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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1)=sbFtS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `LCxxpHi|  
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, 3`m n#RM  
9Vv&\m!0  
q oVp@=\:"  
|;P9S  
  class filler ?QCHkhU  
  { Y<-dd"\  
public : 0@8EIQxK"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ||k^pzj%  
} ; 4 5\%2un  
_zj}i1!E"  
d[I}+%{[  
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: BM]sW:-v  
FA;uu\  
F>A&L8  
kculHIa\.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pUaGrdGxzQ  
A ZYu/k  
ySwvjP7f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H?axlRmw3  
4]]1J L(Ka  
`;!v<@:i2  
9l :Bum)9  
二. 战前分析 ``mW\=fe  
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。 /8w _jjW  
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 NEh5    
u4[3JI>  
O486:tF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *.9.BD9  
  /* --------------------------------------------- */ X+T +y>e a  
vector < int *> vp( 10 ); fhp][)g;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9:tKRN_D  
/* --------------------------------------------- */ w/HGmVa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `7zNVYur8  
/* --------------------------------------------- */ t,K_!-HX+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?Y#0Je  
  /* --------------------------------------------- */ &Q"Ox{~W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '\X<+Sm'  
/* --------------------------------------------- */ ef=LPCi?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VZ8HnNAbX  
)/F1,&/N`e  
@cZNoD  
Yxt`Uvc(^h  
看了之后,我们可以思考一些问题: SD^6ib/]b  
1._1, _2是什么? xI7; (o"  
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。 P=V=\T<4_  
2._1 = 1是在做什么? #:?vpV#i  
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。 :kDHwYv$  
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。 RHGs(d7-  
438+ zU  
tA2I_W Cl  
三. 动工 -\!"Kz/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +;Jb)8  
VL/%D*  
L{\au5-4  
jnuovM!x~  
template < typename T > fN TPW]  
class assignment :8bz+3p  
  { sCFqz[I  
T value; 8L<GAe  
public : YRYAQj/7  
assignment( const T & v) : value(v) {} cM;& $IjCt  
template < typename T2 > ^L(}cO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;$\d^i{N  
} ; /CAi%UH,F  
S&@uY#_(*T  
xhIC["z5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KN;b+`x;M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hYW<4{Gjr  
DM%4 V|F"  
=kUN ^hb  
b:nHcxDU<  
  class holder i# 1:DiF  
  { Cu0N/hBT  
public : lk6*?EJ  
template < typename T > ozbu|9 +v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v(\kSlJ  
  { sSC yjS'T  
  return assignment < T > (t); ui,#AZQ#{4  
} [*O#6Xu  
} ; EwcN$Ma  
PYl(~Vac  
UJ_E&7,L  
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: HKk;oG  
eGS1% [  
  static holder _1; MH`H[2<\!,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0SXWt? }  
)IGE2k|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XU Hu=2F  
而不用手动写一个函数对象。 (DCC4%w"  
cZN+D D  
SR#X\AWM  
N&!qu r \  
四. 问题分析 $Blo`'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3r?Bnf:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 I#D{6%~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n)w@\ Uy c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3 [lF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y_$=Pu6H  
qh/q<  
五. 问题1:一致性 *K6 V$_{S  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f$mfY6v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z./M^7v?  
