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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s{< rc>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l3l[jDa,2  
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, NZdQz  
{PYN3\N,  
64b9.5Bn  
J^0co1Y0  
  class filler d-xKm2sH  
  { vV"TTzs!  
public : `|v0@-'$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N \A)P  
} ; 5vg@zH\z  
]7'Q2OU7  
}ndH|,  
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: 3#0nus|=S  
PJh\U1Z  
s)xfTr_$  
cZ^$!0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +w GE  
TtKBok  
]O&TU X@)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qX-Jpi P  
So0YvhZ+  
n'%*vdHK m  
.:_dS=ut  
二. 战前分析 3vVhE,1N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F N(&3Ull  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  ,ulTZV  
Xo{Ce%L  
q'q'v S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *A c~   
  /* --------------------------------------------- */ nSgg'I(  
vector < int *> vp( 10 ); Y:*mAv;&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9OXrz}8C  
/* --------------------------------------------- */ shnfH   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OuS{ve  
/* --------------------------------------------- */ IExQ}I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l|j&w[c[Q0  
  /* --------------------------------------------- */ D zl#[|q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7d'4"c;*;  
/* --------------------------------------------- */ X3X~`~bAD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V,|9$A;  
9I30ULm  
?#slg8[  
jVk|(  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^x:4%%Q]l  
1._1, _2是什么? B]Yj"LM)  
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。 <fs2;  
2._1 = 1是在做什么? D.R5-  
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。 *~2jP;$  
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。 YM+}Mmu  
YN"102CK  
2/?pI/W  
三. 动工 -aKL 78  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G}D?+MWY  
>D<nfG<s Z  
 fB;'U  
5 MQRb?[  
template < typename T > JL;H:`x  
class assignment 3=sA]j-+(  
  {  6~$ <  
T value; I%{^i d@  
public : YfF&: "-NU  
assignment( const T & v) : value(v) {} [J-r*t"!  
template < typename T2 > gjyg`%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]WyV~Dzz<  
} ; b^hCm`2w*  
}[ux4cd8Y  
ot(|t4^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LUS7-~:F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 90I)"vfW5  
UY%@i  
a,&Kvh  
~LYKt0/W&  
  class holder |(XV '-~  
  { fa5($jJ&  
public : hO{@!H$l  
template < typename T > )@SIFE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?_n.B=H`8  
  { },[S9I`p  
  return assignment < T > (t); V! "^6)  
} t'm]E2/  
} ; G.B^C)guu  
$. V(_  
as o8  
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:  LFGu|](  
,,BNUj/:  
  static holder _1; lh?mN3-*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0FTiTrTn  
y~ ^>my7G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V~e1CZ(2X  
而不用手动写一个函数对象。 0#Rj[J;kh  
zS?i@e $  
:CK,(?t  
pklcRrx,a  
四. 问题分析 )S8q.h  
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。 mjs*Z{_F^  
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。 >(%im :_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K<+AJ(C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * k =L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0Vy* 0\{S  
j#!J hi  
五. 问题1:一致性 s/ZOA[Yux  
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?| %R&3v%$y*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZMx_J  
?{{E/J:%  
struct holder .iew5.eB+  
  { zq1&MXR)l  
  // ;'J L$=  
  template < typename T > /=7|FtB`  
T &   operator ()( const T & r) const "#e2"=3*  
  { XTZWbhNF  
  return (T & )r; *j <;;z-  
} Pfd FB  
} ; *q8W;Wa L  
+[~\\X  
这样的话assignment也必须相应改动: 8^< -;  
DC/CUKE.d  
template < typename Left, typename Right > +;; fw |/  
class assignment EidIi"sr  
  { DlIfr6F  
Left l; Pu axS  
Right r; T<!`~#kM  
public : )(DV~1r=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p}(w"?2  
template < typename T2 > vBM\W%T|d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?0_i{BvN  
} ; tbOe,-U-@  
( !Ml2  
同时,holder的operator=也需要改动: P<2yCovn`  
xsAF<:S\  
template < typename T > r-Dcc;+=Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !uHI5k,f  
  { #UXmTrZ.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CT"0"~~  
} %Yd}},X_E  
% )|/s %W  
