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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O_E\(So  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hJ)\Vo  
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, a>05Yxw  
: \{>+!`w  
=7e|e6  
4!q4WQ ;  
  class filler .wdWs tQ  
  { !nm[ZrS P  
public : 5W Z9z-6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !,SGKLs.m  
} ; Q; V*M  
Fm{/&U^  
71RG1,  
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: @|=JXSr!KY  
X\=m  
]-rhc.Gk@1  
,k9@%{4 l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EMTAl;P  
u|G&CV#r  
vqeWt[W v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XEUy,>mR  
:rdw0EROy  
 9Kpzj43  
M*+MhM-  
二. 战前分析 tc|`cB3f  
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。 0\y{/P?I$  
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 fQ[& ^S$  
[|vE*&:uO  
@) \{u$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1xBg^  
  /* --------------------------------------------- */ MF41q%9p  
vector < int *> vp( 10 ); z#j)uD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O(_a6s+m  
/* --------------------------------------------- */ rUz-\H(-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); doX8Tq   
/* --------------------------------------------- */ G $F3dx.I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); San=E@3}v!  
  /* --------------------------------------------- */ sC< B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }C'H@:/  
/* --------------------------------------------- */ #GlQwk3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5n1aRA1  
ZCcKY6b  
sOf;I]E|  
.{=|N8*py8  
看了之后,我们可以思考一些问题: id" -eMwp  
1._1, _2是什么? w,s++bV;L  
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。 2#XYR>[  
2._1 = 1是在做什么? v/s6!3pnl  
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。 b3vPGR  
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。 fOHgz ,x=  
)-u0n] ,  
`pTCK9  
三. 动工  gZg5On  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W ZAkp|R  
'g@Yra&09  
S>6f0\F/Y%  
J8;lG  
template < typename T > FG6bKvEQm^  
class assignment jG E=7  
  { [bK5q;#U4  
T value; >QcIrq%=  
public : $ Ith8p~  
assignment( const T & v) : value(v) {} !EuqJjh  
template < typename T2 > -aV!ZODt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f~rq)2V:  
} ; 2C &G' @>  
g,YJh(|#{  
O^L#(8bC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 70MSP;^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?nwFc3qw  
;UnJrP-if  
C@ns`Eh8w  
nRSiW*;R  
  class holder #J): N  
  { m) -D rbE  
public : 5L!cS+QNU  
template < typename T > +{5y,0R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h8)m2KrZ!.  
  { vUNmN2pRJ  
  return assignment < T > (t);  A|90Ps  
} fK?/o]vq  
} ; 5dNM:1VoE  
Bokpvd-c7  
Ht,dMt>:  
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: V:Lq>rs#  
|({ M8!BS  
  static holder _1; Y;uQq-CP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z6S?xfhr'{  
Mnx')([;W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S!r,p};  
而不用手动写一个函数对象。 NU <K+k  
{}A1[ Y|  
'Y;M%  
@,i_Gw)  
四. 问题分析 u;/5@ADW  
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。 V0 O6\)/.  
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。 NE1n9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %vZTD +i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6oA2"!u^w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I%Yeq"5RB  
<} BuU!  
五. 问题1:一致性 k7cM.<s!  
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?| QO;OeMQv%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #<k L.e[  
:5DL&,,Q3  
struct holder |H%[tkW6c  
  { Gkr?M^@K  
  // }9FAM@x1K&  
  template < typename T > iS@+qWo1  
T &   operator ()( const T & r) const H-g CY|W  
  { +WTO_J7  
  return (T & )r;  qH9bo-6  
} )a=58r07  
} ; qZwqnH  
t"Tv(W?_  
这样的话assignment也必须相应改动: :g~X"C1s  
PZ[hH(EX  
template < typename Left, typename Right > DKnlbl1^?  
class assignment _t7}ny[  
  { [~v1  
Left l; 9:v0gE+.  
Right r; Q8GI;`Rb  
public : N7l`-y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <u Kd)l  
template < typename T2 > _B6W:k|-7l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W3E7y?  
