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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bXx2]E227  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wa)E.(x  
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, (]Pr[xB  
~"Q24I  
J%:D%=9 )  
pZ IDGy=~  
  class filler Wv4x^nJ  
  { &4dh$w]q  
public : iB1+4wa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jQV.U~25Q  
} ; \i2S'AblYq  
=B/Ac0Y  
M %vZcP  
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: HRG2sv T4t  
dw"Tv ~  
kw M1f=!-  
Wf}x"*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4e0/Q!o,  
` 465 H  
$Y\-X<gRH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1p|h\H  
#C`IfP./  
8M_p'AR\,y  
Q&@~<!t  
二. 战前分析 [8Yoz1(smA  
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。 3[a&|!Yw  
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 #cF ?a5  
,~TV/l<  
dB=aq34l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n{@^ne4 m  
  /* --------------------------------------------- */ U.kTdNSp  
vector < int *> vp( 10 ); v=Y) A?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |_H{ B+.  
/* --------------------------------------------- */ m0 a<~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #K4lnC2qz  
/* --------------------------------------------- */ kzb%=EI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B.T|e,g26  
  /* --------------------------------------------- */ |#Q4e51H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WS7a]~3'  
/* --------------------------------------------- */ $Rd]e C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @5)THYAx4  
kvoEnwBe_  
PAcbC| y  
p?#%G`dm  
看了之后,我们可以思考一些问题: _-mJI+^/  
1._1, _2是什么? @Q%g#N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /DC\F5 G  
2._1 = 1是在做什么? {<k}U;uiO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7XDze(O5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .>;}GsN&  
:VvJx]  
V1 :aR3*!  
三. 动工 /iwL$xQQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A:JW Ux  
$1ZF kw  
xtN=?WjVe0  
Qk_Mx"  
template < typename T > re%MT@L#  
class assignment c8=@ s#  
  { Q|1X|_hs  
T value; `B GU  
public : 1oVjx_I5y  
assignment( const T & v) : value(v) {} :{tj5P!S  
template < typename T2 > <M,A:u\qSQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M%#H>X\/  
} ; xdV $dDCT  
SaA9)s  
eCI0o5U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v."0igMO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J]=2] oI2  
*K}j>A  
: ~R:[T2P  
Ou'<9m!9  
  class holder 8g!C'5  
  { ]L?DV3N  
public : VJ'bS9/T  
template < typename T > 1qgzb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5%Xny8 ]|D  
  { _;x7vRWmN  
  return assignment < T > (t); H>/LC* 8-  
} &8^1:CcE  
} ; 4t<l9Ilp  
-1P*4H2a  
[L+VvO%cT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?4 &C)[^  
oO 8opS7F  
  static holder _1; 6?X)'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5 Y|(i1  
x(UOt;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9}TQ u0  
而不用手动写一个函数对象。 TiF2c#Q*y  
-Jj"JN.  
~LKX2Q:S  
ji(Y?vhQt  
四. 问题分析 UVIR P#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5{@Hpj/B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \a|bx4M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 df$VC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w'-J24>=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \XUG-\$p  
*P mk1h2  
五. 问题1:一致性 ?g5u#Q> !  
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?| 6}>:sr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .-(s`2  
"++q. y  
struct holder @}^eyS$|!  
