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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G.L4l|%W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Rb#?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, l46O=?usDX  
d@`yRueWiV  
#~(@Ka.eA0  
IDv@r\Xw  
  class filler ; <3w ,r  
  { ARslw*SJ  
public : n_iq85  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E|#'u^`yv  
} ; 'tF<7\!  
K&Zdk (l)  
mh|M O(  
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: H,] D}r  
z^ ~fVl  
~ 5`Ngpp  
v)BUt,A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %o.+B~r  
%N>@( .  
_M{m6k(h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R(ay&f%E  
2N`Vx3  
?zxKk(J  
8> Gp #T  
二. 战前分析 M1VRc[ RRo  
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。 S tn[M|  
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 =T;%R^@  
^k~{6S,  
>pz/wTOi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -K+grsb g  
  /* --------------------------------------------- */ J>x)J}:;  
vector < int *> vp( 10 ); :N(L7&<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 61CNEzQ  
/* --------------------------------------------- */ HnZr RHT 0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {{:MJ\_"h_  
/* --------------------------------------------- */ ("wPkm^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CEt_wKz f  
  /* --------------------------------------------- */ |(Io(e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \U p<m>3\  
/* --------------------------------------------- */ I5PaY.i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  5Gg`+o  
-H{c@hl  
lAV6z%MmM  
/9W-;l{=z  
看了之后,我们可以思考一些问题: HA"LU;5>2J  
1._1, _2是什么? vBq 2JJAl  
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。 P6;L\9=H<  
2._1 = 1是在做什么? luAhyEp  
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。 6<FJ`l]U9  
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。 mi i9eZ  
IN),Lu0K  
,NKDEcw]  
三. 动工 0p:n'P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^25$=0  
#>[+6y]U!  
v-4eN1OS  
SbrBlP: G  
template < typename T > liPUK#  
class assignment ^hTq~"  
  { YgrBIul  
T value; v&p\ r'w  
public : $:F]O$A  
assignment( const T & v) : value(v) {} *m2J$9q  
template < typename T2 > N!^U{;X7/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TC" mP!1  
} ; ?5"~V^L3  
F6YMcdU  
sm/l'e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rn U2EL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mv JEX8M  
X2T)]`@  
5>"-lB &  
Mt<TEr}7Z=  
  class holder 592q`m\  
  { &\`=}hB  
public : 0|HD(d`a  
template < typename T > qzsS"=5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pOpie5)7X  
  { v6TH-  
  return assignment < T > (t); $v$~.  
} E.4`aJ@>d  
} ; <wc=SMmO  
?,TON5Fl-  
4:5CnK  
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: 315Rk!{AJ  
!2$O^ }6"  
  static holder _1; 67')nEQ9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sR ~1J4  
=A GsW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K%$%9y  
而不用手动写一个函数对象。 xsV(xk4  
$yHlkd`Y  
5}E8Tl  
VO/" ot  
四. 问题分析 ,z<\Z!+=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %)u5A !"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \c_1uDRoUn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZSU;>&>%v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _hM3p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rW&8#&  
S_ e }>-  
五. 问题1:一致性 G}AfCd4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cdf8YN0!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =0MW+-  
/0\m;&  
struct holder ] +LleS5  
  { aB#qzrr['8  
  // aKhI|%5kA  
  template < typename T > WdnCRFO?l  
T &   operator ()( const T & r) const %7z  
  { jun>(7  
  return (T & )r; .COY%fz  
} 7.hn@_  
} ; XW%!#S&;X  
Cj31'  
这样的话assignment也必须相应改动: *3s4JK  
Y*dzoN.sW  
template < typename Left, typename Right > v](7c2;  
class assignment d {T3  
  { ;sS N  
Left l; YJ_LD6PL9  
Right r; "fL:scq@0  
public : th2a'y=0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZH~T'Bg  
template < typename T2 > :W? 7J"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?6; +.h\  
} ; C3:4V2<_  
+ 79?}|  
同时,holder的operator=也需要改动: k]] (I<2  
F]q pDv  
template < typename T > &zynfj#o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U(3{6^>Gc  
  { ezY _7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O)kC[e4  