} ; /9o gg  
cqSo%a2  
同时,holder的operator=也需要改动: vvwQ/iJO4Q  
\\d!z-NOk?  
template < typename T > >gSiH#>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pz77\DpFi  
  { ~\]lMsk+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;RUod .x  
} EU,f;H  
r Y#^C  
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。 0n)99Osq(u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R[vA%G  
- xE%`X  
return l(rhs) = r; Po*G/RKu4W  
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。 ?? 2x*l1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E-v#G~  
|]UR&*  
template < typename Tp > N/V~>UJ0{*  
class constant_t sL",Ho  
  { 1{Kv  
  const Tp t; ODFCA. t  
public : WXmR{za   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d$}!x[g$Z  
template < typename T > @ i*It Hk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u_*DS-  
  { (O-.^VV  
  return t; $TZjSZ1w  
} #e*jP&1S  
} ; 9=5xt;mEs}  
/!A?>#O&.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f j:q>}V  
下面就可以修改holder的operator=了 !3;KC"o  
jM5w<T-2/  
template < typename T > < pWk   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +zL|j/q?  
  { duq(K9S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W20H4!G  
} oksAQnQe  
L} Rsg'U  
同时也要修改assignment的operator() {Lg]chJq?  
A9 ;!\Wo  
template < typename T2 > r>,s-T!7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UpFm3gKF  
现在代码看起来就很一致了。 I(Gl8F\c~  
Y9r##r+  
六. 问题2:链式操作 k/,7FDO?m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h6;vOd~%  
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。 jzb%?8ZJ  
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。 |6o!]~&e$1  
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。 pybE0]   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #<o=W#[  
!4vepa}Y  
template < typename T > n]x%xnt  
struct result_1 !lxq,Whr{  
  { `)TuZP_)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c_Lcsn  
} ; EGw;IFj)  
vT{+Z\LL=  
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: svRYdInBNu  
C-tkYP  
template < typename T > i38`2  
struct   ref +[B@83  
  { +aZcA#%  
typedef T & reference; T?k!%5,Kj  
} ; ,JqCxb9  
template < typename T > &[W53Lqa  
struct   ref < T &> E@/* eJ  
  { JuD&121N*  
typedef T & reference; :v B9z  
} ; &B?*|M`)k  
F&u)wI'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?^gq  
>!3r7LgK  
template < typename T > qtlcY8!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L]Dq1q8`  
  { M{4U%lk  
  return l(t) = r(t); b<27XZ@  
} a&!K5(  
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。 36MNaQt'e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %?m_;iv  
6m mc{kw'  
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 {v}BtZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Px?zih!6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S~hoAl"xb/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i5#4@ 4aC  
最后的布局是: MG:eI?G/'  
                Add sH51 .JG  
              /   \ &2sfu0K  
            Divide   5 ^E&WgXlb  
            /   \ !6FO[^h||H  
          _1     3 {NUI8AL46A  
似乎一切都解决了?不。 ksy]t |  
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。 5kLz8n^z@@  
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。 JXQh$hs  
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!X`"rI  
+!cibTQTT  
template < typename Right > p+#]Jr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v(P5)R,  
Right & rt) const #pnB+h&tE  
  { Oh5aJ)"D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R q`j|tY  
} G]zyx"0Sqb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &P&VJLAe  
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。 cvVv-L<[S`  
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 Y=k$  
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。 r !;wKO  
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。 ^4Tf6Fw#  
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? k!py*noy  
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: a: 2ezxP  
KsQn%mxS  
template < class Action > N(`XqeC*  
class picker : public Action o&MOcy D  
  { opgNt o6$  
public : %[x PyqX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qF Xx/FZ  
  // all the operator overloaded *~kHH  
} ; |f3 :9(p  
cRv#aV  
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。 7;9 Jn  
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: |3G;Rh9w,  
bD`h/jYv  
template < typename Right > #z =$*\u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5;X r0f  
  { |ZG0E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [LM9^*sG2V  
} {ObUJ3  
C#TP1~6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m,)o&ix1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NH<~B C]I  
v}TFM  
template < typename T >   struct picker_maker  {gb` %J  
  { CU@}{}Yl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dWP<,Z>  
} ; y\_k8RqE^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #ri;{d^6  
  { &l0 ,q=T  
typedef picker < T > result; et=i@PB)  
} ; `(M0I!t  
0i(c XB  
下面总的结构就有了: Sq]QRI/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -tA_"q'^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 YySo%\d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *uoO#4g~  
至此链式操作完美实现。 "KgNMNep  
*p0Kw>  
D2I|Z  
七. 问题3 0UhJ I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :,V&P_  
bnZ H  
template < typename T1, typename T2 > fR]KXfZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KNjU!Z/4  
  { y@rg_Paq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6+4SMf3  
} L *cP8v4  
8^67,I-c  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XTRF IY  
]CDUHz  
template < typename T1, typename T2 > uH)?`I\zrd  
struct result_2 CU:HTz=  
  { g3f; JB   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JCci*F#r  
} ; MzH'<`;BP  
?JBA`,-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? M(vX.kF  
这个差事就留给了holder自己。 W;?e@}  
    PMT}fg  
9"zp>VR  
template < int Order > O l;DJV  
class holder; (4|R}jv  
template <> 5\}E4y  
class holder < 1 > qRHT~ta-?  