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。 [;I.aT}R!;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~r=TVHjqi  
|: nuT$(  
return l(rhs) = r; :;??!V  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >Zmpsa+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fDbs3"H Q  
m+uh6IqN./  
template < typename Tp > F ^E(AE  
class constant_t u)Y#&qA  
  { 9`09.`U9[  
  const Tp t; & 6}vvgz  
public : BY \p?79  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |AWu0h\keO  
template < typename T > }3?M0:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =M(\R8  
  { 0!(Ii@m=N  
  return t; =20Q! wcu  
} Rbr vY  
} ; ,][+:fvS  
GXHk{G@TS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &Rn/ c}[{  
下面就可以修改holder的operator=了 I [e7Up  
MGmtA(  
template < typename T > c~C :"g.y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vDBnWA  
  { ~*2PmD"+:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }.T$bj1B;V  
} ?T4%"0  
5T8!5EcS*  
同时也要修改assignment的operator() DF&C7+hO  
01w=;Q  
template < typename T2 > ec]ksw6T+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } - z|idy{  
现在代码看起来就很一致了。 H=yD}!j  
G&Cl:CtC  
六. 问题2:链式操作 C ]r$   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j?&FK  
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。 F^ Q  
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。 L>@6lhD)x  
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。 3\'.1p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h hd n9n  
|Ec$%  
template < typename T > 3]c<7vdl  
struct result_1 ~F' $p  
  { \!YPht  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nFB;!r  
} ; WQK#&r*  
;^ /9sLW?#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: x]{h$yI  
]gmf%g'C  
template < typename T > ?Rl*5GRW  
struct   ref M_XZOlW5  
  { !-;Me&"I=`  
typedef T & reference; h.7 1O"N  
} ; MA1,;pv6  
template < typename T > Z-vzq;  
struct   ref < T &> ,,G0}N@7s  
  { U2Ur N?T  
typedef T & reference; )FHaJ*&d  
} ; _6(zG.Fg  
-6H)GK14b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Xbu >8d?n  
pCC0:  
template < typename T > YTGup]d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %3C,jg  
  { >c1mwZS ;  
  return l(t) = r(t); 6l>G>)  
} WQ*$y3%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0` S!+d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =1esUO[nx  
qi)(\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o0<T|zgF5,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d[o =  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >T(f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DD-DY&2R  
最后的布局是: I|`K;a  
                Add [6-l6W  
              /   \ AX1\L |tJS  
            Divide   5 -iW[cj R`$  
            /   \ wLgRI$ _Dm  
          _1     3 = tog<7  
似乎一切都解决了?不。 c`t1:%S  
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。 4 5Ql7~  
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。 {`3;Pd`  
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: "?N`9J|j)~  
@lj  
template < typename Right > Cw+ (,1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4 bJ3uIP#  
Right & rt) const $h$+EE!  
  { (te \!$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %WO;WxG8^  
} =LT({8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F*NIs:3;  
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。 Dgkt-:S/T|  
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。 P,v}Au( UI  
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。 7C 4Njei"  
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。 Np=*B_ @8  
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? U5"F1CaW~  
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: wIY#TBu  
!W3Le$aL  
template < class Action > -bj1y2)n  
class picker : public Action fqr}tvMr=T  
  { cw^FOV*  
public : 0<s)xaN>Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HQE#O4  
  // all the operator overloaded ,Tr12#D:  
} ; n;q7? KW8  
yx}:Sgv%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `V?{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >Ek `PVPD  
^%<v| Y(X  
template < typename Right > > *_?^F_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _>aesp%  
  { vw(};)8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '/"(`f,  
} cdh1~'q/  
\J13rL{<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q2NS>[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >^jm7}+hb  
bh_ALu^CSX  
template < typename T >   struct picker_maker .Ftml'!  
