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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x 6,S#p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S3qUzK  
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, "VcGr#zW  
hUA3(!0)  
C _[jQTr  
Q1&: +7 %  
  class filler pBL{DgX  
  { "t"dz'  
public : ~Zaxn~u:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sur2Mw(M"  
} ; rM bb%d:  
,=6Eju#P  
r*+9<8-ZX<  
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: VWfrcSZg6M  
mW8CqW\Q5  
Jz%&-e3  
:?RK>}4|F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S~Q7>oNm  
Z/beROW)  
=/dW5qy;*+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sSD(mO<(  
IUc!nxF#  
3\mFK$#sr  
i,4JS,82I  
二. 战前分析 7BI0g@$Nn]  
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。 G =< KAJ  
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 SC|cCK hqi  
M9f*7{c  
u%}vTCg*p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )[nzmL*w  
  /* --------------------------------------------- */ t'9E~_!C  
vector < int *> vp( 10 ); RE"}+D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gscs B4<  
/* --------------------------------------------- */ ZklidHL');  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T_Y6AII  
/* --------------------------------------------- */ 9sE>K)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *^.b}K%  
  /* --------------------------------------------- */ -BoN}xE4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I}k!i+Yl  
/* --------------------------------------------- */ B[$KnQM9Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o~iL aN\+  
})!n1kt  
ARU,Wtj#  
OvK_CN{  
看了之后,我们可以思考一些问题: C|!E' 8Rw  
1._1, _2是什么? >Q+EqT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |qbJ]v!  
2._1 = 1是在做什么? ]L &_R^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (V=lK6WQm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 O _1}LS!  
~s5Sk#.z5  
#Wc)wL-Tg  
三. 动工 w$B7..r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1.>sG2*P  
<:&w/NjbI  
slQKkx \Dn  
5.\!k8a  
template < typename T > R9#Z= f,  
class assignment BC4u,4S  
  { K@>v|JD  
T value; <#R7sco'  
public : +[F9Q,bH@b  
assignment( const T & v) : value(v) {} Hpsg[d)!  
template < typename T2 > RNt3az  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "+XO[WGc  
} ; +ubO-A?  
9f"6Jw@F  
j:sac*6m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nK96A.B%p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3IJIeG>  
^d2g"L   
R/^ rh  
fO(.I  
  class holder pxY5S}@  
  { =_,OucKkYG  
public : :YV!;dKJ  
template < typename T > xHL{3^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +zw<iB)J  
  { =8J\;h  
  return assignment < T > (t); hQet?*diU  
} D l"y|  
} ; qK#* UR0%  
.#Sd|C]R7  
8;Pdd1GyUL  
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: (ZI&'"H  
I'yhxymZ;  
  static holder _1; 74[}AA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1zp,Suv  
}h]:I'R!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 68_UQ.  
而不用手动写一个函数对象。 )0'O!O  
<A6<q&g|E  
"3>#[o  
hB^"GYZ  
四. 问题分析 f'.yM*  
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。 j<gnh  
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。 }3i@5ctQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :#|77b0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \NSwoP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $ jn tT(V  
,Y5+UzE@  
五. 问题1:一致性 )1i)I?m  
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?| O'mX7rY<<(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lq9c2xK  
(>Yii_Cd  
struct holder '%~zu]f'  
  { 2KzKNe(  
  // 1R:h$* -z  
  template < typename T > <T&$1m{  
T &   operator ()( const T & r) const kO9yei  
  { 9GGBJTk-  
  return (T & )r; &#)3v8  
} dZYS5_wr  
} ; -+4$W{OK*0  
0loC^\f  
这样的话assignment也必须相应改动: 6zI?K4o  
?IWLl  
template < typename Left, typename Right > L NE]#8ue  
class assignment {&4qknPd%  
  { 6Q>w\@lF  
Left l; oJR!0nQ  
Right r; ?O3 G  
public : ~/Ry=8   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [NFAdE  
template < typename T2 > ~/.&Z`ls  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0FW=8hFp,  
} ; JBg>E3*N  
E7D^6G&i  
同时,holder的operator=也需要改动: R.fRQ>rI  
. =+7H`A  
template < typename T > %8-S>'g'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C[s*Na-  
  { m7@`POI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -^Lj~O  
} :kUH>O  
VEn%_9(]  
