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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cr3^6HB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Upe%rC(  
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, u_enqC3  
b;n[mk  
nUO0Ce  
T[gv0|+  
  class filler ]DcFySyv  
  { HtFDlvdy]  
public : RP"kC4~1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aOp\91  
} ; wT@og|M  
d-qUtgqV86  
K-4PI+qQ\  
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: _b 0& !l<  
6Oq 7#3]  
Vk suu@cch  
5+vaE 2v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L,\Iasv  
aUp g u"  
KoT\pY^7\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g#bRT*,L  
^W ^OfY  
@dK Tx#gZ  
7I}uZ/N  
二. 战前分析 'DR!9De  
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。 eFgA 8kY)  
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 ^[[P*NX3  
ax`o>_)  
wMn i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tk}]Gev  
  /* --------------------------------------------- */ j%kncGS  
vector < int *> vp( 10 ); HN"Z]/ 5j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TOt dUO  
/* --------------------------------------------- */ & 21%zPm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); By |4 m  
/* --------------------------------------------- */ KO [Yi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]gOy(\B  
  /* --------------------------------------------- */ COlqcq'qAu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *@5@,=d  
/* --------------------------------------------- */ ll^#JpT[S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <I?Zk80  
-RwE%  cr  
fC`&g~yK'  
c{|p.hd  
看了之后,我们可以思考一些问题: dV_G1'  
1._1, _2是什么? ]^E?;1$f?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e6*8K@LHB  
2._1 = 1是在做什么? _>+Ld6.T6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 lxx2H1([  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 RZLq]8pM  
3fj4%P"  
vXs"Dst  
三. 动工 tmq OJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?s01@f#  
[,Gg^*umS  
`yyG/l  
o!Zb0/AP)  
template < typename T > K+eM   
class assignment js(pC@<q5  
  { .('SW\u-  
T value; Z@HEj_n  
public : ftb\0,-   
assignment( const T & v) : value(v) {} j#|ZP-=1_  
template < typename T2 > 04ui`-c(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }2jn[${ pr  
} ; @d'j zs  
H_a[)DT  
zhQJy?>'m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7!1S)dup  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  B,@i  
(PL UFT  
d]9z@Pd   
2/?|&[  
  class holder ch]IzdD  
  { Q &8-\  
public : Oketwa  
template < typename T > J.a]K[ci  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x2xRBkRg=  
  { V3Bz Mw\9r  
  return assignment < T > (t); Gc?a+T  
} _BufO7 `.  
} ; YK_ 7ip.a[  
5BIY<B+i  
U^PgG|0N  
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: dtDFoETz  
/ZX }Nc g  
  static holder _1; &>O+}>lr9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \bXa&Lq  
&oNAv-m^GD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z,gk|M3.  
而不用手动写一个函数对象。 F9^S"qv$  
wYea\^co  
 mh%VrA q  
b%+Xy8a  
四. 问题分析 a?1Wq  
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。 $4\j]RE!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *. t^MP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &]Tmxh(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l1I#QB@5n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WJi]t93  
"+c-pO`Wg  
五. 问题1:一致性 %d @z39-;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K/$KI7 P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q.vIc ?a  
CpN>p.kM  
struct holder Wwo0%<2y  
  { +`4A$#$+y  
  // (Ldi|jL  
  template < typename T > k6^Z~5 Sy  
T &   operator ()( const T & r) const qq?!LEZ  
  { rv;3~'V  
  return (T & )r; P?<y%c<  
} , gHDx  
} ; u*R_\*j@  
c-w)|-ac.  
