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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7n\ThfH{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3.Ji5~  
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, Oq*n9V  
tRLE,(S,-  
xU@1!%l@  
S-isL4D.Z  
  class filler gzVtxDh  
  { 6D/uo$1Y  
public : 1)$%Jr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} By2s']bw  
} ; 7sXy`+TZ->  
j'3j}G%\T  
}P#Vsqe V  
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: J4YT)-  
qOW#Q:T  
t:\l&R&  
_~tm7o+js  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); inYM+o!Ub  
F 4GP7]  
8jRs =I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /r276Q  
XAkK:}h  
wAw42{M  
8h@q  
二. 战前分析 ;xfO16fNk  
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。 3FFaEl  
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 (@+h5@J[`I  
Ffnk1/ Zy  
Y!Drb-U?;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y>$1 UwQ  
  /* --------------------------------------------- */ XcOA)'Py  
vector < int *> vp( 10 ); +fM&su=wl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nt=x]wEC  
/* --------------------------------------------- */ Vr 8:nP:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a>U6Ag<  
/* --------------------------------------------- */ ,"B?_d6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (4~X}:  
  /* --------------------------------------------- */ 4AQ[igTDP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); auRY|j  
/* --------------------------------------------- */ y`4{!CEyLW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;>DHD*3X  
b6|Z"{TI _  
&M[MEO`t8  
ZP-dW|<[ x  
看了之后,我们可以思考一些问题: !K[/L< Kv  
1._1, _2是什么? |8bE9qt.P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 69Nw/$  
2._1 = 1是在做什么? 80|onP\L  
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。 kQLT$8io  
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。 \]I  
T '.[F  
rIVvO  
三. 动工 )Ob]T{GY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3E,DipHg  
FqwIJ|ct  
\ZMP_UU(  
C,"=}z1P  
template < typename T > bG(x:Py&  
class assignment |H W( vA  
  { 4@6 <  
T value; W .U+.hR  
public : T^]7R4 Fg  
assignment( const T & v) : value(v) {} /YFa ;2 W  
template < typename T2 > 3htq[Ren  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  it)ZP H  
} ; } ~F~hf>s  
`a >?UUT4  
+%XnMl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]boE{R!I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +"8}R~`!  
yAG+] r  
d`Oe_<  
xIL#h@dz  
  class holder ;'}'5nO=$  
  { !" E-\cc'  
public : (9]6bd  
template < typename T > -w]/7cH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P$ucL~r  
  { =WK04\H  
  return assignment < T > (t); e[{mVhg4E  
} 'w.}2(  
} ; d; =u  
!^iwQ55e2A  
2 z7}+lH  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qfYG.~`5  
t`YWwI.  
  static holder _1; =u=Kw R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V&*D~Jq  
  WK==j1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &yU>2=/T  
而不用手动写一个函数对象。 IP ,.+:i  
<7'&1= %r  
6\n?4 8x}  
zTY;8r+  
四. 问题分析 mj2Pk,,SA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Nqc p1J"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z)}!e,7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9i=B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ? %(spV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }G'XkoI&  
ubbnFE&PD  
五. 问题1:一致性 GoIQ>n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~}Z'0W)Q`z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yw)Fbt^  
=7 w>wW-  
struct holder Fp%Ln(/m  
  { gn)R^  
  // ){P^P!s$  
  template < typename T > S!h Xf|*0[  
T &   operator ()( const T & r) const 0%<+J;'o  
  { !E0!-UpY  
  return (T & )r; ag 8`O&+  
} {eQWO.C{  
} ; GeV+/^u  
`/4:I  
这样的话assignment也必须相应改动: uel{`T[S  
J,5+47b1}R  
template < typename Left, typename Right > x[X`a  
class assignment $a(`ve|  
  { 1~\M!SQ)  
Left l; |m;L?)F<  
Right r; }y6q\#G  
public : opp!0:jS*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pRi<cO  
template < typename T2 > BBnq_w"a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "=A>}q@;H  
} ; rs]I  
HB iBv-=,  
同时,holder的operator=也需要改动: g"K>5Cb  
0.Vi9 7`  
template < typename T > a]B[`^`z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {( tHk_q  
  { Ri)uq\E/#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Ah[rK*}  
} P@0Y./Ds  
|"]PCb)!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 x({C(Q'O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  tR)H~l7q  
80;n|nNB  