;6I{7[  
struct holder  ] }XK  
  { 0sq1SHI{  
  // `J^J_s  
  template < typename T > 9KVeFl  
T &   operator ()( const T & r) const O&=?,zLO[  
  { sAIL+O  
  return (T & )r; 6|m1z  
} nKJJ7'$'3  
} ; N0GID-W!/~  
2P8JLT*Tj  
这样的话assignment也必须相应改动: lM C4j  
u2^ oXl  
template < typename Left, typename Right > 7'_zJI^  
class assignment &3mseU  
  { Pq~"`-h7:  
Left l; BYN<|=  
Right r; KE+y'j#C3  
public : !JjB,1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >b#z o,  
template < typename T2 > qx<`Kc4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lztPexyXZ  
} ; KL!k'4JNY  
P8e1J0A  
同时,holder的operator=也需要改动: W?!(/`J]  
x2.G1  
template < typename T > e =Vu;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C_?L$3 U0  
  { ]`&EB~K&NY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *A`hKx  
} ho2o/>Ef3  
Z.$ncP0s  
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。 34 W#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2i#wJ8vrF  
\pB"R$YZ6  
return l(rhs) = r; ?'p`Qv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9 kzytx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b&A+`d  
Xvm.Un< N  
template < typename Tp > 1`2n<qo  
class constant_t |HJdpY>Uu  
  { `~[zIq:}7  
  const Tp t; Deq~"  
public : '5KgRK"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ze'AZF  
template < typename T > u#?K/sU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const to^ &:  
  { 3@?#4]D{'  
  return t; Ob?>zsx  
} "[(_C&Ot4  
} ; I@a7AuOw  
zTBr<:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <DiD8")4  
下面就可以修改holder的operator=了 N VzR2  
ZrnZ7,!@  
template < typename T > v I@Wuu:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?7^H1L  
  { Q2PY( #  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8HdmG{7.  
} IP$^)t[  
xA#B1qbw  
同时也要修改assignment的operator() G5E03xvL  
XQ--8G  
template < typename T2 > PkQuN;a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n[CESo%[  
现在代码看起来就很一致了。 W+&ZYN 'E  
]x?9lQ1&  
六. 问题2:链式操作 D|,d_W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V{@<Z8sW#  
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。 j/{F#auI  
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。 {LbNKjn  
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。 fzRzkn:=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mKtZ@r)u  
(tP>z+  
template < typename T > .GM&]Hb  
struct result_1 EYd`qk 3  
  { .t4IR =Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z)=D&\HX  
} ; /OK.n3Tt  
R:x4j#(  
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: *Eu ca~%=  
`&b 8wF  
template < typename T > V"*|`z)  
struct   ref  W *0XV  
  { j./3)  
typedef T & reference; $[}31=0  
} ; .JZoZ.FAb  
template < typename T > `{CaJ6.  
struct   ref < T &> %+i g7a:  
  { sAfSI<L_  
typedef T & reference; <w(UDZ  
} ; ;#P@(ZVT  
"X g@X5BG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m'XzZmI  
Hu|NS{Ke-  
template < typename T > R{\vOw:*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C;}~C:aJ  
  { +|).dm  
  return l(t) = r(t); E:T<mI?d  
} {N[IjY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9kuL1tcY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XL>Vwd  
u^|XQWR$:  
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 @>B#2t&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cBBc^SR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /$'tO3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1Z6<W~,1OM  
最后的布局是: "'p:M,:  
                Add FF6[qSV  
              /   \ |8 c3%jve  
            Divide   5 wo$9$~(  
            /   \ }H!c9Y  
          _1     3 4K[E3aA  
似乎一切都解决了?不。 YwQxN"  
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。 Cy4@\X%W  
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。 Bjq1za  
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: O9oYuC:q  
t@QaxZIlt;  
template < typename Right > ;RB]awE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (Ybc~M)z  
Right & rt) const iKN~fGRc  
  { Ovv~ymj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }|%dN*',  
} [94A?pn[z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >y"W(  
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。 q|b#=Af]g  
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。 '}e_8 FS  
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。 S=~[6;G  
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。 h^D? G2O  
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? M9HM:  
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: _,"T;i  
'U.)f@L#w  
template < class Action > O;9u1,%w  
class picker : public Action Dz:A.x@$*  
  { 21bvSK  
public : |)* K#%j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f)l:^/WP+  
  // all the operator overloaded w&hgJ  
} ;  msM  
"6 |j 0?Q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 d }=fJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: *%7[{Loz  
tisSj?+  
template < typename Right > No>XRG+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hgu$)yhlj  
  { f <fa +fB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %B}Q.'  
} ~ P"@^cq  
6O bB/*h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {mrTpw  
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。 6X~.J4  
N9tH0  
template < typename T >   struct picker_maker :f G5?])  