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。 |_rj 12.xo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tJn2:}-s  
Op0 #9W  
return l(rhs) = r; :V"}"{ (6  
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。 j IW:O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: du qu}*Jw  
N; hq  
template < typename Tp > @s[bRp`gd  
class constant_t XR&*g1  
  { `2Z=Lp  
  const Tp t; {P3,jY^  
public : h'}5 "m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :G`_IB\  
template < typename T > rm cy-}e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1,mf]7k$  
  { )I <.DN&  
  return t; (=\P|iv  
} C6Mb(&  
} ; mPu5%%  
 z/ i3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,=ICSS~9l  
下面就可以修改holder的operator=了 Vz#cb5:g  
V&>7i9lEz  
template < typename T > y^XwJX-f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -cW5v  
  { ~9n@MPS^!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *?8Q:@:  
} b 9?w _  
4VooU [Ka(  
同时也要修改assignment的operator() FD6|>G  
x=Ru@nK;  
template < typename T2 > (0][hdI~B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oT_,k}LIX  
现在代码看起来就很一致了。 OW.ckYt%  
l nZ=< T  
六. 问题2:链式操作 vKW%l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;L`'xFo>>  
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。 #8RQ7|7b|  
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。 &@Q3CCDS  
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。 78Gvc~j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %iGME%oXr  
e 9:l  
template < typename T > $`Ou*  
struct result_1 {L+?n*;CA  
  { l(`w]=t&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +j<Nu)0iY  
} ; 7OZ s~6(  
^NCH)zK]v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `K@   
eGE,zkj FY  
template < typename T > k-89(  
struct   ref Uarb [4OZ  
  { WFB2Ub7  
typedef T & reference; *0iP*j/]  
} ; x88$#N>Q5  
template < typename T > l|&nGCW  
struct   ref < T &> L.GpQJ8u  
  { 7!%cKZCY  
typedef T & reference; $ey<8qzp  
} ; h8h4)>:  
Sb`>IlT\#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |hpm|eZG"h  
NBeGmC|  
template < typename T > Qj=l OhM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R_*\?^k|A  
  { l5R H~F  
  return l(t) = r(t); *yf+5q4t  
} kY|_wDBSb\  
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。 z!1j8o2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V`%m~#Me  
$+mmqc8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~E!"YkIr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )rXP2Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kxdLJ_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ve=0_GR0  
最后的布局是: :?S2s Ne2  
                Add 2"mO"2d%  
              /   \ /0r2v/0  
            Divide   5 Ri,UHI4 W  
            /   \ mg;qG@?  
          _1     3 W w8[d  
似乎一切都解决了?不。 N( /PJJ~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !Khsx  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Pc$<Cv|vz  
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:  =HSE  
LHa cHv  
template < typename Right > A$oYw(m#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +(<CE#bb[  
Right & rt) const 9(iJ=ao (  
  { +zlaYHj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W<x2~HW(  
} 6=&  wY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^C'k.pV n~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 'rg$%M*(  
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。 "_(o% \"7  
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。 kL&^/([9  
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。 v/^2K,[0>  
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? y/PEm)=Tt  
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: n3)g{K^  
~U^0z|.  
template < class Action > # v v k7  
class picker : public Action -_2= NA?t  
  { gy>2=d  
public : BBp Hp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dJ|]W|q<  
  // all the operator overloaded PGybX:L  
} ; YsTfv1~z#  
Vb1@JC9b  
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。 X&Mc NO6"  
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: sQ`8L+oY  
/ '7WL[<  
template < typename Right > Ek 4aC3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?d_Cy\G  
  { wPW9bu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a. gu  
} ;[6u79;I  
Bg#NB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VE GUhI/d  
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。 OixQlAb{  
Ck[Z(=b$$:  
template < typename T >   struct picker_maker & XrV[d[>  
  { KDY~9?}TM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <H 3}N!  
