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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s$ z2 c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q|c|2byb  
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, 6pp$-uS  
.T8K-<R  
)R &,'`\  
E oe}l   
  class filler w7 *V^B  
  { ~=cmM  
public : /iG7MC\`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '3Q3lM'lh  
} ; [E|uY]DR  
p$XKlg&  
Wekqn!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: wxdyF&U n  
E ]f)Os$  
t)a;/scT  
Fe!9y2Mg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HID([Wk  
[Y/:@t"2y  
zK;XF N#U^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K0Tg|9  
E!mmLVa9  
2*AG7  
Z a(|(M H  
二. 战前分析 >5ChcefH  
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。 `hUHel;6  
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 r,NgG!zq<  
DNP@A4~  
|5MbAqjzC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #*^+F?o,(  
  /* --------------------------------------------- */ 6q/ ?-Qcy  
vector < int *> vp( 10 ); 93o;n1rS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5o 0Ch  
/* --------------------------------------------- */ E^CiOTN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <+tD z(  
/* --------------------------------------------- */ $[ z y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rRb+_]Lg  
  /* --------------------------------------------- */ ^4pto$#@O:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,hRN\Kt)p  
/* --------------------------------------------- */ FHg0E++?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N#k61x  
&c%Y<1e`%  
^jSsa  
uY#TEjGh]  
看了之后,我们可以思考一些问题: E6A /SVp  
1._1, _2是什么? dh -,E  
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。 ,o#kRWRG  
2._1 = 1是在做什么? \".^K5Pm  
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。 C9~~O~7x  
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。 L%\b'fs  
"484 n/D  
{?8B,G2r  
三. 动工 u8L$]vOg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: diT=x52  
e2)autBe  
,kM)7!]N  
LKF/u` 0dP  
template < typename T > N#z~  
class assignment 6lFfS!ZFA  
  { ULqoCd%bK  
T value; z\!K<d"Xv  
public : AMCyj`Ur  
assignment( const T & v) : value(v) {} +j/~Af p5f  
template < typename T2 > sRhKlUJG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3Ofc\  
} ; gP}+wbk  
BlC<`2S  
L ^`}J7r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }IaA7f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 47>>4_Hz  
nv/[I,nw  
_lxco=qd=%  
P 7D!6q  
  class holder l.=p8-/$'7  
  { T6BFX0$  
public : !36]ud&  
template < typename T > L"(4R^]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vGd1w%J-  
  { *%FA:Y  
  return assignment < T > (t); 6" B%)0  
} x!< yT?A  
} ; t+Bf#:  
hGTV;eU  
]$iqa"{  
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: >l5$9wO  
KLWDo%%u  
  static holder _1; Tl("IhkC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /F/;G*n  
2-+f1,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QO;4}rq  
而不用手动写一个函数对象。 Hf gz02Z$  
Wd,a?31|  
Tny> D0Z#  
oYM3Rgxf9Q  
四. 问题分析 dFXc/VH')  
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。 JCniN";r[  
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。 afG{lWE)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pW\'Z Rj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J5M+FwZq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  a*dQ _  
MjL)IgT  
五. 问题1:一致性 2][DZl  
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?| Q4]4@96Aj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P\2M[Gu(Q  
y(jg#7)  
struct holder !0VfbY9C  
  { B2=\2<  
  // )u:Q) %$t  
  template < typename T > ,L> ar)B  
T &   operator ()( const T & r) const kma?v B  
  { si4-3eC  
  return (T & )r; /! ajsn  
} ~`MS~,,  
} ; F"+o@9]  
%:v`EjRD0  
这样的话assignment也必须相应改动: YNdrWBf)  
6 ,ANNj  
template < typename Left, typename Right > BHDML.r }M  
class assignment ]jMKC8uz  
  { R[tC^]ai  
Left l; Dr<='Ux[5  
Right r; \;5\9B"i  
public : f>jwN@(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )=pD%$iq  
template < typename T2 > OTWkUB{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }j5 a[L  
} ; J97R0  
a dfR!&J  
同时,holder的operator=也需要改动: C]u',9,  
b,H[I!. %  
template < typename T > UKd'+R]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const , $*IzL~  
  { 9Ru;`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,Z9>h[JF  
} d;[u8t  
unl1*4e+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {16<^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vYmSKS  
)P&9A)8  
return l(rhs) = r; `bI)<B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >B -q@D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \5 pu|2u  
S:Q! "U  
template < typename Tp >  cc=gCE  
class constant_t b}9[s  
  { 3k$[r$+"  
  const Tp t; D0G-5}s`  
public : kTIYD o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^ZeJ[t&!#  
template < typename T > CJknJn3m&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0 >Z ;Ni  
  { ;^u*hZN[Up  
  return t; j`*N,*ha  
} u^W2UE\  
} ; F!!N9VIC  
H!IshZfktn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u0)7i.!M  
下面就可以修改holder的operator=了 PaB!,<A  
zJlQ_U-!  