  { A] F K\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S9L3/P]  
} ; LEhi/>T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (Q'XjN\#  
  { .oe,# 1Qh{  
typedef picker < T > result; +g.WO5A  
} ; 1/{:}9Z@  
2HTZ, W  
下面总的结构就有了: B;-oa;m:E=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 '<Vvv^Er  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6 =kd4'yV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |FNP~5v  
至此链式操作完美实现。 ;N j5NB7  
2+^#<Uok  
&=/.$i-w$  
七. 问题3 5(F!* 6i>  
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。 kPxEGuL'  
7v?Ygtv  
template < typename T1, typename T2 > .CYq+^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 91,\y  
  { \(z)]D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gr2zt&Z4  
} O-G@To3\  
iA< EJ  
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: eR}d"F4W  
SEuj=Vie#  
template < typename T1, typename T2 > O/<jt'  
struct result_2 V]<dh|x  
  { NT-du$! u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pG4Hy$e  
} ; .O,gl$y}  
0}b8S48|?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V}J W@  
这个差事就留给了holder自己。 T|}HK]QOX  
    \l[5U3{  
yy>4`_  
template < int Order > Uvuvr_IP  
class holder; 1X{A}9nA  
template <> "RG.vo7b  
class holder < 1 > &{ f5F7E@  
  { LCdc7  
public : *(HH71Y  
template < typename T > c]n4vhUa5  
  struct result_1 8+!$k!=X  
  { ,~3sba  
  typedef T & result; u ) ld  
} ; VJNPs6  
template < typename T1, typename T2 > ^6`R:SV4Gx  
  struct result_2 ;m&f Vp  
  { Jsw<,uT D  
  typedef T1 & result; l p? h~  
} ; I,#U _  
template < typename T > \"lzmxe0p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ? &1?uc  
  { [OT@gp:  
  return (T & )r; >!oN+8[~  
} > W0hrt?b  
template < typename T1, typename T2 > YGNX+6Lz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;;U2I5 M7  
  { {6KU.'#iF  
  return (T1 & )r1; [oYe/<3  
} \myj Y  
} ; N-NwGD{  
)HU?7n.{  
template <> ~\Ynih  
class holder < 2 > &B3kzs  
  { .f6_[cS;g  
public : SGbo|Xe7:  
template < typename T > 3Fr}8Dy  
  struct result_1 PffwNj/l  
  { Gis'IX(  
  typedef T & result; 4RzG3CJdS  
} ; sC}/?^q  
template < typename T1, typename T2 > -OziUM1qs  
  struct result_2 fZGKVxo"  
  { ZHB'^#b  
  typedef T2 & result; * T~sR'K+|  
} ; 'N}Wo}1r  
template < typename T > 5H',Bm4-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n XQg(!  
  { i?a]v 5  
  return (T & )r; ) ejvT-  
} n_w,Ew,>5  
template < typename T1, typename T2 > W6*(Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WpvH} l r}  
  { '-*r&:  
  return (T2 & )r2; Dg]i};  
} KYeA=  
} ; A 7sej  
E dU3k'z$  
6Qo6 T][  
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> >。 N* z<VZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "=RB #  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p3Gj=G  
L,:U _\HQ  
return l(i, j) = r(i, j); *yJb4uALB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gVuN a)  
=CJs&Qa2  
  return ( int & )i; |, :(3Ml  
  return ( int & )j; Dp'/uCW)  
最后执行i = j; [6D>2b}:{[  
可见,参数被正确的选择了。 t?{ B*  
x^;n fqn|  
JD>!3>S)?  
|W::\yu6  
2L\h+)  
八. 中期总结 {vU '>pp  
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: ?W|POk}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1ri#hm0x\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &iSQ2a!l8b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mu:H'$"'H  
C= Zuy^  
Nd0Wt4=  
weDv[b5i  
\Z~m6;  
U%#=d@?  
九. 简化 2ru6 bIb;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !7w-?1?D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @e slF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I4)vJ0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Obd!  
  +-*/&|^等 `W/6xm(X5;  
2. 返回引用。 wgufk {:  
  =,各种复合赋值等 !]`]67lC  
3. 返回固定类型。 Vt&I[osC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *r_.o;6  
4. 原样返回。 Comu c  
  operator, i<T`]g  
5. 返回解引用的类型。 |;].~7^  
  operator*(单目) Lf,gS*Tg?  