  { LQ`s>q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #(F/P!qk  
} ; JS <S?j?*/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <qT[  
  { dIg/g~ t"  
typedef picker < T > result; m_zl*s*6  
} ; .T 6 NMIp*  
rn $a)^!  
下面总的结构就有了: y<0zAsT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  QMLz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1"YN{Ut;G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1fm4:xHH  
至此链式操作完美实现。 NY 756B*  
Atc9[<~WG  
 <K;  
七. 问题3 jj_z#6{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *`Swv`  
`ltc)$  
template < typename T1, typename T2 > FM;NA{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g5M=$y/H  
  { $s+/OgG4H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  (-Cxv`7  
} v_mk{  
rR]U Ff  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {L~j;p_G&  
%c"PMTq(  
template < typename T1, typename T2 > 7rQwn2XD{  
struct result_2 Swz{5 J2C  
  { _HF66)X7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |a4cER.'2^  
} ; a?jUm.  
3 9to5 s,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6D|[3rXr  
这个差事就留给了holder自己。 pMB!I9q  
     9uR+  
hb#Nm6  
template < int Order > LvtHWt  
class holder; vF@hg)A  
template <> Wip@MGtJ  
class holder < 1 > (VD Y]Q)  
  { SW5V:|/  
public : NIgqdEu1  
template < typename T > #(swVo:+E  
  struct result_1 ]8q#@%v }  
  { [ )3rc}:1  
  typedef T & result; /By:S/[1pL  
} ; |y9(qcKn$  
template < typename T1, typename T2 > v+Eub;m   
  struct result_2 @~k4,dJ  
  { ,1/O2aQ%\0  
  typedef T1 & result; 9$[6\jMh  
} ; Ipro6 I  
template < typename T > \4Uhc3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |j$r@  
  { cq]JD6937  
  return (T & )r; yq.<,b=87  
} 4`yE'%6.}  
template < typename T1, typename T2 > mi[t1cN)=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <*JFY%y "  
  { "5<:Dj/W  
  return (T1 & )r1; 8;6j  
} ')N[)&&Q{  
} ; 1WjNFi  
(#kKL??W  
template <> Hjhgu=  
class holder < 2 > &~mJ ).*  
  { '8J!(+  
public : YRg"{[+#]k  
template < typename T > <O Y (y#x  
  struct result_1 hL4T7`  
  { Hg&.U;n  
  typedef T & result; L0l'4RRm\  
} ; ]K?;XA3dZ  
template < typename T1, typename T2 > Zd5Jz+f  
  struct result_2 'tTUro1~  
  { ~c,CngeL0  
  typedef T2 & result; [Ef6@  
} ; QB uX#bDV  
template < typename T > 5(zdM)Y7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q XSS  
  { cwuzi;f  
  return (T & )r; n6AA%? 5  
} \?v?%}x  
template < typename T1, typename T2 > W4;/;[/L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GCf,Gfmr  
  { vA3wn><  
  return (T2 & )r2; dx@|M{jz'  
} Mj&G5R~_  
} ; LBxmozT  
:)Pj()Os|  
apOXcZ   
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> >。 xKR\w!+Z'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H*j!_>W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]d67 HOyK  
1rx, qfCq  
return l(i, j) = r(i, j); 2&"qNpPtE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7}:+Yx  
3v@h&7<E  
  return ( int & )i; }u9#S  
  return ( int & )j; ?g\emhG  
最后执行i = j; Nq9\2p  
可见,参数被正确的选择了。 m"@o  
fB80&G9  
6ao~f?JZ  
aFaioE#h(  
xa.tH)R  
八. 中期总结 Ul_ 5"3ze  
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: gw!d[{#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oXjoQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9X?RJ."J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +4$][3.  
