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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,r5<v_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ..FUg"sSO  
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, IZ')1  
"b%hAdR  
2a.NWJS  
wlqV1.K  
  class filler u#p1W|\4  
  { M)Rp+uQ  
public : ,2JqX>On>Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~m!>e])P?X  
} ; qq-&z6;$  
=D5@PHpv(  
p@i U}SUaE  
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: X2@mQ&n  
w GZ(bKyO  
=\4w" /Y  
{N5g52MN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7~\Dzcfk"P  
NOyLZa'  
zq!2);,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $Fz/&;KX!  
!Go(8`>  
VK`_ Qc#B  
:EgdV  
二. 战前分析 CW\o>yh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /p\Ymq  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 yD1*^~loJ  
2DQ'h}BI  
u-UUF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?^BsR  
  /* --------------------------------------------- */ 1@)]+* F*z  
vector < int *> vp( 10 ); {DN c7G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SNvK8,"g  
/* --------------------------------------------- */ *(?YgV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O#O~A |  
/* --------------------------------------------- */ #a#~YSnG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Aog 3d\1$  
  /* --------------------------------------------- */ 0nx <f>n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C,2IET  
/* --------------------------------------------- */ h83ho  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5[l3]HOO  
1+eC'&@Xjt  
'IfM~9'D  
WY 2b  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4L!{U@ '  
1._1, _2是什么? h>mQ; L  
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。 A!^K:S:@  
2._1 = 1是在做什么? hN\E8"To  
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。 w41#? VC/  
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。 hph 3kfR  
2gt08\  
-HoPECe  
三. 动工 J=zZGd%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GQF7]j/  
(59<Zo  
yv3my aS  
|lJXI:G G  
template < typename T > /2l4'Q=  
class assignment r}hj,Sq'  
  { -8 &f=J)  
T value; GQ8I |E  
public : ][G<CO`k  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZLL0 6p   
template < typename T2 > Nq*\{rb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0w+hf3K+:  
} ; c"O\fX  
L7D'wf  
g"T~)SQP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?Fi-,4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @Wx_4LOhf  
dDpe$N  
N# ,4BU  
k(^zhET  
  class holder HwU \[f  
  { *3 9sh[*}  
public : 3N]pN<3@  
template < typename T > _&F6As !{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /o|@]SAe.  
  { #mllVQ  
  return assignment < T > (t); vjXvjv{t  
} ir]uFOj  
} ; R4IFl z  
xY!]eLZ)&  
3I"&Qp%2  
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: K] Eq"3  
sS-5W-&P{T  
  static holder _1; c&0IJ7fZG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Pi8U}lG;  
gpw(j0/Fs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /u #9M {  
而不用手动写一个函数对象。 tY[y?DJ  
*\joaw  
l,v:[N  
Qy6Avw/$  
四. 问题分析 ,%KB\;1mn'  
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-(fS  
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。 >Mvt;'c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^2mXXAQf7^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gcv,]v 8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N}dJ)<(2~  
*:&fw'vd,  
五. 问题1:一致性 @#T?SNIL5  
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?| p O: EJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5T   
?L'k2J  
struct holder S>"dUM  
  { ,#c-"x Y  
  // ^ 1J;SO|  
  template < typename T > n:#ji|wM  
T &   operator ()( const T & r) const Xp{gh@#dr  
  { JGO>X|T  
  return (T & )r; $~:hv7%  
} Vm6^'1CY  
} ; u*9C(je  
}XXE hOO  
这样的话assignment也必须相应改动: k"sL.}$  
QY^ y(I49  
template < typename Left, typename Right > EI_J7J+  
class assignment IsRsjhg8x  
  { @ym7hk.  
