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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B46:LQ9[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2.Vrh@FNRo  
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, /+92DV  
Cb+sE"x]  
XS&Pc  
Z3TCi7,m  
  class filler ?_gvI  
  { nnPT08$  
public : b/UXO$_~-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6-wpR  
} ; "^$Ht`p[  
$l7}e=1  
E"E(<a  
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: ^s6~*n<fH  
H>/,Re  
ompr})c  
7I[[S!((s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aE07#  
jI8`trD  
@:zC!dR)G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s1_Y~<y X  
$JOz7j(  
bDvGFSAH  
j>JBZ#g  
二. 战前分析 d8: $ll  
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。 }6[jJ`=gOx  
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 _|C3\x1c  
h/\v+xiF  
_K9PA[m5 ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3J"`mQ  
  /* --------------------------------------------- */ uN<=v&]q  
vector < int *> vp( 10 ); [s^p P2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /1LN\Eu  
/* --------------------------------------------- */ ]  & ]G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @TALZk'%  
/* --------------------------------------------- */ |2^m CL.r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oqwW  
  /* --------------------------------------------- */ !6|_`l>G,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w~B1TfqNo  
/* --------------------------------------------- */ K;"H$0 !9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WDY\Fj   
Q I";[  
%@:>hQ2;  
HCOsVTl,  
看了之后,我们可以思考一些问题: l^R:W#*+U  
1._1, _2是什么? 5]*lH t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 'n7|fjX?Y  
2._1 = 1是在做什么? |iJz[%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Kc]cJ`P4.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :j+E]|d(~6  
dwB#k$VIOw  
Ia](CN*;6  
三. 动工 Qf0P"s`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z|@-=S(.  
LeN }Q  
*P *.'XM  
]Qe~|9I  
template < typename T > yzfiH4  
class assignment ?T73BL=  
  { [5xm>Y&}  
T value; S3x^#83  
public : T|\sN*}\8J  
assignment( const T & v) : value(v) {} \KJTR0EB:>  
template < typename T2 > n2*Ua/J-8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^e "4@O"  
} ; %pg)*>P h  
BpA7 z/  
_RcEfT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rMG[,:V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j\KOKvY)  
suQ`a_ zJ  
tx;2C|S$oU  
TH4f"h+B3"  
  class holder %zc.b  
  { o$bQ-_B`  
public : 2 br>{^T  
template < typename T > 9J%O$sF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UV%o&tv|<  
  { b^[>\s'  
  return assignment < T > (t); :F5(]g 7  
} 6R m dt  
} ; )`k+Oyvi<  
>.39OQ#  
e{2Za   
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: 0F!Uai1  
or ~@!  
  static holder _1; 7g8\q@',  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SN[yC  
$hJ 4=F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]nV_K}!w  
而不用手动写一个函数对象。 jMWTNZ  
6;I zw$X  
!U5Cwq  
%\v  
四. 问题分析 k!qOE\%B  
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。 5Q}HLjG8Z  
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。 !bK;/)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4cm~oZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :'t"kS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \py&v5J)s!  
qYqd-R  
五. 问题1:一致性 9%k4Ic%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?| T8LvdzS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kVWrZ>McK  
'#K~hep  
struct holder $m.'d*e5  
  { JKYtBXOl  
  // M9Z9s11{H  
  template < typename T > K:4 G(?w  
T &   operator ()( const T & r) const S-6i5H"B&  
  { P'5Lu  
  return (T & )r; C>l (4*S  
} ]w)uo4<^J  
} ; /$8& r  
f:t5`c.  
