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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5jx{O${u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /xrt,M@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, IK~ur\3  
z_A%>E4  
WYEvW<Hv  
3i35F.=X,  
  class filler ^]E| >~\  
  { /*r MveT  
public : oDKgW?x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #z~D1Zl  
} ; .(1=iL_3e  
<C${1FO7If  
?G!^ |^S*  
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: nez5z:7F  
g.F{yX]  
F^A1'J  
tet  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "TN}=^A\F  
,,fLK1  
Rg0\Ng4|G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JK,#dA#  
RR`?o\  
yU .B(|  
~@itZ,d\  
二. 战前分析 -#rFCfPy^  
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。 &W.tjqmw  
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 1(On.Y=   
&S3szhe  
@H7dQ, %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DU}q4u@ )  
  /* --------------------------------------------- */ !X[lNt O  
vector < int *> vp( 10 ); IO v4Zx<)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p)TH^87  
/* --------------------------------------------- */ !ZSC"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c{FvMV2em  
/* --------------------------------------------- */ !B-&I E?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `DWzp5Ax  
  /* --------------------------------------------- */ P d*}0a~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bs_I{bCu?  
/* --------------------------------------------- */ Hb!Q}V+Kb8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 60X B  
;&JMBn]J  
M{O2O(  
5 0~L(<  
看了之后,我们可以思考一些问题: zg8m(=k'  
1._1, _2是什么? NbkWy  
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。 EWH'x$z_q  
2._1 = 1是在做什么? 7J$ ^R6rh  
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。 3@6f%Dyj  
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。 @jwUH8g1  
E.6^~'/  
{ " $2  
三. 动工 Kpj0IfC,10  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @["Vzg!I6"  
y}#bCRy~.A  
$Fd9iJ!k  
H Qf[T@  
template < typename T >  kQX,MP(  
class assignment LR9dQ=fHS  
  { T(ponLh  
T value; `33h4G  
public : ?P"ht  
assignment( const T & v) : value(v) {} m;Sw`nw?  
template < typename T2 > 3=;iC6 `  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W-Hw%bwN/q  
} ; VZ_ 4B *D  
F\Tlpp9  
H+*o @0C\~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I:mJWe  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]IyC  
!t;$n!7<  
QM;L>e-ZY  
?bN8h)>QQ8  
  class holder 173/A=]  
  { m[Zz(tL  
public : siyJjE)}w  
template < typename T > '<1T>|`/t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >@ge[MuS  
  { 1j0yON  
  return assignment < T > (t); yKfRwO[ j  
} ;=UrIA@y;=  
} ; W P.6ea7k  
[@>Kd`!'  
RQ/X{<lQ)  
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: <([o4%  
u!{P{C  
  static holder _1; q;B-np?U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '1.T-.4>&  
TS=p8@w}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6Y}#vZ  
而不用手动写一个函数对象。 2psLX  
LZ\}Kgi(!T  
qx`*]lX  
:Q&8DC#]  
四. 问题分析 J0|/g2%0  
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。 q/%f2U%4:  
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。 .&}}ro48  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sfVtYIu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8 wC3}U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LvW9kL+WiQ  
(Ptv#LSUX  
五. 问题1:一致性 ,gkxZ{Eh  
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?| ,)oUdwR k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <=jE,6_|  
t3U*rr|A  
struct holder nC[L"%E|se  
  { zL)m!:_  
  // na8A}\!<  
  template < typename T > \>9%=32u.  
