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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y4dTv<=K@i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AAt<{  
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, >SZ9,K4Gs  
)SYZ*=ezl.  
to*<W,I  
Q{Lsr,  
  class filler uH-*`*  
  { t#h<'?\E  
public : +kTa>U<?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [ {B1~D-  
} ; 0\y@etb:mf  
DqHVc)9  
U"v}br -kb  
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: _"`U.!3*  
^ok;<fJ  
d/OIc){tD  
hrRX=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -j_J 1P0,  
y]`@%V2P  
S:"t]gbF =  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HSOdqjR*  
^50/.Z >  
p=(;WnsK  
/-39od0  
二. 战前分析 7o+!Gts]  
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。 wQ,RZO3  
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 9c=_p'G3Fw  
)Cz^Xp)#  
FBcF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r\"O8\  
  /* --------------------------------------------- */ 97Qng*i  
vector < int *> vp( 10 ); 2eu`X2IBcT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <8 At =U  
/* --------------------------------------------- */ s%z'1KPS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Tf"DpA!_  
/* --------------------------------------------- */ ]Nvtiw 6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G1~|$X@@  
  /* --------------------------------------------- */ %f&(U/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bhSpSul  
/* --------------------------------------------- */ HJ5m5':a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y(SgfWeK@1  
8y!fqXm%)  
-i'T!Qg1  
*ma/_rjK  
看了之后,我们可以思考一些问题: !o4xI?  
1._1, _2是什么? jl2nRo  
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。 %~ecrQ;  
2._1 = 1是在做什么? fu=}E5ScK  
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。 4ij`   
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。 AEnS_Q  
VJCh5t*  
[`fq4Ky  
三. 动工 6DJ,/J2F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ".xai.trr  
_ |TE )h  
;^DUtr ;  
2,&lGyV#  
template < typename T > !Y]}& pUP  
class assignment =b%J@}m`&  
  { :/%Vpdd@  
T value; kFM'?L&  
public : |7`Vw Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} NTL#!  
template < typename T2 > 4Ro(r sO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f/;\/Q[Z7  
} ; N`Bt|#R  
{C]M]b*F6(  
#]eXI $HP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DJQ]NY|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DhZtiqL#_  
GPR`=]n& &  
z}bnw2d]  
FOk @W&  
  class holder M2@q{RiS  
  { ){YPP!8cI  
public : 9x?;;qC"m9  
template < typename T > iQ9#gPk_9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xD\Km>|i  
  { CY>NU  
  return assignment < T > (t); h{* O9O<  
} u\e#_*>  
} ; 3K?0PRg  
=H,cwSE+%  
MW`a>'0t?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %UQ?k:aWp|  
<,E*,&0W  
  static holder _1; xu:m~8%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?Nh%!2n  
tt^ze|*&t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); phc1AN=[E  
而不用手动写一个函数对象。 D@^F6am%  
@^` <iTK&p  
\4j+pU  
7%E1F)%  
四. 问题分析 H~ZSw7!M8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k( g$_ ]X  
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。 Y;&#Ur8q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hL`zV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "qj[[L Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z$Nk\9wm  
tH'VV-!MZ  
五. 问题1:一致性 gNqV>p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }=|ZEhtOp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UeICn@)\y  
Hxl,U>za#  
struct holder KB"iF}\P0  
  { +z D'r5  
  // s =5H.q%PV  
  template < typename T > vUK>4^{J5  
T &   operator ()( const T & r) const KNg5Ptk  
  { _B1uE2j9  
  return (T & )r; 'YR5i^:t  
} U]D.z}0  
} ; *i{.@RX?  
