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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2Z; !N37U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b+Q{Z*  
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, +2[0q% i  
9KK^1<46c  
RHsVG &<j  
D#nHg  
  class filler @(R=4LL  
  { g0f4>m  
public :  l!1_~!{y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6AIqoX*p  
} ; y[J9"k(@  
5K Ij}VN  
(N/u@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: =Ti!9_~  
:ok.[q  
4 95Y<x}=  
Q8m~L1//S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); % jDH{xSMb  
>{AE@@PB^  
*,u{, $}2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hy/ g*>  
&5}YTKe}|  
]ty$/{hx'  
UV(`.  
二. 战前分析 x@ X2r  
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。 h<L_ =)lH  
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 G 1{m"1M  
CUDA<Fm  
[kJ;Uxncz~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \LUW?@gLa  
  /* --------------------------------------------- */ Q7amp:JFb  
vector < int *> vp( 10 ); (o{Y;E@/y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V;^-EWNj  
/* --------------------------------------------- */ ^a qQw u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l#uF%;GDX  
/* --------------------------------------------- */ uV|F 3'jT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "= 2\kZ  
  /* --------------------------------------------- */ 27}:f?2hbJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?* ~4~ZE E  
/* --------------------------------------------- */ p*K #s1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +wG *qI  
y/@Bhzc  
&q&z$Gc;m  
f (C:J[;Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: yR5XcPoKI  
1._1, _2是什么? } ew{WD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \HxF?i "   
2._1 = 1是在做什么? RZEq@q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zMepF]V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a|TUH+|  
|keU+De  
?121 as}z  
三. 动工 '7' 73  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }S"gZ6   
Q>[{9bI4QP  
>'n[B    
AK lr a$  
template < typename T > -Tvnd,  
class assignment |Ja5O  
  { em7L `,  
T value; pPxgjX  
public : M19O^P>[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0aq{Y7sYU  
template < typename T2 > J+CGhk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } foPM5+.G  
} ; 8-gl$h  
lB2 F09`  
6r^ZMW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o>*`wv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,or;8aYc#  
[-`s`g-  
ZYB5s~;eB"  
Gy+c/gK  
  class holder f2tCB1[D+  
  { 9~^k3!>0  
public : _R0O9sPTO  
template < typename T > 0rX%z$D+@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;7[DFlS\P  
  { 4]}d'x&  
  return assignment < T > (t); yC@PMyE]  
} 3Ch42<  
} ; rhYARr'  
` *hTx|!'  
ZC$u8$+P  
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: dm[JDVv|  
{Mo[C%  
  static holder _1; uD{^1c3x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CVY-U|xFY  
D,$M$f1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GQ85ykky  
而不用手动写一个函数对象。 Tb^1#O  
R,7.o4Wt  
T&1-gswr:  
8/B8yY-O  
四. 问题分析 qi^kf  
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。 3f>9tUWhTy  
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。 m[l&&(+J,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Lcg1X3$G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  w@mCQ$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F" G+/c/L  
cEXd#TlY~X  
五. 问题1:一致性 <`q-#-V@  
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?| w3iX "w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n\7 >_  
zWN]#W`  
struct holder 0LGHSDb  
  { X+;#^A3  
  // @6[aLF]F  
  template < typename T > aR)UHxvX  
T &   operator ()( const T & r) const *?Oh%.HgF  
  { Mu.tq~b >  
  return (T & )r; 8u*Q^-fpo0  
} xt@v"P2Ok  
} ; e2xKo1?I  
)-6>!6hZ  
这样的话assignment也必须相应改动: :3se/4y}  
'D[ *|Qcy  
template < typename Left, typename Right > NUBzc'qb  
class assignment zzC{I@b  
  { e*<pO@Uy  
Left l; nbw8YO(=  
Right r; wd,6/5=lh  
public : 2#R0Bd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} / H GPy  
template < typename T2 > Qm[ )[M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5OTZa>H  