这样的话assignment也必须相应改动: z:O8Ls^\T  
pg.%Pdr<$  
template < typename Left, typename Right > ]e3Ax(i)  
class assignment DG/Pb)%Y  
  { iZ%yd-  
Left l; 6!o1XQr=Z  
Right r; hTkyz la  
public : jPeYmv]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <@}9Bid!o  
template < typename T2 > al0L&z\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jIyQ]:*p  
} ; ICCc./l|  
}Jw,>}  
同时,holder的operator=也需要改动: ]n~V!hl?A  
}JfjX '  
template < typename T > ?2a$*(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /reX{Y  
  { u2I Cl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @HW*09TG  
} Efe 7gE'  
& kIFcd@  
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。 iLT}oKF2N;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9mgIUjz  
^Cmyx3O^  
return l(rhs) = r; 9Flb|G%  
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。 H]s.=.Ki  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )jj0^f1!j  
J,G lIv.A  
template < typename Tp > QJNFA}*>  
class constant_t \v{=gK  
  { V~bD)?M  
  const Tp t; X]=t>   
public : $e\M_hp*J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `/g UV  
template < typename T > [lAp62i5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wr4:Go`  
  { 0YzpZW"+  
  return t; V)^+?B)T  
} +p^u^a  
} ; neh(<>  
$M#>9QHhc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b -y  
下面就可以修改holder的operator=了 !wNO8;(  
l2d{ 73h  
template < typename T > l0] EX>"E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wzaV;ac4K  
  { ,Q,^3*HX9}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q?T]MUY(L  
} VpUAeWb  
U.TA^S]`g  
同时也要修改assignment的operator() Al'3?  
ZuIefMiG~+  
template < typename T2 > ^{{q V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \9d$@V  
现在代码看起来就很一致了。 yVc(`,tZ(  
|o @%dH  
六. 问题2:链式操作 *VeRVaBl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5;S.H#YOpO  
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。 bcR_E5x$  
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。 zQA`/&=Y  
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。 H"KCK6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OB7hlW  
-8Xf0_  
template < typename T > +#By*;BJ  
struct result_1 23?rEhKe  
  { eQ"E   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h~26WLf.  
} ; -&;TA0~;  
{!`4iiF  
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: M;NX:mX9  
cAy3^{3:  
template < typename T > _6Ha  
struct   ref 9kojLqCT  
  { 7KPwQ?SjT  
typedef T & reference; GL JMP^p  
} ; &{RDM~  
template < typename T > G j1_!.T  
struct   ref < T &> 7|D+Ihy;  
  { oE~RyS X  
typedef T & reference; OTp]Xe/  
} ; &R siVBA  
q =Il|Nb>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w*!aZ,P  
RyNs6  
template < typename T > I|J/F}@p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f-d1KNY  
  { mt`.6Xz~  
  return l(t) = r(t); h$=2p5'-  
} 8[>zG2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 W`&hp6Jq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \f)#>+X-  
6,uX,X5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?8 {"x8W;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <X5 fUU"+U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4sM.C9W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mq8L0%j  
最后的布局是: aP`P)3O6)1  
                Add ]HdCt3X  
              /   \ <| &Npd'  
            Divide   5 , dp0;nkr  
            /   \ 5coZ|O&f8  
          _1     3 ^J d r>@  
似乎一切都解决了?不。 v@Ox:wl>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zT[!o j7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 smLQS+UE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *j-aXN/$  
b[7 ]F  
template < typename Right > `-&K~^-cH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Df#l8YK#  
Right & rt) const I0a<%;JJW  
  { iI>A *,{,`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jo}eeJ;k  
} vFsLY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ??T#QQ  
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。 ETLD$=iS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o Rzi>rr  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Fx+*S3==%e  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ev P{p  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i?~3*#IpD  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: pNIf=lA  
D-4f.Tq4#  
template < class Action > JLi|Td "1%  
class picker : public Action ;$tSb ~K+  
  { d| {r5[&  
public : g*"P:n71  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]~nKK@Rw  
  // all the operator overloaded Dxxm="FQZ  
