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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (UPkb$Qc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TLzg*  
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, )nyud$9w'  
Se qnO.\  
h=um t<&D  
M0DdrL/ L  
  class filler a(s}Ec${Z  
  { JzMPLmgG/  
public : RekTWIspT/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 48Y5ppcS  
} ; gP1~N^hke]  
JyWBLi;Z  
q}*"0r  
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: LGZ5py=xb  
n}PK0  
My0h9'K  
ZvEcExA-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {@1.2AWg  
x&7% U  
|\"vHt?@G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VQV7W  
#=UEx  
w~@.&  
WJCEiH  
二. 战前分析 gBz$RfyF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gE%{#&*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _S5\5[^  
/-JBz U$  
@=q,,t$r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iD,iv  
  /* --------------------------------------------- */ XH&Fn+  
vector < int *> vp( 10 ); &x19]?D"+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6z@OGExmd#  
/* --------------------------------------------- */ 68?oV)fE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FDM&rQ  
/* --------------------------------------------- */ BFmYbK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +hL+3`TD#H  
  /* --------------------------------------------- */ Z\6&5r=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %:oyHlz%  
/* --------------------------------------------- */ q/ -8sO}q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -]"=b\Q  
j|gv0SI_ w  
cn#JO^8  
x \B!0"~  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6=o@X  
1._1, _2是什么? ^G%Bj`%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2f(5C*~  
2._1 = 1是在做什么? ;K38I}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :UMg5eZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 LcCb[r  
i>6SY83B}  
S@]7   
三. 动工 <S I& e/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c7T9kV 8hS  
?PORPv#  
\ &1)k/  
 ,!_  
template < typename T > 33x3zEUt6  
class assignment (.\GI D+i  
  { a6=mE?JTB  
T value; 1L1_x'tT%  
public : k^AI7H  
assignment( const T & v) : value(v) {} M$ g%kqa  
template < typename T2 > 9i@AOU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OD<0,r0f,  
} ; bsVms,&  
%98F>wl  
@!6eRp>Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M iIH&z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q(h,P+  
bep}|8,#u  
Ge$cV}  
|8}f  
  class holder Lu\]]m  
  { +:1ay^YI  
public : c.jq?Q k  
template < typename T > ~L Gkc t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t$=FcKUV}f  
  { J411bIxD+q  
  return assignment < T > (t); w~M5)b  
} %Q"zU9  
} ; quk~z};R>\  
H4 Y7p  
ERQ a,h/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P$_Y:XI !  
VA.jt}YGE  
  static holder _1; g.aNITjP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Pa 2HFy2  
WpC@ nz?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B5Rmz&  
而不用手动写一个函数对象。 zNRoFz.  
I=&5mg=m  
,R0@`t1 p  
a*&P>Lwe7&  
四. 问题分析 iQ*JU2;7 t  
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。 l;U9dO}/[  
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。 ;5#P?   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /tA$ 'tZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R0+v5E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E*IkI))X0  
@;_r `AT7  
五. 问题1:一致性 qRsPi0;  
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?| |DfYH~@(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,0[8/)$M  
1iaNb[:QX  
struct holder oju/%ieh  
  { i\2MphS  
  // : Ey  
  template < typename T > Zb-TCS+3l  
T &   operator ()( const T & r) const :BCjt@K}  
  { D9e"E1f+"  
  return (T & )r; dW;{,Q  
} J/w?Fa<  
} ; $;7?w-.  
+OK.[ji?  
这样的话assignment也必须相应改动: 2tC ep  
EiI3$y3;  
template < typename Left, typename Right > ,!kqEIp%  
class assignment *kgbcUf8  
  { :<gmgI  
Left l; 1W8[ RET  
Right r; 2uS&A \   
public : ;M8N%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f'Wc_ L)  
template < typename T2 > ckP&N:tC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Mp?Ev.  
} ; `>rdn*B  
~zRUJ2hD!  
