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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda my4\mi6P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tGC2 ^a#~  
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, ^g[J*{+!W  
i2`#   
}DbE4"^K7  
 tq0;^L  
  class filler I=o'+>az  
  { Y|:YrZSC  
public : xFU5\Zuw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vcwK6G  
} ; HZ{n&iJ  
,2ME2@OP  
fy`+Efuj  
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: puA |NT  
cFDxjX?~  
8!;$qVt  
|UYED%dC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ox~ 9_d  
l0. FiO@_Q  
# 3.\j"b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z(rK^RT  
rpSr^slr  
l^ Rm0t_  
JCNk\@0i*  
二. 战前分析 l 1|~  
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。 }I]W'<jY  
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 /h7.oD8CU  
P2t_T'R}  
+v!v[qn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zA,/@/'(  
  /* --------------------------------------------- */ l=xt;c!  
vector < int *> vp( 10 ); aiJnfU]W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bs BZ E  
/* --------------------------------------------- */ R3Ee%0QK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fe5jdV<  
/* --------------------------------------------- */ =q5@,wN^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @0D![oA  
  /* --------------------------------------------- */ TW2Z=ks=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x2@,9OUx  
/* --------------------------------------------- */ $ o " L;j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SHwRX? B|  
yjFe'  
WcU@~05b  
QkL@JF]Re  
看了之后,我们可以思考一些问题: @iRO7 6m  
1._1, _2是什么? Hit Ac8  
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。 4#7Umj  
2._1 = 1是在做什么? 9qre|AA  
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。 v&r=-}z2!  
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。 u1N1n;#  
^aHh{BQ%  
M%|f+u&  
三. 动工 p/3BD&6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V~[:*WOX  
L1{T ?aII  
aHC%19UN  
9T?64t<Ju  
template < typename T > 5uttv:@=  
class assignment 'bPk'pj9  
  { wFb@1ae\  
T value; 2f^-~dz  
public : +9C;<f  
assignment( const T & v) : value(v) {} RG&6FRoq  
template < typename T2 > 1 }nm2h1 I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Oy%Im8.-A#  
} ; pC^2Rzf  
'W(xgOP1  
Zih ?Bm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,VWGq@o%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #%8 w  
g|4w8ry  
nP;;MX:B  
!k-` eJ|  
  class holder 5 VKcV&D  
  { A0>x9XSkJ  
public : > H~6NBd5D  
template < typename T > . ,R4WA,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m8HYW zN  
  { A9;0y jae  
  return assignment < T > (t); -dG,*0 >  
} $rB6<  
} ; Y"*:&E2)r  
puF%=i  
"H?QqrKx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +Vy_9I(4Z  
0;<OYbm3<  
  static holder _1; cgN>3cE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 auL^%M|$R  
|Euus5[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pr/]0<s  
而不用手动写一个函数对象。 0+j}};   
fGTOIi@#  
HY*\ k#  
V7@ { D  
四. 问题分析 bE4HDq34  
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。 AerFgQiS  
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。 0D~=SekQ 9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZF'HM@cfo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'F7VM?HBfg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %t[K36,p  
)$_,?*fq:  
五. 问题1:一致性 )*D'csGc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +v-LL*fa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M _(2sq  
o%qkqK1  
struct holder Ia7D F'  
  { c{4R*|^  
  // U0IE1_R  
  template < typename T > ,ux+Qz5(  
T &   operator ()( const T & r) const ]7vf#1i<  
  { 7=3O^=Q ^Q  
  return (T & )r; hy!6g n  
} n|C|&  
} ; o_rtH|ntX5  
6pm~sD  
这样的话assignment也必须相应改动: &D*8l?A/1f  
9^\hmpP@D  
template < typename Left, typename Right > N"1 QX6  
class assignment Q.ukY@L.'  