} ; :Ct} ||9/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ikY=}  
  { a|fyo#L  
typedef picker < T > result; ;`xu)08a  
} ; Kj-`ru  
MjLyB^ M  
下面总的结构就有了: ?! kup  
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。 ly{ ~X  
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。 + W +<~E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pajr`gU  
至此链式操作完美实现。 #cApk  
*{tJ3<t(1  
K|s+5>]W/[  
七. 问题3 lxxK6;r~>  
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。 'Oq}BVR&  
HDC`g  
template < typename T1, typename T2 > )kd PAw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b|xz`wUH0$  
  { HL_MuyE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B'=*92i>S  
} M r@M~ -  
3kJAaI8   
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: R!,RZ?|v  
,>Yz1P)L  
template < typename T1, typename T2 > ah}aL7dgO  
struct result_2 {)Gh~~57_W  
  { \(Hg_]>m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tBf u{oC  
} ; CqF< BE  
]{;K|rCR-  
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? 7&+Gv6E  
这个差事就留给了holder自己。 FS']3uJ/  
    ,@2O_O`:  
2 OGg`1XX  
template < int Order > aUJ&  
class holder; .2u%;)S  
template <> QXF>xZ~  
class holder < 1 > N($j;<Q  
  { qC]D9 A  
public : %u!#f<"[  
template < typename T > OtnYv  
  struct result_1 7-(tTBH  
  { (apAUIE  
  typedef T & result; uT=sDWD :  
} ; 2Yyc`o0R;h  
template < typename T1, typename T2 > W<58TCd  
  struct result_2 NW~n+uk5v  
  { dLo%+V#/A  
  typedef T1 & result; ] e&"CF  
} ; .kBAUkL:  
template < typename T > ()P?fed  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^^)Pv#[3  
  { {E@@14]g  
  return (T & )r; b@,w/Uw[*  
} y_a~>S  
template < typename T1, typename T2 > v1;`.PWD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mjH8q&szf  
  { tFb49zbk  
  return (T1 & )r1; 8XTVpf4  
} e+2!)w)[  
} ; AU)Qk$c  
(?~F}u v  
template <> <iL+/^#  
class holder < 2 > }z[ O_S,X  
  { ;;UvK v  
public : <6Br]a60RR  
template < typename T > X, J.!:4`  
  struct result_1 & 8e~<  
  { - 5A"TNU  
  typedef T & result; %1e`R*I  
} ; koaH31Q  
template < typename T1, typename T2 > om@` NW  
  struct result_2  #p\sw  
  { :y]l`Mo -  
  typedef T2 & result; PN<Y&/fB  
} ; >j\zj] -"  
template < typename T > ah~7T~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )LnHm  
  { 0Wk}d(f  
  return (T & )r; d~YDg{H  
} Kf(% aDYq  
template < typename T1, typename T2 > )M}bc1 _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const haB$W 4x  
  { |QXW$  
  return (T2 & )r2; B<6*Ktc  
} KJSN)yn\  
} ; As78yfK  
pcL02W|J  
G!%1<SLi.  
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> >。 vsLn@k3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /I: d<A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~!Onz wmO  
^${-^w@,%V  
return l(i, j) = r(i, j); 011 _(v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O4( Z%YBe  
tt#M4n@  
  return ( int & )i; g_.BJ>Uv  
  return ( int & )j; hC~lH eH  
最后执行i = j; {Uu7@1@n  
可见,参数被正确的选择了。 tpA7"JD  
u5%.T0 P  
Jw9|I)H  
1jQz%^~  
X%39cXM C  
八. 中期总结 Hn:%(Rg=aW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]xV7)/b5G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,7tN&R_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |1;0q<Ka  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dZv-lMYBE  
6rdm=8WFA  
}LQ&AIRN  
"jb?P$  
`}Q+:  
Dh J<\_;  
九. 简化 +5 @8't  
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。 <A+Yo3|7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 82>zu}  
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: ~pwp B2c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yS lN|8d  
  +-*/&|^等 8(&C0_yD  
2. 返回引用。 b\H~Ot[i  
  =,各种复合赋值等 Zj!S('hSY  
3. 返回固定类型。 &eyFApM[Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K*p^Gs,  
4. 原样返回。 [+>$'Du  
  operator, =3""D{l  
5. 返回解引用的类型。 #^#N%_8  
  operator*(单目) eEupqOF*:W  
6. 返回地址。 R6CxNPRJ  
  operator&(单目) JF!!)6!2#  
7. 下表访问返回类型。 aY8>#t?  
  operator[] !!dNp5h`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }_XKO\  
  operator<<和operator>> S yX>zN!  
