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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6BObV/S Jg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7!q.MOYm  
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, zJTSg  
Dw&_6\F@  
3gz4c1 s^:  
}b / G{92  
  class filler 5[A4K%EL  
  { bkL5srH  
public : p}lFV,V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \SA$:^zO  
} ; T;pe7"  
Zrp9`~_g<!  
rlSflcK\\(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: K~ VUD(  
_j?/O)M c  
}>?"bcJ  
k2DBm q;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |\/V1  
ILT.yxV  
5uD'Kd$H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J-Wphc!m  
3ms{gZbw  
AjMx\'(C  
S*a_  
二. 战前分析 $qk(yzY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 CDGN}Q2_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u =|A  
fMIKA72>{  
r8vF I6J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bS*oFm@u  
  /* --------------------------------------------- */ r&D&xsbQ  
vector < int *> vp( 10 ); Gu\lV c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c{cJ>d 0  
/* --------------------------------------------- */ vY(xH>Fd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qh 9Ix  
/* --------------------------------------------- */ b;$j h   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &&($LnyA]  
  /* --------------------------------------------- */ `KJ BQK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v1~`76^  
/* --------------------------------------------- */ Oxr?y8C~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )Tj\ym-Vl  
J2Eb"y>/;  
Pt8 U0)i)  
'E~[I"0  
看了之后,我们可以思考一些问题: a[Oi  
1._1, _2是什么? X5wYfN  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Wj#Gm  
2._1 = 1是在做什么? 5mF"nY&lI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IQQWp@w#8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "P {T]  
F<N{ x^  
I:,D:00+  
三. 动工 Wo~#R   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y1+~IjY  
ee{8C~  
O;~d ao  
Pdw[#X<[`  
template < typename T > 9Sk?tl  
class assignment -<.b3Mh  
  { mqb6MnK -  
T value; e$y VV#  
public : ~$Pz`amT|  
assignment( const T & v) : value(v) {} {;XO'  
template < typename T2 > aC=D_JJ\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )]3(ue  
} ; 5<KY}  
rg{|/ ;imT  
|HMpVT-;j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z4@GcdZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *WpDavovyB  
i& ybvTl  
(lR9x6yf  
<X1^w  
  class holder "=9kX`(1y  
  { tN:PWj5  
public : q(I`g;MF  
template < typename T > %{ToWLb{I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C"!k`i=Lj  
  { dS m; e_s  
  return assignment < T > (t); ULIpb  
} ESt@%7.F  
} ; Zqnwf  
x-HN]quhe  
x)Ls(Xh+g  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "iY=1F"\R  
.#ASo!O5q  
  static holder _1; hIv8A_>@`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I,d5Y3mC  
V,qc[*_3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mh=YrDU+L  
而不用手动写一个函数对象。 2RC|u?+@  
8RJ^e[?o(  
NLA/XZ  
q2C._{ 0'  
四. 问题分析 `c~J&@|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w `0m[*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o0'!u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Au-h#YV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WVfwt.Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >2w^dI2  
:7-2^7z)  
五. 问题1:一致性 xLmgr72D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BHa'`lCb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -%eBip,'yl  
z<c%Xl\$%  
struct holder .V Cfh+*J#  
  { O^,%V{]6\  
  // r1)@ 7Nt  
  template < typename T > _#]/d3*Z}  
T &   operator ()( const T & r) const lEe<!B$d"  
  { A\v(!yg  
  return (T & )r; @ =M:RA  
} swh8-_[c/  
} ; OEFAL t  
H<`<5M8  
这样的话assignment也必须相应改动: ;9rS[$^$O  
"bC1dl<  
template < typename Left, typename Right > k6?;D_dm  
class assignment [R~`6  
  { nPU=n[t8O  
Left l; J*} warf&  
Right r; s}3`%?,6y  
public : L d;))e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qXw^y  
template < typename T2 > Ob#d;F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uVn"'p-  
} ; OmR) W'  
:|tWKA  
同时,holder的operator=也需要改动: :_f5(N*{5o  
Y3QrD&V  
template < typename T > 2aR<xcSg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c?0.>^,B Q  
  { o'SZ sG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AYP*J  
} t.`&Q|a  
Q`kJ3b   
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。 v?=y9lEH@%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mhDC1lXF  
i=^!? i  
return l(rhs) = r; 4Lb!Au|Y  
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。 V6ICR{y<3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4fyds< f  
8*iIJ  
template < typename Tp > UTLuzm  
class constant_t 5u89?-UD  
  { P`xQL  
  const Tp t; !|#W,9  
public : ?~p]Ey}~9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w 4fz!l]  
template < typename T > P< 5v\\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +M=`3jioL  
  { <lo\7p$A  
  return t; 4Nun-(q  
} _ / >JM0  
} ; #{DX*;1m  
u9zEhfg8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5Y(<T~  
下面就可以修改holder的operator=了 Bgvv6(i  
L HW\A8  
template < typename T > Qu;cl/&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lPaTkZw  
  { ;[-TsX:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HPz3"3n!  