Left l; Yb?#vpI  
Right r; o&CvjE  
public : ~Snw':  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `nizGg~1  
template < typename T2 > mYy3KqYu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R 7{ rY  
} ; :ZzG5[o3  
O! j@8~='  
同时,holder的operator=也需要改动: sP+S86 u  
BFEo:!'F  
template < typename T > NKB! _R+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]Ny]Ox<  
  { I 9u=RI s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Jz|(B_U  
} _n_i*p '2  
F_21`Hj  
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。 6Edqg   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QU#/(N(U#T  
'8Gw{&&  
return l(rhs) = r; R -h7c!ko  
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。 H~$|y9>qI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #`W8-w  
XG [%oL  
template < typename Tp > ~}M{[6!  
class constant_t keWgbj  
  { "Km`B1f`  
  const Tp t; CjST*(,b  
public : <y'ttxeS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fj&vWj`*  
template < typename T > 3{c&%F~!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *FAg^G&1  
  { ;{ezK8FJ}@  
  return t; HwGtLeB"  
} jxoEOEA  
} ; _E "[%  
 ?Z!KV=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I3L1|!  
下面就可以修改holder的operator=了 x[?_F  
wXZ-%,R -D  
template < typename T > ::5-UxGL<2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P#0 _  
  { FE5R ^W#u-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J\{)qJ*jp  
} $_ NaxV  
P9'5=e@jB  
同时也要修改assignment的operator() >Y,7>ahyt  
*PI3L/*  
template < typename T2 > ^Uf`w7"iY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O7K))w  
现在代码看起来就很一致了。 h!Q >h7  
_AO0:&  
六. 问题2:链式操作 lu{}j4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =DCQ!02  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /# eBDo  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ltj}>.+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Mfz5:'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F?dTCa  
980+Y  
template < typename T > YM;^c% _7  
struct result_1 Oh^X^*I$@  
  { ~ 52  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dqe_&C@*O  
} ; ^g0 Ig2'  
-@73"w/  
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: cn#a/Hx  
yO($KL +  
template < typename T > Z5U~g?  
struct   ref V|D;7  
  { nJ?C4\#3  
typedef T & reference; >YW>=5_  
} ; o O|^ [b#  
template < typename T > lAGxE-B^a"  
struct   ref < T &> ^w HMKC  
  { .SsIU\[)  
typedef T & reference; f^]AyU;F:  
} ; kj8zWG4KH  
`SG70/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5FzRusNiA  
9@j~1G%^  
template < typename T > <V, ?!}V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J8%|Gd0#4  
  { <hea%6  
  return l(t) = r(t); CxRp$;rk  
} Q?>#sN,  
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。 wiVQMgi`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?1{`~)"  
d.+vjMI  
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 X XF9oy8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YO Y+z\Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U %4g:s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V ": BAn  
最后的布局是: izKk@{Md  
                Add 5A)w.i&V  
              /   \ GBQb({  
            Divide   5 `%=Jsi0.Nq  
            /   \ d;=,/a  
          _1     3 9j 8t<5s  
似乎一切都解决了?不。 OBl8kH(b>  
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。 TM}F9!*je  
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。 D6vn3*,&  
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: 7^; OjO@8  
d#*5U9\z  
template < typename Right > Z^|C~lp;n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bXfOZFzq)  
Right & rt) const "VeUOdNA>  
  { d5%*^nMpY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fv: %"P^  
} h <M7[p=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 98]t"ny [  
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。 )k1,oUx  
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。 \XN5))  
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。 @b/2'  
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。 KH7]`CU  
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? sHuz10  
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: V588Leb?  
b[k 1)R"  
template < class Action > GlZ9k-ZRF  
class picker : public Action g5Vr2  
  { 2%8Y-o?  
public : 3oKGeB;Ja  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [0LqZ<\5  
  // all the operator overloaded Rf^cw}jU  
} ; nsp K.*?  
