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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Irui{%T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &v#pS!UOj  
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, f2u4*X E\  
g@Pq<   
Tvt(nWn(H1  
P9W?sPnC5  
  class filler t;`ULp~&  
  { /ke[nr  
public : 6)c-s|#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YJ|U| [  
} ; p8FXlTk  
_2hZGC%&E  
!j%u wje\  
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: U/-k'6=M  
KL./  
gC(@]%  
2 fg P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p-xG&CU  
(/FG#D.  
ZW4$Ks2]Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h>F"GR?U_(  
v 6s]X*l?  
Rg^ps  
!%[fi[p  
二. 战前分析 hj}PL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 OF2 W UcQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^*w}+tB  
"T*1C=  
.>Qa3,v5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3m$ck$  
  /* --------------------------------------------- */ [8Fn0A  
vector < int *> vp( 10 ); ?aI. Z+#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M:dH>  
/* --------------------------------------------- */ f!H/X%F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H%>^_:h  
/* --------------------------------------------- */ B<ue}t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); > `mV^QD  
  /* --------------------------------------------- */ 3 . K #,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >.I9S{7  
/* --------------------------------------------- */ uA V7T/'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +,cd$,18  
\_YDSmjy  
wbvOf X  
\}~71y}  
看了之后,我们可以思考一些问题: 34Cnbtq^  
1._1, _2是什么? |AT`(71  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;/t~MH  
2._1 = 1是在做什么? 0Y:)$h2?  
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。 $ w+.-Tr  
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。 `:C2Cj  
GS7'pTsYH  
L6#4A3yh  
三. 动工 }1%%`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |3^U\r^zo  
r-*j"1 e  
*(qj!U43  
zXU g(xu  
template < typename T > @vB-.XU  
class assignment CI-1>= "OE  
  { ahQY-%>  
T value; B]vR=F}*  
public : *;xGH  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3@:O1i  
template < typename T2 > MkhD*\D /  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dS\!tdHP-Q  
} ; -2(?O`tZ  
IMBjI#\  
R1/c@HQw?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o)>iHzR</  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i"x V=.  
,FXc_BCx4  
!zvOCAb,  
K|l}+:k  
  class holder 8&nb@l  
  { 3,K\ZUU.,  
public : Pd-LDs+Ga  
template < typename T > `HO] kJpX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~9xkiu5~  
  { ; O(Ml}z  
  return assignment < T > (t); tRO=k34  
} Zw _aeJ  
} ; KCAV  
#C~ </R%  
c*]f#yr?  
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: X6T[+]Gc  
W#E(?M[r  
  static holder _1; 1up p E|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i]J.WFu  
,k=8|=aF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~#i2reG5  
而不用手动写一个函数对象。 /.=aA~|  
CBF<53TshR  
lSlZ^.&  
~( 0bqt3c  
四. 问题分析 u{h67N  
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。 D9NQ3[R 9  
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。 5gII|8>rQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }+bo?~2E&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NbTaI{r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V.*y_=i8t  
w%plK6:6  
五. 问题1:一致性 Tl'wA^~H  
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?| B-$?5Ft!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u|T]Ne  
/zb/ am1#  
struct holder NL>Trv5  
  { ^)I}#  
  // G;iH.rCH  
  template < typename T > TET=>6  
T &   operator ()( const T & r) const lM}-'8tt?  
  { iF":c}$.  