T &   operator ()( const T & r) const WnHf)(J`"  
  { `wk#5[Y_  
  return (T & )r; fdp/c wd  
}  >cSc   
} ; Dc BTW+  
A")B<BK  
这样的话assignment也必须相应改动: jOEb1  
WERK JA  
template < typename Left, typename Right > rxm!'.+  
class assignment vco:6Ab$  
  { X$%RJ3t e  
Left l; ZH~m%sA  
Right r; M@{GT/`Pf  
public : X "1q$xwc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q[8L='E  
template < typename T2 > n*bbmG1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T7!a@  
} ; hQl3F6-ud  
qw"`NubX  
同时,holder的operator=也需要改动: :5h&f  
D!)'c(b  
template < typename T > |!rD2T\Ef  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dos$d3B4  
  { _=4Dh/Dv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R.> /%o  
} E: XzX Fxx  
3- LO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~u}[VP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wm@1jLjrQ  
WWq)Cw R  
return l(rhs) = r; 0W]Wu[k  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d [K56wbpx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9[$g;}w  
 bQ  
template < typename Tp > (:E^} &A  
class constant_t Jq?ai8  
  { Ep?a1&b  
  const Tp t; qj/ 66ak  
public : Ct"h.rD]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B8[H><)o\y  
template < typename T > jC; XY!d6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^$rt|]  
  { V^?+|8_(  
  return t; d![EnkyL;  
} @@!t$dD  
} ; )"j_ NlO  
VWbgusxJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ) `;?%N\  
下面就可以修改holder的operator=了 M# S:'WN  
"$ u"Py  
template < typename T > nQ/(*d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8!:4m"Y  
  { 51&wH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1v,4[;{  
} b4,yLVi<T  
tEf-BV;\y  
同时也要修改assignment的operator() 2R|2yAh  
=\oNu&Q^  
template < typename T2 > M|Z] B<_x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HHg=:>L z  
现在代码看起来就很一致了。 MZ% P(5  
{N7,=(-2=  
六. 问题2:链式操作 ` LU&]NS3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t {x&|%u  
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。 dd98v Vj  
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。 U .e Urzu  
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。 #(XP=PUj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3MkF  
?i9LqHL  
template < typename T > g($y4~#  
struct result_1 N2q'$o  
  { nA%-<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MPM_/dn-  
} ; UW)k]@L  
|A5]hL   
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: gqG l>=.m  
9)mJo(  
template < typename T > ,4EE9 ?J  
struct   ref ydoCoD w  
  { u~a<Psp&|  
typedef T & reference; 'nW:2(J  
} ; R},mq&f5  
template < typename T > ?vM{9!M  
struct   ref < T &> Hyc19|  
  { W)j/[  
typedef T & reference; 1gCp/m2r7  
} ; ' 71D:%p  
|bB..b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b\6w[52m  
MUVp8! *@  
template < typename T > s}/YcUK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OG}0{?  
  { MPNBA1s  
  return l(t) = r(t); bha_bj  
} % sT=>\  
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。 ^Z2%b>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qmJFXnf  
%o*afd  
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 >W 8!YOc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .X YSO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QeU>%qKT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BA L!6  
最后的布局是: W\FKA vS  
                Add WS2TOAya)  
              /   \ YwHnDVV+  
            Divide   5 q$U;\Mg)  
            /   \ K;S&91V)=  
          _1     3 %~$4[,=  
似乎一切都解决了?不。 D|_}~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。 DF9Br D0{  
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。 wk)gxn1A,  
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: /m9t2,KB  
PvKe|In(  
template < typename Right > TC J\@|yw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .6  
Right & rt) const Gvj@?62  
  { ?Tb'J`MO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fda<cS]  
} )lH?XpfTjm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5.5dB2w  
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。 ilpg()  
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。 N[zI@>x  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 42Ql^ka  
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。 $mp7IZE|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Lf7iOW9U3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,]20I _  
PP$Ig2Q  
template < class Action > 1AA(qE  
class picker : public Action 4!iS"QH?;^  
  { i~k?k.t8  
public : qdUlT*fw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F'|,(P  
  // all the operator overloaded ^3AJYu  
} ; -/7[_,  
Tcr&{S&o  
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。 j+Wgjf  
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: (?q]E$ @  
5C{X$7u  
template < typename Right > 0.&gm@A~c$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yTbBYx9Bi  
  { RwT.B+Onuy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d|DIq T~{W  
} H+_oK ]/  
x"U/M ?l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 213D{#2  
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。 s9O] tk  
9-pd{Z~l  
template < typename T >   struct picker_maker pmHd1 Wub  
  { QIo|t!7F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7Zr jU {  
} ; <%) :'0q&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u%v^(9z  
  { s7df<dBC  
typedef picker < T > result; h'T\gF E%  
} ; UDuKG\_J<y  
WDgp(Av!  