} ; %h_N%B$7c1  
D1]?f`  
同时,holder的operator=也需要改动: .i7"qq.M  
;M+~ e~  
template < typename T > Q>z (!'dw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -hK^*vJ  
  { ) [)1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SQ/}K8uZ  
} R{B5{~m>W@  
U~|)=+%O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W9GjUswv!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3;//o<  
P=ubCS'  
return l(rhs) = r; *EU1`q*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `y"a>gHC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3!KyO)8  
Ngrj@_J  
template < typename Tp > S>[&]  
class constant_t 7*+tG7I @  
  { JFRbW Q0  
  const Tp t; \  6Y%z  
public : 6m9\0)R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} meD83,L~N  
template < typename T > kCZ'p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u\K`TWb%  
  { lo7>$`Q  
  return t; `j6O  
} k c L +  
} ; V' sq'XB  
M\08 7k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w\JTMS$  
下面就可以修改holder的operator=了 &61h*s  
=`qEwA  
template < typename T > rB =c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pW<l9W  
  { EP{ji"/7[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q ) e* eN  
} ) Cm95,Y  
BE!WCDg,  
同时也要修改assignment的operator() =1VpO{ q  
Q-e(>=Gv_  
template < typename T2 > |pT[ZT|}G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Mn*v&O:  
现在代码看起来就很一致了。 :Q;mgHTNz  
cS",Bw\  
六. 问题2:链式操作 5n=~l[O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aO *][;0  
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。 7$kTeKiP  
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。 +W|VCz  
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。 qwuA[QkPi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct No'Th7=|S  
xy^z_`  
template < typename T > 1?y QjW,  
struct result_1 AHplvksb  
  { _10I0Z0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Mnc0Fgvy,  
} ; w!l*!G  
%G, d&%f  
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: 1VPxCB\  
*)T7DN8  
template < typename T > hIo ^/_K  
struct   ref J)^Kls\> t  
  { I5E4mv0<i  
typedef T & reference; E`q)vk   
} ; 8J0#lu  
template < typename T > &*qAB)* *  
struct   ref < T &> ou\~^  
  { %PM8;]  
typedef T & reference; WQNFHRfO*n  
} ;  )jH|j  
XTq+  9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Yx"~_xA/u  
p v*f]Yzx  
template < typename T > 9,wU[=.0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ov Wm}!r  
  { FQB6` M  
  return l(t) = r(t); t|59/R  
} 97^)B4  
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。 E#yG}UWe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !h+VbZ  
vn.j>;E'  
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 6P`!yBAu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5eX+9niY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7;ddzxR4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M^y5 Dep  
最后的布局是: ej]>*n  
                Add T:VFyby\w  
              /   \ bx3kd+J7  
            Divide   5 bSk)GZyH\d  
            /   \ l\&Tw[O  
          _1     3 . L]!*  
似乎一切都解决了?不。 L@~0`z:>iP  
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。  B"Ttr+  
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。 m$^v/pLkM  
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: ,z|g b]\  
,Y27uey{wa  
template < typename Right > joJQ?lG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =R||c  
Right & rt) const }b]z+4U a(  
  { ~ =c[?:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N'M+Z=!  
} '8"$:y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6F?U:N#<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 j7=x&)qbx  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 x|A{|oFC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6iJ\7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 tQ(gB_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? MOu=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -h#9sl->  
QR[i9'`<  
template < class Action > V?-OI>  
class picker : public Action -hP>;~*4  
  { l'#a2Pl  
public : )C#b83  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -<@QR8:  
  // all the operator overloaded k`r`ZA(kQ-  
} ; =o,6iJ^?$m  
l#!6 tw+e?  
