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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rG7S^,5o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /9/svPc]  
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, \@]/ks=K  
= ~{n-rMF  
sDV*k4  
4 I}xygV  
  class filler Op] L#<&T  
  { C4V#qhj  
public : u+7B-l=u*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6*@\Qsp615  
} ; "]BefvE  
&=SP"@D  
d~[^D<5,D  
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: IEb"tsel  
BaSNr6 YW  
>AcpJ|V  
:v/6k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '8g/^Y@  
D8+68_BEM  
IT \Pj_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5gpqN)|)[  
%\=oy=f  
p^_E7k<ag  
U'i L|JRF  
二. 战前分析 ag6hhkj A  
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。 r.e,!Bs  
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 ,6[}qw) *  
Q>gU(  
ns.[PJ"8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z~d\d!u1  
  /* --------------------------------------------- */ %]9 <a  
vector < int *> vp( 10 ); ailje  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0 `X%&  
/* --------------------------------------------- */ W'{q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )=\W sQ  
/* --------------------------------------------- */ W-Cf#o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k fx<T  
  /* --------------------------------------------- */ Z-m,~Hh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XezO_V  
/* --------------------------------------------- */ }z&P^p)R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n3{m "h3  
Fi{~UOZg  
C]UBu-]#S  
WG 9f>kE  
看了之后,我们可以思考一些问题: @]f"X>  
1._1, _2是什么? lv}U-vK  
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。 ypXKw7f(  
2._1 = 1是在做什么? RM53B  
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。  l;>#O  
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。 vCwDE~  
x+5Q}ux'G  
Ms ?V1  
三. 动工 z) 5n&w S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a34'[R  
1Qf21oN{  
I=hgfo  
xiU-}H'o  
template < typename T > > 3 JU  
class assignment =!xeki]|9  
  { %dZD;Vhg  
T value; :5?ti  
public : !mL,Ue3/  
assignment( const T & v) : value(v) {} )iy>sa{  
template < typename T2 > sXTt )J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {549&]/o  
} ; M@Q=!!tQ(  
0[D5]mcv  
1 7{]QuqNF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  wB5zp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oKt<s+r  
!5`}s9hsF_  
|dD!@K  
!U>"H8}dv  
  class holder Nl_!%k:  
  { XoSjYG(>,  
public : ~N[hY1}X[  
template < typename T > kVU|k-?2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EyNI]XEj  
  { ^yK94U;<Gy  
  return assignment < T > (t); g8XGZW!  
} B<1*p,z  
} ; -f9M*7O<gf  
CR934TE+  
LEhku4U.  
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: CG9X3%xO%  
no?)GQ  
  static holder _1; v/+dx/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *`}_e)(k  
Y1k/ngH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A</[Q>8  
而不用手动写一个函数对象。 +1d\ZZA|6&  
[=U7V;5($  
y^@% Xrs  
-&)^|Atm  
四. 问题分析 4 >&%-BhN  
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。 nNhN:?  
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。 1.,mNY^UN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jLQjv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p~8~EQFj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G)# ,39P  
J+IW  
五. 问题1:一致性 OM4s.BLY  
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?| m6;Xo}^w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ik$wS#1+L  
On'3K+(_  
struct holder |Y'$+[TE  
  { r`;C9#jZ  
  // %+I(S`}  
  template < typename T > =fsaJ@q ,R  
T &   operator ()( const T & r) const 21o_9=[^  
  { }qKeX4\-  
  return (T & )r; DGd&x^C  
} 2#(7,o}Y5  
} ; =k$d8g ez  
 g u|;C  
这样的话assignment也必须相应改动: /yykOvUO  
:.35pp,0  
template < typename Left, typename Right > o[v`Am?v  
class assignment &\"fH+S  
  { g rfF\_[:  
Left l; P);Xke  
Right r; wP8R=T  
public : he+[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3?O| X+$p  
template < typename T2 > ,gOQI S56  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W^Rb~b^?  
