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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 83pXj=k<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rodr@  
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, |>dqZ_)v  
-&0HAtc  
umI6# Vd`=  
V\/5H~L  
  class filler yIf>8ed]#  
  { Ey]P >J  
public : Lw<%?F (  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} iX6'3\Q3A  
} ; #vPf$y6jCI  
iUOGuiP  
[ J6q(} f  
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: n_ S)9C'=  
pP*`b<|  
%0lJ(hm  
yL"pzD`[H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9V?:!%J  
Uq=!>C8  
$@eFSA5k,7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^2eH0O!  
Yg! xlrxA  
 c.Do b?5  
K)nn;j=  
二. 战前分析 I`[s(C>3@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tS sDW!!M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #RTiWD[o  
oF=UjA  
QmY1Bn?s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xf 4`+[  
  /* --------------------------------------------- */ -3|i5,f  
vector < int *> vp( 10 ); }^Ky)**  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9RnXp&w  
/* --------------------------------------------- */ 0 ChdFf7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qAirH1#  
/* --------------------------------------------- */ a {4RG(I_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y R_x:,|g  
  /* --------------------------------------------- */ 95^-ptO{1`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >-4kO7.V  
/* --------------------------------------------- */ F:cenIaBF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (6~~e$j  
$|H7fn(r  
`dm}|$X|  
$?dutbE  
看了之后,我们可以思考一些问题: KO&oT#S  
1._1, _2是什么? {PQ!o^7y  
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。 DS>qth  
2._1 = 1是在做什么? X Frgnnt  
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。 M|\C@,F]8  
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。 |s{[<;  
=(]||1 .  
%z5P%F'5   
三. 动工 PXDwTuyc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +HfZs"x  
/]hE?cmj  
5 $:  q  
YY9Ub  
template < typename T > ;eiqzdP  
class assignment )NCSO b  
  { [LrA_N  
T value; L7 g4'  
public : U=>4=gsG  
assignment( const T & v) : value(v) {} JB(P-Y#yyA  
template < typename T2 > # NR 9\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8~eYN- #W&  
} ; I+FQ2\J*H  
(  V H0+  
v@;!fBUt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (g#,AX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $S{]` +  
jLgx(bMn  
e2*Fe9:  
Bw8&Amxx:  
  class holder '(&,i/O  
  { OE_>Kw7q  
public : }q<%![%  
template < typename T > 0\Ga&Q0-(O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <O30X !QuK  
  { E@D}Sqt  
  return assignment < T > (t); q3$;lLsb;j  
} wwh)B92Y5  
} ; @Yy']!Ju  
H/BU2sa  
b8TwV_&|X  
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: 5$Aiez~tBq  
=~F.7wq*^  
  static holder _1; DTp|he  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6n5>{X  
F]7$Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G,JK$j>*l  
而不用手动写一个函数对象。 3m59EI-p  
3FpSo+  
q+}Er*r  
BHEZ<K[U   
四. 问题分析 Th\t6K~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b.sRB1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 eK'ztqQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  p@bcf5'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i0e aBG]I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0F|DD8tHR  
q'4qSu  
五. 问题1:一致性 &a];"2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| u@eKh3!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {5N!udLDr5  
:c^9\8S  
struct holder #E#.`/4  
  { GPVqt"TY  
  // ye-R  
  template < typename T > _Vf0MU;3f+  
T &   operator ()( const T & r) const _/%,ZoZ2  
  { SwVdo|%.?  
  return (T & )r; .*+KQ A8  
} )3RbD#?  
} ; > Vvjs  
L fx$M  
这样的话assignment也必须相应改动: K3($,aB}  
)Y:9sd8g7  
template < typename Left, typename Right > r%^J3  
class assignment KWB;*P C^  
  { #I|jFn9  
Left l; b+3QqbJ[F  
Right r; *cnxp-)ub  
public : UJ8V%0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1} h''p  
template < typename T2 > XI*cu\7sy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f0,,<ib.w  
} ; 1L:sck5k  
+Xjevg6DU  
同时,holder的operator=也需要改动: gjnTG:}}}+  
|.c|\e z/  
template < typename T > X9xXL%Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BV`,~n:  
  { iQnIk| 8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0nV|(M0lu?  
