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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jfmHc(fX4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \Ui3=8(  
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, I=aoP}_  
6/-]  
(rKyX:Vsy  
{!RDb'Zp  
  class filler f3yH4r?;w  
  { 7Qdf#DG  
public : U ?iw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #jrtsv]  
} ; E_q/*}]pE  
L hp  
jej.!f:H  
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: ~[8n+p+&X  
rR Kbs@1M  
q+iG:B/Z  
%G0J]QY{(x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4X-"yQ<U  
CdBpz/  
bG0 |+k3O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _V2^0CZ  
Eep~3U  
 yqH  
m:}PVJ-"  
二. 战前分析 LTZ8Eu  
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。 cI Sugk~  
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 o*MiKgQ&  
2[!3!@.  
u+/Uc:XK)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yv[3&E?  
  /* --------------------------------------------- */ ]& 8c 45c  
vector < int *> vp( 10 ); ~];r{IU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'FNnFm  
/* --------------------------------------------- */ Cn"_x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1Kjqs)p^  
/* --------------------------------------------- */ ]I,(^Xq3a(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yj$$k~@  
  /* --------------------------------------------- */ "Jahc.I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,NO2{Ha$  
/* --------------------------------------------- */ n;@.eC,T/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oACbZ#/@n  
mXYG^}  
!hs33@*u~  
sX@}4[)<&  
看了之后,我们可以思考一些问题: (k^% j  
1._1, _2是什么? p< Y-b,&  
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。 W [*Go  
2._1 = 1是在做什么? Ln'y 3~@  
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。 ,.kJF4s&  
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。 H(hE;|q/  
HLe/|x\@<  
4s s 4O  
三. 动工 ) $`}~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a(J@]X>'  
@m5c<(bkfp  
N \~}`({  
 /!#A'#Z  
template < typename T > <ni_78  
class assignment c;?J  
  { X-=4Z9  
T value; 3F?7oMNIh  
public : 5cvvdO*C0  
assignment( const T & v) : value(v) {} H#S`m  
template < typename T2 > |(%=zb=?X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tk)J E^'  
} ; nTtE+~u  
yk0tA  
pG6?"*Fz;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &SG5 f[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $@D*/@  
J$W4AT  
%G|Rb MP  
jY2mn".N  
  class holder {#.<hPXn  
  { i]#"@xQ  
public : UX2@eyejQ7  
template < typename T > V3% >TNp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;^TSla+t+  
  { 6b7c9n Z  
  return assignment < T > (t); y>#_LhTX-  
} *@{  
} ; zviTGhA  
/1v:eoF;  
_l"=#i@L  
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: rB|1<jR  
pO/vD~C>  
  static holder _1; fN1b+ d~*6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /-knqv  
6HguZ_jC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); soRY M  
而不用手动写一个函数对象。 n $lVmQ6  
x5Ue"RMl+  
:GN++\ 1pw  
Z2L7US -  
四. 问题分析 MQQQaD:v  
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。 NEUr w/  
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。 D^QL.Du,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K'}I?H~P_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2,Aw 6h;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U(PW$\l  
oTRid G  
五. 问题1:一致性 A0>r]<y  
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}y)vrL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c1q;  
Gshy$'_e  
struct holder m68>`  
  { a/v]E]=qI  
  // E/hT/BOPK  
  template < typename T > QH,Fw$1  
T &   operator ()( const T & r) const x=Aq5*A0  
  { Kx?.g#>U;  
  return (T & )r; ,1g_{dMx  
} ?@z/#3b  
} ; 9Trk&OB  
FWB *=.A9  
这样的话assignment也必须相应改动: I94-#*~I  
jo?[M  
template < typename Left, typename Right > ~F53{qxV  
class assignment YV _ 7 .+A  
  { &"?99E>  
Left l; =it@U/  
Right r; l1#.r g  
public : )@p?4XsT4J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .R@s6}C`}=  
template < typename T2 > aZ|?i }  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8f<y~L_(`  
} ; 1 +s;a]-C  
S[gACEZ =  
同时,holder的operator=也需要改动: 3~Lsa"/  
J0 dY%pH#  
template < typename T > Vo6+|ztk|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vsyg u  
  { n=PfV3B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HYmUD74FR  
} lu6iU  
C(9"59>{]y  
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。 LXWI'nxV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qco uZO  
Z)IF3{*  
return l(rhs) = r; D)bL;h  
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。 xFekSH7[F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6O/c%1VHA3  
)Fp$ *]|  
template < typename Tp > L+VQtp &"  
class constant_t ?E_;[(Mcr  
  { mo3A*|U  
  const Tp t; "G-h8IN^O  
public : sYo&@~T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7AS_Aw1L  
template < typename T > 98)C 7N'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MRw4?HqB  
  { ?:M4GY" gV  
  return t; :h |]j[2p  
} |V4<eF-0S  
} ; $.t>* Bq  
mBJr*_p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D)pTE?@W'  
下面就可以修改holder的operator=了 >_xuXEslUz  
vBJxhK-  
template < typename T > )#8g<]q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !yVY[  
  { Z:<an+v|5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -)B_o#2=2  
} gwsIzYV  
PqL. ^  
同时也要修改assignment的operator() jVLJ qWP'!  
