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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m ^FKE:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |cd "cx+  
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, >,Y+ 1  
&j~9{ C  
%<^^ Mw  
/,S VG1  
  class filler fTpG>*{p  
  { 5BA:^4zr?  
public : qMEd R;o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *ELU">!}G  
} ; 0xZ^ f}@L  
b~UWFX#U  
ZklO9Ox(  
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: H*G(`Zl}  
Y*#xo7#B  
GPni%P#a@0  
V0D&bN*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `}`Qqv  
o6^ETQ  
5$!idfDr|m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A3.I|/  
7:g_:}m  
Syseiw  
+-b'+mF  
二. 战前分析 v6G1y[Wl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0,-]O=   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I~6(>Z{  
` Ft-1eE  
IG|u;PH<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ogSDV   
  /* --------------------------------------------- */ tJ_Y6oFm=  
vector < int *> vp( 10 ); t{B@k[|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4r83;3WXs  
/* --------------------------------------------- */ \^0>h`[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]@21KO  
/* --------------------------------------------- */ v6DjNyg<x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |%5pzYe  
  /* --------------------------------------------- */ >o13?-S%e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I*j~5fsS'  
/* --------------------------------------------- */ Jw=7eay$F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q_ ^yma  
SFh<>J^ 0a  
66-\}8f8a  
#-Mr3  
看了之后,我们可以思考一些问题: O Lt0Q.{  
1._1, _2是什么? H!0m8LCnb  
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。 zOA~<fhT  
2._1 = 1是在做什么? A`M-N<T  
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|<j/bP  
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。 I9L3Y@(f6m  
M  hW9^?  
UrciCOQf  
三. 动工 '/XP4B\(E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W$wX[  
UW}@oP$r  
|AE{rvP{@  
(!8b$) k  
template < typename T > z&n2JpLY7  
class assignment iku*\,6W  
  { GK-P6d  
T value; m;4ti9  
public : {HM[ )t0  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^HR8.9^[1u  
template < typename T2 > W tw,YFT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {hOS0).(w7  
} ; rZ+4kf6S   
\z2y?"\?  
55ec23m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y@$E5sz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hmm0H6&u  
tA4Ra,-c  
^S;{;c+'  
,J+L_S+B~  
  class holder (x/:j*`K  
  { /N%i6t<xU  
public : 8<0P Ssx  
template < typename T > 2V% z=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `WCL-OoZc5  
  { "|J6*s   
  return assignment < T > (t); $X-PjQb1Bb  
} B_[I/ ?  
} ; ( sl{Rgxe*  
q,#s m'S  
k ?6d\Q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: w(`g)`  
RFS} !_t+|  
  static holder _1; -Wmb M]Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >Q(\vl@N=  
2brY\c F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @}R y7H0O  
而不用手动写一个函数对象。 *re?V9  
am3JzH  
TlyBpG=p  
"8ZV%%elp  
四. 问题分析 A9SL|9Q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S}h d,"I  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `)]W~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "]p&7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ` W );+s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .eVX/6,  
Jia@HrLR  
五. 问题1:一致性 u=s,bt,"5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k0\a7$}F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D5Sbs(  
+PsR*T  
struct holder ?P|z,n{  
  { [];wP '*  
  // `%#_y67v  
  template < typename T > 6A5.n?B{  
T &   operator ()( const T & r) const .WN&]yr,  
  { TBJ?8W(  
  return (T & )r; h7K,q  S  
} Gl w|*{$  
} ; 91&=UUkK?  