} :yi?<  
9-3, DxZ}  
同时也要修改assignment的operator() . \t8s0A  
rn9n_)  
template < typename T2 > Oe~x,=X)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9>6DA^  
现在代码看起来就很一致了。 rV_i|  
@$aGVEcU$  
六. 问题2:链式操作 [(rT,31cW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  B8~JUGD  
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。 X;&Iu{&=  
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。 <c77GimD?  
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。 QB.QG!@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K!,T.qA&=  
rLpfybu  
template < typename T > N xW Dw  
struct result_1 ki6L t  
  { h0O t>e"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zo| '  
} ; E#!tXO&,  
kfV}ta'^S  
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: -Lhq.Q*a  
B{ Ab #  
template < typename T > QJ,[K _  
struct   ref 5(=5GkE)>  
  { 9,wD  
typedef T & reference; 4^Y{ BS fF  
} ; 7M/v[dwL  
template < typename T > K2> CR$L  
struct   ref < T &> OAauD$Hh  
  { \_]X+o;  
typedef T & reference; SNJSRqWL/  
} ; dM=45$\q  
:;hz!6!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7,lnfCm H  
C<Z{G%Qm  
template < typename T > U EjP`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;aN_!! r  
  { N<PDQ  
  return l(t) = r(t); 0MI4"<  
} .0Kc|b=w  
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。 YSh@+AN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0,/I2!dF?  
85T"(HhT  
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 yT~rql  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OUk"aAo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -3K01p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $niG)@*  
最后的布局是: &,l(2z[  
                Add 8c\\-{  
              /   \ M u i\E  
            Divide   5 O joa3  
            /   \ ]t0St~qUL)  
          _1     3 J%u,qF}h  
似乎一切都解决了?不。 VIHuo,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T-LX>*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kV+%(Gl8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c'.XC}  
lvsj4 cT  
template < typename Right > !-t,r%CG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vw|P;LLl`  
Right & rt) const M#_|WL~  
  { F8S>Ld  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f{.4# C'  
} q{ [!" ,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]|-sZ<?<i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 '451H3LC0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 b'W.l1]<-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q5^ #:uZ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 : eCeJ~&E  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Sv_Nb>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: o "6 2~  
 W,|+Dl  
template < class Action > FUarI5#fwF  
class picker : public Action h 8xcq#  
  { {h=gnR-9  
public : 84WX I#BH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >J5C.hx  
  // all the operator overloaded T]JmnCX>:  
} ; \h"U+Bv7  
QC?~$>h!?  
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。 w_f.\\1r  
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: ]rv4O@||w  
%vv`Vx2  
template < typename Right > Sx[ eX,q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P6&%`$  
  { egvb#:zW?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R RE8|%p;B  
} Sbl=U  
!E_Zh*lgm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u0GHcpOm  
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。 `BQv;NtP  
Z\$M)e8n  
template < typename T >   struct picker_maker QtwQVOK  
  { pI:,Lt1B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .faf!3d  
} ; \{}dn,?Fv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N+ak{3  
  { 0-uw3U<  
typedef picker < T > result; XZ . T%g  
} ; ?!K6")SE  
9b&|'BBW  
下面总的结构就有了: 1~'jC8&J  
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。 9vz\R-un  
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。 PcBD;[cn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7o0zny3?  
