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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '|jN!y^ 2p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0CtPq`!  
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, ]?/7iM  
'v42QJ"{  
Dau'VtzN  
8 FJ>W.  
  class filler ymr#OP$<S  
  { E$?:^ausu  
public : 6.0/asN}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $,&3:ke1  
} ; !#' y#  
:TTZ@ q  
S(Ej: 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: O>~ozW &  
8h=Rfa9  
Ga9^+.j  
] 1:pnd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zo{WmV7[|  
So^;5tG  
to%n2^^K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E#I^D/0  
EWX!:BKf  
x*}*0).  
_R ] qoUw;  
二. 战前分析 +:#x!i;W8[  
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。 m-h+UKt  
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 !U?Z<zh  
qL 0{w7  
s<;kTReA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kd3vlp  
  /* --------------------------------------------- */ bf2B  
vector < int *> vp( 10 ); M6mJ'Q482  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G&?,L:^t  
/* --------------------------------------------- */ p\&Lbuzv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c&rS7%  
/* --------------------------------------------- */ _,C>+dv)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (tLAJ_v!.K  
  /* --------------------------------------------- */ (uk-c~T!u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {;T7Kg.C  
/* --------------------------------------------- */ ja_.{Zv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Vw~st1",[  
1[&V6=n  
=8!FY"c*  
:Q@qR((&o  
看了之后,我们可以思考一些问题: zZ11J0UI  
1._1, _2是什么? `uN}mC!r]  
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。 ; wpX  
2._1 = 1是在做什么? $ZEwz;HNo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8M DX()Bm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )A 6 eD  
|'R^\M Q  
u#c3T'E  
三. 动工 *;noZ9{"+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p!wx10b  
A3Lfh6O  
0OrT{jo  
BnL[C:|  
template < typename T > "yo~;[  
class assignment NPFrn[M$  
  { {}W9m)I  
T value; 7 z#Xf  
public : L,<5l?u  
assignment( const T & v) : value(v) {} <Z -d5D>  
template < typename T2 > #w *]`5 T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uoIvFcb^  
} ; TO|&}sDh  
< SIe5" {  
:*`5|'G}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T,sArKBI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a+--2+~=  
]0+5@c  
.8O.  
!}TZmwf'  
  class holder >C1**GQ  
  { V\ 7O)g  
public : b\dzB\,&  
template < typename T > t.7KS:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,xJ1\_GI`  
  { e{~3&  
  return assignment < T > (t); &f:"p*=a\  
} |K H&,  
} ; h5x_Vjj  
:+G1=TuXw~  
}aPx28:/  
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: 9qHbV 9,M  
mo$`a6[h<  
  static holder _1; JIGoF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YCWt%a*I'  
O!3MXmaO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yb~[XS |p  
而不用手动写一个函数对象。 mX2(SFpJar  
+;H-0Q5  
^Ia:e ?)W  
zJ*|tw4  
四. 问题分析 [+q':T1W-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^ RS?y8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )_|;h2I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '`/Qr~]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z/B[quSio  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !c;Z<@  
U X?EOrfJ  
五. 问题1:一致性 L=ala1{O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ': }  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zNu>25/)(  
'_f]qNy  
struct holder u@;6r"8q  
  { ?!h jI;_&  
  // th$?#4SbR  
  template < typename T > 9K9{$jN~  
T &   operator ()( const T & r) const 3C+!Y#F  
  { XS L*e  
  return (T & )r; 1Q&\y)@bT  
} r34q9NFT5  
} ; q0Hor   
XZ8#8Di8  
这样的话assignment也必须相应改动: !)Y T_ib  
#s4v0auK  
template < typename Left, typename Right > @w8MOT$  
class assignment -HE@wda  
  { i'[o,dbE  
Left l; 7K 8tz}  
Right r; kw%vO6"q(  
public : _{eH" ,(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nB; yS<  
template < typename T2 > t_VF=B^LuR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]M:=\h,t>  
} ; 9S .J%*F7  
i`FskEoijq  
同时,holder的operator=也需要改动: 0R#T3K}  
qs["&\@  
template < typename T > ?hz9]I/8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L.cGt"{  
  { zqDG#}3f^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LW"p/`#<  
} ,KfBG<3   
T6P9Icv?@7  