FVP,$  
这样的话assignment也必须相应改动: *UW 8|\;  
>m%TUQ#%  
template < typename Left, typename Right > ("}Hs[  
class assignment : Gi8Jo  
  { n2AoEbd  
Left l; _a"| :kX  
Right r; HES$. a  
public : t xnH~;(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AriV4 +  
template < typename T2 > _O87[F1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \j)c?1*$  
} ; a}VR>!b  
}2BNy9q@  
同时,holder的operator=也需要改动: j+AZ!$E  
:&z!o"K  
template < typename T > t W   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6OC4?#96%'  
  { SV ~QH&0'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hTby:$aCg  
} suhnA(T{  
c"`HKfL  
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。  r?0w5I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :Zq?V`+M  
FChW`b&S  
return l(rhs) = r; PeEaF@#k  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5gx;Bp^_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fgwe`[  
Gk58VODo  
template < typename Tp > q(s0dkrj  
class constant_t ?_S);  
  { mpDxJk!   
  const Tp t; Avljrds+7  
public : -2U|G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FRPdfo37  
template < typename T > !VG ]~lc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5 8U[IGs(  
  { l!j=em@  
  return t; +\PLUOk  
} /!"sPtIh  
} ; 4_CXs.v1  
LG("<CU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \Z~@/OVc  
下面就可以修改holder的operator=了 <Fl.W}?Q}  
jM{5nRQ  
template < typename T > ky]L`w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9a1R"%Z  
  { hG9Mp!d91  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %3HF_DNOY=  
} )T(1oK(g  
+y-3tcI)  
同时也要修改assignment的operator() G&6`?1k  
&)!N5Veb  
template < typename T2 > JkLpoe81  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8k Sb92  
现在代码看起来就很一致了。 Fb{HiU9<!  
[NGq$5  
六. 问题2:链式操作 Qq.Ja%Zq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?%Pi#%P  
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。  ? EhIK  
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。 UD2 l!)rW  
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。 \/m-G:|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mI;\ UOh'  
e&<=+\ul  
template < typename T > ?*QL;[n1  
struct result_1 weOga\  
  { qs (L2'7/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fzjtaH?  
} ; CSFE[F63  
^w jMu5f  
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: \&v)#w  
8tT/w5  
template < typename T > 91FVe  
struct   ref $cO-+Mr-~  
  { TPi{c_ ]  
typedef T & reference; kxY9[#:<fB  
} ; AD'c#CT  
template < typename T > WsmP]i^Q  
struct   ref < T &> )Y=ti~?M(  
  { m]VOw)mBF  
typedef T & reference; t1o_x}z4.  
} ; q:,ck@-4  
7C@m(oK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MnW"ksH  
}~ga86:n0  
template < typename T > 5pxw[c53#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `S]DHxS  
  { - SCFWc  
  return l(t) = r(t); *,XT;h$'>  
} s#(<zBZ9p#  
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。 |OBZSk1jp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6"o@d8>v  
3TT?GgQ  
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 SiT5QJe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZX40-6#O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k NUNh[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'u%SI]*;>  
最后的布局是: YM +4:P2  
                Add N8`q.;qewz  
              /   \ f_r4*#&v  
            Divide   5 SMHQh.O?5  
            /   \ e:iqv?2t  
          _1     3 ' "o2;J)7  
似乎一切都解决了?不。 o:RO(oA0?  
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。 D~f[Rg  
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。 !MD uj  
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: .v#Tj|w^  
qoJ<e`h}  
template < typename Right > sKL"JA T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h1QrFPQnu  
Right & rt) const  LhtA]z,m  
  { +bcJm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NGuRyZp69&  
} SQI =D8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :@sjOY  
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。 Xwk_QFv3  
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。 Hu7WU;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。 4k=LVu]Kcr  
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。 "I&,':O+  
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? v\Xyz )  
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: >I *uo.OF  
A&qZ:&(OM  
template < class Action > ]dQ  
class picker : public Action {~~'  
  { s7na!A[  
public : Qon>[<]B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CJ[^Fi?CH  
  // all the operator overloaded aX(Y `g)|  
} ; WRfhxl  
)W$@phY(I  
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。 aA&}=lm  
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: )+ 12r6W  
C!S( !Z,  
template < typename Right > y>_*}>2,O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }1pG0V4  
  { Ox}a\B8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QB#rf='  
} 2W vf[2Xw  
RI-)Qx&!f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lc\f6J>HT  
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。 VW *d*!  
