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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n4/Jx*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _hi8m o  
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, `D0H u!;  
*w6(nG'M{  
_[ S<Cb*1  
AI2@VvB  
  class filler Kl w9  
  { P yN{  
public : zE]h]$oi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =Y-mc#{8  
} ; b!z kQ?h  
>e QFY^d5  
HI{IC!6  
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: nmUMg  
o7v,:e:  
B-[qS;PY%  
P30|TU+B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vnnl~|Xx  
O 718s\#  
^MUvd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =X=m_\=~@  
e%JH q  
}Bn`0;]  
GqD_6cdh  
二. 战前分析 >+2gAO!  
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。 6_O3/   
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 *."50o=T  
!Q5NV4gd+  
n^%",*8gD*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _:VIlg U  
  /* --------------------------------------------- */ Vi<F@ji  
vector < int *> vp( 10 ); YF<U'EVU-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~3qt<"  
/* --------------------------------------------- */ sjwD x0(7=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZG Qz@H5  
/* --------------------------------------------- */ L] !M1\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vXeI)vFK  
  /* --------------------------------------------- */ @JpkG%eK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \Culf'iX  
/* --------------------------------------------- */ aYcc2N%C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &``nYI g/  
T#-U\C~o  
E<L6/rG  
3}2a3)  
看了之后,我们可以思考一些问题: `8G {-_  
1._1, _2是什么? 9Vtn62+  
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。 6Wc'5t3  
2._1 = 1是在做什么? Ys@G0}\3G  
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。 K1m'20U  
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。 _BBs{47{E  
31~Rs?~f(  
&E`=pe/e  
三. 动工 287)\FU;3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4pZ=CB+j  
l]z=0  
nsyeid*  
>2dF^cDE-3  
template < typename T > ==Bxv:6  
class assignment m-XS_5x\  
  { Vv3:x1S  
T value; =;y(b~  
public : eWTbHF  
assignment( const T & v) : value(v) {} X"O^4MnvI  
template < typename T2 > fkJElO-F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TtP2>eh-  
} ; 5FwVR3,  
)1o<}7  
>IE`, fe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 do=s=&T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {Q AV  
^6FU]  
!MQVtn^C#  
F]6$4o[  
  class holder #qg(DgH 7  
  { b]@@x;v$@  
public : pX]"^f1?O  
template < typename T > >0.a#-u^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?$0t @E  
  { CC.ri3+.  
  return assignment < T > (t); j2Uu8.8d  
} ;'4 HR+E"  
} ; >^ zbDU1wT  
d^Zr I\AJ  
w}r~Wk^dLI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K#4Toc#=V  
I hPX/P  
  static holder _1; 0:q R,NW^#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xoyH5ZK@  
Wd]MwDcO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *1CZRfWI  
而不用手动写一个函数对象。 vDcYz,  
JFh_3r'  
zb& 3{,  
|7%#z~rT  
四. 问题分析 {q|Om?@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J:oAzBFpA  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 EN{o3@ O'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lq }g*ih  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M*7:-Tb]C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tLo_lLn*~%  
q-TDg0  
五. 问题1:一致性 \cW9"e'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ) |j?aVqZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %3mh'Z -[f  
iuS*Vw  
struct holder )T!3du:M  
  { klSAY  
  // SRek:S,  
  template < typename T > t$-!1jq  
T &   operator ()( const T & r) const ,8Q&X~$rY  
  { OGAC[s~V  
  return (T & )r; g0>Q* x  
} 98LyzF9  
} ; H?tX^HO:q  
l{4rKqtX  
这样的话assignment也必须相应改动: H/N4t Wk"  
5:|=/X%#qp  
template < typename Left, typename Right > RG y+W-  
class assignment JpC_au7CX  
  { -mY,nMDb  
Left l; EiCEB;*z|d  
Right r; L{Kl!   