  return (T & )r; /H"fycZ  
} /CMgWGI  
} ; LMx/0  
$v[mIR  
这样的话assignment也必须相应改动: 3;VH'hh_  
,|3_@tUl  
template < typename Left, typename Right > ?o$ t{AQ  
class assignment U\B9Ab  
  { _P!b0x~\  
Left l; K;WQV,  
Right r; ]1XtV<  
public : J*MH`;-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  }( CYok  
template < typename T2 > HfgTc h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1#%H!GKvTU  
} ; ot[ZFF\  
^<-)rzTI  
同时,holder的operator=也需要改动: %OB>FY:|  
6W{Nw<  
template < typename T > +Ugy=678Tr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const > Xh=P%  
  { leb/D>y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !=PH5jTY  
} *~shvtq  
U#S-x5Gn  
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。 r5ldK?=k+*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [DDe}D3C  
Y0krFhL'x0  
return l(rhs) = r; 9jY+0h*uP  
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。 {:*G/*1[.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ej@4jpHQN  
U5TkgHN{y  
template < typename Tp > 88,hza`#V  
class constant_t Hg<aU*o;  
  { 7)5G 1  
  const Tp t; (]T[n={Y  
public : S{N4[U?V>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gd]S;<Jh  
template < typename T > ybqmPT'|_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o$l8"Uv  
  { =0] K(p,  
  return t; egSs=\  
} L.yM"  
} ; j5" L  
JbL3/h]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dy,MQIM|!  
下面就可以修改holder的operator=了 8s2y!pn7Q  
 YTZ :D/  
template < typename T > Zi+FIQ(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]&"ii  
  { 1fMV$T==K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )^ZC'[93  
} H v/5)  
>6jal?4u-  
同时也要修改assignment的operator() V^R,j1*  
k{#k:  
template < typename T2 > )Z1&`rv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $Wj{B@k  
现在代码看起来就很一致了。 _AX,}9  
3N- '{c6]U  
六. 问题2:链式操作 }T(=tfv@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~!~i_L\V  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u&uFXOc'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `ovMfL.u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 KJ32L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q"D  
tc[Ld#  
template < typename T > )W p7e51  
struct result_1 }|2A6^FH.  
  { PN?;\k)"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9x!kvB6  
} ; YW6a?f^!  
21tv(x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J&fIW Z  
 iY$iL<  
template < typename T > J.Xh P_aT  
struct   ref j3;W-c`5  
  { &U?4e'N)T  
typedef T & reference; b way+lh  
} ; @@U  
template < typename T > f~\H|E8(  
struct   ref < T &> w^ z ftm  
  { @(35I  
typedef T & reference; r>ed/<_>m;  
} ; 9v`sSTlSd  
$;G<!]& s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: He'VqUw_  
Jh=.}FXnjL  
template < typename T > l$\B>u,>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qhvT,"  
  { 3{|~'5*  
  return l(t) = r(t); }:c~5whN  
} 4V4S5V  
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。 @@K/0:],  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vdx o  
'_4apyq|  
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 _,60pr3D'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xBc|rqge  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -O?HfQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n/(}|xYU  
最后的布局是: N8At N\e  
                Add IMbF]6%p(  
              /   \ aY? VP?BL  
            Divide   5 %n9ukc~$p  
            /   \ ?M&@# lbG  
          _1     3 c8[kL$b;j  
似乎一切都解决了?不。 }=R0AKz!Cv  
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。 :{)uD ;  
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。 5PZ7-WJ/  
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: Q &{C%j~N  
-r<8mL:yW  
template < typename Right > $Ugc:L<h+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #~/9cVm$  
Right & rt) const (nq""kO6'  
  { .6$=]hdAp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X)hpbHa  
} 1ow,'FztPt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  rn( drG  
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。 4[x` \  
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。 \ [OB.  