} ; :yjFQ9^?&  
T^v}mWCZ  
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。 >*n0n!vF  
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: xvy.=(  
BUR*n;V`  
template < typename Right > QIgNsz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }T$p)"  
  {  kwA$Z!Rn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {GO#.P"  
} +{U cspqM  
x;')9/3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 63A.@mL  
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。 X$pJ :M{F$  
7= DdrG<  
template < typename T >   struct picker_maker >U3cTEs cj  
  { `p7=t)5k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V!dtF,tH  
} ;  ][]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2|bn(QYz  
  { u4_9)P`]0  
typedef picker < T > result; g4@ lM"|S  
} ; ``Un&-Ms  
L^Fy#p  
下面总的结构就有了: ; Hd7*`$  
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。 1r7y]FyH$  
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。 [sb[Z:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !YJs]_Wr  
至此链式操作完美实现。 T n}s*<=V  
e!r-+.i(  
AvHCO8h|  
七. 问题3 @gtQQxf"  
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。 pBPl6%C.X-  
2>H24F  
template < typename T1, typename T2 > 5BJmA2L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e,5C8Q`Z  
  {  {>%&(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~WN:DXn  
} Ydy9  
Q dp)cT  
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: B~du-Z22IZ  
s!e3|pGS  
template < typename T1, typename T2 > M:6"H%h,W  
struct result_2 I0 RvnMw  
  { BRYHX.}h\A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^ K E%C;u  
} ; +t:0SRSt  
*cnNuT  
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? {91nL'-'  
这个差事就留给了holder自己。 kE(mVyLQ  
    Pc o'l#:  
v6Vcjm  
template < int Order > lu6(C  
class holder; $lu t[o74  
template <> n\.Vqe  
class holder < 1 > ^<-+@v*  
  { zNuJjL  
public : TvQo?  
template < typename T > qcGK2Qx  
  struct result_1 C{XmVc.  
  { ',4iFuY  
  typedef T & result; K!]/(V(}  
} ; *r% c  
template < typename T1, typename T2 > O<;3M'y\  
  struct result_2 0,8okA H  
  { |id <=Xf  
  typedef T1 & result; j9OG\m  
} ; d&s9t;@=  
template < typename T > O5t[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y7[jqb1D  
  { -\n@%$M]G  
  return (T & )r; 'oC) NpnH  
} l?^4!&Nm  
template < typename T1, typename T2 > @k/NY *+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g SAt@2*U2  
  { U~l$\ c  
  return (T1 & )r1; BIWWMg  
} P_p<`sC9  
} ; 5-xX8-ElYz  
.%C|+#&d  
template <> mS~kJy_-  
class holder < 2 > /_#q@r4ZQ  
  { 6qd\)q6T&x  
public : QZ%`/\(!8_  
template < typename T > H1(Uw:V8  
  struct result_1 q\527^ZM  
  { LAe6`foW/  
  typedef T & result; 4vV:EF-  
} ; v2;`f+  
template < typename T1, typename T2 > ,T8~L#M~  
  struct result_2 nmi|\mof  
  { N<KS(@v y  
  typedef T2 & result; O|N{ v"o  
} ; xLZG:^(I  
template < typename T > a"g!e^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *%t^;&x?  
  { M>8A\;"  
  return (T & )r; %\Mo-Ow!\  
} 6;qy#\}2  
template < typename T1, typename T2 > B[?CbU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y,e B|  
  { 0|\$Vp  
  return (T2 & )r2; Uwx E<=z  
} Y0K[Sm>  
} ; 1,!(0 5H  
:+|Z@KB  
[o5Hl^  
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> >。  A4<Uu~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m&?r%x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A1?2*W  
;H.^i|_/  
return l(i, j) = r(i, j); ZH)="qx [  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &&RimoIeo  
0f>5(ek  
  return ( int & )i; u4%Pca9(=  
  return ( int & )j; Y6L ~K?  
最后执行i = j; W$ 2C47i  
可见,参数被正确的选择了。  3 +fp2  
I[##2  
\1 &,|\E#  
r[Hc>wBv  
t; {F%9j{  
八. 中期总结 'V=P*#|SR  
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: =j*$ |X3W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Eq\M;aDq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QM#4uI55B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K$_0 `>[  
V0XvJ  
6}Y#=}  
O ,h;hQZ  
:| 8M`18lZ  
/& +tf*  
九. 简化 ^ tg<K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =k0_eX0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~-J]W-n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >R! jB]5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hL;(C) (  
  +-*/&|^等 r_6ZO&  
2. 返回引用。 Mz~D#6=  
  =,各种复合赋值等 6U,O*WJ%e  
3. 返回固定类型。 dl@%`E48w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ouFYvtFg  
4. 原样返回。 ]cMqahaY  
  operator, f-n1I^|  
5. 返回解引用的类型。 * 8_wYYH  
  operator*(单目) bNNr]h8y-  
6. 返回地址。 4X |(5q?  
