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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {LVA_7@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _>aP5g?Ep  
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, wW8[t8%43  
uix/O*^  
@v:Eh  
_"OE}$C  
  class filler 717G CL@  
  { QN?EI: q=  
public : QC!SgV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e2K9CE.O  
} ; X$@qs9?)^  
3Ijs V5a  
@H3x51PT(m  
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: 6|{&7=1t  
sekei6#fi  
?FUK_]  
{]Cn@.TPD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wf1p/bpf  
7&OJ8B/  
Pa+_{9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )''V}Zn.X  
RHpjJZUV  
Y"r728T`K  
]h&1|j1  
二. 战前分析 '-J<ib t  
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。 $+ N~Fa  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _ h1eW9q  
S0gxVd(  
~(yW#'G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b62B|0i  
  /* --------------------------------------------- */ 2"6qg>]-t  
vector < int *> vp( 10 ); arRU`6?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); = &?&}pVF  
/* --------------------------------------------- */ cDzb}W*UM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3&5b!Y  
/* --------------------------------------------- */ HB$?}V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O"df5x9@  
  /* --------------------------------------------- */ 'Ha> >2M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DpQWh+WRy  
/* --------------------------------------------- */ `4X.UPJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6 >;OVX  
c3ru4o*K  
*)`PY4zF  
Y*p<\{,oC  
看了之后,我们可以思考一些问题: GvgTbCxnN  
1._1, _2是什么? *]h"J]  
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。 5 r_Z3/%  
2._1 = 1是在做什么? E i>GhvRM  
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。 [hpkE lE  
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。 XEagN:  
/{jt]8/;7  
QG~6mvD  
三. 动工 -K(d]-yv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +F8K%.Q_  
_j3rs97@|  
TU2oQ1  
%#~wFW|]x  
template < typename T > 9[&ByEAK  
class assignment i=]R1yP  
  { iWC}\&i  
T value; s3nt2$=:t  
public : <H-kR\HF  
assignment( const T & v) : value(v) {} r79 P|)\  
template < typename T2 > S5, u| H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Scm45"wB+  
} ; 0*tnJB  
OHj>ufwVq  
wbcip8<t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 67&Q<`V1*q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aXQAm$/ >  
~n) |  
#a~BigZ[G  
UF6U5],`u  
  class holder m9MY d  
  { OPE+:TvW^  
public : K@%T5M4j  
template < typename T > kdlmj[=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2-N7%]h  
  { R@5eHP^  
  return assignment < T > (t); QRKP;aYt  
} "DGap*=J  
} ; z"\w9 @W  
$6J22m!S4n  
nvLdgu4P>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'nh2}  
-AD` (b7q  
  static holder _1; oQV3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S^|`*%pq  
`MCtm(<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7t#Q8u?  
而不用手动写一个函数对象。 zA+0jhuG  
&[j9Up'   
{dxl8~/I  
r r\u)D#)  
四. 问题分析 F:#5Edo}A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 YT'V/8US  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 GYb&'#F~t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +aM[!pW(e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R2{]R&wtn0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 : OjmaP  
YIZu{  
五. 问题1:一致性 nHDKe )V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g@s`PBF7`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D*VO;?D  
"K9[P :nw  
struct holder 5bXpj86mY  
  { FW;}S9u3  
  // ik)u/r DW  
  template < typename T > 6)ZaK  
T &   operator ()( const T & r) const )16+Pm8  
  { LY)Wwl*wc  
  return (T & )r; M[O22wFs  
} *HHL a  
} ; {: _*P TVk  
eFf9T@  
这样的话assignment也必须相应改动: T]1.":   
gpzFY"MS=  
template < typename Left, typename Right > ZlE=P4`X:  
class assignment \nuz l   
  { "M2WK6?O5  
Left l; JBOU$A ~  
Right r; i?@7>Ca  
public : et/l7+/'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NYg&8s.  
template < typename T2 > AB+lM;_>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3$K[(>s  
} ; ?G~rYETvw  
}2*qv4},!  
