuq-M?1  
Z^AACKME  
i`Es7 }  
}`yIO"{8n  
九. 简化 MOyQ4<_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 un[Z$moN"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #5T+P8  
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: +"a . ,-f!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <!&&Qd-d6H  
  +-*/&|^等 DL2gui3  
2. 返回引用。 ;KmSz 1A  
  =,各种复合赋值等 POc< G^  
3. 返回固定类型。 ~l-Q0wg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "}|n;:r  
4. 原样返回。 Hq^sU%  
  operator, >U9*  
5. 返回解引用的类型。 jd=k[Yqr  
  operator*(单目) TE0hV w0c  
6. 返回地址。 g!<@6\RB  
  operator&(单目) .8CR \-  
7. 下表访问返回类型。 LZyUlz  
  operator[] lC.Yu$O5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @Q3aJ98)2  
  operator<<和operator>> g^1M]1.f  
j ij:}.d6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jR\T\r4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k:<yy^g$X  
"-vm=d~\  
template < typename Left > r9@W8](\  
struct value_return j%b/1@I  
  { OGrVy=rd  
template < typename T > [,-MC7>]  
  struct result_1 gmWRw{nS+  
  { W z3y+I/&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'uBW1,  
} ; L!DP*XDp  
?DkMzR)u  
template < typename T1, typename T2 > D2~e@J(K  
  struct result_2 H__9%p#  
  { ~d 7!)c`z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [X=-x=S,  
} ; ]E88zWDY`  
} ; |qJQWmJO&U  
X #-U  
Ym-uElWo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <r,l  
Xf9<kbRw/  
下面我们来剥离functor中的operator() KQ xKU?b1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :Cw|BX@??U  
S[{#AX=0  
return l(t) op r(t) 8MM#q+8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Tul_/`An  
return op l(t) |~CN]N  
return op l(t1, t2) ;58l_ue  
return l(t) op (H<S&5[  
return l(t1, t2) op kh 1 7  
return l(t)[r(t)] ~ DVAk|fc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g% #" 5Kr  
L\5j"] }`  
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: Ezm ~SY  
单目: return f(l(t), r(t)); .ev'd&l.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^$24231^  
双目: return f(l(t)); ' V;cA$ $  
return f(l(t1, t2)); "o`N6@[w^  
下面就是f的实现,以operator/为例 8,#v7ns}#  
;_,=  
struct meta_divide g ` 6Xrf  
  { _NA0$bGN9  
template < typename T1, typename T2 > GrW+P[j9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .#6Dad=S*  
  { <u*~RYA2  
  return t1 / t2;  s6rdQI]  
} M/ 0!B_(R  
} ; %w,  
%7Z _Hw  
这个工作可以让宏来做: y|nMCkuX  
9PVM06   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M$ `b$il  
template < typename T1, typename T2 > \ s$:F^sxb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pRD8/7@(B{  
以后可以直接用  "C B*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @/ wJW``;  
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 T c4N\Cy  
(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。。。) h2zuPgz,  
,g#=pdX;  
1 +O- g  
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];,)ddD9  
D!ToCVos  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pV(b>O  
class unary_op : public Rettype C+cSy'VIK!  
  { @U_w:Q<9u  
    Left l; kV(}45i]s  
public : 9l@VxX68M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `)& -;CMY  
ddmTMfH  
template < typename T > z"u4t.KpL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mZDrvTI'  
      { [7ZFxr\:!  
