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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mRCHrw?WG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;U |NmC+  
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, GOGt?iw*<  
i#k-)N _$  
H\ 3M  
_HwpPRVP/  
  class filler ]22C )<  
  { (/'h4KS@  
public : KZ]r8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .%_)*NUZ  
} ; 4&|C}  
)B81i! q  
d5Qd'  
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: `"B^{o  
:ztyxJv1  
CQ<8P86gt  
UIn^_}jF`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7UnzIe  
/M:H9Z8!  
V7P6zAJy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oB4#J*   
.vK.XFZ8R  
qh$X^%g  
 *. 8JP  
二. 战前分析 ?!H)zz6y  
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。 9/G!0uE  
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 d]MGN^%o  
90p3V\LO  
i(0hvV>'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BH5w@  
  /* --------------------------------------------- */ prUHjS  
vector < int *> vp( 10 ); 85} ii{S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Bq *[c=(2  
/* --------------------------------------------- */ Q? qjWZY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xo(k?+P>.  
/* --------------------------------------------- */ IQIbz{bMx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dN<5JQql  
  /* --------------------------------------------- */ wk@yTTnb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^T{8uJ'kn  
/* --------------------------------------------- */ ?NlSeh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :Dayv6g  
}C_|gd  
b"t")U==  
\BUqDd!  
看了之后,我们可以思考一些问题: R>*g\}9Zh3  
1._1, _2是什么? & N;pH  
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。 V/+Jc( N  
2._1 = 1是在做什么? Evkt_vvf  
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。 rCE;'? Y  
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。 *qG$19b  
-?5$ PH  
Q<yAT(w  
三. 动工 *2=W5LaK.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ) \ 4 |  
jXWNHIl)@  
pisB,wP$2  
7 W{~f?Sh  
template < typename T > #d% vT!Bz~  
class assignment g ?V&mu  
  { Y9tV%  
T value; UW/N MjK  
public : k-Fdj5/  
assignment( const T & v) : value(v) {} gfm;xT/y  
template < typename T2 > [fxuUmU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k}zd' /b  
} ; jN6b*-2  
y AOg\+  
"5}%"-#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +2Ql~w@$^l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment waCboK'  
]`d2_mu  
E=k w)<X2  
)v1CC..  
  class holder 's.~$  
  { `NSy"6{Z  
public : %[ /<+  
template < typename T > 6-]h5L]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b=1%pX_  
  { z,x" a  
  return assignment < T > (t); 1ef'7a7e8  
}  w;+ br  
} ; AW/wI6[T  
/$:U$JVb?l  
z]$>+MH_  
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 sIH]m  
Vho0e V=  
  static holder _1; 30_ckMG"g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |s f*hlrJ  
~{M@?8wi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %b =p< h'(  
而不用手动写一个函数对象。 8*s7m   
%iJ|H(P  
*,lh:  
ax_YKJ5#P  
四. 问题分析 \QT9HAdd@  
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。 9cfR)*Q  
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。 [@3SfQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "OL~ul5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X>t3|h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9P.(^SD][z  
RqLNp?V%  
五. 问题1:一致性 HabzCH  
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?| @Tr&`Hi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M3(k'q7&:  
T4r5s  
struct holder NR4Jn?l{  
  { ~+HoSXu@E  
  // o@/xPo|  
  template < typename T > w<t,j~ Pr#  
T &   operator ()( const T & r) const qVBL>9O*.  