template < typename T > kYwb -;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '(+<UpG_Q}  
  { `s#Hq\C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gY AF'?  
} E:E4ulak  
,8G{]X)  
同时也要修改assignment的operator() 5r {;CKKz  
H5>hx {  
template < typename T2 > er.L7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h~Q)Uy5N(D  
现在代码看起来就很一致了。 eL D?jTi'  
hIv@i\`  
六. 问题2:链式操作 K r`]_m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \kam cA  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9 t n!t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &:B<Q$g#  
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。 ~3h-jK?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (WlIwKP  
ZUXr!v/R:1  
template < typename T > U!w1AY|  
struct result_1 1Y xgR}7  
  { cTZ.}eLh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E N^Uki`  
} ; Br>Fpe$q4  
>cmE t  
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: "%2xR[NF  
W{cY6@  
template < typename T > VxO%rq3  
struct   ref c8 K3.&P6  
  { $WQq? 1.9  
typedef T & reference; i=FQGWAUu  
} ; 9X<OJT;3J  
template < typename T > Ma-\^S=  
struct   ref < T &> w>?Un,K  
  { u<ySd?  
typedef T & reference; D]! aT+  
} ; J<n+\F-s  
Wk;5/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =8 G&3 R  
XV>JD/K2  
template < typename T > t6N*6ld2b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z@D*1\TG=  
  { |Yi)"-  
  return l(t) = r(t); F r?z"  
} J<j&;:IRd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4_M>OD/"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -7>)i  
ri~<~oB 2:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 i?;r7>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m8]?hJY 3l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 79J-)e9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Tn-C>=tR~%  
最后的布局是: tYW>t9  
                Add F-Z%6O,2  
              /   \ P%pp )BS  
            Divide   5 ]J1S#Q5'  
            /   \ Hq&"+1F  
          _1     3 u8b2$D  
似乎一切都解决了?不。 4NEq$t$Jn  
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。 $*[{J+t_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ru!He,k7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nHFrG =o,  
n ?[/ufl  
template < typename Right > I lR\  #  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *2 "6fX[  
Right & rt) const }H:F< z*  
  { tEd.'D8 s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p(SRjQt  
} z:Sigo_z[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2pHR_mrb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b}ODWdJ1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Eq% @"-m o  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0:Xxl76v4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6+rlXmd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !#ri5{od  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `WEZ"5n  
tU wRE|_  
template < class Action > }Y(]6$uS  
class picker : public Action V5}nOGV9  
  { RNVbcd  
public : F7m?xy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Id'RL2Kq*&  
  // all the operator overloaded Is<"OQ  
} ; ;.s l*q1A  
oj,lz?  
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。 ij5g^{_T;8  
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: |iFVh$N  
]Hj<IvG  
template < typename Right > _:n b&B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !M<{E*  
  { ~%u|[$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6~:Sgt nU  
} |xr%6 [Ff  
[36,eK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .Jb$l$5'w  
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。 $5`!Z%>/  
G}@#u9  
template < typename T >   struct picker_maker F,Xo|jjj  
  { kyh_9K1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C) QKPT  
} ; y]..= z_ql  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .UCt|> $  
  { "bg'@:4F  
typedef picker < T > result; NY$uq+Z>  
} ; I[MgIr^  
R)?{]]v  
下面总的结构就有了:  c9''  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 D*5hrkV9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7z6 b@$,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |4)  
至此链式操作完美实现。 YIt9M,5/Q  
a^qNJ?R !  