return l(rhs) = r; FTf<c0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P^)q=A8Z#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4kl Ao$  
X`JV R"=4  
template < typename Tp > [4Q"#[V&9  
class constant_t :O-1rD  
  { $yu?.b 9H#  
  const Tp t; ub K7B |p  
public : rv7{Ow_Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pqR\>d 0  
template < typename T > 3BQ!qO17^d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nxo+?:**  
  { ?LP9iY${  
  return t; Vf $Dnu@}z  
} {whvTN1#dh  
} ; 1^G{tlA-  
,[!LCXp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rs;r $  
下面就可以修改holder的operator=了  P_Hv%g  
#hw>tA6  
template < typename T > d~9!,6XM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z(GfK0vU  
  { w$fJ4+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zpjqEEY;  
} o{WyQ&2N  
n<7q`tM#  
同时也要修改assignment的operator() v)X\GmW7w  
j/!H$0PN  
template < typename T2 > q(IQa@$SR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @n+=vC.xO  
现在代码看起来就很一致了。 ?cy4&]s  
@It>*B yB.  
六. 问题2:链式操作 & E}mX]t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z=Cr7-  
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。 `[fx yg:u  
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。 jZ*WN|FK?  
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。 s!B/WsK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~AB*]Us  
1;F`c`0<  
template < typename T > vVxD!EL  
struct result_1 I]`-|Q E  
  { gVR@&bi7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v|';!p|  
} ; qxOi>v0\H  
0<p{BL 8  
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: v6=-g$FG  
j2 %^qL  
template < typename T > \cJa;WM>  
struct   ref PkuTg";  
  { (5Nv8H8|  
typedef T & reference; +0l`5."d  
} ; 9 ; i\g=  
template < typename T > vX|UgK?2^  
struct   ref < T &> w3T]H_V  
  { 9&]M**X  
typedef T & reference; ca<"  
} ; /e@H^Cgo  
4Y\wnwI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A!i q->+  
\;X+X,M  
template < typename T > GX{XdJD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Fr2N[\>s  
  { K4ZolWbU  
  return l(t) = r(t); |I;$M;'r&  
} J @IS\9O  
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。 qQ]]~F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f. }c7  
C#0Qd%  
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 5VW|fI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q8P.,%   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7V7zGx+Z7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5s{j = .O  
最后的布局是: ;]2s,za)qs  
                Add _HOIT  
              /   \ oXsL9,  
            Divide   5 E0n6$5Uc?  
            /   \ b \7iY&.C|  
          _1     3 l`9t}  
似乎一切都解决了?不。 0#o/^Ah  
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。 k(VB+k"3  
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。 ,5 j"ruZ  
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!~ -(&S  
a?h*eAAc.  
template < typename Right > xGk6n4Gg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o +B:#@9?  
Right & rt) const #]WqM1u  
  { 1 T<+d5[C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I{'f|+1  
} _f0C Y"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HeGY u?&  
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。 6?tlU>A2s  
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。 hB;VCg8  
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。 |KI UgI  
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。 4bVO9aUG{  
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? <6TT)t<h  
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: 2-*V=El  
J5Z%ImiT^O  
template < class Action > ^ <`(lyph  
class picker : public Action @D^^_1~  
  { u^Ku;RQo  
public : oTjyN\?H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2NGe C0=  
  // all the operator overloaded z+}QZ >  
} ; ~+X9g  
B<?[Mrdxw  
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。 D B526O* [  
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: wBj-m  
2| iV,uJ&  
template < typename Right > \2-@'^i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yj|eji7y  
  { Vgb *% I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AI vXb\wL  
} 9I7\D8r  
}GMbBZ:nKK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e1myH6$W  
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。 d$ACDX2  
g1E~+@  
template < typename T >   struct picker_maker A5:qKaAq  
  { 1F8 W9b^D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f"u *D,/sS  
} ; WO5O?jo'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b3-e R5U/  
  { 3f Xv4R;!:  
typedef picker < T > result; \`V$ 'B{.  