同时,holder的operator=也需要改动: CKFr9bT{  
zPHx\z"  
template < typename T > 76o[qay  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :@E^oNKa0  
  { +8 \?7,FY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QqW N7y_9  
} ^2%)Nq;O  
B%tj-h(a  
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。 e?07o!7[;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3xP<J)S0  
H=WB6~8)  
return l(rhs) = r; AA ~7"2e  
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。 &,Loqr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vZS/? pU~~  
!nsr( 7X2  
template < typename Tp > "W4|}plnu  
class constant_t I~p*~mLh'  
  { i Pl/I  
  const Tp t; O5+Ah%  
public : Nknd8>Hy+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *M:p[.=1  
template < typename T > 67}8EV!/k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Pd d(1K*  
  { Pjvb}q=  
  return t; N~`r;E  
} %zEy.7Ux  
} ; 4 8 J{Y3F  
QJR},nZ3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [rAi9LSO"  
下面就可以修改holder的operator=了 k`[>B k%b  
F>[^m Xw  
template < typename T > <.BY=z=H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  k 6@  
  { > 9z-/e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >k=@YLj  
} TBF{@{.d  
#jj (S\WY  
同时也要修改assignment的operator() ix?Z:pIS0  
R&P^rrC@B5  
template < typename T2 > e9S*^2;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *?Wr^T  
现在代码看起来就很一致了。 ga;t`5+d  
a #p`l>rx  
六. 问题2:链式操作 K@osD7-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KiC,O7&<  
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。 {Q]7!/>>  
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。 _wW"Tn]  
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。 |Df`Aq(eYJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m<cv3dbZo  
V!+<  
template < typename T > i#4E*B_-  
struct result_1 NW21{}=4  
  { %t:13eM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7(LB}  
} ; >w\3.6A  
UK@hnQU8`  
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: $\20Vgu<  
;\/ RgN  
template < typename T > n4+ ^f~Y  
struct   ref ;'<SsI  
  { =fhRyU:C[z  
typedef T & reference; YsTF10  
} ; p8&rl|z|  
template < typename T > sN1I+X  
struct   ref < T &> !|"LAr9u  
  { hrfSe$8  
typedef T & reference; HXqG;Fds(  
} ; S^i<_?nwg  
3%N!omAe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L N'})CI8m  
L9z5o(Aa  
template < typename T > `n e9&+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :%zAX  
  { 8..g\ZT  
  return l(t) = r(t); >lO]/3j1  
} }\ya6Gi8  
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。 dda*gq/p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6:G ::"ew  
U owbk:  
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 pr1>:0dg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?SoRi</1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <a D}Ko(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 If@%^'^ON=  
最后的布局是: %#lJn.o  
                Add "/\- ?YJjw  
              /   \ 3 k)P*ME#  
            Divide   5 ^JB5-EtL(  
            /   \ 1tCe#*|95  
          _1     3 Gii1|pLZ1  
似乎一切都解决了?不。 /JP%gD"8  
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。 F8*P/<P1cK  
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。 ;5aAnvgW  
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: t hQ)J|1  
0tN/P+!|  
template < typename Right > (V8lmp-F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &8Oy*'  
Right & rt) const {UOR_Vt!*  
  { 3Ett9fBd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sh o] ~)XX  
} 53?B.\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DI:"+KMq{  
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。 +{ {'3=x9  
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。 0BHSeO,  
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。 :*E#w"$,j  
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。 ADlLodG  
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? 1}I%yOi)  
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: os`#:Ao5  
gn4 Sz")  
template < class Action > $3:O}X>  
class picker : public Action 7D)i]68E  
  { 9uA2M!~i2  
public : ~HyqHx y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /Es&~Fn  
  // all the operator overloaded L[p[m~HjG^  
} ; CB%O8d #  
m<e-XT  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H7R6Ljd?&S  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Uz; pNWMk  
sRf?JyB  
template < typename Right > HP eN0=7>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *D$Hd">X  
  { C\C*'l6d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |a[Id  
} $56Z/*  
YA4;gH+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N13wVx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 '6W|,  
aMycvYzH  
template < typename T >   struct picker_maker /?g:`NT  
  { j69 2M.A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b#z{["%Zp  
} ; |dQ-l !  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9 54O=9PQ  
  { *1cl PK  
typedef picker < T > result; W_P&;)E  
} ; ;Jq 7E  
A +J&(7N  
下面总的结构就有了: Y)]x1I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q+/7v9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;/]v mgl2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a jyuk@  
至此链式操作完美实现。 %nkP?gn"a  
5 U{}A\q  
A ^wIsAxT  
七. 问题3 gx)!0n;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Qt+;b  
gu~F(Fb'  
template < typename T1, typename T2 > 8@Kvh|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (lBwkQNQGd  
  { 'qT[,iQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AqHH^adzA:  
} P7`sJ("#  
8KU5x#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TUV&9wKXo  
/^TXGc.  