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。 8%u|[Si;  
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。 $`7Fk%#+e  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 6M7GPHah  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0n6eWwY  
N atC}k  
template < class Action > v5\ALWy+p  
class picker : public Action [Z2[Iy  
  { \^9n&MonM  
public : e#k rr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1)h<)  
  // all the operator overloaded K JOb1MM  
} ; f/8&-L  
>SvS(N{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 mMllen  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: nTo?~=b  
(nmsw6 X  
template < typename Right > go yDG/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U4-RI]Cpf  
  { .hxFFk%5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v&;JVai  
} 6?%$e$s  
F%$q]J[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "@ ^<~bw  
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。 -QJ8\/1>  
NY<qoV  
template < typename T >   struct picker_maker ktynIN  
  { am3.Dt2\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h>*3i#  
} ; G)[gLD{g?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xLFMC?I  
  { $rk=#;6]v;  
typedef picker < T > result; !ck~4~J  
} ; LlgFQfu8  
. G25D  
下面总的结构就有了: qzORv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Tim/7*vx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !m~r0M7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %pOxt<  
至此链式操作完美实现。 0iM'),v[]  
^ op0" #B  
cy!P!t,@  
七. 问题3 &L?]w=*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D`[@7$t  
l$j~p=S$F  
template < typename T1, typename T2 > e<=Nd,v4;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g|| q 3  
  { r*mSnPz\q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YKU|D32  
} ;PG= 3j_  
Q'3tDc<  
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: P(I%9  
:oW 16m1`  
template < typename T1, typename T2 > lY@2$q9BT  
struct result_2 q>K3a1x  
  { 4zhh **]B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q6URaw#Yt`  
} ; %wru)  
seAPVzWUU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? tMP"9JE,  
这个差事就留给了holder自己。 ?R sPAL  
    YR/I<m`]}  
sl@>GbnS  
template < int Order > GSSmlJ`  
class holder; T YR \K  
template <> L1G)/Vkw  
class holder < 1 > ep},~tPZn  
  { )f^^hEIS  
public : tK uJ &I~  
template < typename T > \v=@'  
  struct result_1 lcEK&AtK  
  {  LDU4 D  
  typedef T & result; bFL2NH5  
} ; ' e!WZvr  
template < typename T1, typename T2 > M6A0D+08  
  struct result_2 BUsxgs"),  
  { ; }T+ImjA  
  typedef T1 & result; {0+WVZ4u  
} ; NLx TiyQy  
template < typename T > fyT|xI`iD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >iG3!Td)y  
  { -@]b7J?`k  
  return (T & )r; :|ah u  
} 3Ur_?PM+C  
template < typename T1, typename T2 > j@+$lU*r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Vl4=W)u  
  { O<|pw  
  return (T1 & )r1; 5wAKA`p"z  
} ! N!pvK;  
} ; r: >RH,  
mqsAYzG  
template <> ^[bFGKE  
class holder < 2 > ='+I dn#5  
  { !"RRw&0M  
public : [742s]j  
template < typename T > Nr*X1lJ6  
  struct result_1 0!0o[3*  
  { 2v@B7r4}  
  typedef T & result; umnQ$y 0  
} ; =w`uZ;l$Q  
template < typename T1, typename T2 > w 2U302TZ  
  struct result_2 n`w]?bL  
  { Pe\Obd8d  
  typedef T2 & result; \k"CtzoX  
} ; A*/8j\{n  
template < typename T > LxWd_B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c1a$J`  
  { YIgHLM(  
  return (T & )r; \ %MsG  
} [YODyf}M>\  
template < typename T1, typename T2 > :O&jm.2m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [iO8R-N8d  
  { iV#A-9  
  return (T2 & )r2; [\h?mlG?  
} PP!-*~F0Jr  
} ; I#;dS!W"'  
[ "3s  
.Oc j|A6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (.Ak*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  CDuA2e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L$);50E  
|`o1B;lc  
return l(i, j) = r(i, j); w8UUeF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t18j2P>`  
EVaHb;  
  return ( int & )i; 6:; >id${  
  return ( int & )j; LCj3{>{/=  
最后执行i = j; /5L\:eX%  
可见,参数被正确的选择了。 ?mK&Slh.  
q`L )^In"  
1(>2tEjYT  
;;Z'd@  
Dic|n@_Fy  
八. 中期总结 HYT~AO-!  
