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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 33<fN:J]f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?l, X!o6  
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, S}w.#tyEn  
@bW[J  
v-;XyVx  
\%Ah^U)gS  
  class filler =qp}p'BYe  
  { lQdnL.w$.4  
public : 6/mkJj+"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |ON&._`LH  
} ; i,'Ka[6   
O| 1f^_S/  
xdL/0 N3  
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: 50`iCD  
[EmOA.6  
1J-Qh<Q   
C '-zh\a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OHHNWg_5  
aI={,\  
$K?T=a;z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )pjjW"C+  
%9QMzz5  
# 5y9L  
"B9[cDM&  
二. 战前分析 &N"'7bK6n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 jB%"AvIX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0Oc}rRH(C  
>lraYMc<rZ  
` y^zM/Ib  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *U;4t/(  
  /* --------------------------------------------- */ X`fhln9N  
vector < int *> vp( 10 ); Jtp>m?1Ve  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [;?"R-V"z  
/* --------------------------------------------- */ jcEs10y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f`hyYp`d5  
/* --------------------------------------------- */ \-Iny=$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0~+NB-L}  
  /* --------------------------------------------- */ R%b*EBZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &r'{(O8$N  
/* --------------------------------------------- */ I%}L@fZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8ji^d1G,  
v}F4R $  
aJ :A%+1  
Xr?>uqY!M  
看了之后,我们可以思考一些问题: y Y>-MoF/t  
1._1, _2是什么? 1 [Sv  
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。 u/gm10<OWa  
2._1 = 1是在做什么? =PNdP  
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。 ]{IR&{EI-  
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。 lx{.H,1~  
,8c dXt   
=5y`(0 I`U  
三. 动工 p-5P as  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9W1;Kb|Z<  
T[0V%Br{d+  
8pYyG |\  
/[a|DUoHO  
template < typename T > cT-K@dg  
class assignment 3yTQ  
  { T&1-eq>l  
T value; {q&@nm40  
public : 2#z=z d  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qm.z@DwFM{  
template < typename T2 > ;W7hc!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >j50 ;</  
} ; ==]Z \jk  
>vlQ|/C  
?. zu2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RVc)") hQj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  9t{|_G  
0jR){G9+  
T>#TDMU#Fm  
Y 3o^Euou  
  class holder +w "XNl  
  { =m`l%V[  
public : JAc@S20v\  
template < typename T > .Qd}.EG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R{*_1cyW  
  { p{NPcT%&  
  return assignment < T > (t); S?*^>Y-e;  
} ("_Q  
} ; L)q`D2|'  
`$J'UXtGc  
C@%iQ]=  
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: \). Nag+  
fC_zX}3  
  static holder _1; #hIEEkCp +  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5pO]vBT  
k_]\(myq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5B%w]n  
而不用手动写一个函数对象。 lZ}P{d'f.  
F(deu^s%{  
%fHH{60  
e\`wlaP,  
四. 问题分析 z~F37]W3[  
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。 p` $fTgm  
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。 Jf2e<?`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mv{<'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s~L`53A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M9gOoYf,~  
y)P&]&"?  
五. 问题1:一致性 c8T/4hU MN  
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?| W+KF2(lB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +|6`E3j%  
O{~KR/  
struct holder Gc wt7~  
  { FtE90=$  
  // ri:,q/-  
  template < typename T > '}_=kp'X  
T &   operator ()( const T & r) const _0K.Fk*(!  
  { f6Ml[!aU  
  return (T & )r; X1Qr _o-BR  
} ThtMRB)9  
} ; mIvnz{_d  
z^'n* h  
这样的话assignment也必须相应改动: 7m\vRMK  
YUCC*t  
template < typename Left, typename Right > JRq3>P  
class assignment Q |%-9^  
  { C ck#Y  
Left l; yX`#s]M  
Right r; n[|6khOL-  
public : Y,'%7u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "rsSW 3_  
template < typename T2 > n!ZMTcK8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?H`j>]%&  
} ; 6F(hY !}5  
wZQ)jo7*g  
同时,holder的operator=也需要改动: ^_sQG  
$(3uOsy   
template < typename T > [P{a_(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e^zHw^js  
  { c+8V|'4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _C20 +PMO  
} syR N4  
YGETMIT(  
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。 H37Qg ApB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E~qQai=]  
a$}NW.  