W)m\q}]FYz  
template < typename T >   struct picker_maker gC \^"m  
  { rQ287y{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B>,&{ah/5J  
} ; KPMId`kf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \}+b_J6-  
  { ; `-@L  
typedef picker < T > result; a<mM )[U  
} ; $z*Y:vFP  
+JRPd.B"@  
下面总的结构就有了: Z2hIoCT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =s$UU15  
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。 6F4OISy%3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a  C<  
至此链式操作完美实现。 x4nmDEpa  
f<v:Tg.[  
ju{\7X5  
七. 问题3 mnS F=l;;  
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。 qJf=f3  
8^|lsB}x?  
template < typename T1, typename T2 > 4J6,_8`U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } qn@8}  
  { z;d]=PT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tX *}l|;(  
} |$aTJ9 Iq:  
U|}Bk/0.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I-?Dil3  
^t#W?rxp&  
template < typename T1, typename T2 > vgvJ6$#  
struct result_2 t;e+WZkV  
  { l!^+Xeg~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {Mx3G*hr  
} ; 8*t8F\U#  
;&v~tD7  
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? xU_Dg56z'&  
这个差事就留给了holder自己。 u#uT|a.  
    R#0Z  
r^,XpRe&M  
template < int Order > fF*{\  
class holder; +{F2hEYP  
template <> ~KF>Jow?Y  
class holder < 1 > b ?-VZA:  
  { , e6}p  
public : NiCB.a  
template < typename T > ++)3*+N+  
  struct result_1 D3BT>zTGK  
  { C+=8?u<  
  typedef T & result; a.O pxd  
} ; 'ixu+.ZL/  
template < typename T1, typename T2 > uO,9h0y0W  
  struct result_2 eVy>  
  { ,|r%tNh<8$  
  typedef T1 & result; f8c'`$O  
} ; ] s))O6^f  
template < typename T > 5i42o+'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YAoGVey  
  { 3w -0IP]<  
  return (T & )r; HpX ;:/I  
} &rmXz6 F  
template < typename T1, typename T2 > <@puWm[p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d@?++z  
  { wG\ +C'&~  
  return (T1 & )r1; 6 ?C|pO  
} 'q_^28rK  
} ; Z&VH7gi  
qP}187Q1  
template <> ev}ugRxt|k  
class holder < 2 > xR`W9Z5  
  { x&kM /z?/  
public : PS=N]e7k'  
template < typename T > c :{#H9  
  struct result_1 t(R Jc  
  { 5@kNvi  
  typedef T & result; TJY  [s-  
} ; _,?<r&>v6  
template < typename T1, typename T2 > &I|\AG"X}  
  struct result_2 Hv~& RZpe  
  { P,}cH;w6Ck  
  typedef T2 & result; eq!>~: #  
} ; oieJ7\h]m  
template < typename T > 7%Q?BH7{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !d)Vr5x  
  { Q/[g|"  
  return (T & )r; NZTG)<  
} T|%pvTIe  
template < typename T1, typename T2 > 5C|Y-G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qq,#bRe  
  { h| T_ k  
  return (T2 & )r2; ^]cl:m=*  
} P"%QFt,  
} ; RI[=N:C^  
4Ucs9w3[  
XB.xIApmy  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OtVRhR3>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ki,SFww8r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +}.~"  
:< d.  
return l(i, j) = r(i, j); jGSY$nt9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AVnH|31dC~  
<?>1eU%  
  return ( int & )i; Z"pCDW)  
  return ( int & )j; +I$,Y~&`>  
最后执行i = j; :Rftn6!  
可见,参数被正确的选择了。 H:k?#7D(  
"PD^]m  
)/y7Fh  
  L* 0$x  
I,lX;~xb  
八. 中期总结 'nMj<:0wlD  
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: =.48^$LWx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]<xzCPB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %4QpDt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7K 'uNPC  
]J(BaX4  
j%`% DQ  
hE;|VSdo  
l"rX'g?  
