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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *;y n_zg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !E|k#c9  
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, E5F0C]hq  
![a~y`<K,  
rYwUD7ip  
'`fz|.|cbB  
  class filler JypXQC}~  
  { j: /cJt  
public : N"q C-h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e3b|z.^8  
} ; dw]wQ\4B  
l9X\\uG&  
T&PLvyBL  
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: FkJX)  
1xE*quhrh  
8'6$t@oT9w  
K]Onb{QY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aj)?P  
a#o6Nv  
OGqsQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,%%}d9  
v9R"dc]0h  
[#-!&>  
0[T>UEI?  
二. 战前分析 WbP*kV{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nfbqJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &9F(uk=X  
T^~9'KDd  
{IpIQ-@l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e=%6\&q  
  /* --------------------------------------------- */ lYMNx|PF  
vector < int *> vp( 10 ); I_h{n{,sr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 81<0B @E  
/* --------------------------------------------- */ X0"f>.Lg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hpVu   
/* --------------------------------------------- */ Qo;#}%}^^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8${Yu  
  /* --------------------------------------------- */ eX@7f!uz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J \V.J/  
/* --------------------------------------------- */ GxR, 3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {BlKVsQ  
U\\nSU  
,@'M'S  
+\O[)\  
看了之后,我们可以思考一些问题: wuQ>|\Zs  
1._1, _2是什么? tSvklI  
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+wSI1  
2._1 = 1是在做什么? p!~{<s]  
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。 ;y{VdT  
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。 J|BZ{T}d  
2!4.L&Ki  
}lzQMT  
三. 动工 m*^|9*dIC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k-LT'>CWl  
2i@t;h2E  
?9 8]\pI  
_2,eS[wP  
template < typename T > U8 b1 sz  
class assignment pM i w9}  
  { <XHS@|  
T value; X}5aE4K/  
public : h1 D#,  
assignment( const T & v) : value(v) {} _>moza  
template < typename T2 > Q&9%XF uM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,OQ!lI_`R  
} ; $.z~bmH"D  
vsM] <t  
BI\+ NGrB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f 2#9E+IQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cc%O35o  
($oO, c'z  
=!#iC?I  
4#qjRmt  
  class holder $pT%7jV}  
  { #89h}mp'  
public : Bn"r;pqWiT  
template < typename T > $nOd4{s_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F)0I7+lP  
  { YORFq9a{R  
  return assignment < T > (t); Rro{A+[,X  
} ~Lc>~!!t  
} ; wnE c   
!vQ!_|g1  
1@ j>2>i  
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: I>27U<PX  
>t"]gQHtx  
  static holder _1; (Jw[}&+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !k&~|_$0@  
[LonY49  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); id-VoHd K  
而不用手动写一个函数对象。 Hr$oT=x[  
MGO.dRy_  
c#G]3vTdE  
n(Up?_  
四. 问题分析 $l&&y?()  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~?}/L'q!b  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }eX_p6bBw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X*~NE\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -?b@6U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G5Ci"0  
1q!JpC^  
五. 问题1:一致性 f=}Mr8W'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| eh'mSf^=p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L!L/QG|wdf  
DJE/u qE  
struct holder V=|^r?  
  { 8-5a*vV,>  
  // rI}E2J  
  template < typename T > ~zz|U!TG  
T &   operator ()( const T & r) const ru`;cXa,  
  { k~Pm.@,3o  
  return (T & )r; !v2,lH  
} l\^q7cXG  
} ; LeW.uh3.  
e![Q1!r  
这样的话assignment也必须相应改动: lq@Vb{Z  
[ &*$!M  
template < typename Left, typename Right > {K'SOh H4?  