  { pOz4>R  
  // Gw;[maM!%`  
  template < typename T > ;Npv 2yAab  
T &   operator ()( const T & r) const Q;3 v ]h_  
  { f/&k $,w  
  return (T & )r; '[6o(~ *  
}  xlH?J;$  
} ; ;~>E^0M  
)= ,Lfj8x  
这样的话assignment也必须相应改动: R4R SXV  
nOd'$q  
template < typename Left, typename Right > N]k(8K  
class assignment Yp_R+a^  
  { &Vtgh3I  
Left l; $2M dxw5  
Right r; U;_b4S:  
public : \3ZQ:E}5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OEkx}.w  
template < typename T2 > XgfaTX*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V`n;W6Q17  
} ; Zy -&g:  
Ifc}=:nr  
同时,holder的operator=也需要改动: SseMTw:  
kUdl2["MZ  
template < typename T > E[FRx1^R9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'Gw;@[  
  { 1xJc[q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l[2 d{r  
} B~/LAD_  
4RH'GnLa  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bs%lMa.o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ::xH C4tw  
fCMH<}w  
return l(rhs) = r; 6PS #Zydb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r/![ohrEB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T/_JXK>W  
+b7}R7:AFH  
template < typename Tp > JYbE(&l%de  
class constant_t k+"+s bsW'  
  { aN.t) DG}J  
  const Tp t; da[u@eNrnX  
public : Vs1j9P|G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }@ *Me+  
template < typename T > OZF^w[ `w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const idC4yH42  
  { UH<nc;.B  
  return t; 3sk$B%a>Z  
} N F[v/S  
} ; 5dV Sir  
<bwsK,C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |EJ&s393&  
下面就可以修改holder的operator=了 \}ujSr#<  
&=sVq^d@qe  
template < typename T > VOYuog 5o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o@`& h} $  
  { 3 <V{.T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O?8^I<  
} 9E (VU.  
3dnL\AqC  
同时也要修改assignment的operator() yqF$J"=|  
JTw'ecFev  
template < typename T2 > !@ml^&hP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d9XX^nY.  
现在代码看起来就很一致了。 3U&Qo nCV  
:\@WY  
六. 问题2:链式操作 3z[yKua\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6C)OO"Bc  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 SqEO ] ~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 X2o5Hc)l<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }?8KFe7U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?=f\oH$  
dYk)RX`}7!  
template < typename T > o y}(  
struct result_1 Hm%[d;Z7  
  { )` '  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B% BO  
} ; C n4|qX"&t  
5|Vb)QBv%  
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: &UQKZ.  
_U/etlDTO  
template < typename T > G8 f7N; D  
struct   ref E=HS'XKu[K  
  { %|r@q  
typedef T & reference; I-&/]<5y  
} ; A]Q4fD1q  
template < typename T > +xFtGF)  
struct   ref < T &> ) Q~Q .  
  { j3sUZg|d  
typedef T & reference; 3l<)|!f]g  
} ; DEqk9Exk`  
]^ZC^z;H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .#rI9op  
K#+TCZ,  
template < typename T > aN%t>*?Xa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p^\>{  
  { efZdtrKgy  
  return l(t) = r(t); ;bkS0Vmg  
} >3 qy'lm  
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。 tJ2l_M^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F''4j8  
r(J7&vR}h  
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 S#2 'Jw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $5%tGFh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y2<Z"D`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3)__b:7J  
最后的布局是: '00DUUa  
                Add PN+,M50;1  
              /   \ Eu1s  
            Divide   5 P8z+ +h  
            /   \ )1lYfJ  
          _1     3 mY dU`j  
似乎一切都解决了?不。 ]+d.X]   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %C'!L]#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )wSsxX7:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !\+SE"ml  
2R:['QT  
template < typename Right > dKZffDTZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F RS@-P  
Right & rt) const m' z<d  
  { l&;#`\s!V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j"}alS`-  
} EDL<J1%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (p^q3\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 X(g<rz1J]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1u)I}"{W>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 JF24~Q4P  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }w"laZ*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^J@Y?CQl\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {Qlvj.Xw  
RHVMlMX  
template < class Action > 0^:O:X  
class picker : public Action w9i1ag  
  { qo$<&'r  
public : F0Rk[GM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AR/`]"'  
  // all the operator overloaded YujhpJ<  
} ; M6y:ze  
k\zNh<^  
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。 R &T(S  
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: CW, Kw  
0u)]1  
template < typename Right > J"I{0>@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OW1[Y-o[  
  { A!goR-J]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); } Tp!Ub\Cc  
} =,,!a/U  
H.!M_aJH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GP`_R  
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。 ,58D=EgFy  
;`s/|v  
template < typename T >   struct picker_maker F4Z+)'oDr,  
  { ix*n<lCoC  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  8(5}Jo+  
} ; V mKMj'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A2* z  
  { wGLZzqgq  
typedef picker < T > result; ^MQ7*g6o  
} ; 0 .t;i4  
NC@OmSR\0  
下面总的结构就有了: @<AyCaU`.  