  { 4U{m7[  
Left l; O] ZC+]}/  
Right r; q~O>a0f0  
public : 75AslL?t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 61|B]ei/  
template < typename T2 > mf2Mx=oy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JJ-i_5\q  
} ; U|?,N0%Z1  
kFwxK"n@C  
同时,holder的operator=也需要改动: 9|3o<  
Z Xb}R^O-  
template < typename T > Y|RdzC M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hVf^  
  { ERC<Dd0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lwJipIO  
} 8K^f:)Qw  
!FP"M+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 De]^&qw(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?!7 SzLll  
c,$mWTC  
return l(rhs) = r; Wj OH/$(  
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。 choL %g}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nq@5j0fK  
5#!ogKQ(i  
template < typename Tp > [%~^kq=|  
class constant_t [gZDQcU  
  { 2fbU-9Rfn  
  const Tp t; WHk/$7_"i  
public : G"> 0]LQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2-s7cXs  
template < typename T > OZT^\Ky_l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S&01SX6  
  { `Cg^in\  
  return t; !tBeuemN%  
} rS,j;8D-  
} ; &CUC{t$VHX  
0'@u!m?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >?V<$>12  
下面就可以修改holder的operator=了 .YC;zn^  
tBv3~Of.  
template < typename T > ETm]o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D$hQyhz'  
  { b pp*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u~}%1  
} _:%U_U  
!0Nf9  
同时也要修改assignment的operator() }4vjKSV  
=GTD"*vwr  
template < typename T2 > _[JkJwPTx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3agNBF2  
现在代码看起来就很一致了。 Ut_mrb+W  
nsl*Dm"*F  
六. 问题2:链式操作 @'gl~J7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :t5uDKZ_j)  
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。 7}o6_i  
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。 :l`i4kx  
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。 I.9o`Q[8&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h!Y?SO.b  
/{R3@,D[]  
template < typename T > {XHk6w *-  
struct result_1 |*E"G5WZM  
  { 4 l1 i>_R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mciq-c)  
} ; Y }/c N\  
gVA; `<  
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: +f|6AeE  
IfB/O.;Kz  
template < typename T > *]2R.u  
struct   ref %A2`&:ip  
  { n}:t<  
typedef T & reference; AsAFUuI  
} ; n.Vtc-yZU  
template < typename T > "*bk{)dz}  
struct   ref < T &> bP03G =`6w  
  { lC2?sD$  
typedef T & reference; piuKV U  
} ; doH2R @  
!&JiNn('  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^9'$Oa,*  
avBua6i'  
template < typename T > C#$6O8O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P\T|[%E'  
  { 5& *zY)UL  
  return l(t) = r(t); ;Z4o{(/zU  
} AWL[zixR  
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。 ~v\hIm3=m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s ^3[W0hL  
oXbI5XY)wb  
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 3G.r-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: avy=0Jmj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J&_3VKrN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6qDfcs  
最后的布局是: [-]A^?yBM  
                Add _25d%Ne0  
              /   \ pI 5_Hg  
            Divide   5 hb<k]-'!  
            /   \ Pxk0(oBX  
          _1     3 *`1bc'umM;  
似乎一切都解决了?不。 9t}J|09i  
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。 A!4VjE>  
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。 5A,=vE  
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: QXB|!'  
[9HYO  
template < typename Right > 117c,yM0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8H_l[/  
Right & rt) const $W*|~}F/Ap  
  { F"v:}Vy|   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9M]^l,  
} |=u96G~N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P{Lg{I_w.B  
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。 SXh?U,5u  
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。 %Gu][_.L  
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。 5Edo%Hd6  
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。 -)6;0  
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? "8?TSm8  
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: j9>TTgy@  
}U i_ynZ!  
template < class Action > /:KQAM0  
class picker : public Action UFIjW[h  
  { Tm\OYYyk  
public : Wxc^_iqA1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A'`P2Am  
  // all the operator overloaded X+%u(>>  
} ; ivD^HhG  
EzUPah  
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。 (s ;zRb!4L  
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: 9':/Sab:7v  
oAaf)?8  
template < typename Right > ^9s"FdB]24  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~Zu}M>-^c,  
  { ;&q]X]bJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ym`1<2mq\  
} W}?s^  
)lOji7&e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =nw0# '  
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。 u X> PefR  
Q~b_dx{m  
template < typename T >   struct picker_maker boIVU`F-!  