return l(rhs) = r; +p z}4M`  
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。 >OK#n)U`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z3W3=@  
ET.dI.R8  
template < typename Tp > ;g+]klR!  
class constant_t wN(&5rfS  
  { J'e]x[Y  
  const Tp t; 0\Y1}C  
public : DHv2&zH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^^U%cuKg  
template < typename T > !>3LGu,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;}K62LSR  
  { -%,"iaO  
  return t; P#MK  
} &<Zdyf?[Ou  
} ; 8eN7VT eb  
\x(^]/@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hO \/  
下面就可以修改holder的operator=了 g5Hr7K m  
/OG zt  
template < typename T > R 5(F)abi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LTXz$Z]  
  { dxCPV6 XI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H O*YBL  
} [9AM\n>g  
8Q=ZH=SQK  
同时也要修改assignment的operator() RYy,wVh}  
bq NP#C  
template < typename T2 > ,EI:gLH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #K4*6LI  
现在代码看起来就很一致了。 kAo.C Nj7  
!),t"Ae?>  
六. 问题2:链式操作 to`mnp9Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RgZOt[!.  
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。 Hhl-E:"H`  
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。 /8c&Axuv  
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。 e;h,V(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RV;!05^<  
v+6e;xl8  
template < typename T > )R &,'`\  
struct result_1 : G=FiC  
  { t7*#[x)a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cU8xUpq  
} ; <cj{Qk  
Ryv_1gR!  
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: S&wzB)#'  
u-:Ic.ZV  
template < typename T > 'SV7$,mK@  
struct   ref 2hq\n<  
  { cP rwW 6  
typedef T & reference; IZrk1fh  
} ; t,<UohL|z  
template < typename T > (>7>3  
struct   ref < T &> x)oRSsv!Tr  
  { :FHA]oec1  
typedef T & reference; Ej"u1F14J  
} ; B(,:haAr  
ue\t,*KYd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W5 ec  
^B]@Lr E^  
template < typename T > ;dZMa]X0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JvL{| KtyU  
  { 8@eOTzm  
  return l(t) = r(t); v"!4JZ%K  
} Fr [7  
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。 ;gB`YNL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yWb4Ify  
rQr!R$t/[  
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 q-_' W,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z a(|(M H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3CZS)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z9 ($.  
最后的布局是: uM S*(L_  
                Add {/ 2E*|W~I  
              /   \ ?9xu{B>6  
            Divide   5 /.Q4~Hw%}  
            /   \ |5MbAqjzC  
          _1     3 N+g@8Q2s;5  
似乎一切都解决了?不。 goZ V.,w  
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。 AK@L32-S  
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。 ."6[:MF  
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: lr3mE  
d%ME@6K)  
template < typename Right > nc?B6IV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tSHFm-q`  
Right & rt) const 0xMj=3']  
  { 3)N\'xFh@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i$uN4tVKT  
} l,`!rF_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5kMWW*Xtf  
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。 rx!=q8=0R  
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。 7o]HQ[xO  
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。 )jDJMi_[  
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。 6Q Zp@  
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? ^}$O|t  
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: &c%Y<1e`%  
0XU}B\'<  
template < class Action > qoX@@xr1  
class picker : public Action ~Xv=9@,h  
  { `dW]4>`O  
public : w0J|u'H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \".^K5Pm  
