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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q) Y&h'.(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9 p`|~^X  
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, Kv#TJn  
T`r\yl}  
ZO!)G   
zK ir  
  class filler )! C|DSw  
  { )jaNFJ 3  
public : "(^1Dm$(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OojQG  
} ; M{M?#Q  
6l?\iE  
Tp fC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h&6t.2<e  
P] 9-+  
]5hGSl2  
x\!Uk!fM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2ZZF hj  
7Jvb6V<R  
H2D j`0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9lCZ i?  
SBqx_4}  
K)8N8Js(  
DeL7sU  
二. 战前分析 } l4d/I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F!qt#Sw!\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @(Y+W2Iyy+  
>XiTl;UU  
"N4rh<<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4?F7%^vr  
  /* --------------------------------------------- */ <j$n7#qk  
vector < int *> vp( 10 ); ~LuR)T=%es  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); czHbdEh  
/* --------------------------------------------- */ Lv`NS+fX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wa}\bNKQk  
/* --------------------------------------------- */ X1{U''$ K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rezH5d6z62  
  /* --------------------------------------------- */ Qg;?C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @x z?^20N  
/* --------------------------------------------- */ d %Z+.O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^6[o$eY3  
_LUTIqlvi  
$Q!J.}P@  
*K1GX  
看了之后,我们可以思考一些问题: =2yg:D  
1._1, _2是什么? -U/m  
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。 47 _";g@X  
2._1 = 1是在做什么? s=xJcLA  
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。 ntT~_Ba8;u  
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。 y $K#M  
$5;RQNhXh  
~J:"sUR  
三. 动工 NFQR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JZ  
8+7=yN(  
jS,zdJs=  
VD*xhuy$k  
template < typename T > +o\s |G|l  
class assignment ]8i2'x  
  { 4vk^=  
T value; =_/,C  
public : ja2PmPv  
assignment( const T & v) : value(v) {} uJP9J  U  
template < typename T2 > *8*E\nZx!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xgeKz^,  
} ; JyBsOC3  
;|e6Qc9  
> CPJp!u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +'NiuN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _\P9~w `  
!y>MchNv  
O!(FNv0  
|$vhu`]Z@^  
  class holder n?QpVROo\  
  { 96.A8o  
public : f;(]P  
template < typename T > UJ'}p&E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const / !*gH1 s  
  { ^'|\8  
  return assignment < T > (t); kOfu7Zj  
} *Iu .>nw  
} ; q?=eD^]  
4K@`>Y5g*  
(/c&#W  
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: q >9F21W  
,'CDKzY  
  static holder _1; A|BvRZd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J jCzCA:K_  
}xl @:Qo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z' 0Gd@/  
而不用手动写一个函数对象。 c0Tda  
eTc0u;{V  
2S1wL<qP  
z^/aJ@gQ  
四. 问题分析 9oteQN{9  
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。 1u\fLAXn  
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。 ~%4#R4&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -IR9^)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #![i {7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Cm;WQuv@  
j.GpJDq  
五. 问题1:一致性 wovWEtVBU  
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?| K5Fzmo a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $cev,OW6]  
^P-!pK*  
struct holder ;bd\XHwMUP  
  { n>X  
  // $S$%avRX  
  template < typename T > GA6)O-^G  
T &   operator ()( const T & r) const c@{,&,vsj  
  { v=:RxjEx  
  return (T & )r; {y|y68y0+  
} ZYBNS~Q  
} ; Mi\f?  