  { d _uF Y:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g*28L[Q~  
} ; }`#B f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t +J)dr  
  { YY\Rua/nG  
typedef picker < T > result; I0(8Z]x  
} ; a 1NCVZ  
C?S~L5a#oC  
下面总的结构就有了: u,\xok"  
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。 (c<f<D|  
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。 h>.9RX &  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %~G0[fG  
至此链式操作完美实现。 \"t`W:  
wCC-Y kA  
7Y)s#FJ  
七. 问题3 y6\ [1nZ  
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。 {aT92-D3  
jKYm/}d  
template < typename T1, typename T2 > BjN{@ aEO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Z$b?A3zM  
  { V.U|OQouT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y6bjJ}  
} Ty.drM  
}\U0[x#q  
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: 5qeT4| Ol  
;*_I,|A:Xr  
template < typename T1, typename T2 > 9wzg{4/-$  
struct result_2 V54q"kP,@.  
  { ynxWQ%d(`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?$2q P`-  
} ; I>\}}!  
V!\n3i?i  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? w9'H.L q  
这个差事就留给了holder自己。 {Qm6?H  
    ?F9hDLX  
 H RWZ0 '  
template < int Order > juR  
class holder; jzT;,4poy  
template <> K7+^Yv\YQx  
class holder < 1 > "i}Z(_7yr  
  { t ]71  
public : [9w, WJL  
template < typename T > jt/l,=9YK  
  struct result_1 #DrZ`Aq  
  { WT I'O  
  typedef T & result; s8{-c^G:R  
} ;  on6<l  
template < typename T1, typename T2 > .0?ss0~  
  struct result_2 >\RDQ%z  
  { tnA_!$Y a  
  typedef T1 & result; S[ws0Y60  
} ; *1R##9\jU7  
template < typename T > ~>.awu+o|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const neK*jdaP  
  { 5c*p2:]  
  return (T & )r; S$Qr@5  
} 4RlnnXY  
template < typename T1, typename T2 > _,11EeW@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3zk:59  
  { <XU8a:w'T  
  return (T1 & )r1; O7! fI'R  
} =ZFcxGo  
} ; \,$r,6-g  
u XaL  
template <> (;Dn%kK  
class holder < 2 > :N+K^gI)  
  { pw(U< )  
public : c(_oK ?  
template < typename T > gMoyy  
  struct result_1 q;Ar&VrlNq  
  { |}]JWsuB  
  typedef T & result; 9;xL!cy  
} ; eEg1-  
template < typename T1, typename T2 > h0Sy'] 3m  
  struct result_2 @+T{M:&l  
  { a|] %/[G@  
  typedef T2 & result; TQb FI;\  
} ; n+RUPZ  
template < typename T > #h #mOJ5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /v|68x6  
  { "0!eb3n  
  return (T & )r; k:+)$[t7  
} 21)-:rS  
template < typename T1, typename T2 > #:Sy`G6!?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nIN%<3U2  
  { (x@i,Ba@  
  return (T2 & )r2; yEw"8u'  
} 3ZJagJ\O  
} ; mw4'z,1Q  
7}iewtdy,  
`)( <g  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0D]Yz`n3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I W] 841  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *nUpO]  
< 4EB|@E  
return l(i, j) = r(i, j); {eD>E(Y@z1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }:c,S O!  
61Iy{-/ZV  
  return ( int & )i; >I8hFtAM  
  return ( int & )j; p *W ZY=Q  
最后执行i = j; @qr3v>3X<  
可见,参数被正确的选择了。 E't G5,/m  
 _.J[w6  
,j(p}t  
luxKgcU  
&L~31Ayj&  
八. 中期总结 )(|0KarF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /NN[gz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fE7a]R EK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rcx'a:k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HTtGpTsF  
J^+$L"K  
T~ q'y~9o  
>-@{vyoOy  
% OfDTs  
b]qfcV  
九. 简化 />2$ XwP  
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。 N mjBJ_G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @3= < wz<  
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: uRcuy/CY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g wjv&.T6^  
  +-*/&|^等 a}]@o"  
2. 返回引用。 &aht K}u  
  =,各种复合赋值等 lukRFN>c"  
3. 返回固定类型。 G uI sM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J3JRWy@?P  
4. 原样返回。 iQj{J1V  
  operator, E|}Nj}(*  
5. 返回解引用的类型。 j%<@ui u  
  operator*(单目) 3~09)0"!d  
6. 返回地址。 lxJ.h&"P  
  operator&(单目) wDTV /"Y  
7. 下表访问返回类型。 g wiC ,  
  operator[] U`4Z j1y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IHMyP~{  
  operator<<和operator>> ",@g  
Xg#([}b  
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。 TKydOw@P"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (Q} ijwj  
BPs &  
template < typename Left > J)& +y;.  