} U*7Yi-"/*  
b3RCsIz  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z UCz-53  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +~ L26T\8  
69>N xr~k  
return l(rhs) = r;  }FoO  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 e$+/;MRq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i9%cpPrg8  
S0uEz;cE  
template < typename Tp > %juR6zB%8  
class constant_t F4%vEn\!  
  { 5v@-.p  
  const Tp t; jaq`A'o5  
public : K=`;D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bPHqZ*f  
template < typename T > Z 71.*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d:V6.7>,  
  { /o)o7$6Q  
  return t; fX[6  {  
} lImg+r T{  
} ; "2~%-;c  
6 s$jt-bH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /y<nAGtD&  
下面就可以修改holder的operator=了 K@UQ O  
TUaW'  
template < typename T > E")g1xGaK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O5?Gv??@  
  { C0bOPn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %m5&U6  
} ca{u"n  
'eRJQ*0F  
同时也要修改assignment的operator() %Qc5_of  
#=* y7w  
template < typename T2 > JM?X]l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K V-}:u(  
现在代码看起来就很一致了。 >TqMb8e_  
JO `KNI  
六. 问题2:链式操作 cLpkgK&a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &bO5+[  
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。 lIlmXjL0  
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。 8A3pYW-  
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。 HI}9 "(t}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !u;r<:g!  
zu@5,AH  
template < typename T > z#!}4@_i3  
struct result_1 `0qBuE_^h  
  { P b(XR+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UFLN/  
} ; +"Ui @^  
<7;AK!BH  
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: !PIpvx{aX  
z :_o3W.E  
template < typename T > =/b WS,=  
struct   ref g;Lk 'Ky6  
  { j$z<wR7j0  
typedef T & reference; }}g.L|  
} ; V>YZ^>oeH  
template < typename T > :172I1|7  
struct   ref < T &> |Qe#[Q7  
  { V#Px  
typedef T & reference; T .57Okp  
} ; 1JIo,7  
Z.]=u(=a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L =kc^dU  
8a;I,DK=j  
template < typename T > w>q:&Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q0\tK=Z/  
  { d,R  
  return l(t) = r(t); "&,Gn#'FG  
} N4wv'OrL]  
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。 dcGs0b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V*bX>D/  
Hik :Sqpox  
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 7 q%|-`#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bJz}\[z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 keBf^NY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A* =r~T5B  
最后的布局是: r[TTG0|  
                Add 7%E]E,f/#  
              /   \ D_HE!fl  
            Divide   5 ia!b0*<   
            /   \ /_`f b)f  
          _1     3 &3nbmkM  
似乎一切都解决了?不。 6Wm`Vj(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。 :RH0.5)  
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。 DeAi'"&  
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: BJdH2qREN  
ygvX}q  
template < typename Right > l^@!,Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0(Hhb#WDh\  
Right & rt) const l|O)B #  
  { I\BcG(hlJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GomTec9.  
} (61_=,jv\h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0M'[|ci d|  
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。 VGVZ`|  
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。 [CBhipoc  
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。 \GR M,c  
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。 a*pwVn  
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? g@va@*|~d  
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: 0!:1o61  
[`_ZlC  
template < class Action > JMUk=p<\  
class picker : public Action B4<W%lm  
  { %4%$NdU"  
public : [^cflmV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d=TZaVL$$  
  // all the operator overloaded Gl1Qbd0  
} ; 7.r}98V  
Aj9Onz,Lg  
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。 cPemrNxydN  
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: ;}tEU'&  
v[aFSXGj)  
template < typename Right > Zewx*Y|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wQ7G_kVp  
  { J< E"ZoY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oPX `/ X#  
} AF=9KWqf  
3N'fHy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2f%G`4/p  
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。 6%p$C oR  
C^o9::ER  
template < typename T >   struct picker_maker ;Jn"^zT  
  { 7# /c7   
typedef picker < constant_t < T >   > result; jL|y4  
} ; ?HP54G<{xz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &?],uHB?d  
  { $/*6tsR  
typedef picker < T > result; Tr^Egw]  
} ; 5kK:1hH7  
O:=%{/6&D  
下面总的结构就有了: Mp V3.  