8.^U6xA  
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。 zJ:r0Bt  
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: &>jkfG  
C{Ug ?hVP  
template < typename Right > >(rB[ZJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {Y"r]:5i  
  { -FR;:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VB\6S G  
} 9c^EoYpy-  
) T1 oDk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $.1'Ym  
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。 HH#i.s2  
."X~?Nk  
template < typename T >   struct picker_maker Yel(}Ny  
  { 2P ?Iu&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >>cd3)b  
} ; h6e$$-_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rsv!mY,Em  
  { r8%,xA&  
typedef picker < T > result; qlJOb}$ I  
} ; DxgT]F%  
cQ41NX@I  
下面总的结构就有了: Uq.~3V+u  
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。 N]}+F w\5  
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。 j*u9+.   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0_ \ g  
至此链式操作完美实现。 h /QP=Zd  
ug,|'<G+  
D:E_h  
七. 问题3 ?v8k& q^q  
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。 /&d`c=nH  
sri#L+I  
template < typename T1, typename T2 > #6jwCEo=V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CD1=2  
  { _0["J:s9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /A.i5=k  
} PL$F;d  
j2 ^T:q[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l&Ghs@>Kl  
dO;vcgvb  
template < typename T1, typename T2 > t)Q @sKT6  
struct result_2 ('-}"3  
  { X9A[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SQU%N  
} ; ]~Vu-@ /}  
AdW2o|Uap  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rOHW  
这个差事就留给了holder自己。 qetP93N_*  
    %Dls36F  
2 `h!:0  
template < int Order > B;]5,`#!  
class holder; <lmJa#  
template <> So *Wk "  
class holder < 1 > @1&;R  
  { 0o$HC86w  
public : wv.Ul rpx.  
template < typename T > :2)1vQH0L  
  struct result_1 6a?$=y  
  { Gi2ad+QH-  
  typedef T & result; H\+c'$  
} ; 5%+bWI{w  
template < typename T1, typename T2 > T5jG IIa  
  struct result_2 *tM7>  
  { Ru^ ONw"  
  typedef T1 & result; I/V )z9  
} ; zO5u{  
template < typename T > L sDzV)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )g:,_1s)|  
  { EhPVK6@  
  return (T & )r; ,V]A63J  
} t-m9n*\j1  
template < typename T1, typename T2 > sMS9!{A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wj j2J8B  
  { sp Q4m  
  return (T1 & )r1; "gvw0)  
} h@,e`Z  
} ; zt[4_;2Y  
nN`Z0?  
template <> '<&EPUO  
class holder < 2 > #}!>iFBcH  
  { y{`(|,[  
public : @>Ghfh>~D  
template < typename T > &:;;u\  
  struct result_1 f;Bfh3  
  { .eabtGO,  
  typedef T & result; R=amKLD?  
} ; 4-+ozC{  
template < typename T1, typename T2 > #A/]Vs$  
  struct result_2 t&9as}  
  { [%84L@:h  
  typedef T2 & result; %g0z) J  
} ; #x5N{8  
template < typename T > w38c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NB3Syl8g  
  { XiRT|%j  
  return (T & )r; C9mzg  
} ;o)=XEh8P  
template < typename T1, typename T2 > sUbz)BS#.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :PD`PgQ  
  { `\ef0  
  return (T2 & )r2; }(+=/$C"#  
} uZo`IKJ  
} ; c{,y{2c]LT  
up &NCX  
-4vHK!l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 YBtq0c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "y~muE:.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "$W|/vD+  
q: TT4MUj<  
return l(i, j) = r(i, j); b =K6IX;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9iGE`1N%E  
Ld\LKwo  
  return ( int & )i; 5 dfe@$  
  return ( int & )j; N[,VSO&  
最后执行i = j; :kb1}Wu  
可见,参数被正确的选择了。 1 ;\]D9i  
']IT uP8  
KUp   
T/GgF&i3  
U0h )pdo  
八. 中期总结 T2 :oWjC3$  
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: 8tLT'2+H#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {=bg5I0|a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]&C:>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FDF3zzP0  
<.r ]dCf  
qe5tcv}u  
stg30><  
>'} Y1_S5  
U|Bsa(?nx  
九. 简化 )IFl 0<d  
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。 ;wJ7oj<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nDHHYp  
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: 7P/?wv9+n*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [$( sUc(%  
  +-*/&|^等 4_Qa=T8  
2. 返回引用。 vzY'+9q1.  