6. 返回地址。 68d@By  
  operator&(单目) kj[[78  
7. 下表访问返回类型。 U]P;X~$!  
  operator[] vD*KJ3(c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [;b9'7j'  
  operator<<和operator>> q8p 'bibY  
FqiK}K.~/  
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。 jVA xa|S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <ImeZ'L7  
qzG'Gz{{qu  
template < typename Left > :')<|(Zy  
struct value_return D?E5p.!A  
  { ZqhINM*Rm  
template < typename T > k82'gJ;MC=  
  struct result_1 n2QD*3i  
  { >SzTZ3!E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '.bMkty#  
} ; F%Xq}LMd  
(O&b:D/Y  
template < typename T1, typename T2 > ;uJVY)7a  
  struct result_2 >,y QG+  
  { c[YC}@l%a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X ak~He  
} ; {Cd*y6lI  
} ; LO2sP"9  
ffWvrY;j[  
N$3F4b%+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [m"X*Z F  
1-,l|K  
下面我们来剥离functor中的operator() )Y:CV,`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z6Hl+nq B  
#a0 (Wh7  
return l(t) op r(t) /RMep8 &  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .FC1:y<aO  
return op l(t) M5q7` }>G  
return op l(t1, t2) #(A>yW702  
return l(t) op qv<VKJTi6]  
return l(t1, t2) op t EN%mK  
return l(t)[r(t)] Gh< r_O~L3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W[vak F  
~vt8|OOo0  
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: h?SUDk:2^  
单目: return f(l(t), r(t)); -@QLE}~k[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *s/F4?*  
双目: return f(l(t)); d2(n3Xf  
return f(l(t1, t2)); 2 o.Mh/D0  
下面就是f的实现,以operator/为例 KSexG:Xb  
$`riB$v  
struct meta_divide ^ yfT7050  
  { ](O!6_'d  
template < typename T1, typename T2 > 4RK^efnp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1b't"i M  
  { y<gmp  
  return t1 / t2; 4iw+3 Q|  
} +[>m`XTq  
} ; 2qEy"DKu  
 mbd@4u  
这个工作可以让宏来做: 4u;W1=+Vn  
w ggl,+7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #\"5:.H Oz  
template < typename T1, typename T2 > \ mjw:Z,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?>w%Lg{L}  
以后可以直接用 >yaz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "{&!fD~w  
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 ~+1t 17  
(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。。。) J4JKAv~3  
A/o=a#  
U"ZDt  
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 w</kGK[O  
@1kA%LLK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {>~|xW  
class unary_op : public Rettype x;C\G`9N  
  { 9SU;c l  
    Left l; ^y?? pp<1J  
public : cLXMq"?C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8'f:7KF  
8L&#<Ol  
template < typename T > Bp b_y;E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sqkPC_;A  
      { K/08F|]a  
      return FuncType::execute(l(t)); :_vf1>[  
    } g{i( 4DHm(  
Gz kf  
    template < typename T1, typename T2 > z,^baU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /|>z7#?m^  
      { |i|>-|`!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P>)qN,a  
    } p{88v3b6  
} ; }3QEclZr  
yYW>)  
w 5,-+&;  
同样还可以申明一个binary_op U/TF,JUI  
yJ?4B?p(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h>fY'r)DAx  
class binary_op : public Rettype T]0qd^\4w  
  { Xp%JPI {  
    Left l; RCsd  
Right r; +H+OYQ>^  
public : 9/0<Z_b2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [5,#p$R  
7q(RQQp  
template < typename T > k/*r2 C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g<tr |n  
      { Y>IEB,w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jy6% CSWQ  
    } eM{+R^8  
@C?RbTHy  
    template < typename T1, typename T2 > /5SBLp}Sy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mgg/i@(  
      { 7=}`"7i~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y68oBUd_E  
    } g"F vD_  
} ; IY+P Yad  
+$ P0&YaQ  
n)[{nkS6[  
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 )f,iey\-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P)Sw`^d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `vUilh ^c  
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。 z#*fELV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EdLbVrN,  
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。。。 Z+E@B>D7A^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YQ;?N66  
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) <&Y7Q[  
下面是修改过的unary_op 8I`>tY  
  Lxs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6>zO"9  
class unary_op Fq9AO~z  
  {  >.0B%  
Left l; M"1}"ex#  
  fgq#Oi}  
public : L`tr7EEr  
[>v.#:YM^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +Y6=;*j$  
E]i3E[T  
template < typename T > `!  