%ugHhS!  
七. 问题3 _fFU#k:MU  
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。 HWns.[  
{eJt,[Y *  
template < typename T1, typename T2 > 6Q4X 6U:WB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3T\l]? z  
  { JN/UUfj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :_<_[Y]1  
} Z!d7&T}  
87!C@XlK_  
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: MOn,Db$  
S&O3HC  
template < typename T1, typename T2 > 6q<YJ.,  
struct result_2 S-+"@>{HJ  
  { c97{Pu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9Ywpej*+  
} ; E! /[gZ  
09KcKhFB  
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? JG`Q;K  
这个差事就留给了holder自己。 @r(Z%j7  
    &hHW3Q(1  
!9*c8bL D  
template < int Order > 3H\w2V  
class holder; +.B<Hd  
template <> Mk<Vydds  
class holder < 1 > %A1@&xrbl  
  { zr v]  
public : 6dH }]~a  
template < typename T > Xy,lA4IP  
  struct result_1 s>_V   
  { SEwku}  
  typedef T & result; Kyt)2p  
} ; <`X"}I3 ba  
template < typename T1, typename T2 > $\o {_?}1  
  struct result_2 S>G?Q_&}?D  
  { }UJv[  
  typedef T1 & result; "@@I!RwA  
} ; sKz`aqI  
template < typename T > 2I3h M D0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C,V%B  
  { [u@Jc,  
  return (T & )r; Jk|Q`h  
} .xzEAu;  
template < typename T1, typename T2 > m`#Od^vk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *,C(\!b !?  
  { M}:=zcZ l  
  return (T1 & )r1; *b *G2f^  
} yNW\?Z$@q  
} ; kh~'Cn "O  
spU)]4P&  
template <> @J{m@ji{  
class holder < 2 > iUMY!eqp  
  { /[:dp<  
public : 5Dp#u  
template < typename T > a8u 9aEB  
  struct result_1 }7fZ[J3  
  { o)6pA^+  
  typedef T & result; rn DCqv!'P  
} ; J{[n?/A{  
template < typename T1, typename T2 > Yw5'6NU  
  struct result_2 5vo.[^ty  
  { *vgl*k?)  
  typedef T2 & result; @3fn)YQ'  
} ; KKA~#iCk  
template < typename T > iu**`WjI\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }'r[m5T  
  { ,Vd\m"K{  
  return (T & )r; 8u[-'pV!  
} GdB.4s^  
template < typename T1, typename T2 > PcB_oG g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A5,t+8`aci  
  { 3mPjpm  
  return (T2 & )r2; Z, BC*  
} nEzf.[+9/  
} ; vVGDDDz/  
=4GSg1Biy  
N@B9 @8h  
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> >。 j4=(H:c~E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B?VhIP e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w\) |  
rt JtK6t  
return l(i, j) = r(i, j); kyR*D1N&)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l & Dxg  
&A#~)i5gF  
  return ( int & )i; Nn>'^KZNG  
  return ( int & )j; TAjh"JJIV  
最后执行i = j; $mF_,|  
可见,参数被正确的选择了。 d[rv1s>i  
c8Z wr]DF  
gGfoO[B  
54zlnM$  
Jk,;JQ  
八. 中期总结 .`?@%{  
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: 0!v ->Dk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UGK*Gy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1+?N#Fh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6(P M'@i  
-G6U$  
iR"N13  
e<r,&U$  
 Q1@A2+ c  
vq34/c^  
九. 简化 Cu6%h>@K$  
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。 gv5*!eI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iiK]l   
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: ON+J>$[[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [9:9Ql_h  
  +-*/&|^等 ^pHq66d%Z  
2. 返回引用。 f 2l{^E#h  
  =,各种复合赋值等 qWw\_S  
3. 返回固定类型。 F-6c_!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F2X0%te  
4. 原样返回。 # W"=ry3{  
  operator, Mw9 \EhA  
5. 返回解引用的类型。 vTn}*d.K=  
  operator*(单目) aMTu-hA  
6. 返回地址。 l&?ii68/  
  operator&(单目) 8V~vXnkM  
7. 下表访问返回类型。 m#=z7.XrX  
  operator[] ->N8#XH2=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y!xE<S&Y  
  operator<<和operator>> D= 7c(  
2#k5+?-c61  