MaPOmS8?  
fat;5XL@  
3eg6 CdT  
^T:L6:  
+Xp1=2Mq  
九. 简化 zuu<;^/R  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :YQI1 q[6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 br^ A<@,d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tr5j<O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SRtw  
  +-*/&|^等 |kH.o=  
2. 返回引用。 0kSM$D_  
  =,各种复合赋值等 MuJP.]5>`  
3. 返回固定类型。 %s497'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?&'Kw>s@  
4. 原样返回。 LSo*JO6  
  operator, tLi91)oG  
5. 返回解引用的类型。 g<@Q)p*ow  
  operator*(单目) Uks%Mo9on  
6. 返回地址。 h%U}Y5Ps~  
  operator&(单目) 3.@LAF  
7. 下表访问返回类型。 $ay!'MK0d  
  operator[] oYdE s&qq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &?1O D5  
  operator<<和operator>> iO&*WIbg  
#i .,+Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U?an\rv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IU<lF)PF$  
(i L*1f   
template < typename Left > 8v z h5,U  
struct value_return D Qz+t  
  { k3H0$1  
template < typename T > DF_wMv:>^  
  struct result_1 w >2sr^!y  
  { 8\"Gs z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y)DAR83  
} ; a2Nxpxho  
WW.@&#S5  
template < typename T1, typename T2 > 5F+G8  
  struct result_2 T60pw  
  { jz`3xFy *]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7Q]c=i cg  
} ; `LNhamp  
} ; "w$,`M?2  
?m5E Xe  
^*i0~_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e'>q( B  
:_y!p  
下面我们来剥离functor中的operator() N2k<W?wQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .dMdb7  
V*ao@;sD  
return l(t) op r(t) YGC%j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =Q{?!  
return op l(t) e@qH!.g)  
return op l(t1, t2) -$?t+ "/E  
return l(t) op ]+46r!r|  
return l(t1, t2) op 9@ YKx0  
return l(t)[r(t)] zBlv?JwG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yq49fEgc@U  
6F!B*lr  
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: (M"rpG>L  
单目: return f(l(t), r(t)); ~5`oNa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5?F5xiW  
双目: return f(l(t)); ^P^%Q)QXl  
return f(l(t1, t2)); e*qGrg(E  
下面就是f的实现,以operator/为例 M,S'4Sz uk  
$%q=tn'EX  
struct meta_divide  *<W8j[?  
  { S\h5 D2G;  
template < typename T1, typename T2 > v+"4YIN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w6Nn x5Ay  
  { SF&2a(~s  
  return t1 / t2; 5e$1KN`  
} vjS=ZinN"  
} ; Lj(cCtb)  
|mE;HvQF  
这个工作可以让宏来做: h Fik>B#!  
0W}qp?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9M;t4Um  
template < typename T1, typename T2 > \ RSe4 lw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Go)g}#.&  
以后可以直接用 ^t5My[R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >9rZV NMU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }a$.ngP  
(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。。。) >iae2W`  
g&c ~grD  
{='Bd6_=  
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 eFG(2OVg}M  
e ~'lWJD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gT_KOO0n  
class unary_op : public Rettype \$ipnQv  
  { t$z[ ja=  
    Left l; ^\AeX-q2v'  
public : u30D`sky  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K\rQb  
V-}}?c1 F  
template < typename T > m<hP"j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ey=KAt  
      { N"G aQ  
      return FuncType::execute(l(t)); !*}UP|8  
    } /3,Lp-kp  
>P SO]%mE  
    template < typename T1, typename T2 > q:/df]Ntt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4lB??`UN  
      { /W$i8g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8{!d'Pks  
    } 3{$7tck,  
} ; N o6!gZ1  
]~I+d/k d  
~_vSMX  
同样还可以申明一个binary_op Ztg_='n  
9Q%lS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s:}? rSI  
class binary_op : public Rettype 'ZW(Hjrd  
  { }I&.xzJ  
    Left l; ZrTB%  
Right r; ? +L,  
public : \]V:>=ry>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C~B ]@xxK)  
^;RK-)  
template < typename T > 80*hi)ux[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b& +zAt.  
      { \~l_w ,Poo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w!7ApEH1  
    } @|SeabN^-  
t\K (zE  
    template < typename T1, typename T2 > PlGif)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  /ooGyF  
      { 4u 6 FvN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \;)g<TwL  
    } k0e}`#t  
} ; Y=P*   
'd+fGx7i  
=Z  
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 V ql4*OJW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qT@h/Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <bKtAf  
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。 aDK b78 1d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! </{Zb.  