下面总的结构就有了: 6o6!O l  
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。 h-!(O^M  
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。 eYR/kZ %<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }L:LcM  
至此链式操作完美实现。 1&wZJP=  
t41\nTZr  
ki}Uw#  
七. 问题3 G|Q}.v  
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。 F-_RL-hbN%  
Rp.@  
template < typename T1, typename T2 > Ia>qVM0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^JY R^X>_  
  { t}NxD`8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r]8tl  
} |(y6O5Y.  
Rra(/j<rQ  
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: nb?bx{M  
4+l7v?:Pr  
template < typename T1, typename T2 > @0B<b7Jv  
struct result_2 Oi l>bv8  
  { l  4~'CLi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MY1 tYO  
} ; u'?t'I  
@A$%baH0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q"Q|]f*  
这个差事就留给了holder自己。 ?V*>4A  
    MV=.(Zs  
5dYIL`  
template < int Order > & +%CC  
class holder; Z<ke!H  
template <> oJXZ}>>iT  
class holder < 1 > tDIzn`$ z  
  { B-M|}T  
public : jY ^ndr0;  
template < typename T > ]1D>3  
  struct result_1 7W}~c/%  
  { 6jF~zI^  
  typedef T & result; kv`x  
} ; 1F[; )@  
template < typename T1, typename T2 > {n.g7S~  
  struct result_2 HjnHl-  
  { -pkeEuwv{  
  typedef T1 & result; azOp53zR  
} ; Q5ohaxjF  
template < typename T > !gJAK<]iW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R<JI  
  { Hi.JL  
  return (T & )r; >@]E1Qfe  
} ;'p0"\SV  
template < typename T1, typename T2 > p'xj:bB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VFG)|Z  
  { .@=d I  
  return (T1 & )r1; :i:Zc~%  
} wl(}F^:/`  
} ; w8{deSdfP  
;&:UxmTf  
template <> y fP&Q<|  
class holder < 2 > Ep0Aogp29  
  { Y]P $|JW):  
public : y>wr $  
template < typename T > QRt(?96  
  struct result_1 }14.u&4  
  { ]G|@F :  
  typedef T & result; "q]v2t  
} ; u45e>F=  
template < typename T1, typename T2 > qn4Dm ^  
  struct result_2 B=n]N+  
  { 2.; OHQTE  
  typedef T2 & result; .l#Pmd!  
} ; LJI&j \  
template < typename T > I -;JDC?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qD`')=  
  { @6t3Us~/  
  return (T & )r; Zsf<)Vx  
} /B}]{bcp$  
template < typename T1, typename T2 > Fb-NG.Z#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LM*9b  
  { CR, Y%0vQ  
  return (T2 & )r2; a?+) K  
} tK8\Ib J  
} ; ?%;uR#4  
Xwx;m/  
X}p4yR7'  
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> >。 uP+ j_is  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'n>|jw)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %f:'A%'Qb  
Dw.>4bA.  
return l(i, j) = r(i, j); B5tJ|3!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZE}m\|$  
nNQ\rO  
  return ( int & )i; J!yc9Q  
  return ( int & )j; TxxW/f9D  
最后执行i = j; Ww8C![ ,  
可见,参数被正确的选择了。 b<:s{f"t,  
@ ?e;Jp9  
lzxn} TO}  
6E_YQbdy  
iB]kn(2C  
八. 中期总结 B /Dj2  
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: c~$ipX   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z{ymVd0#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %t<Y6*g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <v5toyA  
EH,uX{`e  
/~AwX8X  
IM +Dm  
VN$#y4  
@br%:Nt  
九. 简化 L^ +0K}eD  
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。 75^-93  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jh g!K.A  
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: KJ(zLwQ:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6^ /C+zuX  
  +-*/&|^等 }n:-nB4  
2. 返回引用。 tQwbIX-7/  
  =,各种复合赋值等 *DG*&Me  
3. 返回固定类型。 nS4~1a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?V7[,I1?  