同时,holder的operator=也需要改动: v;el= D  
k<"ZNQm$.  
template < typename T > @`k!7? Sq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Ht[kO  
  { &AGV0{NMh]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HCb7 `(@  
} LB? evewu  
P~;NwHZ?k  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \`{ YqOT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N-3w)23*:  
3RscuD&  
return l(rhs) = r; 4xT(Uj  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y!i4P#4+q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Kx*;!3-V$  
$&n!j'C:  
template < typename Tp > !K'kkn,h  
class constant_t M^mS#<!y  
  { 2aW&d=!ZV  
  const Tp t; p8[Z/]p  
public : T*J]e|aF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >8t3a-/  
template < typename T > ED[PP2[/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }UHuFff,  
  { 1 W2AE?  
  return t; N#C,_ k  
} n8A*Y3~R  
} ; qW][Q%'lt  
n:`> QY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h?bm1e5kE  
下面就可以修改holder的operator=了 a5?Rj~h!<  
GasIOPzK  
template < typename T > ,8c`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;-n+=@]7  
  { 6Ei>VcN4a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); puL1A?Y8UM  
} I Vq9z  
>7@F4a  
同时也要修改assignment的operator() /tJJ2 =%l  
7od!:<v/  
template < typename T2 > 6@ET3v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KFLIO>hE  
现在代码看起来就很一致了。 IM}#k$vM:  
1}QU\N(t  
六. 问题2:链式操作 ?%iAkV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hCc_+/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。 c+_F nA  
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。 H^B/ '#mO  
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。 p(v+j_ak  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9%$4Ux*q  
gK9@-e  
template < typename T > ] GJIrtS4  
struct result_1 F9]GEBLr  
  { ]gQgNn?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s0E:hn:  
} ; S$=])^dur  
}Rt?p8p  
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: 4@4$kro  
2Af1-z^^K  
template < typename T > Mf<P ms\F  
struct   ref ]Yp;8#:1  
  { W-<C%9O!  
typedef T & reference; vO&%sjvH  
} ; w=rh@S]  
template < typename T > va:5pvt2&  
struct   ref < T &> ("}TW-r~  
  { @tM1e<  
typedef T & reference; ido'<;4>  
} ; nkG1&wiX  
,*+F*:o(m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ry*b"SO  
l <Tkg9  
template < typename T > %{Kp#R5E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w +fsw@dK&  
  { [W ,Ej  
  return l(t) = r(t); [GyW1-p33w  
} %u, H2 *  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h rW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fk<0~ tE  
@dvlSqm)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ovxs+mQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J2f}{!b+I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +g(>]!swb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t3}>5cAxy  
最后的布局是: jL8.*pfv  
                Add D{x'k2=  
              /   \ <~X4&E]rT_  
            Divide   5 xA& tVQ2!  
            /   \ fa//~$#"{L  
          _1     3 W4%I%&j  
似乎一切都解决了?不。 !i,Eo-[Z  
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。 v-B{7 ~=#Z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 U>H"N1  
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: 6!sC  
P(a!I{A(  
template < typename Right > K| %.mc s4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2w_[c.  
Right & rt) const aZn]8jC%  
  { mM0VUSy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @{P<!x <Q  
} C jISU$O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f^Sl(^f  
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。 <|8N\FU{  
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。 8JYU1E w  
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。 )lg>'O  
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。 h]T  
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? 5,  "  
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: B6ee\23  
bca4'`3\|  
template < class Action > (SGX|,5X7  
class picker : public Action 5QN~^  
  { 0h/bC)z  
public : ^%ZbjJ7|j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [wOz<<  
  // all the operator overloaded 41G}d+  
} ; y/i{6P2`,D  
|?A:[C#X  
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。 L7\V^f%yCm  
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: D[/h7Ha  
Gk:tT1  
template < typename Right > rf?%- X(V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v}\4/u  
  { &~=FX e0S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BK 3oNDy  
} ~'1gX`o:  
&_cH9zw@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EDAtC  
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'L7o V?L9  
QNbV=*F?  
template < typename T >   struct picker_maker boS=  
  { GHNw.<`l?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *T6*Nxs0k  
} ; |P0!dt7sQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QL]e<2oPJ  
  { H^ 'As;R  
typedef picker < T > result; |xawguJ  
} ; CKI.\o  
~Uw;6VXV1  
下面总的结构就有了: x52#md-Z  
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。 PI\C*_.  