(jkjj7a  
这样的话assignment也必须相应改动: ushQWP)  
8zz-jk R  
template < typename Left, typename Right > FuaGr0]  
class assignment WK#lE&V3  
  { p/WEQ2   
Left l; L iJ;A*  
Right r; 4EuZe:'X  
public : T7n;Bf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }rVnuRq  
template < typename T2 > +v&+8S`+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J6Mm=bO5  
} ; 3}$L4U  
(~{7e/)r  
同时,holder的operator=也需要改动: lp?geav  
bdqo2ZO  
template < typename T > P G) dIec  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hGF:D#jyT  
  { G <m{o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xJ%b<y{@  
} /NLpk7r[\q  
=Ze~6vS,  
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。 ~9]tt\jN*Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hW>@jT"t1C  
u9m"{KnV  
return l(rhs) = r; Czb@:l%sc  
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。 vC\]7]mC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ep[7#\}5  
-CY?~W L&  
template < typename Tp > !e.@Xk.P6  
class constant_t 50rq} -  
  { n7X3aoVV  
  const Tp t; Lc*i[J<s  
public : $9*Xfb/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `EU=u_N  
template < typename T > 3,tKqR7g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |)pT"`  
  { Fg5c;sls  
  return t; )e9(&y*o  
} .knRH^  
} ; YG?W8)T  
|; {wy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `6 lc]r  
下面就可以修改holder的operator=了 1>57rx"l  
8*4X%a=Of  
template < typename T > E+>Qpy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OMO.-p  
  { ;2)@NH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .0.Ha}{6b  
} J h M.P9  
x1$fkNu  
同时也要修改assignment的operator() -`iZBC50  
sqJ?dIBH  
template < typename T2 > ~+QfP:G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e][U ;  
现在代码看起来就很一致了。 cL<  
'`\\O:@C`  
六. 问题2:链式操作 =|pQA~UU#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9dJARSUuF  
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。 rMfp%DMA  
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。 E7oL{gU  
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。 !4]w b!F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y!mjZR,&  
/u*((AJ?Qv  
template < typename T > ^l7u^j  
struct result_1 jUI'F4.5x-  
  { \@GA;~x.b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MY4cMMjp~  
} ; 4mQ:i7~  
Kt;h'?  
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: p_) V@ 7  
mcpM<vY/H  
template < typename T > *s S7^OZ*  
struct   ref # x!47Y{  
  { tO)mKN+ (  
typedef T & reference; &#w] 2~|  
} ; x =5k74  
template < typename T > a~9U{)@F  
struct   ref < T &> D7olu29  
  { >j|.pi  
typedef T & reference; k3}|^/bHJ  
} ; MHpPb{ ^  
(@p E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: liA)|.H  
ZXFM_>y 5  
template < typename T > O3j:Y|N@F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T7'njaLec  
  { m@u!frE,  
  return l(t) = r(t); fJH09:@^%  
} V; Yl:*  
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。 }'b 3'/MJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -shS?kV  
6p1\#6#@  
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"_)91RA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^}8(o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m$ NBGw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F@& R"-  
最后的布局是: X2}\i5{  
                Add <IC=x(T  
              /   \ ` {gkL-  
            Divide   5 1y2D]h/'  
            /   \ IgI*mDS&b  
          _1     3 JN .\{ Y  
似乎一切都解决了?不。 0k@4;BYu  
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。 u}\F9~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。 eB%KXPhMm  
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: r/$+'~apTk  
w9rwuk  
template < typename Right > mS p -  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Kyt.[" p  
Right & rt) const yM}}mypS  
  { AON";&dLq-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =Mzg={)v  
} y>Zvose  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I?YTX  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +FfT)8@W  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 h$F;=YS   
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。 Y9Q-<~\z  
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。 w<3}(1  
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? Jkzt=6WZ0  
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: )G\23P  
|s-q+q{|  
template < class Action > e^&QT  
class picker : public Action IfzHe8>  
  { lTY%,s  
public : zpV@{%VSj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6&M $S$y  
  // all the operator overloaded 3 $ cDC8  
} ; Q/m))!ikMt  
]W7(}~m  
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。 S~d_SU~>`  
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: v_)a=I%o&2  
1mhX3  
template < typename Right > SlB,?R2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]wh8m1  
  { d"<Q}Ay  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r=Z#"68$  
} )f-ux5  
4!p ~Mr[E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mr6/d1af_  
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。 .j:.?v  
|:$D[=  
template < typename T >   struct picker_maker rUEoz|e4a  
  { >8_#L2@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5JW+&XA  
} ; 5tT-[mQ*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }ddwL  
  { sfNXIEr^  
typedef picker < T > result; jY EB`&  
} ; &dF$:$'s  
|};]^5s9  
下面总的结构就有了: Ev* b  
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。 'bGL@H  
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。 g <^Y^~+E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qna ^Ry?6)  
至此链式操作完美实现。 K-IXAdx  
6kuN)  
$gT+Ue|7  
七. 问题3 o"~ODN" L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z"*X/T  
9PjL 4A  
template < typename T1, typename T2 > }c1Vu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yr5A,-s  
  { s|Ls  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %[\: 8  
} s:lar4>kM  
F+,X%$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: e `zEsLs@  
TJ[C,ic=D  
template < typename T1, typename T2 > vzJ69%E_  
struct result_2 3#huC=zbf  
  { wH=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zIt-mU  
} ; qH!}oPeU'  
' Bb]< L`  
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? ATCFdtNc  
这个差事就留给了holder自己。 pA)!40kz  
    m6^Ua  
A`<#}~A  
template < int Order > ;8/w'oe *j  
class holder; (rO_ Vfaa  
template <> S>}jsP:V  
class holder < 1 > V&vU her0  
  { /]"&E"X"  
public : jcHs!   