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: $- %um  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EN/t5d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dy5}Jn%L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $YY{|8@kjv  
4<E <sD  
m`q&[:  
ew dTsgt'  
L%\Wt1\[  
52#6uBe  
九. 简化 m2l9([u=^  
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。 )wD/<7;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _ gYj@ %  
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: _Ds,91<muQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A! HJ  
  +-*/&|^等 Kj3Gm>B<y  
2. 返回引用。 Ac|dmu  
  =,各种复合赋值等 %t!S 7UD  
3. 返回固定类型。 .o C! ~'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \~Z%}$ =  
4. 原样返回。 QE)zH)(  
  operator, I''n1v?N  
5. 返回解引用的类型。 3)?WSOsL :  
  operator*(单目) | V{ Q  
6. 返回地址。 vp!F6ZwO  
  operator&(单目) M,li\)J!&  
7. 下表访问返回类型。 f`/('}t  
  operator[] b30Jr2[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !'BXc%`x[  
  operator<<和operator>> O j:I @c  
SVn@q|N  
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。 tH *|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vbtZ5Gm  
S|LY U!IWZ  
template < typename Left > 5%fWX'mS  
struct value_return _JNYvng m  
  { r`EjD}2d  
template < typename T > >s"/uo  
  struct result_1 &zEBfr  
  { =GF=_Ac  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h:?qd  
} ; ?(K=du  
y6[le*T  
template < typename T1, typename T2 > ]plp.f#av  
  struct result_2 Ab j7  
  { <1>6!`b4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9"gu>  
} ; m0v .[61  
} ; M | "'`zc  
Y(kf<Wo  
> .K%W *t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P\6:euI  
a9{NAyl<oo  
下面我们来剥离functor中的operator() W,CAg7:*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ' F9gp!s8~  
ZOa|lB (,  
return l(t) op r(t) iJ8Z^=>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )mBYW}} T  
return op l(t) `G`R|B  
return op l(t1, t2) leH 7II9  
return l(t) op VR&dy|5BO  
return l(t1, t2) op &V <f;PF(I  
return l(t)[r(t)] "qR, V9\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S!z3$@o  
J+ S]Qoz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: rQ]JM  
单目: return f(l(t), r(t)); F4z#u2~TC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vym0|cW  
双目: return f(l(t)); w"dKOdY  
return f(l(t1, t2)); ~ *"iLf@,  
下面就是f的实现,以operator/为例 =QtFJ9\  
`\\s%}vZ*T  
struct meta_divide qA`@~\ qh"  
  { \6?a  
template < typename T1, typename T2 > L;j++^p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L2EQ 9i'[  
  { C5TV}Bq\  
  return t1 / t2; '&Y_,-i  
} mS![J69(  
} ; {xov8 M  
3Xd:LDZ{  
这个工作可以让宏来做: 3Z*o5@RI  
{CBb^BP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BYM6cp+S  
template < typename T1, typename T2 > \ {9V.l.Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O]@#53)Tz  
以后可以直接用 d *gv.mE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ! {G0'   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 l}VE8-XB  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^4"AWps  
Q]N&^ E  
=|IlORf<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0D@$  
-/{FGbpR;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {b4`\ I@<  
class unary_op : public Rettype wDW%v@  
  { *w*>\ZhOm  
    Left l; -XCs?@8EQ  
public : >Q=^X3to  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '&#gs P9  
SKnYeT  
template < typename T > JRFUNy1+e1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ws!~MSIy  
      { G(#t,}S}@  
      return FuncType::execute(l(t)); C7NSmZ  
    } z_ycH%p  
0: hv6Ge^  
    template < typename T1, typename T2 > YuknZ&Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ll X `  
      { ?%Nh4+3N>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [t fB*m5  
    } OmBz'sp:  
} ; -NN=(p!<  
(iir,Ks2C  
k"&o)*d  
同样还可以申明一个binary_op TK\3mrEI  
' :B;!3a0d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -~ ~h1  
class binary_op : public Rettype +@3+WD  
  { %wOkp`1-  
    Left l; HFy9b|pjy  
Right r; 1r$-Uh  
public : iUR ij@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YFB>GQ;  
}5oI` 9VT  
template < typename T > Uz!3){E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jk\-e`eE  
      { #d\&6'O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S5 q1M n  