} ; +%<Jr<~W  
9{TOFjsF  
同时,holder的operator=也需要改动: =TP>Y"  
O ,>&w5   
template < typename T > @[FFYVru  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {``}TsN  
  { #KK(Z \;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :9`1bZ?a  
} DA wzXsx  
0iL8i#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。 ]rNfr-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [.Y=~)7FB  
j |i6/Pk9J  
return l(rhs) = r; ua[\npz5  
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。 F0JFx$AoD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J6%op{7/  
C C09:L?  
template < typename Tp > \\lC"Z#J`  
class constant_t t<k8.9 M$  
  { +|H'I j$  
  const Tp t; \k,bz 0  
public : i3"sAr P"|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g.]'0)DMW  
template < typename T > z K(5&u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E\zhxiI  
  { C IDL{i8  
  return t; :L[6a>"neE  
} { &'TA  
} ; KwHOV$lD;  
ks5'Z8X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  %aKkk)s  
下面就可以修改holder的operator=了 VM,ZEt3Vy  
(lnQ!4LK  
template < typename T > (FaT{W{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qL P +@wbJ  
  { vf =  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yq}{6IyZ^  
} $"8k|^Z3  
#{M -3  
同时也要修改assignment的operator() "(N HA+s/  
t0>{0 5  
template < typename T2 > i njmP9ed  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )^\='(s  
现在代码看起来就很一致了。 v'!Nt k  
bIArAS9%  
六. 问题2:链式操作 (M+<^3c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nnG2z@$-  
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。 PNKT\yd  
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。 qX(%Wn;n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E(tBN]W.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !_9$[Oq~  
gDub+^ye>/  
template < typename T > `I8^QcP  
struct result_1 6p " c ^  
  { .( h$@|Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <L~xR5  
} ; /[? F1Q  
U!/nD~A  
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: y!gM)9vq  
+q/h:q.TV  
template < typename T > Z0eBx  
struct   ref XO#)i6}G  
  { xacLlX+  
typedef T & reference; ~5NGDT#L*  
} ; HY4E  
template < typename T > io{H$  x(  
struct   ref < T &> S;Z3v)E-f  
  { o0G`Xn  
typedef T & reference; 8-a6Q|   
} ; Qe$>Jv5  
LU,"i^T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'd^gRH<z  
r.b6E%D  
template < typename T > Kk>qgi$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h.$__Gs  
  { R.H\b!  
  return l(t) = r(t); +MZO%4  
} J7ekIQgR  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YC&jKx.>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RLz`aBT  
G'2=jHzMF  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O^Vy"8Ji}y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =)- Q?1q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5@D7/$bLp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $U1kP?pR  
最后的布局是: ; eF4J  
                Add O*03PF^  
              /   \ @zynqh  
            Divide   5 )L<?g !j~  
            /   \ z8(R.TB  
          _1     3 6IY}SI0N  
似乎一切都解决了?不。 pOVghllO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 bepYeT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Flujwh@rg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: StZRc\k  
\ U*-w:+@  
template < typename Right > )~.&bEm\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sIRrEea  
Right & rt) const rrY{Jf9>  
  { Cre0e$ a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =3sldKL&F  
} ^s@*ISY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 an=+6lIl  
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。 Hx2j=Q_dw  
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。 2b4pOM7W  
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。 OgXZ-<'  
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。 UiK+c30FU  
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? !UBDx$]^  
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: 2Ph7qEBQ22  
{|5$1v   
template < class Action > e}R2J `7  
class picker : public Action QK?2E   
  { f_4S>C$  
public : ~f=6?5.wa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {rb-DB-/5M  
  // all the operator overloaded h#@4@x{  
} ; 2[LX\  
< R|)5/9  
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。 11B{gUv.]  