public : x f<wM]&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T1WH  
template < typename T2 > i16kPU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YK%rTbB(  
} ; ,#Mt10e{  
`e^sQ>rDI  
同时,holder的operator=也需要改动: WWG+0jQ9  
9N V.<&~  
template < typename T > MeW?z|x`'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =gQ^,x0R9  
  { olca Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LGT?/ gup  
} 'ocPG.PaU  
= ow=3Ku  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 vXT>Dc2\!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z,7VOf6g  
12HE =  
return l(rhs) = r; 4rrR;V"}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]..7t|^b&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'mO>hD`V  
J+r:7NvZ  
template < typename Tp > %3@-. =  
class constant_t tZan1C%p>  
  { #dDM "s  
  const Tp t; lGpci  
public : jH?!\F2)+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ED^0t  
template < typename T > aDda&RM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uS7kkzt-x  
  { \h5!u1{L  
  return t; Sjo7NR^#e  
} 5&TH\2u  
} ; 'b:e8m  
LsO}a;t5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AA<QI'6  
下面就可以修改holder的operator=了 JasA w7  
]-cSTtO  
template < typename T > DIF-%X5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !!d?o  
  { tR(nD UHV5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~Xz?H=}U+  
} p((a(Q/  
-_ <z_IL\%  
同时也要修改assignment的operator() qylI/,y{  
OxqkpK&  
template < typename T2 > SVBo0wvz-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U X%J?;g  
现在代码看起来就很一致了。 >)+N$EN  
_BZ6Ws$C2  
六. 问题2:链式操作 xQkvK=~$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |H.ARLS  
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。 bXk(wXX  
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。 Dvm[W),(k  
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。 |dhKeg_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :f~qt%%/  
}/2M?W0  
template < typename T > (9Q@I8}Iy  
struct result_1 *" +u^  
  { ZQ{-6VCjl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {A'_5 X9  
} ; Z}S7%m  
H{hzw&dZ<P  
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: YO9;NA{sH  
S?#6{rx  
template < typename T > v1z d[jqk  
struct   ref %rJ 'DPs  
  { LB`{35b-  
typedef T & reference; oL@K{dk  
} ; `T{'ufI4B  
template < typename T > hlmeT9v{  
struct   ref < T &> G`RQl@W>)(  
  { ><I{R|bC  
typedef T & reference; lBGYZ--  
} ; wKKQAM6P1  
P1ak>T *#2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B>g(i=E  
wSi$.C2  
template < typename T > |Wr$5r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qP]1}-  
  { FG^lh  
  return l(t) = r(t); \/ ipYc  
} /xj`'8  
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。 Xy r'rm5+b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (AZAQ xt  
et?FX K"y  
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 wf`A&P5tF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .wB'"z8L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gloJ;dE B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8N \<o7t%  
最后的布局是: i` Q&5KL  
                Add ;8a9S0eS  
              /   \ ~LQzt@G4  
            Divide   5 +lxjuEiae  
            /   \ >wb Uxl%{5  
          _1     3 b0Dco0U(  
似乎一切都解决了?不。 ERia5HnoD,  
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。 Zz"8  
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。 EjMVlZC>  
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: m`}mbm^  
5Dzf[V^]`  
template < typename Right > -Nn< pq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t&Q(8Hz  
Right & rt) const <cU%yA710  
  { Tl2(%qB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =#=}|Q}  
} 5?Pf#kq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @)U;hk)j;  
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。 t<o7 S:a"  
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。 W^)mz,%x  
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。 }x+6<Rp'E_  
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。 IqiU  
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? 5RAhm0Op~.  