Y8^ WuN$  
template < typename T2 > j#2E Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u]7wd3(  
现在代码看起来就很一致了。 dWQB1Y*N  
!V(r p80  
六. 问题2:链式操作 s*_fRf:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _~MX~M3MB  
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。 wPm  
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。 |`Noj+T47I  
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。 3^nH>f-Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !4cY^4>o  
^[r1Dk  
template < typename T > qrp@   
struct result_1 gC7Po  
  { ,~&HL7 v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9P ACXW0  
} ; hdi0YL  
lZ7 $DGe  
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: x{8h3.ZQ,  
b>8TH-1t~  
template < typename T > A6 .wXv,  
struct   ref $.kJBRgV*  
  { L-:@Om!  
typedef T & reference; !zx8I7e4  
} ; *!JB^5(H  
template < typename T > L@/IyQ[H1  
struct   ref < T &> 09anQHa  
  { Z)$@1Q4P?1  
typedef T & reference; "g#%d  
} ; nw% 9Qw  
p/RT*?<   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OA=~ i/n~  
(xN1?qXB.  
template < typename T > 2_)UHTwsK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9M3"'^ {$  
  { DpvHIE:W  
  return l(t) = r(t); d23=WNn  
} z'$1$~I  
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。 rD4 umWi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "f_qG2A{  
K)wWqC.  
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 PU,$YPrZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X?[ )e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CYQ)'v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J{prI;]K  
最后的布局是: (YYg-@IO  
                Add Jy% ?"wn  
              /   \ OR!W3 @  
            Divide   5 ![_0GFbT  
            /   \ +)WU:aKI  
          _1     3 J ffaT_"\  
似乎一切都解决了?不。 {4,],0bjx/  
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。 w(aHB8T  
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。 ;s{' cN[.  
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: ZK'46lh  
CX{6  
template < typename Right > Ikf[K%NKn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w-# f^#  
Right & rt) const L;$>SLl,  
  { ?#xm6oe#aH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &e:+;7  
} ^}p##7t [  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T:Nk9t$W7@  
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。 1S!}su,uH  
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。 >@Ht*h{~  
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。 4F G0'J&hw  
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。 o.A:29KoU  
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? SU4i'o  
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: eBnx$  
tx>7?e8E  
template < class Action > E5)0YYjHZ  
class picker : public Action < A8>To<  
  { 6V]m0{:E  
public : :,aY|2si  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Sk>=C0f:  
  // all the operator overloaded !|xB>d q?  
} ; t~j 6wsx;  
\q1tT!]  