'szkn0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ow mI*`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @ttcFX1:W  
5-aCNAF2  
template < typename Left > Q!|. ,?V  
struct value_return }fL8<HM\'c  
  { c\"oj&>A  
template < typename T > "5ah{,  
  struct result_1 xlS t  
  { ~ia#=|1}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a)[tkjU  
} ; /?HRq ?n  
]r6,^"  
template < typename T1, typename T2 > x~A""*B~  
  struct result_2 WWH T;ST  
  { prhFA3 rW.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8_mdh+  
} ; ^MDBJ0 I.  
} ; ) Q]kUG#`  
;./Tv84I^  
nBZqhtr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _9""3O  
'<$(*  
下面我们来剥离functor中的operator() !j( v-pQf"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !9OAMHa*9  
My Af~&Y+  
return l(t) op r(t) ,7k)cNstW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;]+kC  
return op l(t) NuW9.6$Jrf  
return op l(t1, t2) 2}' &38wMT  
return l(t) op RhXX/HFk  
return l(t1, t2) op LKftNSkg"  
return l(t)[r(t)] !#g`R?:g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {_KuztJGA  
% UY=VE\F  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Y Q3%vH5#y  
单目: return f(l(t), r(t)); +2MsyA?6_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9e1gjC\c  
双目: return f(l(t)); ] QtGgWtC  
return f(l(t1, t2)); bG;vl; C  
下面就是f的实现,以operator/为例 l*xA5ObV  
u*}6)=+:  
struct meta_divide B5P++aQ  
  { OJQ7nChMm  
template < typename T1, typename T2 > noGMfZ1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E^T/Qu  
  { U/wY;7{)#  
  return t1 / t2; Q(E$;@   
} IcI y  
} ; !W{|7Es?.  
|4x&f!%m  
这个工作可以让宏来做: c[@>#7p`o  
xL=g(FN(6L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U~!97,|ic  
template < typename T1, typename T2 > \  FxD\F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uWvl<{2  
以后可以直接用 nakhepLN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u A*Op45  
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 N{L]H _=  
(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。。。) E&GUg/d  
SL>>]A,E<`  
>c8zMd  
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 VBBqoyP h  
"?}QwtUW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GVCyVt[!-  
class unary_op : public Rettype Et# }XVCJ  
  { |`E\$|\p  
    Left l; )u'oI_  
public : .ikFqZ$$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pi3Z)YcT  
jQ1~B1(  
template < typename T > ~ m, z|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]l}8  
      { L)HuQVc g  
      return FuncType::execute(l(t)); LHR%dt|M  
    } wC..LdSR  
12;" K?7{  
    template < typename T1, typename T2 > dcYUw]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4,wdIdSm4  
      { (gs"2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gP^'4>Jr  
    } >x (^g~i  
} ; mzfj!0zR*  
Q3_ia 5 `O  
{- 7T\mj  
同样还可以申明一个binary_op FzFY2h;n]B  
:q0C$xF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I`p44}D3  
class binary_op : public Rettype b;Q cBGwKT  
  { (:vY:-\ bO  
    Left l; w9H%u0V?  