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: qsQ{`E0  
bi^P k,'  
template < class Action > Vl;zd=  
class picker : public Action fvk(eWB  
  { 6%}`!_N<Mc  
public : U p6OCF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NfnPXsad  
  // all the operator overloaded "=1gA~T  
} ; VXW*LEk  
p]ujip  
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。 (;&}\OX6nm  
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: KIp^| k7>  
N`?|~g3  
template < typename Right > AUu<@4R7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DQ30\b"gU  
  { 1\~I "$}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Va?i#<a  
} {* P[dyu  
(Ldvx_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7F2 RH 8)  
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。 ` Nf  
I=:"Fqj'N  
template < typename T >   struct picker_maker |L`U2.hb  
  { <bb!BS&w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L_aqr?Q  
} ; 4hc[ rN,]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $v #  
  { bX$1PY X  
typedef picker < T > result; j1A%LS;c_  
} ; :)i,K>y3i  
NU3TXO  
下面总的结构就有了: z~3GgR"1d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1YQYZ^11  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AwjXY,2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZuybjV1/f6  
至此链式操作完美实现。 m#8(l{3|  
 %S%IW  
Hi$R"O (  
七. 问题3 #/o~h|g  
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。 uAqiL>y  
' )0@J`  
template < typename T1, typename T2 > T~k@Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qrt\bz h/}  
  { DxwR&S{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9!(%Vf>  
} }dpTR9j=  
g'b|[ q  
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: K4jHha  
ge(,>xB  
template < typename T1, typename T2 > 1G7l+6w5~^  
struct result_2 Kei0>hBi  
  { e5 L_<V^Jo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WG3!M/4r H  
} ; \pfa\, rW  
]WYV  
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? 3]GMQA{L)  
这个差事就留给了holder自己。 FR[I~unqD  
    yvj/u c  
<g%A2 lI  
template < int Order > Ln2FG4{  
class holder; 5!fOc]]Ow  
template <> r5N TTc  
class holder < 1 > :\JCxS=EW  
  { \ a,}1FS  
public : zWhj >Za  
template < typename T > YLi6G Y  
  struct result_1 ;Mo_B9  
  { p]EugLEmG  
  typedef T & result; \*=wm$p&*  
} ; 9?MzIt  
template < typename T1, typename T2 > J@2wPKh?Yp  
  struct result_2 "3\y~<8%'  
  { ||>4XDV#  
  typedef T1 & result; '/NpmNY:L  
} ; w2UEU5%  
template < typename T > hPSMPbI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `_)H aF>/  
  { \c CH/  
  return (T & )r; (;;ji!i  
} ;b*qunJ3L  
template < typename T1, typename T2 > fs 2MYat  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tp}/>gU!  
  { mjWU0.  
  return (T1 & )r1; EW(bM^dk}  
} RSh_~qMX  
} ; OPDT:e86Y=  
zmGHI! tP  
template <> n|)((W  
class holder < 2 > %K4M`R|2]  
  { s$isDG#Sr  
public : Y&j`HO8f  
template < typename T > m9A%Z bQ^  
  struct result_1 D\&S {  
  { 84.L1|k  
  typedef T & result; Mq)]2>"v  
} ; (87| :{  
template < typename T1, typename T2 > RW+u5Y  
  struct result_2 qvSYrnpn  
  { :Q>e54]'&  
  typedef T2 & result; p$9Aadi]  
} ; tRJ5IX##L  
template < typename T > 6vsA8u(|V#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eZAMV/]jH  
  { '0+~]4&}q  
  return (T & )r; TT/H"Ri}Jp  
} tngB;9c+w  
template < typename T1, typename T2 > n}.e(z_"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hs'~) T  
  { n H?6o#]N  
  return (T2 & )r2; XJ\R'?j  
} DOJydYds  
} ; 9>w~B|/  
3\@2!:>  
&Y?t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 olv?$]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iW(LD1~7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `!Z?F]):G  
<`uu e  
return l(i, j) = r(i, j); [oV M9 Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dEtjcId  
2$5">%?  
  return ( int & )i; +FqD.=8  
  return ( int & )j; >-I <`y-H  
最后执行i = j; 4T(d9y  
可见,参数被正确的选择了。 O*l,&5  
63Zu5b"O/  
H]R/=OYBUh  
GNMOHqg4  
XQ}J4J~Vm  
八. 中期总结 rgzra"u)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NplyvjQN;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &M}X$k I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5OI.Ka  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor isL zgN%  
q7Hf7^a  
_x<NGIz  
g77M5(ME  
49Jnp>h  
= 0d|F 8  
九. 简化 n8<?<-2  
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。 9)1Ye  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j+gxn_E  
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: =|z:wlOs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]##aAh-P4&  
  +-*/&|^等 hU""YP ~y  
2. 返回引用。 9KU&M"Yq&i  
  =,各种复合赋值等 /ovVS6Ai  
3. 返回固定类型。 d-_V*rYU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nUP, Yd  
4. 原样返回。 d=xjLbsZ  
  operator, ^7spXfSAd  
5. 返回解引用的类型。 a{T.U-0   
  operator*(单目) &|Duc} t  
6. 返回地址。 ?"9h-g3`x}  
  operator&(单目) TM(y%!\  
7. 下表访问返回类型。 *yRsFC{,  
  operator[] Dm)B? H"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C12UZE;  
  operator<<和operator>> ae sk.  