  // all the operator overloaded E>uVofhml  
} ; 'Jj=RAV`  
 $xgBKD  
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。 \'v(Xp6  
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: Z-X?JA\&  
{?8B,G2r  
template < typename Right > 7E7dSq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  9A$m$  
  { KZ:hKY@q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h<l1U'Bn7  
} %,q. ),F  
anN#5jt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '%;\YD9  
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。 ajH"Jy3A  
5iX! lAFJ  
template < typename T >   struct picker_maker ~)]} 91p  
  { 1vevEa$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ULqoCd%bK  
} ; ^{yk[tHpS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {2KFD\i\  
  { %D=]ZV](  
typedef picker < T > result; L>9R4:g  
} ; ip:LcGt  
sRhKlUJG  
下面总的结构就有了: 9Kv|>#zff  
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。 b[ w;i]2  
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。 !CY&{LEYn0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [iS$JG-  
至此链式操作完美实现。 iCQ>@P]nE  
7jG(<!,  
ROb\Rx m  
七. 问题3 19U]2D/z  
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。  kLP0{A  
UQ?%|y*Kc  
template < typename T1, typename T2 > Xrqx\X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A[N{  
  { 0 p uY"[c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HIvZQQW|  
} j}JZ  
{MBTP;{*~  
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: }"s;\?a  
 #ToK$8  
template < typename T1, typename T2 > au@a8MP  
struct result_2 !cX[-}Q  
  { P:xT0gtt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hpbf&S4  
} ; 8Cx^0  
1Y j~fb(  
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? gE7L L=x  
这个差事就留给了holder自己。 "&+3#D >  
    5FeFN)  
=d`5f@'rl  
template < int Order > t*S." q  
class holder; t67Cv/r~  
template <> 5"KlRuv%  
class holder < 1 > 2umv|]n+l|  
  { v3[@1FQ"  
public : TLa]O1=Bf.  
template < typename T > o*S"KX $  
  struct result_1 X[$++p .  
  { t#E}NR  
  typedef T & result; eVh - _  
} ; 2-+f1,  
template < typename T1, typename T2 > aAt>QxGQW  
  struct result_2 ^"8wUsP  
  { H*I4xT@  
  typedef T1 & result; b7:0#l$  
} ; s][24)99  
template < typename T > [U{UW4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &:#h$`4  
  { =6nD sibf  
  return (T & )r; 5jcte< 5I_  
} S=|@L<O  
template < typename T1, typename T2 > Q / x8 #X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LRb, VD:/Y  
  { 4_?7&G0(  
  return (T1 & )r1; 'fd1Pj9~$  
} i b6^x:HGU  
} ; AONDx3[   
2'0K WYM  
template <>  k+ o|0  
class holder < 2 > 7A$B{  
  {  vb{i  
public : r#i?j}F}  
template < typename T > \_6OCVil  
  struct result_1 ,El!fgL  
  { Q 9F)  
  typedef T & result; W&Y"K)`  
} ; VyLH"cCv  
template < typename T1, typename T2 > eDKxn8+(H  
  struct result_2 [#^#+ |{\  
  { ^C)n$L>C0  
  typedef T2 & result; '-$XX%TOAc  
} ; Rqip kx  
template < typename T > tfO#vw,@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YPDf Y<?v  
  { d I'SwnR  
  return (T & )r; JH,/jR  
} sY SLmUZ{  
template < typename T1, typename T2 > >p\e 0n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )(M7lq.e7  
  { &]6) LFm  
  return (T2 & )r2; gxNL_(A  
} <=K qc Hb  
} ; 6 ,ANNj  
_u0$,Y?&|  
:*514N  
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> >。 ]jMKC8uz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dtStTT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S^I,Iz+`S'  
Dr<='Ux[5  
return l(i, j) = r(i, j); k`KGB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "8)z=n  
f>jwN@(  
  return ( int & )i; +|cI:|H>  
  return ( int & )j; c~}l8M %  
最后执行i = j; Tb;d.^  
可见,参数被正确的选择了。 upn~5>uCP  
>pyj]y^3  
Njc%_&r  
dhPKHrS  
='?:z2lJ  
八. 中期总结 q6#<[ 4?  