template < typename T1, typename T2 > LU=`K4  
struct result_2 cK(S{|F  
  { Pa-p9]gq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vw/L|b7G  
} ; y6*9, CF  
jR CG}'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? hs5aIJ  
这个差事就留给了holder自己。 c0%.GcF0{  
    ev_4!+ko  
B5iVT<:a  
template < int Order > FnFJw;:,{  
class holder; 1:+f@#  
template <>  aX'R&R  
class holder < 1 > ..g?po  
  { @d]a#ypU  
public : DiLZ5^`]  
template < typename T > *$eMM*4  
  struct result_1 #o]/&T=N=  
  { W"a%IO%'  
  typedef T & result; a$r<%a6  
} ; A*r6  
template < typename T1, typename T2 > X pH]CF  
  struct result_2 L&WhX3$u  
  { uGxh}'&  
  typedef T1 & result; ?'dsiA[  
} ; Hmi]qK[F  
template < typename T > cy6lsJ"?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bvK fxAih  
  { TC%ENxDR  
  return (T & )r; LR5X=&k  
} 6/Pw'4H9$  
template < typename T1, typename T2 > &r)i6{w81  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t69C48}15  
  { i^2yq&uT(  
  return (T1 & )r1; Sl?@c/Ng  
} nF8|*}w  
} ; 9 ^G. ]W]  
bCv^za]P6  
template <> +NH#t} .  
class holder < 2 > k{?Pgf27  
  { q (?%$u.  
public : ^HYrJr$y  
template < typename T > e95x,|.-_  
  struct result_1 ^` 96L  
  { }52]  
  typedef T & result; {Gd<+tQg  
} ; TbY <(wrMZ  
template < typename T1, typename T2 > R*v~jR/   
  struct result_2 YhVV~bvz*  
  { _Py/,Ks.q  
  typedef T2 & result; '_n J DM  
} ; vU X(h.}8  
template < typename T > [HV>4,,3"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uEK9  
  { k|Hxd^^I  
  return (T & )r;  o IUjd  
} Zr&~gXmVS  
template < typename T1, typename T2 > Dd(#   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f^tCD'Vmi  
  { 80p?qe  
  return (T2 & )r2; AS} FRNIVx  
} %,l+?fF  
} ; )<.BN p  
1nt VM+  
8hTtBa  
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> >。 Eagl7'x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VUo7Evc:.P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k3-'!dW<  
]/o0p  
return l(i, j) = r(i, j); ]w3-No  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;Y&<psQeb  
)4[Yplo  
  return ( int & )i; @Gh?|d7bD  
  return ( int & )j; C&&*6E5  
最后执行i = j; R::0.*FF  
可见,参数被正确的选择了。 7 +RsZu  
iK#5nY].  