  =,各种复合赋值等 "UQr:/  
3. 返回固定类型。 @<D'-mMt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tt6. jo  
4. 原样返回。 yhcNE8mkQ/  
  operator, c*x J=Gz6d  
5. 返回解引用的类型。 QKp+;$SE'  
  operator*(单目) +cz"`T`X 2  
6. 返回地址。 .cg=  
  operator&(单目) r5MxjuOB1  
7. 下表访问返回类型。 E-UB -"6  
  operator[] xm<v"><  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zmrQf/y{R  
  operator<<和operator>> Js\-['`  
9J~:m$.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xwTijSj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `z9)YH  
2d-TU_JqX  
template < typename Left > T@;! yz}Pf  
struct value_return Gw ~{V  
  { > I$B=  
template < typename T > #4vV%S   
  struct result_1 DMF?5GX  
  { J[ e}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S~+O` y^  
} ; U91 &|  
Uc_jQ4e_  
template < typename T1, typename T2 > B#FHf Z  
  struct result_2 9#v-2QY  
  { F>(qOH.I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E rr4 %-  
} ; YV5Yx-+3w$  
} ; l6iw=b[?  
8)L'rW{q#  
EzR%w*F>Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R[x7QlA;  
jCU=+b=  
下面我们来剥离functor中的operator() \Dn&"YG7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z%OuI 8"'  
R=!kbBK>\  
return l(t) op r(t) &MCy.(jN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L +L 9Y}  
return op l(t) ;tJWOm  
return op l(t1, t2) :lUX5j3  
return l(t) op nN>J*02(  
return l(t1, t2) op %b=Y <v  
return l(t)[r(t)] `_|aeoK_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L ;6b+I  
30D: ZmlY  
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: !n|#|.0m  
单目: return f(l(t), r(t)); EJ1Bq>u7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ARPKzF`Wq  
双目: return f(l(t)); 8EOh0gk7  
return f(l(t1, t2)); Z;#%t.  
下面就是f的实现,以operator/为例 "[k1D_PZ  
FC6xFg^  
struct meta_divide x Sv-;!y  
  { WrNLGkt  
template < typename T1, typename T2 > Nwgu P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KacR?Al  
  {  Do|]eD  
  return t1 / t2; y<TOqn  
} <3b'm*  
} ; X:>$ 8^gS  
`)T&~2n  
这个工作可以让宏来做: >QXzMN}o  
_IWxYp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AIb>pL{  
template < typename T1, typename T2 > \ tE@FvZC'=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l';pP^.q  
以后可以直接用 <j;]!qFR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ',GV6kt_k  
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 o7.e'1@  
(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。。。) $*k)|4  
u#1%P5r&X  
e9&+vsRmA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]bm=LA  
"f4<B-9<$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >-M ]:=L  
class unary_op : public Rettype #b'N}2'p#V  
  { %,/lqcFo  
    Left l; N>0LQ MI  
public : b(l0js  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C6|(ktt  
uVGa(4u}  
template < typename T > [& ^RP,N~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /be=u@KV  
      { n#4Gv|{XMD  
      return FuncType::execute(l(t)); I.1D*!tz  
    } w]nX?S8  
Z&Ue|Z4Qt  
    template < typename T1, typename T2 > +c--&tBo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iwU[6A  
      { =Q-k'=6\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); );Z]SGd  
    } Ry?4h\UX5  
} ;  ;\qXbL7  
P>(P2~$Y"  
*:g_'K"+  
同样还可以申明一个binary_op gyev5txn  
Fi4UaJ3K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rFey4zzz  
class binary_op : public Rettype =LI:S|[4  
  { | f\D>Y%)  
    Left l; _1aGtX|W  
Right r; <J&7]6Z  
public : D^+?|Y@N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <*<U!J-i  
h d2'AlB  
template < typename T > )u*^@Wo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^/toz).Q  
      { :_xh(W+2<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &$=!dA  
    } jZd}O C<  
2/B)O)#ls  
    template < typename T1, typename T2 > 1oty*c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xzm@ v(  
      { e\F} q)_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G>w+#{(  
    } "$|Zr  
} ; BtsdeLj|  
h i|!  
c7K!cfO:{N  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 E"qFXA>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;JT(3yK4>p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7&U&E|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6S1m<aH6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8]bz(P#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bMm3F%FFq&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'c %S!$P  
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) F PR`tE  
下面是修改过的unary_op D."=k{r.  