  struct result_1 ]~GwZB'M  
  { )}tI8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oBpHmMzA  
} ; 4Y;z46yM%  
iJT_*,P^  
template < typename T1, typename T2 > )Z,O*u*  
  struct result_2 g>cp;co9g  
  { x}{/) ?vC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1@egAo)  
} ; 1 VcZg%I  
0p)#!$  
template < typename T1, typename T2 > $@s&qi_&R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I ze+](  
  { ]-&A )M6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V+(1U|@~  
} !0i  
 $TGE  
template < typename T > <Y9%oJn%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JUHmIFjZ  
  { `8/K+ e`  
  return OpClass::execute(lt(t)); //xK v{3fI  
} Y({&} \o  
xk7 MMRb  
} ; iz.J._&  
'pa[z5{k+  
]ri5mnB  
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 49W@?: b  
好啦,现在才真正完美了。 5<^ $9('  
现在在picker里面就可以这么添加了: C8W#$a  
2<q>]G-nN  
template < typename Right > =^\yE"a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3"FvYv{  
  { }>]V_}h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zk#"n&u0  
} 6#hDj_(,  
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。 IOhJL'r  
UuPXo66F ]  
L 7VDZCV  
$KHw=<:)/  
7@oM?r7td  
十. bind >"5 f B  
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。 qQ6rF nA  
先来分析一下一段例子 ?71?Vd  
l!qhK'']V"  
@cRR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Xt} 4B#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H{hd1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $lVR6|n  
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。 W T~UEK'  
我们来写个简单的。 79`OB##  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1 etl:gcEC  
对于函数对象类的版本: ![1+=F !  
'o}v{f  
template < typename Func > P|j|0o,8p  
struct functor_trait Cw$0XyO  
  { n/9.;9b$I  
typedef typename Func::result_type result_type; 1*U)\vK~  
} ; E.LD1Pm0  
对于无参数函数的版本: aG_@--=  
M$YU_RPl+  
template < typename Ret > &tVIl$e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X} {z7[  
  { -+y lJo[D  
typedef Ret result_type; C-h9_<AwJQ  
} ; ;YN`E  
对于单参数函数的版本: w2X0.2)P2  
/{Mo'.=Z  
template < typename Ret, typename V1 > 03p D<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <fS WX>pR  
  { <$z6:4uN_  
typedef Ret result_type; W>#[a %R  
} ; # RoJD:9  
对于双参数函数的版本: NVnId p  
L!;"73,&(8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u:]c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QQI,$HId  
  { ;*u"hIl1/  
typedef Ret result_type; I-Q@v`  
} ; wE3L,yx=  
等等。。。 WwUhwY1o!L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =M6Ph%  
\rj>T6  
template < typename Func > d6^:lbj  
struct func_return eR3v=Q  
  { k I?+\k\V`  
template < typename T > &u+l`F^Z  
  struct result_1 VdL*"i  
  { ~ECIL7,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =e)t,YVm  
} ; pq"Z,9,F%  
zEVQ[y6BcM  
template < typename T1, typename T2 > zsM2R"[X  
  struct result_2 %8O1sF  
  { r=Tz++!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Mw 6>5}<  
} ; 22OfbwCb  
} ; q\pI&B  
6b2Z}B  
|`|#-xu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %?`O .W  
tgyW:<iv  
template < typename Func, typename aPicker > fZ aTckbE  
class binder_1 _lG|t6y  
  { gU&y5s~  
Func fn; LwlO)|E  
aPicker pk; ]z#+3DaH  
public : dy>5LzqK3  
K/iFB  
template < typename T > : E`78  
  struct result_1 38GkV.e}$  
  { #My14u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >^6|^rc  
} ; l|81_BC"  
aPdEEqc\l  
template < typename T1, typename T2 > {j6$'v)0  
  struct result_2 5jq @ nq6  
  { kzk8b?rOA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jn4|gQ  
} ; "4IrW6B $9  
W:maE9E=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^sKdN-{  
AQ&vq$  
template < typename T > pwH*&YU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J!Q #xs  
  { 9a2[_Wy  
  return fn(pk(t)); XJ!?>)N .  