} n[[rI0]g  
?*tb|AL(R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 u0Fu_Rtr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pBG(%3PpW  
`sAz1/N  
return l(rhs) = r; [2a*TI  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _}vD?/$L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FQ*4?D,A  
9P#E^;L  
template < typename Tp > _iO,GT=J-  
class constant_t =P<gZ-Cm  
  { Wt"fn&R}  
  const Tp t; :CNHN2 J  
public : :lcZ )6&S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g PU|Gv5  
template < typename T > $ o?Wum  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z}5 ;K"T/  
  { .:B] a7b  
  return t; L6fc_Mo.EE  
} b?hdWQSW7  
} ; 7q<I7Wt  
QU2\gAM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  !NUsfd  
下面就可以修改holder的operator=了 Rf+ogLa=  
%`t;5kmR  
template < typename T > }H&NR?Ax  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Tar tV3;`  
  { (`>RwooE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %K@D{ )r_^  
} G9TK)Nz  
-n?}L#4%8  
同时也要修改assignment的operator() `7zz&f9dDX  
6] <~0{  
template < typename T2 > A% 9TS/-p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &B1d+.+  
现在代码看起来就很一致了。 ]rO`e N[~U  
WoHFt*e2  
六. 问题2:链式操作 {0+gPTp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,Drd s"H  
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。 )cNG)F  
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。 N|EH`eu^i  
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。 J@54B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jhr{JApbJv  
Jtnuo]{R  
template < typename T > Uc/MPCqZ  
struct result_1 'j6PL;~c  
  { qsk8#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *y9 iuJ}  
} ; j(HC^\Hi  
(D]l/akP  
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: Q/o !&&  
Z"<aS&GH  
template < typename T > kz\ D-b  
struct   ref j(F&*aH78  
  { Yv\.QrxPm  
typedef T & reference; awQ f$  
} ; ;Oh4W<hH}  
template < typename T > vE0Ty9OH"]  
struct   ref < T &> 3P-qLbJ  
  { h7c8K)ntnf  
typedef T & reference; X3vTyIsn  
} ; uvz}qH@j/Q  
W2G`K+p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,'?%z>RZm  
*|h-iA+9  
template < typename T > QkBT, c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  +ulBy  
  { cVv+,l4 V0  
  return l(t) = r(t); p&ytUT na  
} 8'Sw?FbVA/  
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。 # 8 0DM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D_ybgX?0:  
Y O;N9wu3f  
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 Sd'!(M^k3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dtw1Am#Ci  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ; {$9Sc $  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P*_!^2  
最后的布局是: Kf2Ob 1  
                Add +QT(~<  
              /   \ tz \7,yGT  
            Divide   5 12n5{'H2%  
            /   \ JG @bl  
          _1     3 3 &.?9  
似乎一切都解决了?不。 mE^mQ [Dk  
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"U&i9  
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。 [hSE^ m  
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: S'#KPzy.  
-bJht  
template < typename Right > AD^9?Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0Aw.aQ~E8i  
Right & rt) const Vui5ZK  
  { GzxtC  &  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ R1S+i  
} -f IX6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t"k6wv;Tq  
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。 Fn.wd`'0  
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。 E,&BP$B  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 8mI eW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 NPc]/n?vDj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L)H' g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -L>xVF-|:1  
hn\<'|n  
template < class Action > pv*u[ffi  
class picker : public Action o?@,f/" 5  
  { ~?4'{Hc'  
public : l&2A]5C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5RCQ<1  
  // all the operator overloaded c'B6E1}sx  
} ;  F* "  
Fw? ;Y%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]4wyuP,up  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: awLN>KI]</  
aTF~rAne<  
template < typename Right > t<s:ut)Q!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zBD ?O!  
  { T;K,.a8bU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rM<|<6(L  
} m-9{@kgAM?  