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。 +Am\jsq  
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: oz?pE[[tm  
W< :7z  
template < typename Right > 4w(#`'I>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YjwC8#$  
  { [UYE.$Y#(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PG'+vl  
} \t%rIr  
m7.6;k.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +{H0$4y  
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。 )\fLS d  
P~OD d(  
template < typename T >   struct picker_maker ,(Nr_K  
  { //- ;uEO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U<.,"`=l  
} ; $g]'$PB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (b;*8  
  { 'mE!,KeS;  
typedef picker < T > result; t(5PKD#~Dc  
} ; FKk.BA957h  
nY50dFA,  
下面总的结构就有了: "/$2oYNy+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #'oGtFCd`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H 5'Ke+4.e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "DU1k6XC  
至此链式操作完美实现。 okQ<_1e{  
5!iBKOl#D  
a X:,1^  
七. 问题3 /nVGr]t_pj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h4k.1yH;  
rnS&^  
template < typename T1, typename T2 > VL| q`n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-rHYfa4  
  { TAKv E=a;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hScC< =W  
} {K42PmQL  
_Xzl=j9[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *MZa|Xy  
ctu`FQ  
template < typename T1, typename T2 > [W*Q~Wvp  
struct result_2 "P@oO,.  
  { }\/ 3B_X6N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SH/^qDT'  
} ; YuKg|<WO  
=p 7eP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8)51p+a  
这个差事就留给了holder自己。 l"1at eM3  
    QK@[ b3-h1  
&ub0t9R  
template < int Order > @w5x;uB|%G  
class holder; Eao^/MKx-  
template <> [7@9wa1v!  
class holder < 1 > !OL[1_-4|K  
  { 1CpIK$/  
public : kNrN72qg  
template < typename T > %Ae43  
  struct result_1 :|PgGhW  
  { |%c"Avc  
  typedef T & result; N Obw/9JO  
} ; DRuG5|{I:  
template < typename T1, typename T2 > YK6zN>M}E  
  struct result_2 _0EKE  
  { }>< v7  
  typedef T1 & result; qpXsQim$~  
} ; \S[I:fw#&  
template < typename T > kP,^c {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P&}J (;Lbl  
  {  mB<*we  
  return (T & )r; ?$Jj^/luD  
} qM8"* dL  
template < typename T1, typename T2 > *d mS'/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {'$+?V"&  
  { rs+ ["h  
  return (T1 & )r1; q>Kzl/~c.P  
} n>\2_$uDI  
} ; O 6Mxp -  
o#=@!m  
template <> t) 4AQ  
class holder < 2 > B`?}jJa9*  
  { }`^D O Ar  
public : "z9 p(|oZ  
template < typename T > #[ ?E,  
  struct result_1 y';"tDFb  
  { $s"{C"4q  
  typedef T & result; } za "rU  
} ; c= #V*<  
template < typename T1, typename T2 > : oO ?A  
  struct result_2 "1|\V.>>;  
  { ['jr+gIfQ  
  typedef T2 & result; -0f ,qNF  
} ; ZYo?b"6A  
template < typename T > b  >x03%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R8C#D B  
  { M" R= ;n  
  return (T & )r; `Tk GI0q  
} M~,N~ N1  
template < typename T1, typename T2 > &"'Z)iWm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uN+]q qCf  
  { "^NsbA+  
  return (T2 & )r2; 4I!g?Moh  
} g`r4f%O  
} ; w:c9Z=KX  
Z,1b$:+  
~>B`T%=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> >。 U\GuCw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S:8 WBY]M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H?cJ'Q, 5  
br%l>Y\"  
return l(i, j) = r(i, j); x". !&5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !yo@i_1D  
Q%!Dk0-)  
  return ( int & )i; %_%Bb Qf  
  return ( int & )j; E(g$f.9  
最后执行i = j; FL E3LH  
可见,参数被正确的选择了。 L6Io u  
$(+#$F<eo+  
V[2}  
4=qZ Z>[t  
/X;/}fk  
八. 中期总结 Ld?'X=eQ  
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: yZQcxg%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PWk\#dJN&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &M{;[O{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L%;[tu(*  
;LqpX!Pi f  
W[<ZI>mf  
3 nnoXc'  
s`gfz}/  
<rxtdI"3  
九. 简化 2;ju/9 x  
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。 "/nbcQ*s*E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %&j \:X~A  
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: sf"vii,1A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r1 [c+Hy  
  +-*/&|^等 [,56oMd~  
2. 返回引用。 TyY%<NCIb  
  =,各种复合赋值等 BlfadM;  