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。 %7X<:f|N8x  
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。 \WDL?(G<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $Vi[195]2  
至此链式操作完美实现。 M*r/TT  
m#D+Yh/y{n  
WMo   
七. 问题3 H O^3v34ZO  
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。 ~{#$`o=  
>t[beRcR6  
template < typename T1, typename T2 > Wz}8O]#/.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ];-DqK'  
  { qfO=_z ES  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^1a/)Be{_  
} dF d^@b  
OX"^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: vZgV/?'z  
^V DJGBk  
template < typename T1, typename T2 > *Cdw"n  
struct result_2 ,&DK*LT8U  
  { LP{{PT.&X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aUdbN&G  
} ; AhZ`hj   
h6*&1r  
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? `A]CdgA  
这个差事就留给了holder自己。 %uuh+@/&yz  
    yj^LX2x"  
-xJ_5  
template < int Order > 19Cs 3B\4  
class holder; m3apeIEi[  
template <> h\oAW?^  
class holder < 1 > kQ,#NR/q6  
  { }!5x1F!  
public : 'IorjR@ 40  
template < typename T > FS3MR9  
  struct result_1 W\'njN  
  { I9! eL4e  
  typedef T & result; K3jPTAw=#  
} ; c+6/@y  
template < typename T1, typename T2 > cTA8F"UGD  
  struct result_2 y:U'3G-  
  { WIytgM  
  typedef T1 & result; -_m>C2$6x  
} ; 6.o8vC/PZ  
template < typename T > xbh4j!FD$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l7 +#gPA  
  { E<[_L!2  
  return (T & )r; -BY'E$]4  
} z (N3oBW  
template < typename T1, typename T2 > QT1(= wK3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ugtzF  
  { }Yi)r*LI3  
  return (T1 & )r1; dmq<vVxC  
} wq|~[+y  
} ; RL|13CG OP  
O*hd@2hd  
template <> xvZNshkpAX  
class holder < 2 > qf/1a CQiP  
  { +Za ew679  
public : ~R;9a"nr  
template < typename T > AML8.wJ  
  struct result_1 .Z,3:3,]  
  { 5yvaY "B  
  typedef T & result; FmfPi .;1  
} ; ?'xTSAn  
template < typename T1, typename T2 > "6T: &>  
  struct result_2 5ryzAB O\2  
  { =j)y.x(  
  typedef T2 & result; p*11aaIbp~  
} ; :ZP4(}  
template < typename T > [x {S ,?6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CaX0Jlk*  
  {  u/ Os  
  return (T & )r; ~c e?xr|  
} [C GFzxz$  
template < typename T1, typename T2 > .U8Se+;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zeqP:goy  
  { IrJPP2Q  
  return (T2 & )r2; pUvbIbg+  
} :<-,[(@bR  
} ; CYr2~0<g  
G1; .\i  
S(7_\8 h  
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> >。 b&LfL$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G2FP|mf,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U Ox$Xwp5&  
oDyrf"dl  
return l(i, j) = r(i, j); -Cb<T"7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aR }|^ex  
*wNX<R.  