struct value_return ,>%r|YSJ)  
  { *iN]#)3>  
template < typename T > @8d})X33  
  struct result_1 '(:J|DN  
  { ?S7:KnU>K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~PvzUT-^  
} ; ,Yt&PE  
W/QOG&g  
template < typename T1, typename T2 > QI{Y@xQ  
  struct result_2 ! \Kh\  
  { 71ybZ 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #gT^hl5/  
} ; No|{rYYKK  
} ; nvs7s0@Fqe  
a5S/ O;ry  
B{KD  ]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fYPU'"hzG  
4hz,F/ I  
下面我们来剥离functor中的operator() ?m^7O_1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p=T\3_q  
c$z_Zi!g#  
return l(t) op r(t) LJ#P- `!{&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fJV VW  
return op l(t) {vlh ,0~  
return op l(t1, t2) Oz7v hOU  
return l(t) op 1 niTkop  
return l(t1, t2) op nuA!Jln_  
return l(t)[r(t)] J#WPXE+Ds  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,i.P= o  
5!%/j,?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #8|NZ6x,  
单目: return f(l(t), r(t)); eci\Q,   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &Wk<F3qN  
双目: return f(l(t)); E6)mBAE  
return f(l(t1, t2)); 9R3=h5Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 u^p[zepW\  
S"z4jpqn3  
struct meta_divide RO8Ynm2 <  
  { U.x.gZRo[  
template < typename T1, typename T2 > V(0[QA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Or|LyQU  
  { V> SA3  
  return t1 / t2; tB7aHZ|  
} [J 3;U6  
} ; =@MKU  
? xs0J  
这个工作可以让宏来做: !*-cf$  
~h.B\Sc]Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ giq`L1<  
template < typename T1, typename T2 > \ 2kve?/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \59hW%Di  
以后可以直接用 n-_w0Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZQ/5]]}3y  
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 eL!6}y}W  
(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。。。) df\>-Hl  
9tQk/niMM5  
Z%=E/xT  
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 n]!H,Q1,T  
aQ. \!&U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )]R8 $S  
class unary_op : public Rettype 8uiQm;W  
  { 2{N0.  |5  
    Left l; 0qd`Pf   
public : `^[ra% a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V5MbWXgR  
Hua8/:![+  
template < typename T > h,g~J-x`|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZAwl,N){  
      { ER+[gT1CQ  
      return FuncType::execute(l(t)); Af~AE2b3"  
    } ,\7okf7H,-  
N~(}?'y9S  
    template < typename T1, typename T2 > g9JtWgu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fM{Vy])J  
      { ?K"]XXsI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P/ 5r(l5  
    } E~ kmU{D  
} ; G y2XjO8b  
|99eDgK,  
M\3!elp2z  
同样还可以申明一个binary_op G1|:b-C  
8iRQPV-"_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fkM4u<R^  
class binary_op : public Rettype Tj:F Qnx  
  { 2~ a4ib  
    Left l; RP$A"<goP  
Right r;  o~B=[  
public : uwJkqlUOz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1+'3{m \5T  
+zvK/Fj2q  
template < typename T > z,WrLZC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _U %B1s3y  
      { _DQdo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A@+.[[  
    } |Z;Av%%  
dhbJ1/z^  
    template < typename T1, typename T2 > ux=@"!PJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S{ !hpq~o  
      { ,bJx| K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r\zK>GVm_  
    } jp|wc,]!  