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。 h-Ffs  
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。 ?5jkb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $WrDZU 2z  
至此链式操作完美实现。 ]"{K5s7  
fh}\#WE"  
iI&J_Y{1a_  
七. 问题3 !NjC+ps]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~.yt  
G W|~sE +  
template < typename T1, typename T2 > >/ W:*^g)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qmv%N  
  { gtVI>D'(W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }_:^&cT  
} %R-"5?eTtu  
:74)nbS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I[@}+p0  
IbF[nQ  
template < typename T1, typename T2 > YPFjAQ  
struct result_2 y]+i. 8[  
  { ixE72bX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d7N}-nsB  
} ; /\_0daUx  
[#M^:Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +8v^J8q0  
这个差事就留给了holder自己。 ]'EtLFv)  
    =| %:d:r  
E+]gC  
template < int Order > _<yJQ|[z~i  
class holder; E5/-?(N  
template <> p4*VE5[?_+  
class holder < 1 > gle_~es'K  
  { vp{jh-&  
public : @K3<K (  
template < typename T > G= !Gy.  
  struct result_1 E#Smi507p  
  { Y2"X;`<  
  typedef T & result; jyb/aov  
} ; c7[|x%~  
template < typename T1, typename T2 > y.=ur,Nd  
  struct result_2 &S>m +m'  
  { hg/G7Ur"  
  typedef T1 & result;  ?; ZTJ  
} ; 5<0&y3  
template < typename T > Pa 'g=-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #tRLvOR:  
  { kid3@  
  return (T & )r; PxhB=i!'$  
} GKTrf\"c  
template < typename T1, typename T2 > D'$ki[{,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const se:]F/  
  { y)0r%=  
  return (T1 & )r1; b%IRIi&,  
} .J6Oiv.E  
} ; %AwR4"M  
8 2nQ]  
template <> u]lf~EE  
class holder < 2 > &^=6W3RD  
  { <5%x3e"7u  
public : 66NJ&ac  
template < typename T > *e&OpVn  
  struct result_1 56Z 1jN^U  
  { _z4c7_H3  
  typedef T & result; %SaC[9=?  
} ; v9QR,b` n  
template < typename T1, typename T2 > _WO*N9Iz  
  struct result_2 2R66 WK Q  
  { kTZ`RW&0  
  typedef T2 & result; D[yOFJ~p)  
} ; ~xZFm  
template < typename T > rtd&WkU rD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P1tc*2Z  
  { ZV=O oL t,  
  return (T & )r; =+HMPV6yg7  
} :y^0]In  
template < typename T1, typename T2 > SIQ7oxS4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p_pI=_:  
  { dF$a52LS  
  return (T2 & )r2; b9b384Q1O  
} Q}zAC2@L  
} ; E_ #MQ;n  
US3rkkgDO  
' P5t tI#|  
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> >。 //T1e7)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /R\]tl#2j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }QrBN:a$(  
LE#ko2#ke  
return l(i, j) = r(i, j); sx7;G^93  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6z+*H7Qz  
I4 4bm?[S  
  return ( int & )i; qd?k#Gw&  
  return ( int & )j; Xdc>Z\0V  
最后执行i = j; TM$`J  
可见,参数被正确的选择了。 oJEjg>%n  
p:^;A/D  
ed7Hz#Qc  
Yy8%vDdJO  
XZ&q5]PJI  
八. 中期总结 )`]} D[j  
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: JxLD}$I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]]bL;vlw  
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)wzSEV@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $`/J V?Z  
_ ;_NM5  
_&6&sp<n  
HzF]hm,  
4*9:  
|(a< b  
九. 简化 g4*]R>f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 bi[gyl#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9:l>FoXS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: c)fTI,.$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bPtbU :G  