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。。。 [j+:2@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I_ mus<sE  
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) iPTQqx-m$7  
下面是修改过的unary_op Hw]E#S  
P35DVKS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Dcvul4Q  
class unary_op tk%f_"}  
  { X ."z+-eh  
Left l; m}uOBR+  
  -I|xW  
public : 0 N,<v7PX  
s1D<R,J|H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ={O ~  
:Z//  
template < typename T > H2s:M  
  struct result_1 @'R)$:I%L  
  { {Yj5Mj|#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OoSk^U)  
} ; ,-#MEr  
mVZh_R=a  
template < typename T1, typename T2 > x%}D+2ro-t  
  struct result_2 u#@/^h;  
  { W%!(kN&d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8wsU`40=Q  
} ; 0>sa{Z  
9GD0jJEu  
template < typename T1, typename T2 > fwFJe(.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xol%\$|  
  { 6{y7e L3!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fCr2'+O"b  
} t1FtYXv`/  
1Z# $X`  
template < typename T > gJ6`Kl985O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LTWkHy x  
  { V)^Xz8H_  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,MCTb'=G  
} +`HMl;0m  
#d-({blo<  
} ; 1>J.kQR^  
H#TkIFo]  
+` Md5.w  
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 ?F"o+]i+^  
好啦,现在才真正完美了。 G(&[1V%x  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,9P-<P  
U**8^:*y#:  
template < typename Right > uY& 1[(Pb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  =_dM@j  
  { ^[?y 2A:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?"x4u#x  
} C}8#yAS9M  
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。 J2=4%#R!  
E\[BE<y  
6 8tyWd}  
<Ua~+U(FR0  
3B1\-ry1M  
十. bind pDR~SxBXr  
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。 O?e9wI=H  
先来分析一下一段例子 UR sx>yx  
*dBeb  
Fz7t84g(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q|(}rIWOQA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *7!MG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Xh@K89`uX  
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。 ^Oz~T|)  
我们来写个简单的。 ?xj8a3F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >fBPVu\PA  
对于函数对象类的版本: /Y0~BQC7!  
tdm7MPM  
template < typename Func > PtfG~$h?  
struct functor_trait $Rm~ VwY#  
  { Fw<"]*iu  
typedef typename Func::result_type result_type; -b-a21,m>  
} ; .zO^"mXjS  
对于无参数函数的版本: n7!T{+ge  
WPNB!" E98  
template < typename Ret > $J7V]c*-b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?2<) Jw  
  { mfr aw2H  
typedef Ret result_type; "DW~E\Y  
} ; l9.`2d]o  
对于单参数函数的版本: k~tEUsv  
4Q|>k )H  
template < typename Ret, typename V1 > <o(;~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E|@C:ghG  
  { 4S_f2P2J  
typedef Ret result_type; (p{X.X+  
} ; a~_ 9BM41T  
对于双参数函数的版本: 8+'}`  
;(NTzBq!1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J6Ilg@}\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PL:(Se%  
  { '.Y,VJaL  
typedef Ret result_type; %KQ1{"  
} ; g257jarkMF  
等等。。。 iuV4xyp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i 8sv,P  
\Id8X`,eD  
template < typename Func > b<a3Ue%  
struct func_return mA(kq   
  { 8SjCU+V  
template < typename T > Id=20og  
  struct result_1 iJTG +gx  
  {  /~"-q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .eJKIck  
} ; Vl5r~+$|  
Igo`\JY  
template < typename T1, typename T2 > 5U?O1}P  
  struct result_2 QV[&2&&^<<  
  { yX&# rI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D2ggFxqe  
} ; a ,mgM&yD  
} ; }9@rhW  
q`e0%^U  
kepuh%KY[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ().C  
#/qcp|m  
template < typename Func, typename aPicker > iA[T'+.Y  
class binder_1 uz3cho'  
  { Y9abRr K  
Func fn; +R~]5Rxd  
aPicker pk; }u^bTR?3  
public : `gl?y;xC  
yCjc5d|tT  
template < typename T > ]TrJ*~  
  struct result_1 30h[&Oc  
  { +k=*AQt^8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]@U?hD  
} ; SqAz((  
nDkG}Jk B!  
