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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O8|*M "  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [VSU"AJY  
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, 'iUg[{'+  
feEMg  
0 ^~\COa  
SwH2$:f  
  class filler &ZJgQ-Pc(m  
  { ^# e~g/  
public : xx8U$,Ng  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :reTJQwr  
} ; Zb''mf\  
g4&jo_3:p  
$-vo}k%M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .L;@=Yg )  
,EEPh>cXc  
Qw)9r{f  
bJ3(ckhq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #c Kqnk  
R,Oe$J<  
{6 .o=EyM{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \cuS>G  
} /:\U p  
Yrn"saVc,  
A6UO0lyu  
二. 战前分析 uDayBaR  
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。 ^O6* e]C$  
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 !/I0i8T  
RT*5d;l0  
>V;,#5F_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qv+R:YYOq  
  /* --------------------------------------------- */ Bjj<\8 ^M  
vector < int *> vp( 10 ); UUtbD&\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4]&<?"LSK  
/* --------------------------------------------- */ P7GRSjG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); or_+2aG  
/* --------------------------------------------- */ c3xl9S,5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H+Z SPHs  
  /* --------------------------------------------- */ >SCGK_Cr2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +=P@HfVfiq  
/* --------------------------------------------- */ 1n%8j*bJq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3qM Nl>>  
/8gL.i$  
&35|16z%@  
{'bip`U.  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7*+TP~WI  
1._1, _2是什么? j"7 JLe*  
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。 -50AX1h31:  
2._1 = 1是在做什么? ;Zut@z4\  
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。 JlZ0n;  
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。 Y2T$BJJ  
kA#vByf`v  
6*XM7'n  
三. 动工 8i 0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hW 2.8f$  
O/OiQ^T  
py<_HyJ  
\2X$C#8E  
template < typename T > n:#TOU1ix<  
class assignment F0dI/+  
  { 3$p#;a:=n  
T value; *l>0t]5YH  
public : i~yX tya  
assignment( const T & v) : value(v) {} $3P`DJo  
template < typename T2 > eD;6okdP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }e{qW  
} ; ]/dVRkZeAE  
TKI$hc3|L  
z&+ zl6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d;G~hVu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1dG06<!  
F@vbSFv)/  
Cmd329AH  
R p.W,)i  
  class holder eaZQ2  
  { 7 'w0  
public : Q/^A #l[  
template < typename T > s ic$uT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N:BL=} V  
  { Dpqt;8"2L  
  return assignment < T > (t); 2(#Ks's?  
} Dy9\O77>  
} ; <8o(CA\  
@LX6hm*}  
j, u#K)7{T  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )pgrl  
`y!/F?o+!  
  static holder _1; >-cfZ9{!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f~M8A.  
 '3 ,\@4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G$JFuz)|  
而不用手动写一个函数对象。 jX */piSq  
/oP^'""@je  
:BZ0 7`9  
c{3rl;Cs  
四. 问题分析 s: |M].  
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。 y!Cc?$]_Y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bI ITPxz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _ Jc2&(;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <n0{7#PDqw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hU {-a`  
9'KonW  
五. 问题1:一致性 lpC @I^:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ecHP &Z$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Wk7WK` >i  
%FA@)?~  
struct holder t9 F=^)s  
  { BGWAh2w6  
  // <[Oo*:A!7  
  template < typename T > < K %j  
T &   operator ()( const T & r) const v 1.*IV5Y  
  { 9O98Q6-s  
  return (T & )r; <@#PF$!  
} 2C "=!'  
} ; b-<HXn_Fd  
W{Q)-y  
这样的话assignment也必须相应改动: }DIF%}UK\  
=_d%=m  
template < typename Left, typename Right > ]H[8Z|i""  
class assignment >mm' -P  
  { Fr:5$,At7-  
Left l; (4+1lOd  
Right r; a39hP*  
public : \V%_hl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .ER98  
template < typename T2 > N}Vn;29  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _m'ysCjA  
} ; fE;Q:# Z.  