.cF$f4>2  
这样的话assignment也必须相应改动: cA%U  
-(uBTO s  
template < typename Left, typename Right > (RmED\.]4  
class assignment +zdkdS,2<  
  { I.u,f:Fl'  
Left l; =Yj[MVn  
Right r; _cw ^5  
public : @c !67Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M=WE^v!b  
template < typename T2 > (d;(FBk='  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~|9LWp_  
} ; B%@!\ D#  
erP>P  
同时,holder的operator=也需要改动: arLl8G[  
Ql@yN@V  
template < typename T > 'Xl>,\'6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^R7zLHU;  
  { \.1b\\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [T}]Ma*CS  
} N#)VD\m  
 DiQkT R  
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。 \u _v7g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c '+r[rSn1  
HCIF9{o1j>  
return l(rhs) = r; R[9PFMn  
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。 U9o*6`"o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =Xjuz:9D~  
8Qz7uPq  
template < typename Tp > c;rp@_ULG?  
class constant_t z83:a)U  
  { [E~,>Q  
  const Tp t; iB3 +KR  
public : #KNq:@wp6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~R@m!'I k  
template < typename T > q&$0i   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sHTePEJ_h  
  { A%*DQ1N  
  return t; eAYW%a  
} uP=_-ZUW  
} ;  .02(O  
SxW}Z_8x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a H|OA\<  
下面就可以修改holder的operator=了 gqdB!l4  
@ U8}sH^  
template < typename T > \m~\,em  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0"<;You  
  { _IKP{WNB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <,X+`m&  
} T3t~=b>&L  
h,'mN\6t  
同时也要修改assignment的operator() )47j8jL  
9 /Ai(  
template < typename T2 > mf]( 3ZL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rI^~9Rz  
现在代码看起来就很一致了。 Q"6hD?6.  
E #{WU}  
六. 问题2:链式操作 R#7+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rxgVT4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 F%_,]^ n[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8/>wgY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @maZlw1q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A D}}>v  
QK3j_'F=E  
template < typename T > SCh7O}  
struct result_1 Bsu=^z  
  { yS uLt@X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @1/}-.(n  
} ; bco[L@6G$  
^!o1l-Y^gr  
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: 43u PH1 )  
N+C)/EN$  
template < typename T > LA;V}%y ?  
struct   ref 4gv.E 0Fo  
  { V6z@"+  
typedef T & reference; iFwyh`Bcg  
} ; I_zk'  
template < typename T > 38*'8=Y#>  
struct   ref < T &> rAlh& ?X  
  { TJyH/ C  
typedef T & reference; BS-:dyBw  
} ; a*W_fxb  
38w.sceaT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GTp?)nh^  
ebO`A2V'(  
template < typename T > o%/-5-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5D]30  
  { Y0Hq+7x  
  return l(t) = r(t); <m Ju v  
} :_o] F  
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。 SG dfhno;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {8!ZKlB  
55>" R{q  
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 Z^'?|qFj!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JVUZ}#O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |<j,Tr1[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W9&0k+#^  
最后的布局是: 6m, KL5>W  
                Add ]k ::J>84  
              /   \ DD12pL{QA  
            Divide   5 97qtJ(ESI  
            /   \ i\kTm?BQZ  
          _1     3 4 |zdXS  
似乎一切都解决了?不。 <&qpl0U)Y  
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。 "8wf.nZ  
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。 dN$ 1$B^k  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rxs~y{ Xi  
 YBYBOH  
template < typename Right > 5u2{n rc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /<3;0~#){  
Right & rt) const ZNzR `6}  
  { ]&Y#) ebs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N5pinR5 H  
} '}U_D:o.b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;;EDN45  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 x4CtSGG85f  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,N;))3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w)45SZ.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 F^ I\X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5x*5|8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q0pC4WJ`  
!MZ+-dpK  
template < class Action > (NGu9uJs  
class picker : public Action ?8 SK\{9r6  
  { lhLnygUk  
public : !UBy%DN~k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |HrM_h<X  
  // all the operator overloaded N=OS\pz  
} ; z=ML(1c=  
7cIC&(h5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W3^zIj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ihdu1]~R{  
@bY('gC,  
template < typename Right > 1|o$X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (7IqY1W  
  { "e~k-\^Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "Kyifw?  