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。 )Cu2xRr^`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]*?lgwE  
至此链式操作完美实现。 @eJ6UML"  
C19}Y4r:  
t"JE+G  
七. 问题3 hT`fAn_  
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。 UpaF>,kM  
`^ZhxFX  
template < typename T1, typename T2 > RDfv D|}VN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '8Cg2v5&w  
  { xv"v='  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KFg q3snH  
} fUMjLA|*I<  
nz|6CP  
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: v%rmfIU  
cO$xT;kK  
template < typename T1, typename T2 > nW)?cQ I  
struct result_2 xkCM*5:  
  { h0R.c|g[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >?O?U=:<  
} ; /W GD7\G'8  
-Ew>3Q  
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? Z`_x|cU?J  
这个差事就留给了holder自己。 wBDHhXi0  
    $DXO7;#  
E{0e5.{  
template < int Order > Mz.C`Z>o  
class holder; #{*5rKiL  
template <> 3! #|hI>f  
class holder < 1 > egK~w8`W%  
  { (gnN </%  
public : DKJ_g.]X  
template < typename T > `Trpv$   
  struct result_1 g|r:+%,M  
  { 'OKDB7Ni  
  typedef T & result; $okGqu8z.O  
} ; m"P"iK/Av(  
template < typename T1, typename T2 > ^ 1rw\Zp  
  struct result_2 2 w2JFdm  
  { N'nI ^=  
  typedef T1 & result; Re3vW re  
} ; t =ErJ  
template < typename T > s7?Q[vN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FpjpsD~ Qu  
  { Y4]USU!PA  
  return (T & )r; ENwDW#U9  
} }v[*V   
template < typename T1, typename T2 > SG1fu<Q6J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3+gp_7L  
  { ?Xscc mN  
  return (T1 & )r1; \8%64ZL`  
} FI1R7A  
} ; %/17K2g  
sM)n-Yy#9  
template <> w) o^?9T  
class holder < 2 > IKhpe5}  
  { : [o0Va2 d  
public : Zvd^<SP<?  
template < typename T > ]2kgG*^n"  
  struct result_1 R9X* R3nB  
  { Wpo:'?!(M^  
  typedef T & result; "V!y"yQ  
} ; ek~bXy{O`  
template < typename T1, typename T2 > ;h> s=D,r  
  struct result_2 'ojI_%9<  
  { -=aI!7*"$  
  typedef T2 & result; ^;0.P)yGA  
} ; \(Uw.ri  
template < typename T > f.ku v"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const juPW!u  
  { y>T:fu  
  return (T & )r; b&s"/Y89  
} B d$i%.r  
template < typename T1, typename T2 > ^ sxcBG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j_ dCy  
  { SXn\k;F<  
  return (T2 & )r2; [!E pv<G  
} ]t-_.E )F  
} ; Td%[ -  
"*O(3L.c-  
0q`n]NM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t><AaYij_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J8[N!qDCj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }r:H7&|&  
p`ai2`qC`  
return l(i, j) = r(i, j); [ UN`~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .c~`{j}  
&Pu}"M$[MH  
  return ( int & )i; 2aiZ  
  return ( int & )j; -gZI^EII  
最后执行i = j; ydFZ$W_}w  
可见,参数被正确的选择了。 |V#h "s  
cTf/B=yMi  
m{itMZ@  
|7XV! D!\g  
`4E6&&E+S  
八. 中期总结 / 0Z_$Q&e  
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: ~Y^ UP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *G)=6\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \Q[u?/TF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NWCJ|  
03aa>IO  
S7SD$+fX  
T^9k,J(rM  
pq0F!XmU  
\yeo-uN8  
九. 简化 48 DC  
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。 p7y8/m\6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gKK*` L~  
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: $7%e|0jC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Zr`pOUk!4  
  +-*/&|^等 G|5M~zP  
2. 返回引用。 ZujPk-  
  =,各种复合赋值等 C^vB&3ghi  
3. 返回固定类型。 G?\\k[#,&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (9bFIvMc  
4. 原样返回。 ]<\Ft H  
  operator, 0&!,+  
5. 返回解引用的类型。 0. _)X  
  operator*(单目) Ph(bgQg  
6. 返回地址。 .H,v7L,~88  
  operator&(单目) 0zR4Kj7EE  
7. 下表访问返回类型。 E;7vGGf]  
  operator[] XD>(M{~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *T(z4RVg  
  operator<<和operator>> V@6,\1#`|  
.32]$vx  
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。 gc|?$aE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "p<B|  
|> mx*G  
template < typename Left > Y_qRW. k  
struct value_return L[4Su;D  
  { 4,D$% .  