EEFM1asJf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E/z^~;KA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vn<z\wVbf  
g]?&qF}  
template < typename T >   struct picker_maker {E`[ `Kf  
  { m?bd6'&FR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YSERQo  
} ; # 12  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nTxeV%  
  {  *X- 6]C  
typedef picker < T > result; 0Ou;MU*v  
} ; "\M16N  
b@j**O>[q)  
下面总的结构就有了: 5>+>=)*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !dQG 5v  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 COPH)Bdq.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y-\/Y*;cd  
至此链式操作完美实现。 &TYTeJ]  
q8%T)$!  
)HbsUm#  
七. 问题3 $GhdH)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 F0h`>{1%  
epM;u  
template < typename T1, typename T2 > A_3V1<J`]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m`luMt9  
  { 8JxJ>I-9p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1FCqkwq[  
} mOji\qia  
({JXv  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^_W+  
&5>R>rnB  
template < typename T1, typename T2 > *ub]M3O  
struct result_2 88(h`RGMh  
  { 1xN6V-qk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C-!!1-Eq?:  
} ; J60XUxf  
5u +U^D  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :{@&5KQ8)  
这个差事就留给了holder自己。 s%F}4W2s  
    ArWMbT>Zqw  
6[fpe  
template < int Order > xG:eS:iT  
class holder; l_bvwo  
template <> U6^x(2De  
class holder < 1 > I^erMQn[ z  
  { Fm}#KE0  
public : LV|ZZ.d h  
template < typename T > faQ}J%a  
  struct result_1 qgREkb0  
  { XFpII4 5  
  typedef T & result; )yvI  {  
} ;  PI_MSiYQ  
template < typename T1, typename T2 > k L\;90  
  struct result_2 9gP-//L@  
  { +>3XJlZV  
  typedef T1 & result; k"_i7  
} ; PwP;+R};|  
template < typename T > :pj 00  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I&JVY8'  
  { >iD&n4TK  
  return (T & )r; egQB!%D  
} W4n;U-Hb  
template < typename T1, typename T2 > {A2EGUmF2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `o~ dQb/k+  
  { iSD E6  
  return (T1 & )r1; |  RMIV  
} *J^l r"%c  
} ; o5=1  
Q9,H 0r-%  
template <> lS"g[O+  
class holder < 2 > 69#mj*p@+  
  { mS?.xu  
public : K@av32{  
template < typename T > Ln6\Iis  
  struct result_1 5(BB`)  
  { q@K8,=/.#  
  typedef T & result; Ik[aiz  
} ; Ay?KE{Qs '  
template < typename T1, typename T2 > B \?We\y  
  struct result_2 ZlaU+Y(_[  
  { 7ux0|l  
  typedef T2 & result; {OFbU  
} ; cp D=9k!*K  
template < typename T > 0($@9k4!/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \@G 7Kk*l  
  { X!=E1TL  
  return (T & )r; ]2O52r  
} dkTewT6'  
template < typename T1, typename T2 > Wp2b*B=-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }dnO7K  
  { W(jXOgs+_  
  return (T2 & )r2; B~S"1EE[  
} _X ?W)]:  
} ; Td!@i[6%H  
kb"g  
b{T". @b  
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> >。 L~x PIu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  pkWJb!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l!r2[T]I@7  
5:3%RTLG  
return l(i, j) = r(i, j); Wh PwD6l>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _H[LUl9  
,3 !D(&  
  return ( int & )i; )6K Q"*  
  return ( int & )j; p)_v.D3i  
最后执行i = j; >`\f,yq l6  
可见,参数被正确的选择了。 ahezDDR-.i  
21(8/F ~{  
hC1CISm.U  
zJ-_{GiM*L  
}M3f ?Jv  
八. 中期总结 .M Ni)+  
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: SePPI.n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z4qw*. 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n*%o!=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rHS;wT  
=E{e|(1+u  
6yDc4AX  
pwj?  