  { *Hs*,}MS  
  return (T & )r; e g3L:rk_  
} 2+'|kt2  
} ; M&y5AB0  
2*u.3,aW  
这样的话assignment也必须相应改动: hD q2-X}  
-e ml  
template < typename Left, typename Right > .X'< D*  
class assignment }fA;7GW+9  
  { ?z=\Ye5x  
Left l; U =cWmH  
Right r; QU/3X 1W  
public : a2yE:16o6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eN/G i<  
template < typename T2 > OVR?*"N_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mW4%2fD[  
} ; m<:IFx#  
_ 08];M|  
同时,holder的operator=也需要改动: 2a `J%A  
l>&sIX  
template < typename T > .Xd0 Q=1h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8!zb F<W9  
  { mp\%M 1<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c+2%rh1  
} %idk@~HCg  
0@pu@DP~  
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。 hz\WZ^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l6 7KJ  
i-lKdpv  
return l(rhs) = r; T?npQA07=  
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。 /IR#A%U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +\`rmI  
6GINmkA  
template < typename Tp > Yc`<S   
class constant_t Bo r7]#  
  { y3IWfiz>/d  
  const Tp t; wsnK3tM7-  
public : 8h.V4/?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^%#grX#  
template < typename T > 'Kz9ygZy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {'R)4hL  
  { 'jvpNn  
  return t; rWQY?K@  
} 8Xn!Kpa  
} ; E4HU 'y~  
7=k^M, a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2z\;Q8g){r  
下面就可以修改holder的operator=了 &5Y_>{,  
Hwu4:^OL|  
template < typename T > @-"R$HOT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9y~"|t  
  { w%xCTeK[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s-?fUqA  
} m 22wF>9  
AyVrk 8G  
同时也要修改assignment的operator() !wh&>3~  
'fY9a(Xt.  
template < typename T2 > HI!4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OW`STp!  
现在代码看起来就很一致了。 Gv~p  
T PYDs+U  
六. 问题2:链式操作 <DZcra  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yA;W/I4  
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。 YV([2  
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_Z/o5s  
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。 g`?:=G:a*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X9XI;c;b-  
[,g~m9  
template < typename T > g1|w?pI1  
struct result_1 3M<!?%v\A  
  { ebM{OI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {exrwnIZj  
} ; -t3i^&fj8  
3&*'6D Tg  
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: tZho)[1  
]J@/p:S>  
template < typename T > P!<[U!<hH  
struct   ref ,rO[mNk9@  
  { Z[ZDQ o1  
typedef T & reference; g7V_ [R(6  
} ; <B[G |FY,  
template < typename T > m ,tXE%l  
struct   ref < T &> 7NF/]y4w  
  { J?Iq9f  
typedef T & reference; L`3n2DEBf  
} ; `&*bM0(J  
wk[ wNIu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :&yDqoQKJ  
^:cRp9l"7  
template < typename T > -cfx2;68  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MCYl{uH!  
  { rC }}r!!  
  return l(t) = r(t); (vyz;Ob  
} oNYZIk:  
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。 ( ?Q|s,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `s /?b|,  
YQVcECj  
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 K=\&+at1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ijedo/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GdA.g w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /[pqI0sf<A  
最后的布局是: x$B&L`QV  
                Add AHd-  
              /   \ WS,7dz  
            Divide   5 A 's-'8m  
            /   \ nSS=%,?  
          _1     3 V4K'R2t  
似乎一切都解决了?不。 f)6))  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -dRFA2 Y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M-MKk:o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: A3R#z]Ub  
J^zi2 jtV  
template < typename Right > 2{oThef[O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tT5pggml  
Right & rt) const *g$i5!yM'  
  { :uK btoA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -%m3-xZA  
} 5PiOH"!19  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W{Z^n(f4  
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。 ;l!`C':'  
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。 yrr) y  
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。 ?R'Y?b  
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。 # c Fr   
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? GyC)EFd  
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: +5X DF  
<z0WLw0'z  
template < class Action > q7Es$zjX  
class picker : public Action _vl}*/=Hc  
  { 4JMiyiW&  
public : /q1s;I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .-]R9KjR1J  
  // all the operator overloaded !I8f#'p  
} ; .6.^G  
P&=lV}f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 npH?4S-8G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %SA!p;  
{IM! Wb  
template < typename Right > }Dfwm)]Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <hvRP!~<)  
  { 1>pe&n/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !Q %P%P<$  
} Q{y{rC2P  
2QUx&u:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c:\shAM&  
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。 2 y8~#*O  
lU.Kc  
template < typename T >   struct picker_maker ?<%=: Yh  
  { +U8Bln  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V3sL;  
} ; ;Yts\4BSM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y A&`&$  
  { T *>`,}J  
typedef picker < T > result; 6mPm=I[oh  
} ; ,+1m`9}  
X.#oEmA ,P  
下面总的结构就有了: w{,4rk;Hr  
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。 }31Z X  
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。 &m'kI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MC!ZX)mF  
至此链式操作完美实现。 UY>v"M  
9 [Y-M  
C"eXs#A  
七. 问题3 b{cU<;G)y.  