  { ={;7WB$  
public : QD-`jV3  
template < typename T > &ET$ca`j#  
  struct result_1 $Z3{D:-)  
  { [5]n,toAh  
  typedef T & result; pj$kSS|m6-  
} ; k *D8IB  
template < typename T1, typename T2 > >[;L.  
  struct result_2 8erG](  
  { r7FJqd  
  typedef T1 & result; TfHL'u9B  
} ; 2R W~jn"  
template < typename T > ^SK!? M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mh MXn;VKj  
  { HPg%v |  
  return (T & )r; 7A h   
} F"1tPWn  
template < typename T1, typename T2 > Bg}l$?S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BkP4.XRI  
  { ;*0nPhBw0>  
  return (T1 & )r1; 2@IL  n+#  
} %cBOi_}}~  
} ; iNc!z A4  
N6`U)=2o>h  
template <> iCCe8nK  
class holder < 2 > ]E)\>Jb  
  { 'bsHoO  
public : C DoD9Hq,  
template < typename T > nw_s :  
  struct result_1 L4Kg%icz l  
  { al9( 9)  
  typedef T & result; _%Yi ^^  
} ; Uq~b4X$  
template < typename T1, typename T2 > UD.ZnE{"  
  struct result_2 xGFbh4H=8p  
  { ;WAa4r>  
  typedef T2 & result; 4I .'./u  
} ; >TiE Y MW  
template < typename T > /8!n7a7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /;{L~f=et)  
  { jT!?lqr(Rb  
  return (T & )r; %hlgLM  
} w=3 j'y{f  
template < typename T1, typename T2 > y0-UO+ ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }Q@~_3,UJ  
  { "n)AlAV@  
  return (T2 & )r2; =:!>0~  
} __zHe-.m  
} ; bYZU}Kl;(  
_#MKpH  
/ DP0K @%  
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> >。 8_ o~0lb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gf?N(,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i=1crJ:  
EJRkFn8XG'  
return l(i, j) = r(i, j); Ke=+D'=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oz]&=>$1I  
\ \Tz'>[\  
  return ( int & )i;  D[}^G5  
  return ( int & )j; t&NpC;>v  
最后执行i = j; UR9\g(  
可见,参数被正确的选择了。 ,7k-LAA  
ALcPbr  
z"mpw mv5  
8!HB$vdw7  
cx ("F /Jm  
八. 中期总结 z&Aya*0v`  
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: ?>iUz.];t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /h{Rf,H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wOCAGEg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gFrNk Uqp  
z+{+Q9j  
#ti%hm  
BvH?d]%  
8e^uKYR<  
}}ic{931  
九. 简化 */_'pt  
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。 ^\kH^   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SH#*Lc   
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: -(>Ch>O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FvYciU!  