w5j6RQml  
*g0}pD;r  
九. 简化 %V40I{1  
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。 g&z)y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2'R ;z< _  
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: ?-'m#5i"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /-Saz29f^Q  
  +-*/&|^等 FE}!I  
2. 返回引用。 >j5,Z]  
  =,各种复合赋值等 h8R3N?S3#  
3. 返回固定类型。 R$[nYw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XwI~ 0  
4. 原样返回。 ~ ^)D#Lo  
  operator, xZmO^F5KHj  
5. 返回解引用的类型。 d4y?2p ?3  
  operator*(单目) 5U%J,W  
6. 返回地址。 b=V"$(Q  
  operator&(单目) /g|H?F0  
7. 下表访问返回类型。 <n8K"(sy}  
  operator[] w$ zX.;s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \0}!qG![AA  
  operator<<和operator>> qN5 ru2  
gmCW__oR  
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。 i}fAjS:W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t r)[6o#  
*$U+  
template < typename Left > 4r'QP .h  
struct value_return 1iS]n;xcl/  
  { HIK" Ce  
template < typename T > )<J|kC\r6c  
  struct result_1 j`fQN  
  { ;m/h?Y~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ld RV JVZc  
} ; J[Ck z]  
" Bz\<e&u  
template < typename T1, typename T2 > u%TZ),ny-  
  struct result_2 ,r=9$i_  
  { U8f!yXF'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +XaRwcLC.  
} ; ySfot`LQ  
} ; &m=GkK  
dA)JR"r2  
o'oA.'ul  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (8Q0?SZN  
)K=%s%3h<  
下面我们来剥离functor中的operator() h8nJt>h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *w H.]$  
I:~KF/q  
return l(t) op r(t) goE \C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vb o| q[z  
return op l(t) 3YKJN4  
return op l(t1, t2) xj6@85^  
return l(t) op >GbCRN~  
return l(t1, t2) op 3q$[r_   
return l(t)[r(t)] &.m.ruab  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {;z{U;j  
JJIlR{WY_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -<g&U*/E  
单目: return f(l(t), r(t)); i6S5 4&^!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n! Dr:$  
双目: return f(l(t)); {D6p?TL+  
return f(l(t1, t2)); 9.:]eL  
下面就是f的实现,以operator/为例 &dH[lB  
:.k1="H~@  
struct meta_divide {V8yJ{.G  
  { 3"*tP+H  
template < typename T1, typename T2 > fbTq?4&Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )S:,q3gxJ  
  { eD(;W n  
  return t1 / t2; bv&#ay 7  
} lx'^vK%F  
} ;  wZ(H[be  
(G>S`B  
这个工作可以让宏来做: s6U$]9 `  
S7B7'[ru  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >/]` f8^  
template < typename T1, typename T2 > \ Io(*_3V)B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2`|gnVw  
以后可以直接用 H%nA"-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D]?eRO9'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pmWt7 }  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +jEtu[ ;  
9}[UZN6  
Q.U wtH  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 z[cs/x  
c\Z.V*o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y94 ^mt-  
class unary_op : public Rettype ?M/H{  
  { |Ix{JP"Lk  
    Left l; 3P.v#TEst  
public : bwC~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &H4Y`xV^=  
l.@v@T(/  
template < typename T > #`HY"-7m_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9a6ij*#  
      { y6hb-: #1  
      return FuncType::execute(l(t)); qxQuXF>:#  
    } <Jf[N=  
|3bCq(ZR\P  
    template < typename T1, typename T2 > s3/iG37K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nF)b4`Nd  
      { f@j)t%mh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _.{I1*6Y2  
    } >1$ vG  
} ; :Rroz]*  
l%_r3W  
sTS Nu+  
同样还可以申明一个binary_op anzt;V.;Y  
#Q]^9/;|4n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NT0im%  
class binary_op : public Rettype nOCCOTf  
  { m]?C @ina  
    Left l; W"v"mjYud  
Right r;  z@8W  
public : /$U< S"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W5^<4Ya!  