      return FuncType::execute(l(t)); .ZFs+8qU>  
    } n@mWB UM  
}>=k!l{  
    template < typename T1, typename T2 > 3205gI,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K~5QL/=1  
      { p}hOkx4R\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7KnZ  
    } cj`g)cX|  
} ; :;t*:iG  
ec[S?-  
!iWPldn&]  
同样还可以申明一个binary_op a=&a)FR  
j` 9pZAF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '`#2'MXG  
class binary_op : public Rettype ^1BQejD  
  { u{,e8. Z  
    Left l; Aj#CB.y  
Right r; d,CtlWp  
public : N Q_H-D\,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }xn\.M:ic  
V{p*N*  
template < typename T > + O=wKsGD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qa~o'  
      { 6&S;Nrg9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (n05MwKu\  
    } D+]#qS1q  
CDQ}C=4  
    template < typename T1, typename T2 > _{)e\n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $*V:; -H  
      { <->Nex  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q9H~B`\nQ  
    } D'F =v\P  
} ; f ."bq43(  
Wjn1W;m&g  
>c*}Do{lG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3xWeN#T0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v}!eJzeH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >t&Frw/Bl  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `$\g8Mo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3 k py3z[%  
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。。。 Mf Dna>,Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w,cfSF;=tC  
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) .8S6;xnkC  
下面是修改过的unary_op NOLw119K  
47ra`*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _nOJ.G  
class unary_op OW- [#r  
  { 1-r# v  
Left l; L!Iu\_{q  
  .p  NWd  
public : Fd*)1FQKT  
<[ />M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z|K+{{C  
5:6as^i:b  
template < typename T > M>VT$!Lx  
  struct result_1 0W<:3+|n4  
  { N@lTn}U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LFvKF.  
} ; zs<W>gBq  
(= } cc  
template < typename T1, typename T2 > x*Y&s<  
  struct result_2 :p0|4g  
  { :'9%~q.D4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HpSmB[WF  
} ; o?$kcI4  
]ppi962Z  
template < typename T1, typename T2 > y.AVH`_u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Z-T)7S  
  { kRo dC(f @  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4NT zK  
} OvqCuX  
CB{% ~  
template < typename T > ~s{yh-B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^m.QW*  
  { WeNx9+2=Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); s+&Ts|c#  
} :Fz;nG-G  
?piv]Z  
} ; Ca?5bCI,  
M9'Qs m  
7pMQ1- (  
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 U]tbV<m%  
好啦,现在才真正完美了。 jX}}^XwX  
现在在picker里面就可以这么添加了: S=H<5*]g  
++n"` ]o,  
template < typename Right > 6nqG;z-IXJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2\h}6DGx2  
  { .V G$`g"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P0NGjS|Z{  
} _PD RUJ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X]ow5{e  
Dnn$-W|NC  
gpW3zDJ  
JRt^YX  
v-M3/*  
十. bind bfy `UZr  
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。 ngJi;9X8*t  
先来分析一下一段例子 >=Hm2daN  
6REv(E]  
W`_pjld  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vH/ z|<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g"vg {Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )';Rb$<Qn  
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。 }#}IR5`=E  
我们来写个简单的。 |M]#D0v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wv0d"PKTS  
对于函数对象类的版本: SFCKD/8  
to{/@^ D  
template < typename Func > eQ _dO]Q  
struct functor_trait sf )ojq6s  
  { eAKK uML  
typedef typename Func::result_type result_type; R|aA6} /I  
} ; I{Hl2?CnI,  
对于无参数函数的版本: y3l3XLI*b  
i(P/=B  
template < typename Ret > 1cPm $=B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jY>|>]4X  
  { ?&$??r^i  
typedef Ret result_type; ~wG.'d]  
} ; M,xhQ{eBY  
对于单参数函数的版本: !R*%F  
i(R&Q;{E^  
template < typename Ret, typename V1 > q] g'rO'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vJ5`:4n"  
  { +p6cG\Gp  
typedef Ret result_type; ;AyE(|U+  
} ; W/_=S+CvK  
对于双参数函数的版本: lg` Qi&  
/*3[9,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @i'24Q[6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @8WG  
  { i(DoAfYf/q  
typedef Ret result_type; <cu? g  
} ; Q79& Q04XN  
等等。。。 \Y.&G,?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %qA@)u53  
C"l_78  
template < typename Func > Hik8u!#P  
struct func_return <[{Ty+  
  { BG:l Zj'I  
template < typename T > 6&/H XqP  
  struct result_1 p ;E zmz  
  { v~^c-]4I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?^]29p_  
} ; W+k`^A|@  
P Z5BtDm  
template < typename T1, typename T2 > 7tWt3  
  struct result_2 8B ZTHlUB  
  { 9F+i+(\,b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P|}~=2J  
} ; 2>~{.4PI  
} ; = 7U^pT  
Mda~@)7$  
MQ;c'?!5[!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  +C3IP  
VB6EM|bphl  
template < typename Func, typename aPicker > `:WVp~fn  
class binder_1 n{vp&  
  { 3/a$oO  
Func fn; Co6ghH7T  
aPicker pk; weQC9e~d{-  
public : I)$`@.  