} ; 4(NI-|q0  
+e\u4k{3V  
8}&cE#@  
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 8wOr`ho B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QnqX/vnR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !u"Hf7/  
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。 R)v`ZF,/b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9iUw7-)  
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。。。 ;iEqa"gO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P VPwYmte  
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) F~ :5/-zs  
下面是修改过的unary_op ${?Px c{-  
UCQL~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }v:h EMO  
class unary_op 5v]xk?Eb  
  { I^o^@C  
Left l; Y9Pb  
  c;WS !.  
public : ',.Xn`c  
~DSle 3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @{bf]Oc  
"/q6E  
template < typename T > *Q)+Y&qn  
  struct result_1 {uw]s< 6  
  { @8 pRIS"V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }"szL=s  
} ; __a9}m4i7x  
;;2s{{(R  
template < typename T1, typename T2 >  G=wJz  
  struct result_2 lK{h%2A\b  
  { Hi )n]OE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <FP&1Eg!|  
} ; VLRW,lR9O  
fi1tF/ `  
template < typename T1, typename T2 > f- _~rQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sVGyHA  
  { gx3arVa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 59GS:  
} T$SGf.-  
Wq]^1g_  
template < typename T > SDZ/rC!C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oB+drDp8U  
  { caS5>wk`R  
  return OpClass::execute(lt(t)); iOw'NxmY  
} 2WqjNqx)6  
yH irm|o  
} ; G8j$&1`:  
G{)2f &<  
2Lm.;l4YO  
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 [$$i1%c%Z<  
好啦,现在才真正完美了。 =5J}CPKbZI  
现在在picker里面就可以这么添加了: 54v}iG  
,-D3tleu`  
template < typename Right >  BVU>M*k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h<JV6h:8  
  { yHe%e1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :A"GO c,  
} 741Sd8  
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。 s9X?tWuL  
)CKPzNf  
8(]*J8/wt  
q-}q rg  
R `  
十. bind br`cxgZ0"  
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。 )H8Rfn?  
先来分析一下一段例子 DxoW,G W  
QY|Rz(;m  
n3 y`='D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @Jr:+|v3B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 opqY@>Vh&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C%H{"  
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。 ZMEU4?F  
我们来写个简单的。 ^ZP $(a4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~HBQQt  
对于函数对象类的版本: t\S=u y  
&PZ&'N|P  
template < typename Func > 0i[v,eS  
struct functor_trait zl $mt'\y  
  { eI%9.Cx#I  
typedef typename Func::result_type result_type; e|> 5 R  
} ; sBm)D=Kll  
对于无参数函数的版本: > zA*W<g  
< #FxI  
template < typename Ret > u'`eCrKT*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lV".-:u_  
  { uo`zAKM&A  
typedef Ret result_type; i/|}#yw8A  
} ; /:B2-4>Q!  
对于单参数函数的版本: #fy3 i+  
\:-"?  
template < typename Ret, typename V1 > +9exap27  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {:] u 6l  
  { q{Ao j  
typedef Ret result_type; tJ$gH;  
} ; U'@#n2p:k  
对于双参数函数的版本: *[Im].  
xciwKIpS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o3W@)|>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .fAHP 5-  
  { MFeY}_d<  
typedef Ret result_type; 8'qq!WR~  
} ; (}m2}  
等等。。。 ',Y`\X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U4=m>Ty  
n|fKwWB\  
template < typename Func > pz=/A  
struct func_return @4G{L8Q}  
  { o-<XR9,N*  
template < typename T > $MqEM~^=  
  struct result_1 \1sWmN6  
  { 0YZ66VN!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `m}G{jfk  
} ; W2 {4s 1  
vddl9"V)  
template < typename T1, typename T2 > .=N?;i  
  struct result_2 D@%!|:  
  { 40aD\S>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z.`0  
} ; xb2j |KY7  
} ; O03F@v  
N)/7j7c~;  
9a#Y D;-p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EMPujik-  
0ybMI+*  
template < typename Func, typename aPicker > Ej $.x6:  
class binder_1 Wcbm,O4u  
  { Wr@q+Whq  
Func fn; &oE'|^G  
aPicker pk;  ;{Yr|  
public : !$/P8T``M  
]@m`bs_6  
template < typename T > 7Y)i>[u3  
  struct result_1 Bjh8uW G  
  { ju!V1ky  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w4FYd  
} ; <E:_9#Z0sc  
ixL[(*V  
template < typename T1, typename T2 > _0y]U];ce  
  struct result_2 \~r_S  
  { e:K'e2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l3+G]C&<  
} ; (:^YfG~e  
{L \TO,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HIUP =/x  
2V~uPZ  
template < typename T > y4VO\N!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !=HxL-`j  
  { 7%&e4'SZO  
  return fn(pk(t)); G *<g%"  
} XjmAM/H4  
template < typename T1, typename T2 > %TO&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q^uCZnkb=  
  { .J=QWfqt  
  return fn(pk(t1, t2)); +jS<n13T  
} n<F3&2w  
} ; E>:#{%  
{E}D6`{  
#ApmJLeCO  
一目了然不是么? #Zi6N  
最后实现bind ]AZCf`7/?  