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。 0b-?q&*_  
p]&j;H.  
template < typename T1, typename T2 > ;hDa@3|]34  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <+U|dX  
  { _D;@v?n6!O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =1hr2R(V  
} q mQfLz7&x  
[kB `  
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: 5ukp^OxE  
WlVl[/qt  
template < typename T1, typename T2 > ?J!3j{4e  
struct result_2 *yaw$oB  
  { *3+-W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v#oi0-9o[  
} ; 3S~(:#|  
9lzQ\}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? q{' ~+Nq  
这个差事就留给了holder自己。 z@U} ~TvP  
    IOl+t,0x&  
l*}FXL  
template < int Order > dt,3"J  
class holder; &t}?2>:  
template <> \~DM   
class holder < 1 > gPXa>C  
  { :E_a 0!'  
public : j,-C{ K  
template < typename T > veh 5 }2  
  struct result_1 }*wLEa  
  { SaDA`JmO  
  typedef T & result; 3YL l;TP_  
} ; l|"6yB |  
template < typename T1, typename T2 > [M+tB"_  
  struct result_2 ,T5u'";  
  { c:4P%({  
  typedef T1 & result; _eQ-`?  
} ; E`;;&V q-  
template < typename T > 5J.0&Dda  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3MBN:dbQ  
  { |D#2GeBw1h  
  return (T & )r; v}(6 <wnnS  
} oh-|'5+,;h  
template < typename T1, typename T2 > cDkV;$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jgu*Y{ocm  
  { -"TR\/  
  return (T1 & )r1; pV\YG B+  
} ! fl4"  
} ; dF@)M  
+}kgQ^  
template <> >,5i60Q  
class holder < 2 > #/-_1H  
  { `dkV_ O0  
public : [xlIG}e9  
template < typename T > 1y"3  
  struct result_1 ^Z,q$Gp~P  
  { @4GA^h  
  typedef T & result; ][@F  
} ; 5er@)p_  
template < typename T1, typename T2 > bud&R4+  
  struct result_2 x?,9_va]  
  {  Lc2QXeo8  
  typedef T2 & result; q!lP"J  
} ; onei4c>@  
template < typename T > -*ELLY[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iLX_T]1  
  { eEw.'B  
  return (T & )r; X&\d)/Y  
} kI\tqNJi  
template < typename T1, typename T2 > J./d!an  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~}9PuYaD@  
  { #2p#VQh  
  return (T2 & )r2; lFG9=Wf  
} fb]S-z(  
} ; tjnPyaJEl  
Z*! O:/B  
JgfVRqm   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &)9{HRP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hlbvt-C?}"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WrGK\Vw[  
jA(vTR.`  
return l(i, j) = r(i, j); gBw^,)Q{0Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '?5j[:QY@  
-apXI.  
  return ( int & )i; tD=@SX'Y  
  return ( int & )j; L=!of{4Z(}  
最后执行i = j; NTs7KSgZ  
可见,参数被正确的选择了。 3z =^(Y  
v4vf }.L]  
p.JXS n  
Z=z%$l  
J >0b1  
八. 中期总结 9q[;u[A8^  
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: tNaL;0#Tx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G-um`/<%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v syWm.E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |F$BvCg  
,_v|#g@{  
n.6T OF  
iAn'aW\TF  
Gpj* V|J  
pHE}ytcT  
九. 简化 Yc Q=vt{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K`%tGVY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j6:7AH|!)2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \.{AAj^qD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v({N:ya  
  +-*/&|^等 %Q"(/jm?  