qhKW6v  
(5^bU<  
w3l+BUn:X  
八. 中期总结 "Y9PS_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: }`O_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cGevFlnh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KxEy N(n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aR iD}P*V  
'8au j  
<.DFa/G   
kl0!*j  
;3nR_6\  
q'07  
九. 简化 )zFPf]gz  
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。 :YZqrcr}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j^t#>tZS  
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: F__(iXxC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9]ga\>v  
  +-*/&|^等 (8[etm  
2. 返回引用。 ;*3OkNxa3  
  =,各种复合赋值等 l5> H\  
3. 返回固定类型。 JGJXV3AT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =F(fum;zH  
4. 原样返回。 qjK'sge/  
  operator, tD G[}j  
5. 返回解引用的类型。  H %Cb  
  operator*(单目) % R18  
6. 返回地址。 0Zt=1Tv  
  operator&(单目) >S3,_@C  
7. 下表访问返回类型。 )1PZ#  
  operator[] X3C"A|HE9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XHX\+&6  
  operator<<和operator>> .{cka]9WJz  
u?OyvvpH  
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。 B.wRZDEvc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VtNY~  
:YL`GSl  
template < typename Left > kRCuc}:SB  
struct value_return *, /ADtL  
  { C*;g!~{  
template < typename T > ]h(}%fk_  
  struct result_1 T-0[P;  
  { + _=&7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ekB+ t:cj  
} ; Lo'P;Sb4<}  
=}:9y6QR.  
template < typename T1, typename T2 > &f}a`/{@  
  struct result_2 ZnX]Q+w  
  { *W'F 6Hpu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a3&&7n  
} ; 8\z5*IPGs  
} ; K$S:V=y%r7  
8Ol#-2>k$  
5t` :=@u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pj4WWKX  
-&PiD  
下面我们来剥离functor中的operator() *z2G(Uac  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bCM&Fe0GM  
o"O=Epg  
return l(t) op r(t) bITc9Hqc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N5 BC<pu  
return op l(t) K~j&Q{yws@  
return op l(t1, t2) 5dH}cXs  
return l(t) op 0KW@j>=jK  
return l(t1, t2) op zJp}JO  
return l(t)[r(t)] R)>/P{ A-P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o80"ZU|=  
M YQZqlV  
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: #Y*?k TF  
单目: return f(l(t), r(t));  8>Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -ZTe#@J  
双目: return f(l(t)); I~LN)hqdo  
return f(l(t1, t2)); P@ gVzx)M  
下面就是f的实现,以operator/为例 pYtG%<  
}b9"&io  
struct meta_divide (x} >tm  
  { L*k[Vc  
template < typename T1, typename T2 > zEG6T*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]0`*gKA  
  { R{s&6  
  return t1 / t2; Y\7>>?  
} 9:|z^r  
} ; AlW0GK=N-p  
V SJGp`  
这个工作可以让宏来做: tb^8jC  
Eei"baw/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sFqLxSo_I  
template < typename T1, typename T2 > \ cC{eu[ XW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ls8@@b,t2  
以后可以直接用 )ZxDfRjL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _[zZm*  
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 V3%"z  
(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。。。) =oZHN,  
k)Y}X)\36  
M2K{{pGJ[&  
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 6jv_j[[  
#fq%903=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6#A g^A  
class unary_op : public Rettype cL31g_u  
  {  1 &24:&  
    Left l; 4CO"> :  
public : d~i WV6Va  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y ^s_v_s  
EV1x"}D A_  
template < typename T > X9W'.s.[Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ws"{Y+L  
      { \!!qzrq  
      return FuncType::execute(l(t)); &h(>jY7b;  
    } l;*/F`>c  
F.zx]][JV  
    template < typename T1, typename T2 > "Di27Rq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K U 2LJ_~Y  
      { Ttr)e:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _?j66-( Q  
    } "I[a]T}/  
} ; KpHt(>NR  
J1i{n7f=@  
jZjWz1+  
同样还可以申明一个binary_op [I*)H7pt}  
B3x4sK s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rm@#GP`  
class binary_op : public Rettype [NG~FwpRf  
  { 4Zz%vY  
    Left l; u/wWP4'$J@  
Right r; U0%T<6*H  
public : AcZ{B<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kJQH{n+)R  
|PGF g0li  
template < typename T > Nk.m$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0ge"ISK  
      {  ?cG~M|@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d=` a-R0  
    } v'Y0|9c  
:G.u{cw  
    template < typename T1, typename T2 > sj9j 47y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;jgk53lo  
      { f ZEyXb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6tx5{Xl-o  
    } U yb-feG  
} ; 6o5NeKZ  
BlLK6"gJT  
EZ,Tc ;f=  
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 |IcA8[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0W_olnZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C VXz>oM  
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。 u%t/W0xi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Yvi.l6JL  
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。。。 :P2{^0$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YkN0,6  
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) &i(\g7%U  
下面是修改过的unary_op *VUD!`F  
Vn=K5nm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 539f B,  
class unary_op GhJ<L3  
  { 2_/H,  
Left l; T`zUgZ]  
  [QwBSq8)  
public : \CU-a`n  
.4[\%r\i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Z3u(Eb  
;i 'mma_!  