a ~v$ bNu  
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。 G^ W0!u,@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 89LD:+p/  
fQa*>**j;  
template < typename Left > B[@q.n  
struct value_return 9O3#d  
  { m>vwpRBOA  
template < typename T > .Z [4:TS  
  struct result_1 }(t`s  
  { +<1 |apS1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qS+;u`s  
} ; eT".psRiC  
NbU`_^oC  
template < typename T1, typename T2 > 9i5?J]o^  
  struct result_2 GM%OO)dO}  
  { y8~OkdlN#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SCcvU4`o  
} ; \ZLi Y  
} ; :0l+x 0l}  
*2X~NJCt  
3 ,>M-F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $os]$5(  
#-'`Yb w  
下面我们来剥离functor中的operator() ,-e}X w9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GGuU(sL*  
py'vD3Q  
return l(t) op r(t) Gw<D'b)!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AabQ)23R2  
return op l(t) =PRQ3/?5  
return op l(t1, t2) ,- AF8BP  
return l(t) op Czjb.c:a.Y  
return l(t1, t2) op L\2"1%8Wj  
return l(t)[r(t)] ^w^e~0 S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <!sLf z?  
C(XV YND3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6j|Ncv  
单目: return f(l(t), r(t)); 05LkLB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n= <c_a)Nb  
双目: return f(l(t)); oPmz$]_Z  
return f(l(t1, t2)); 2&4nf/sE  
下面就是f的实现,以operator/为例 1VgGF^cYR  
W Ej{2+  
struct meta_divide J 4gtm"2)  
  { xQFY/Z  
template < typename T1, typename T2 > {^dq7!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U4!KO;Jc  
  { x fb .Z(  
  return t1 / t2; >.Gmu  
} uBRlvNJ  
} ; _c>ww<*3  
B r#{  
这个工作可以让宏来做: b e8T<F  
0/su`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yI: ;+K  
template < typename T1, typename T2 > \ sG u.G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xT+_JT65  
以后可以直接用 iM<$ n2t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B5z'Tq1  
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 ?sk>Mzr  
(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。。。) *K|~]r(F?  
u}nSdZC  
%/Wk+r9uu  
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 s:tX3X  
Z<.&fZ^jS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \\dUp>1=  
class unary_op : public Rettype `7=$I~`  
  { Am F[#)90P  
    Left l; zQyI4RHG[  
public : hBX*02p   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M3jUnp&  
Q6HJ+H-Ub  
template < typename T > N\PdX$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ur])*#  
      { ,4Q4{Tx  
      return FuncType::execute(l(t)); YCDH0M  
    } SI!A?34  
!.6n=r8 d  
    template < typename T1, typename T2 > F{ %*(U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @U_ CnhPQq  
      { sE[`x^1'8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n2K1X!E$  
    } d=vuy   
} ; G<7M;vRvP  
f}bq  
r84^/+"T  
同样还可以申明一个binary_op ~lo43$)^  
60~;UBm5O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wtYgHC}X  
class binary_op : public Rettype Cy[G7A%  
  { p*b_ "aF1  
    Left l; 9G/!18 X?f  
Right r; |SOLC  
public : }MQ:n8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Og1-LP|X  
\U$:/#1Oe  
template < typename T > zGtJ@HbB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Tj&gyS  
      { O>h`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I0+6p8,  
    } hS,&Nj+  
xF[%R{Mn'  
    template < typename T1, typename T2 > 8s)b[Z5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]CzK{-W  
      { :K6JrS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W0f^!}f(  
    } PLkS-B  
} ; :i<*~0r<  
JdS,s5Z>  
R;!,(l  
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 D./{f8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GeP={lj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O^cC+@l!4  
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。 qnp}#BZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n<C] 6H  
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。。。 <L]Gk]k_R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?0; 2ct  
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) Z[nHo'  
下面是修改过的unary_op p}QDX*/sSu  
 WwB_L.{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [OCjYC`  
class unary_op e{E\YEc  
  { 2fTuIS<yr  
Left l; 86=W}eV1r  
  blQ&QQL  
public : i%FC lMF  
MDF_Xr-hZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O(/~cQ  
}&vD(hX  
template < typename T > yP{ 52%|+  
  struct result_1 !Aj}sh{  
  { >Hnm.?-AWl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V[(fE=cIN~  
} ; -FJ3;fP&  
8m{e,o2.  