${F4x"x  
template < typename T > +F4SU(T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q`0wG3  
      { -cONC9 =  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BN~gk~t_  
    } S8dX8,qg  
d7]~t|  
    template < typename T1, typename T2 > Yo*.? Mq'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E]0}&YG  
      { 9 WO|g[Y3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ls@j8bVv^  
    } PB(q9gf"1}  
} ; BY5ODc$  
{8pN]=SaJ~  
#]kO/Mr  
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 R_zQiSwG<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '* eeup  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZnAXb S  
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。 5hvg]w95;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UOa n  
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。。。 0@tN3u?dx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v;o/M6GL5  
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) (3Dz'X  
下面是修改过的unary_op o()No_.8H  
d=DQS>Nz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VsQ~Y,7  
class unary_op n)uck5  
  { M-V{(  
Left l; \\)9QP?  
  >3?p23|;  
public : I/hq8v~S  
!zQbF&>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hd1aNaF-  
l 2ARM3"  
template < typename T > +pY-- 5t  
  struct result_1 tyU'[LF?  
  { ?p'DgL{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fnc MIzp  
} ; G@+R!IG  
E0)43  
template < typename T1, typename T2 > )>(ZX9diV  
  struct result_2 =k]2 Ad  
  { XI\P#"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >e^^YR^  
} ; =mYwO=:D  
Y=ksrs>w  
template < typename T1, typename T2 > 80%L!x|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q;?rqi ,  
  { eXAJ%^iD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q#5~"C  
} ;J,`v5z0:  
7V2xg h!W  
template < typename T > O?$]/d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mMw--Gc?  
  { ECk* H  
  return OpClass::execute(lt(t)); #Dp]S, e  
} K"jS,a?s 6  
2C AR2V|  
} ; M.9w_bW]#D  
cBtQ2,<6  
uI\6":/u  
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 0=k  
好啦,现在才真正完美了。 `t#9 yN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9UCA&n  
%W^Zob  
template < typename Right > ?k^~qlye  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b8LA|#]i  
  { 4x-K0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Rb*mI  
} >0JC u^9  
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。 ;R]~9Aan  
k`B S{,=  
_t>[gB,  
l\WN  
3}lIY7 O  
十. bind V-9\@'gc  
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。 .dsB\ C  
先来分析一下一段例子 v Q51-.g  
BB imP  
#~ZaN;u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oFKTBH:I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3<>DDY2bl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8RT<?I^5  
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。 $ZkT G  
我们来写个简单的。 (SMk !b]}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: srhI%Zj  
对于函数对象类的版本: dVSQG947i:  
Pq, iR J  
template < typename Func > ~?:>=x  
struct functor_trait V8rS~'{\  
  { "(mF5BE-E  
typedef typename Func::result_type result_type; p,BoiYdi  
} ; tYp 185  
对于无参数函数的版本: :{9HsF"h0  
z @?WhD  
template < typename Ret > *).!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P1^O0)  
  { Q<Qd*v&-  
typedef Ret result_type; _p'u!.a?!  
} ; X>%li$9J.  
对于单参数函数的版本: TZhYgV  
48Jt1^  
template < typename Ret, typename V1 > =fJ  /6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &$ fyY:<\  
  { LkWY6 ?$U  
typedef Ret result_type; @0V4$OoFl  
} ; &g~NkJc0c  
对于双参数函数的版本: LqLhZBU9  
 F*_+k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m'-QVZ{(M%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qERJEyU?  