<d7xt* 4  
同时,holder的operator=也需要改动: =!0I_L/  
1/iE`Si  
template < typename T > W|R-J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,=By$.rr'  
  { T@ 48qg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q)I|2~Q c^  
} e3(<8]`b[  
\"^% 90F  
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?{jb(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `a4 $lyZ  
.iv3q?8.b  
return l(rhs) = r; A WJWtUa  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HnZPw&*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^ddO&!U  
ZF{~ih*^u  
template < typename Tp > .[j%sGdKl  
class constant_t ;VzMU ;j  
  { +Ui_ O  
  const Tp t; 8vD3=yK%^  
public : |4>:M\h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n9oR)&:o  
template < typename T > b|?;h21rG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F!g;A"?V  
  { w~@[ r4W  
  return t;  s>[{}7ca  
} l4T:d^Eb  
} ; |E^|X!+9  
WZ~> BM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fI:H8  
下面就可以修改holder的operator=了 b9("DZW;  
Ps>&"k$T  
template < typename T > kC$I2[t!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O|z%DkH[  
  { '}{?AUDx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u-><}OVf~  
} TOT PzB  
`,#!C`E 9  
同时也要修改assignment的operator() ~@9zil41  
>FFVY{F  
template < typename T2 > %$9bce-fcG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <Dm Tj$  
现在代码看起来就很一致了。 `XMM1y>V9>  
T.Zz;2I  
六. 问题2:链式操作 n0fRu`SNV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L;)v&a7[P  
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。  WL-0(  
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。 !Q)3-u  
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。 BKb<2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fd8hGj1  
3M N  
template < typename T > 3,$iG e  
struct result_1 WU\m^!`w=F  
  { 5gK~('9'?1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nCaLdj?  
} ; -c={+z "  
pVG>A&4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W~dE  
c@OP5L>{  
template < typename T > A ,<@m2  
struct   ref Rx S884  
  { YFvgz.>QE  
typedef T & reference; r8v:|Q1"  
} ; UrK"u{G  
template < typename T > JDhwN<0R  
struct   ref < T &> j|4tiv>  
  { L82NP)St  
typedef T & reference; x# 8IZ  
} ; h48 bb.p2  
8+(c1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !-(J-45  
{B^pnLc  
template < typename T > kI+b <$:D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zoXuFg  
  { >hb- 5xC  
  return l(t) = r(t); v" FO  
} AM/lbMr  
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。 FsY`nWwg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A-0m8<  
SLh~_ 5  
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 /Ynt<S9"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UK:M:9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0w}{(P;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]h8/M7k  
最后的布局是: l?/gW D^  
                Add jt%WPkY:  
              /   \ "1%*'B^}bw  
            Divide   5 U_Y;fSl>  
            /   \ rC rr"O#j  
          _1     3 Ar5JP_M`E  
似乎一切都解决了?不。 8b~7~VCk  
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。 *1v_6<;2i<  
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。 uXNp!t Y  
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: 4K #^dJnC  
6`j<l5-h  
template < typename Right > yu_gNro L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /cY[at|p  
Right & rt) const )$F6  
  { Sy B-iQn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g TD%4V  
} 3G(skphE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >I:9'"`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Y-7.Vjt^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Tvrc%L(]  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P.1Qc)m4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4ioN A/E  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? T ~|PU{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2dyxKK!\a  
_<Vg[ -:1  
template < class Action > U\;Ml  
class picker : public Action gQCC>8  
  { C=EhY+5  
public :  qKx59  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Oo$%Yh51~  
  // all the operator overloaded eo]a'J9(  
} ; M Hn&; A]  
3]7ipwF2q  
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。 #PPsRKj3c  
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: ,gx$U@0Z  
I')x]edU  