  operator&(单目) os={PQRD  
7. 下表访问返回类型。 g($DdKc|g  
  operator[] }$Tl ?BRpU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W_8wed:b  
  operator<<和operator>> {|:;]T"y  
jesGV<`?l  
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。 Rt!FPoN,y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m6CI{Sa](l  
@A89eZbW  
template < typename Left > <\ :Yk  
struct value_return gPsi  
  { 8Sh54H  
template < typename T > YccH+[X;  
  struct result_1 H'HA+q  
  { q $tUH)0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9"A`sGZ  
} ; ?Yk.$90  
=4PV;>X  
template < typename T1, typename T2 > ?D*/*Gk{  
  struct result_2 /+;h)3PN6  
  { g8xQ|px  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =U|.^5sa#  
} ; VAf1" )pC  
} ; ;he"ph=>  
,N[7/kT|  
8a'.ZdqC?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ( _)jkI \  
J| bd)0  
下面我们来剥离functor中的operator() 1@R Db)<V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d>fkA0G/9!  
P} SCF  
return l(t) op r(t) 72y0/FJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oxkoA  
return op l(t) 1Y@Aixx  
return op l(t1, t2) Qqvihd  
return l(t) op W!&'pg  
return l(t1, t2) op f@DYN!Z_m  
return l(t)[r(t)] h=kh@},  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `A^"% @j  
C:C}5<fk x  
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: DB:+E|vSD  
单目: return f(l(t), r(t)); E}p&2P+MR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;1.,Sn+zO  
双目: return f(l(t)); _Khc3Jo  
return f(l(t1, t2)); Z9 9>5\k  
下面就是f的实现,以operator/为例 D.Q=]jOs  
M#VE]J  
struct meta_divide /ZPyN<@  
  { `~Zs0  
template < typename T1, typename T2 > QQ~-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @&:ar  
  { X{'q24\F  
  return t1 / t2; 0#&5.Gr)  
} [uq$5u  
} ; ?$^2Umt 0  
xScLVt<\e  
这个工作可以让宏来做: yXF?H"h(  
zN@} #Hk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7Ka l"Ew  
template < typename T1, typename T2 > \ 0F|AA"mMT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !~&R"2/  
以后可以直接用 .5,(_p^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hKjt'N:~ZY  
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 s6zNV4  
(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。。。) `_{`l4i 5  
J}+6UlD  
"a1n_>#Fb  
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 6&l+0dq  
rIh l.5Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i2(1ki/|O  
class unary_op : public Rettype s,n0jix@  
  { ^!z [t\$  
    Left l; <$~mE9a6  
public : {v2|g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vIwCJN1C  
;u(<h?%e  
template < typename T > ?)X,0P'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const : b~6i%b  
      { U1RpLkibQ  
      return FuncType::execute(l(t)); QxOjOKAG  
    } rKf-+6Na  
&c%g  
    template < typename T1, typename T2 > g(J&m< I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)(#{i*  
      { ;Tc`}2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^__Dd)(  
    } ;R?I4}O#R8  
} ; %V{7DA&C  
uYil ?H{kH  
nwaxz>;  
同样还可以申明一个binary_op ]=";IN:SU  
q**G(}K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D] ~MC  
class binary_op : public Rettype _DNHc*  
  { j;3[KLmuK%  
    Left l; o1Q7Th  
Right r; fasgmi}  
public : FE! lok  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sHl>$Qevz  
3?Pn6J{O  
template < typename T > '07P&g-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WT`4s  
      { ixQJ[fH10  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XW s"jt  
    } :2-pjkhiwY  
R&';Oro  
    template < typename T1, typename T2 > qfz8jY]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xD[Gq%  
      { / iV}HV0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <xC#@OZ  
    } z;wELz1L{  
} ; e=;AfK  
% v7[[U{T  
y K2^Y]Ku?  