} )1 f%kp#]  
template < typename T1, typename T2 > ]]o?!NX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kf-XL ),3l  
  { G} f9:G  
  return fn(pk(t1, t2)); O3V.4tp  
} ZO!h!2*  
} ; (%c&Km7K  
Gf +>Aj U'  
4bCA"QM[[  
一目了然不是么? 4_D *xW  
最后实现bind ) &DsRA7v  
3$?nzKTW\  
j0=F__H#@  
template < typename Func, typename aPicker > 9u)p9)^-.v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lv?jg ?$  
  { TMGYNb%<bX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ihJ!]#Fbm  
} ch2m Ei(  
+DG-MM%\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w\mTug  
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。 mGDy3R90  
8.G<+.  
十一. phoenix `$Um  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q*Oj5;  
?S;z!) H)P  
for_each(v.begin(), v.end(), <:!E'WT#f  
( 7'OR ;b$  
do_ g:O/~L0Xb  
[ r$v \\^?2  
  cout << _1 <<   " , " Wks zN h  
] ]x).C[^  
.while_( -- _1), ce;$)Ff\  
cout << var( " \n " ) ^OV!Q\j.q  
) oxBTm|j7  
); VX*+:  
T X iu/g(  
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: ] g<$f#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 $EHF f$M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ub!l Hl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "n{';Q)  
ZbiC=uh  
q44vI  
template < typename Cond, typename Actor > WJxcJE  
class do_while a x)J!I18  
  { pTaC$Ne  
Cond cd; y4! :l=E^  
Actor act; M,W-,l ]  
public : UD8e,/  
template < typename T > 5t-d+vB  
  struct result_1 6ddRFpe  
  { bo/<3gR  
  typedef int result_type; o~9sO=-O  
} ; 7IFZK\V  
wpp!H<')  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \03<dUA6  
}Ml BmD  
template < typename T > E=8GSl/Jx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %y\5L#T!>  
  { [MQ* =*  
  do kOdA8X RY  
    { "N ">RjJ"  
  act(t); U'msHF  
  } T{2)d]Y  
  while (cd(t)); :ssj7wl :  
  return   0 ; W}N7jPO}  
} #6 ni~d&0  
} ; $IS!GS&:  
C~ A`h=A<  
?hAO-*);  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #'},/Lm@  
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。 qO38vY){  
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。 BQ<\[H;  
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。 VxS3lR=  
下面就是产生这个functor的类: ; w+  
$UdBZT-  
wd32q7lGo1  
template < typename Actor > j^;P=L0=  
class do_while_actor GqNOWK2O  
  { "+4Jmf9  
Actor act; 00'SceL=`  
public : vNs`UkA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p;'.7_1  
Kxa1F,dZ  
template < typename Cond > $m~&| s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qou\4YZ  
} ; ]'?Ue7  
~\2%h lA  
r~JGs?GH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )t3`O$J  
最后,是那个do_ vE8BB$D  
%~k>$(u6  
tl{{Vc[  
class do_while_invoker >itNa.K  
  { ;~L,Aqn7  
public : 5073Q~  
template < typename Actor > 7.Z-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h)fsLzn]Tf  
  { x#&_/oqAk  
  return do_while_actor < Actor > (act); jjQDw=6  
} q9p31b3  
} do_; TBrw ir  
D vvi)/<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4X*U~}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }apno|W&  
最后来说说怎么处理break和continue k H<C9z2=  
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。 9_d# F'#F  
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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