  return ( int & )i; =1dU~B:Lm  
  return ( int & )j; 5:jbd:o  
最后执行i = j; P);: t~  
可见,参数被正确的选择了。 sGNVZx  
9N H"Ik*  
6E9y[ %+  
)P6n,\  
>".,=u'  
八. 中期总结 ]J^ 9iDTTA  
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: .s4hFB^n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U] 2fV|Hn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +k!Y]_&(:f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r]x;JBy  
< V?CM(1C  
B]PTe~n^  
H'Mc]zw_,  
zj!&12w%3  
$#4J^(I*:  
九. 简化 5XO eYO{  
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。 ,"U8Fgf[r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !/4f/g4Ze  
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: ?Rc+H;x=f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !6eXJ#~[E  
  +-*/&|^等 Luxo,Ve  
2. 返回引用。 U D9&k^  
  =,各种复合赋值等 Kt WG2  
3. 返回固定类型。 .xtjB8gc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B/IPG~aMEZ  
4. 原样返回。 !P7##ho0  
  operator, -.A8kJ  
5. 返回解引用的类型。 c65_E<5Z  
  operator*(单目) S- Mh0o"  
6. 返回地址。 xO2S|DH{  
  operator&(单目) Mis t,H7  
7. 下表访问返回类型。 2#4_ /5(j*  
  operator[] a8T<f/qW k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @MfuV4*  
  operator<<和operator>> O?uT'$GT  
0B(<I?a/  
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。 myT z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NI eKS_ +  
!HA[:-JCz  
template < typename Left > ;!<WL@C~  
struct value_return I*e8 5wef  
  { G Q&9b_  
template < typename T > r`]&{0}23  
  struct result_1 K 7)1wiEj  
  { e^g3J/aU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jtj_R l !  
} ; {mPalo A  
nZ>bOP+,  
template < typename T1, typename T2 > (7RxCo=X  
  struct result_2 Cc:4n1|]>  
  { q #f U*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :$&%Pxm  
} ; $tyF(RybG  
} ; ?iH`-SY  
Ti/t\'6  
i/rdPbq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I xT[1$e  
; Xy\7tx  
下面我们来剥离functor中的operator() uLYz!E+E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e{edI{g  
!1f8~"Z  
return l(t) op r(t) z`-?5-a]I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X{rw+!  
return op l(t) q!#e2Dx  
return op l(t1, t2) vjG: 1|*e  
return l(t) op Hz$l)g}U  
return l(t1, t2) op \1 4"Bgj1  
return l(t)[r(t)] 4[z a|t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;dl>  
r}OK3J  
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: [h8j0Q@Q  
单目: return f(l(t), r(t)); (yFR;5Fo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PMk3b3)Z  
双目: return f(l(t)); ^5TSo&qZ  
return f(l(t1, t2)); C+-GE9=  
下面就是f的实现,以operator/为例 hR3lo;'  
qr%9S dvx  
struct meta_divide &6A'}9Ch  
  { BM*9d%m^  
template < typename T1, typename T2 > #LlHsY530N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >:M3!6H_~{  
  { }7CMXw [  
  return t1 / t2; .op: 2y9]  
} hkw;W[ZWa  
} ; G l+[ |?N  
kLVf}J~?  
这个工作可以让宏来做: uhL+bj+W  
H4LZNko  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V,bfD3S3  
template < typename T1, typename T2 > \ wZVY h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P0J3ci}^  
以后可以直接用 HlqvXt\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ktg{-Xl  
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 9I8{2]  
(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。。。) v8"plx=3  
\P]w^  
Ev;HV}G  
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 }f)$+mi  
hoI?,[@F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $X_JUzb  
class unary_op : public Rettype @-bX[}.  
  { _^Lv8a3(O  
    Left l; ][- N<  
public : jC1mui|Y^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2't<Hl1qN  
e Ll+F%@  
template < typename T > W R@=[G#TJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h5WS<P  
      { Y - 6 ?x  
      return FuncType::execute(l(t)); e{8z1t20:  
    } T9]|*~ ,T  
a&~_ba+  
    template < typename T1, typename T2 > 3DnlXH(h1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9^h\vR|]S  
      { D/jB .  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6V\YYrUz  
    } `HvU_ja;  
} ; c%v[p8 %  
GHeJpS  
jr{C/B}  
同样还可以申明一个binary_op $$~x: iN  
!7!xJ&/V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /2-S/,a  
class binary_op : public Rettype v!?bEM3D  
  { H];|<G  
    Left l; R*IO%9O  
Right r; Qj~m;F!  
public : mdvooJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8RWfv}:X  
Gwxx W   
template < typename T > |cStN[97%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }$3eRu +  
      { K^`3Bg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j?%^N\9  
    } '/U[ ui0{  
BL<.u  
    template < typename T1, typename T2 > Pcut#8?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <y=VDb/  
      { `,d*>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X=_pQ+j`^  
    } wEENN_w  
} ; gO%#'Eb2  
,ii*[{X?  