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 '@CR\5 @  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OP|8Sk6 r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e-*.Ca  
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。 ^=SD9V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5-0{+R5v  
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。。。 jSuL5|Gui  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cEd+MCN  
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) 9n5<]Q (  
下面是修改过的unary_op 2hQ>:  
(S`2[.j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mzc 4/<th  
class unary_op `o?Ph&p}  
  { r~nsN*t  
Left l; VZ](uFBY  
  1`9xIm*9w  
public : !i%"7tQ3$  
UaViI/ks  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e^Ky<*Y  
z)=+ F]  
template < typename T > XNb ZNaAd  
  struct result_1 F. =Bnw/-  
  { RxN,^!OV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SdwS= (e6  
} ; %8M)2 ?E  
^ Dt#$Z  
template < typename T1, typename T2 > lmSo8/%T  
  struct result_2 =)` p_W  
  { t2iv(swTe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~~,rp) )  
} ; yxq}QSb \3  
ZzBQe  
template < typename T1, typename T2 > STw#lU) %(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (q7 Ry4-  
  { \7 NpT}dj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U(;&(W"M  
} ^F"iP7   
@*DyZB  
template < typename T > \ y{Tn@7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T=:]]nf?M  
  { )Cw`"n  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;kJA'|GX  
} i^!ez5z  
b (I2m  
} ; PeE/iZ.  
2kUxD8BcN  
iTg;7~1pY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @b3#X@e}  
好啦,现在才真正完美了。 }Lw>I94e  
现在在picker里面就可以这么添加了: okFvn;  
|s)?cpb  
template < typename Right > K[7EOXLy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e<#DdpX!H~  
  { I;?X f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y{a$y}7#X  
} .+([  
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。 ^+9sG$T_EV  
`H3.,]  
`3'0I/d"z  
d@3}U6,  
]}6w#)]"  
十. bind 08m;{+|vY  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C}*cx$.  
先来分析一下一段例子 :aIN9;  
%D`,k*X  
\rV B5|D?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D*Q.G8(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5I@w~z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6k/U3&R  
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。 DK&h eVIoZ  
我们来写个简单的。 %&\jOq~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0G2g4DSKD  
对于函数对象类的版本: Zf>^4_x3P  
(?b@b[D~4  
template < typename Func > A;u"<KG?  
struct functor_trait 5]1h8PW!Y  
  { $.489x+'Z  
typedef typename Func::result_type result_type; xT)psM'CL  
} ; .\qj;20W  
对于无参数函数的版本: 90Hjx>[  
2w$t wW-  
template < typename Ret > oiX"Lz{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HOp-P8z  
  { STA4 p6  
typedef Ret result_type; ='E$-_  
} ; oQj=;[  
对于单参数函数的版本: Ij'NC C  
47T}0q,  
template < typename Ret, typename V1 > ^-M^gYBR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :` $@}GI  
  { m2Uc>S  
typedef Ret result_type; 3?s ?XAh  
} ; Bfv.$u00p  
对于双参数函数的版本: U^Tp6vN d  
Pu>N_^  C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ 2u/n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d'9:$!oz  
  { 9><mp]E4  
typedef Ret result_type; r CRgzC  
} ; >uI$^y1D  
等等。。。 2n`Lg4=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v}v 5  
m!OMrZ%)}  
template < typename Func > \BI/G  
struct func_return |k{-l!HI  
  { ?Jtg3AY  
template < typename T > =qvZpB7ZZ  
  struct result_1 ,`8Y8  
  { '7im  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dy>|c j  
} ; n!He&  
sxED7,A  
template < typename T1, typename T2 > pD@zmCU  
  struct result_2 i$-#dc2qY  
  { sst,dA V$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HpexH{.u)  
} ; Ok%}|/ P4  
} ; '?GQ~Bf<>  
ELh3 ^  
kYxS~Kd<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ER{3,0U  
$'[q4wo<  
template < typename Func, typename aPicker >  \`xkp[C  
class binder_1 *,\` o~  
  { XvSIWs  
Func fn; }+Vv0jX|V  
aPicker pk; IdM*5Y>f  
public : YJ2ro-X  
[]&(D_e"  
template < typename T > 9F+P@Kp  
  struct result_1 aN^IP  
  { hGP1(pH.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vul+]h[!h  
} ; q3'o|pp  
0d\~"4 R  
template < typename T1, typename T2 > f3 ]  
  struct result_2 rvwy~hO"  
  { M>_= "atI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I/UQ'xx  
} ; 04 y!\  
G"S5ki`o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Kv+Bfh  
e4qj .b  
template < typename T > ibF#$&!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %3a|<6  
  { :LV.G0)#  
  return fn(pk(t)); <Ns &b.\h6  
} >v0:qN7|  
template < typename T1, typename T2 > Uk-HP\C"7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BGjb`U#%3  
  { ZxS&4>.  