至此链式操作完美实现。 HhL;64OYa  
{#ynN`tLyF  
0$]iRE;O]  
七. 问题3 R{fJ"Q5'  
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。 >MGWN  
hJ$9Hb  
template < typename T1, typename T2 > 3 3|t5Ia  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {"+M%%`*#  
  { )q[P&f(h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {9yf0n  
} {nbT$3=Zt  
4Wp5[(bg  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #R{>@]x`  
3*& Y'/!  
template < typename T1, typename T2 > 0:`|T jf_  
struct result_2 KW(a@X  
  { +i!5<nn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wS);KLe3  
} ; CVW T >M<  
+rJ6DZ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ."H;bfcL_  
这个差事就留给了holder自己。 bx(@ fl:m  
    8[KKi~A  
] \M+ju  
template < int Order > @uH!n~QV  
class holder; y-db CYMc  
template <> {$,\Qg  
class holder < 1 > t|$ jgM  
  { $8)XN-%(  
public : P&uSh?[ ^  
template < typename T > )-26(aNGT  
  struct result_1 7IkPi?&{  
  { 2}A)5P*K  
  typedef T & result; !JDr58  
} ; ;U|(rM;  
template < typename T1, typename T2 > $uZmIu9Bi+  
  struct result_2 `R$i|,9 )  
  { Vw1>d+<~-)  
  typedef T1 & result; }! EVf  
} ; '< U&8?S  
template < typename T > -BH/)$-$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O|V0WiY<  
  { !,$#i  
  return (T & )r; 7ocUFY0"  
} ]*#i_dho7  
template < typename T1, typename T2 > >!t3~q1Cn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _6nAxm&x`%  
  { u<Kowt<ci  
  return (T1 & )r1; UPI- j#yc  
} F#gA2VCm  
} ; l!f_ +lv  
Qds<j{2  
template <> rXi&8R[  
class holder < 2 > [zx|3wWAX-  
  { n.&7lg^X  
public : SO=gG 2E  
template < typename T >  xgcxA:  
  struct result_1 Cgx:6TRS  
  { k1<^Ept  
  typedef T & result; `Pvi+:6\Y  
} ; 8f9wUPr  
template < typename T1, typename T2 > Hw o _;fV  
  struct result_2 LUbj^iQ9  
  { DjM*U52Yfj  
  typedef T2 & result; sfyLG3$/  
} ; LN|(Z*  
template < typename T > 5rows]EJJl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {  c#US  
  { Y(g_h:lf,]  
  return (T & )r; y>EW,%leC  
} |%C2 cx  
template < typename T1, typename T2 > XM`GK>*aC(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?$|tT\SFV  
  { 0f6o0@  
  return (T2 & )r2; d}\]!x3t  
} )Ka-vX)D@  
} ; :)~l3:O  
a+E 8s7C/D  
DK74s  
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> >。 eUcb e33  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FJc8g6M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7|5kak>=  
@3.Z>KONx  
return l(i, j) = r(i, j); uge r:cD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9\4x<*  
0]4X/u#N  
  return ( int & )i; Wx:v~/r  
  return ( int & )j; I=kqkuW  
最后执行i = j; O>' }q/  
可见,参数被正确的选择了。 1 pVw,}  
&<N8d(  
zR<{z  
)#m{"rk[x,  
,<U= 7<NU  
八. 中期总结 _ LHbP=B  
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: ku5|cF*%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Cw,a)XB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /x??J4r0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^ 8}P_  
K1 "HJsj  
q`1tUd4G  
#kv9$  
8g0 #WV  
mD9Iao%4~  
九. 简化 |Q /LC0?  
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。 t`8Jz~G`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R4'.QZ-x  
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: 3+Lwtb}XPF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gd 4S7JE  
  +-*/&|^等 f6Y?),`  
2. 返回引用。 sE?%;uBb  
  =,各种复合赋值等 G3_7e A#;  
3. 返回固定类型。 =`3r'c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l ms^|?  