class assignment wN)R !6  
  { Xh]\q)  
Left l; b,a\`%m}  
Right r; ^+[o +  
public : 2vnzB8 "k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FGx_ qBG4|  
template < typename T2 > xgR*j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7o z(hO~  
} ; Ut-6!kAm  
FbM5Bqv  
同时,holder的operator=也需要改动: ^@L[0Z`  
U8-9^}DBA  
template < typename T > ]@J}f}Mjo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @` .u"@  
  { gE=~.P[ZX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fnnwe2aso  
} vP}K(' (  
^qbX9.\  
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。 +$>ut r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ):78GVp  
3r em"M  
return l(rhs) = r; 29ft!R>[  
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。 YY!(/<VI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _ga!TQ:  
:e@JESlLf  
template < typename Tp > 8VcAtrx_  
class constant_t R~*Y@_oD  
  { ga^<_;5<  
  const Tp t; *gz{:}NX  
public : #>'1oC{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \Di~DN1  
template < typename T > pjj 5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G^mk<pH  
  { rF0zGNH  
  return t; ^RWt  
} *vAOUqX`x  
} ; g&0GO:F`  
-N\{QX1Yd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K[sM)_I  
下面就可以修改holder的operator=了 ?XOeMI  
9jPb-I-   
template < typename T > 2Bjp{)*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {t/!a0\HS  
  { <M'IR f/D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9_>4~!x`  
} iKabo,~  
Y(SI`Xo[  
同时也要修改assignment的operator() b"FsT  
<uTsX v  
template < typename T2 > 3X!~*_i C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $Qy(ed  
现在代码看起来就很一致了。 pO+1?c43  
2FVKgyV  
六. 问题2:链式操作 3+|6])Hi1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uBE,z>/,;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <Ab:yD`K!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J$I1 *~I4v  
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。 `u>BtAx8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @J<B^_+Se  
O[L8(+Sn  
template < typename T > dY-a,ch"8p  
struct result_1 >Au<y,Tw  
  { >A,WXzAK}S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3N*Shzusbt  
} ; 2mlE;.}8  
$GO'L2oLwn  
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: ^p7(  
rbtV,Y  
template < typename T > 4P~<_]yf  
struct   ref \~)573'  
  { \34|9#*z-  
typedef T & reference; 2@&|hd=-  
} ; nIi_4=Z  
template < typename T > t!u*6 W|@  
struct   ref < T &> M<p)@p  
  { :9h8q"T  
typedef T & reference; Gj ^bz'2  
} ; |TUpv*pq  
Np-D:G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q~@8t"P  
9bNIaC*M  
template < typename T > G2^DukK.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VDPN1+1*  
  { }1W$9\%  
  return l(t) = r(t); y*(YZzF  
} @iP6 N  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ur-^X(nL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _N:h&uw  
u=l(W(9=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _[ phs06A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eLYFd,?9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YQ)m?=+J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OWjZ)f/  
最后的布局是: 8 KkpXaz  
                Add \;6F-0  
              /   \ VxFy[rP  
            Divide   5 Ji!-G4.n"  
            /   \ ^"l$p,P+  
          _1     3 []]3"n  
似乎一切都解决了?不。 g7P1]CZ}  
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。 IID(mmy6 L  
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。 l =yHx\  
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: 9A_7:V]_  
/)I9+s#q9o  
template < typename Right > vvM)Rb,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6-=_i)kzq  
Right & rt) const }gW}Vr <  
  { 7asq]Y}<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'MUrszOO.e  
} qc6IH9i`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %yMzgk[u  
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。 `-H:j:U{  
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。 ?W n(ciO  
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。 :65HMWy.  
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。 f$>orVm%.  
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? m#nxw  
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: jyGVbno`  
2 QmUg  
template < class Action > ]p!J]YV ]0  
class picker : public Action }SV3PdE  
  { 5G<CDgl^!  
public : 4cQ5E9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Pb^Lf >  
  // all the operator overloaded Flxo%g};  
} ; `0^i #  
Ng"vBycy  
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。 i-?zwVmn  
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: x3s^u~C)(w  
Wn^^Q5U#  
template < typename Right > faq K D:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %jxuH+L   
  { >D/~|`=p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  z\tJ~  
} B0i}Y-Z  
T]|O/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gn"&/M9E  
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。 OQ7c| O  
'u[o`31.  
template < typename T >   struct picker_maker sPg6eAd~?  
  { k^pu1g=6I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y/0O9}hf  
} ; j>*SJtq7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $Jm2,Yv  
  { 6Qb)Uq3}]  
typedef picker < T > result; u mlZ(??.  