template < typename T1, typename T2 > ;}E}N:A  
  struct result_2 NF&Sv  
  { ~LS</_N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iE''>Z  
} ; T_S3_-|{==  
v*!N}1+J  
template < typename T1, typename T2 > K) }1;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WAxNQfEe  
  { X<,QSTP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ye.6tlW  
} oks;G([  
@%,~5{Ir  
template < typename T > on 7 n4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v":q_w<k  
  { :6Nb,Hh~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1%v6d !  
} |<u+Xi ~  
%'1iT!g8  
} ; KVOV<uDCj  
m#UQ,EM  
Pdf-2 Tx  
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 ~LuGfPO^  
好啦,现在才真正完美了。 6=/sEzS'  
现在在picker里面就可以这么添加了: J3mLjYy  
J]U_A/f  
template < typename Right > <mFDC?j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )J[m>tyY5  
  { Z9DfwWI2nu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N)"8CvQL  
} [_JdV(]$  
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。 vi}16V84l  
Ca'BE#q  
44 u)F@)  
Yk|6?e{+)  
+g g_C'"  
十. bind !CU-5bpu  
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。 D U\ytD`u  
先来分析一下一段例子 c0zcR)=mL  
(c[u_~ ;  
q=W.82.U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >+J}mo=*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wnC} TWxX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !An?<Sv$  
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。 fM ID}S  
我们来写个简单的。 zb{79Os[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: A M[f  
对于函数对象类的版本: zd[k|lj  
C>Hdp_Lm  
template < typename Func > 2OJlE) .  
struct functor_trait v ;\cM/&5  
  {  BI?, 3  
typedef typename Func::result_type result_type; G[ U5R?/  
} ; $l*?Ce:  
对于无参数函数的版本: )8C`EPe  
>UCg3uFj  
template < typename Ret > #//xOL3J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &9flNoNR9  
  { C~T ,[U  
typedef Ret result_type; 4*}&nmW  
} ; 2A\b-;4EP  
对于单参数函数的版本: r<ww%2HTS  
LL e*| :  
template < typename Ret, typename V1 > 71@ eJQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .jD!+wv{9  
  { R%szN.cI  
typedef Ret result_type;  oYN"L  
} ;  ?^Aj\z>  
对于双参数函数的版本: "|X'qKS(H{  
S9!KI)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > le \f:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > , ~ 1+MZ=  
  { O5r8Ghf )  
typedef Ret result_type; q%x i>H.:{  
} ; 'etA1]<N  
等等。。。 4,;*sc6*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LVg#E*J  
/[_aK0U3  
template < typename Func > )IcSdS0@M  
struct func_return 5! );4+  
  { lC#wh2B6  
template < typename T > Q!q6R^5!K  
  struct result_1 d'W2I*Zc<  
  { F9eEQ{L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4"@;.C""  
} ; ?7NSp2aq2A  
UK,bfLPt~  
template < typename T1, typename T2 > .L^*9Y0)  
  struct result_2 WkiT,(i  
  { 6agq^wI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6#Z] yk+p  
} ; /}6I3n  
} ; B/l^=u+-  
n,FyK`x  
o:{Sws(=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KfjWZ4{v  
_+48(Q F<  
template < typename Func, typename aPicker > ht%qjE  
class binder_1 w=XIpWl  
  { /V*SI!C<f  
Func fn; F% n}vA`  
aPicker pk; {LjzkXs  
public : ^>E>\uz0v  
;<0vvP|  
template < typename T > Q &W>h/  
  struct result_1 1\( N,'h  
  { [TA.|7&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /!0&b?  