4. 原样返回。 i{fw?))+  
  operator, =MqEbQn{C3  
5. 返回解引用的类型。 D`p2aeI  
  operator*(单目) RnkV)ed(  
6. 返回地址。 zIF1A*UH  
  operator&(单目) %@PcQJg U<  
7. 下表访问返回类型。 N/o?\q8  
  operator[] dHY@V> D'-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PA^*|^;Xh  
  operator<<和operator>> QZVyU8j3  
HIc;Lc8$  
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。 Z;uKnJh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E{Wn&?i>A  
@ym:@<D  
template < typename Left > c +]r  
struct value_return I0F [Z\U  
  { ~T@E")uR  
template < typename T > Yb5U^OjyJ  
  struct result_1 e8`d<U  
  { fz|*Plv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WfO EI1  
} ; z -?\b^  
^VYR}1Mw  
template < typename T1, typename T2 > cIO/8D#zU  
  struct result_2 }@bp v  
  { %g7j7$c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NuO@N r  
} ; DNmC   
} ; \Q#pu;Y*N]  
^6 l5@#)w  
usc/DQ1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z2W&_(^.h  
l iY/BkpH  
下面我们来剥离functor中的operator() @g[ijs\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ov(k:"N  
Zg_b(ks  
return l(t) op r(t) \l=A2i7TQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vVBWhY]  
return op l(t) O.dZ3!!+  
return op l(t1, t2) !*c%Dj  
return l(t) op !S<p"   
return l(t1, t2) op |}77'w :  
return l(t)[r(t)] '@24<T]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k x:+mF  
8;qOsV)UDT  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: mg*iW55g  
单目: return f(l(t), r(t)); !"hlG^*9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~[!Tpq5  
双目: return f(l(t)); MTwzL<@$  
return f(l(t1, t2)); b|87=1^m[  
下面就是f的实现,以operator/为例 9+(b7L   
%{ U (y#  
struct meta_divide }D1? Z7p  
  { HxR5&o  
template < typename T1, typename T2 > F~v0CBcAL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F4=X(P_6  
  { Ne9VRM P  
  return t1 / t2; c*owP  
} g#P]72TQ  
} ; |+h x2?Nv  
x6aVNH=  
这个工作可以让宏来做: :2 \NG}  
G$)q% b;Lz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }Q[U4G  
template < typename T1, typename T2 > \ 5#z7Hj&w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c CjN8<  
以后可以直接用 =8vwaJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FpB3SJ6 B  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 klmbbLce  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Cno[:iom  
y@}WxSK*0  
9|jMN j]vo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l/?bXNt  
A/zAB3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >]B_+r0m^  
class unary_op : public Rettype  2X`t&zg  
  { 7yG%E  
    Left l; rXSw@pqZ&  
public : hB 'rkjt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k'v+/6 Y  
mb'{@  
template < typename T > ^!m%:r7Dr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  <}^p5|  
      { )1R[~]y  
      return FuncType::execute(l(t)); MHE/#G  
    } <&+0  
(;Bh7Ft  
    template < typename T1, typename T2 > 6=%\@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2U R1T~r  
      { UN<$F yb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G~zfPBN0D  
    } _+}o/449  
} ; 2(Xu?W 7d  
!FK)iQy$0  
,A#gF_8  
同样还可以申明一个binary_op KsTE)@ F:  
$LBgBH &z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t%y i3  
class binary_op : public Rettype s_Z5M2o  
  { 1q ZnyJ  
    Left l; 6d5q<C_3t  
Right r; iOAn/[^xk  
public : 3?k<e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P(\x. d:  
'0Q/oU  
template < typename T > sC f)#6mI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ow+_g R-  
      { D3tcwjXoW_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Qp@}v7Due  
    } ^c}kVQ\g3  
B%x?VOdBE  
    template < typename T1, typename T2 > ,=pn}\ R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fHuWBC_YO  
      { un`4q-S7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e6y!,My<  
    } Dl?:Mh  
} ; iYW<qgz  
`/G9*tIR8g  