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: R6;Phdh<>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eP1nUy=T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }CL"S_>1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &jA\hg#9  
*hhmTc#  
W[bmzvJ_X  
;E;To\NCYF  
E`\8TqO  
C2U~=q>>  
九. 简化 rt-\g1x  
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。 0Wvq>R.(]7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B0}~G(t(  
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: -XK0KYhgW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F4#g?R ::U  
  +-*/&|^等 YB))S!;Ok  
2. 返回引用。 Z [Xa%~5>5  
  =,各种复合赋值等 `NRH9l>B7  
3. 返回固定类型。 ` m@U!X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) : 9!%ZD  
4. 原样返回。 "bQ[CD  
  operator, jF"YTr6  
5. 返回解引用的类型。 | $^;wP  
  operator*(单目) U 5w:"x  
6. 返回地址。 I+ l%Sn#\  
  operator&(单目) =s97Z-  
7. 下表访问返回类型。 \{\MxXW  
  operator[] hn)a@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 . 9G<y 4  
  operator<<和operator>> 4R%*Z ~  
.\3`2  
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,pnga3Wu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H!IshZfktn  
2C^B_FUg|]  
template < typename Left > LE^G&<!  
struct value_return [s1pM1x  
  { 0'Z\O   
template < typename T > SkNre$>t{  
  struct result_1 1^J`1  
  { 5`[n8mU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^)yTBn,  
} ; G* b2,9&F  
yBe d kj  
template < typename T1, typename T2 > \,UZX&ip  
  struct result_2 ;;s* Ohh  
  { ,8G{]X)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y(VJbm`  
} ; NmIHYN3  
} ; B6P|Z%E;D6  
V}w;Y?] J  
a T  l c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ybdd;t}&1  
q6P wZ_  
下面我们来剥离functor中的operator() f7de'^t9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zzGYiF ?  
I8Vb-YeS  
return l(t) op r(t) <3X7T6_:@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rhzn/\)|  
return op l(t) yR~-k?7b  
return op l(t1, t2) i7[uLdQ  
return l(t) op `BFIC7a  
return l(t1, t2) op ~:Uw g+]j  
return l(t)[r(t)] hPhZUL%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6 &U+6gb  
l7[7_iB&E  
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: .3pbuU  
单目: return f(l(t), r(t)); +?D6T!)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qf)$$qi  
双目: return f(l(t)); Wo$%9!W  
return f(l(t1, t2)); ra '  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,hxkk`  
\[2lvft!  
struct meta_divide $gle8Z-  
  { n_D8JF  
template < typename T1, typename T2 > &Bb<4R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @+,pN6}g  
  { L];y}]:F*  
  return t1 / t2; 'WyTI^K9  
} ?wpB`  
} ; VxO%rq3  
<oMUQ*OtV  
这个工作可以让宏来做: }1 vT)  
_1Z=q.sC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lt'I,Xt  
template < typename T1, typename T2 > \ Eu<1Bse;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Mq%,lJA\  
以后可以直接用 7YWNd^FI V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HHk)ZfWRo  
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 ni&*E~a  
(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。。。) 6X g]/FD  
}*U[>Z-eO  
2Nc>6  
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 -5G)?J/*  
96Wp!]*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uUR~&8ERX  
class unary_op : public Rettype M<?Q4a'Q  
  { 2h30\/xkU  
    Left l; ?`?T7w|3 y  
public : JMBK{JK>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5wtTP ;P  
']6VB,c`  
template < typename T > ~rbIMF4T`]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R614#yn-+  
      { >"X\>M`"  
      return FuncType::execute(l(t)); s'P( ,!f  
    } bJr[I  
ug 7o>PX  
    template < typename T1, typename T2 > ]ekk }0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3*_fzP<R  
      { A^fjfa);V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =V+I=rqo  
    } <g8K})P  
} ; (AY9oei>  
("7M b{  
*mG`_9  
同样还可以申明一个binary_op Z5G!ct:W  
kQdt}o])  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wz8PtfZ  
class binary_op : public Rettype ~!6K]hB4  
  { JeH;v0  
    Left l; t/i5,le  
Right r; V% TH7@y  
public : %n0;[sD0A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UnWW/]E  
a.F Al@Br  
template < typename T > )8gGv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sE(HZR1  
      { 8Ad606  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %6j)=IOts  
    } Q<tu)Qo  
4NEq$t$Jn  
    template < typename T1, typename T2 > Z*{] ,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ye 6H*K  
      { YL^=t^ !4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6w3R'\9  
    } pz^<\  
} ; XP[uF ;w  
K5Wg"^AHY/  
pI`?(5iK6|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,M !tm7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6" T['6:j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dP$GThGl  
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。 M s9E@E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qgt[~i*  
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。。。 wVs.Vcwr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >r5P3G1  
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) !%mAh81{&/  
下面是修改过的unary_op $Byj}^;1  
iSRpfU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1xyU  
class unary_op W3W'oo  
  { }`VDD?M  
Left l; <c[U#KrvJ  
  wHjLd$ +o  
public : FwKj+f"  
vZ7gS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tU wRE|_  
G>qZxy`c  
template < typename T > ".*x!l0y7  
  struct result_1 co4h*?q  
  { 59uwB('|lH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [a[/_Sf{  
} ; D:\g,\Z  
/h2b;"  
template < typename T1, typename T2 > bte~c  
  struct result_2 {'+Q H)w(  
  { z"4]5&3A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =`n]/L"Q  
} ; mwv(j_  
}S-DB#6  
template < typename T1, typename T2 > 0X2@CPIFf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ij5g^{_T;8  
  { 8$N8}q%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NMO-u3<6.  