} ; h`]/3Ma*:  
&XRFX 5gP  
下面总的结构就有了: 5uo(z,WLR  
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。 l~YNmmv_  
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。 #0u69  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yd;r8rN  
至此链式操作完美实现。 q=Yerp3~  
C/waH[Yzan  
UWp8I)p!\O  
七. 问题3 l _ O~v?  
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。 RuNH (>Eb  
ennz/'  
template < typename T1, typename T2 > t4_K>Mj+d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6wB>-/'Y  
  { 0NtsFPO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _-\s[p5  
} ZPsY0IzLo  
G=cH61  
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: 2w|u)ow )  
%`QsX {?,  
template < typename T1, typename T2 > ;lH,bX~5  
struct result_2 e H  
  { T(UYlLe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )95yV;n   
} ; 2U'JzE^Do  
&PuJV +y  
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? H}V*<mg w  
这个差事就留给了holder自己。 $Q?G*@y  
    Zfv(\SI  
s66XdM  
template < int Order > ~cBc&u:"  
class holder; Z 034wn\N  
template <> jL+}F/~r  
class holder < 1 > 'uAC oME@  
  { hav?mnVJ  
public : 0^.4eX:E_  
template < typename T > +N$7=oGC  
  struct result_1 /v)!m&6]>  
  { tc <M]4-  
  typedef T & result; [y[v]'  
} ; .cS,T<$  
template < typename T1, typename T2 > 0aTbzOn&  
  struct result_2 G\N"rG=  
  { SE9u2Jk  
  typedef T1 & result; @GZa:(  
} ; ~oA9+mT5  
template < typename T > }t D!xI;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8N* -2/P&  
  { liw 9:@+V  
  return (T & )r; z!C4>,  
} G\>\VA  
template < typename T1, typename T2 > +.#S[G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `J#xyDL6?  
  { l[ ": tG  
  return (T1 & )r1; a]Da`$T  
} uM)9b*Vbo  
} ; K: o|kd  
;=VK _3"  
template <> \v3> Eo[  
class holder < 2 > f93rY<  
  { % r   
public : 7R<u=U  
template < typename T > RQS:h]?:l  
  struct result_1 m)|.:sj  
  { ZYR,8y  
  typedef T & result; aQ&8fteFR  
} ; lDPRn~[#\  
template < typename T1, typename T2 > hW !@$Ph  
  struct result_2 #D LT-G0  
  { h[je_^5  
  typedef T2 & result; g1 Wtu*K3  
} ; yp2'KES>  
template < typename T > TQ\wHJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fFZ` rPb  
  { ,gL)~6!A  
  return (T & )r; N 1f~K.e\  
} 6 ,pZRc  
template < typename T1, typename T2 > N<Z)b!o%u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7{+Io  
  { `b#nC[b6|v  
  return (T2 & )r2; X:SzkkVl7  
} $Y 4ch ko  
} ; gc2|V6(  
Y 6<0%  
u5XU`!  
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> >。 OU.9 #|qU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j&[3Be'pQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J'&B:PZObB  
(ln  
return l(i, j) = r(i, j); (m3I#L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :S99}pgY  
9u7n/o&8v6  
  return ( int & )i; M,_^hm7  
  return ( int & )j; j^$3vj5E[  
最后执行i = j; JM+sHHs  
可见,参数被正确的选择了。 xH`j7qK.  
iZ.&q 6  
kf^-m/  
|Y8Mk2,s  
g"Q}h  
八. 中期总结 3h[:0W!C]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'x45E.wYw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qD$GKN.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z\*5:a]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LN~N Fjs  
??\*D9rCn  
iUxDEt[t*  
fD\^M{5f  
^aD/ .  