这样的话assignment也必须相应改动:  M+=q"#&  
cw BiT  
template < typename Left, typename Right > _ Axw$oYS  
class assignment qqYQ/4Ajw  
  { dZ,7q_r,~  
Left l; }sZy|dd  
Right r; bnp:J|(ld  
public : C`oB [  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;%n(ARZ#  
template < typename T2 > $H,9GIivD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {yBd{x<>/  
} ; -RThd"  
E&vCzQ  
同时,holder的operator=也需要改动: CZv^,O(M?2  
"g!/^A!!  
template < typename T > 9zehwl]~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gcM(K.n  
  { kvN6K6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |[bQJ<v6  
} IgF#f%|Q  
>vfLlYx  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )/v`k>E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mm^6*L]  
K8iQ?  
return l(rhs) = r; n u>6UjV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 { 6*UtG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n*=Tm KQ  
H#`&!p  
template < typename Tp > ~bjT,i  
class constant_t \y/0)NL\  
  { U%2{PbL  
  const Tp t; xl,?Hh%#  
public : SkXx: @  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i;+<5_   
template < typename T > i\L7z)u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M w+4atO4[  
  { G>^ _&(c@2  
  return t; 49#?I:l  
} M<)Vtn  
} ; 5sMyH[5zY  
HtI>rj/\ x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zL:k(7E  
下面就可以修改holder的operator=了 hniTMO  
/%^^hr  
template < typename T > zU>bT20x/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qB=%8$J  
  { FiNB$A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `XwKCI  
} I#t# %!InH  
'~Gk{'Nx"  
同时也要修改assignment的operator() ~M J3-<I  
hrnY0  
template < typename T2 > N%8aLD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '#Y[(5  
现在代码看起来就很一致了。 a`QKN rA2  
IQ}YF]I;  
六. 问题2:链式操作 =Cr F(wVO"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /T/7O  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;!N_8{ 7r  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9RN! <`H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {nmBIk2v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X6c['Zrc  
k;y5nXIlN  
template < typename T > ~bk+JK- >  
struct result_1 B6a   
  { \rf2O s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R a?0jcSQ$  
} ; qw%wyj7  
})@LvYK  
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: xu0pY(n^r  
q\6ZmKGnT  
template < typename T > d#G H4+C  
struct   ref |G]M"3^  
  { .EQ1r7 9,  
typedef T & reference; ['n;e:*  
} ; QZ51}i  
template < typename T > cH%#qE3  
struct   ref < T &> Arb-,[kwN  
  { 5hbQUF ,Q  
typedef T & reference; gcf EJN4'  
} ; ^aG=vXK`b  
(*2kM|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HN tl>H  
#<|q4a{8  
template < typename T > P*;zDQy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j;']L}R  
  { SNK _  
  return l(t) = r(t); BSu ]NOwe  
} M%8:  
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。 PjkJsH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _:tisr{  
G}b LWA  
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 Ll L8Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :2fz4n0{/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y$e'-v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fXHN m$"n  
最后的布局是: w oqP&8a  
                Add L>mv\D;o.  
              /   \ |H4/a;]~  
            Divide   5 W|FPj^*t  
            /   \ M/,jHG8v  
          _1     3 zF[>K4  
似乎一切都解决了?不。 Wh)QCp0|n  
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。 yU(k;A-  
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。 sc! e$@U  
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: +FoR;v)z=F  
g[P8  
template < typename Right > p&L`C |0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VlVd"jW  
Right & rt) const `~"l a>}  
  { gn? ~y`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B%L0g.D"  
} *HwTq[y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $e! i4pM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,!f*OWnZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 TWC^M{e  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^AUmIyf_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 wK[xLf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ) tGC&l+?/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: xcz1(R  
mB$r>G/'  
template < class Action > h!f7/) |[o  
class picker : public Action qPpC)6-Q  
  { 1x]U&{do  
public : ~PUz/^^ s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bf `4GD(  
  // all the operator overloaded M[0@3"}}  
} ; Frt_X%  
,c6ID|\  
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。 ;b$(T5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =@m|g )  
X+{4,?04+  
template < typename Right > S5'BXE,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5isejR{r  
  { Jjz:-Uqq2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aU2O5z&  
} !h2ZrT9 _  
&gkloP @  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~l-Q0wg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 I`2hxLwh+  
U]fE(mpI9  
template < typename T >   struct picker_maker @3{'!#/  
  { Y*0%l q({H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V2%FWo|  
} ; 7 #_{UJ%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *;O$=PE  
  { [[?:,6I  
typedef picker < T > result; H;}V`}c<`  
} ; u|=_!$8  
#P- S.b  
下面总的结构就有了: y&A*/J4P  
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。 w@ 4q D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 xF5q=%n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~d 7!)c`z  
至此链式操作完美实现。 1Af~6jz  
,~gY'Ql  
:=^JHE{  
七. 问题3  OR4!73[I  
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。 :Cw|BX@??U  
zMKW@  
template < typename T1, typename T2 > (D{Fln\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x9~d_>'A  
  { 7Rk eV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DTt/nmKAqJ  
} g% #" 5Kr  
(J][(=s;a  
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: .ev'd&l.  