template < typename Right > ]Y$&78u8t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o"f%\N0_8  
  { C7T;;1P?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $1=v.'Y  
} yOM -;h  
h!~|6nj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p+5#dbyr  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %rX\ P  
[L)V(o)v  
template < typename T >   struct picker_maker ]X4RnV55Q  
  { -MsuBf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @US '{hO1p  
} ; ~.!?5(AH8z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /$<JCNGv  
  { +Hi{ /{k0N  
typedef picker < T > result; +*Q9.LjV  
} ; +-",2 d+g  
l.yJA>\24I  
下面总的结构就有了: Hv+:fr"  
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。 [lrmuf  
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。 %PSz o8.l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L5TNsLx(  
至此链式操作完美实现。 '1qAZkz  
&<#/&Pq/i  
$)Jc-V 6E  
七. 问题3 kKNk2!z`M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7Im}~3NJG  
h^Arb=I  
template < typename T1, typename T2 > e(4bx5 <*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =/M$ <+  
  { zww?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R^F7a0"  
} P=}H1 #  
zl,bMtQ  
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: rZb_1E<  
l6yB_ M  
template < typename T1, typename T2 > `W D*Q-&n  
struct result_2 )sMAhk|  
  { AW]("pt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \>w@=bq26  
} ; EgkZ$ah  
Z&BM%.NZJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 44g`=o@  
这个差事就留给了holder自己。 alWx=+d  
    !Q<8c =f  
Fwg#d[:u  
template < int Order > !tm|A`<g#<  
class holder; ZY~zpC_  
template <> g%Th_=qy  
class holder < 1 > qT&S  
  { _ +0uju?o}  
public : eimA *0Cq  
template < typename T > ".Tf< F  
  struct result_1 "`y W]v  
  {  m,xy4  
  typedef T & result; ,dGFX]P  
} ; pQ4 %]Api  
template < typename T1, typename T2 > x)%% 5  
  struct result_2 eYnLZ&H5O  
  { k4]R]=Fh.  
  typedef T1 & result; +5N^TnBtBL  
} ; KzxW?Ji$S  
template < typename T > Hz8Jgp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K gR1El. r  
  { Qu,)wfp~  
  return (T & )r; #S/pYP`7  
} p P_wBX  
template < typename T1, typename T2 > tF{{cd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i2`.#YJ&v  
  { \" 5F;J  
  return (T1 & )r1; s8/ozaeo  
} h$:&1jVY{  
} ; q[Sp|C6x  
Q{(,/}kA-  
template <> Ae,2Xi  
class holder < 2 > ?];~N5<'  
  { ORFr7a'K  
public : !>"INmz  
template < typename T > f@,hO5h(_|  
  struct result_1 2- |j  
  { PW~cqo B71  
  typedef T & result; .q~,.yI&j  
} ; #b<lt'gC  
template < typename T1, typename T2 > T-<>)N5y  
  struct result_2 uv_P{%TK  
  { *NX*/(Q  
  typedef T2 & result; *$*nY [/5  
} ; iq[2H$  
template < typename T > o} bj!h]N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #I*ht0++  
  { 7csl1|U  
  return (T & )r; /3"e3{u y  
} oIu,rjb  
template < typename T1, typename T2 > o i,g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const & Q|f*T  
  { =~(LJPo6  
  return (T2 & )r2; yF [@W<  
} )BMWC k  
} ; l{%Op\  
{H"=PYR  
ivDG3>"JG  
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> >。 &6~ncQWu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :\ON+LQr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k(w9vt0?  
RvgAI`T7$  
return l(i, j) = r(i, j); =*U%j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mF$jC:Tb  
d/-0B<ts  
  return ( int & )i; @)!1#^(}%  
  return ( int & )j; #L)4 |  
最后执行i = j; 6:7:NIl:  
可见,参数被正确的选择了。 h&^/, G  
)H=[NB6J8  
'f$?/5@@  
dBi3ZC AF  
S+bWD7  
八. 中期总结 CUTEp/+  
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: } cH"lppX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .k?hb]2N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t]YLt ,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z<m'he  
"}y3@ M^  
ybuSqFy`$  
/ F  
|M{,}.*CU  
ysw6hVb  
九. 简化 ?X5glDZ$  
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。 $SD@D6`lL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~{]m8a/ `6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 28ov+s~1+-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V'BZ=.=  
  +-*/&|^等 nms<6kfzL  
2. 返回引用。 SBB bniK-  
  =,各种复合赋值等 2l}Fg D  
3. 返回固定类型。 3dzqV aV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /`]|_>'  
4. 原样返回。 &@.=)4Y  
  operator, Z+pvdu  
5. 返回解引用的类型。 JKu6+V jO  
  operator*(单目) 9zGKQ|X)  
6. 返回地址。 myo~Qqt?  