C%d\DuJ5'~  
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 RvKP&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S!<YVQq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lxy_O0n  
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。 |t*(]U2O0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *JE%bQ2Q  
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。。。 Twyx(~'&R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R/r)l<X@  
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) 5=tvB,Ux4  
下面是修改过的unary_op 3TqC.S5+  
F,Q\_H##x4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vrn. #d  
class unary_op qPZ'n=+  
  { v.:aICB5  
Left l; [2#5;')  
  )z-)S  
public : zvV<0 Z  
CI"7* z_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "OF4#a17  
!s pp*Q)#\  
template < typename T > Ig75bZz   
  struct result_1 occ^bq  
  { OQMkpX-dH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I&~kwOP  
} ; \Zz"%i  
0 3fCn"  
template < typename T1, typename T2 > exw~SvT3  
  struct result_2 ,gGIkl&  
  { t-Rfy`I3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D7|[:``  
} ; +aaj3m  
<< `*o[^L  
template < typename T1, typename T2 > b/'{6zn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q`z/ S>  
  { V(_OyxeC{2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `s5<PCq  
} X.hU23w  
u~n*P``{  
template < typename T > P' .MwS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .zQ:u{FT  
  { wqB{cr}!  
  return OpClass::execute(lt(t)); f =@'F=  
} >)*'w!  
\MBbZB9@  
} ; 2g5i3C.q$  
eJA$J=^R;  
1Q\P] -  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FY_.Vp  
好啦,现在才真正完美了。 d%_=r." Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6" fYSn>  
Q^X  
template < typename Right > F: %-x=q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l?pF?({  
  { MuXp*s3[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O O?e8OU  
} FsQeyh>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {y)O ?9q  
Qt`hUyL  
#HFB* >  
p=%Vo@*]  
s}Phw2`1U  
十. bind !/] F.0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >qj.!npQD  
先来分析一下一段例子 K~'!JP8@  
x|4m*>Ke  
0_'(w;!wq:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m,}0p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MU6|>{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zjqa n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )!6JSMS  
我们来写个简单的。 <T]%Gg8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: },58B  
对于函数对象类的版本: 0K/Pth"*  
S_; 5mb+b  
template < typename Func > Fp'qn'){:#  
struct functor_trait @>`+eg][?P  
  { <vMna< /d  
typedef typename Func::result_type result_type; K$v SdpC  
} ; rEz-\jLD~  
对于无参数函数的版本: ]0v;;PfVl6  
^b|Z<oF  
template < typename Ret > 3m3ljy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mGx!{v~i&  
  { .Zo%6[X  
typedef Ret result_type; \:]  
} ;  x{K^u"  
对于单参数函数的版本: "XPBNv\>_  
,b[}22  
template < typename Ret, typename V1 > /`(Kbwh   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1Q_  C  
  { ?88k`T'EI  
typedef Ret result_type; +;z^qn  
} ; W P7RX|7  
对于双参数函数的版本: ;R[  xo!  