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。 $8BPlqBIZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kZ"BBJ6w  
|fo0  
template < typename Left > n?V+dC=F}  
struct value_return XC+A_"w)  
  { R4-~jgzx  
template < typename T > X]y)qV)a[c  
  struct result_1 0V?F'<qy  
  { = 9 T$Gr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c [5KG}  
} ; ^aW Z!gi  
jmeRrnC}  
template < typename T1, typename T2 > }}<z/zN&^  
  struct result_2 %;D.vKoh  
  { sq'Pyz[[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +]Y,q w  
} ; $kQ~d8 O  
} ; +zs4a96[  
H$6`{lx,  
N;[>,0&z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fj&i63?e  
(P`3 @H  
下面我们来剥离functor中的operator() =)7s$ p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n?c]M  
{` w;39$+  
return l(t) op r(t) x|vqNZ\F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nqf,4MR  
return op l(t) L{c q, jk  
return op l(t1, t2) *2GEnAZb7n  
return l(t) op /:FOPPs  
return l(t1, t2) op <wAFy>7  
return l(t)[r(t)] OD_W8!-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m1*O0Tg]"  
*Aa?yg:=  
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: |p-t%xDdr  
单目: return f(l(t), r(t)); /S lYm-uQ+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kTvd+TP4  
双目: return f(l(t)); c}0@2Vf  
return f(l(t1, t2)); ~#/hzS  
下面就是f的实现,以operator/为例 aT`%;i^  
*2X0^H|dS  
struct meta_divide gatB QwJb9  
  { Z R'H \Z  
template < typename T1, typename T2 > ny54XjtG,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )sT> i  
  { J^g!++|2P  
  return t1 / t2; (V HL{rj  
} |u;v27  
} ; 6w@ Ii;  
6!(@@^7{*  
这个工作可以让宏来做: )<Hd T  
D~\$~&_]=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0MdDXG-7  
template < typename T1, typename T2 > \ (!zy{;g|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cx0*X*  
以后可以直接用 v 7x:dcV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AoI/n4T^  
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 Ny%(VI5:  
(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。。。) RnDt)3  
+PuPO9jKO@  
D N*t~Z3[  
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 =7o"u3hG  
1N>|yQz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wg]j+r@  
class unary_op : public Rettype 5kz)5,KjM  
  { qhz]Wm P   
    Left l; E2{FK)qT  
public : E}tqQ*u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I}vmU^Y>  
7?%k7f  
template < typename T > JC3m.)/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #"5 Dk#@  
      { ^:Gie  
      return FuncType::execute(l(t)); n;T7=1_"  
    } ?28N ^  
Aj4T"^fv  
    template < typename T1, typename T2 > IDG}ZlG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7fba-7-P  
      { '`uwJ&@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C-H@8p?T  
    } TTTPxO,  
} ; xsMBC  
mA=i)Ga  
Ch3jxgQY  
同样还可以申明一个binary_op oT>(V]*5  
| ]X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q CnZhJ  
class binary_op : public Rettype UaB @  
  { sU{NHC)5  
    Left l; k-{<=>uM  
Right r; d>t<_}  
public : M%kO7>h8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @("a.;1#o  
@0u~?!g@  
template < typename T > ?pB>0b~3-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kiu_JzD  
      { L>R P-x>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); trp0 V4b8  
    } #odIEC/  
&H`jL4S  
    template < typename T1, typename T2 >  N#a$t&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VeQg -#&I  
      { %YC_Se7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4QIX19{"  
    } F6{bjv2A  
} ; PU^l.  
K8UP,f2  
)j0TeE1R  
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 1NgCw\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m1M t#@,$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &-B^~M*??  