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。 I6jDRC0<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m(CbMu  
7sC8|+  
return l(rhs) = r; lZt{L0  
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。 b?=>)':f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @(~ m.p|  
;RmL'  
template < typename Tp > +&U{>?.u  
class constant_t !oJ226>WI  
  { &fIx2ZM[  
  const Tp t; T%opkyP>=  
public : cAL*Md8+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uB`H9  
template < typename T > N ?RJuDW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ot^<:\< `G  
  { ,{pC1A@s  
  return t; pejG%pJ  
} jn+M L&  
} ; hDP&~Mk  
A3!xYG=+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b{Qg$ZJeR  
下面就可以修改holder的operator=了 RfZZqe U  
b6LwKUl  
template < typename T > Xv5|j/<~p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =LUDg7P  
  { x'uxSeH$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3Mw2;.rk  
} ^EG@tB $<  
!Q0aKkMfL  
同时也要修改assignment的operator() 1 Ar6hA  
>o#^)LN  
template < typename T2 > 2".^Ma^D!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DM73 Nn^5  
现在代码看起来就很一致了。 MmvMuX]#)  
+dt b~M  
六. 问题2:链式操作 HoFFce7o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <]/z45?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S]P80|!|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I|{A&G}|q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 XQH wu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W$l%= /  
"(U%Vg|)  
template < typename T > T9N&Nh7 3  
struct result_1 ~I+}u]J  
  { y'a(>s(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P/'9k0zs)  
} ; H,? )6pZ  
9Xr@ll  
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: [q MFLY$  
F$;vPAxbK"  
template < typename T > vE9M2[TJA  
struct   ref ][b2Q>  
  { 6L2Si4OGjG  
typedef T & reference; e^Ds|}{V  
} ; #*g.hL<  
template < typename T > 9O%4x"*PO  
struct   ref < T &> [\j@_YYd  
  { .q>4?+  
typedef T & reference; &|:T+LVv$+  
} ; CD]2a@j {  
()E:gq Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0'DlsC/`*  
=uYz4IDB  
template < typename T > `mI% Se  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4zF|}aiQ  
  { #&@qmps(T  
  return l(t) = r(t); NjTVinz  
} -*?Y4}mK  
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。 pearf2F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >};6>)0  
"hRY+{m  
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 =,aWO7Pz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5 i1T?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E0nR Vg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CIM 9~:\  
最后的布局是: cI)XXb4  
                Add A2` QlhZ  
              /   \ bb6 ~H  
            Divide   5 ;|2h&8yX(/  
            /   \ sP0pw]!  
          _1     3 dBV^Khf J  
似乎一切都解决了?不。 x 5u.D^  
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。 C +-<  
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。 gyW*-:C  
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: @-z#vJ5Qe{  
C?n3J  
template < typename Right > 1MtvnPY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W#<&(s4  
Right & rt) const `ag7xd!  
  { $jYwV0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ub "(,k P  
} s$Il;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {__Z\D2I  
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。 1}E`K#  
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。 x8a?I T.  
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。 \WM*2&  
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。 Z\=].[,w4  
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? ~P*t_cpZ  
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: lN,8(n?g  
E"Z9 NDgl#  
template < class Action > wHW";3w2~  
class picker : public Action %6`{KT?  
  { PmtBu`OkV  
public : 2Yx6.e<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Fj9/@pe1  
  // all the operator overloaded @<]xbWhuw  
} ; /j]r?KAzw  
@!\ g+z_"  
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。 p{j }%) 6n  
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: YyX/:1 sg>  
\TG!M]D:  
template < typename Right > n:?fv=9n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^4LkKYMS  
  { F|*{Ma  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d{.cIv  
} a;Ic!:L  
{~ yj]+Im  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kp *nOZ  
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。 (o_fY.  