  { &W3Hj$>  
typedef Ret result_type; 49ehj1Se  
} ; WmkCV+thA  
等等。。。 V\AY=u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3WM*4   
1a mEQ  
template < typename Func > c-"vQ>ux+  
struct func_return Uy|Tu~  
  { \Hw*q|  
template < typename T > juI)Do2_  
  struct result_1 5Z:T9F4  
  { N'CW Sf.e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ' e %>Ip  
} ; k2(k0HFR  
#jsN  
template < typename T1, typename T2 > Bus]OF>hu  
  struct result_2 4dy!2KZN  
  { P`avn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -f*5lkO  
} ; |;\pAZ2  
} ; y&/bp<Z  
MnlD87x@X  
1bjz :^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CF:L#r  
S f6%A  
template < typename Func, typename aPicker > z<%dWz  
class binder_1 bVzJOBe  
  { !ST7@D  
Func fn; 6s>io%,:  
aPicker pk; {0 %  
public : q/Zs]Gz  
nzZs2  
template < typename T > Sk-Q 4D^  
  struct result_1 3Kc9*]D  
  { y\,,hs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zK>m4+)~  
} ; < {h \Msx%  
eJ6 #x$I,  
template < typename T1, typename T2 > >f4[OBc  
  struct result_2 i(;.Y  
  { 6uTC2ka[&R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %`~+^{Wp  
} ; x4h.WDT$  
Gqj(2.AY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zG{jRth  
i'.D=o  
template < typename T > XMz*}B6GQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Mu T7x-  
  { 7rYBFSp  
  return fn(pk(t)); =[zP  
} ^nK7&]rK  
template < typename T1, typename T2 > DWEDL[{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e1y#p3 @d  
  { (BngwLVDK  
  return fn(pk(t1, t2)); )CHXfO w  
} X,Rl&K\b"  
} ; ~2 nt33"  
 U ^nv)  
y4r?M8]"r  
一目了然不是么? YQtq?&0Ct  
最后实现bind u'k+t`V&  
mnBTZ/ZjS  
6Q J.=.>b  
template < typename Func, typename aPicker > |ICn/r~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [-i&)eX  
  { C#8A|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F|VKrH.  
} f*A B Im  
c`&g.s@N\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "shX~zd5  
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。 Z9MR"!0  
8B]\;m  
十一. phoenix gK(G1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w^=(:`  
:R3iLy  
for_each(v.begin(), v.end(), Ujlbcv6+  
( 9HPmJ`b  
do_ "q1S.3V;  
[ @t@B(1T  
  cout << _1 <<   " , " 8)1=5 n  
] Bo14t*(  
.while_( -- _1), q`.=/O'  
cout << var( " \n " ) Lb?q5_  
) 9[teG5wA a  
); 23Dld+E&  
Nr+~3:3  
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: OCJt5#e~A  
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 ~ ^D2]j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p~Cz6n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /Oi(5?Jn  
Z {:;LC  
RZKx!X4=q  
template < typename Cond, typename Actor > s$,G5Feub  
class do_while PIXqd,  
  { ZHUW1:qs  
Cond cd; /R?[/`)f&  
Actor act; `rK@> -  
public : BTYYp1  
template < typename T > hOkn@F.  
  struct result_1 ,grx'to(X  
  { ^^*L;b>I  
  typedef int result_type; i(.V`G=  
} ; c~ vql4  
==gL!e{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mdQe)>  
xpCZlOld  
template < typename T > 7[uN;B#V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'r ^ .Ao5  
  { w{lj'3z I  
  do :-lq Yd5^  
    { DU)q]'[u  
  act(t); m/jyc# L:u  
  } D!#B*[|  
  while (cd(t)); &<_q00F  
  return   0 ; :Ny[?jt c  
} LFqY2,#i  
} ; K" |~D0Qgo  
#_`p 0wY  
^$C&{%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :VWN/m  
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。 |(TEG.<g  
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。 5O]ZX3z>  
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。 WNb2"W  
下面就是产生这个functor的类: \x:U`T  
\IYv9ScAx  
Vgkj4EE  
template < typename Actor > N6p0`  
class do_while_actor \ltS~E uWU  
  { #Ef!X  
Actor act;  qT #=C'?  
public : (v KJyk+Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2hso6Oy/v{  
o2bmsnXQ  
template < typename Cond > hO{&bY0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I$x<B7U  
} ; ;K|K]c  
f2pA+j5[  
^c/3 !"wK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <gGO  
最后,是那个do_ S.`hl/  
z C$F@  
t9*e"QH  
class do_while_invoker (3Xs  
  { [{R>'~  
public : Z]WX 7d  
template < typename Actor > __s'/ 6u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |uz\XK  
  { ` ~^My~f  
  return do_while_actor < Actor > (act); J%B/(v`  
} V@s93kh  
} do_; ,)!%^ ~v  
"VHT5k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~`^kP.()  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BB9eQ: xO  
最后来说说怎么处理break和continue $cuBd  
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。 #`U?,>2q  
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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