3. 返回固定类型。 |8?e4yVd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l 1vI  
4. 原样返回。 6u>]-K5  
  operator, K.Tob,5`  
5. 返回解引用的类型。 i ?PgYk&}  
  operator*(单目) >!Dp'6  
6. 返回地址。 q~`dxq`}  
  operator&(单目) <b:xyHS  
7. 下表访问返回类型。 1YN w=  
  operator[] @Yn+ir0>O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V5'(op/  
  operator<<和operator>> nh*6`5yj  
ksf6O$  
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。 ZI.Czzx\=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +Jh1D_+!9  
 h@PE:=  
template < typename Left > Ot`znJU@  
struct value_return 2Q5 -.2]  
  { AQwai>eL  
template < typename T > |k^C-  
  struct result_1 055C1RV%  
  { $plqk^P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [}!0PN?z~A  
} ; JOH\K0=e  
u|LDN*#DW  
template < typename T1, typename T2 > 0Wj,=9q  
  struct result_2 ]>B4  
  { 8([ MR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c:aW"U   
} ; 0:`*xix  
} ; QP/ZD|/ t1  
G*_qqb{B  
 &Ufp8[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nyetK  
0 9qfnQG  
下面我们来剥离functor中的operator() [&g"Z"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,0c]/Sd*p  
pu5%$}dBE  
return l(t) op r(t) IhRdn1&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dt! <  
return op l(t) (eAz nTU  
return op l(t1, t2) ~ #7@;C<nt  
return l(t) op 8@Bm2?$}g  
return l(t1, t2) op &(lQgi+^!  
return l(t)[r(t)] P\WFm   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <HtGp6q  
=R<92v  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }2 Tq[rl~s  
单目: return f(l(t), r(t)); z'*"iaX<c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W1521:  
双目: return f(l(t)); ut#pg+#Q  
return f(l(t1, t2)); 5mS/,fs@  
下面就是f的实现,以operator/为例 y)"rh/;  
#0PZa$kM(o  
struct meta_divide n =WH=:&  
  { 2Z5_@Y  
template < typename T1, typename T2 > mfG m>U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IEfYg(c0U  
  { {1qr6P,"  
  return t1 / t2; 1[J|AkN  
} F 2Y!aR  
} ; pKno~jja  
Npi) R)  
这个工作可以让宏来做: =?Ui(?tI  
Kv2S&P|jXM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YUHiD *  
template < typename T1, typename T2 > \ zk"8mTg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  i CLH  
以后可以直接用 TW|- 0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vZW[y5   
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 8+J>jZ  
(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。。。) r6kJV4I=re  
J.'%=q(Sb  
ANNVE},  
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 9ln=f=  
q#@r*hl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^`B;SSV  
class unary_op : public Rettype =H3tkMoi2  
  { #4JLWg  
    Left l; z1]nC]2  
public : ;rF[y7\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r<4j;"lQK  
Oet+$ b  
template < typename T > .rITzwgB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1= 7ASS9  
      { UhrRB  
      return FuncType::execute(l(t)); m"'} {3$%  
    } CmV &+C$V%  
!\$V?*p7  
    template < typename T1, typename T2 > W+/_0GgQ3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _m[DieR  
      { o.kDOqd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }i,r{Y]s]  
    } &q@brX<,=  
} ; .6T0d 4,1  
Q4hY\\Hi  
R :(-"GW'  
同样还可以申明一个binary_op L~^5Ez6U  
q2s0g*z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cdh0b7tj n  
class binary_op : public Rettype r~2hTie  
  { UfPHV%Wd  
    Left l; El@*Fo  
Right r; N'WC!K.e  
public : @"MQ6u G>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [8^q3o7n  
hl7 z1h  
template < typename T > M2N8?Ycv3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HFI0\*xn(  
      { hxK;f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \xbUr`WBY  
    } \hZ%NL j  
ZZ!">AN`^  
    template < typename T1, typename T2 > 8I *N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * m^\&  
      { vy *-"=J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D4,>g )B  
    } #CaPj:>[  
} ; PkI+z_  
v&'#Gg  
(S?Y3l|  
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  5QLK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x(vQ %JC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (y 7X1Qc)  
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。 F-,chp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tV`=o$`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 W.?/p~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E "}@SaB-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) : S3+UT  