(B^rW,V[R  
九. 简化 j6:jN-z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 f|'0FI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E~y( @72)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {44#<A<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rHa*WA;TE  
  +-*/&|^等 KPrH1 [VU  
2. 返回引用。 ogvB{R  
  =,各种复合赋值等 t+ vz=`  
3. 返回固定类型。 fjd)/Gg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8-PHW,1@a3  
4. 原样返回。 FPE%h =sw  
  operator, FTQNS8  
5. 返回解引用的类型。 &e6!/y&  
  operator*(单目) -hY@r 7y  
6. 返回地址。 %#<MCiaK  
  operator&(单目) %xv*#.<Vj  
7. 下表访问返回类型。 |JLXgwML  
  operator[] f}t8V% ^E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3oOr*N3R  
  operator<<和operator>> Nl'@Y^8N  
+P=Ikbx AO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 RG.wu6Av  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <Ej`zGhWz  
1{A K=H')  
template < typename Left > 82M` sk3.  
struct value_return RKPX*(i~  
  { =/!RQQ|8o  
template < typename T > GO)5R,  
  struct result_1 rS!M0Hq>t  
  { i IM\_<?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DF>3)oTF  
} ; E)`:sSd9  
Xp.$FJ1)  
template < typename T1, typename T2 > K3iQ/j~aq  
  struct result_2 FeZ*c~q  
  { 6f:uAFwG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (6Ciqf8  
} ; b Rc,Y<  
} ; unih"};ou  
Q5b9q$L$  
;0U*N& f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !QpOrg  
+e, c'.  
下面我们来剥离functor中的operator() oY+p;&H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UM/!dt}DnF  
I^nDO\m <  
return l(t) op r(t) S=gb y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^ L]e]<h(  
return op l(t) UiVGOQq  
return op l(t1, t2) $A`m8?bY  
return l(t) op  fDloL  
return l(t1, t2) op  !TivQB  
return l(t)[r(t)] Cs(sar:7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;80^ GDk~S  
5DDSo0E  
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: pztfm'  
单目: return f(l(t), r(t)); K iEmvC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YS#*#!ZMn?  
双目: return f(l(t)); 51u\am'T  
return f(l(t1, t2)); $}Ab R:z  
下面就是f的实现,以operator/为例 1Au+X3   
|RXQ_|  
struct meta_divide $}.+}'7$  
  { E#\Oe_eq~N  
template < typename T1, typename T2 > 2n$Wey[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KIi:5Y  
  { ="5D}%  
  return t1 / t2; [}M!ez  
} m^0vux  
} ; WrSc@j&Ycv  
co~NXpqg  
这个工作可以让宏来做: lm 96:S  
Aj|->Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s[sv4hq  
template < typename T1, typename T2 > \ i%JJ+9N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <gFa@at  
以后可以直接用 EG`6T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :dh; @kp  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 OxYAM,F  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -iS^VzI|I  
ZMb+sUK  
e.skE>&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _FYA? d}  
!8[T*'LJ-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >7PQOQMW'  
class unary_op : public Rettype y$\tqQ  
  { O7Jux-E1C  
    Left l; !9WGZfK+0Y  
public : **L&I5Hhm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |y[I!JdR  
Bd <0}  
template < typename T > P,ueLG=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }q`9U!v  
      { XQ]vJQYIR  
      return FuncType::execute(l(t)); J<;io!  
    } .s9E +1  
o 2 Nu@^+  
    template < typename T1, typename T2 > ~c35Y9-5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ik$$Tn&;  
      { 1hY|XZ%qd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'RV96lX<  
    } Vo@7G@7K(  
} ; x[)-h/&Fh  
Qdq;C,}Ai.  
oI{.{]  
同样还可以申明一个binary_op U L $!  
Dj(PH3^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EL$DvJ~  
class binary_op : public Rettype q$:7j5E  
  { #QoWneZ  
    Left l; <"5l<E  
Right r; pPBXUu'  
public : %xlpOR4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K9#kdo1 2  
E:x@O8F  
template < typename T > no3yzF3Hi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v1,#7s AW'  
      { ?>h ~"D#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HLW_Y|QaFo  
    } $&as5z8  
_d@YLd78P  
    template < typename T1, typename T2 > ] zol?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <{kPa_`'  
      { vTK%4=|1}!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $Q/@5f'T`9  
    } Z< i }XCE  
} ; _ p\L,No  
5G`HJ6  
|#2WN-  
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 bFG~08Z ,d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /*qRbN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hik.qK  
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。 nqo{]fn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VvyRZMR  
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。。。 \_`qon$9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dipfsH]p  
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) #%"G[B  
下面是修改过的unary_op kEDpF26!  