2. 返回引用。 P7 yq^|  
  =,各种复合赋值等 X JGB)3QI  
3. 返回固定类型。 ^z;JVrW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Jl<ns,Zg  
4. 原样返回。 lHfe<j]  
  operator, Kyg=$^{>G  
5. 返回解引用的类型。 ?? qq:`s  
  operator*(单目) k)\gWPH  
6. 返回地址。 %CnxjtTo  
  operator&(单目) @\P4/+"9  
7. 下表访问返回类型。 *<4Em{rZ5  
  operator[] ;iYff N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u0s8yPA  
  operator<<和operator>> oDB`iiBXQ  
P 1>AOH2yG  
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。 JgRYljQi2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k;y w#Af8  
]2SF9p_  
template < typename Left > \fWW'  
struct value_return `8_z!)  
  { TYns~X_PR  
template < typename T > "h"NW[R  
  struct result_1 T<b+s#n4  
  { []kN16F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AI ijCL  
} ; n| !@1sd  
!vD{Df>  
template < typename T1, typename T2 > I~* ? d  
  struct result_2 `RRE(SiKU  
  { R=j% S!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BHFY%6J!  
} ; }CGSEr4'w~  
} ; Cr ? 4Ngw  
"hz\Z0zg2  
\Gp*x\<^Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JC?N_kP%W  
&K+0xnUH  
下面我们来剥离functor中的operator() RD,5AShP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qPGuo5^  
xJ8%<RR!t  
return l(t) op r(t) X|LxV]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;QCrHqRT`  
return op l(t) _banp0ywS  
return op l(t1, t2) ZAKeEm2A  
return l(t) op 6=hk=2]f  
return l(t1, t2) op ,,L2(N  
return l(t)[r(t)] Kn;D?ioY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d(`AXyw  
'])2k@o@  
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: c"tJld5F_  
单目: return f(l(t), r(t)); a `Q ot  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d@C&+#QDF  
双目: return f(l(t));  )v4b  
return f(l(t1, t2)); 0C%W&;r0  
下面就是f的实现,以operator/为例 AV8T  
una%[jTc  
struct meta_divide nKr9#JebRC  
  { Fm_y&7._  
template < typename T1, typename T2 > FCj{AD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q _iO(qu 6  
  { ti5HrKIw  
  return t1 / t2; F^$led1/F  
} MxQ?Sb%Gka  
} ; [4&#*@  
eW'2AT?2H%  
这个工作可以让宏来做: B?rSjdY4  
bizTd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #V02hs1  
template < typename T1, typename T2 > \ d%@~mcH>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `?(Bt|<>  
以后可以直接用 U5HKRO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HmmS(fU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g9fq5E<G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `Hx~UH)  
@wmi 5oExc  
fU3`v\X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7}O.wUKw%  
BKa- k!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &)F*@C-  
class unary_op : public Rettype RkeltE~u  
  { b^c9po  
    Left l; smY$-v)@  
public : C Wo1.pVw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '|>9C^E9X  
uQb!=]  
template < typename T > tirIgZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r\6"5cQ=  
      { abNV4 ,M  
      return FuncType::execute(l(t)); FXdD4X)  
    } o\otgyoh  
2L_6x<u'  
    template < typename T1, typename T2 > _96~rel_P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \vfBrN  
      { gwd (N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nP~({ :l8X  
    } `IpA.| Y  
} ; IxR?'  
ma$Prd  
!}+tdT(y  
同样还可以申明一个binary_op ^vs=f 95  
^-CINt{O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f ).1]~  
class binary_op : public Rettype )py{\r9X  
  { }V;+l8  
    Left l; h4pTq[4*  
Right r; 'V+dBt3  
public : B\*@krI@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sAJ7R(p  
U_l'3oPJw  
template < typename T > ;{[>&4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~9\WFF/  
      { \qvaE+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u}bf-;R  
    } ow=UtA-^O  
Si 9Z>MR  
    template < typename T1, typename T2 > Q^K"8 ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]{~NO{0@Y  
      { [[~w0G~1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g42)7  
    } `cQo0{xK  
} ; jeyLL<  
Do%-B1{ri  
\o-&f:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZR v"h/~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RC|!+ TD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IPSF]"}~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Wjh/M&,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E@05e  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 W>(/ bX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {K{EOB_u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e^YHJ>@  
下面是修改过的unary_op ;Yfv!\^|  
[OTJVpC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b*fgv9Kh'  
class unary_op [+ *$\  
  { R`";Z$~{  
Left l; )Dp/('Z2  
  LLWB  
public : AB Xl  
x6afI<dm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UX<Qcjm$e  
+bK.NcS  
template < typename T > ^ 5VK>  
  struct result_1 *{undZ?(>  
  { `u!l3VZ/4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; , $Qo =  
} ; {wF&+kH3  
V~ ~=Qp+.  