  operator&(单目) 4mg 7f^[+  
7. 下表访问返回类型。 ]t!}D6p  
  operator[] '-1jWw:8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <45dy5!Tz  
  operator<<和operator>> 2K7:gd8Ru  
aN);P>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]oZ,{Q5~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CSg5i&A=  
sMe~C>RD  
template < typename Left > onypwfIk)t  
struct value_return "8Wc\YDh  
  { RSVN(-wIi)  
template < typename T > 1)kl  
  struct result_1 {bsr 9.k(  
  { H_nOE(i<z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sp]y!zb"5  
} ; %X-&yGY  
SoON@h/  
template < typename T1, typename T2 > yl;$#aZB  
  struct result_2 mjr{L{H=?+  
  { sOtNd({  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  ! 6i  
} ; fw~%^*  
} ; [T?6~^m=  
)-Sl/ G  
vkauX :M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7-0twq   
o9SfWErZ  
下面我们来剥离functor中的operator() b}{9 :n/SC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >|&OcU  
ba:du |Ec  
return l(t) op r(t) RgzSaP;;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |\L,r}1N  
return op l(t) lNp:2P  
return op l(t1, t2) kQiW5  
return l(t) op x6cl(J}  
return l(t1, t2) op _( A +_|  
return l(t)[r(t)] B qiq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ta5iY }  
-tdON  
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: )( jNd&H  
单目: return f(l(t), r(t)); l4.@YYzbp.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0JWD] "  
双目: return f(l(t)); YyBq+6nq5  
return f(l(t1, t2)); x?& xz;  
下面就是f的实现,以operator/为例 G5@fqh6ws  
T%vbD*nt.  
struct meta_divide Ku,A}5-6  
  { 9%'HB\A  
template < typename T1, typename T2 > uN^qfJ'@ >  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k |aOUW  
  { 3ncvM>~g  
  return t1 / t2; vM;dPE7  
} 6L% R@r  
} ; [#h!3d|?B  
oUS>p":  
这个工作可以让宏来做: +?g,&NE  
)C0X]?   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  l e/#J  
template < typename T1, typename T2 > \ ?d`+vHK]>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Vt2=rD4oJk  
以后可以直接用 AS-t][m#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XA^:n+Yo  
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%(>ot  
(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。。。) >knR>96  
G:s:NXy^  
jWm BUHCb  
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 >$9yQ9&|  
_BA_lkN+D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iSW73P;)  
class unary_op : public Rettype |*| a~t  
  { f9bz:_;W_  
    Left l; S#z8H+'  
public : 2gI_*fG1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C+IE<=%F  
cr;`0  
template < typename T > j`pR;XL1[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i*E`<9  
      { ee?ZkU#@  
      return FuncType::execute(l(t)); %*; 8m'  
    } c|a|z}(/J  
`lOoT  
    template < typename T1, typename T2 > L#N.pd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KPcuGJ  
      { r6_a%A*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =_:L wmI  
    } 6M|%nBN$|  
} ; c<x6_H6[8  
HcUz2Rm5XP  
K1WoIv<Ym  
同样还可以申明一个binary_op  -KiS6$-  
@z RB4d$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4}FfHgpQ  
class binary_op : public Rettype  0PbIWy'  
  { =5eDT~=2{U  
    Left l; NX",e=  
Right r; #al^Uqd  
public : Wm&f+{LO+K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +# >%bq x  
AWNd(B2o  
template < typename T > G{Q'N04RA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;MI<J>s  
      { PTZ1 oD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o/ 5 Fg>d  
    } ZEJa dR  
<TuSU[]  
    template < typename T1, typename T2 > ,p1]_D&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ml 2z  
      { >Tx;<G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PFw"ICs  
    } Ol0|)0  
} ; 1dO8[5uM7a  
4!qDG+m  
qnRzs  
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 !r <|F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qq`\C0RZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /)|y+<E]}  
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。 ,]"u!,yHb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8;NO>L/J]i  
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。。。 ,~iAoxD5jY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0G 1o3[F  
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) ~` hcgCi%  
下面是修改过的unary_op K),wAZI!7j  