template < typename T > 58FjzW  
  struct result_1 {%WQQs  
  {  "5\<.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ":t'} Eg=6  
} ; 3R!?r^h  
vMBF7Jfx  
template < typename T1, typename T2 > vb 2mY  
  struct result_2 NE Br) ~  
  { &gdtI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hq}kAv4B=  
} ; i|zs Li/  
} ; pF~[  
\nQV{J  
rdK=f<I]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y%* hHnGd  
*_Y{wNF *  
下面我们来剥离functor中的operator() dW hU o\>=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e C\;n  
~&bn} M>W  
return l(t) op r(t) }Yd7<"kp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k@HV wK'y  
return op l(t) )HPt(Ck  
return op l(t1, t2) :_ _z?<?(  
return l(t) op {9(#X]'  
return l(t1, t2) op Kh{C$b  
return l(t)[r(t)]  j6zZ! k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;| (_;d  
N%8O9Dp8;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r`? bYoz  
单目: return f(l(t), r(t)); kNW}0CDgs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (8bo"{zI  
双目: return f(l(t)); zoFCHs r  
return f(l(t1, t2)); O3Jp:.ps  
下面就是f的实现,以operator/为例 :Iy4 B+  
U-uBz4Gha  
struct meta_divide =u M2l  
  { J!l/!Z>!cF  
template < typename T1, typename T2 > zT;F4_p3G-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5v&mK 5zZ  
  { ,MH9e!  
  return t1 / t2; /, G-1E  
} u;{,,ct  
} ; Yo`#G-]  
?OW!zE:  
这个工作可以让宏来做: zq(R!a6  
lO?dI=}]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tvh)N{j  
template < typename T1, typename T2 > \ #0yU K5J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G5JZpB#o  
以后可以直接用  Fu@2gd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v.wHj@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 eVDO]5?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (]*otVJ  
5W UM"eBwL  
Ne6]?\Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^ +e5 M1U=  
l$j/Ye]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  3+[R !  
class unary_op : public Rettype e MX?x7  
  { ]{mz %\  
    Left l; )U>JFgpIW  
public : !G`7T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v/\in'H~  
-F&4<\=+  
template < typename T > P5vxQR_*lc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `%PU_;Y5Q  
      { *3,Kn}ik  
      return FuncType::execute(l(t)); hB]\vA7  
    } .{pc5eUf  
^#^\@jLm  
    template < typename T1, typename T2 > jJ(()EJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8efQ -^b.  