template < typename T1, typename T2 > #eU.p&Zc  
  struct result_2 uV-'~8  
  { a9zw)A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o[ENp'r  
} ; O<)y-nx;X  
LIU} a5  
template < typename T1, typename T2 > ki0V8]HP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MF6 0-VE  
  { _mS!XF~`P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `s '#  
} t&5%?QyM  
5Ft5@UF~  
template < typename T > VN0mDh?E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iV FkYx%}  
  { nhSb~QqEh  
  return OpClass::execute(lt(t)); )5JU:jNy  
} =K&\E2kA4  
]`g <w#  
} ; rPc7(,o*  
w#JJXXQI  
M'`;{^<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -S,ln  
好啦,现在才真正完美了。 [>#*B9  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,<<4*  
p5O",3,A4  
template < typename Right > k *R<,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4ww]9J  
  { )5%C3/Dl!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6*l^1;U  
} cH<q:OYi  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 gef6pfV  
 `G1&Z]z  
2eeQ@]Wj[Z  
kVI#(uO  
E$a ?LFa6  
十. bind (3[z%@I  
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。 x 5dWBGH  
先来分析一下一段例子 P3 c\S[F  
<]C$xp<2  
Nf3.\eR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bb&^ {7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #QvMVy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,U*)2`[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4> ^K:/y  
我们来写个简单的。 r4x3$M c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vN4Qdpdb  
对于函数对象类的版本: xX0-]Y h:  
Cp^@zw*/  
template < typename Func > E^_w I>  
struct functor_trait {Z;jhR,  
  { x# ~ x;)  
typedef typename Func::result_type result_type; Sz{O2 l Y  
} ; 41#w|L \  
对于无参数函数的版本: %or,{mmiM:  
,1q_pep~?%  
template < typename Ret > _qvK*nE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t3Z_Dp~\  
  { uUE9g  
typedef Ret result_type; UV}73Sp  
} ; 5ep/h5*/  
对于单参数函数的版本: j4FeSGa  
Lf:uNl*D  
template < typename Ret, typename V1 > ` b !5^W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *BD=O@  
  { M:Er_,E  
typedef Ret result_type; JB</euyV  
} ; BY\:dx)mK  
对于双参数函数的版本: =k}SD96  
}}QTHR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g#NZ ,~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bG&"9b_c  
  { }14 {2=!Q  
typedef Ret result_type; %I!:ITa  
} ; < `qRA]  
等等。。。 UX`]k{Mz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EG'[`<*h  
-]C c  
template < typename Func > gw+9x<e  
struct func_return e73^#O&Xt  
  { d{et8N  
template < typename T > ogM%N  
  struct result_1 e]ig!G]  
  { GZ!| }$ 8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Dz!fpE'L  
} ; E< 4l#Z<  
;;5Uwd'-  
template < typename T1, typename T2 > 1ju#9i`.Wg  
  struct result_2 Kzy/9  
  { Bhp OXqg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Dws,_UAZ4  
} ; 5q{h 2).)  
} ; tC8(XMVx  
C8@TZ[w  
ZA~Z1Mro#"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v,NHQyk  
Uu6L~iB  
template < typename Func, typename aPicker > CZ 2`H[8  
class binder_1 M"q[p  
  { "%WgT2)m.  