$X#y9<bW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?P'$Vxl  
class unary_op 'dKfXYY1`N  
  { = wD#H@h  
Left l; ZA(u"T~  
  x(Bt[=,K3  
public : j}^w :W76  
Ol>q(-ea  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1CB&z@  
i(j/C  
template < typename T > ~m6=s~Vn  
  struct result_1 0vv~G\yM  
  { OXEEpoU?V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %+~\I\)1  
} ; `WayR^9  
VE+H! ob A  
template < typename T1, typename T2 > ).71gp@&  
  struct result_2 aD: #AmbJ  
  { Zonjk%tC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g6,DBkv2  
} ; Wlc&QOfF  
IbI0".o  
template < typename T1, typename T2 > ^ }7O|Y7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AQ'%}(#0  
  { 7X>IS#W]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @ZJL]TO  
} {,%&}kd>  
h5P_kZJ  
template < typename T > "8f4s|@ 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~+Gh{,f  
  { KwL_ae6fV  
  return OpClass::execute(lt(t)); %66="1z0@  
} 27SHj9I  
t7]j6>MK3q  
} ; 1=)M15  
q94;x|63  
2{=]Pf  
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 g{'f%bkG  
好啦,现在才真正完美了。 aw*]b.f  
现在在picker里面就可以这么添加了: :r*hY$v  
J0!V(  
template < typename Right > \W*L9azr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]h S:0QE  
  {  V9) /  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =z'(FP5!0  
} w ,j*I7V  
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。 NxHUOPAJc  
X)3(.L  
OFtaOjsyUa  
U`(=iyWP=  
Skt-5S#  
十. bind wMVUTm  
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。 91]|4k93  
先来分析一下一段例子 cUR :a @  
~(R=3  
5 bI :xL}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K%J?'-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l2Sar1~1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JQ%hh&M\0  
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。 cACIy yQ  
我们来写个简单的。 LzU'6ah';5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E f\|3D_  
对于函数对象类的版本: ^2k jO/  
Rt#QW*h\|i  
template < typename Func > YmC}q20;  
struct functor_trait J+P<zC  
  { t W UI?\  
typedef typename Func::result_type result_type; <wS J K  
} ; "-&K!Vfs  
对于无参数函数的版本: y RxrfAdS  
jSp&\Wjb  
template < typename Ret > Qf~>5(,h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M {jXo%C  
  { 2_wue49-l  
typedef Ret result_type; e4z~   
} ; D>5)',D8xi  
对于单参数函数的版本: &Sd5]r@+  
YZf{."Opj[  
template < typename Ret, typename V1 > Jw]!x1rF~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W:i Q& [f  
  { RhowhQ)G  
typedef Ret result_type; \foThLx  
} ; p7|I>8ur.  
对于双参数函数的版本: d'';0[W)  
}k }=e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6BV 6<PHJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g4Z Uh@b~  
  { #|sE]\bsH  
typedef Ret result_type; Lp&nO  
} ; =2 HY]H  
等等。。。 ,?8a3%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TQ(q [:>  
zQ=b|p]|W  
template < typename Func > z/J?!ee  
struct func_return ;U'\"N9  
  { 3= =["hO  
template < typename T > ,!{8@*!=s  
  struct result_1 =p;cJ%#2]'  
  { d_`MS@2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ')q0VaohC  
} ; NZ1B#PG,c  
{bXN[=j  
template < typename T1, typename T2 > *ak0(yLn)  
  struct result_2 }eLApFHEDg  
  { GKoYT{6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |XB<vj07G  
} ; ql@2<V{  
} ; dUv@u !}B  
wH|%3 @eJ  
cP?GRMX@}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y[i}iT/~  
c[-N A  
template < typename Func, typename aPicker > 0cmd +`  
class binder_1 /l7 %x.  