下面是修改过的unary_op |5tZ*$nGa  
(or"5}\6-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R6O v  
class unary_op z-606g  
  { uBa<5YDF  
Left l; N{S) b  
  p/?o^_s  
public : 8"9&x} tl-  
uT4|43< G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F{!pii5O9  
No} U[u.O  
template < typename T > z__?kY  
  struct result_1 |Z<\kx  
  { n)98NSVDbT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,`Y$}"M4  
} ; "mf$E|  
jt on\9  
template < typename T1, typename T2 > ESIP+  
  struct result_2 U`i5B;k}-  
  { *k}m?;esb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xNf}f 9 l  
} ; NFZ(*v1U  
j *G: 8Lg  
template < typename T1, typename T2 > robg1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ agZ D+  
  { T5."3i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1.F&gP)9  
} rBNVI;JZW  
8ROKfPj;z  
template < typename T > p8_^6wfg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]*\MIz{56'  
  { hj9TiH/+  
  return OpClass::execute(lt(t)); Td|u@l4B  
} GQn:lu3j:  
%7)TiT4V  
} ; 3X`9&0:j%  
v}6iI}r  
)x7n-|y6  
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 0bDc 4m  
好啦,现在才真正完美了。 \X:e9~  
现在在picker里面就可以这么添加了: oT):#,s  
M}x%'=Pox  
template < typename Right > hr fF1 >A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G XVx/) H  
  { BsIF3sS#9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [~ s+,OO9)  
} A~bSB n: '  
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。 _|#abLh%  
B2ln8NF#Q  
)}`z<)3jP  
6iyl8uL0J  
# dWz,e3   
十. bind q`'f /CS  
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。 OuTV74  
先来分析一下一段例子 M?eP1v:<+G  
e$Ds2%SaT  
j8` B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E+@Q u "W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mvEhP{w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j2MA['{  
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。 O8@65URKx  
我们来写个简单的。 0Idek  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -[7+g  
对于函数对象类的版本: ?ZlXh51  
;\mX=S|a  
template < typename Func > $v;WmYTJ  
struct functor_trait #c^]p/  
  { )t|:_Z  
typedef typename Func::result_type result_type; JX=rL6Y@:;  
} ; 1'E=R0`pA  
对于无参数函数的版本: kg7F8($  
w*VN =  
template < typename Ret > _YF>Y=D-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i-OD"5a`  
  { c,~uurVi  
typedef Ret result_type; !E 5FU *s  
} ; 4^L;]v,|7  
对于单参数函数的版本: [Km{6L&  
Dt: Q$  
template < typename Ret, typename V1 >  pux IJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?'MkaG0g  
  { T7 ,]^ 1  
typedef Ret result_type; `MOw\Z)..  
} ; XjGS.&'I  
对于双参数函数的版本: >&PM'k  
k<<x}=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VhUWws3E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m^3x%ENZ  
  { 1!v{#w{u7  
typedef Ret result_type; !/XNpQP  
} ; ,<Q  
等等。。。 pWV_KS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d?*] /ZiR  
PlkZ)S7C  
template < typename Func > 6<];}M_{  
struct func_return H -Mb:4  
  { ~XTC:6ts  
template < typename T > ~S8:xG+s  
  struct result_1 /mex{+p>tO  
  { F06o-xH=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #DUfEZ  
} ; eP-|3$  
9&Jf4lC94  
template < typename T1, typename T2 > `}Zqmfs  
  struct result_2 xS,24{-HJ  
  { QRQZ{m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lmeTW0U@9(  
} ; }(nT(9|  
} ; EK';\}  
fN&\8SPE  
/+Z*)q+SbT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WO qDW~  
~7PD/dre  
template < typename Func, typename aPicker > #f2Ot<#-  
class binder_1 .4+R ac  
  { JsJP%'^/R  
Func fn; MGR:IOTa  
aPicker pk; }=-0 DSLVj  
public : '=_(fa,  
yvYMk(LSF  
template < typename T > f% pT-#  
  struct result_1 *dw.=a9  
  { e|]e\Or>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XGl2rX&  
} ; W+ S~__K  
+S4n416K  
template < typename T1, typename T2 > s;VW %e  
  struct result_2 r2=@1=?8  
  { )5}<@Ql  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V`I4"}M1  
} ; 7}kJp%-  
! ?g+'OM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ix!xLm9\  
FzInIif  
template < typename T > *fg2bz<~[B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oYqH l1cs  
  { ZNQ x;51  
  return fn(pk(t)); 5CY%h  
} [neuwdN  
template < typename T1, typename T2 > W@d&X+7e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QLd*f[n  
  { m!<HZvq?vf  
  return fn(pk(t1, t2)); N'`X:7fN  
} 'ITq\1z  
} ; )2[)11J9t  
_(N+z.  