} ; '7Nr8D4L  
Y/<lWbj*A  
下面总的结构就有了: '+>fFM,*B  
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。 / O/`<  
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。 7M_U2cd|TD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gbeghLP[?  
至此链式操作完美实现。  YpAg  
|'ln?D:&  
8b.u'r174  
七. 问题3 W W2Ob*  
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。 ?<&O0'Q  
 kqYa*| l  
template < typename T1, typename T2 > fA%z*\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yq-=],h  
  { 5RH2"*8T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N/$`:8"  
} X=JmF97  
ZoB*0H-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `(+o=HsD  
`!:q;i]}  
template < typename T1, typename T2 > 1% F?B-k  
struct result_2 <$w?/y/'  
  { 7'-Lp@an  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9j ]sD/L5q  
} ; HmfG$Z  
Xv <G-N4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a {}|Bf<  
这个差事就留给了holder自己。 G&xo1K]  
    hv6@Jr3  
_Y=2/*y^  
template < int Order > l\AMl \  
class holder; _I`,Br:N  
template <> h eaRX4  
class holder < 1 > do-ahl,  
  { aSuM2  
public : H.<a`m m8  
template < typename T > e~ aqaY~}  
  struct result_1 [3l*F  
  { n%R;-?*v  
  typedef T & result; FlfI9mm  
} ; zl-2$}<a  
template < typename T1, typename T2 > V@7KsB  
  struct result_2 9odJr]  
  { RCTQhTy=  
  typedef T1 & result; 5(W"-A}  
} ; YCe7<3>J4  
template < typename T > @~<j&FTT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & gJV{V5Ay  
  { ""Zp:8o  
  return (T & )r; =1I#f  
} +x9cT G  
template < typename T1, typename T2 > {e|*01hE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .6O"| Mqb  
  { ANIz, LS  
  return (T1 & )r1; +_v$!@L8  
} W"{v2xi  
} ; QB:i/9  
#po5_dE\*  
template <> lf>*Y.!@me  
class holder < 2 > =.]l*6W V  
  { [S.ZJUns  
public : RT93Mt%P  
template < typename T > L- pVltX  
  struct result_1 xvzr:p P  
  { -yGDh+-  
  typedef T & result; ,*4p?|A  
} ; ZT02"3F  
template < typename T1, typename T2 > V._6=ZJ  
  struct result_2 "G-1>:   
  { aK,z}l(N  
  typedef T2 & result; gH2,\z`[4  
} ; B63pgPX  
template < typename T > YY?a>j."a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uj%skOD6Z  
  { Wv__ wZ  
  return (T & )r; Lb{e,JH  
} *Ype>x{  
template < typename T1, typename T2 > @)kO=E d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DjU9 uZT  
  { SVjl~U-^  
  return (T2 & )r2; Xi?b]Z  
} 22kpl)vbU  
} ; 2,lqsd:xM  
"#v=IJy&r  
vHAg-Av c  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \BWyk A>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j1SMeDDM ~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k5kdCC0FCk  
-(`OcGM'L  
return l(i, j) = r(i, j); L=2y57&Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QDpEb=|S  
v7%X@j]ji  
  return ( int & )i; ^:9$@ +a  
  return ( int & )j; `cx]e  
最后执行i = j; |Iu npZV  
可见,参数被正确的选择了。 Ngb(F84H?  