Right r; 3Akb|r  
public : '?wv::t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2gg5:9  
-QI1>7sl  
template < typename T > nke[}Hqf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }eULcgRG  
      { QJvA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =/V r,y$  
    } >eWHPO  
\ bd? `."  
    template < typename T1, typename T2 > a~:'OW:Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H:a(&Zb  
      { r6*0H/*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i,$*+2Z  
    } d+ql@e]  
} ; po\QMe  
cQS}pQyYN  
 UTHGjE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 V)_mo/D!D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *~:4&$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {*yhiE,  
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。 &HT P eB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |JnJ=@-y  
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。。。 6 @'v6 1'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vAHJP$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) |A[Le ;,  
下面是修改过的unary_op -8#Of)W  
;UArDwH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OAc+LdT  
class unary_op r }pYm'e  
  { pc:~_6S  
Left l; 0waQw7 E  
  [1G4he%  
public : DLJu%5F  
rP^2MH"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zG+oZ  
kYmkKl_  
template < typename T > zl4Iq+5~6Q  
  struct result_1 ]geO%m  
  { ^W3xw[{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {UvZ  
} ; !E4YUEY 6  
7:9WiN5b  
template < typename T1, typename T2 > ZMy,<wk  
  struct result_2 7o'kdY Jzo  
  { G0xk @SE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FgKDk!ci  
} ; Y{f;qbEQH'  
$ [0  
template < typename T1, typename T2 > -YJ7ne]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4B^f"6'  
  { 5 ,quM"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gdNEMT  
} > ~J&i3  
/2~qm/%Q  
template < typename T > f0O"Hm$Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lk)38.  
  { nH/V2> Lm  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1vx:`2 A4  
} 9p9:nx\  
v`*!Bhc-  
} ; "b|qyT* Sl  
= 0Z}s  
./rNq!*a  
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 yAW%y  
好啦,现在才真正完美了。 <x53b/ft  
现在在picker里面就可以这么添加了: [?.k8;k  
 r@/+  
template < typename Right > |z-A;uL<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v0apEjT  
  { &3:-(:<U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '>@ evrG  
} }BzV<8F  
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。 TMT65X!  
/!P,o}l7  
F  MHp a  
K.JKE"j)d  
%f*8JUE16  
十. bind ?qO_t;: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。 X8GIRL)lJ  
先来分析一下一段例子 )8!""n~  
J XPE9uH  
BwEO2a{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~]O~a}]g(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Cevl#c5p>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g-bHf]'  
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。 F $^RM3  
我们来写个简单的。 es6!p 7p?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }[ld=9p(  
对于函数对象类的版本: {M )Y6\v  
sV%<U-X  
template < typename Func > 7:)=  
struct functor_trait u$X [=  
  { 3ktjMVy\  
typedef typename Func::result_type result_type; &&nvv&a  
} ; %7x x"$P:R  
对于无参数函数的版本: g~rZ=  
:54ik,l  
template < typename Ret > LkK%DY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O@ F0UM`!  
  { N>/!e787OU  
typedef Ret result_type; %-/[.DYt  
} ; =e$<[ "  
对于单参数函数的版本: ^mv F%"g  
W.'#pd  
template < typename Ret, typename V1 > 64fa0j~<*M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HQCxO?  
  { g=XvqD<  
typedef Ret result_type; yT.h[yv"w  
} ; -Wd2FD^x  
对于双参数函数的版本: &CpxD."8x  
{^a"T'+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'JU(2mF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nm`[\3R  
  { M%92 ^;|`  
typedef Ret result_type; #^|y0:  
} ; Nj rF":'Y  
等等。。。 @n"7L2wY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ? %XTD39  
%JF^@\E!|  
template < typename Func > p.A_,iE  
struct func_return iyKAw   
  { 6!*be|<&  
template < typename T > <2"'R(4",  
  struct result_1 #>i Bu:\J  
  { ywTt<;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sEkfmB2J/  
} ; %IL] Wz<  
aMe]6cWHV>  
template < typename T1, typename T2 > ]V0V8fU|  
  struct result_2 Z$LWZg  
  { dWqKt0uh!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `<2k.aW4e8  
} ; Q3[MzIk 4  
} ; =(2y$,6g?  