N}}PlGp$  
九. 简化 zy5s$f1IA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 fV A=<:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cFI7}#,5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^`TKvcgIc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3D$\y~HU  
  +-*/&|^等 4iYKW2a  
2. 返回引用。 v't6 yud  
  =,各种复合赋值等 c_-" Qo  
3. 返回固定类型。 , Y g5X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *fQ ?A|l!x  
4. 原样返回。 @;m@Luk  
  operator, A4#3O5kij  
5. 返回解引用的类型。 " g0-u(Y  
  operator*(单目) O{")i;v @  
6. 返回地址。 y?Hj %,  
  operator&(单目) ^:cb $9F  
7. 下表访问返回类型。  VNr  
  operator[] I!F}`d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,Ou1!`6?t  
  operator<<和operator>> %2Xus9;k#  
X]zCTY=l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ')P2O\YS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j'#jnP*P  
\'s$ZN$k  
template < typename Left > r3[t<xlFf  
struct value_return r}_Lb.1]  
  { ;l/}Or2  
template < typename T > +K$5tT6b  
  struct result_1 XQ0#0<  
  { u5cVz_S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W2F +^  
} ; Nh1e1m?  
0okO+QU,a  
template < typename T1, typename T2 > ;B|^2i1Wi  
  struct result_2 #uD)0zdw  
  { (<]\,pP0_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u|m[(-`  
} ; gJFR1  
} ; B&4fYpn  
RI[7M (  
ueWR/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iioct_7,g<  
bxd3  
下面我们来剥离functor中的operator() 9:9N)cNvfX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?$30NK3G  
bk\dy7  
return l(t) op r(t) "t (1tWO1o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ! F0rd9  
return op l(t) RsqRR`|X?  
return op l(t1, t2) !q~X*ZKse  
return l(t) op 7gVh!rm  
return l(t1, t2) op J^+_8  
return l(t)[r(t)] #;\L,a|>*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2X qTyf<  
_Hz~HoNU  
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: ? -v  
单目: return f(l(t), r(t)); ,h%D4EVx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '2Q.~6   
双目: return f(l(t)); J<b3"wK0[  
return f(l(t1, t2)); RL7C YB  
下面就是f的实现,以operator/为例 =F'l's^j  
fbh6Ls/  
struct meta_divide olD@W UB  
  { l?[{?Luq  
template < typename T1, typename T2 > f p v= P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JYZ2k=zh  
  { 7>nhIp))  
  return t1 / t2; +8LM~voB  
} ,~?A,9?%:  
} ; 7.wR"1p#  
wFK:Dp_^  
这个工作可以让宏来做: MuDFdbtR  
io1S9a(y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \]Y\P~n  
template < typename T1, typename T2 > \ l 8O"w&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tyc8{t#Z  
以后可以直接用 WW@JVZxK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MxM]( ew~7  
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 dIoF~8V  
(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。。。) l?3vNa FeR  
/M0l p   
3[MdUj1y[  
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 :`:xP  
~mN g[]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?ada>"~GR_  
class unary_op : public Rettype @+}rEe_(  
  { JfI aOhKs]  
    Left l; .o-0aBG  
public : qg^(w fI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @rPI$ia1~  
T6sr/<#<(  
template < typename T > kVV\*"9y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4^ c!_K&&  
      { MC4284A5  
      return FuncType::execute(l(t)); sx-EA&5-9k  
    } Oq #o1>  
DY)D(f/&3  
    template < typename T1, typename T2 > n?y'c^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^c/mj9M#C  
      { B1|?RfCe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L_tjcfVo  
    } %)zk..K{l  
} ; 9k+N3vA  
oR-O~_) U  
/m97CC#+  
同样还可以申明一个binary_op Bx+d3  
=Nw2;TkB[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [m~b[ZwES  
class binary_op : public Rettype \|v`l{  
  { $kD7y5  
    Left l; BqQ] x'AF  
Right r; F;pTXt}?5  
public : _o\>V:IZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L_E^}^1!  
xcHen/4X  
template < typename T > DYc.to-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9~=gwP  
      { 1Wv{xML"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #]@9qPyn  
    } cZ^wQ5=  
5(423"(y  
    template < typename T1, typename T2 > Ud$Q0m&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ])eOa%  
      { F|,6N/;!W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PXa5g5 !  