} zL9VR;q  
wb]*u7G t/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +IG1IF  
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。 7N>oY$&)  
PKi_Zh.D  
template < typename T >   struct picker_maker }c} ( 5  
  { h2"9"*S1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !tI=`Ml[  
} ; o>2e !7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w|=gSC-o  
  {  VJ3hC[  
typedef picker < T > result; jRofG'  
} ; :v`o6x8  
x ;Gz6|  
下面总的结构就有了: (zY *0lN  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y[Es  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X6xx2v%D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [Gh"ojt]w  
至此链式操作完美实现。 opdu=i=E  
!6Q`>s]  
\E Z+#3u  
七. 问题3 BjiYv}J  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,*dzJT$k  
F+Z2U/'a  
template < typename T1, typename T2 > 9UP:J0 `  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _vL<h$vD  
  { e$/&M*0\f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h2% J/69  
} u yFn}y62  
^ |aNG`|O  
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: @44P4?;  
+jtA&1cf  
template < typename T1, typename T2 > " \:ced  
struct result_2 &s:=qQa1  
  { @;m$ua*|:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;`kWpM;  
} ; W}h|K:-S  
X/Y#U\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GQx9u ^>  
这个差事就留给了holder自己。 0qv$:w)g+v  
    pW{8R^vKm  
/&h+t^l_Qj  
template < int Order > "x&3Z@q7  
class holder; ?vu_k 'io  
template <> >Rt9xP  
class holder < 1 > g]|_ `  
  { @rO4y`  
public : $M':&i5`,  
template < typename T > =MC~GXJSNw  
  struct result_1 B;!f<"a8  
  { 7 jjU  
  typedef T & result; G AQ 'Ti1!  
} ; c&f y{}10  
template < typename T1, typename T2 > ~GG?GB  
  struct result_2 ID4~ Gn  
  { zE`R,:VI  
  typedef T1 & result; $}R$t-  
} ; BDe]18X  
template < typename T > .$ Bwb/a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "}b'E#  
  { -#?<05/C>  
  return (T & )r; dn,gZ"<  
} 6z?gg3GV  
template < typename T1, typename T2 > knT.l"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RH(V^09[o  
  { sS!w}o2X  
  return (T1 & )r1; X \f[  
} @T&t.|`  
} ; "+|L_iuNQ  
wqD5d   
template <> 1pP1d%  
class holder < 2 > xd8 *<,Wj  
  { alm- r-Kb3  
public : W#XG;  
template < typename T > d TGA5c  
  struct result_1 *7" L]6  
  { '{ f=hE_/  
  typedef T & result; ;GsQR+en  
} ; ~p*1:ij  
template < typename T1, typename T2 > aMK~1]Cx  
  struct result_2 ;/LD)$_  
  { b |7ja_  
  typedef T2 & result; 0JY WrPR  
} ; |dmh  
template < typename T > otr>3a*'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0a2@b"l  
  { LJQ J\bT?  
  return (T & )r; 5j^NV&/_  
} E \{<;S  
template < typename T1, typename T2 > g4&jo_3:p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )1F<6R  
  { |n6Eg9  
  return (T2 & )r2; ml u 3K  
} Zk? =  
} ; i0pU!`0  
Yrn"saVc,  
.q;ED`G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 orIQ~pF#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]hTb@.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qv+R:YYOq  
=%qEf   
return l(i, j) = r(i, j); G&9#*<F$c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -_8*41  
6Nh0  
  return ( int & )i; =_pwA:z"A  
  return ( int & )j; 7#-y-B]l  
最后执行i = j; 1BTIJ Gw  
可见,参数被正确的选择了。 6)*xU|fU  
'2^ Yw  
-50AX1h31:  
G'#41>q+  
TbhH&kG)1  
八. 中期总结 fCX*R"  
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: hW 2.8f$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U/w.M_S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k%Vv?{g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s& yk  
`  2%6V)s  
SUdm 0y  
A7-r <s  
JMyTwj[7  
FY#!N L  
九. 简化 .v`b[4M4  
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。 8X7{vN_3K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Cmd329AH  
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: .;I29yk\XS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d@kc[WLD^  
  +-*/&|^等 O!R"v'  
2. 返回引用。 E5G{B'%j  
  =,各种复合赋值等 x8[MP?Wz  
3. 返回固定类型。 clDHTj=~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3<(q }  
4. 原样返回。 V[hK2rVH.  