>C""T`5]  
template < typename T > XVXiiQ^  
  struct result_1 BLx tS  
  { gQy {OU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x`N _tWZ  
} ; ""`> v`\  
e*5TZ7.  
template < typename T1, typename T2 > QuFcc}{<]  
  struct result_2 'G1~\CT  
  { nLK%5C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jxA`RSY  
} ; O8BxXa@5  
<3\t J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $47cKit|k:  
RFF&-M]  
template < typename T > :@LFNcWE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l:NEK`>i  
  { (WT0 j  
  return fn(pk(t)); }W&hPC  
} bni :B?#  
template < typename T1, typename T2 > )@DT^#zR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aYQ!`mS::M  
  { v5"5UPi-  
  return fn(pk(t1, t2)); X\3IY:Q@T  
}  _Y@'<S.  
} ; ;u;YfOr  
>L$g ;(g  
n"B"Aysz  
一目了然不是么? J;+A G^U<  
最后实现bind f(q^R  
SF*! Z2K  
ahgm*Cpc  
template < typename Func, typename aPicker > cy=,Dr9O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d R2#n  
  { v8! 1"FYL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X$,#OR  
} 2YvhzL[um  
0Eq.l<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MsOO''o  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ko%&~C_  
T xRa&1  
十一. phoenix Alh"G6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b6=.6?H@4f  
k#k!AcC  
for_each(v.begin(), v.end(), IQ$l!)  
( Nx4_Oc^hY  
do_ PN0l#[{EN  
[ N*JWd  
  cout << _1 <<   " , " WE$Pi;q1  
] ^T\JFzV  
.while_( -- _1), Ikiv+Fq(  
cout << var( " \n " ) k>#,1GbNZy  
) ,lm.~%}P*  
); ~ ar8e  
eN]0]9JO  
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: qe!`LeT#  
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 HKO00p7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PQAN,d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C`OdMM>D  
TL@_m^SM  
GIQ/gM?Pv  
template < typename Cond, typename Actor > ji {V#  
class do_while d |Wpub  
  { cw#p!mOi~  
Cond cd; 7V?]Qif~  
Actor act; H~RWM'_  
public : 2&fIF}vk>m  
template < typename T > vW6Pf^yJ  
  struct result_1 .(Q3M0.D  
  { ^!H8"CdC3  
  typedef int result_type; pLMki=.Ld  
} ; '/ 3..3k  
NwM=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -WP_0  
UMUr"-l =  
template < typename T > * EOIgQp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h &9Ld:p  
  { B]]_rl,  
  do 0+IJ, ;Wx  
    { 1vQf=t %lw  
  act(t); Mvoi   
  } sAS\-c'6  
  while (cd(t)); \>nPg5OT  
  return   0 ; l<)(iU  
} Bn*D<<{T  
} ; `/ix[:}m^  
Fs_V3i3|L  
J!%Yy\G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zllY $V&<!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k!O#6Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e#IED!U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 esmQ\QQ^1  
下面就是产生这个functor的类: 1g{`1[.QO  
0rY<CV;fZ  
9ZUG~d7_  
template < typename Actor > q{Hk27kt  
class do_while_actor uc~PKU?tO  
  { D8slSX`6j  
Actor act; O-:#Q(H!  
public : > taT;[Oa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '#[U7(lIQ  
A:[La#h|p  
template < typename Cond > DIodQkF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iOm1U_S  
} ; ga^O]yK  
0iqa]Am  
Lhu2;F\/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %).phn"ij[  
最后,是那个do_ =UA-&x@  
\tLJ( <8  
@5Q}o3.zA-  
class do_while_invoker i%>]$*  
  { /lDW5;d  
public : i>r4Rz!  
template < typename Actor > ^sd+s ~ xx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NS6Bi3~  
  { zAt!jP0E  
  return do_while_actor < Actor > (act); CF>k_\/Bj  
} S(mJ;C  
} do_; vp &jSfQ^  
|332G64K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]"q[hF*PM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ULMG"."IH  
最后来说说怎么处理break和continue Sj(uc#  
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。 sIdo(`8$  
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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