%/dYSC  
template < typename T >   struct picker_maker P'#m1ntxQ  
  { fGiN`j} j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K!?T7/@  
} ; }DTpl?l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0(s0<9s%  
  { lrjlkgSN  
typedef picker < T > result; ,P^pDrc  
} ;  Z*d8b  
'sJ=h0d_[V  
下面总的结构就有了: <^,w,A  
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。 AElx #` T  
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。 zCD?5*7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 07"dU  
至此链式操作完美实现。 \5^#5_<  
lKs*KwG  
v]g/ 5qI&  
七. 问题3 e-4XNL[F  
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。 ~R.8r-kD`  
B&0^3iKFi  
template < typename T1, typename T2 > b .k J&c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 65VnH=  
  { *LeFI%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3Ak,M-Jp  
} ~V?O%1)k?\  
9Ot;R?>(  
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: U">D_ 8  
TX]4Y953D  
template < typename T1, typename T2 > PY: l  
struct result_2 "U34D1I )#  
  { u~yJFIo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |KF X0*70  
} ; 'v4#mf  
m~9Qx`fi`  
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? 1)u 3  
这个差事就留给了holder自己。 PIo/|1  
    QBa1c-Y  
XOO!jnQu  
template < int Order > St&xe_:^<  
class holder; gZgb-$b  
template <> 9|T%q2O  
class holder < 1 > nM  D^x  
  { ahkSEE{  
public : |")}p=   
template < typename T > [JFmhLP9  
  struct result_1 `pF|bZ?v  
  { \pZ,gF;y  
  typedef T & result; 4EzmH)4G  
} ; #M6@{R2_  
template < typename T1, typename T2 > o)'T#uK  
  struct result_2 ^.,pq?_  
  { ilQ R@yp*  
  typedef T1 & result; ,#&lNQ'I  
} ; \`o+Le+%  
template < typename T > & |u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7]Y Le+Ds  
  { } ab@Nd$  
  return (T & )r; PygT_-3z{  
} $78fR8|r-  
template < typename T1, typename T2 > PJN TIa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const au2 ieZZ[  
  { ; A~S){  
  return (T1 & )r1; u&`7 C  
} s M({u/  
} ; >e*m8gm#  
A1@tp/L=o  
template <> r_T\%  
class holder < 2 > }% JLwN  
  { +T=Z!2L  
public : q2 D2:0^2  
template < typename T > .&.j?kb  
  struct result_1 E\#hcvP  
  { 4H8vB^  
  typedef T & result; AD =@  
} ; r]?ZXe$;  
template < typename T1, typename T2 > i;c0X+[  
  struct result_2 (E59)z -  
  { 3N(s)N_P M  
  typedef T2 & result; p>=YPi/d  
} ; ?8. $A2(Xw  
template < typename T > xRW~xr2h@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  @jO3+  
  { Jt"0|+g|  
  return (T & )r; !>-cMI6E  
} 0P sp/H%  
template < typename T1, typename T2 > mq$'\c 9.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ^ruS  
  { QIF|pZ+^  
  return (T2 & )r2; ;oV dkp  
} ,rc5r3  
} ; uQWJ7Xm  
`C`CU?D  
oEU %"  
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> >。 B:)9hF?o@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fLL_{o0T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {<iIL3\mC  
jDI O,XuF  
return l(i, j) = r(i, j); |Y"q. n77  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5b3Wt7  
<~t38|Ff@  
  return ( int & )i; H1rge<  
  return ( int & )j; AU}e^1h  
最后执行i = j; \v{tK;  
可见,参数被正确的选择了。 KOGbC`TN<  
Q+)fI  
rA&|!1q"B  
mf6?8!O}>  
aB"W6[  
八. 中期总结 5Tluxt71  
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: XP *pYN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q^/66"Z:Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CFAz/x@%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /4+M0Pl  
<splLZW3k  
JLm0[1Lzd  
OEy'8O$  
lBh|+K N  
vC[)/w  
九. 简化 v5i[jM8  
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。 !OekN,6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TAl py$  
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: &K2[>5 mG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 } WY7!Y  
  +-*/&|^等 23@e?A=C  
2. 返回引用。 y562g`"U  
  =,各种复合赋值等 Teu4;  
3. 返回固定类型。 |[(4h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5c($3Pno=  
4. 原样返回。 E.Xf b"]  
  operator, a h>k=t8(  
5. 返回解引用的类型。 QgO@oV*S  
  operator*(单目) g #u1.|s&p  
6. 返回地址。 ZN-J!e"`  
  operator&(单目) +"6_rbeuO  
7. 下表访问返回类型。 ! L:!X88  
  operator[] t Krr5SRb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #qT97NQ  
  operator<<和operator>> ]H0BUg  
o Q I3Yz  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sguE{!BO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E9HA8  
P\KP)bkC  
template < typename Left > j!GJ$yd=-6  
struct value_return a{^[<  
  { X+;Ivx  
template < typename T > sy+1xnz  
  struct result_1 )(TaVHJR  
  { =_I2ek  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %/b?T]{  
} ; frbKi _1  
o1YX^-<[F  
template < typename T1, typename T2 > 'x{g P?.  