-lfbn =3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {rF9[S"h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }_}LaEYAo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c ? Zi/7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >2'A~?%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {p$X*2ReB  
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。。。 4y)6!p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1Fsa}UK  
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) H.Z<T{y;  
下面是修改过的unary_op ErQGVE;zk  
 u7&5t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7 /" Z/^  
class unary_op -23sm~`  
  { 9+Wf*:*EW  
Left l; NwKj@Jos  
  f(EO|d^u  
public : 1#zD7b~  
i\>?b)a>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Q# (2  
%4wHiCOg  
template < typename T > Nah\4-75&  
  struct result_1 8yswi[  
  { hBDmC_\~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !%D;H~mQ  
} ; $m-@ICG#  
6,l5Q  
template < typename T1, typename T2 > +}g6X6m  
  struct result_2 Rx@0EPV  
  { FZ FPzH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7Zft]C?|@  
} ; @6y)wA9Yx  
x45F-w{  
template < typename T1, typename T2 > wF-H{C'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H:q;IYE+a  
  { U]M5&R=?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xag#ZT  
} wO]H+t  
us U6,  
template < typename T > %mS>v|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iML?`%/vN  
  { wEl/s P  
  return OpClass::execute(lt(t)); B?d+^sz]  
} ; Yt'$D*CP  
`@&WELFv{  
} ; MdnapxuS  
h.xtkD)Y~  
cf\GC2+"^$  
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 - ^>7\]  
好啦,现在才真正完美了。 _!yUr5&,Br  
现在在picker里面就可以这么添加了: U_wIx  
rwpH9\GE  
template < typename Right > G1SOvdq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TOx@Y$_9Q8  
  { 4=njM`8Y'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [mo9?  
} #,SPV&  
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。 > =Na,D  
Ibv`/8xh  
p3IhK>  
)|&FBz;  
Q*9Y.W.8  
十. bind ?{1& J9H  
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。 $L72%T  
先来分析一下一段例子 C5TC@w1*  
|4Os_*tRKU  
6"2IV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8&y#LeM1TT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W#L/|K!S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T9YrB  
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。 QOv@rP/  
我们来写个简单的。 w*7wSP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `Js"*[z  
对于函数对象类的版本: 1Uc/ r>u9  
C)&BtiUN/  
template < typename Func > =]LAL w  
struct functor_trait eB<R"Yvi  
  { EuKkIr/(  
typedef typename Func::result_type result_type; =BO>Bi&&  
} ; C:vVFU|4  
对于无参数函数的版本: |cl*wFm|3  
/b."d\  
template < typename Ret > 3oPyh $*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `dgZ`#  
  { 1+Q@RiW  
typedef Ret result_type; nCLEAe$W\=  
} ; =AX"'q  
对于单参数函数的版本: j^mpkv<P  
H6M G5f_  
template < typename Ret, typename V1 > GjX6noqT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cJ'OqV F  
  { )D7/[zb^  
typedef Ret result_type; @lCyH(c%  
} ; %vRCs]  
对于双参数函数的版本: 9bUFxSH  
+6(\7?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4mm>6w8NT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ufocj1IU  
  { 4V'HPD>=V  
typedef Ret result_type; be HEAQ  
} ; d_Z?i#r0l  
等等。。。 =F46v{la  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;esOe\z jE  
HDj260a  
template < typename Func > a-NicjV#  
struct func_return V=H:`n3k  
  { Bm +Ca:p%  
template < typename T > 1P G"IaOb  
  struct result_1 SL`nt  
  { Lv<vMIr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,#j'~-5  
} ; ^MvBW6#1  
!d1a9los  
template < typename T1, typename T2 > 1;~| [C  
  struct result_2 9D7i>e%,;-  
  { !9_'_8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,k}(]{ -  
} ; R#W=*cN  
} ; G|z%T`!U1;  
#@P0i^pFTB  
f8)fm2^09  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BR:Mcc  
eaDG7+iS  
template < typename Func, typename aPicker > D=}\]Krmay  
class binder_1 sA oxLI  