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。 <MkvlLu((o  
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: ~Ay)kv;  
HrvyI)4{  
template < typename Right > WIf.;B)L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -wiQ d@X  
  { C'|9nK$%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o>,r<  
} 5X)M)"rq;V  
*$-X&.h[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  jb&MC 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。 y< *-&  
A8vd@0  
template < typename T >   struct picker_maker JOY&YA$U  
  { U?:P7YWy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Oa~ThbX7  
} ; *}lLV.+A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [QgP6f]=  
  { Ge-Bk)6  
typedef picker < T > result; !Z:XSF[T  
} ; oC>J{z  
Lo!hyQ)  
下面总的结构就有了: .6C/,rQ?c  
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。 3;BIwb_  
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。 =;uMrb4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N~8H\  
至此链式操作完美实现。 }-Mg&~e`  
8.B'O>\T  
}^Q:Q\  
七. 问题3 Mt-r`W3 q  
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。 `_OrBu[  
8A3/@Z;0S  
template < typename T1, typename T2 > ^BA%]pe$I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `/>kN%  
  { ylZQwICk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .5G`Y  
} jjj<B'zt  
;(/go\m tB  
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: ]5f;Kz)  
{V QGfN  
template < typename T1, typename T2 > f_S$CFa@  
struct result_2 ?yef?JI$p  
  { r9_ ON|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mEd2f^R  
} ; 8eS(gKD  
Fk/I (Q  
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? W"vLCHTh  
这个差事就留给了holder自己。 tjx8 UgSi  
    hXjZ>n``  
Z\CvaX  
template < int Order > Ie. on)  
class holder; .u&xo{$'dS  
template <> (O0Ry2u k  
class holder < 1 > |z=`Ur@)  
  { JFm@jc  
public : c}qpmWF  
template < typename T > V'XEz;Ze  
  struct result_1 Qi`3$<W>  
  { [Xu8~c X  
  typedef T & result; bzNnEH`^]  
} ; ?`U_|Yo  
template < typename T1, typename T2 > xOe1v9<  
  struct result_2 3E|||3rf  
  { fI)XV7,X  
  typedef T1 & result;  Ol }5ry  
} ; V@`b7GM  
template < typename T > j;-Wf6h{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b}R_@_<u  
  { 8{G!OBxc\.  
  return (T & )r; N^rpPq  
} 5eori8gr7  
template < typename T1, typename T2 > r V%6 8x9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V pnk>GWD  
  { ,_kw}_n=  
  return (T1 & )r1; PF`uwx@zH  
} AfTm#-R  
} ; Df4O~j$U"s  
7@;*e=v  
template <> 3k)xzv%r`  
class holder < 2 > =IMmtOvJ  
  { _h-agn4[i  
public : 3<r7"/5  
template < typename T > ,IPt4EH$  
  struct result_1 `Ow]@flLI  
  { VAL? Z  
  typedef T & result;  ydzsJ+dx  
} ; d*^JO4'  
template < typename T1, typename T2 > ! *sXLlS  
  struct result_2 ':4<[Vk  
  { >j=ZB3yZ  
  typedef T2 & result; L }*o8l`  
} ; 71nZi`AR  
template < typename T > f 3H uT=n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oDA'$]UL  
  { gGVt ( ^  
  return (T & )r; #H~55))F  
} !.j{vvQ/  
template < typename T1, typename T2 > ElW\;C:K*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #7 O7O~  
  { mKe6rEUs|  
  return (T2 & )r2; =T[P  
} daKZ*B|  
} ; K]m#~J3d>  
8UjIC4'  
CB#2XS>V  
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> >。 ^&YtZjV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K:U=Y$x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b;QgL_w  
8`*5[ L~~/  
return l(i, j) = r(i, j); oT{9P?K8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u* pQVU  
eQ[akVMk  
  return ( int & )i; lu{ *]!  
  return ( int & )j; j-1V,V=  
最后执行i = j; ~%*l>GkP*  
可见,参数被正确的选择了。 R1LirZlzJ  
y ~  K8  
mx}5":}  
h~#F2#.  