%d2!\x%bG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BI/&dKM  
class unary_op I4=Xb^Ux  
  { 0fArF*  
Left l;  &;c>O  
  Y3Oz'%B  
public : X%}nFgqQ  
^zr^ N?a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `VT>M@i/  
|^a;77nE_^  
template < typename T > _mJG5(|  
  struct result_1 ]*N1t>fb  
  { Udgqkl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }^%xvmQ\]  
} ; taWqSq!  
5l{Ts04k%  
template < typename T1, typename T2 > Kct@87z  
  struct result_2 !wE}(0BTx  
  { Z7a945Jd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l dqLM  
} ; 4_^[=p/R  
nh.32q]  
template < typename T1, typename T2 > =qu(~]2(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 56}X/u  
  { h8{(KRa6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B&0; 4  
} [}z,J"Un  
#7G*GbKY  
template < typename T > nw6pV%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =9wy/c$  
  { 5B4Ssrs5W~  
  return OpClass::execute(lt(t)); p3(2?UO!  
} R2<s0l  
w@-M{?R  
} ; j;0vAf  
l'[A? %L%{  
pG3k   
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 Cu;5RSr2Z  
好啦,现在才真正完美了。 78 f$6J q  
现在在picker里面就可以这么添加了: kz} R[7  
GVGlVAo|@  
template < typename Right > V3Z]DA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g}LAks  
  { 0#_'o ,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u=x+ J=AH  
} d+eZub94U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }UwO<#  
0RFRbi@n(  
nh+l7 8  
Z4b||  
}<a^</s  
十. bind SmwQET<H  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p4!:]0c  
先来分析一下一段例子 p'_%aVm7  
+]Zva:$#`  
(V:E2WR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V!_71x\-Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 baV>N[F&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W/$Zvl  
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。 QS[L~97m2M  
我们来写个简单的。 $'rG-g!f\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w"Y` ]2  
对于函数对象类的版本: RE2&mYt  
').}Nz  
template < typename Func > MGS-4>Q#  
struct functor_trait Qn@Pd*DR  
  { 'a6<ixgo0  
typedef typename Func::result_type result_type; I#F!N6;  
} ; w8S!%abl1  
对于无参数函数的版本: k <iTjI*N  
n{*D_kM(H  
template < typename Ret > "*1 f;+\  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  {^a36i  
  { 'xY@x-o  
typedef Ret result_type; !E8X~DJ  
} ; w'MGA  
对于单参数函数的版本: V" \0Y0  
*iBTI+"]  
template < typename Ret, typename V1 > a8k;(/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~}EMk3  
  {  ^zzP.   
typedef Ret result_type; %ts^Z*3u  
} ; P262Q&.}d  
对于双参数函数的版本: S8[=S  
Dl(3wgA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K_)eWf0a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i':ydDOOHA  
  { ajR%c2G;  
typedef Ret result_type; IJYL s  
} ; !G^L/?z3  
等等。。。 c #-U%qZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy . o7m!  
`nM/l @  
template < typename Func > o8/ ;;*  
struct func_return 4;n6I)&.(  
  { ,YTIC8qKr  
template < typename T > U$]|~41#  
  struct result_1 9{k97D/  
  { ^k5ll=}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )'17r82a  
} ; lO&3{dOYE  
]D[DU]K  
template < typename T1, typename T2 > gb ^?l~SS  
  struct result_2 MFTk qbc  
  { J;_}lF9d@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m8'C_U^89  
} ; ];'v8)Y  
} ; *f& EoUk}F  
{!6/x9>  
|8mhp.7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t@u7RL*n:<  
w(kf  
template < typename Func, typename aPicker > pyLRgD0 g  
class binder_1 kB?al#`  
  { { eCC$&"  
Func fn; Y<1QY?1sd  
aPicker pk; ?]D"k4  
public : zi`b2h  
 .ObZ\.I  
template < typename T > u6>?AW1~  
  struct result_1 G!K]W:m  
  { ?\C"YG69T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,'[<bP'%_  
} ; B<j'm0a>B  
ono4U.C9  
template < typename T1, typename T2 > PH"n{lW.T  
  struct result_2 5>BK%`  
  { >2bKSh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XGP6L0j  
} ; 'cY` w  
Y3Vlp/"rB"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $)3%U?AP  
O@p]KSfk  
template < typename T > (`y*V;o4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !rqF}d  
  { FQ g~l4WX  
  return fn(pk(t)); O_Oj|'bBC  
} Cvn#=6V3  
template < typename T1, typename T2 > ()~pY!)1/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 S?4XyU/o  
  { \[Z?&  
  return fn(pk(t1, t2)); .e_cgad :  
} ^]{R.(#z  
} ; ByCnD  
`jwa<N4e@  
LX^u_Iu   
一目了然不是么? u_ABt?'  