$Dd IY}  
template < typename T1, typename T2 > q/?#+d  
struct result_2 =g2; sM/  
  { ?z171X0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'd^U!l  
} ; //\ORJd  
 .-'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^{_`jE  
这个差事就留给了holder自己。 Ja| ! fT  
    ^LE`Y>&m  
jtV{Lf3<  
template < int Order > 0~H(GG$VH  
class holder; wZ,9~P 7  
template <> OA_:_%a(  
class holder < 1 > B5IS-d  
  { kV(}45i]s  
public : C#`eN{%.YT  
template < typename T > <bWhTNOb  
  struct result_1 9Y- Sqk+  
  { AiykIER/  
  typedef T & result; :kfHILi  
} ; \Q|1I  
template < typename T1, typename T2 > F"#bCnS  
  struct result_2 *T*=~Y4kE  
  { 29 L~SMf  
  typedef T1 & result; D:e9609  
} ; Xa.Qt.C  
template < typename T > Ka&[ Oz<w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lV: R8^d  
  { Vz!W(+  
  return (T & )r; ( YF`#v6  
} _$s9o$8$  
template < typename T1, typename T2 > rJ4 O_a5/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9w^1/t&=04  
  { SEq_37  
  return (T1 & )r1; +u#;k!B/>  
} D'F =v\P  
} ; %g{m12  
n$g g$<  
template <> zdrCr0Rx,  
class holder < 2 > {1;j1|CI  
  { jxU1u"WU  
public : ,di'279|  
template < typename T > ^6bU4bA  
  struct result_1 +pZ, RW.D  
  { dElOy?v  
  typedef T & result; L!Iu\_{q  
} ; <UOx>=h  
template < typename T1, typename T2 > l&S2.sC  
  struct result_2  AC@WhL  
  { T3,"g=  
  typedef T2 & result; >j5) MF{"  
} ; `[p*qsp_  
template < typename T > I&?(=i)N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,f8<s-y4Sg  
  { ,)e&u1'  
  return (T & )r; RO+B/)~0<  
} [`nY /g:  
template < typename T1, typename T2 > -B-?z?+(O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6!bp;iLKy  
  { j/`- x  
  return (T2 & )r2; yBqv'Y  
} }CnqJ@>C5  
} ; 8d|omqe~P  
k nrR%e;  
C` ?6`$Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g+;)?N*j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?K%&N99c!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P0NGjS|Z{  
KKP}fN  
return l(i, j) = r(i, j); {U1 j@pKm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X~|P  
Pz#D9.D0  
  return ( int & )i; FjF:Eh  
  return ( int & )j; }6ObQa43   
最后执行i = j; 3mKmd iD  
可见,参数被正确的选择了。 m99j]w r~c  
Y [Jt+p]  
y^7;I-  
T&Z%=L_Q  
 SbQ Ri  
八. 中期总结 gZ%wm Y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;AMbo`YK[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #-$\f(+<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d#P3 <  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EN6a? }5  
zK`fX  
~>u]ow=  
~wG.'d]  
L".Qf|b*  
&Fo)ea  
九. 简化 ,4W| e!  