4. 原样返回。 KTf!Pf?g  
  operator, {J99F  
5. 返回解引用的类型。 8#kFS@  
  operator*(单目) ,t)mCgbcO  
6. 返回地址。 Z?v9ub~%  
  operator&(单目) ? 4.W _  
7. 下表访问返回类型。 ?]P&3UU>0z  
  operator[] {/ty{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 71)HxC[6vA  
  operator<<和operator>> 2;kab^iv'  
,,{Uz)>'W6  
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。 :uI}"Bp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j l7e6#zu  
M5%xp.B  
template < typename Left > wvUph[j}J  
struct value_return <-lz_  
  { `ZNjA},.  
template < typename T > jj.yB#T  
  struct result_1 >,~JQ%1  
  { xJO[pT v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G`)I _uO  
} ; [&Qrk8EN  
(Ojg~P4;&  
template < typename T1, typename T2 > }4bwLO  
  struct result_2 kB~ :HQf  
  { XPY66VC&_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g5Hs=c5=\  
} ; b LxV  
} ; wS:323 !l$  
lhxhAe  
KUly"B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =B?uNoe  
@&2T0UB  
下面我们来剥离functor中的operator() !(o)*S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >\>HRyt%  
yV`!Fq 1k  
return l(t) op r(t) @V<tg"(c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NghQ#c  
return op l(t) 2+Fq'!  
return op l(t1, t2) >\@6i s  
return l(t) op gbI0?G6XN/  
return l(t1, t2) op C6/,-?%)  
return l(t)[r(t)] dXdU4YJ X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]jy6C'Mp  
QU417EV'  
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: PHz/^p3F  
单目: return f(l(t), r(t)); %*/?k~53  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b$B5sKQ  
双目: return f(l(t)); }}Q|O]e  
return f(l(t1, t2)); jh=:QP/  
下面就是f的实现,以operator/为例 }K&K{ 9}  
;Y)?6^"  
struct meta_divide f[dwu39k  
  { ]Mtb~^joG  
template < typename T1, typename T2 > t[^}/ S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X @\! \  
  { "5>p]u>  
  return t1 / t2; !E$S&zVMQ  
} 55yP.@i9J  
} ; ^@tn+'.  
Z9!goI  
这个工作可以让宏来做: y`\/eX  
.oSKSld  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @NV$!FB<  
template < typename T1, typename T2 > \ ,ciNoP*-~%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (-~tb-  
以后可以直接用 |1t30_ /gS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Nzr zLK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qdcCX:Z<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) d;'@4NX5+  
w0 "h,{  
m&; t;&#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >~ne(n4qy  
j)J4[j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "e(OO/EZS  
class unary_op : public Rettype ss-Be  
  { Q[g%((DL  
    Left l; @gTpiV2  
public : ,Q}/#/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7OW;o mT`  
N;ssO,  
template < typename T > X|8Y z3:o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w0Us8JNGz  
      { Gb8LW,$IT-  
      return FuncType::execute(l(t)); e[{LNM{/#  
    } C \}m_`MR  
X1A;MA@0Ro  
    template < typename T1, typename T2 > 4;j #7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yqB{QFXO  
      { op}x}Ioz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }F@`A?k  
    } <H#D/?n5  
} ; ;rk}\M$+  
/'ybl^Km  
(*hA0&n  
同样还可以申明一个binary_op Jk(b=j  
5 bMVDw/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6,oi(RAf  
class binary_op : public Rettype a2x2N_\=/D  
  { ;r`[6[AG  
    Left l; 9hLPo  
Right r; A03PEaZO  
public : OlV>zam  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XrBLw}lD`N  
FJ#V"|}  
template < typename T > `~*qjA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E9 q8tE}  
      { 8zZR %fZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lOZ.{0{f,  
    } A0&~U0*(~  
 V+(  
    template < typename T1, typename T2 > )_+#yaC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c) 1m4SB@  
      { Ue-HO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Z`4ea"w  
    } U,g!KN3P  
} ; @ZT25CD  
+mAMCM2N  
T@k&YJ  
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 t6 js@Ih  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :*Ckq~[Hg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M@csB.'  