  operator, ;e s^R?z  
5. 返回解引用的类型。 ae`|ic  
  operator*(单目) 'Z8aPHD  
6. 返回地址。 ;#anZC;  
  operator&(单目) Tj/GClD:%  
7. 下表访问返回类型。 _PXdzeI.  
  operator[] ^^?q$1k6r*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SN">gmY+  
  operator<<和operator>> wD9a#AgEd  
Y& {|Sw7?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +1`t}hO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6`e@$(dfA  
: d' 5O8  
template < typename Left > BGWAh2w6  
struct value_return Fwfo2   
  { $RO$}!  
template < typename T > O6c\KFBSJ  
  struct result_1 Oh!(@  
  { *e4TSqC|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QZYU0; VF  
} ; Fr:5$,At7-  
b`~wG e  
template < typename T1, typename T2 > hu@7?f_"L/  
  struct result_2 ygViPz<J  
  { fE;Q:# Z.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ujzW|HW^v  
} ; :`W|h E^  
} ; W|R-J  
Z85|I.mr  
8jnz}aBd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l5O=VqCj  
'gTmH[be  
下面我们来剥离functor中的operator() ^Kq|ID AP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1y[B[\  
w6zB Vi  
return l(t) op r(t) K0fv( !r{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pl  
return op l(t) z hsx &  
return op l(t1, t2) bBE+jqi 2  
return l(t) op optBA3@e!  
return l(t1, t2) op 2$0)?ZC?=  
return l(t)[r(t)] G$=-,6kZO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IN!02`H  
iuAq.$oi{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }~I|t!GL  
单目: return f(l(t), r(t)); (B#(Z=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I:;+n^N?  
双目: return f(l(t)); ecFi (eMD  
return f(l(t1, t2)); 2Rptxb_@  
下面就是f的实现,以operator/为例 dgc&[  
+/cgw,  
struct meta_divide -!dQ)UEP  
  { pXW`+<g0  
template < typename T1, typename T2 > ,2zKQ2z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i21QJ6jPcI  
  { 3M N  
  return t1 / t2; Ay$>(;  
} u,9q<&,  
} ; =cp;Q,t'9L  
#7W.s!#}Dd  
这个工作可以让宏来做: LDQ e^  
\Jpw1,6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fusPMf *[  
template < typename T1, typename T2 > \ GX38~pq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 08r[K(bfb,  
以后可以直接用 Pj!%ym3A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !S,pRS+  
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 r8v:|Q1"  
(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。。。) UrK"u{G  
aN'0} <s  
z,+m[x=/N  
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 r)B3es&&  
 1N.tQ^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l l:jsm  
class unary_op : public Rettype !5.v'K'  
  { ;=p;v .l  
    Left l; WZ* &@|w  
public : Sx&mv.?X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5$^c@ 0  
>hb- 5xC  
template < typename T > yJJ8 "s~i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A-0m8<  
      { 065A?KyD  
      return FuncType::execute(l(t)); (Y;'[.  
    } &kx\W)  
jt%WPkY:  
    template < typename T1, typename T2 > 8S=c^_PJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5KaSWw/  
      { ?h&l tD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T&*eOr  
    } 6`j<l5-h  
} ; ]+,nA R  
h@Dw'w  
n|Ma&qs  
同样还可以申明一个binary_op 05g?jV  
d<?X3&J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dw99FA6  
class binary_op : public Rettype ]>*I)H)  
  { #VR`?n?,  
    Left l; %Fm`Y .l  
Right r; |{!Ns+'  
public : |nfH-JytV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )#mW7m9M#  
'%$-]~   
template < typename T > J ZNyC!u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^EUQ449<p  
      { s9kTuhoK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EK.c+Or,  
    } yOM -;h  
Qvs(Rt3?y  
    template < typename T1, typename T2 > yT2vO_rH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6yi/&#YM  
      { -MsuBf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _"`uqW79  
    } eb(m8vLR  
} ; tTE3H_   
w7Pe  
9EjjkJ%)q  
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 c|3h|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }v,W-gA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dUUPhk0  
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。 #{?m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VQ/ <09e  
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。。。 hE9'F(87a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EPR(i#xU  
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) pC55Ec<  
下面是修改过的unary_op M55e=  
5J?bE?X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [%7IQ4`{  
class unary_op 1Qrm"TFo  
  { wV]sGHuF}  
Left l; dawVE O  
  XtnIK  
public : MM/BJ  
ZY~zpC_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EXv\FUzo  
|F8;+nAVF#  
template < typename T > iW1$!l>v  
  struct result_1 VGkW3Nt0  
  { pQ4 %]Api  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DtI%-I.  