  +-*/&|^等 bI~(<-S~K  
2. 返回引用。 j:{d'OV  
  =,各种复合赋值等 Af>Ho"i  
3. 返回固定类型。 j5;eSL@ /  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =-dk@s  
4. 原样返回。 CvtG  
  operator, f ^f{tOX  
5. 返回解引用的类型。 T!N,1"r  
  operator*(单目) u;*Wc9>sU  
6. 返回地址。 Pz1[ b$%  
  operator&(单目) <t0o{}^P*  
7. 下表访问返回类型。 P=V=\T<4_  
  operator[] 4#m"t?6!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [/ E_v gZ  
  operator<<和operator>> tA2I_W Cl  
=@>[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D'Gmua]I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tc'` 4O]c8  
QviH+9  
template < typename Left > 6 2r%q^r`i  
struct value_return S 5Q$dAL  
  { RvF6bIqo  
template < typename T > it~>)_7*P  
  struct result_1 }pa@qZXh  
  { )MZQ\8,)]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1dF=BR8  
} ; dkC[Jt  
^MesP:[2  
template < typename T1, typename T2 > Z`5v6"Na  
  struct result_2 ||&EmH  
  { .h2K$(/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L s=2!  
} ; mzz77i  
} ; >g@;`l.Z#  
X'Dg= |  
k 4+F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {<a(1#{  
f#a ~av9rC  
下面我们来剥离functor中的operator() HPGi5rU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p-zWfXn!P  
Z;aQ/ n[`  
return l(t) op r(t) J}qk:xGL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aU3 m{pE  
return op l(t) xoD5z<<  
return op l(t1, t2) \w!G  
return l(t) op /YWoDHL  
return l(t1, t2) op B1oy,'  
return l(t)[r(t)] h:3`e`J<h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MX 2UYZ&  
>WMH.5p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: SxYX`NQ  
单目: return f(l(t), r(t)); iq '3.-xYr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O&=?,zLO[  
双目: return f(l(t)); 93yJAao9  
return f(l(t1, t2)); }*m:zD@8$  
下面就是f的实现,以operator/为例 C26PQGo#$  
R/M:~h~F!  
struct meta_divide M=$y_9#  
  { O^I~d{M 5I  
template < typename T1, typename T2 > Z'PE^ ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9)Y]05us  
  { DNdwMSwp  
  return t1 / t2; SI3ek9|XU  
} o_p//S#q  
} ; @6>R/]  
:cop0;X:Wm  
这个工作可以让宏来做: ;8;nY6Ie  
]`&EB~K&NY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uAR!JJ  
template < typename T1, typename T2 > \ $!Z6?+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZGa>^k[:  
以后可以直接用 JY#IeNL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mCe,(/>l+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &"fMiK3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A"k6n\!n;  
q[Hx y  
H1f){L97wR  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =Z iyT$p  
D Y($  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +/7UM x1  
class unary_op : public Rettype `f}c 1  
  { EkM?Rs  
    Left l; Er Ji  
public : &h-d\gMJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q <EFd   
m,$oV?y>j  
template < typename T > }8p;w T!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _L(6F T J  
      { 3'O+  
      return FuncType::execute(l(t)); d l@  
    } ~qLbyzHaB  
Gk*Mx6|N  
    template < typename T1, typename T2 > qiiX49}{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *nluK  
      { Miqu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mKtZ@r)u  
    } f GE+DjeA  
} ; x:O?Fj  
bS<lB!  