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。 (O{5L(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W/_=S+CvK  
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: BzBij^h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d~+8ui{-U  
  +-*/&|^等 EWuuNf  
2. 返回引用。 tYV%izE  
  =,各种复合赋值等 3Mw\}q  
3. 返回固定类型。 Z* eb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KWtLrZ(j  
4. 原样返回。 "q@OM f  
  operator, _~!*|<A_  
5. 返回解引用的类型。 Kq!E<|yM  
  operator*(单目) wq &|V  
6. 返回地址。 3=o^Vv  
  operator&(单目) hnWo.5;$  
7. 下表访问返回类型。 'Gwa[ |6i  
  operator[] ghvF%-."1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]D|sQPi]F  
  operator<<和operator>> \2cbZQx  
L~e\uP  
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。 4T#B7wVoM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,VZ;=  
&t)dE7u5  
template < typename Left > H':dLR  
struct value_return OiPE,sv  
  { +N0V8T%~z.  
template < typename T > 4k'2FkDA  
  struct result_1 gM=oH   
  { {2kw*^,l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =6j4_+5mnH  
} ; uv*OiB"  
$47cKit|k:  
template < typename T1, typename T2 > c +Pg[1-  
  struct result_2 Jp)>Wd  
  { A#9@OWV5f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f:5(M@iO.  
} ; 6itp Mck  
} ; SI_{%~k*B  
(QQ/I;  
4-^LC<}k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sW%U3,j  
PAF2=  
下面我们来剥离functor中的operator() ,aI 6P-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "B`yk/GM]  
W-mi1l^H{  
return l(t) op r(t) <p<jXwl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,ry2J,IT7  
return op l(t) .S/W_R  
return op l(t1, t2) :b+C<Bp64r  
return l(t) op :CEhc7gU  
return l(t1, t2) op @+A`n21,O  
return l(t)[r(t)] 75vd ]45as  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b6=.6?H@4f  
x9r5 ;5TI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @]lKQZ^2&  
单目: return f(l(t), r(t)); Te?UQX7Z}M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /$zYSP)YT  
双目: return f(l(t)); Zcd!y9]#  
return f(l(t1, t2)); m Nw|S*C  
下面就是f的实现,以operator/为例 k)\Yl`4au  
"El$Sat`  
struct meta_divide _$/(l4\T[  
  { {xr!H-9ZAA  
template < typename T1, typename T2 > A S;ra,x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M@@"-dy  
  { j6Acd~y\2  
  return t1 / t2; _QCspPT' c  
} 2&fIF}vk>m  
} ; O6gI%Jdp  
+GMM&6<  
这个工作可以让宏来做: :pQZ)bF  
(_-<3)q4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `.nkC_d  
template < typename T1, typename T2 > \ m<00 5_Z0Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SF KW"cP  
以后可以直接用 ^.jIus5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Sj{z  
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 Bn*D<<{T  
(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。。。) 5{qFKo"g@,  
!I5_ln  
,eD@)K_:  
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 7(na?Z$  
?1}1uJMj-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T#?KY  
class unary_op : public Rettype 69(z[opW  
  { -fVeE<[  
    Left l; O-:#Q(H!  
public : [>&Nhn0iY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ":?>6'*1  
)K>XLaG)  
template < typename T > %stZ'IX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [qlq&?"  
      { Rj9ME,u  
      return FuncType::execute(l(t)); HH+NNSRO  
    } g;w4:k)U  
F6Zl#eL  
    template < typename T1, typename T2 > i>r4Rz!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N5csq(  
      { 5gZ0a4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j,eeQ KH  
    } p #'BV'0bl  
} ; >[,Rt"[V  
gt6*x=RCrQ  
sIdo(`8$  
同样还可以申明一个binary_op qrO] t\  
`zRgP#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qdm5dQ (c  
class binary_op : public Rettype fm87?RgXD  
  { R+8+L|\wHv  
    Left l; &M=12>ah]  
Right r; , %mTKOs  
public : "R+ x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z,}1K!  
%m!o#y(hD`  
template < typename T > oP5G*AFUq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tz+2g&+  
      { l@4hBq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uNl<= 1  
    } n' 73DApW  
wKe^5|Rr  
    template < typename T1, typename T2 > <|k!wfHL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2:MB u5**  
      { Y1+4ppZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^i&/k  
    } R}Uv i9?  