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: \ L9?69B~  
y/@;c)1b9  
template < typename Right > b>bgUDq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?K4.L?D#J  
  { KO-Zz&2f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oBRm\8 2|  
} AU\xNF3  
~"JE![XR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~Q_)>|R2  
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。 5DkK'tCI9Z  
'z +$3\5L  
template < typename T >   struct picker_maker S om. qD  
  { NoJnchiU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "$~}'`(]  
} ; iJ`%yg,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |t&G&)~:  
  { n&0mz1rw  
typedef picker < T > result; #gX%X~w$F  
} ; yD3bl%uZ  
`P^u:  
下面总的结构就有了: DnNt@e2|  
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。 vs\'1^*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。 &TP:yA[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u8-a-k5<  
至此链式操作完美实现。 $f<eq7rRe  
Q$xa  
%uGleY]~  
七. 问题3 Vqa5RVnI  
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。 ig{A[7qN  
:"M9*XeHO  
template < typename T1, typename T2 > )myf)"l5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q Z8|B  
  { pau*kMu^}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x[vpoB+c  
} 6 WA|'|}=  
Y%78>-2 L  
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: =oo[ Eyr  
vnz[w=U  
template < typename T1, typename T2 > " Sc5qG  
struct result_2 dV5PhP>6  
  { Q^$ghZ6V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E|HSwTHe  
} ; ad"'O]  
FX%t  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nGq]$h  
这个差事就留给了holder自己。 TA Ftcs:  
    Wc~3^ ;U  
lq:]`l,6@  
template < int Order > ]YCPyc:  
class holder; P7's8KOoS  
template <> GxYW4b  
class holder < 1 > EfFz7j&X  
  { c*N50%=4  
public : A5sf  
template < typename T > )D:9R)m  
  struct result_1 rei 8LW  
  { MQwIPjk8  
  typedef T & result; i~9?:plS  
} ; sB?2*S"X)<  
template < typename T1, typename T2 > :~vxZ*a  
  struct result_2 A[RHw<  
  { cb +l"FI7  
  typedef T1 & result; F 4GP7]  
} ; g.9L)L  
template < typename T > tC^ 1}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const },rav]  
  { *dN N<  
  return (T & )r; & B}Lo  
} $50\" mo~z  
template < typename T1, typename T2 > tE[H8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ndr)3tuYu  
  { RoX &+~  
  return (T1 & )r1; gc##V]OD  
} XlVc\?  
} ; eI^gV'UK  
?KCivf  
template <> %MN.O-Lc  
class holder < 2 > 80|onP\L  
  { @M=$qO_$9  
public : h}h^L+4  
template < typename T > UgR :qjI  
  struct result_1 FY8!g'.Oe  
  { H8&p<=  
  typedef T & result; vs +QbI6>-  
} ; Cc!J1)  
template < typename T1, typename T2 > {SJsA)9:#  
  struct result_2 &iNS?1a%f=  
  { JdiP>KXV  
  typedef T2 & result; TiyUr [  
} ; <#y*h8IZ@t  
template < typename T > 'd/*BjNp)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +%XnMl  
  { X'x3esw w  
  return (T & )r; GF'f[F6oI  
} TGf;_)El  
template < typename T1, typename T2 > &cc9}V)M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SNab   
  { UW6VHA>  
  return (T2 & )r2; :H?f*aw  
} &RW`W)0;  
} ; rLzW`  
u]E.iXp  
U; U08/y  
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> >。 J4>;[\%m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .x-J44i@/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3+(z_!Qh  
1k[GuG%/K  
return l(i, j) = r(i, j); % :/_f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <bUXC@3W  
mb1Vu  
  return ( int & )i; ? %(spV  
  return ( int & )j; w2OsLi Sv  
最后执行i = j; VRbQdiZ{  
可见,参数被正确的选择了。 :, _!pe;H  
?:igumeYX  
sbnjy"Z%  
m#\[m<F  
|4mVT&63(  
八. 中期总结 | -+zofx  
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: %;|0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UpfZi9v?W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &| !B!eOY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z%sy$^v@vD  
,j178EX  
>o/95xk2  
E\M-k\cSj  
66\jV6eH7L  
cyQBqG  
九. 简化 HB iBv-=,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gXy -Mpzp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5iM[sg[y9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,_ .v_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )`+YCCa6F  
  +-*/&|^等 LFf`K)q  
2. 返回引用。 wK!~tYxP  
  =,各种复合赋值等 41V e}%  
3. 返回固定类型。 0* F}o)n/m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \/5RL@X}  
4. 原样返回。 QDTNx!WL  
  operator, `u XQ z7  
5. 返回解引用的类型。 f p[,C1U  
  operator*(单目) _O]xey^r  
6. 返回地址。 Q(Gl{#b  
  operator&(单目) u:dx;*  
7. 下表访问返回类型。 +TJ EG?o  
  operator[] X+82[Y,mB.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'V&Y[7Aeq  
  operator<<和operator>> V/%~F6e  
>:1P/U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !{%&=tIZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -e]7n*}H$  
w_wslN,)  
template < typename Left > !L24+$  
struct value_return y2|R.EU\m<  
  { H/fUM  
template < typename T > z(13~38+  
  struct result_1 p/ GVTf  
  { `[fx yg:u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jZ*WN|FK?  