template < typename T > +qq,;npi  
  struct result_1 ;Q&38qI  
  { yjs5=\@  
  typedef T & result; r) Ts(#Z  
} ; _F>1b16:/P  
template < typename T1, typename T2 > :zfnp,Gv  
  struct result_2 ,\!4 A  
  { CN8GeZ-G  
  typedef T1 & result; qJ|ByZ.N+  
} ; IK5FSN]s/  
template < typename T > 6l&m+!i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]\5@N7h  
  { (1H_V(  
  return (T & )r; j} XTa[  
} O$u;]cg  
template < typename T1, typename T2 > 2Fi>nJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~r;da9  
  { ,6Sa  
  return (T1 & )r1; }MP2)6  
} 4NN-'Z>a  
} ; =o\ :@I[  
75i M_e\  
template <> LqIMU4Ex  
class holder < 2 > o^dt# &  
  { X<@ytHBv  
public : W!q 'wrIx(  
template < typename T > rg+28tlDn  
  struct result_1 /]%,C   
  { VaC#9Tp2X  
  typedef T & result; x n)FE4  
} ; 0CS^S1/[B`  
template < typename T1, typename T2 > IrQ8t!  
  struct result_2 :p@H  
  { f^](D'L?D  
  typedef T2 & result; g0I<Fan  
} ; 8yz A W&q  
template < typename T > 2n+j.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SF+ ^dPwj  
  { 5&7)hMppI  
  return (T & )r; 3~6F`G  
} l|O^yNS  
template < typename T1, typename T2 > D *W+0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k/AcXU%O+  
  { +A8S 6bA[=  
  return (T2 & )r2; ASY uZ  
} ]_I<-}?;  
} ; V\ch0i 1  
n>>hfxv(O!  
U y^Hh4|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 toPA@V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {l{p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Noz+\O\  
qM3^)U2  
return l(i, j) = r(i, j); OdgfvHDgW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a8M.EFa:  
D}"\nCz}y&  
  return ( int & )i; 9F0B-aZ  
  return ( int & )j; G39H@@ *O0  
最后执行i = j; \sHM[n F0  
可见,参数被正确的选择了。 [ /*$?PXt  
B;4hI?  
C fQj7{  
vq$%Ug/B  
w$A*|^w1  
八. 中期总结 ]w%7/N0R  
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: "V~U{(Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N\H{p %8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /7@@CG6b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;G!X?(%+  
@^Mn PM  
W#e:rz8=  
Bp^>R`,  
`@ qSDW!b  
b9EJLD  
九. 简化 [rTV)JsTb  
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。 8v1asFxs.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @l"GfDf L9  
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: _kH#{4`Hw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <S $Z  
  +-*/&|^等 [lS'GszA  
2. 返回引用。 \#tr4g~u  
  =,各种复合赋值等 1|/2%IDUI  
3. 返回固定类型。 4}580mBc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  i2)SSQ  
4. 原样返回。 rZGbU&ZM8  
  operator, e hxtNjA  
5. 返回解引用的类型。 %Tsefs?_  
  operator*(单目) "4g1I<  
6. 返回地址。 n$`Nx\v  
  operator&(单目) z-7F,$  
7. 下表访问返回类型。 Btpx[T  
  operator[] g?j"d{.9t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vz 5:73  
  operator<<和operator>> 5 1 x^gX|  
=AgY8cF!sl  
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。 68I4MZK>4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DX$`\PA  
2"<}9A<Xs  
template < typename Left > OFRzzG@  
struct value_return 2d.I3z:[  
  { 7{<F6F^P  
template < typename T > _tjFb_}Q  
  struct result_1 \SLYqJ~m  
  { Tj:+:B(HB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~d{E>J77j  
} ; e1<28g  
B|,6m 3.  