} ;  BqP:]  
2V/ A%  
-aLBj?N c[  
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 pZ+zm6\$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DUEA"m h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qD7(+a  
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。 B@e,3:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Kl{2^ q>  
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。。。 HB{w:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H.XD8qi3W  
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) ]o$Kh$~5  
下面是修改过的unary_op k7>*fQ89@  
99G/(Z}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m@.4Wrv  
class unary_op B RG1/f d  
  { UY*Hc  
Left l; dwv xV$Nt  
  eT[ ,k[#q  
public : U|g4t=@ZR  
})T}e7>T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J*U,kyYF  
'`T.K<  
template < typename T > [esjR`u  
  struct result_1 K_Y0;!W  
  { FlOKTY   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (NOAHV0H  
} ; {Mp>+e@xx  
Ag }hyIl  
template < typename T1, typename T2 > z(g4D!  
  struct result_2 Z$X2*k6PK  
  { 0fxA*]h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LDBxw  
} ; ,8;;#XR3  
 DC]FY|ff  
template < typename T1, typename T2 > tQ5gmj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S-gL]r3G8  
  { ,aV89"}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h\Op|#gIT  
} +I/7eIG?|  
7F4$k4r<  
template < typename T > $7jJV(B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @,CCwiF'q  
  { *oY59Yf  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q {3"&  
} VeA;zq  
64#~p)  
} ; 6NZ3(   
3xsC"c>  
<6mXlK3N0  
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 x/~V ZO  
好啦,现在才真正完美了。  ZajQ B  
现在在picker里面就可以这么添加了: <#7}'@  
nrUrMnlg  
template < typename Right > r5(OH3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !Lb9KDk  
  { ',z'.t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7{D +\i  
} Rr^<Q:#"<|  
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。 $T^O38$  
Fr,>|  
2xni! *T+  
`;(/W h  
+@cf@}W6QC  
十. bind gA2Il8K  
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。 cwz %LKh  
先来分析一下一段例子 %HL@O]ftS  
A>%fE 6FY  
y 8];MTl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^^}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C&NoEtL>s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lR{eO~'~V  
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。 4eU};Pv  
我们来写个简单的。 WWrD r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1#(,Bq4  
对于函数对象类的版本: 'iXjt MX  
< hZA$.W3  
template < typename Func > M_T$\z;,  
struct functor_trait :?@d\c '  
  { *B)>5r  
typedef typename Func::result_type result_type; l#~Sh3@L(  
} ; _Y|k \|'  
对于无参数函数的版本: GaSk &'n$Y  
RT)0I;  
template < typename Ret > xY5Idl->  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >`5iq.v  
  { \&2GLBKpe  
typedef Ret result_type; k1$|vzMh  
} ; UG Fx  
对于单参数函数的版本: 6DaH+  
H3QAIsGS  
template < typename Ret, typename V1 > .#5<ZAh/?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qoB   
  { Gd%6lab  
typedef Ret result_type; 9 ?MOeOV8  
} ; +@Fy) {C7  
对于双参数函数的版本: Q7"KgqpQ3  
/B|#GJ\\3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -R~;E[ {%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6:-qL}  
  { v^[tK2&v  
typedef Ret result_type; ]AERi] B  
} ; #8;^ys1f  
等等。。。 : 60PO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A{x &5yX8  
c*~/[:}  
template < typename Func > "!p#8jR^  
struct func_return jn]hqTy8  
  { ?7^('  
template < typename T > ^._)HM  
  struct result_1 ^w8H=UkP!+  
  { eJ'2 CM6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,EcmMI^A  
} ; L.U [eH  
|oSyyDYWP  
template < typename T1, typename T2 > # Sb1oLC  
  struct result_2 pUwx`"DrR  
  { 4mNL;O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {(D$ Xb  
} ; 9m!4U2N,s  
} ; 0u'2f`p*  
8@6:UR.)  