2BBGJE  
同样还可以申明一个binary_op wt[MzpRP  
rv1kIc5Za<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1[C,*\X8v  
class binary_op : public Rettype $[}31=0  
  { Cp&lS=  
    Left l; WZ'8{XY8  
Right r; Il%LI   
public : uz".!K[,wE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Ww)>O+  
[#$-kd~  
template < typename T > E:T<mI?d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vUR{!`14  
      { W`^'hka  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cBBc^SR  
    } l|^p;z: d  
#+|{l*>  
    template < typename T1, typename T2 > rXuhd [!(P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +'2Mj|d@p  
      { Yvs)H'n=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bjq1za  
    } Zk"'x,]#  
} ; T|Sz~nO}f  
iKN~fGRc  
AcyiP   
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 8]]uk=P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cjHo?m'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S=~[6;G  
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。 ?<]BLkx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^]( sCE7  
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` R ;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /qed_w.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) EeG7 %S 5(  
下面是修改过的unary_op A&jkc'  
7/a[;`i*!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yhJH3<  
class unary_op NE,2jeZQ.  
  { M' e<\wqm  
Left l; I?uU }NK  
  q.U` mtS  
public : 6O bB/*h  
Zy|B~.@<j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u)Y~+ [Q  
d&4 ve Lu  
template < typename T > _t|| v  
  struct result_1 <qT[  
  { :JH#*5%gQ:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :m]~o3KRy  
} ; xHq"1Vs=  
a\>+!Vq  
template < typename T1, typename T2 > y$|%K3  
  struct result_2 T\I}s"d  
  { ;>np2K<`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4l7TrCB  
} ; -0r 0M )  
!iA 3\Ai"  
template < typename T1, typename T2 > nNz1gV:0X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y[)b".K  
  { <*EMcZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =!)Ye:\Q  
} |a4cER.'2^  
q;Tdqv!Ju  
template < typename T > 3n;>k9{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }A jE- K{  
  { g%Bh-O9\  
  return OpClass::execute(lt(t)); ( m/uj z  
} R d'P\  
8C]K36q  
} ; ~hD!{([  
|y9(qcKn$  
k%uR!cL  
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 2[~|#0x  
好啦,现在才真正完美了。 9<n2-l|)  
现在在picker里面就可以这么添加了: m}A|W[p<  
g)$/'RB  
template < typename Right > ,]`|2j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R !g'zS'  
  { /T _{k.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fF6bEJl3  
} `-t8ag 3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <*JFY%y "  
Gyx4}pV  
M[  {O%!  
1WjNFi  
37apOK4+  
十. bind  :o~]FVf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5aj%<r  
先来分析一下一段例子 v[;R(pt?  
7 Tb[sc'  
Ft E5H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pi+pQFz5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \SSHjONX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "@z X{^:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I(<9e"1O  
我们来写个简单的。 FKZ'6KM&A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n6AA%? 5  
对于函数对象类的版本: RW{y.WhB  
s\+| ql  
template < typename Func > (E;+E\E  
struct functor_trait O&dBLh!G  
  { M*!WXQlud  
typedef typename Func::result_type result_type; OZc4 -5  
} ; \sMe2OL#z  
对于无参数函数的版本: 3 daI_Nx>  
AH{#RD  
template < typename Ret > 1rx, qfCq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _aeIK  
  { 3CzF@t;5  
typedef Ret result_type; WNY:HH  
} ; |nCVM\+5T  
对于单参数函数的版本: fB80&G9  
[#=IKsO'R6  
template < typename Ret, typename V1 > _9g-D9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lD^c_b  
  { ,,SV@y;  
typedef Ret result_type; Ptz## o'{5  
} ; ?K+q~DzNSD  
对于双参数函数的版本: He,, bq  
v,C~5J3h)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ur]/kij  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d3EN0e+^  