$=plAi  
八. 中期总结 5>9Q<*   
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: U^7hw(}me  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B1}i0pV,,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QwhO /  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |^8ND #x  
55O}SUs!P  
VjWJx^ZL#  
Hi[lN7ma8  
q<E7q Y+  
c/K#W$ l  
九. 简化 eW8cI)wU  
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。 !b`fykC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zl3l=x h  
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: la{?&75]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 = cxO@Fu  
  +-*/&|^等 U[pHT _U  
2. 返回引用。 2*D2jw  
  =,各种复合赋值等 F4\:9ws  
3. 返回固定类型。 ']2Vf] dB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z!6_u@^-  
4. 原样返回。 -4QZ/*  
  operator, LkJq Bg  
5. 返回解引用的类型。 %@:>hQ2;  
  operator*(单目) -`q!mdA2  
6. 返回地址。 LBG`DYR@  
  operator&(单目) z\tY A  
7. 下表访问返回类型。 zKP[]S-  
  operator[] ]CP5s5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A/=cGE  
  operator<<和operator>> &G%AQpDW5  
i}LQ}35@  
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。 qE2<vjRg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &k)+]r  
3)VO{Cj!  
template < typename Left > l atm_\  
struct value_return  $Z &6  
  { %t_'rv  
template < typename T > G:b6Wf  
  struct result_1 x%X3FbF]  
  { &H# l*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~W>{Dd(J_  
} ; ~*EipxhstJ  
yzfiH4  
template < typename T1, typename T2 > %u%;L+0Q[  
  struct result_2 ypM,i  
  { 6 T4"m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'dwsm7Xd  
} ; 5L6.7}B  
} ; 9*iVv)jd  
1N _"Mm{  
[uqr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }%wP^6G*x\  
^e "4@O"  
下面我们来剥离functor中的operator() 7V=deYt_p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tz65Tn_M  
#p=+RTZ<  
return l(t) op r(t) %+/v")8+?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1<x5{/CZ  
return op l(t)  e#5WX  
return op l(t1, t2) j\KOKvY)  
return l(t) op iU.` TqR7  
return l(t1, t2) op u@D5SkT  
return l(t)[r(t)] X ([^i;mr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A["6dbvv  
GAH<  
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: :D}?H@(69  
单目: return f(l(t), r(t)); 5Qg*j/z?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n S$4[!0  
双目: return f(l(t)); TS=%iMa  
return f(l(t1, t2)); zk70D_}L  
下面就是f的实现,以operator/为例 vyc<RjS_x  
d<?Zaehe\  
struct meta_divide :OU(fz]  
  { T:Q+ Z }v+  
template < typename T1, typename T2 > "nJMS6HJ[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LkeYzQH/l  
  { xg%{p``  
  return t1 / t2; B7A.~' =  
} :zC=JvKT  
} ; MeV4s%*O+  
i{:?Iw 'ay  
这个工作可以让宏来做: ^38k xwh  
9&kY>M>z0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :1'1 n  
template < typename T1, typename T2 > \ n>^9+Rx|i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 78T;b7!-C  
以后可以直接用 ]mJ9CP8P1c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5FJ%"5n&  
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 ! pa7]cZ  
(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。。。) .}R'(gN\6  
qYqd-R  
9%k4Ic%P  
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 ! , ]Fx  
kVWrZ>McK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '#K~hep  
class unary_op : public Rettype ZnbpIJ8cV  
  { %D7^.  
    Left l; /ORK9 g  
public : KPK`C0mg@k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,iiI5FR  
ctb , w  
template < typename T > pdQaVe7tRo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *JW.ca}  
      { 2#`d:@r  
      return FuncType::execute(l(t)); I`{=[.c  
    } Nde1`W]:  
50S*_4R  
    template < typename T1, typename T2 > H6#SP~V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O>wGJ.  
      { 5*"WS $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dZ,7q_r,~  
    } tr 8Q{  
} ; N:^4On VR  
00W_XhJ  
<1V>0[[e  
同样还可以申明一个binary_op h 1j1PRE  
aIfB^M*c5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w `M/0.)V  
class binary_op : public Rettype ,;= S\  
  { CwEb ?  