Q!GB^ P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U lj2 Py}  
k/?+jb  
template < typename Func, typename aPicker > E`LML?   
class binder_1 S$BwOx3QF  
  { W qci51y>#  
Func fn; ReZ|q5*  
aPicker pk; e_k1pox]l  
public : B wtD!de$  
f]T#q@|lE  
template < typename T > 9y.C])(2  
  struct result_1 q6H90Zb  
  { |5e/.T$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HQ/PHUg2  
} ; ZzzQXfA#  
l:j9lBS  
template < typename T1, typename T2 > 7S2Bm]fP  
  struct result_2 f IQ$a >  
  { UbY-)9==  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z%(aBz7Et  
} ; :ozHuHJ#  
N+HN~'8r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C*kZ>mbc  
saU|.\l  
template < typename T > cg1<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JS({au  
  { ;Qk*h'}f  
  return fn(pk(t)); q Z`@Ro  
} ;Jv)J3y  
template < typename T1, typename T2 > 2}~1poyi>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?#pL\1"E  
  { !*C^gIQGU  
  return fn(pk(t1, t2)); 7lR(6ka&/  
} [gIStKe  
} ; ;X|;/@@  
Q}\,7l  
`!!A;G7Qg  
一目了然不是么? m]7Y )&3  
最后实现bind 9DKmXL  
}-: d*YtK  
;)"r^M)):  
template < typename Func, typename aPicker > T_v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ls*.=ARq  
  { U:_T9!fG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -7m;rD4J  
} VR*5}Qp  
F3';oyy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cpu+"/\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L?Wl#wP\;*  
0IQu6 X  
十一. phoenix 6Oo'&3@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2kCJqyWy  
D!qtb6<.  
for_each(v.begin(), v.end(), RDzL@xCcn  
( ^]E| >~\  
do_ ^6J*yV%  
[ mc!3FJ  
  cout << _1 <<   " , " 9FPl  
] -cY /M~  
.while_( -- _1), O}IS{/^7  
cout << var( " \n " ) GbB&kE3KP  
) LT'#0dCC  
); #'$CC<*vy  
JK,#dA#  
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: d=lZhqY  
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 &W.tjqmw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A4(^I u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =YLt?5|e  
r10)1`[  
%[NefA(  
template < typename Cond, typename Actor > hDmVv;M:  
class do_while /91H! s  
  { v,g,c`BjK  
Cond cd; e[Q(OV5(R  
Actor act; x%cKTpDh!  
public : (_<ruwV]`  
template < typename T > ukG1<j7.  
  struct result_1 ;=B&t@  
  { /SN.M6~  
  typedef int result_type; (Ca\$p7/  
} ; }=XL^a|V  
6 D!,vu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tb0s+rb  
=_ -@1 1a  
template < typename T >   ;h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C_'Ug  
  { ;'=!Fv  
  do ce+\D'q[  
    { -qx Z3   
  act(t);  0m*0I >  
  } Q#:,s8TW[  
  while (cd(t)); T*A_F [  
  return   0 ; )O2^?Q quS  
} L$(W* PG}  
} ; `[o^w(l:5@  
+T UtVG  
~rn82an@G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b?HW6Kfc  
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。 7/aJ?:gX  
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。 W.0dGUi*  
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。 ].:S!QO  
下面就是产生这个functor的类: 2psLX  
#( X4M{I  
=A=er1~%  
template < typename Actor > M-|4cd]6  
class do_while_actor ]9A9q<lZ  
  { M[TgNWl/[  
Actor act; >rYP}k  
public : chfj|Ce]x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Oo=} j  
=b9?r  
template < typename Cond > s "*Cb*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DSET!F;PG  
} ; \[Rh\v&  
u-jGv| ,|  
VN`2bp>5I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jOEb1  
最后,是那个do_ KY4|C05 ,  
m=j7 vb  
+s_@964  
class do_while_invoker ^*}L9Ot~  
  { qZA?M=NT?  
public : T7!a@  
template < typename Actor > m 0un=>{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xPsuDi8u  
  { 2r[Q$GPM<  
  return do_while_actor < Actor > (act); 52-^HV  
}  l R;<6  
} do_; o.Q |%&1  
{ -<h5_h@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~u}[VP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J/RUKhs/  
最后来说说怎么处理break和continue uX`Jc:1q3  
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。 MLa]s* ; d  
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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