      { $)V_oQSqn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]VarO'  
    } p5 !B  
} ; 3,x|w  
Rds_Cd C  
-!p +^wC  
同样还可以申明一个binary_op g~>g])  
`i'72\(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ( !K?^si  
class binary_op : public Rettype XOk0_[  
  { H%}ro.u  
    Left l; A7|CG[wZ  
Right r; -#9Hb.Q;  
public : x4r=ENO)q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Py&DnG'H  
N-lo[bDJh  
template < typename T > S 54N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ct18nh9  
      { ,wyfMOGLt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s>pOfXIx  
    } ??4#)n k  
N2 vA/  
    template < typename T1, typename T2 > @L p;p$G`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~+JE l%  
      { iyj,0T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /b44;U`v5-  
    }  H[cHF  
} ; U}6F B =  
0n'~wz"wB  
FuA8vTV{  
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 G>3]A5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c h_1 -  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V_>)m3zsL  
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。 \Mi] !b|8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )_MIUQ%  
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。。。 0:,8Ce  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jJX-S  
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) -<R"  
下面是修改过的unary_op rO_|_nV[  
YTQom!O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z>,fuR?9  
class unary_op 500qg({2]  
  { wRc=;f  
Left l; j:JM v  
  sRM3G]nUr  
public : ZL0':7  
w6^X*tE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %LL*V|  
|k # ~  
template < typename T > FY^#%0~  
  struct result_1 75O-%9lFF  
  { z3RlD"F1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YivWvV  
} ; 6X@]<R  
,%|$# g 0  
template < typename T1, typename T2 > @iW^OVpp<8  
  struct result_2 "8bxb  
  { ;w^-3 U7:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % d%KH9u  
} ; p6VHa$[  
4z~%gt74O]  
template < typename T1, typename T2 > $U uSrX&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CoZXbTq  
  { OMr&f8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NwK(<dzG  
} wU\3"!^h  
W|go*+`W%  
template < typename T > 2n9E:tc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jh3LD6|s}  
  { w Wx,}=  
  return OpClass::execute(lt(t)); W6Os|z9&|  
} }F*u 9E  
&DqeO8?Q  
} ; lS`hJ:  
c'9-SY1'~  
nFVQOr;  
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 fP>K!@!8  
好啦,现在才真正完美了。 y=L9E?  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lv;R8^n  
W^c> (d</  
template < typename Right > zUw9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }v'jFIkhI  
  { I|6wPV?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N6GvzmG#g  
} "}"Bvp^  
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。 \#bk$R@  
&{s`=IeN  
 oQrkd:  
t"0Z=`Wi  
sA3=x7j%c  
十. bind @K 8sNPK  
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。 Ksp!xFk  
先来分析一下一段例子 WQ\H 2go  
I_Q*uH.Y5  
/4\!zPPj.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k1A64?p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X-F|&yE~<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ub |tX 'o  
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。 O k-*xd  
我们来写个简单的。 3{mu7 7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @"*8nV#  
对于函数对象类的版本: ~-+lZ4}  
XYbc1+C  
template < typename Func > L< MIl[z7  
struct functor_trait 83*"58  
  { =K<8X!xUW  
typedef typename Func::result_type result_type; JW!SrM xF  
} ; zt1Pu /e  
对于无参数函数的版本: R3]Ra&h6N)  
l$%mZl  
template < typename Ret > \R >!HY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 90%alG 1>y  
  { z6tH2Wxf  
typedef Ret result_type; W/O&(t  
} ; s=lkK / [  
对于单参数函数的版本: mlgw0   
e[t+pnRh  
template < typename Ret, typename V1 > dP(*IOO.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :@6,|2b e=  
  { ?)9mHo^  
typedef Ret result_type; mZVYgJQ[  
} ; I|=$.i  
对于双参数函数的版本: W&[}-E8<Y  
m: 77pE&o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8=^o2&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )-FQ_K%  
  { P=K+!3ZXo  
typedef Ret result_type; !=(~e':Gv  
} ; W{\){fr6O  
等等。。。 0z g\thL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nhdZC@~E0  
Y ~g\peG7  
template < typename Func > 41Z@_J|&  
struct func_return o S=!6h  
  {  :`N ZD  
template < typename T > ij!d-eM/b  
  struct result_1 kBhjqI*  
  { x;)I%c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OA*O =  
} ; 'bJGQ[c  
w") G:K  
template < typename T1, typename T2 > ttUK~%wSx  
  struct result_2 3!b $R?kZ  
  { 3s/1\m%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2PYnzAsl  
} ; b"A,q  
} ; B;ek a[xU  
%h@1lsm1+  
 y Ne?a{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T/g\v?>  
U@NCN2 I  
template < typename Func, typename aPicker > e?.j8 Q ~  
class binder_1 {/]2~!  