  struct result_2 <iunDL0  
  { i%+cPQ^o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )Y}t~ Zfx  
} ; Gp'rN}i^  
} ; :,%~rR  
7kx)/Rw\B  
6|wi Zw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /1ooOq]  
>'wl)j$  
下面我们来剥离functor中的operator() eWS[|' dl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KhAj`vOzK  
J?Brnf.  
return l(t) op r(t) /c'3I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wO&`3Q3~$  
return op l(t) _HX 1E  
return op l(t1, t2) M 8a^yoZn  
return l(t) op 7S LJLn3d  
return l(t1, t2) op Ac'[(  
return l(t)[r(t)] f305yo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I]bqle0M  
evNo(U\C  
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: 3Ba>a(E  
单目: return f(l(t), r(t)); )9MmL-7K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T^g2N`w2  
双目: return f(l(t)); Rnt&<|8G  
return f(l(t1, t2)); 6js94ko[  
下面就是f的实现,以operator/为例 8o#*0d|  
Iq0_X7:{QI  
struct meta_divide asb-syqU  
  { *,5V;7OR  
template < typename T1, typename T2 > <uDEDb1|l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 34k<7X`I  
  { 8M*[RlUJB  
  return t1 / t2; ]+;1)  
} 0ohpJh61Q  
} ; )$Xd#bzD|  
A9\m .3jo  
这个工作可以让宏来做: -hj@^Auf  
#Mw|h^ Wm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \c3zK|^  
template < typename T1, typename T2 > \ ^ }Rqe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A|1 TE$  
以后可以直接用 S%<RV6{aiM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \.y|=Ql_u  
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 L ?g|:  
(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。。。) *`OgwMr)M  
$ r)+7i  
azR<Y_tw  
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  hX?L/yf  
!cPiH6eO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ps=jGh[  
class unary_op : public Rettype {.pR$]6B"+  
  { l|z 'Lwwm5  
    Left l; ?9xaBWf  
public : sE@t$'=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /=I&-g xC  
90L,.  