} ; "TOa=Tt{,  
1;F`c`0<  
template < typename T1, typename T2 > # Su~`]  
  struct result_2 .qv'6G  
  { qxOi>v0\H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f 2YLk  
} ; (eWPis[  
} ; \cJa;WM>  
7^6uG6  
{y)s.b~JB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ??&<k   
9i q""  
下面我们来剥离functor中的operator() \wvg,j=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #FxPj-3(ix  
]/X(V|t  
return l(t) op r(t) w n|]{Ww35  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9ooY?J  
return op l(t) *# {z3{+  
return op l(t1, t2) 0%`4px4J  
return l(t) op GEUg]nw  
return l(t1, t2) op WYcA8 X/  
return l(t)[r(t)] s#9Ui#[=h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ),}AI/j;zY  
c]k*}W3T  
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: V~IIY B7  
单目: return f(l(t), r(t)); E0n6$5Uc?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I0'WOV70  
双目: return f(l(t)); (5L-G{4  
return f(l(t1, t2)); ,5 j"ruZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 e.d #wyeX  
xGk6n4Gg  
struct meta_divide w*9br SK  
  { y[};J vk  
template < typename T1, typename T2 > `_ %S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nuQ]8 -,  
  { d~J-|yyT  
  return t1 / t2; .wA+S8}S  
} jhgX{xc  
} ; #SVNHpx  
n{0Ld - zH  
这个工作可以让宏来做: Bh`N[\r  
-7H^n#]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rf:XRJ <4  
template < typename T1, typename T2 > \ `>(W"^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B<?[Mrdxw  
以后可以直接用 IA zZ1#/3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .jw}JJ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Yj|eji7y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -/C)l)V}  
POI.]1i  
e1myH6$W  
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  YpAg  
5<pftTcZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7\z ZpPDV  
class unary_op : public Rettype fA%z*\  
  { []R? ViG  
    Left l; Pz#7h*;cw.  
public : _-!sBK+F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0_P}z3(M  
lU^;Z 6f  
template < typename T > 1% F?B-k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @RFs/'  
      { -4w=s|#.\  
      return FuncType::execute(l(t)); Sd/?&  
    } (BxJryXm  
'bGX-C  
    template < typename T1, typename T2 > zsU=sTsL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s](aNe2j  
      { `-`qdda  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IEjP<pLe  
    } <^b7cOFQ  
} ; ^=n+T7"J  
M<SdPC(+  
, P'P^0qJ  
同样还可以申明一个binary_op Qu=LnGo~P  
ONNpiK-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $@d9<83=  
class binary_op : public Rettype A7! g  
  { g~7Ri-"  
    Left l; ] sz3]"2  
Right r; Eca\fkj  
public : 6Ao%>;e*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E^GHVt/.  