template < typename T > `i `F$;  
  struct result_1 ^)nIf)9}7  
  { g[c_rty  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kC_Kb&Q0  
} ; YHp]O+c  
Al MMN"j  
template < typename T1, typename T2 > .A Dik}o  
  struct result_2 ,q K'!  
  { ^XgBkC~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; al{}_1XoU  
} ; ^KF%Z2:$  
z%q)}$O  
template < typename T1, typename T2 > #?h-<KQQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b Y2:g )  
  { 1F' x$~ZI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u2E}DhV  
} $=9g,39  
9dO. ,U*`  
template < typename T > 5M&<tj/[a0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jmBsPSGIC  
  { HkQ rij6  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6n?0MMtR  
} 3E-dhSz:i  
grxlGS~Q  
} ; v.6K;TY.  
="('  #o  
5v[2R.eT-  
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 Kgw, ]E&7  
好啦,现在才真正完美了。 [gIvB<Uv  
现在在picker里面就可以这么添加了: S*NeS#!v  
Zs|m_O G  
template < typename Right > $/kZKoF{f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z7s}-w,  
  { cz41<SFL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S[e> 8  
} `D?  &)Y  
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。 1wy?<B.f  
Tl L,dPM  
$EnBigb!  
BC)1FxsGf  
$}JWJ\-]  
十. bind 2Ah B)8bG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ROJ=ZYof  
先来分析一下一段例子 a] P0PH~  
ID~}pEQ  
Aj*|r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >{{0odBF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qm6X5T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tfdb9# &?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #'5{ ?Cb  
我们来写个简单的。 .|i/ a%J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7 &iav2q  
对于函数对象类的版本: 6f^IAa|  
Q"QZ^!zRl  
template < typename Func > )C$pjjo/`  
struct functor_trait Ae* 6&R4  
  { 'F^1)Ga$  
typedef typename Func::result_type result_type; g*;z V i  
} ; L5 wR4Ue)  
对于无参数函数的版本: d^Rea8  
0|| 5 r#  
template < typename Ret > +t8#rT ^B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~Kt2g\BSok  
  { O jH"qi  
typedef Ret result_type; Ud_0{%@  
} ; G5NAwpZf  
对于单参数函数的版本: <m> m"|G  
Pp.] /;  
template < typename Ret, typename V1 > V6&6I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &hJQHlyJM0  
  { oxug  
typedef Ret result_type; y?UB?2 VN  
} ; P1&Irwb`  
对于双参数函数的版本: v}.~m)  
47)\\n_\z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]] T,;|B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _QneaPm%  
  { a28`)17z  
typedef Ret result_type; kBtzJ#j B  
} ; SP;1XXlL  
等等。。。 1sq1{|NW~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy & kQj)  
W$J@|i  
template < typename Func > ^nLk{<D35  
struct func_return h7PIF*7m e  
  { }Vfc;2  
template < typename T > 1]&{6y  
  struct result_1 x,c\q$8yH  
  { ,"5xKF+cS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Eqx E o;  
} ; Pu(kCH{  
s14 ot80)  
template < typename T1, typename T2 > _$yS4=.  
  struct result_2 X$=/H 6R5Z  
  { e\ }'i-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6 )lWuY]e  
} ; >gDKkeLD  
} ; \*Z:w3;r  
PJAM_K;  
dvLL~VP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T3t w.yh  
=(Y+u  
template < typename Func, typename aPicker > Wf =hFc1_@  
class binder_1 S~B{G T\M  
  { NW` Mc&  
Func fn; IO"q4(&;P4  
aPicker pk; Y ^5RM  
public : B3p79 j  
of>H&G)@  
template < typename T > a[J_H$6H!  