template < typename T > L9nv05B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <-62m8N|  
      { &S}%)g%Iv9  
      return FuncType::execute(l(t)); n0g,r/  
    } H_KE^1  
sc'QNhrW  
    template < typename T1, typename T2 > .| CcUmx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dw{rjK\TT'  
      { xO)vn\uJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qOYCQ  
    } rStfluPL  
} ; l[lUmE  
yPrp:%PS  
^N}zePy0  
同样还可以申明一个binary_op ?;@xAj  
x4|>HY<p?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :Y/i%#*1  
class binary_op : public Rettype :=vB|Ch:~  
  { "@U9'rKx  
    Left l; yzr>]"o  
Right r; uqwB`<>KJ  
public : CAyV#7[0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EM]~yn!+  
48dIh\TH"  
template < typename T > Kk+IUs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;ZZ%(P=-  
      { \~!9T5/*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z*S 9pkWcF  
    } maQE Bi,  
>yFEUD:  
    template < typename T1, typename T2 > 6z v+Av:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H|_^T.n?E  
      { N|hNh$J[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k%-_z}:3V  
    } TJFxo? gC"  
} ; y;Xb." e~  
sPY *2B  
n ^P=a'+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 U;Z6o1G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f"t\-ux.b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {o"X8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 IPmSkK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *n mr4Q'v{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 csE 9Ns  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7NC"}JB&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .|Y2'TWQ  
下面是修改过的unary_op y;A<R[|Ve  
WmU4~.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pFi.?|6"  
class unary_op & V :q}Q  
  { wHm{4  
Left l; LX),oR  
  XH4!|wz  
public : `&$"oW{HW  
)1ia;6}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7[5g_D t  
N^7Qn*qt[  
template < typename T > &No6k~T0:b  
  struct result_1 ~$XbYR-  
  { &.z: i5&o!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <>$`vuU  
} ; )&:4//}a  
ry9%Y3  
template < typename T1, typename T2 > jqq96hP,  
  struct result_2 cPA-EH  
  { Pk/{~!+ $  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NIufL }6\  
} ; cF!ygz//  
c:etJ  
template < typename T1, typename T2 > t"M&Yy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0,+RF "R  
  { @Ee{ GH^-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hJY= )  
} ceBu i8a |  
/Am,5X.   
template < typename T > `|K30hRp:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JU+Uzp   
  { q<(yNqMKP  
  return OpClass::execute(lt(t)); [uCW8:e  
} O="# yE)  
i5wXT  
} ; +U/+iI>0  
%!%G\nv  
z%cq%P8g  
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 O8:$sei$  
好啦,现在才真正完美了。 .;j}:<  
现在在picker里面就可以这么添加了: k(1]!c4J0  
[=*c8  
template < typename Right > 's]I:06A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l H:Y8j  
  { gi!{y   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `^HAWo;J  
} 55xa Z#|  
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。 D?;8bI%"  
3vRRL  
iu!j#VO  
x +Vp&  
1SIhW:C  
十. bind }T=0]u4,  
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。 S9kagiFX\  
先来分析一下一段例子 8a{S*  
BeP]M1\?>  
O=E"n*U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9sYN7x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `s HrC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P,5gaT)  
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。 %oVoE2T{@  
我们来写个简单的。 Wr+?ul*_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oc .H}Eb%Z  
对于函数对象类的版本: 9x;CJhX  
!14aw9Q  
template < typename Func > nXHU|5.I  
struct functor_trait Lc,`  
  { H9'Y` -r  
typedef typename Func::result_type result_type; qOaI4JP@  
} ; dXr=&@ 1  
对于无参数函数的版本: W*A-CkrO  
DyeV uB  
template < typename Ret > = 7%1]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _SU%ul  
  { !ceT>i90h  
typedef Ret result_type; 5Y<O  
} ; ]BAM _  
对于单参数函数的版本: (p4|,\+  
9_yO 6)`  
template < typename Ret, typename V1 > q{D_p[q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b0W~*s [4  
  { )Los\6PRn  
typedef Ret result_type; r|!w,>.  
} ; 9MfBsp}c  
对于双参数函数的版本: E?%SOU<  
')C %CAYW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^6&?R?y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x3ds{Z$,>(  
  { GFM $1}  
typedef Ret result_type; >q+o MrU  
} ; EB8=*B8  
等等。。。 f#~X4@DH`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^Mw>'*5^  
}.md$N_F  
template < typename Func > xWkCP2$?P  
struct func_return >E*j4gg  
  { JkT , i_  
template < typename T > VQSwRL3B=  
  struct result_1 [I/f(GK  
  { 4`Com~`6"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MExP'9  
} ; Y:|_M3&'o  
q2Xm~uN`)  
template < typename T1, typename T2 > ]fc9m~0N,\  
  struct result_2 #1-y[w/  
  { aD yHIh8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PF$K> d  
} ; ;O7CahdF  
} ; EPx_xX  
qRXQL"Pe_l  
 t~mbe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L,!3  
Jpi\n- d!  