template < typename T1, typename T2 > WR'A%"qBwi  
  struct result_2 OPKX&)SE-  
  { Q&QR{?PMD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N`iK1n4 X  
} ; Jr''S}@|x  
} ; ,\=u(Y\I[  
saRB~[6I  
ppV\FQ{K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z@ I%ppd  
cz T@txF  
下面我们来剥离functor中的operator() snEkei|0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zfb:>J@h6  
TfZO0GL$  
return l(t) op r(t) ,E>VYkoA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V9<[v?.\  
return op l(t) klch!m=d  
return op l(t1, t2) #;mZ3[+i5  
return l(t) op CJu;X[6  
return l(t1, t2) op X&p-Ge1>z  
return l(t)[r(t)] 10[~ki-1;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?QuFRl,ZJ  
uWfse19  
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: W6_3f-4g  
单目: return f(l(t), r(t)); a:;*"p[R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iww h,(  
双目: return f(l(t)); ol[{1KT{  
return f(l(t1, t2)); Z].>U!7W  
下面就是f的实现,以operator/为例 2l!"OiB.P  
3Q;^X(Ml*  
struct meta_divide N %?o-IY  
  { KBJ|P^W5j  
template < typename T1, typename T2 > R]V`t^1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uY;/3 ?k&  
  { NK4ven7/  
  return t1 / t2; \JyWKET::_  
} T@RzY2tz  
} ; )0GnTB;5Z  
q7)$WXe2LM  
这个工作可以让宏来做: XsR%_eT  
!^LvNW\|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4u(}eE f7  
template < typename T1, typename T2 > \ C>03P.s4c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pDKJLa  
以后可以直接用 I|LS_m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r2<+ =INn  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y"lxh/l$}  
(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。。。) 6?a(@<k_  
sZbzY^P  
N%_~cR;  
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 57j:Lw~   
Sm1bDa\!=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L;f=\q"g  
class unary_op : public Rettype E8j9@BHU[r  
  { KC]Jbm{y  
    Left l; AnyFg)a<  
public : XWvs~Xw@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JZv]tJWq  
Lhc@*_2  
template < typename T > u+R?N% EKP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C= m Y  
      { '^J/aV  
      return FuncType::execute(l(t)); K;97/"  
    } m3XH3FgKz  
FU[,,a0<<  
    template < typename T1, typename T2 > njX:[_&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lt$7 97  
      { D4vmBVT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EiN.VU `  
    } SB'YV#--  
} ; <s2l*mc  
(gf\VYM-7  
TZP{=v<  
同样还可以申明一个binary_op q%'ovX(dm  
j(BS;J$i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `kv$B3  
class binary_op : public Rettype \|pAn  
  { b(yO  
    Left l; [!q&r(-K  
Right r; pd;-z  
public : WV@Tm$ r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :^s7#4%6  
_l,Z38  
template < typename T > vX/A9Qi,U.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =c.q]/M  
      { Wu4Nq+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PVU"oz&T  
    } u20b+c4  
MELGTP>  
    template < typename T1, typename T2 > 5 muW*7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YJ^ lM\/<  
      { &0eB@8{N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }H#t( 9,U  
    } L@_">' pR  
} ; -Wn.@bz6B  
>YBpB,WND  
*D{/p/|[  
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 LJ/qF0L!H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SN{*:\>,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uBTT {GGQ  
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。 xs I/DW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QP[a^5;Tt  
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。。。 BXo|CITso  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W^ :/0WR  
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) B#?2,  
下面是修改过的unary_op yUW&Wgc=:  
e] K=Nm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8T)zB6ng  
class unary_op &7T H V  
  { cXY'>N  
Left l; rH9}nL  
  E.`d k.  