} ; 7H/! rx  
'Hcd&3a  
template < typename T1, typename T2 > ZA 99vO  
  struct result_2 &h_d|8  
  { ^F;Z%5P=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tF{{cd  
} ; WW,r9D:/  
B' P,?`  
template < typename T1, typename T2 > ,.1&Ff)S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LRfFn^FPM  
  { NzwGc+\7}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t*ri`}a{v  
} $j$\ccG  
H >@JfYZ0  
template < typename T > 2J>A;x_?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u0(hVK`":  
  { ~7eUt^SD;  
  return OpClass::execute(lt(t)); }lr fO_  
} g&5pfrC [  
1.u gXD  
} ; 4Tbi%vF{  
?45K%;.9Q  
Xs#?~~"aC  
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 & Q|f*T  
好啦,现在才真正完美了。 B7x"ef  
现在在picker里面就可以这么添加了: bb0{-T)1  
~Krg8s!F&  
template < typename Right > %\s#e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "O"^\f  
  { SFm.<^6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b;t}7.V'%  
} da7x 1n$D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 t' _,9  
JUUF^/J  
u3ri6Y`  
o<eWg  
RQ$o'U9A  
十. bind ;74 DT  
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。 QKuc21  
先来分析一下一段例子 ybuSqFy`$  
EJSgTtp 2  
!WVabdt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SieV%T0t1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u/c~PxC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @kgpq  
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。 8^ZM U{  
我们来写个简单的。 ?28G6T]/?d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <@;xV_`X+  
对于函数对象类的版本:  ~d<`L[  
myo~Qqt?  
template < typename Func > oXZ@*   
struct functor_trait %RR|QY*  
  { (? #U&  
typedef typename Func::result_type result_type; G^eFS;  
} ; W$ d{  
对于无参数函数的版本: onypwfIk)t  
AK\g-]8  
template < typename Ret > _xZb;PbFE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eRWF7`HH+  
  { tS.b5$Q  
typedef Ret result_type; Fn0LE~O}-8  
} ; mjr{L{H=?+  
对于单参数函数的版本: 22(]x}`  
/)OO)B-r  
template < typename Ret, typename V1 > [T?6~^m=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HW%bx"r+4f  
  { !/ q&0a  
typedef Ret result_type; Jj _+YfIM  
} ; {xb%P!o`  
对于双参数函数的版本: |\L,r}1N  
_ .   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JdNPfkOF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >71w #K  
  { G&@RLht  
typedef Ret result_type; yA)+-  
} ; 0JWD] "  
等等。。。 IHX#BY>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [tw<TV"\  
)ZT0zIG  
template < typename Func > vT<wd#  
struct func_return 4!RI2?4V  
  { +o70: UF%  
template < typename T > [#h!3d|?B  
  struct result_1 1+ARV&bc  
  { 4Tw1gas.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?d`+vHK]>  
} ; 03jBN2[!  