  { 4#(/{6J  
Func fn; OL\-SQ&  
aPicker pk; A-r;5?S  
public : h ;uzbu  
YhH3fVM  
template < typename T > zbFy3-RP  
  struct result_1 \ aJ>?   
  { Osqk#Oh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lj]M 1zEz&  
} ; EGD{nE  
@{@b^tk  
template < typename T1, typename T2 > h{)m}"n<R  
  struct result_2 e`0C0GaP  
  { XNa{_3v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z- q.8~Z  
} ; |cC3L09  
oZ2:%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NV./p`k  
(A?>U_@  
template < typename T > ;> 7~@ K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RJ?)O#}  
  { ~m fG Yk"  
  return fn(pk(t)); ;l%xjMcU  
} cpk\;1&t  
template < typename T1, typename T2 > =Z.0-C>W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?eTZ>o.p/  
  { p.:|Z-W$  
  return fn(pk(t1, t2)); RZxh"lIo  
} a?W5~?\9  
} ; eztK`_n  
QuS=^,]  
9po=[{Bp  
一目了然不是么? ;jgf,fbM  
最后实现bind pBAAwHD  
`RY}g;  
DQ0S]:tC  
template < typename Func, typename aPicker > ZW?h\0Hh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -9 LvAV>  
  { P'h39XoZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IS8 sJ6")  
} V~PGmn[V  
]n4PM=hz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;C-ds  
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。 4 6v C/  
">7xSWR*4  
十一. phoenix LHtO|Utn(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ddL3wQ  
-|'@ :cIZ  
for_each(v.begin(), v.end(), -Jd7  
( Z+V%~C1  
do_ W)1nc"WqY  
[ H^Pq[3NQ  
  cout << _1 <<   " , " JX'}+.\  
] i3 XtrP""  
.while_( -- _1), t5 >ma:^j  
cout << var( " \n " ) Ju>QQOxi|  
) dkg`T#}  
); ` u3kP  
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: $/^Y(0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3q4VH q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 48,*sTRq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O=}w1]  
P_b5`e0O  
M"]?'TMfXc  
template < typename Cond, typename Actor > <]?71{7X  
class do_while g Nz  
  { + _ehzo97  
Cond cd; 12i`82>;  
Actor act; r7VBz_Q  
public : Jb{g{a/  
template < typename T > #_\**%,<  
  struct result_1  @mw1__?  
  { n%h00 9 -5  
  typedef int result_type; 4r;le5@  
} ; pKXSJ"Xo  
\ MuKS4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #HL$`&m  
0qR#o/~I  
template < typename T > W+u@UJi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +;!^aNJ,  
  { )[Rwc#PA;  
  do G l/3*J  
    { 2G|}ENC  
  act(t); 2KXF XR  
  } &2:WezDF  
  while (cd(t)); !rgXB(  
  return   0 ; zx)}XOYf  
} <O) if^  
} ; L]=mQo  
=?L16mu1&  
)%/ Ni^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "o%okN  
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。 no\G >#  
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。 1V5N)ty  
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。 v+E J $  
下面就是产生这个functor的类: -DGuaUU  
F+c8 O  
%Lx#7bR U  
template < typename Actor > Bph(\= W  
class do_while_actor rG-x 3>b  
  { bPV}T`  
Actor act; e8SAjl"}  
public : Q$Qr)mcC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :V"e+I  
lx$Z/f  
template < typename Cond > 1_&W1o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O|m-[]  
} ; IF&edP[V  
v7j/_;JE;  
Ku6ndc  
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<"-S63+  
最后,是那个do_ .4 NcaMj  
PtPx(R3  
xxGQXW  
class do_while_invoker ;|=5)KE  
  { O&CY9 2)Lk  
public : REc90v2"  
template < typename Actor > Aa-OMo;~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -iy17$  
  { }K.)yv n  
  return do_while_actor < Actor > (act); P2>_qyX  
} cgcU2N6y;  
} do_; 9R+ qw  
varaBFD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1h]nE/T.O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ).Z U0fV  
最后来说说怎么处理break和continue f U<<GK70  
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。 % T$!I(L&  
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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