v+jsC`m  
h25G/`  
IHgeQ F ~  
*lef=:&,,  
八. 中期总结 L lBN-9p  
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: e*+F pW@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =%zLh<3v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pV6d Id  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yq+!czlZ  
Z/^  u  
&a/__c/l  
USN8N (  
"NRDNqj(  
tbnH,*  
九. 简化 ~gz^Cdh  
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。 fN"( mW>!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;q0uE:^ S  
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: {lth+{&L#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2_Wg!bq  
  +-*/&|^等 64-#}3zL  
2. 返回引用。 xEuN   
  =,各种复合赋值等 T#pk]c6Q  
3. 返回固定类型。 `%3 /   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DK0.R]&4(  
4. 原样返回。 7bxA]s{m  
  operator, T[= S$n -'  
5. 返回解引用的类型。 gyS+9)gY  
  operator*(单目) IV lf=k  
6. 返回地址。 ) 'j:  
  operator&(单目) +UJuB  
7. 下表访问返回类型。 _C\[DR0n  
  operator[] =)O,`.M.Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ogFKUD*h&>  
  operator<<和operator>> x{NX8lN  
z} '!eCl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "P)*FT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2oJb)CB  
h7s; m  
template < typename Left > [ofqGwpDG  
struct value_return &C>/L;  
  { 6<0n *&  
template < typename T > ;n\= R 5.  
  struct result_1 Y!6/[<r$~k  
  { s4_/&h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?PTk1sB  
} ; .qk]$LJF7  
eMRar<)+#*  
template < typename T1, typename T2 > ??hJEE  
  struct result_2 %+ZJhHT  
  { $,xnU.n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IlX$YOf4  
} ; |^28\sm2e  
} ; r%DFve:%  
50dGBF  
P;PQeXKw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8G>>i)Sbg  
vpPl$ga5bY  
下面我们来剥离functor中的operator() 7u\*_mrv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x\2?ym@  
Y^%T}yTtq  
return l(t) op r(t) bVmA tm[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~.%K/=wK@  
return op l(t) `V[!@b:  
return op l(t1, t2) iut`7  
return l(t) op ;Ut+yuy  
return l(t1, t2) op $3D'4\X~?  
return l(t)[r(t)] qH"Gm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]]}tdn_  
Lp5U"6y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: g<*BLF  
单目: return f(l(t), r(t)); +!f=jg06  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ( 6(x'ByT  
双目: return f(l(t)); B= keBO](@  
return f(l(t1, t2)); %LXM+<N8  
下面就是f的实现,以operator/为例 "o& E2#  
(wc03,K^  
struct meta_divide  s95vK7I  
  { {b]aC  
template < typename T1, typename T2 > */ G<!W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |}){}or  
  { 6io, uh!  
  return t1 / t2; UZ8?[  
} -st7_3  
} ; _ >` X]I;  
Hn,:`mj4-6  
这个工作可以让宏来做: K.gEj*@  
@?C#r.vgp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ * y^OV_n-8  
template < typename T1, typename T2 > \ Cw5%\K$=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R~bC,`Bh  
以后可以直接用 , n !vsIN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) = sAn,ri  
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 1exl0]-  
(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。。。) SPj><5Ro  
{;2i.m1  
$- +/$!  
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 5 =(c%  
RkF D*E$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &iN--~}!$  
class unary_op : public Rettype 79zJ\B_  
  { .@iFa3  
    Left l; \qi|Js*{  
public : ]E3U J!!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qDWsvx]  
c= UU"  
template < typename T > bg|!'1bD`5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sqx` ">R  
      { F#xa`*AP  
      return FuncType::execute(l(t)); Ou'?]{  
    } Y}6n]n;uR  
}awzO#  
    template < typename T1, typename T2 > ? _\$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (3\Xy   
      { r!}al5~&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Dc~,D1xWj  
    } H* !EP  
} ; %/kyT%1  
G;gJNK"e  
4 ;Qlu  
同样还可以申明一个binary_op T~sTBGcv  
P`U<7xF~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]L2Oz  
class binary_op : public Rettype PIcrA2ll  
  { 2EQ 6J  
    Left l; 0;sRJ  
Right r; 8GJdRL(  
public : .AV)'j#6P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3*DXE9gA9  
^GN8V-X4y  
template < typename T > QbYc[8-[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Tz85 [%6  
      { `n!viW|tB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '%v#v3'  
    } Z.Rb~n&  
c*\<,n_  
    template < typename T1, typename T2 > b7C e%Br  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U7&x rif  
      { "rXOsX\;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]O:M$ $  
    } ps1YQ3Ep&  
} ; ;D ~L|  
lfk9+)  
rl:KJ\*D  