  return fn(pk(t1, t2)); 3DoRE2}  
} ~/`X*n&  
} ;  ?B4#f!X  
(Imp $  
IG / $!* E  
一目了然不是么? M<qudi  
最后实现bind FpkXOj?*  
U7%28#@  
EE%s<_k`  
template < typename Func, typename aPicker > M g!ra"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y5jYmP<  
  { If}lJ6jZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;1LG&h,K  
} KP~-$NR  
!.+"4TF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J`Oy.Qu)  
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。 =FBIrw{w  
6f}e+80  
十一. phoenix |R'i:=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?*K<*wBw#  
v'nHFC+p  
for_each(v.begin(), v.end(), if@W ]%  
( d1NE%hg3  
do_ z`'P>.x   
[ A ^B@VuK  
  cout << _1 <<   " , " s-Y+x  
] HP$K.a7H  
.while_( -- _1), {Nq?#%vdT  
cout << var( " \n " ) Jf+7"![|  
) UpeQOC  
); q$^<zY  
M1uP\Sa  
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: /w~C~6z @!  
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 ;? 8Iys#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {aJz. `u\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z]>9nv`b  
{mYx  
#'NY}6cb$  
template < typename Cond, typename Actor > KF$%q((  
class do_while R]=SWE}U  
  { MhH);fn  
Cond cd; 5<r)+?!n  
Actor act; a paIJ+^[  
public : \Ut S>4w\  
template < typename T > l%bq2,-%  
  struct result_1 fNEz  
  { |E|T%i^}./  
  typedef int result_type; qP`?M\!O  
} ; /\~W$.c  
M,L@k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3*\8p6G  
i;HH ! TaN  
template < typename T > V~c(]K)-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kGj]i@(PA4  
  { o*)@oU  
  do drX4$Kdf]  
    { &z0iLa4q)  
  act(t); 5V rcR=?O  
  } u-M] A z-  
  while (cd(t)); u~)%tL  
  return   0 ; ok=40B99T  
} ^8\Y`Z0%  
} ; D JJZJ}7  
YlB["@\[B  
5@.zz"o.`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mdt ?:F4Q  
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。 >%i9oI<)  
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。 Dtt\~m;AR  
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。 j@V $Mbv  
下面就是产生这个functor的类: \#_@qHAG  
Hc /w ta  
;.r2$/E  
template < typename Actor > }1\?()rB  
class do_while_actor 7C YH'DL  
  { Rh yegD  
Actor act; \ >(zunL  
public : _3zU,qm+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9 G((wiE  
^s.oZj q  
template < typename Cond > ec`>KuY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8ipW3~-4  
} ; eAU"fu6d  
2:n|x5\H  
;HT0w_,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XNK 43fkB.  
最后,是那个do_ L<"k 7)k  
Cea"qNq=k  
|H<|{{E  
class do_while_invoker *\C}Ok=  
  { }RH lYN  
public : <f[9ju  
template < typename Actor > +%x^RV}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *+&z|Pwv[^  
  { hxP6C6S  
  return do_while_actor < Actor > (act); |M]sk?"^  
} -D$3!ccX  
} do_; F1/6&u9I  
4g S[D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7!mJhgGc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9c:5t'Qt5.  
最后来说说怎么处理break和continue I S.F  
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。 4'_L W?DS  
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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