/vY_Y3k#  
template < typename T > +,:du*C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -/_L*oYli  
      { N=:5eAza  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^mAYBOE  
    } mrm^e9*Z  
d!KsNkk  
    template < typename T1, typename T2 > HL/bS/KX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )$w*V9d  
      { &U+ _ -Ph  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j8|g!>Nv  
    } bX.ja;;   
} ; _3]][a,  
kc7lc|'z  
t9&c E:n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !-m&U4Ku6o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ngb(F84H?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5TBp'7 /s~  
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。 Xtwun  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t}v2$<!I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,>t69 Ad  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R*|LI  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) p8s:g~ W  
下面是修改过的unary_op _U;eN|Ww  
1!pa;$L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "Jjs"7  
class unary_op Kj=b[ e%  
  { Bl9jkq ]  
Left l; Mv c`)_Md  
  Cf B.ZT  
public : T#pk]c6Q  
'0$?h9"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3] 1-M  
gyS+9)gY  
template < typename T > 7Cjd.0T=(  
  struct result_1 bCZ g cN  
  { zI~owK)%Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yL;M"L  
} ; Le"oAA#[  
$+}+zZX5  
template < typename T1, typename T2 > 86f2'o+  
  struct result_2 "RVcA",  
  { qS&%!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $D31Q[p=+  
} ; :';L/x>  
A`{y9@h(  
template < typename T1, typename T2 > p;?*}xa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S osj$9E  
  { Sx    
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ev!{n  
} %p&k5:4<"#  
b| SE<\  
template < typename T > -T6(hT\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KRJLxNr  
  { `si#aU  
  return OpClass::execute(lt(t)); oJKa"H-jL  
} pj?XLiM54%  
c:83LZ  
} ; H' T  
rQTr8DYH  
( 6(x'ByT  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mj?16\|]  
好啦,现在才真正完美了。 xUF_1hY  
现在在picker里面就可以这么添加了: +.RKi !  
*/ G<!W  
template < typename Right > iVB^,KQ@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4`#F^2r!  
  { yBLK$@9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,fEO> i  
} T ^A b!O  
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。 rzp +:  
hVj NZ  
2/,0iwj-  
elG;jB  
@eqeN9e  
十. bind X\p,%hk \  
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。 H7i$xWs  
先来分析一下一段例子 X5YiFLH>y\  
>-E<n8  
2?@j~I=s2h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L]a`"CH:a$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c= UU"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uGdp@]z&8Q  
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。 TG n-7 88  
我们来写个简单的。 4Z[V uQng  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /8@m<CW2Y  
对于函数对象类的版本: ;0ME+]`"3  
H* !EP  
template < typename Func > Z,N$A7SBE  
struct functor_trait /R X1UQ.s  
  { ]j>i.5  
typedef typename Func::result_type result_type; 59(U`X  
} ; 9ykM3  
对于无参数函数的版本: o6"*4P|  
 Do?P<x o  
template < typename Ret >  Z:2I/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *X%m@KLIKv  
  { h%d^Gq~  
typedef Ret result_type; N132sN2   
} ; b7C e%Br  
对于单参数函数的版本: K|W^l\Lt  
JM0I(%Z%  
template < typename Ret, typename V1 > jW*1E *"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rl:KJ\*D  
  { }:iBx  
typedef Ret result_type; ,KW;2t*IQ@  
} ; yI:# |w|  
对于双参数函数的版本: YHxbDf dA  
%XhfXd'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B7Ntk MK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qZ2&Xw.{1  
  { &!7+Yb(1  
typedef Ret result_type; @%tXFizh  
} ;  ~QG ?k  
等等。。。 U` R;P-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w=r&?{  
!7lj>BA>  
template < typename Func > (VHND%7P  
struct func_return t> Q{yw  
  { ~JZ3a0$^  
template < typename T > bk#xiuwT  
  struct result_1 ph30'"[Z}  
  { 4dhqLVgL{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V:K;] h*!  
} ; <SXZx9A!  