T#;*I#A:  
template < typename T1, typename T2 > X{5DPhB,  
  struct result_2 hl~F1"q )  
  { *LQY6=H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w!k4&Rb3  
} ; ':>*=&  
} ; G~L#v AY  
31\^9w__8  
q`K-T _<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %QZ!Tb  
<"P '"SC  
template < typename Func, typename aPicker > S; <?nz3  
class binder_1 3@bjIX`=H  
  { ]xeyXw84k  
Func fn; V zx(J)  
aPicker pk; bo/!u s#  
public : rNO;yL4)ey  
8"rX;5 vP  
template < typename T >  jmNj#R@t  
  struct result_1 kO>{<$  
  { lR3^&d72?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~7H.<kJt  
} ; ;;H:$lx  
6KTY`'I  
template < typename T1, typename T2 > >mltE$|  
  struct result_2 #IwB  
  { /Day5\Q#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {j@)sDM X  
} ; ?b$zuJ]  
BC[d={_-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pU'sADC  
^( VB5p  
template < typename T > . +?lID  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <LZvh8  
  { mR@Xt#  
  return fn(pk(t)); n?tAa|_  
} Y%9F  
template < typename T1, typename T2 > D/`E!6Fk=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kn\(Xd.>  
  { za/#R_%p  
  return fn(pk(t1, t2)); B)`X 7uG  
} rl7Y=*Dv  
} ; ]vFmY  
}w8AnaC  
iR OM?/$  
一目了然不是么? _q$ fw&  
最后实现bind KYW1<Wcp  
FI5C&d5d  
}O{"qs#)  
template < typename Func, typename aPicker > JwczE9~o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o$ k$  
  { L?(rv.lb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i% lB U 1  
} \ChcJth@o<  
SLo/7$rct  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OK}"|:hrd  
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。 0wcWDE 9  
!Esiq<Yh  
十一. phoenix /XB1U[b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lhTbgM  
t_Wn<)XA  
for_each(v.begin(), v.end(), ?Sxnq#r#  
( !W7ekPnK  
do_ U8!njLC  
[ Hd`RR3J  
  cout << _1 <<   " , " n9Yk;D2  
] .zt]R@@6  
.while_( -- _1), K_}a cU  
cout << var( " \n " ) LsV"h<  
) |_*1/Wz@  
); uBgHtjmae  
;8Cqy80K  
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: Vba}RF[b  
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 .Ps;O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s_TM!LRUcw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Wg1WY}zG  
Y<XDR:]A,  
|9 3%,  
template < typename Cond, typename Actor > 'c D"ZVm1  
class do_while '5--eYG  
  { 5KSsRq/8"  
Cond cd; IuF-bxA  
Actor act; @Q!j7I  
public : :u0433z:  
template < typename T > =I1@O9}+i  
  struct result_1 jp]JF h;3  
  { AtOB'=ph*  
  typedef int result_type; < lrw7T  
} ; )J0VB't  
t;'.D @  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _HQa3wj  
KWo)}m*6  
template < typename T > HApP*1J^c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w[ngkLEA  
  { 5;l_-0=  
  do @C2<AmY9q*  
    { E \RU[  
  act(t); $7,dKC &  
  } >Z%^|S9  
  while (cd(t)); 2H#vA  
  return   0 ; .8m)^ET  
} P +SCX#{y  
} ; k*Kq:$9"  
C&T3vM  
BR=Yte /  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DxBt83e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :U s-^zVr  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 r4sR5p]|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V4H+m,R  
下面就是产生这个functor的类: b/EvcN8 }  
'9)@U+yfQ  
u@HP@>V  
template < typename Actor > w <ID<  
class do_while_actor u+'=EGl  
  { }bVyvH  
Actor act; C*9m `xh  
public : {e^llfj$#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]V_9[=%  
6 D O E6  
template < typename Cond > 9pgct6BO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q )[g VL  
} ; Wac8x%J  
x>@UqUJV  
}?JO[Q +  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b6lL8KOu  
最后,是那个do_ ZBGI_9wZ  
L,<.rr$:  
4aRYz\yT=  
class do_while_invoker u-Vnmig9  
  { bQ)r8[o!  
public : )mEF_ &  
template < typename Actor > ubL Lhf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =mZw71,  
  { <L-L}\-I"  
  return do_while_actor < Actor > (act); gUMUh] j  
} V= _8G3  
} do_; fq(e~Aqw$  
S("bN{7nE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Cw_<t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T:ck/:ZH  
最后来说说怎么处理break和continue 3FdoADe{{  
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)]&UbEL|  
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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