template < typename Func, typename aPicker > :e9}k5kdk  
class binder_1 tK9_]663  
  { 4 ZD~i e  
Func fn; 02g!mJW>}y  
aPicker pk; osKM3}Sb  
public : =#WoeWFW*  
?.E ixGzI^  
template < typename T > =HJ)!(  
  struct result_1 tqI]S X  
  { V&7jd7 2{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5AmY rXZ  
} ; `[T|Ck5  
r!/=Iy@  
template < typename T1, typename T2 > py9zDWk~  
  struct result_2 R@lmX%Z1  
  { "`pI! nj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Vc}#Ok  
} ; wc #+ Yh6  
hh\\api  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hoy+J/  
CV/ei,=9  
template < typename T > h-0sDt pR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #BA=?7  
  { 2-G he3  
  return fn(pk(t));  _N`:NOM  
} &Nf10%J'<  
template < typename T1, typename T2 > Tac7+=T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JffjGf-o  
  { DDdMWH^o7  
  return fn(pk(t1, t2)); J%|!KQl  
} 25xpq^Zw  
} ; eKd F-;  
i:ar{ q  
:W'Yt9v)  
一目了然不是么? J23Tst#s  
最后实现bind >;@ _TAF  
1r6>.&p  
>Mml+4<5  
template < typename Func, typename aPicker > fhx_v^< X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HKA7|z9{  
  { 2qEm,x'S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BE n$~4-  
} }?f%cRT$  
0IHcyb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FBit /0  
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。 p|mt2oDjw  
.h)o\6Wq  
十一. phoenix uyr56  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9 yH/5'  
<gU^#gsGra  
for_each(v.begin(), v.end(), X"V,3gDG  
( dZnAdlJ  
do_ m/#)B6@A  
[ A%H"a+  
  cout << _1 <<   " , " ICSi<V[y1  
]  $$E!u}  
.while_( -- _1), v-`RX;8  
cout << var( " \n " ) 8v&4eU'S  
) \B _g=K  
); JA!O,4  
6?-vj2,  
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: Kyy CS>  
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 O+vuv,gNi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]Lg$p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N?`-$C ]  
CRy;>UI  
<^j,jX  
template < typename Cond, typename Actor > "b&[W$e  
class do_while B%HG7  
  { 8BnI0l=\  
Cond cd; jkd'2  
Actor act; ^8S'=Bk  
public : n(-1vN  
template < typename T > UEeD Nl$^u  
  struct result_1 |G.|ocj;  
  { BElVkb  
  typedef int result_type; CB(Qy9C%h[  
} ; ?nOul}y/  
--SlxV/x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bYT,f.,5{  
}K\] M@  
template < typename T > zcCX;N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ha6jbni  
  { T/NeoU3 p  
  do KCR6@{@  
    { Obd@#uab  
  act(t); s{v!jZ  
  } AH$D./a  
  while (cd(t)); =5bef8O  
  return   0 ; ?3ldHWa  
} Z1j3F  
} ; BLzl XhHn  
Bob K>db  
;0lHi4 c0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +an.z3?w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 BM+v,hGY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'UGkL;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }EB/18  
下面就是产生这个functor的类: BD6oN]  
h$`P|#V&  
-nP y?>p"|  
template < typename Actor > AS[yNCsjC  
class do_while_actor {ETuaFDM   
  { *n $=2v^A  
Actor act; X-$~j+YC  
public : P !:LAb(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xij`Mr  
-ea":}/  
template < typename Cond > EHByo[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  QKW;r  
} ; 3z$9jN/<u  
"M.\Z9BCt  
'l,ym~R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?kfLOJQ:I  
最后,是那个do_ QXTl'.SfF  
8]U;2H/z  
GAK!qLy9  
class do_while_invoker nM*-Dy3ou  
  { 6?an._ C  
public : .(T*mk*>  
template < typename Actor > #l kv&.)x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IbFS8 *a\  
  { JQCQpn/  
  return do_while_actor < Actor > (act); WEgJ_dB  
} &jJj6 +P\  
} do_; $j? zEz  
~gz_4gzb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,,_$r7H`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r+6=b"  
最后来说说怎么处理break和continue B%P g:|  
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。 V^9c:!aI  
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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