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。 #nPQ!NB/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 283F)T\Rv  
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。。。 +2&@x=xy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O4V.11FnW  
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) NP/Gn6fr  
下面是修改过的unary_op )6D,d5<  
A"G 1^8wvX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "Pu!dJ5[]  
class unary_op [Q/TlOt5  
  { m;GbLncA  
Left l; [k;\SXDZo  
  vPTM  
public : %~2YE  
dE4L=sTEsy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |6K+E6H  
:<bB?N(  
template < typename T > -v]Sr33L  
  struct result_1 x"gd8j]s  
  { &)AVzN+*h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H?&Mbw d  
} ; PE3vQH=t~  
, P70J b  
template < typename T1, typename T2 > %&w3;d;c  
  struct result_2 `\#B18eU  
  { a!"$~y$*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iV*q2<>  
} ; ]pNvxXbeW  
y}My.c  
template < typename T1, typename T2 > [f1 (`<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ]%wVHC  
  { z8SmkL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o7sT=x9  
} %t" CX5 n  
,^w?6?,&l}  
template < typename T > =F]FP5V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q;43[1&3w  
  { }%'?p<^M  
  return OpClass::execute(lt(t)); \KQ71yqY  
} x,|hU@h  
 CohDO  
} ; w[S pw<Z  
g!?:Ye`5  
T_@K& <  
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 Sjyoc<Uo  
好啦,现在才真正完美了。 ER5gmmVP@p  
现在在picker里面就可以这么添加了: S+atn]eU@  
$JJrSwR<h  
template < typename Right > [<g?WPCcC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TgmnG/Z  
  { /H(? 2IHC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XWS%zLaK  
} }L+L"l&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5q;GIw^L  
T>x&T9  
aB{vFTD5  
5Iy;oZ  
g X ]-\  
十. bind g`vny)\7/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >VP= MbN  
先来分析一下一段例子 b[t>te  
{*0<T|<n  
\?0&0;5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aqRhh=iS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b\vKJ2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "a ueL/dgN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }XV+gyG=@  
我们来写个简单的。 ]iN'x?Fo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B$ajK`x&I  
对于函数对象类的版本: Oiz ,w7LRh  
i'H/ZwU  
template < typename Func > 4C<j dv_J  
struct functor_trait Hv sob  
  { >}`:Ac  
typedef typename Func::result_type result_type; P7nc7a  
} ; v 1z  
对于无参数函数的版本: Q&wB$*u  
l6YtEHNG  
template < typename Ret > !UG 7Uer  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xu< k3oD7  
  { xy5lE+E_U  
typedef Ret result_type; tZ=E')!\  
} ; k9  "[H'  
对于单参数函数的版本: 3nT^?;-  
:3XA!o&.T3  
template < typename Ret, typename V1 > pk?w\A}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *BR~}1 i  
  { VL% UR{  
typedef Ret result_type; vwjPmOjhS  
} ; %_+2@\  
对于双参数函数的版本: y4*U6+#.  
A )^`?m3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i5Zk_-\#H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9xO#tu]  
  { Bt> }rYz1  
typedef Ret result_type; ,TXTS*V?  
} ; "^w]_^GD$d  
等等。。。 Gb8D[1=u=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l)Pu2!Ic  
*AoR==:ya  
template < typename Func > QW $G  
struct func_return sm0xLZ  
  { : >6F+XZ  
template < typename T > !lf|7  
  struct result_1 w.H%R-Be  
  { #JgH}|&a$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]Y2RqXA*  
} ; q}~3C1  
@6{~05.p  
template < typename T1, typename T2 > q#vQv 5  
  struct result_2 AvdXEY(-  
  { w8kOVN2b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o*DN4oa)  
} ; (yF:6$:#  
} ; 4US"hexE<  
* mOo@+89  
k 8UO9r[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bn^{c  
CjlKMbnBH  
template < typename Func, typename aPicker > Sx?ua<`:d  
class binder_1 jUSmq m'  
  { S `#w+C#EW  
Func fn; n` xR5!de  
aPicker pk; ]|MEx{BG-  
public : ^C_#<m_k  
[x9KVd ^d  
template < typename T > 3 ):A   
  struct result_1 Z8rvWH9  
  { ?YZ- P{rTS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *^f<W6xc  
} ; W_kHj}dj,p  
VY~yg*  
template < typename T1, typename T2 > XmEq2v  
  struct result_2 2 dAB-d:k  
  { W7 Cc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bsB*533  
} ; _tBTE%sO  
NMa} <  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @^T1XX  
l y(>8F  
template < typename T > $4/yZaVb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '=Rs/EDME  
  { <4P4u*/o  
  return fn(pk(t)); Jh ]i]7r  
} ~y/ nlb!  