public : VDKS_n  
M#cr*%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '= <`@  
0Mu8ZVI{  
template < typename T > V0Z7o\-J  
  struct result_1 n6-Ic',;  
  { m_$I?F0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ij(4)=  
} ; WQ}!]$<"y  
R2O.}!'  
template < typename T1, typename T2 > Dum`o^l#  
  struct result_2 pfZ,t<bE2  
  { egvy#2b@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p$nK@t}  
} ; +%Y c4  
I26gGp  
template < typename T1, typename T2 > f4k5R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =/g$bZ  
  { >I& jurU#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cvUut^CdK  
} Nr24[e G>d  
_ML~c&9jv  
template < typename T > 48 CI8[T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +&7Kk9^  
  { U>_IYT  
  return OpClass::execute(lt(t)); o? i.v0@!K  
} V 7l{hEo3?  
lW$&fuDHF  
} ; hOB\n!  
PiQkJ[  
XalJo@%-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tP`G]BCbt  
好啦,现在才真正完美了。 c',:@2R  
现在在picker里面就可以这么添加了: +lW}ixt  
?7uK P}1|  
template < typename Right > Hs%QEvZl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,|.8nk"  
  { a_{io`h3&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hDljY!P>p  
} >7nV$.5S  
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。 rg5]`-!=  
r]8x;v1  
[v0ri<sm  
q#99iiG1  
`z}vONXpAX  
十. bind <!~1{`n%9J  
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。 c6,s+^^  
先来分析一下一段例子 VW9>xVd4  
tL~,ZCQz  
{N!E5*$Tr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]$~Fzs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;%u_ ;,((  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #zS1Z f^KP  
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。 R CBf;$O  
我们来写个简单的。 VYamskK[G:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~h)@e\Kc  
对于函数对象类的版本: [DZqCo  
Z5G]p4  
template < typename Func > Ot`LZ"H:  
struct functor_trait )MWUS;O<  
  { v2hZq-q  
typedef typename Func::result_type result_type; 6<x~Mk'u)  
} ; gA~20LSt  
对于无参数函数的版本: ?a5h iN0  
DX}B0B  
template < typename Ret > ~;M)qR?]W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E X%6''ys  
  { d/D,P=j"  
typedef Ret result_type; [%@2o<  
} ; Go>wo/Sb  
对于单参数函数的版本: \  Md 3  
]} 61vV  
template < typename Ret, typename V1 > YD&|1h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #D+7TWDwNt  
  { %#~((m1  
typedef Ret result_type; M.>^{n$ z  
} ; &v^!y=Bt  
对于双参数函数的版本: v*E(/}<v  
.L9']zXc`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KH7VR^;mk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !FTNmyM~F  
  { s\[LpLt  
typedef Ret result_type; jY7=mAd  
} ; t3PtKgP-6  
等等。。。 ?4XnEDA m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &&=[Ivv  
hd+]Ok7"  
template < typename Func > UMV)wy|j  
struct func_return qv[[Q[RK-5  
  { M)&Io6>  
template < typename T > -fE.<)m=!  