  +-*/&|^等 a s('ZD.9  
2. 返回引用。 -|f0;Fl  
  =,各种复合赋值等 /AyxkXq  
3. 返回固定类型。 Y/"t!   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O|)b$H_  
4. 原样返回。 3"< 0_3?W  
  operator, "^!y>]j#A  
5. 返回解引用的类型。 *,%$l+\h  
  operator*(单目) u`.)O2)xU  
6. 返回地址。 gujP{Z  
  operator&(单目) &xhwOgI#,  
7. 下表访问返回类型。 So8 Dwz?  
  operator[] T:zM]%Xh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :=TIq  
  operator<<和operator>> 1_A_)l11  
{ PJ>gX$  
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。 Gk/cP`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HZ2W`wo  
PB7-`uz  
template < typename Left > ,|}mo+rb-  
struct value_return "P54|XIJ\  
  { #^Pab^Y3r-  
template < typename T > m{?f,Q=u@  
  struct result_1 uwr7 .\7  
  { mo] l_'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EApbaS}Up  
} ; 5ya^k{`+ZO  
tl\<:8pI"  
template < typename T1, typename T2 > { V[}#Mf  
  struct result_2 J|DZi2o  
  { -W<1BJE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gyy4zK  
} ; EwU)(UK  
} ; g}W|q"l?i  
;b~\ [  
(_<,Oj#*S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t89Tt@cf  
t|i<}2  
下面我们来剥离functor中的operator() noL9@It0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s.Bb@Jq  
f,Dic%$q  
return l(t) op r(t)  X(X[v]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,Kl?-W@  
return op l(t) X-kOp9/.  
return op l(t1, t2) qIQRl1Tw;V  
return l(t) op h~](9e s  
return l(t1, t2) op Rz|@BxB>n  
return l(t)[r(t)] )RvX}y-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g#^MO]pY  
Iz#4!E|<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .(.<  
单目: return f(l(t), r(t)); 1' v!~*af  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qy)~OBY  
双目: return f(l(t)); +kQ=2dva  
return f(l(t1, t2)); ^]D1':  
下面就是f的实现,以operator/为例 \`xlD&F@U  
%)?jaE}[  
struct meta_divide LybaE~=  
  { w4Df?)Z  
template < typename T1, typename T2 > G$MEVfd"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `o295eiY(b  
  { la_c:#ho  
  return t1 / t2; C!Srv 7  
} xk% 62W  
} ; 25-h5$s  
megTp  
这个工作可以让宏来做: 0kOwA%m  
ow{.iv\,u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -X~|jF  
template < typename T1, typename T2 > \ t4G$#~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _ `&l46  
以后可以直接用 )Hmf=eoc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vno/V#e$WX  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  e]1Zey  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^N|8 B?Vg  
/OzoeI t  
=3w;<1 ?'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9 %4:eTcp  
 ;tZQ9#S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G%t>Ll``C  
class unary_op : public Rettype PC<_1!M]  
  { @r/~Y]0Ye5  
    Left l; qJrKt=CE  
public : dp'[I:X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ceJi|`F  
?X6}+  
template < typename T > ]4en |Aq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4,c6VCw3+  
      { Z%B6J>;uM  
      return FuncType::execute(l(t)); X(*O$B{ R  
    } YnU)f@b#  
T!KwRxJ23  
    template < typename T1, typename T2 > HdI)Z<Krp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9%iQ~   
      { N\ !  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /}m*|cG/  
    } D\-\U E/  
} ; o#,^7ln  
yvoz 3_!  