:"m~tU3&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ( w4w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y8} fj=  
  { WgHl. :R  
typedef Ret result_type; m$N` Xj  
} ; wq yw#)S  
等等。。。 4I7B #{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \s_lB~"P!3  
rJLn=|uR  
template < typename Func > 3V=(P.ATm  
struct func_return aq~>$CHa  
  { /$NDH]a  
template < typename T > t][U`1>i  
  struct result_1 zED#+-7  
  { yx5F]Z<M2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b-*3]gB  
} ; 6P,vGmR  
&UzeNL"]  
template < typename T1, typename T2 > :`u?pc27Sm  
  struct result_2 WFWQ;U{|  
  { ^gw htnI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [6 d~q]KH  
} ; _#[~?g`  
} ; feJzX*u  
+_^Rxx!XA  
ggluQGA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2_S%vA<L  
>?Y)evW  
template < typename Func, typename aPicker > 05sWN0  
class binder_1 Z_b^K^4  
  { 1D2Uomd(  
Func fn; $;O-1# ]  
aPicker pk; #h,7dz.d  
public : *"cK_MH/o  
Q 6>7{\8l  
template < typename T > #Z;6f{yWf  
  struct result_1 )"( ojh  
  { 8aDSRfv*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hz:^3F`>/&  
} ; $'Pn(eZHGv  
oJ\)-qSf  
template < typename T1, typename T2 > (CUrFZT$  
  struct result_2 1Yr&E_5/  
  { \VY!= 9EV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n oWjZ  
} ; }E o\=>l7  
#`g..3ey  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +zl2| '  
M0B6v} ^H  
template < typename T > EMTAl;P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7_=7 ;PQ<  
  { FX->_}kL=  
  return fn(pk(t)); 2!w5eWl,  
} Juhi#&`T  
template < typename T1, typename T2 > !vrdu OB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 03%`ouf  
  { 7])cu>/  
  return fn(pk(t1, t2)); 8E/wUN,Lxj  
} [|vE*&:uO  
} ; kPuI'EPK  
~Z{IdE  
( !THd  
一目了然不是么? SU` RHAo  
最后实现bind . `ND  
QE#Ar8tU  
G $F3dx.I  
template < typename Func, typename aPicker > 2 &(w\#'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8V08>M  
  { 8Qo~zO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yF _@^V  
} aFbIJm=!  
3IlflXb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rw|;?a0  
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。 as k76  e  
x!i(M>P  
十一. phoenix |_} LMkU)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,Fv8&tR  
`Z' h[-2`  
for_each(v.begin(), v.end(), }|Ao@UvH  
( 4t]YHLBS  
do_ D)_67w|u|  
[ `\pv^#5HV9  
  cout << _1 <<   " , " 9>OPaL n  
] W ZAkp|R  
.while_( -- _1), 'g@Yra&09  
cout << var( " \n " ) @[=K`n:n_  
) {,9^k'9  
); $vR#<a,7>  
J8;lG  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: a*D])Lu[  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor XMLJ X~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \ y^Ho1Fj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p$:ERI  
f ecV[  
7gx 7NDt  
template < typename Cond, typename Actor > Mx]![O.ye  
class do_while %77X/%.Y  
  { Hf#VW^  
Cond cd; l$\OSG  
Actor act; 2C &G' @>  
public : AWG;G+  
template < typename T > bzC| aUGM  
  struct result_1 'LyEdlC]  
  { tx9;8K3  
  typedef int result_type; er%D`VHe  
} ; )*CDufRFz  
*Bm7>g6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \I[f@D-J  
nRSiW*;R  
template < typename T > kLfk2A;'i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RP9jZRDbZ  
  { 5Xr<~xr  
  do ^DQp9$la  
    { Z+%w|Sx  
  act(t); dln1JZ!  
  } h8)m2KrZ!.  
  while (cd(t)); GI ;  
  return   0 ; xis],.N  
} JK/VIu&!  
} ; }iE!( l  
w{$X :Z  
fp)%Cr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [J-uvxD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 knS(\51A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ER'zjI>t@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bgNN0,+8  
下面就是产生这个functor的类: |({ M8!BS  
qrw"z iW  
+! F+m V9  
template < typename Actor > p7{%0  
class do_while_actor ;iq58.  
  { NU <K+k  
Actor act; .IkQo`_s:  
public : i*\\j1mf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d7 W[.M$]  
vhz[H  
template < typename Cond > -H+<81"B#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dW4FMm>|  
} ; p "Cxe  
R?E< }\!  
Xk]:]pl4W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oj'a%mx  
最后,是那个do_ =mQdM]A)2  
)%6h9xyXt  
v&]k8Hc-  
class do_while_invoker ~ 5@bW J  
  { wa f)S=  
public : ":meys6t#  
template < typename Actor > \v]esIP5R'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =uil3:,[S  
  { &9ZrZ"]  
  return do_while_actor < Actor > (act); !*1Kjg3  
} >DSD1i+N  
} do_; d&x #9ka  
,ej89  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  d  H ;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p G-9H3[f#  
最后来说说怎么处理break和continue /T\'&s3D+  
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。 DKnlbl1^?  
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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