    Left l; yK2>ou  
Right r; + L 5  
public : j,_{f =3;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f`J[u!Ja  
s;[64ca]Q  
template < typename T > ' #r^W2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a- /p/ I-%  
      { n  8|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %eu_Pr6X  
    } H~<wAer,Op  
uvD*]zX  
    template < typename T1, typename T2 > Mb%[Qp60  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w^$$'5=  
      { dfeN_0` -  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \y/0)NL\  
    } U%2{PbL  
} ; SkXx: @  
JZNvuPD   
3V/|"R2s  
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 $)O\i^T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X0m6<q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x A ZRl  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `MMZR=LA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +m6acu)N.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H,1I z@W1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h3-dJgb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Bk4|ik}  
下面是修改过的unary_op y{qKb:~wv  
B\7 80p<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q"{Q]IT  
class unary_op EG!):P  
  { [%7oq;^J  
Left l; )RwO2H  
  yi1V\8DC  
public : Yh;A  
\E:l E/y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BO=j*.YKy  
Js8d{\0\  
template < typename T > ![@\p5-e  
  struct result_1 `lq[6[n  
  { h|&qWv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q"^T}d d,  
} ; qgLj^{  
[ U?a %$G>  
template < typename T1, typename T2 > 0f|nI8,z  
  struct result_2 v/DWy(CC  
  { 5-X(K 'Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s av  
} ;  w4p<q68  
FZhjI 8+,~  
template < typename T1, typename T2 > wrt^0n'r)c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const erZ%C <  
  { l 7=WO#Pb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5oI gxy  
} 9 l9|w4YJs  
z}m)u  
template < typename T > xu0pY(n^r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O_wRI\ !  
  { ZnYoh/  
  return OpClass::execute(lt(t)); zd3%9rj$  
} {VrjDj+Xy  
<swY o<?J#  
} ; #EdsB  
? v2JuhRe  
!NFP=m1  
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 0?nm`9v6  
好啦,现在才真正完美了。 ,=kQJ|  
现在在picker里面就可以这么添加了: Kzd)Z fnD0  
t{)J#8:g  
template < typename Right > CK+_T}+-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gcf EJN4'  
  { (t)a u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K2R[u#Q  
} {n>W8sN<  
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。 pI|H9  
wsNM'~(  
Mw+8p}E  
D#,P-0+%  
!EQMTF=(  
十. bind h .$3 jNU  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RI%ZT  
先来分析一下一段例子 ;MR(Eaep  
;ywQk| r  
n7 S~n k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _=eeZ4f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &t\KKsUtd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LMvsYc~]q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3;J)&(j0  
我们来写个简单的。 Vi~F Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?g$dz?^CK&  
对于函数对象类的版本: :!f1|h  
jpCQ2XD:  
template < typename Func > /# M|V6n  
struct functor_trait xv{iWJcs  
  { Nz&J&\X)tD  
typedef typename Func::result_type result_type; huau(s0um  
} ; v* nX  
对于无参数函数的版本: @"m? #  
uz1t uX_  
template < typename Ret > sGCV um}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VlVd"jW  
  {  nO~TW  
typedef Ret result_type; DaW_-:@s  
} ; EnrRnVB  
对于单参数函数的版本: [lsr[`SJ<  
Cp_YIcnEJ  
template < typename Ret, typename V1 > hNV" {V3`{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8yH) 8:w  
  { r)dT,X[}F  
typedef Ret result_type; ?hS n)  
} ; b "4W` A  
对于双参数函数的版本: (s,*soAN  
3`&2 -  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <8Qa"<4f;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;&|ja]r  
  { DiAPs_@  
typedef Ret result_type; MS6^= ["  
} ; Nvs8t%  
等等。。。 w$7*za2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DB yRP-TH  
w*ig[{ I  
template < typename Func > m?_S&/+*  
struct func_return }0T1* .Cz  
  { 8KD7t&H  
template < typename T > 74%,v|  
  struct result_1 aF$HF;-y  
  { 3_IuK 6K2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }@V(y9K  
} ; R tn.cSd  
/r|^Dc Nx  
template < typename T1, typename T2 > 6tM CpSJ  
  struct result_2 zQ}:_  
  { im_W0tGvF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S >uzW #  
} ; 9q;\;-  
} ; @7%nMTZ@&v  
38%]G Q  
s} ,p>8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :?{ **&=  
VuFH >8n  
template < typename Func, typename aPicker > e.i5j^5u  
class binder_1 UR?[ba_h   
  { O~B iqm  
Func fn; 8@qYzSx[  
aPicker pk; 8J%^gy>m]  
public : ;t@zH+*}  
. #;ZM[v  
template < typename T > 0vUX^<  
  struct result_1 &?*M+q34  
  { AFl]w'=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ekfD+X  
} ; JcZs\ fl9  
b IcLMG s  
template < typename T1, typename T2 > lx~!FLn  
  struct result_2 Ud:v3"1  
  { y&A*/J4P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OUe@U;l{Z  
} ; Rw*l#cr=.  