} ; `T*Y1@FV  
 x(HHy,  
template < typename T1, typename T2 > -ZE YzZqY  
  struct result_2 qfXt%6L  
  { .T7CMkYt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P-B5-Nz  
} ; ;)h?P.]  
CtMqE+j^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h F+aL  
{v0r'+`  
template < typename T > /%;J1 {O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xwo *kFg  
  { bhpaC8|  
  return fn(pk(t)); iN8[^,2H|  
} ZY8.p  
template < typename T1, typename T2 > )!0}<_2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I;rW!Hb  
  { B0yJ9U= Fj  
  return fn(pk(t1, t2)); SAq .W"ri  
} 8TpYt)]S  
} ; ((`\i=-o5  
Z&>Cdgt*  
?u#s?$Y?  
一目了然不是么? K9ia|2f  
最后实现bind m Z +dr[  
EHq; eF  
e'uC:O.u  
template < typename Func, typename aPicker > )w4U]inJ$"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HlX~a:.7  
  { 3:xx:Jt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <O=0^V  
} l| uiC%T  
Rw `ezC#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wi=zu[[qc  
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。 mTsyVji8  
k~AtnI  
十一. phoenix 4v>SXch  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,EHLW4v  
0?ab'vYcp  
for_each(v.begin(), v.end(), Jvc<j:{^w  
( vWmp ?m  
do_ *g*"bi*  
[ pNd`fV#jX  
  cout << _1 <<   " , " #C } +  
] I )yaR+l  
.while_( -- _1), "0%K3d+  
cout << var( " \n " ) 'AK '(cZ  
) ftMlm_u  
); Ws5N|g  
aHC%:)ww:  
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: ~zfF*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 %J-:%i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "7EK{6&jQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 64mh.j  
7*{l\^ism;  
o5J6Xi0+  
template < typename Cond, typename Actor > i. )^}id  
class do_while ].d%R a:{  
  { m7NWgXJ  
Cond cd; c`x4."m  
Actor act; d#+Ne f5  
public : \(7A7~  
template < typename T > BegO\0%+  
  struct result_1 MR,I`9Pe  
  { NV?x<LNWd  
  typedef int result_type; e46`"}r  
} ; |pZ7k#%  
|BM#rfQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rAtCG1Vr  
j]&Qai~}Y  
template < typename T > GU`q^q@Ea  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?i_/f}.K  
  { } Ifa5Lq)  
  do Z[VrRT,\c  
    { 0xDn!  
  act(t); I}u\ov_Su  
  } v/xlb&Xx  
  while (cd(t)); U}:+Hz9  
  return   0 ; i 1w ]j  
} 5JaLE5-  
} ; DqY"N ]  
l"JM%LV  
Hd;NvNS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K:-jn}i?/  
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。 ~D5FnN9  
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。 ]:@{tX 7c  
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。 6X9$T11Vc  
下面就是产生这个functor的类: |APOTQV  
Y?1T XsvF  
ZzBaYoNy[0  
template < typename Actor > +}at#%1@  
class do_while_actor _;^x^  
  { Oto8?4[n  
Actor act; $X;OK  
public : vh&~Y].W Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p @q20>^u  
5N>flQ  
template < typename Cond > hd9~Zw]V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 72RTEGy  
} ;  nm`( ;<W  
%JPr 7 }  
hj"JmF$m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kD+#|f  
最后,是那个do_ kuBtPZ  
2{WZ?H93a  
vv)w@A:Vn)  
class do_while_invoker y|B HSc3  
  { m4W (h6  
public : q]f7D\ M  
template < typename Actor > i@6g9\x+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |FT.x9e-  
  { m;"[b (u  
  return do_while_actor < Actor > (act); `K0.6i [p  
} U) xeta+  
} do_; %!-t7K^mFq  
k>MXOUaW.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jqvw<+#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  ~}p k^FA  
最后来说说怎么处理break和continue p`&{NR3+  
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。 s \3]0n9  
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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