} w JwX[\  
$Kj&)&M  
template < typename T > %b.UPS@I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fBtm%f  
  { 8{U-m0v  
  return OpClass::execute(lt(t)); FxG7Pk+=  
} 6Z?j AXGSq  
@xsP5je]  
} ; aMARZ)V  
n@C~ev@%S  
W) j|rz.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?eV(1 Fr@  
好啦,现在才真正完美了。 .V9e=yW!*  
现在在picker里面就可以这么添加了: zboF 1v`  
fJ*:{48  
template < typename Right > hw_JDv+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r5&I? 0   
  { et,GrL)l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9ILIEm:  
} t-u|U(n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =bh*[ , -  
~H)4)r^  
"i.r@<)S  
nm$Dd~mxW1  
d &cU*  
十. bind SQsSa1  
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。 SDG-~(Y  
先来分析一下一段例子 y< R=  
PeX1wK%f  
Oh.ZPG=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *x~xWg9^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1RLY $M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WlB' YL-`g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;P&y,:<m:  
我们来写个简单的。 1 "TVRb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =6FUNvP#8  
对于函数对象类的版本: z><5R|Gf  
o{v&.z  
template < typename Func > +1C3`0(  
struct functor_trait wyx(FinIH  
  { "Y`3DxXz  
typedef typename Func::result_type result_type; T[k4lM  
} ; C;AA/4Ib  
对于无参数函数的版本: _s,ao '/  
wo2@hav  
template < typename Ret > `i ,_aFB|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )|j[uh6w o  
  { r90+,aLM#?  
typedef Ret result_type; o 6{\Zzp  
} ; .Hhhi  
对于单参数函数的版本: Op.8a`XLt&  
S-+"@>{HJ  
template < typename Ret, typename V1 > yn AB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > + j+5ud`  
  { VO3pm6r5  
typedef Ret result_type; 5F+APz7  
} ; K`}{0@ilCw  
对于双参数函数的版本: QR?yG+VU  
)CPM7>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > idc`p?XP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _Jz8{` "  
  { aeyNdMk -  
typedef Ret result_type; pD"vRbYF  
} ; f8 /'%$N  
等等。。。 XKL3RMF9r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3gWvmep1  
aIy*pmpD=  
template < typename Func > kB:Uu }(=N  
struct func_return -F&U  
  { cHA7Kg !  
template < typename T > a`9L,8Ve  
  struct result_1 }TRAw#h  
  { )"(]Lf's  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ql{(Lf$  
} ; Jo(`zuLJ  
0X8t>#uF  
template < typename T1, typename T2 > Eh</? Qv\  
  struct result_2 s>_V   
  { A$0H .F>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j!~l,::$"X  
} ; -W{DxN1  
} ; &K_)#v`|  
Tl]e%A`|  
$yDWu"R8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nL@KX>  
M4LP$N  
template < typename Func, typename aPicker > :,;K>l^U  
class binder_1 l:;PXy6)  
  { 'k;4j|<  
Func fn; B0$:b !  