7\,9Gcv1  
同样还可以申明一个binary_op *1<kYrB  
iI";m0Ny  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s) shq3O  
class binary_op : public Rettype dM^Z,; u  
  { )B0%"0?`8  
    Left l; ~;#}aQYo  
Right r; mA+:)?e5~  
public : ()l3X.t,$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~BmA!BZV`  
ji1vLu4|t  
template < typename T > 0zB[seyE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +K`A2&F9  
      { ([dd)QU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3wq<@dRv4  
    } OpEH4X.Z  
Y -a   
    template < typename T1, typename T2 > 5MAfuHq^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }r5yAE  
      { =#S.t:HQ*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KaNs>[a8  
    } j/*1zu8Y  
} ; 2.Qz"YDh =  
'6 F-%  
gYc]z5`  
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 QH9t |l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j,+]tHC-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4}uOut  
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。 V^5d5Ao  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VE|l;aXi  
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。。。 =\WF +r]V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vyIH<@@p7  
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) 2+ cs^M3  
下面是修改过的unary_op {}$7Bp  
@a?7D;+<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?1SsF>|  
class unary_op WK>|IgK  
  { WR"D7{>tw  
Left l; Gs,:$Im  
  GBbnR:hM  
public : zXn-E  
 S=(O6+U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E5bVCAz  
20|`jxp  
template < typename T > \xkKgI/  
  struct result_1 -Lh7!d  
  { 3N2d V6u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;/j2(O^  
} ; >CqzC8JF  
E[]5Od5#  
template < typename T1, typename T2 > ~P1~:AT  
  struct result_2 P2-&Im`+  
  { {_O!mI*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o eU i  
} ; go uU  
>%j%Mj@8q|  
template < typename T1, typename T2 > J~k9jeq9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 8bW  
  { Rqh5FzB>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W&?Qs=@  
} hw^&{x  
uw}Rr7q  
template < typename T > I+8n;I)]X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FmL]|~  
  { br[iRda@  
  return OpClass::execute(lt(t)); Rm} ym9  
} z~ cW,  
N T`S)P*?  
} ; f~`=I NrU  
Q5+1'mzAB  
Gmz^vpQ]t  
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 ;.A}c)b  
好啦,现在才真正完美了。 to'7o8Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: +3)r szb72  
'r?ULft1  
template < typename Right > E#B-JLMGl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?l0eU@rwQ  
  { E7:xPNU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =:- fK-d  
} @Jzk2,rI  
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。 K3yQ0k |  
!GqFX+!Ju  
,@`?I6nKy  
Ttluh *  
8D='N`cN+  
十. bind D@O `"2  
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。 4ba*Nc*Yc  
先来分析一下一段例子 Z[oF4 z   
-K64J5|b7  
2B ]q1>a!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oJ74Mra  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 35<A :jKS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r )F;8(  
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。 h.jJAVPi  
我们来写个简单的。 4l$OO;B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |kYlh5/c d  
对于函数对象类的版本: ] G&*HMtp  
%71i&T F  
template < typename Func > )kpEcMlR  
struct functor_trait N~v6K}`}  
  { wVBK Vb9N  
typedef typename Func::result_type result_type; i(}Pr A  
} ; pHV^K v#  
对于无参数函数的版本: -50DGA,K6  
;CYoc4e  
template < typename Ret > _fHC+lwN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2{-29bq  
  { bdg6B7%Q  
typedef Ret result_type; ^#9385  
} ; X0lPRk53(  
对于单参数函数的版本: u_(~zs.N]  
;tjOEmIiU  
template < typename Ret, typename V1 > "o5]:]h)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [jMN*p?  
  { cb}"giXQTB  
typedef Ret result_type; (Xd8'-G$m  
} ; ujU,O%.n  
对于双参数函数的版本: |N.2iN:  
_f1o!4ocx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ar`+x5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z 6:Wh  
  { 0HzqU31%l@  
typedef Ret result_type; AkhG~L  
} ; 77P\:xc  
等等。。。 9LDv?kYr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k9Pvh,_wp  
hbw(o  
template < typename Func > rq+_ [!  
struct func_return ;*A'2ymXUT  
  { l5[5Y6c>  
template < typename T > 2Ez<Iw  
  struct result_1 E9:@H;Gc  
  { >>U>'}@Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LOh2eZ"n  
} ; M<vPE4TIr*  
SyWZOE%p  
template < typename T1, typename T2 > :gVUk\)  
  struct result_2 V ao:9 ~  
  { K d&/9<{>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d)o5JD/  
} ; kwI``7g8*e  
} ;  F B]Y~;(  
L)e" qC_-  
HQqFrR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U0x A~5B  
YvR bM  
template < typename Func, typename aPicker > r/YJ,2!  
class binder_1 ij" ~]I  
  { acd[rjeT  
Func fn; A;oHji#*  
aPicker pk; ci0A!wWD  
public : ['d9sEv.  