    } lRg?||1ik  
H2R3I<j  
    template < typename T1, typename T2 > \'j(@b,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S5TVfV5LI  
      { ? F #&F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <YFDS;b|  
    } ,*6K3/kW  
} ; l|gi2~ %Y  
mXyP;k  
;i6~iLY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \M\7k5$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 klm>/MXI`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >bZ-mX)j\0  
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。 Ei@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \/3(>g?4  
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。。。 0x-g0]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TxG@#" ^g}  
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) ^)>( <6  
下面是修改过的unary_op PtW2S 1?j  
m#RJRuZ|2V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gU x}vE-  
class unary_op g-d{"ZXd J  
  { 63u%=-T%a  
Left l; VmPh''Z%-  
  #4$YQ  
public : uM[|>t   
tp cB}HUv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J Ah!#S(  
diJpbR^JP  
template < typename T > 3qe`#j  
  struct result_1 ^w1+b;)  
  { (y>N\xS9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d[3me{Rs  
} ; G:$kGzhJ  
15j5F5P   
template < typename T1, typename T2 > VR>!Ch  
  struct result_2 t(*n[7e  
  { 6Oy:5Ps8a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6;'[v}O^^  
} ; IVSC7SBiT  
(?1$  
template < typename T1, typename T2 > KZ7B2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I &iyj 99n  
  { $oQOOa@;i)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J2VPOn  
} ;`7~Q  
h76j|1gI  
template < typename T > \T_ZcV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kb2C 9<  
  { c%doNY9Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); F-|DZ?)k5  
} u9S*2'  
}=bzUA`C  
} ; UDi(7c0.  
iw,uwh|L  
PkDt-]G.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'W_NRt:  
好啦,现在才真正完美了。 nb/q!8  
现在在picker里面就可以这么添加了: #0<pRDXj  
2PSExK57  
template < typename Right > ' /HShS!d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L1RD`qXu.  
  { WS n>P7sY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1i z =i^}  
} _9lMa 7i  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {"Sv~L|J;  
\UK}B  
5\quh2Q_  
Ro2V-6 /  
#1J ,!seJ  
十. bind wL),/i&<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nzaDO-2!  
先来分析一下一段例子 #VX]trh,  
wd*B3  
j67a?0<C2U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9y6u&!PZ\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LD[\eJ _  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GW>F:<p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &qXobJRM  
我们来写个简单的。 )b1hF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QHO n?e  
对于函数对象类的版本: cN&Ebn  
G>vK$W$f N  
template < typename Func > E6~VHQa2?  
struct functor_trait }~@/r5Zl  
  { Lf%3-P  
typedef typename Func::result_type result_type; &{8:XJe*,%  
} ; a%`Yz"<lQ  
对于无参数函数的版本: ^x O](,H  
Y[7prjd  
template < typename Ret > _@B?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yy{YduI  
  { fphCQO^#vW  
typedef Ret result_type; xW)  
} ; 2Ty]s~  
对于单参数函数的版本: "7%jv[  
BT [|f[1  
template < typename Ret, typename V1 > f u\j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m@+v6&,  
  { =p.avAuSn  
typedef Ret result_type; FA-cTF[,(  
} ; xbCR4upS  
对于双参数函数的版本: ||X3g"2W9  
kBk>1jn"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s*g qKQ;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l3b=8yn.  
  { h!SsIy(  
typedef Ret result_type; u $-&Im<  
} ; 2EM6k|l5  
等等。。。 [G8EX3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M4)U [v  
n[DRX5OxR'  
template < typename Func > l GYW[0dy  
struct func_return ddN(L`nd  
  { VCc=dME  
template < typename T > Tfh2>  
  struct result_1 /A0_#g:2*#  
  { iqB5h| `  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fe yc  
} ; *bp09XG  
*D%w r'!>  
template < typename T1, typename T2 > BmpAH}%T  
  struct result_2 e]1'D  
  { o7E|wS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P,pC Z+H  
} ; #:BkDidt2v  
} ; \12G,tBH  
Vc5>I_   
^*fD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }d; 2[fR)  
\ejHM}w3,  
template < typename Func, typename aPicker > tUH?N/qn  
class binder_1 T=YVG@fm?  