  struct result_1 _xM3c&VeG  
  { SKo*8r   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ci?RuZ"  
} ; AIw~@*T  
GK{~n  
template < typename T1, typename T2 > #(-?i\i  
  struct result_2 o),@I#fM  
  { [jTZxH<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~sTn?~  
} ; [@0Hmd7  
-Zqw[2Q4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7=HpEc  
G5UNW<P2C  
template < typename T > T!|-dYYI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (]$&.gE.F  
  { |9mGX9q  
  return fn(pk(t)); ' &Tz8.jp~  
} BLb'7`t  
template < typename T1, typename T2 > |%j7Es  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h4c4!S  
  { }sM_^&e4X  
  return fn(pk(t1, t2)); $HAwd6NI  
} O>IG7Ujl  
} ; bK|nxL  
|^O3~!JP(>  
v&xhS yZ  
一目了然不是么? AZnFOS  
最后实现bind L/,M@1@R  
Bb7Vf7>  
=!=DISPo  
template < typename Func, typename aPicker > UC!"1)~mt`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D\  P-|}  
  { V# JuNJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q'rX]kk_  
} qcfg 55]'c  
*!,k`=.([#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FwDEYG  
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。 g?>   
hlHle\[ds  
十一. phoenix _:G>bU/^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hho\e 8  
8[IR;gZf  
for_each(v.begin(), v.end(), ORt)sn&~d  
( "Wy!,RH  
do_ a'7RzN ,]  
[ -\g@s@5  
  cout << _1 <<   " , " =l%|W[OO  
] #wF6WxiG  
.while_( -- _1), 2&:nHZ)  
cout << var( " \n " ) =@.5J'!  
) 1pTQMf a  
); xUIH,Fp-9  
}SGb`l  
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: vH{JLN2  
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 B{NGrC`5)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qhNYQ/uS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !H`uN  
I_ na^s h*  
=]0AZ  
template < typename Cond, typename Actor > _@sSVh$+  
class do_while dhi9=Co;  
  { 6{2 9cX.  
Cond cd; ( Uk\O`)m  
Actor act; =Ka :i>  
public : S oB6F9  
template < typename T > Yu|L6#[E  
  struct result_1 fUB+9G(Bx  
  { S{JBV@@tC  
  typedef int result_type; <s5s<q2  
} ; k; vhQ=  
&MGM9 zm-]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <nF1f(ky  
X1GM\*BE  
template < typename T > vtXZ`[D,l)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z|zT%8.8N  
  { incUa;  
  do 01o,9_|FL  
    { ]ru UX  
  act(t); Ufe@G\uyI  
  } 'h;x>r  
  while (cd(t)); 7R>Pk9J  
  return   0 ; F vHd `  
} /@]@Tz@'  
} ; i}Cy q  
3 ~\S]  
jUy$aGX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2-gI@8NPI  
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。 r<-@.$lf  
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。 mjbV^^>  
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。 4z!(!J )  
下面就是产生这个functor的类: Nrk/_0^  
?a` $Y>?h  
9d&}CZr  
template < typename Actor > 4$8\IJ7G  
class do_while_actor };]f 3  
  { aKC3v R0  
Actor act; U,GY']J  
public : jW_FaPW(p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pc/]t^]p  
;.b^A  
template < typename Cond > hOIk6}r4X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y`-5/4  
} ; <^wqN!/  
\k*h& :$  
Bhw|!Y&%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f 7j9'k  
最后,是那个do_ k^r-~q+NV#  
g(F? qP_K  
pN7 v7rs  
class do_while_invoker ,SSq4  
  { Ems0"e  
public : LkIbvJCV  
template < typename Actor > P};GcV-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dSIZsapH  
  { ]eIV'lP,j/  
  return do_while_actor < Actor > (act); (Y$48@x  
} (TFo]c  
} do_; #Vh$u%q3  
IRl(H_.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cp<jwcc!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d NgjM Q  
最后来说说怎么处理break和continue Blnc y  
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。 f/RDo4  
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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