_ P ,@  
template < typename T1, typename T2 > O@U?IF$  
  struct result_2 gqiXmMm:9  
  { ~P1_BD(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "mj^+u-  
} ; ;'kI/(;;C  
} ; i3V/`)iz  
vx0UoKX  
nW;kcS*A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *c]KHipUIS  
&H;8QZ8uw  
template < typename Func, typename aPicker > tbj=~xYf  
class binder_1 4_Rdp`x#J  
  { 6OUvrfC(H  
Func fn; Ghv{'5w  
aPicker pk; bAhZ7;T~  
public : f'/ KMe%<  
1t~({Pl<>  
template < typename T > ~Yk"Hos  
  struct result_1 K^ D82tP  
  { r#h {$iW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;<6"JP>0  
} ; g{ (@uzqG  
Xz1c6mX|o  
template < typename T1, typename T2 > Lt<oi8'N  
  struct result_2 OXtBJYe  
  { az(5o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H`|0-`q  
} ; edN8-P(  
/Dd\PjIH{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sco uO$K  
gduxA/aT  
template < typename T > 6o lV+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )1z4q`  
  { 9".Uc8^p/F  
  return fn(pk(t)); ~= 9V v  
} hmzair3X  
template < typename T1, typename T2 > 7+8bL{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b+$o4 l/x  
  { M7 p8^NL  
  return fn(pk(t1, t2));  sL ~,  
} |>JmS  
} ; fk\5D[j^  
![Hhxu  
L w*1 .~  
一目了然不是么? o[{&!t  
最后实现bind ;y>'yq}  
>C^/,/%v  
ORtg>az\%  
template < typename Func, typename aPicker > yA0Y 14\*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7 s-`QdWX  
  { wy\o*P9mG)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }wG|%Y#+r  
} I$Eg$q  
;>/ipnx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xOgq-@`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ])68wqD  
SNxz*`@4  
十一. phoenix yHtGp%j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KMe.i'  
>+f'!*%7He  
for_each(v.begin(), v.end(), kFnUJM$r  
( Q%$i@JH`m  
do_ ~CulFxu  
[ K.r!?cfv  
  cout << _1 <<   " , " `^`9{@~  
] <JJkki  
.while_( -- _1), Ta,u-!/ I  
cout << var( " \n " ) y8}"DfU.  
) ju r1!rg%  
); (T4k~T`3  
AV9:O{  
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: W|~q<},j  
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 -^y1iN'D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ul}4p{ m[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0yKwH\S  
H2s*s[T -  
\(wn@/yP'  
template < typename Cond, typename Actor > 7-(>"75Q|  
class do_while n JW_a&'  
  { o<~-k,{5P  
Cond cd; 4$qNcMdz  
Actor act; +q$xw}+PK  
public : ;}$Z 80  
template < typename T > [`cdlx?Eh  
  struct result_1 #I bS  
  { 4|I7:~  
  typedef int result_type; 70d] d+M|  
} ; BJ_+z gf`  
G%y>:$rw[O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fpI; `s  
6sO  
template < typename T > C+ZQB)gn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1y_fQ+\2A  
  { EKV+?jj$  
  do >Iu]T{QNO  
    { EY,;e\7O,  
  act(t); "u .)X3  
  } K'a#Mg  
  while (cd(t)); CM+F7#T?n  
  return   0 ; $,xtif0  
} l{M;PaJ`}  
} ; 82G lbd)  
fho=<|-  
GhSL%y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {QIS411  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !:]s M-cCt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Z%,\+tRe  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OpWC2t)  
下面就是产生这个functor的类: ;:#?~%7>  
z v L>(R  
SH@  
template < typename Actor > =;'ope(?S  
class do_while_actor BK`Q)[  
  { {<''OwQF~+  
Actor act; 9 AQ96  
public : "z{_hp{T^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} INN/VDsJ  
WI*^+E&=*  
template < typename Cond > .!7Fe)(x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w~cq% %  
} ; (`q6G d  
tu?Z@W/  
}"g21-T^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m2-fi*Mgg  
最后,是那个do_ Ti9:'I  
N+C%Z[gt[  
pQ[o3p!&9  
class do_while_invoker 0x3 h8fs  
  { ^5FJ}MMJf  
public : 'NG^HLD/  
template < typename Actor > [t "_}t=w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A9fjMnw  
  { #G[ *2h~99  
  return do_while_actor < Actor > (act); *tbpFk4/  
} qJbhPY8Ak  
} do_; }e/[$!35  
4cErk)F4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OxmlzQ"vM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n}ZBU5_  
最后来说说怎么处理break和continue X,iuz/Q  
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。 VAF:Z  
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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