  { '9u?lA^9$  
Func fn; jA9uB.I,"b  
aPicker pk; AcuZ? LYzK  
public : ,(q] $eOZ  
E'4Psx9: =  
template < typename T > 4#>Z.sf  
  struct result_1 >(P(!^[f  
  { lv/im/]v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j17h_ a;  
} ; `Ns@W?  
=cV|o]  
template < typename T1, typename T2 > Z4Q]By:/L  
  struct result_2 O'(Us!aq  
  { ( gg )?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;8PO}{rD  
} ; giu{,gS0?M  
E`_T_O=P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B /uaRi%  
4F.,Y3  
template < typename T > P `@Rt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )e5=<'f 1  
  { {E%c%zzQ  
  return fn(pk(t)); h=`$ec  
} kP$ E+L  
template < typename T1, typename T2 > ',g%L_8Sq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o3+s.7 "  
  { rP]|`*B  
  return fn(pk(t1, t2)); ZMlBd}H  
} OR6vA5J  
} ; :z P:4 NW  
eEBNO*2  
OF`J{`{r  
一目了然不是么? xz0t8`N oN  
最后实现bind ) ??N]V_U  
;MNUT,U  
c! kr BS  
template < typename Func, typename aPicker > fx+_;y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nuWQ3w p[e  
  { VK*_p EV,}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RK-bsf  
} dQSO8Jf  
Pa0W|q#?X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k%gj  
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。 TaSS) n  
OWrQKd  
十一. phoenix ^vM6_=g2E%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F% a&|X  
GdUsv  
for_each(v.begin(), v.end(), Wap4:wT  
( ,gZp/yJ;  
do_ 'gor*-o:wu  
[ Kd 1=mC  
  cout << _1 <<   " , " 3'x>$5 W  
] u-&V, *3l  
.while_( -- _1), Kkovp^G  
cout << var( " \n " ) aHu0z:  
) %XN;S29d5W  
); -h7ssf'u[  
?XdvZf $  
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: b#N P*L&  
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 vdn)+fZ;   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hd'fWFW N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >}F$6KM  
sXEIC#rq  
OEl;R7aOB&  
template < typename Cond, typename Actor > ?xUl_  
class do_while jj2=|)w$3  
  { kOo  Vqu  
Cond cd; 8hS^8  
Actor act; J \|~k2~  
public : KRlJKd{  
template < typename T > 8tSY|ME  
  struct result_1 oQh;lb  
  { r=3`Eb"t  
  typedef int result_type; iJhieNn  
} ; e eN`T&cI  
 kSEA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N KgEs   
kM4z %  
template < typename T > e@V J-s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |DW^bv  
  { BMO,eQcB  
  do jt}oq%Bf  
    { @1'OuX^  
  act(t); Z?xaXFm_  
  } _+P*XY5  
  while (cd(t)); 0 N7I:vJ  
  return   0 ; p/_W*0/i  
} A@|Z^T:  
} ; ^_v94!a 9  
P=EZ6<c3&  
l opl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i 7T#WfF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 u q 9mq"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 En7+fQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 u,iiS4'Ze  
下面就是产生这个functor的类: OQ2G2>p  
4w%hvJ  
5K9W5hA:D  
template < typename Actor > s[{8:Px  
class do_while_actor *IbDA  
  { VB  |k  
Actor act; hoBFC1  
public : An(gHi;1$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Mfz(%F|<  
wH@< 0lw`<  
template < typename Cond > GB `n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Bi fI.2|  
} ; &/uakkS  
(421$w,B%  
"fNv(> -7s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jS3@Z?x?*  
最后,是那个do_ @Z$fEG)9  
?xKiN5q"6  
O<!^^7/h0  
class do_while_invoker R-n%3oh  
  { 7>7n|N  
public : g-#eMQ%J  
template < typename Actor > QP<P,Bi~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const moVf(7  
  { #|769=1  
  return do_while_actor < Actor > (act); p({|=+bl  
} NY?iuWa*g  
} do_; /Tl ybSC1  
)N{PWSPs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8z=o.\@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |#*+#27  
最后来说说怎么处理break和continue 4ybOK~z  
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。 HSG9|}$  
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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