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。 Lw-j#}&6E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b_][Jye&P  
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。。。 s{A-K5S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^\_`0%`>  
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) >-oa`im+  
下面是修改过的unary_op [[TB.'k  
xazh8X0P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zwAuF%U  
class unary_op YS~\Gls%  
  { 9X=#wh,q  
Left l; e2Xx7*vS  
  m#8KCZS  
public : BNaZD<<  
in B}ydk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KF7f<  
W%Um:C\I  
template < typename T > h2,A cM  
  struct result_1 yhUc]6`V.H  
  { IK}T. *[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =m-_0xo  
} ;  Ya=QN<  
g]jtVQH']  
template < typename T1, typename T2 > kqHh@]Z0'  
  struct result_2 !nykq}kPN\  
  { E1VCm[j2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a9D 5qj  
} ; ?u8+F  
.,EZ-&6{  
template < typename T1, typename T2 > &I d ^n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S%Ja:0=}?  
  { ^hbh|Du  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HqN|CwGgJ:  
} ydlH6>  
}KZ/>Z;^  
template < typename T > b6Ntt Y!3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vtr:{   
  { vqL{~tR  
  return OpClass::execute(lt(t)); sW=@G'}3  
} nPv2: x  
mM}|x~\R  
} ; h8S%Q|-  
b^A&K@[W#,  
0BE%~W  
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 2%WZ-l!i  
好啦,现在才真正完美了。 XY%8yII6  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8 5s{;3  
0A}'.LI  
template < typename Right > -'YX2!IU,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const crvWAsm  
  { s  fti[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R~c(^.|r  
} J-X5n 3I&  
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。 Vy(lyD<6  
t`DUY3>36  
sCnZ\C@u  
EBebyQcon  
([$F5 q1TR  
十. bind _I'O4s1S  
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。 ClfpA?vv  
先来分析一下一段例子 ?xeq*<qfI  
a(}jn|  
8q0f#/`v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I>P</TE7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &[3!Lk`.0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EA8(_}  
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。 %:oGyV7a  
我们来写个简单的。 eyo)Su  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ] c'owj  
对于函数对象类的版本: k $+&  
G\P*zz Sq  
template < typename Func > SQt$-<>4\  
struct functor_trait s&fU|Jk8  
  { R 6M@pO  
typedef typename Func::result_type result_type; ]|732Z  
} ; B8IfE`  
对于无参数函数的版本: ~ 4&_$e!  
Cg&1  
template < typename Ret > wOa_"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B:^U~sR  
  { q].C>R*ux8  
typedef Ret result_type; P- vA.7  
} ; 1L$u8P^<  
对于单参数函数的版本: }f({03$  
tG#F7%+E  
template < typename Ret, typename V1 > !C/`"JeYL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b< [eBXe  
  { 134wK]d^  
typedef Ret result_type; sH&8"5BT%  
} ; 0 TS:o/{(a  
对于双参数函数的版本: bUqO.FZ[  
AV8TP-Ls+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WcUeWGC>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E+3~w?1  
  { Pb~S{):  
typedef Ret result_type; 5hDE&hp  
} ; cb UVeh7Q  
等等。。。 +bQn2PG=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =h&^X>!  
7unu-P<C  
template < typename Func > 5 wc&0h  
struct func_return IGI2).$[  
  { ;M JM~\L0  
template < typename T > 1}'Jbj"/  
  struct result_1 cu""vtK   
  { ~S=hxKI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fc\hQXYv  
} ; ]_-$  
&V2G <gm0  
template < typename T1, typename T2 > Z1OcGRN!  
  struct result_2 5aWKyXBIx  
  { h{TnvI/"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ({i|  
} ; I5D\Z  
} ; 9(B)  
i>w>UA*t  
+oiPj3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X0C\87xfG  
#u2PAZ@qd  
template < typename Func, typename aPicker > "<.b=mN-  
class binder_1 V5A7w V3~  
  { ry U0x  
Func fn; %? iE3j!q  
aPicker pk; ___+5r21\  
public : XBeHyQp  
mV'd9(s?  
template < typename T > SE/@li  
  struct result_1 _p~ `nQ=7  
  { z?i82B[Tm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L' )(Zn1  
} ; <LLSUk/  
4<O[d  
template < typename T1, typename T2 > 3g6R<Ez  
  struct result_2 %_3{Db`R>  
  { Lh. L~M1X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ) .]Z}g&  
} ; 4mPg; n  
*/S ,CV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yhx~5p  
\ oL+O|  
template < typename T > E*'O))  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JEAqSZak#  
  { hz/5k%%UX  
  return fn(pk(t)); qI'a|p4fn?  