  struct result_1 Nln`fE/Ht  
  { *5_V*v6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <,"4k&0Q>V  
} ; 7R}9oK_I  
j5Qo*p  
template < typename T1, typename T2 > _;56^1'T  
  struct result_2 UtnZNdl v  
  { {~SaRB2<'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {( #zcK  
} ; !/`$AXO  
} ; DAfyK?+UL  
bLzs?eos  
='Q{R*u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~ 3^='o  
aSC9&Nf;  
template < typename Func, typename aPicker > `K*b?:0lp  
class binder_1 IOL L1ar  
  { {:Aw_z:'  
Func fn; O. ,3|  
aPicker pk; =<c#owe:m  
public : X&M4MuL  
|Os6V<u"  
template < typename T > M*sR3SZ  
  struct result_1 n`ViTwd]MQ  
  { :w`3cw Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OoBCY-gj*  
} ; j~E",7Q'  
~gE:-  
template < typename T1, typename T2 > ljC(L/I  
  struct result_2 *>NX%by)  
  { b&#DnZcf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QzOkpewf  
} ; MP^ d}FL  
hB9Ee@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;{#^MD MB  
QSw<%pcJE@  
template < typename T > )w h%|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !345 %,  
  {  Es5f*P0  
  return fn(pk(t)); x YfD()w<I  
} 9Fo fr  
template < typename T1, typename T2 > @{hd{>K*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j}1zdA  
  { 5| B(\wqG  
  return fn(pk(t1, t2)); |4(~%| 8{  
} 7F^#o-@=J  
} ; y [#pC<^  
$e1=xSQp4  
;5_{MCPM  
一目了然不是么? =,y |00l  
最后实现bind dS2G}L^L  
6%,C_7j  
#[{3} %b  
template < typename Func, typename aPicker > 5xCT~y/a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S! Rc|6y%  
  { E/M_lvQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dU)]:>Uz  
} :bu>],d-8'  
bmgncwlz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /X"/ha!=&D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Wj|alH9<  
Zxr!:t7  
十一. phoenix o?L'Pg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x8Loyt_C  
?eH&'m}-  
for_each(v.begin(), v.end(), 7ELMd{CD  
( 2H71~~ c  
do_ 3@+b }9s8  
[ q6Rr.A  
  cout << _1 <<   " , " Kl7WQg,XOi  
] %^sTU4D5  
.while_( -- _1), Y8M]Lwj  
cout << var( " \n " ) 'c2W}$q  
) qm/Q65>E  
); *B`Zq)  
NBl+_/2'w  
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: f-DL:@crU  
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 oSiMpQu08  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {3;AwhN0H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C~fjWz' V  
\(226^|j  
JB!:JML  
template < typename Cond, typename Actor > !It`+0S b  
class do_while Lg8nj< TF  
  { bvfk  
Cond cd; #/PAA  
Actor act;  _zlqtO  
public : HeBcT^a  
template < typename T > u]}s)SmDk  
  struct result_1 A-:O`RK  
  { ?X@fKAj  
  typedef int result_type; ;&H4u)  
} ; N0hE4t  
r0p w_j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 93t9^9  
),%6V5a+E  
template < typename T > LU!dN"[k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U qG .:@T  
  { 3u%{dGa  
  do + QQS={  
    {  >S$Z  
  act(t); U,nEbKJgk  
  } \*=7#Vd  
  while (cd(t)); A?Bif;  
  return   0 ; nUkaz*4qU  
} ^vG8#A}]  
} ; [M+f-kl  
~]ZpA-*@Ut  
[+qCs7'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R|i/lEq  
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。 C8F7bG8c  
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。 4CGPO c  
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。 Z7 E  
下面就是产生这个functor的类: $9?cP`hmi  
R8.CC1Ix  
@A)R_p  
template < typename Actor > JxyB(  
class do_while_actor bH"hX  
  { ve&zcSeb  
Actor act; IIy~[4dW  
public : @)SL_9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Nj(" |`9"  
 ~c6}  
template < typename Cond > `a9L%z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *Q1~S]g  
} ; b(9FZ]7S  
c6Y\n%d&  
x W92ch+t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :d ~|jS  
最后,是那个do_ 6oui]$pH  
jsNF#yE>  
"s\L~R.&  
class do_while_invoker aF7nvu*N  
  { \W%UZs  
public : 4b:s<$TZ  
template < typename Actor > < })'Y~i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +iI&c s  
  { gzeQ|m2]  
  return do_while_actor < Actor > (act); n-DVT;y  
} JgHM?AWg|  
} do_; iDf,e Kk$'  
Y"KE7>Jf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dMrd_1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n`4K4y%Dy}  
最后来说说怎么处理break和continue 7#wn<HDY%  
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。 ,K^4fL$C;3  
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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