D2~e@J(K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H__9%p#  
~d 7!)c`z  
template < typename T > [X=-x=S,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H(!)]dO  
  { @Wy>4B^  
  return fn(pk(t)); on+ c*#  
} BULX*eOt  
template < typename T1, typename T2 > ^!1mChf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j|KZ HH%dc  
  { gec<5Ewg  
  return fn(pk(t1, t2)); zMKW@  
} 29pIO]8;  
} ; +BM(0M+  
Dq Kk9s;6_  
f5Zx:g  
一目了然不是么? z![RC59 S  
最后实现bind BM1uZJ0  
"Sc_E}q |e  
N|T%cdh:/  
template < typename Func, typename aPicker > qp^O\>c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xRJv_=dT  
  { "Q#/J)N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'i{kuTv  
} _UYt  
"MKgU[t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "o`N6@[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。 8,#v7ns}#  
;_,=  
十一. phoenix g ` 6Xrf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %.BbPR7?h  
a{QHv0goG  
for_each(v.begin(), v.end(), %s%v|HDs  
( AIF?+i%H}  
do_ fEWS3`Yy  
[ pA+W 8v#*  
  cout << _1 <<   " , " sbrU;X_S  
] x;l\#x/<  
.while_( -- _1), "ZNiTND  
cout << var( " \n " ) P(d4~hS  
) $985q@pV0  
); <jQ?l% \  
9@#Z6[=R,  
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: u}JL*}Q  
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 ^LE`Y>&m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j\("d4n%C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $OHY^IE(  
SY["dcx+  
.:*V CDOM  
template < typename Cond, typename Actor > nfq  
class do_while g9H~\w  
  { vdYd~>w  
Cond cd; {%'(IJ|5z  
Actor act; ]YQlCx`  
public : r Ka7[/  
template < typename T > i))S%!/r~  
  struct result_1 cV_nYcLkz  
  { C#`eN{%.YT  
  typedef int result_type; }L{en  
} ; ync2X{9D  
zJOjc/\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G7DEavtr  
.ZFs+8qU>  
template < typename T > n@mWB UM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }>=k!l{  
  { {^1GHU  
  do \Q|1I  
    { G@oY2sM"  
  act(t); 3aQWzEnh  
  } :t8(w>oW  
  while (cd(t)); h)"PPI  
  return   0 ; @H"~/m_o  
} b!J21cg<L  
} ; j~(rG^T  
I&U?8  
<YP>c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). scCOiK)  
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。 p)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。 .vj`[?T  
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。 DmM<Kkg.J  
下面就是产生这个functor的类: R)"Ds}1G  
@Nn9- #iW  
Pdmfn8I]%  
template < typename Actor > 6&S;Nrg9  
class do_while_actor (n05MwKu\  
  { D+]#qS1q  
Actor act; CDQ}C=4  
public : _{)e\n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $*V:; -H  
2K'3ry)[y  
template < typename Cond > k)UF.=$d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +N: K V}K  
} ; sWP5=t(i+9  
Yj|Oy  
G4vXPx%a8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A,{X<mLFb  
最后,是那个do_ <f&z~y=  
Dj'aWyW'  
\?{nP6=  
class do_while_invoker %|}obiV)  
  { ,di'279|  
public :  ~Jrtm7  
template < typename Actor > ]y>)es1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -Mx"ox  
  { !Low%rP  
  return do_while_actor < Actor > (act); r5h}o)J  
} Sg(fZ' -  
} do_; X}Bo[YoY$  
&u( eu'Q3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  jhjb)r.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;|6kFBGC"+  
最后来说说怎么处理break和continue m!3b.2/h  
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。 BoE;,s>]NW  
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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