Func fn; 0)YbI!  
aPicker pk; Nd:R" p*8  
public : \u`)kJ5o1  
: Ud[f`t  
template < typename T > ]u-SL md  
  struct result_1 (VvKGh  
  { '"pd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3[p_!eoW  
} ; 0uVv<Q~  
W#_/ak$uF*  
template < typename T1, typename T2 > nGZX7Fx5  
  struct result_2 J2GcBzRH  
  { )g| BMmB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8B!aO/Km  
} ; :/YO ni1h  
JnD {J`:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &a> lWE  
Y izE5[*  
template < typename T > q^8EOAvnZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k1z$e*u&r  
  { $ E1Tb{'  
  return fn(pk(t)); )j6eE+gF  
} Q^}%c U0  
template < typename T1, typename T2 > L^kp8o^$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +5<k-0v  
  { RKd  
  return fn(pk(t1, t2)); CozKyt/r7  
} W!$zXwY}(  
} ; UbJ*'eoX  
Qz<d~ N  
iWXc  
一目了然不是么?  hRaf#  
最后实现bind l2v_?j-)x  
{TSY|D2  
Tm+;0  
template < typename Func, typename aPicker > dtM[E`PL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NQTnhiM7$  
  { !.-tW7   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]>##`X  
} [y) Fc IK}  
h4&;?T S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 : 2V^K&2L  
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=g3Q i  
p?(L'q"WK  
十一. phoenix &Y|Xd4:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x!S;SU  
Ftb%{[0}u3  
for_each(v.begin(), v.end(), O/AE}]  
( Df07y<>7Q  
do_ k@!r#`j3  
[ 4YG/`P  
  cout << _1 <<   " , " KHiFJ_3  
] \jW)Xy  
.while_( -- _1), `T*U]/zQ  
cout << var( " \n " ) hi{%pi&!T  
) l1_X(Z._V  
); t *6loS0+  
&!.HuRiuC  
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: ux2013C_  
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 =?@Q -(bp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yFIy`9R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ";3*?/uM  
`hh9"Ws%  
XaI;2fMGI  
template < typename Cond, typename Actor > tgFJZA  
class do_while /4S;QEv  
  { 4 (?MUc  
Cond cd; BW[5o3 i  
Actor act; =y ]Jl,_.  
public : mxTk+j=  
template < typename T > Ry;$^.7%  
  struct result_1 Q ~|R Z7G  
  { V%L/8Q~  
  typedef int result_type; g1m-+a  
} ; GrEs1M1]*  
s PYX~G&T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ayx^Wp*s  
*3{J#Q6fk3  
template < typename T > =fLL|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #mc!Wt 10  
  { H>7dND 2;  
  do kN9yO5 h7  
    { ,krS-.  
  act(t); ND]S(C"?  
  } "Tbnxx]J  
  while (cd(t)); =WZ%H_oxi  
  return   0 ; 6k0^x Q  
} % +Pl+`? E  
} ; e29y7:)c=  
.CV _\  
^tAO_~4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AY2:[ 5cm  
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。 \^532FIw6  
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。 NGzgLSm\  
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。 ))#'4  
下面就是产生这个functor的类: TYS\95<  
W^g'}}]T  
_g|acBF  
template < typename Actor > a% ,fXp>  
class do_while_actor T{MC-j _T9  
  { 4I~i)EKy6  
Actor act; M]_E  
public : D5]{2z}k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iLq#\8t^  
lglYJ,  
template < typename Cond > !e8i/!}^S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;b~~s.+  
} ; B!,yfTk]  
is#8R:7.:  
D5A=,\uk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0Qd%iP)6  
最后,是那个do_ Cw1( 5  
3{J.xWB@:  
Dx+ K+(  
class do_while_invoker Ek .3  
  { mN1Ssq"B  
public : )s")y  
template < typename Actor > &sOM>^SAD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E20&hc5 8  
  { ia{kab|_5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2R@%Y/  
} A3UQJ  
} do_; F>Jg~ FD*  
cH"@d^"+q|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gbGTG(:1S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |O (G nsZ  
最后来说说怎么处理break和continue xb^ Mo.\[  
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。 W cGXp$M  
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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