igxO:]?  
一目了然不是么? p'R<yB)V  
最后实现bind P 45Irir  
xp^RAVXq`  
N"70P/  
template < typename Func, typename aPicker > F 3|^b{'zO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,H]%4@]|o  
  { j, 0`k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z8SwW<{ $  
} Uy?jVPL  
FLi'}C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6<lo0PQ"Z  
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。 x92^0cMf  
y]h0c<NP  
十一. phoenix P 9?cp{*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qf? "v;  
!xsfhLZK  
for_each(v.begin(), v.end(), Sm'Tz&!  
( CRb*sfKDL  
do_ mnpk9x}m  
[ 8b/$Qp4d  
  cout << _1 <<   " , " `!]|lI!GW  
] {7M++J=  
.while_( -- _1), 37hdZt.,  
cout << var( " \n " ) a-NTA  
) :iE b^F}  
); `ASDUgx Mq  
JK/{Ik F  
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: :;{M0  
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 Btm,'kBG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9j 2t|D4uT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @c|=onx5  
rpow@@ad<  
xw#CwMbbi  
template < typename Cond, typename Actor > 1:-'euA"  
class do_while H*W>v[>  
  { 2zC4nF)>O  
Cond cd; Ta?J;&<u]/  
Actor act; (?4%Xtul1  
public : 2 @#yQB1  
template < typename T > (:l6R9'=  
  struct result_1 5JzvT JMx  
  { n>'(d*[e&  
  typedef int result_type; S=qh7ML  
} ; KF rsXf  
F-m%d@P&X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !r njmc  
YmV/[{  
template < typename T > Hx.|5n,5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9X*N k~}Y  
  { k|;a"56F  
  do JxVGzb`8  
    {  Vl_6nY;  
  act(t); 0Ui.nz j  
  } $TUYxf0q  
  while (cd(t)); GHv6UIe&  
  return   0 ; x=*&#; Y|  
} !ku}vTe  
} ; Tz,-~mc  
`O\>vn  
;<+efYmyc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zx#Gm=H4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {5 dVK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m\>gOTpA4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 07LyB\l~  
下面就是产生这个functor的类: ~5HkDtI)  
-@N-i$!;J  
'va[)~!  
template < typename Actor > @\by`3*Q  
class do_while_actor xFu ,e  
  { 0z=KnQx"4  
Actor act; tJ(xeb  
public : owNwj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I}8e"#  
@ m`C%7<  
template < typename Cond > bDl:,7;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /M2in]oH  
} ; K=f4<tP_  
Clf$EX;~  
;$D,w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iK}p#"si  
最后,是那个do_ KsULQJ#,  
C*Q7@+&  
:C5w5 Vnj  
class do_while_invoker !Rv ;~f/2  
  { T~UDD3  
public : +5y^c |L0  
template < typename Actor > ";/]rwHa)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }c,b]!:  
  { TEV DES  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'w:ugb9]  
} lelmX  
} do_; Jn hdZa  
cK$yr)7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xkSXKR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @gP*z6Z  
最后来说说怎么处理break和continue alJ0gc2?  
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。 kK5&?)3Y:  
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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