.yHK  
;kZJnN"y  
template < typename Func, typename aPicker > Galh _;=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e.Q'l/g  
  { s2F[v:|Wq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j3S!uA?  
} "D:?l`\o  
N7GZ'-t^Er  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7UqDPEXU]`  
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。 =L;g:hc<  
ys:F  
十一. phoenix e`+ej-o,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gc b8eB ,  
h\5~&}Hp  
for_each(v.begin(), v.end(), QyrB"_dm  
( |x=(}g  
do_ UMMGT6s,E8  
[ n\$.6 _@x  
  cout << _1 <<   " , " k4!p))ql  
] '5A&c(  
.while_( -- _1), %`s1 Ocvp  
cout << var( " \n " ) .&Sjazk0XO  
) 0LTsWCUQ6e  
); HcV,r,>e  
.3wx}!:*|  
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: ! GtF%V  
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 TxKNDu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;Y`8Ee4vH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '$4&q629d  
[(vV45(E  
YpG6p0 nd  
template < typename Cond, typename Actor > [Kb)Q{=)  
class do_while d6zq,x!cI  
  { ;g?o~ev 8  
Cond cd; Y~I0\8s-  
Actor act; +O8}twt@  
public : M=1~BZQ(Z  
template < typename T > l {\k\Q!4  
  struct result_1 ;0Ih:YY6  
  { 6kONuG7Yv  
  typedef int result_type; }{[p<pU$C  
} ;  ,0i72J  
KPZqPtb;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LX(`@-<DH  
aq9Ej]1b  
template < typename T > `0=j,54cx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )X6I #q8  
  { *N](Xtbj  
  do ! OOOc  
    { dAaxbP|  
  act(t); 8vj]S5  
  } )-i(%;,*e  
  while (cd(t)); Q:]v4 /MT  
  return   0 ; +@do<2l]  
} /vqsp0e"H  
} ; xfqU atC  
uzT>|uu$  
j^Ln\N]^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \~T&C5  
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。 f/Q/[2t  
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。 \obM}caT  
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。 zH *7!)8  
下面就是产生这个functor的类: - ysd`&  
?!bA#aSbl5  
8]JlYe  
template < typename Actor > W"s)s  
class do_while_actor bFfDaO<k  
  { G+ NTn\  
Actor act; a*o k*r  
public : zzX9Q:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :Lq=)'d;6  
(U*Zz+ R   
template < typename Cond > ;!<@Fm9W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^>h2.A J  
} ; ;{"uG>#R  
!6*4^$i#o  
'>% c@C[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,fyqa  
最后,是那个do_ V`LW~P;  
R-\"^BV#Z  
K(}<L-cv  
class do_while_invoker ^I!gteU;  
  { / gE9 W  
public : 9`DY6qfly  
template < typename Actor > Z DnAzAR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TK#-;p_  
  { &fifOF#[ e  
  return do_while_actor < Actor > (act); [&{NgUgu"  
} 21\?FQrz  
} do_; )H1chNI)  
eRIdN(pP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $+HS^m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4\2~wSr  
最后来说说怎么处理break和continue OC2%9Igx0  
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。 Wr.~Ns <  
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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