最后实现bind H54 R8O$  
]('D^Ro  
,3@#F/c3i~  
template < typename Func, typename aPicker > In`mtn q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mEG#>Gg$  
  { zbq@pj)Qu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6R=W}q4  
} Q+YRf3$  
=JJL[}a|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 liXdNk8  
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。 wE~V]bmtW  
;qrB\j"  
十一. phoenix Dk?\)lD`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4'0Dr++  
qK)73eNSR  
for_each(v.begin(), v.end(), DZi!aJ  
( o865 (<p  
do_ 5}`_x+$%(`  
[ M)U{7c$c7  
  cout << _1 <<   " , " dPhQ :sd>  
] ]\!?qsT3}  
.while_( -- _1), jYe'V#5S#  
cout << var( " \n " ) }Hn/I,/  
) k{'0[,mx#  
); Yb E-6|cz  
 EW3(cQbK  
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: k1QpKn*  
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 fl\ly `_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u9N 1pZ~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >Z1sb  n  
xD6@Qk  
Rz.?i+  
template < typename Cond, typename Actor > () j =5KDu  
class do_while J>\B`E  
  { 92EWIHEWZ  
Cond cd; Z?\2F%  
Actor act; }mAa}{_  
public : rb|U;)C  
template < typename T > [ i]Ub0Dh7  
  struct result_1 SLh(9%S;  
  { /kfgx{jZ  
  typedef int result_type; ['T:ea6B  
} ; ;aw=MV  
_'(,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uuQ(&  
o93`|yWl  
template < typename T > 0zi~p>*nJC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NUp<e%zB  
  { /oriW;OF  
  do ;72T|e  
    { gXjV?"^kUl  
  act(t); <kCU@SK  
  } 3? HhG  
  while (cd(t)); UX dUO@  
  return   0 ; h@[R6G|  
} R00eisd  
} ; )BwjZMJ.N  
+t?3T-@Ks  
Xwhui4'w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z-l=\ekJ  
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。 8|" XSN  
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。 ;A*`e$  
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。 sJDas,7>  
下面就是产生这个functor的类: v-PXZ'7~  
{|'E  
ZSG9t2qlv  
template < typename Actor > 9<>wIl*T`  
class do_while_actor *FMMjz  
  { |6$p;Aar  
Actor act; 0:T|S>FsAm  
public : }nL7T'$>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &sU?Ok6  
N|6M P e  
template < typename Cond > 8@tPm$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ](s'L8 (x  
} ; 6*3.SGUY  
bLwAXW2K+  
iB498t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3J5!oF{H  
最后,是那个do_ 4 XAQVq5  
sashzVwJ-=  
NB8/g0:=n&  
class do_while_invoker (,8$V\  
  { [Lzw#XE  
public : oomT)gO 6*  
template < typename Actor > 4B^ZnFJ%m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u4/kR  
  { {o>j6RS\  
  return do_while_actor < Actor > (act); nYX@J6!  
} Ipf =ZD  
} do_; XR;eY:89  
eb=D/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #':fkIYe'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {62n7'U{  
最后来说说怎么处理break和continue z& fwE$Nm  
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。 yp({>{u7  
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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