{v ?Q9  
template < typename T > i'IT,jz !  
  struct result_1 slQn  
  { c_J9CKqc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u`pTFy  
} ; VY?9|};f  
YF%gs{  
template < typename T1, typename T2 > T &ZQ ie/  
  struct result_2 dWAt#xII  
  { kf, &t   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CIudtY(:  
} ; NR4+&d  
8wU$kK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p.DQ|?  
h4Crq Yxa_  
template < typename T > ?uWUs )9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6(n0{A  
  { X1j8tg  
  return fn(pk(t)); iT]t`7R  
} Rh>B# \  
template < typename T1, typename T2 > $7x2TiAL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mRk)5{  
  { +QChD*  
  return fn(pk(t1, t2)); S 'a- E![  
} kDmm  
} ; R9XU7_3B  
t{md&k4  
TW|K.t@5#H  
一目了然不是么? VkQ@c;C  
最后实现bind [+ud7l  
$8tk|uh  
D"7}&Ry:  
template < typename Func, typename aPicker > 55Ss%$k@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `TrWtSwv  
  { )6"}M;v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K-RmB4WI  
} Et=Pr+Q{c  
JZ5k3#@e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X9x`i  
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。 W06aj ~7Z  
?cU,%<r  
十一. phoenix |]\zlH"w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fY<#KM6X  
AwM`[`ReE  
for_each(v.begin(), v.end(), 7;>|9k  
( q lc@$  
do_ !eX0Q 2  
[ i%2u>N i^  
  cout << _1 <<   " , " ?ZF):}r vZ  
] Ailq,  c  
.while_( -- _1), 6v`3/o  
cout << var( " \n " ) C}huU  
) -/f$s1  
); *+M#D^qo  
{j2V k)\[i  
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: T{dQ4 c  
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 0ho;L0Nr'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U^m#!hp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [WwoGg*)mn  
'l*X?ccKy  
_w^,j"  
template < typename Cond, typename Actor > %>KbaM1b  
class do_while pMfb(D"  
  { wQxI({k@  
Cond cd; HNzxF nh  
Actor act; ?f?5Kye  
public : C'6I< YX  
template < typename T > '$ei3  
  struct result_1 L2H  
  { Z.VKG1e}  
  typedef int result_type; ) Sn0Y B  
} ; yw1 &I^7  
^rWg:fb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wZvv5:jKpu  
-Vn#Ab_C  
template < typename T > g5V\R*{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Ok1j0~~  
  { 35\ |#2qw6  
  do W+h2rv  
    { <-VBb[M#  
  act(t); s.J 4&2Q  
  } K%q5:9m  
  while (cd(t)); rc_m{.b  
  return   0 ; M @5&.  
} ] !/  
} ; J0xHpe  
qb>ULP0  
r:*G{m-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ON2o^-%=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H|% J"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 IeYYG^V<A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 g~hMOI?KK^  
下面就是产生这个functor的类: 2` o @L  
B+W7zv  
oE ' P  
template < typename Actor > xf,[F8 2y  
class do_while_actor 3h7RQ:lUi  
  { ^Jp T8B}  
Actor act; ^exU]5nvz  
public : CG1MT(V7?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }gbLWx'iG  
o/pw=R/):  
template < typename Cond > z,,"yVk`,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >|taU8^|G}  
} ; Q-7?'\h  
}c/p;<  
wGyVmC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 __=53]jGE  
最后,是那个do_ 3FBLCD3  
!se1W5ke#  
ucN' zq  
class do_while_invoker '=dQ$fs  
  { O= S[ n  
public : DY2*B"^  
template < typename Actor > u)oAQ<w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~ZKJ:&f  
  { eF+F"|1h  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'f( CN3.!  
} X1#Ar)  
} do_; <>HtXn/  
x^ `/&+m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VYG@_fd!x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <6UXk[y  
最后来说说怎么处理break和continue PUR,r%K`  
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。 63l3WvoK  
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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