  { YVPLHwh/5  
Func fn; 6K^O.VoV^J  
aPicker pk; wQ81wfr1:  
public : No*[@D]g  
H`rd bE  
template < typename T > (btm g<WT"  
  struct result_1 H4<Q}([w  
  { V+t's*9o3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l\ Vr D2j8  
} ; $t0JfDd6Ky  
&"^U=f@v  
template < typename T1, typename T2 > dd *p_4;  
  struct result_2 sGc.;":  
  { I5ZM U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U+&Eps&NI  
} ; xL"O~jTS  
t$rla _rbY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k`J|]99Wb  
I8uFMP  
template < typename T > mp z3o\n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e(Rbq8D  
  { %a!gN  
  return fn(pk(t)); %Rk DR  
} :TkMS8  
template < typename T1, typename T2 > e9>~mtx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `UT UrM  
  { aa{+,(  
  return fn(pk(t1, t2)); %^[D+1ULb  
} n/S+0uT  
} ; 8#/y`ul  
G=|~SYz  
oXU b_/  
一目了然不是么? L+}<gQJ(  
最后实现bind 13+. >  
^!gq_x  
fElFyOo+  
template < typename Func, typename aPicker > nkf7Fq}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7mE9Zo1  
  { ?hViOh$.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lSc=c-iOv  
} W6B"QbHYz  
gFsqCx<q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Eihn%Esa  
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。 K D?b|y @  
bP>Kx-%q  
十一. phoenix '.&Y)A6!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D}Sww5ZmP  
/Q_ Dd  
for_each(v.begin(), v.end(), <. *bJ  
( l>KkAA  
do_ lc3Gu78 A/  
[ $tej~xZK  
  cout << _1 <<   " , " %r8;i  
] g/VV2^,  
.while_( -- _1), <y?=;54a  
cout << var( " \n " ) d</F6aM\  
) nv\K!wZI=b  
); Qqs1%u;e8  
h~ZLULW)B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A0:rn\$l3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W#=,FZT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W1EYVXN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N1B$z3E *  
9Vo*AK'&U  
8:> V'j  
template < typename Cond, typename Actor > ZJ.an%4  
class do_while SMzq,?-`  
  { m xqY  
Cond cd; <'N:K@Cs  
Actor act; *ifz@8C }  
public : 5{Q9n{dOh  
template < typename T > p4 =/rkq  
  struct result_1 ,Vw>3|C  
  { hS&l4 \I'Z  
  typedef int result_type; ncMzHw  
} ; &} { #g  
um}q@BU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I2Imb9k~B  
LD1&8kJ*l  
template < typename T > Pc2!OQC'""  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UtP|<]{  
  { -Jw4z# /-  
  do ,[)l>!0\H  
    { M:b#">M  
  act(t); =4l @A>  
  } )BvMFwQG  
  while (cd(t)); Hf\sF(, (  
  return   0 ; kguZAO6  
} +@~WKa  
} ;  6su~SPh  
|<5F08]v  
6uT*Fg-G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *mbzK*  
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。 Gx6%Z$2n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CH&{x7$he  
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。 ml<tH2Qx3C  
下面就是产生这个functor的类: uYWD.]X;[  
(zsv!U  
&K{8- t  
template < typename Actor > ');vc~C  
class do_while_actor rQyjNh  
  { N9-7YQ`D  
Actor act; m|F1_Ggz  
public : U||GeEd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `;J`O02  
YWvD+  
template < typename Cond >  ,w3-*z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qz{9ND| )  
} ; fBj)HoHQW  
>36,lNt  
X;N?L%Pp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6-fv<Pn  
最后,是那个do_ R$8{f:Pj  
yDwh]t  
WFh.oe8  
class do_while_invoker 6#!CBY^{  
  { $`55 E(  
public : _p*8ke  
template < typename Actor > 6{Q-]LOc[.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G(TFv\`vH  
  { b&mA1w[W]  
  return do_while_actor < Actor > (act); #Pp:H/b  
} Rd5_{F  
} do_; 66,(yxg  
fg3Jv*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?VmgM"'md  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4P k%+l  
最后来说说怎么处理break和continue XFvl  
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。 L_RVHvA=M/  
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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