aPicker pk; _CBWb  
public : `=+^|Y}  
]=rht9),"  
template < typename T > hDP/JN8y  
  struct result_1 d4:`@*  
  { CQ7{1,?2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G2 ]H6G$M  
} ; !J1rRPV  
e:E0"<  
template < typename T1, typename T2 > 'oNO-)p\#!  
  struct result_2 DBLk!~IF  
  { *,C(\!b !?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7 J^rv9i4  
} ;  mvW%  
(z7vl~D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rt3qdk5U  
# ?1Sm/5k`  
template < typename T > [P zv4+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wc3kO'J  
  { kh~'Cn "O  
  return fn(pk(t)); Dih6mTP{  
} r?m+.fJB  
template < typename T1, typename T2 > ^L1L=c;,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D.D$#O_n.S  
  { 76tdJ!4Z  
  return fn(pk(t1, t2)); \y6OUM2y  
} /[:dp<  
} ; ]3ONFa  
dca ;'$  
EcIE~qs  
一目了然不是么? t$2_xX  
最后实现bind K]/4qH$:  
)m6M9eC  
zX5!vaEv  
template < typename Func, typename aPicker > %6 Q4yk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3X9b2RY*L/  
  { b[z]CP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jVLA CWH  
} 2._X|~0a  
ob+euCuJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f>'Y(dJ'W  
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。 01!s"wjf  
V)Z70J <'  
十一. phoenix d]9U^iy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bwr3jV?S  
Z\[N!Zt|  
for_each(v.begin(), v.end(), C]^H&  
( 80A.<=(=.  
do_ [dtbkQt,c  
[ =to=8H-  
  cout << _1 <<   " , " Y`+=p@2O2o  
] ,mRyQS'F  
.while_( -- _1), Bq/:Nd[y  
cout << var( " \n " ) 7+./zN  
) Vcd.mE(t%  
); $/Aj1j`"9+  
L@=3dp!\Cu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sNun+xsf^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'B+ ' (f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NM)k/?fA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zmbfq8K  
dr4Z5mw"E  
I ZQHu h  
template < typename Cond, typename Actor > l & Dxg  
class do_while t|t#vcB  
  { kd"N 29  
Cond cd; a^,(v  
Actor act; w[P4&?2:  
public : f#ri'&}c :  
template < typename T > 0"~i ^   
  struct result_1 "~TA SX_?  
  { ? ` SUQm  
  typedef int result_type; O25lLNmO  
} ; 8* Jw0mSw  
8H[:>;S I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S/;bU :  
R_=6GZH$G  
template < typename T > zB yqD$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -i-?.:  
  { Z{'i F   
  do tTd\|  
    { |bgo;J/  
  act(t); bLt.O(T}  
  } boG_f@dv(  
  while (cd(t)); 1+?N#Fh  
  return   0 ; hY`\&@  
} ybp -$e  
} ; <w3!!+oK"  
Z"unF9`"1  
g^zs,4pPU<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fhB}9i^]tg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0p89: I*0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Cu6%h>@K$  
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。 )8g(:`w  
下面就是产生这个functor的类: A$6$,h  
\d::l{VB  
@JdZ5Q  
template < typename Actor > YJ$1N!rG  
class do_while_actor [9:9Ql_h  
  { a&vY!vx 3  
Actor act; 4tY ss  
public : W`^@)|9^)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E!S 78 z:  
nS>8bub30  
template < typename Cond > [$[:"N_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *hcYGLx r  
} ; cu+FM  
[z 7bixN  
J4Dry<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Mw9 \EhA  
最后,是那个do_ V')0 Mr  
\6\<~UX^  
Bj7gQ%>H4  
class do_while_invoker 6-O_\Cq8  
  { bJs9X/E  
public : @B}aN@!/  
template < typename Actor > k1Q ?'<`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j&k6O1_  
  { 0Fu~%~#E$  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4>J   
} y+7PwBo%e  
} do_; '(/7[tJ  
y r,=.?C-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {s;U~!3aY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E lUEteZ  
最后来说说怎么处理break和continue |fo0  
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。 5e WwgA  
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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