template < typename T1, typename T2 > r7b1-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a'2$nbp}  
  { vJ'2@f$  
  return fn(pk(t1, t2)); Q aS\(_  
} 8DegN,?  
} ; !"\80LP  
%`r?c<P}  
]=>F.GE  
一目了然不是么? 1(|'WyD  
最后实现bind 8xccp4  
ie2WL\tR4  
tE)suU5Y  
template < typename Func, typename aPicker > go'-5in(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %O!v"Xh  
  { ;4.!H,d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l]8D7(g  
} zmSUw}-4 N  
5 N#3a0)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QNpqdwu%h  
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。 )i !o8YB  
Sgp;@4`M  
十一. phoenix i*#-I3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uf&myV7  
[3{W^WSOz  
for_each(v.begin(), v.end(), P] UJ0b  
( PfC!lI BU  
do_ e> (<eu~P  
[ kPF9Z "l  
  cout << _1 <<   " , " X@K-^8  
] 1T-8K r  
.while_( -- _1), J6L  K  
cout << var( " \n " ) fjs [f'L  
) %*`J k#W:  
); %<an9WMF  
RPE5K:P  
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: E ,|xJjh  
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 =jX8.K4]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Aq0S-HKF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?<(m 5Al7  
}Ub6eXf(2  
@8;W\L$~1  
template < typename Cond, typename Actor > J|w\@inQ  
class do_while -Xxqm%([71  
  { h $L/<3oP6  
Cond cd; PzA|t;*  
Actor act; A7%:05  
public : ]8 f ms(  
template < typename T > W!6qqi{  
  struct result_1 Cb9;QzBVA#  
  { }T%}wdj  
  typedef int result_type; lJE93rXU  
} ; N1|$$9G+  
20Z8HwQi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u"d~!j1  
{ Fawt:  
template < typename T > dVsE^jsL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?)`L$Vr=  
  { 2UFv9  
  do ?zQA  
    { wYQ&C{D%  
  act(t); 4)U.5FBk )  
  } o9F/y=.r=  
  while (cd(t)); A9kzq_ 3  
  return   0 ; V}SBuQp"  
} H Ge0hl[n  
} ; @O[}QB?/fi  
/ig:9R  
p~9vP)74u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %YSu8G_t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 XwlbJ=mf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |Tm!VFd  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;~\MZYs3m  
下面就是产生这个functor的类: F$hY KT2|  
S p^9& ^  
^",ACWF4Sk  
template < typename Actor > :@!ic<p  
class do_while_actor k5C@>J  
  { y^}6!>Ou:  
Actor act; ^1L>l9F  
public : m q{];  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i}o[- S4  
dVFf.  
template < typename Cond > 4y5UkU9|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \@1=stK:F  
} ; y !!E\b=  
")!,ZD  
Hx\H $Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %LZ({\5K#f  
最后,是那个do_ ?zsB6B?;  
,$ ^C4I  
i![dPM  
class do_while_invoker ^-[?#]  
  { }-o{ASC#  
public : [_.5RPJP8  
template < typename Actor > ;x8k[p~2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^+m+zd_  
  { NU*fg`w  
  return do_while_actor < Actor > (act); OKvPL=~  
} NM6Teu_  
} do_; ;XDz)`c  
}Iz7l{al   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H_ez'yy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C$@yG)Pj   
最后来说说怎么处理break和continue \C`~S7jC  
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。 .^m>AKC0cX  
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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