    } s\6N }[s  
} ; p Z"o@';!  
nlaG<L#  
|Mt&p#y  
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 \xF;{}v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {z=j_;<]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oBb?"2~9  
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。 4 ^4d9?c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]Qd{ '}+  
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。。。 i[PvDv"n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mU50pM~/i  
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) ]+mjOks~  
下面是修改过的unary_op 3u*82s\8T  
j H(&oV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JwjI{,jY  
class unary_op Rl1$?l6Rf  
  { `ovgWv  
Left l; \N?7WQ  
  Sobtz}A*  
public : 2%5?F n=  
%Mh Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <3lUV7!  
l"kx r96  
template < typename T > c!mG1lwD.  
  struct result_1 "@4ghot t  
  { :VJV5f{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N ,+(>?yE  
} ; '5AvT: ^u  
.?B{GnB>  
template < typename T1, typename T2 > l^ARW E  
  struct result_2 \9'!"-i  
  { p'gb)nI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?d4Boe0-a2  
} ; NIaF5z  
YwGH G{?e  
template < typename T1, typename T2 > O"\nR:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cw%BZ  
  { RE 9nU%!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MA$Xv`6I\  
} Gbn4 *<N  
{8 N=WZ  
template < typename T > JIMWMk;ot  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o*-9J2V=J  
  { -3` "E%9  
  return OpClass::execute(lt(t)); N};t<Xev  
} vnTq6:f#M  
kQIfYtT  
} ; :&9TW]*g  
Ge^Qar  
@ ICb Kg:  
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 Fom>'g*  
好啦,现在才真正完美了。 Z["BgEJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: I(n }<)eF  
p-,Iio+  
template < typename Right > S.W^7Ap  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &L%Jy #=  
  { PyFj@n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'PpZ/ry$  
} L%XXf3;c  
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。 ` 5#h jLe  
ab@=cL~^  
{OCJ(^8i  
qU-!7=}7  
3b@VY'P  
十. bind };r|}v !~_  
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。 1A^1@^{m'  
先来分析一下一段例子 (N0sE"_~I5  
O:e#!C8^  
[x5mPjgw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w4,]2Ccn.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [Tp%"f1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m6i%DE  
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。 J(e7{aRJ9  
我们来写个简单的。 iDw.i"b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &\^rQi/tf  
对于函数对象类的版本: U-g9C.  
yUe+":7k.  
template < typename Func > 036[96t,F  
struct functor_trait t8/%D gu  
  { yj zK.dM  
typedef typename Func::result_type result_type; ~RInN+N#  
} ; Xk,>l6 vc  
对于无参数函数的版本: ZdH1nX(Yh3  
@1bH}QS  
template < typename Ret > CW-Ae  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _*E!gPO  
  { #ib^Kg  
typedef Ret result_type; c+2sT3).D  
} ; NAJVr}4f  
对于单参数函数的版本: 7Cy<mS  
9B=1 Yr[  
template < typename Ret, typename V1 > ertBuU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5un^yRMB-  
  { g<a<*)&  
typedef Ret result_type; _mk5^u/u  
} ; 1TZPef^y  
对于双参数函数的版本: +s~.A_7)  
\|t{e8}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f4"4ZVcr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pj; I)-d/  
  { 6t7fa<  
typedef Ret result_type; vq>l>as9O  
} ; b\giJ1NJB  
等等。。。 R=M!e<'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy / M@ PO"  
"!KpXBc,>  
template < typename Func > 56{I`QjX  
struct func_return 3m=2x5 {L  
  { ~O03Sit-  
template < typename T > *_"u)<J  
  struct result_1 3sbK7,4  
  { {G*OR,HN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h1f8ktF  
} ; QDE$E.a  
7&+Ys  
template < typename T1, typename T2 > @G*.1;jO  
  struct result_2 MhxDV d  
  { QVtM.oi!Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; au$"B/  
} ; AVFjBybu9  
} ; J@]k%h  
;Z9IZ~  
B4Lx{u no  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,S!w'0k|n  
CW`!}yu%  
template < typename Func, typename aPicker > fu]N""~  
class binder_1 ipjkZG@  
  { H~o <AmE0!  