xxn&{\ ?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g_X7@Dt  
class unary_op g7F Z -  
  { dfcG'+RU}  
Left l; #^V"=RbD  
  }('' |z#UE  
public : \ChcJth@o<  
Y'h'8 \  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0/]vmDr  
?O ?~|nI  
template < typename T > bm.H0rHR4  
  struct result_1 QD~ `UJe>  
  { YPEd XU8}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <`qo*__1  
} ; \&90$>h  
'wt|buu-H  
template < typename T1, typename T2 > [9^e u>)A  
  struct result_2 jwox?]f+  
  { , &SJ?XAs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WG{/I/bJ_  
} ; mio'm  
cf'Z#NfQ  
template < typename T1, typename T2 > ?Gfe?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V:J6eks_  
  { sSK$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )O Cr6UR  
} t |hmEHUk  
bwFc>{Wo5  
template < typename T > |VL,\&7rk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GAlO<Mu  
  { KRe=n3 1  
  return OpClass::execute(lt(t)); }D O#{@af  
} 0iHI "9z  
Y."[k&P-  
} ; ja2]VbB  
dr o42#$Mo  
c`QsKwa  
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 U\{Z{F%8  
好啦,现在才真正完美了。 ;|y,bo@sJJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: \tqAv'jA|  
$u sU  
template < typename Right > xWm'E2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H5{J2M,f  
  { wSMgBRV#^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =3p h:t  
} bJD"&h5  
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。 HvTQycG  
d6VKUAk'7>  
|T%/d#b~  
[PT_y3'%  
5sE}B8 mF  
十. bind vrGNiGIi[  
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。 K3^2R-3:8  
先来分析一下一段例子 CmZ?uo+Y  
s>X;m.<  
10&A3C(E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W>y_q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %XeU4yg\e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6>Y}2fT}o3  
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。 iC]}M  
我们来写个简单的。 v oxlo>:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #a&Vx&7L  
对于函数对象类的版本: +!(hd  
I"1\R8 R  
template < typename Func > q.7CPm+  
struct functor_trait ^ytd~iK8  
  { $j/F7.S  
typedef typename Func::result_type result_type; OjI*HC  
} ; C&T3vM  
对于无参数函数的版本: ElAG~u?  
e|LXH/H  
template < typename Ret > ORoraEK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5a/)|  
  { h(sD]N  
typedef Ret result_type; cPXvT Vvs  
} ; iR-O6*PTC  
对于单参数函数的版本: (ni$wjq=z^  
slx^" BF^  
template < typename Ret, typename V1 > u=[oo @Rk`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (2(hl-- 'n  
  { '9)@U+yfQ  
typedef Ret result_type; 3kMiC$  
} ; LtQy(F%8/  
对于双参数函数的版本: u+9Mc u"  
`3-j%H2R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dXj.e4,m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wK_}`6R/  
  { CHz(wn  
typedef Ret result_type; L8fr uwb  
} ; i469<^A  
等等。。。 f19 i !  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9`muk  
 ;P_Zen  
template < typename Func >  P/Z o  
struct func_return 6 D O E6  
  { BzZy s  
template < typename T > OL>/FOH:Fx  
  struct result_1 '54@-}D  
  { f { ueI<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X%dOkHarB  
} ; e.T5F`Du  
 xOT3>$  
template < typename T1, typename T2 >  }oG&zw  
  struct result_2 ]k8XLgJ  
  { ZBGI_9wZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oAL-v428  
} ; X DX_c@U  
} ; TCEbz8ql  
;@L#0  
u-Vnmig9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r?Vob}'Pt]  
dM') < lF  
template < typename Func, typename aPicker > N%-nxbI\  
class binder_1 [Y*UCFhI0  
  { ubL Lhf  
Func fn; S4_Y^   
aPicker pk; o8,K1ic5#  
public : k"Is.[I?^  
i<bs{Cu_S  
template < typename T > 0KZ 3h|4lP  
  struct result_1 ?tcbiXRG+  
  { /sai}r 1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j\a?n4g -  
} ; ,]d}pJ}PX`  
s)V^_@Z 9  
template < typename T1, typename T2 > q=bXHtU  
  struct result_2 *8N~ Zmz  
  { Oe273Y^e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,wV2ZEW}e  
} ; %vksN$^  
j% nd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} li{_biey}  
y8L:nnSj  
template < typename T > I/tzo(r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W+#?3s[FV  
  { @MM|.# ~T  
  return fn(pk(t)); +]6 EkZO  
} %%_90t  
template < typename T1, typename T2 > DW-LkgfA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,QQ:o'I!  