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 b syq*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G,&%VQ3P>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iNcZ)m/  
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。 5IVksg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :lcea6iO  
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。。。 9T2xU3UyY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?y},,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _17|U K|N  
下面是修改过的unary_op uK*Nu^  
BpAB5=M0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B7Ntk MK  
class unary_op `ia %)@  
  { Bt^K]F\  
Left l; "u}9@}*  
  jRkC/Lw  
public : bv?0.{Z  
OVoO6F ]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A3P9.mur  
k/Mp6<?C:  
template < typename T > w=r&?{  
  struct result_1 g=]&A  
  { g;F"7 ^sg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }4jC_ZAupt  
} ; _|c&@M  
#S QXTR  
template < typename T1, typename T2 > 5#:pT  
  struct result_2 lH BI  
  { O]u",J5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7r{qJ7$%  
} ; RcY[rnI6  
T)u4S[ &  
template < typename T1, typename T2 > s(@h 2:j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f%^'P"R  
  { )jW(6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _ P ,@  
} $&-5;4R'0  
[p;*r)f2}  
template < typename T > %j]ST D.E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,j9 80/  
  { RpQ*!a~O  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3VCqp13  
} m$UvFP1>u1  
I/u9RmbU  
} ; 2JO-0j.  
F+=urc>w  
P9#)~Zm}]  
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 m Pt)pn!rA  
好啦,现在才真正完美了。 SPy3~Db-o  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zy$Lrr!  
2PC5^Ni/9@  
template < typename Right > \d68-JS@~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E1q%gi4Q%  
  { MZm'npRf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k0K A~  
} -Q[g/%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9{J?HFw*;  
w$Ux?y- L  
to3?$-L  
aPIr_7e  
Ygj6(2  
十. bind 3A0_C?E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fp !:u  
先来分析一下一段例子 /5a;_  
tjzA)/T,4  
}OKL z.5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XCPb9<L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '"O&J}s;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T&}Ye\%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 V:^H4WvL\W  
我们来写个简单的。 MQw9X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u^Sv#K X  
对于函数对象类的版本:  ]6~k4  
W7e4pR?w  
template < typename Func > Y}1 P~  
struct functor_trait X\A]"su  
  { 9]~PC Z2j  
typedef typename Func::result_type result_type; >q|Q-I~gs  
} ; PZ]5Hf1"  
对于无参数函数的版本: Kdt|i93  
o<\6Rm  
template < typename Ret > LD.Ck6@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z;*`f d?8  
  { v5Y@O|i#  
typedef Ret result_type; &+;uZ-x  
} ; cIZc:   
对于单参数函数的版本: FLbZ9pX}  
Baq ~}B<  
template < typename Ret, typename V1 > u~Lu<3v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > & l^n4  
  { x70N8TQ_gK  
typedef Ret result_type; -uR{X G. D  
} ; mTd<2Hy  
对于双参数函数的版本:  # eEvF  
g~R/3cm4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [t}):}~F|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2]Fu 1  
  { 6Kht:WE  
typedef Ret result_type; O]_={%   
} ; =YoTyq\  
等等。。。 sMJ#<w}Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g\J)= ,ju,  
lZ a?Y@  
template < typename Func > vahf]2jEB  
struct func_return NKh,z& _5-  
  { u[[/w&UV.,  
template < typename T > (-2R{! A  
  struct result_1 ;GQm[W([  
  { Oy'0I,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _W+Q3Jx-(  
} ; _h~p:=  
c% yh(g  
template < typename T1, typename T2 > fv|%Ocm  
  struct result_2 o[{&!t  
  { }~GV'7d1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; It\BbG=  
} ; -d_ 7*>m$  
} ; &Q+]t"OA!  
w%~qB5wF6  
Zjt9vS)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R`3x=q  
V<W02\Hs  
template < typename Func, typename aPicker > [J:zE&aj  
class binder_1 ahoh9iJ  
  { cUV TRWV  
Func fn; e@+v9Bs]q  
aPicker pk; hLn&5jYHvt  
public : y3AL)  
:+1bg&wQ  
template < typename T > JOgmF_(>Z  
  struct result_1 f-s~Q 4  
  { kI]=&Rw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; { "}+V`O{  
} ; 7(5]Ry:  
yHtGp%j  
template < typename T1, typename T2 > 8tC+ lc  
  struct result_2 wK ][qZ ]  
  { e18T(g_i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W&LBh%"g  
} ; ZnQ27FcW  
B~4mk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~q5-9{ma  
2}|vWKej{  
template < typename T > {;;eOxOP|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8|Q4-VK<!  