Func fn; |" 7 Y52d  
aPicker pk; .'d2J>~N  
public : 3n48%5  
}ZzLs/v%X  
template < typename T > u|fXP)>.  
  struct result_1 u #~ ;&D*q  
  { 5<+KR.W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o@k84+tn(  
} ; CDdkoajBa  
c\.P/~  
template < typename T1, typename T2 > ,.v7FM^gO  
  struct result_2 7bF*AYM  
  { Y7SacRO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  CdZ BG  
} ; 98=la,^$  
?WFh',`:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} | vu>;*K  
i9m*g*"2  
template < typename T > VKW|kU7Cs$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DtF}Qv A  
  { D7 ?C  
  return fn(pk(t)); P8I*dvu _  
} zoZH[a`H  
template < typename T1, typename T2 > FWY2s(5p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IIz0m3';+  
  {  }roG(  
  return fn(pk(t1, t2)); '{[),*nCn  
} 2Z/K(J"&J  
} ; KnzsHli,~k  
YQ]\uT>}&  
Q6'nSBi:A_  
一目了然不是么? lA;a  
最后实现bind uaw <  
@i%YNI5*  
M+xdHBg  
template < typename Func, typename aPicker > R_kQPP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q@QFV~  
  { s;1h-Oq (  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;[$n=VX`  
} -<f;l _(  
Q+$Tt7/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +j[oEI`e  
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。 Z|* !y]We  
$_X|, v9  
十一. phoenix cQUC.TZ_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i7Z=|&  
]axh*J3`i  
for_each(v.begin(), v.end(), *xs!5|n+  
( ~?Omy8#  
do_ <J{'o`{  
[ I+;-p]~  
  cout << _1 <<   " , " L%cVykWY"  
] vqNsZ 8|`  
.while_( -- _1), 5#2 F1NX  
cout << var( " \n " ) jC, FG'P  
) ,mFsM!|  
); csQfic  
xWX*tJ4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: eon!CE0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor b,^*mx=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S h4wqf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <7sIm^N  
K_BPZ5w  
^TFs;|..  
template < typename Cond, typename Actor > d- E4~)Qy  
class do_while kQv*eZ~  
  { !Pj/7JC0  
Cond cd; }1H=wg>\  
Actor act; xUWr}j4;  
public : KEr\nKT1  
template < typename T > Ufid%T'  
  struct result_1 { T]?o~W  
  { =zg:aTMti  
  typedef int result_type; X%{'<baR  
} ; [_6&N.  
JXU2CyMY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8E^@yZo{  
\wav?;z  
template < typename T > 1|Q vN1?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5g ;ac~g  
  { GdmmrfXB  
  do 8cxai8  
    { NAFsFngqH  
  act(t); 8cWZ"v  
  } k|E]YvnfG  
  while (cd(t)); @gfDp<  
  return   0 ; RW7(r/C  
} 7C,T&g 1:  
} ; IB5BO7J  
-X1X)0v$  
n!ok?=(kQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SZ!=`a]  
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。 [`_io>*g  
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。 #Gf+=G  
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。 )j&"%[2F  
下面就是产生这个functor的类: ; y.E!  
'cdN3i(  
Iw=Sq8  
template < typename Actor > }nx=e#[g%2  
class do_while_actor I$q>  
  { *OTS'W~t  
Actor act; o'V%EQ  
public : Q9?t[ir  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m7|RD]q&  
((3}LQ  
template < typename Cond > z(HaRB3l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~,gXaw  
} ; 1yqoA *  
C2F0tr|  
~oD8Rnf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SW?p?<  
最后,是那个do_ E l&h;N   
P`SnavQBt  
/!&R9!6 :  
class do_while_invoker ]]iPEm"@  
  { 2%UBw SiqR  
public : i u]&;  
template < typename Actor > tpf7_YP_!-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +C{p%`<  
  {  z01>'  
  return do_while_actor < Actor > (act); (!K_Fy@  
} Oe]&(  
} do_; I4_d[O9  
lX!`zy{3k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6j9)/H P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c+' =hR[  
最后来说说怎么处理break和continue }ZOFYu0f  
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。 @ GDX7TPV  
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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