} '<@PgO~  
template < typename T1, typename T2 > w!xSYh')  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QR,i b  
  { T*H4kM  
  return fn(pk(t1, t2)); *vj5J"Y(;t  
} (d~'H{q  
} ; 8EP^M~rv  
RZz].Nx  
ao,LP,_  
一目了然不是么? W:tE ?Hu  
最后实现bind B)c.`cfr*\  
#6YNgJNk  
a-kU?&* y  
template < typename Func, typename aPicker > M$?~C~b!*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &XZ>}^lD^  
  { PSy=O\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XFX:) l#o  
} 1o$<pZZ  
fNlUc  
2个以上参数的bind可以同理实现。  k/t4  
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。 ]V9\4#I4  
$U6)km4  
十一. phoenix |E}N8 \Gr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N,;Bl&EU  
@ojn< 7W  
for_each(v.begin(), v.end(), lw Kr$X4  
( ME7JU|@Z  
do_ D)mqe-%1  
[ '7xY ,IY  
  cout << _1 <<   " , " .vb*|So  
] Q"(i  
.while_( -- _1), yX)2 hj:s  
cout << var( " \n " ) x2nNkd0h  
) LS \4y&J40  
); _ Fer-nQ2R  
a u#IA  
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: M9iu#6P  
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 Ml)WY#7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q_I''L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "%sW/ph  
~+|p.(I  
cy? EX~s4  
template < typename Cond, typename Actor > !!P)r1=g  
class do_while 3L;)asF  
  { %i96@ 6O  
Cond cd; |M+ !O93  
Actor act; K~Xt`  
public : q,m6$\g4  
template < typename T > l~\'Z2op   
  struct result_1 rv\<Q-uQ8  
  { <vPIC G)  
  typedef int result_type; i|2Q}$3t2  
} ; YoahqXR`  
` bg{\ .q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |D<~a(0  
xvW+;3;  
template < typename T > '\\J95*`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Uybh.dC  
  { ty "k  
  do {=&pnu\  
    { ^6obxwVG  
  act(t); 0t<TZa]V  
  } x2 tx{Z  
  while (cd(t)); bhFzu[B  
  return   0 ; o05) I2  
} d F),  
} ; qf'uXH  
J%%nv5y  
6W$k^<S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F+}MW/ra@  
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。 x0 3|L!n  
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。 F*(<`V  
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。 m'a3}vRV(  
下面就是产生这个functor的类: TMq\}k-I5  
\N!k)6\  
whD%Oz*f  
template < typename Actor > fD V:ueO  
class do_while_actor 7kj#3(e  
  { 0OlB;  
Actor act; P=eL24j  
public : 5z=;q!3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} obY5taOw  
5B"j\TwQ  
template < typename Cond >  O'_D*?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8Kv=Zp,?`  
} ; |2^cPnv?G&  
W4X=.vr  
K /. ;N.9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >/-<,,<\C  
最后,是那个do_ @m#7E4 +  
02bv0  
o-49o5:1  
class do_while_invoker ?7(`2=J  
  { St'3e<  
public : |wWBV{^  
template < typename Actor > iN=-N=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N^:)U"9*e  
  { X 5pp8~  
  return do_while_actor < Actor > (act); #dU-*wmJ  
} -2bu`oD `  
} do_; uh@ZHef[l  
# M%-q8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IhY[c/ |i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LzP+l>m  
最后来说说怎么处理break和continue P>Pw;[b>O  
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。 ^!?W!k!:V  
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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