template < typename T1, typename T2 > 5H._Q  
  struct result_2  V FM[-  
  { ?c.\\2>|F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H VM %B{(  
} ; I(6%'s2  
cC8$oCR?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ih kZs3}  
Gb^63.}  
template < typename T > IR/S`HD_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const as:=QMV  
  { ei2?H;H;  
  return fn(pk(t)); DS8HSSD  
} O!Ue0\1Kj0  
template < typename T1, typename T2 > 2 Wcu.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r,eH7&P9{  
  { q;SD+%tI  
  return fn(pk(t1, t2)); t_/qd9Jv  
} o9sQ!gptw  
} ; GVT 6cR  
3r%v@8)!b  
9No6\{[M  
一目了然不是么? n[/D>Pi  
最后实现bind Yte*$cJ=  
8 8u[s@  
thPAD+u.3  
template < typename Func, typename aPicker > %Vo'\|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $Y/z+ea  
  { 5T/+pC$e=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XzAXcxC6G  
} pll5m7[  
Z{3=.z{&^=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y95  #t  
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。 eHx {[J?  
IiKU =^~w  
十一. phoenix B)k/]vz)*D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  !5 S#  
DvWBvs,  
for_each(v.begin(), v.end(), 0Y`+L6&UX  
( |f}wOkl  
do_ `c:r`Oi?  
[ ZZi 9<g1  
  cout << _1 <<   " , " 6X ]I`e  
] R1*&rjB  
.while_( -- _1), #cR5k@  
cout << var( " \n " ) 41R~.?  
) qA}l[:F+#  
); , wk}[MF  
dhLd2WSyH  
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: # wn>S<  
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 _WV13pnRu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b?k,_; \  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "P5,p"k:)  
&IQNsJL!e  
%m|BXyf]_B  
template < typename Cond, typename Actor > B{#Fm6  
class do_while  ^Oj^7.T+  
  { 6heK8*.T  
Cond cd; H( LK}[  
Actor act; dnANlNMk?  
public :  uvDOTRf  
template < typename T > *o=Z~U9z  
  struct result_1 x>i =  
  { 8U#14U5rS  
  typedef int result_type; *`s*l+0b  
} ; Mf5kknYuL9  
@sR/l;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,*$Y[UT  
J?p|Vy|9  
template < typename T > &~"N/o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *<9M|H~  
  { `[=/f=Q}  
  do Kd}%%L  
    { .Sm 8t$  
  act(t); RaiYq#X/  
  } {s@&3i?ZiC  
  while (cd(t)); /0L]Pf;  
  return   0 ; .ErR-p=-  
} ^b&hy&ag  
} ; hzV%QDUpe  
 X56.Y.  
*{fZA;<R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }Ej^"T:H_;  
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。 j%!xb><  
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。 IFSIQ q  
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。 7vqE @;:dt  
下面就是产生这个functor的类: yr zyus  
Dmtsu2o  
%)}_OXWf:  
template < typename Actor > ZA4sEVHW  
class do_while_actor ^]LWcJ?"^!  
  { S{cK~sZj  
Actor act; 'pAq;2AA  
public : Ud-c+, xX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B)DtJ f  
WAr6Dv,8  
template < typename Cond > o hPXwp?]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; voN,u>U  
} ; NS4W!o;"  
T.!.3B$@]  
:2L-Nf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7r3EMX\#Qm  
最后,是那个do_ P\X$fD  
%F*h}i  
>+BLD  
class do_while_invoker Kn+B):OY+  
  { Xp^71A?>  
public : btf]~YN  
template < typename Actor > bmC{d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l%cE o`U  
  { yV@~B;eW0  
  return do_while_actor < Actor > (act); xqVIw!J?/}  
} U,9=&"e b  
} do_; Jpe\  
Nrp1`qY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P= 26! b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v~O2y>8Z  
最后来说说怎么处理break和continue oFJx8XU  
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。 %tz foiJ%P  
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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