)S@e&a|  
+pXYBwH 7Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |;sL*Vr  
f>!)y-7  
template < typename Func, typename aPicker > c<bV3,  
class binder_1 U*(/eEtd-  
  { >HNBTc=~t  
Func fn; Ne#FBRu5  
aPicker pk; kl%%b"h'  
public : M15Ce)oB1(  
>cU#($X$^  
template < typename T > nWb*u  
  struct result_1 @6h ,#8#  
  { nsn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gR1vUad7  
} ; ,.DTJ7H+  
E:vgG|??  
template < typename T1, typename T2 > H1>~,zc>E  
  struct result_2 {*mf Is  
  { 9^ ;Cz>6s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M$_E:u&D  
} ; 0,~||H{  
kb3>q($  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +q n[F70}  
yC\dM1X  
template < typename T > yX 9 .yq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?#s9@R1  
  { -&q@|h'  
  return fn(pk(t)); cD.afy  
} ;QO3^P}  
template < typename T1, typename T2 > J([Y4Em5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y*VF1M,2_  
  { t 2x2_;a  
  return fn(pk(t1, t2)); pPL)!=o!  
} HQ /D)D  
} ; 4g4[n7  
_D+pJ{@W  
g y5^JL  
一目了然不是么? GmhfBW?  
最后实现bind P* X^)R  
oZ,J{I!L  
B7x( <!B  
template < typename Func, typename aPicker > 5PY4PT=G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;k ?Z,M:  
  { 'Em3;`/C*+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uA-1VwW+N  
} M( w'TE@  
O06 2c)vIY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /U$5'BoS  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,3XlX(P  
6v"WI@b4  
十一. phoenix '/="bSF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [~NJf3c"  
j(~e{HZ  
for_each(v.begin(), v.end(), 3d>8~ANi=%  
( !$u:_8  
do_ )J^5?A  
[ @7HHi~1JK  
  cout << _1 <<   " , " F8H4R7 8>;  
] 8:t!m>(*  
.while_( -- _1), c,CcKy;+  
cout << var( " \n " ) <)$&V*\  
) jOUM+QO  
); F(O"S@  
+Y?) ?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bG)EZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o$QC:%[#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A"tE~m;"7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o5B]?ekpq  
6Y`rQ/F  
7Pe<0K)s(  
template < typename Cond, typename Actor > !zVjbYWY  
class do_while  $UD$NSl  
  { ^'%Q>FVb  
Cond cd; r01u3!  
Actor act; *iX PG9XZ  
public : 4A0v>G`E*#  
template < typename T > >sjvE4s  
  struct result_1 j>8S,b=%  
  { n'To:  
  typedef int result_type; ARUzEo gcf  
} ; 8]K+,0m6  
)%q!XM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Tw,|ZA4XH  
6E@TcN~ ,!  
template < typename T > A$g'/QM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j/t)=c  
  { T mK[^  
  do K 0e*K=UM  
    { |.KB  
  act(t); ).)^\  
  } CJjT-(a  
  while (cd(t)); A^c  (  
  return   0 ; (`&SV$m  
} hG~HV{6  
} ; >*MGF=.QG  
HV&i! M@T  
U5 ia|V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cG"wj$'w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *(s0X[-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 00B,1Q HP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 82)%`$yZw[  
下面就是产生这个functor的类: e'yw8U5E/  
g@'2 :'\  
DH7]TRCMZ)  
template < typename Actor > tmd{G x}c  
class do_while_actor Up1 n0  
  { 5dX /<  
Actor act; 8d?%9# p-)  
public : [Kg3:]2A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C);3GPp  
XRmE  
template < typename Cond > \_(|$Dhq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nx(jYXVT  
} ; T[evh]koB  
H|S hi/  
2:@,~{`#*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OI_Px3) y  
最后,是那个do_ Co,?<v=Ll  
-mP2}BNM  
5)Z:J  
class do_while_invoker 'rNLh3  
  { Wf3{z D~  
public : #_Zkke~{  
template < typename Actor > QFK'r\3 pU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p//mV H%  
  { 4p7j "d5  
  return do_while_actor < Actor > (act); :IX,mDO  
} DUSQh+C  
} do_;  1p K(tm  
Q/@ pcU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d/3bE*gr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O=vD6@QI  
最后来说说怎么处理break和continue 6i;q=N$'  
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。 bXvriQ.UH  
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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