  { *<hpq)  
  return fn(pk(t1, t2)); 2Zm*f2$xM  
} fZZ!kea[  
} ; E'ZWSpP  
~ce.&C7cR  
p|((r?{  
一目了然不是么? Fh "S[e  
最后实现bind ReRRFkO"2  
}PXWRv.gW  
BZj[C=#x  
template < typename Func, typename aPicker > H [v~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Cn"N5(i  
  { gk&?h7P"<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B8PF}Mf  
} #Kl;iY:n  
8P*n|]B.'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n0m9|T&  
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。 cO8;2u,Gvi  
_CZ*z  
十一. phoenix t5_`q(:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;(afz?T  
]oY~8HW  
for_each(v.begin(), v.end(), l]ZUKy  
( }Yj S v^  
do_ 0L6L_;o  
[ <7zpHSFBq  
  cout << _1 <<   " , " V_~wWuZ-  
] r*g _  
.while_( -- _1), ;)kBJ @  
cout << var( " \n " ) 2P|-V};9  
) yG_#>3sD+%  
); s:_5p`w>  
J7xZo=@k  
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:  w&-r  
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>IPRZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cmI8Xf]"P-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ik,w3}*P*  
b,'./{c0  
KyDBCCOv  
template < typename Cond, typename Actor > _% P%~`?!  
class do_while F 6Ol5  
  { u Qj#U m8  
Cond cd; we@bq,\w  
Actor act; ZLV~It&)  
public : ^TjFR*S'E  
template < typename T > q^Z\V?  
  struct result_1 M|Se| *w  
  { |joGrWv4  
  typedef int result_type; ZDb`]c4(  
} ; $?A]!Y;  
ufo?ZFq@$L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ' ZJ6p0  
Q-0[l/A}a  
template < typename T > )dV.A IQ+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?ix,Cu@M  
  { 8]c`n!u=`  
  do C+iP @~  
    { 9GEcs(A*  
  act(t); `+gF|o9  
  } /j^zHrLN  
  while (cd(t)); GZ e )QH  
  return   0 ; ?=vwr,ir  
} ( u _ sz  
} ; )CB?gW  
zb4g\H 0  
eyM3W}[S$/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &>/nYvuq-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 3S9~rLrn?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 T;%SB&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ygPZkvZ  
下面就是产生这个functor的类: %`TLs^  
`bm-ONK  
kb6v2 ^8H  
template < typename Actor > Yv;aQF"a  
class do_while_actor -lp_~)j^  
  { [ M'1aBx^  
Actor act; 8sg *qQ  
public : wVvU]UT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HqgH\  
NanU%# &  
template < typename Cond > W6PGv1iaW>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hi=U  
} ; ?( '%QfT  
_PaO w%Y9  
=Dz[|$dV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]+l r  
最后,是那个do_ LiRY -;8=  
w7C=R8^  
H0HYb\TX?  
class do_while_invoker `3OGCy  
  { Ob+&!XTp?0  
public : 9f @)EKBK  
template < typename Actor > 0(kp>%mbB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +u#x[xO  
  { 7%'<}u  
  return do_while_actor < Actor > (act); |RmBa'.)z  
} cBA[D~s  
} do_; Nt'5}  
zk]~cG5dT/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K?>&Mr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }u&JX  
最后来说说怎么处理break和continue &-zI7@!  
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。 U}7[8&k1  
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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