  { 5bF5~D(E  
  return fn(pk(t)); L:Ed-=|Uw  
} TA<hj[-8  
template < typename T1, typename T2 > y8}"DfU.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MsSoX9A{D  
  { +:b(%|  
  return fn(pk(t1, t2)); LP8o7%sv!  
} ;7)OSGR  
} ; AV9:O{  
P)4x   
89ZDOji?O  
一目了然不是么? i"KL;t[1  
最后实现bind e ^-3etx  
ul}4p{ m[  
vN' VDvVM  
template < typename Func, typename aPicker > O} (E(v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |#!eMJ&0  
  { ./2Z?,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \(wn@/yP'  
} 1.uUMW  
KgL<}=S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +i2YX7Of  
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。 rR3m' [  
EF0Pt  
十一. phoenix `g2&{)3k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6{lG1\o  
<b3x(/  
for_each(v.begin(), v.end(), ,d3Q+9/  
( ipgN<|`?@  
do_ B?!9W@  
[ .$n$%|"H-  
  cout << _1 <<   " , " w 5!ndu  
] KC#kss  
.while_( -- _1), 4|I7:~  
cout << var( " \n " ) |qQ{8T%)  
) ;,()wH  
); 5XhK#X%:A  
i#Ne'q;T  
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: G%y>:$rw[O  
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 {/th`#o4b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (X0`1s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $(Z]TS$M&  
G*8+h  
cA2^5'$$  
template < typename Cond, typename Actor > s0_-1VU  
class do_while ab8oMi`z  
  { O-y6!u$6&  
Cond cd; ?r^ hm u"a  
Actor act; hg$qb eUl  
public : ecM4]U  
template < typename T > "``W6W-(  
  struct result_1 3(cU)  
  { A%.J%[MVz  
  typedef int result_type; Q:'qw#P/C  
} ; ]Y?{$M G  
bS_y_ 9K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uEc0/ a :.  
^aGZJiyJ  
template < typename T > 3P%w-qT!N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |G|*  
  { =$&7IQ?  
  do \7OJN ~&<  
    { )< &B&Hp  
  act(t); -lJx%9>  
  } V)_H E  
  while (cd(t)); !V$6+?2   
  return   0 ; ~.\73_M=A  
} #i}#jMT  
} ; /k4^&  
OpWC2t)  
] P:NnKgK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (=S"Kvb~#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^KaqvG$ed  
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。 z v L>(R  
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。 12%z3/i  
下面就是产生这个functor的类: {[YqGv=fF  
R=#q"9qz  
-6hu31W  
template < typename Actor > =!1-AR%.^  
class do_while_actor v#FJ+  
  { {ar5c&<  
Actor act; 'xLM>6[wz  
public : ,v$2'm)V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~#HH;q_7m  
GFASF,+  
template < typename Cond > a2(D!_dZR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =UI,+P:  
} ; }a #b$]Y  
.!7Fe)(x  
$M}k%Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ak %no3:9  
最后,是那个do_ b@{%qh ,C  
2|T|K?R^  
*_2O*{V  
class do_while_invoker GY0XWUlC  
  { oP43NN~  
public : :Ul'(@  
template < typename Actor > CYTuj>Ww  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !:g>CDA  
  { Y:tW]   
  return do_while_actor < Actor > (act); Allt]P>  
} MHpL$g=5_  
} do_; %~~z96(  
0x3 h8fs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @&i#S}%/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +7U  A%q  
最后来说说怎么处理break和continue % +t  
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。 m<,y-bQ*(  
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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