  { ~jL%l  
Func fn; P !i_?M  
aPicker pk; uVUU1@  
public : $KYGQP  
-y-}g[`  
template < typename T > u:f ]|Q  
  struct result_1 YK6LJv}  
  { n7fhc*}:`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ob/)f)!!  
} ; p[JIH~nb  
aO(PVS|P  
template < typename T1, typename T2 > ?9()ya-TE  
  struct result_2 o6MFMA+vi  
  { rP4T;Clout  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K>DN6{hnV;  
} ; qUd7O](b=?  
^wolY0p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} + f67y  
\:4*h  
template < typename T > p-}X=O$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wnokP  
  { Ma|4nLC}  
  return fn(pk(t)); <2U@O` gC  
} ie6 c/5  
template < typename T1, typename T2 > %XG m\p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V O:4wC"7  
  { &IQ=M.!r  
  return fn(pk(t1, t2)); " #iJ/vy  
} =IC.FT}  
} ; @PvO;]]%  
L[Vk6e  
\P.h;|u  
一目了然不是么? '0D$C},^|8  
最后实现bind C#U(POA  
Q~(Gll;  
(L/>LZn|  
template < typename Func, typename aPicker > ln82pQD2Y~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,0! 2x"Q=  
  { I`0-q?l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -$Z1X_~;)<  
} 6YM X7G]  
L0wT:x*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %l7[eZ{Y  
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。 #3rS{4[  
BmX'%5ho  
十一. phoenix ^ #:;6^Su  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kZw"a*6  
gI^&z  
for_each(v.begin(), v.end(), NpH8=H9  
( [Fr](&Tx  
do_ eg;7BZim{  
[ cZh0\Dy U  
  cout << _1 <<   " , " aS [[ AL  
] '3l TI  
.while_( -- _1), K}l3t2uk  
cout << var( " \n " ) cLZ D\1Mt  
) Ce}`z L  
); :TQp,CEa  
$@z77td3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: RCR= W6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 60+zoL'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZE=sw}=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M/<ypJ  
\jC) ;mk  
CQWXLQED>  
template < typename Cond, typename Actor > -$Fj-pO\  
class do_while g Q\.|'%  
  { q}@L"a`  
Cond cd; v?`R8  
Actor act; ahl|N`  
public : `yfZ{<  
template < typename T > <j'K7We/tP  
  struct result_1 ,XT,t[w  
  { Vh\_Ko\V5  
  typedef int result_type; e/D{^*~S  
} ; bg zd($)u  
e@h{Ns.1-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WESD^FK  
:4{ `c.S  
template < typename T > (ks>F=vk*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const if'=W6W  
  { m^ xTV-#l@  
  do 2|,$#V=  
    { Lvf<g}?4  
  act(t); (@^9oN~}  
  } fV"Y/9}(  
  while (cd(t)); mV^w|x  
  return   0 ; 31G:[;g  
} L~ &S<5?  
} ; :qo[@x{  
Z 8w\[AF{$  
c^W;p2^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !RKuEg4hQ  
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@L ;3WdO  
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。 .B`$hxl*0c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?nc:bC  
下面就是产生这个functor的类: s,_+5ukv  
gvc@q`_]  
w[z=x  
template < typename Actor > UuIjtqW  
class do_while_actor *8)?ZZMM  
  { iF`_-t/k  
Actor act; v/ry" W  
public : ;<i u*a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f,O10`4s  
^y>V-R/N  
template < typename Cond > EP38Ho=[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D*.3]3-I  
} ; dg|+?M^9`  
8$-MUF,  
rRevyTs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `*U@d%a  
最后,是那个do_ V_ 6K?~j  
$@VJ@JAe  
jZIT[HM  
class do_while_invoker 72| gzm  
  { u/W{JPlL  
public : Xf;!w:u  
template < typename Actor > 0-p^o A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y5 E0n(Z  
  { %>K(IR pMW  
  return do_while_actor < Actor > (act); .yF-<Y  
} vT5GUO{5  
} do_; K14.!m  
,U9j7E<4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lsV>sW4]Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _U*R_2aV  
最后来说说怎么处理break和continue B)/&xQu  
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。 @%g:'^/  
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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