  { ;Uch  
typedef Ret result_type; L' _%zO  
} ; B_Wig2xH0  
等等。。。 uu4! e{K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <2j$P Y9  
n)cc\JPQ  
template < typename Func > :6C R~p  
struct func_return :fX61S6)  
  { fC^d@4ha  
template < typename T > zhE4:g9v  
  struct result_1 LkeYzQH/l  
  { ;N!n06S3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w2 (}pz:  
} ; ,f>^ q"  
+Rd\*b  
template < typename T1, typename T2 > :;#^gv H  
  struct result_2 ,EH-Sf2Cb  
  { !bK;/)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P[`>*C\9c  
} ; ~&0lWa  
} ; 9%k4Ic%P  
oM n'{+(w  
31g1zdT!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JKYtBXOl  
9 [E/^  
template < typename Func, typename aPicker > WVyq$p/V  
class binder_1 ctb , w  
  { <1sUK4nQ,  
Func fn; 1:h(8%H@"  
aPicker pk;  M+=q"#&  
public : kad$Fp39  
5*"WS $  
template < typename T > BaCzN;)  
  struct result_1  !vr A\d  
  { _}`y3"CD7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y% [H:  
} ; cJ,`71xop,  
yK2>ou  
template < typename T1, typename T2 > )A;jBfr  
  struct result_2 S@L%X<Vm  
  { 7z&^i-l.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wzI*QXV2s  
} ; A.P*@}9  
8/9YR(H3H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n*=Tm KQ  
l~`JFWur]  
template < typename T > sMw"C~XL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M w+4atO4[  
  { 1UH_"Q03  
  return fn(pk(t)); DV bY   
} VS<w:{*  
template < typename T1, typename T2 > 28,HZaXhc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gc!&I+kd  
  { Eid~4a  
  return fn(pk(t1, t2)); #fe zUU  
} -F-,Gcos  
} ; E+aE5wmr  
<C7/b#4>\  
ViG-tb   
一目了然不是么? W QyMM@#  
最后实现bind $-]PD`wmY  
v.]W{~PI2V  
) ]]PhGX~  
template < typename Func, typename aPicker > {[FJkP2l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0bMbM^xV6  
  { *&yt;|y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WPNvZg9*c  
} F|W(_llfM  
wo!;Bxo N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h|&qWv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RjQdlr6*  
2Y{r2m|o  
十一. phoenix x\XOtjJr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Uv /?/;si  
v/DWy(CC  
for_each(v.begin(), v.end(), W(UrG]J*l  
( 8:(e~? f6  
do_ C")NN s =  
[ AVv 8Hhd  
  cout << _1 <<   " , " 5oI gxy  
] VYN1^Tp  
.while_( -- _1), 5l(Q#pSX  
cout << var( " \n " ) J#& C&S 2  
) p=U5qM.O  
); *l4`2eqZ  
v/lQ5R1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ? v2JuhRe  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #>\+6W17U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9gokTFoN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WKPuIE:  
J~vK`+Zs  
?rgk  
template < typename Cond, typename Actor > DR6 OR B7  
class do_while pI|H9  
  { FsYsQ_,R3  
Cond cd; F[S Ys/M  
Actor act; PXYo@^ 3  
public : 0Bpix|mq  
template < typename T > O.8{c;  
  struct result_1 ^g56:j~?  
  { \!4sd2Yi  
  typedef int result_type;  /P/S0  
} ; Q@lJ|  
&t\KKsUtd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LMvsYc~]q  
B3^4,'  
template < typename T > G_] (7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <v)Ai;l,  
  { 'j+J?Y^  
  do U\A*${  
    { >@BvyZ)i  
  act(t); S?5z  
  } .{1MM8 Q  
  while (cd(t)); zV }-_u.  
  return   0 ;  ? h$>7|  
} 2Xm\;7  
} ; MyOdWD&7  
<eq93  
=y/VrF.bV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &r;4$7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <,Zk9 t&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dB`YvKr#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j/R  
下面就是产生这个functor的类: Q b5AQf30  
'lU9*e9  
q lL6wzq,  
template < typename Actor > \7}X^]UVx  
class do_while_actor QMzBx*g(  
  { #GYCU!  
Actor act; m(Cn'@i`"0  
public : {}ZQK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i>S /W!F  
?.:C+*+  
template < typename Cond > :G|Jcl=r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Aov=qLWJ  
} ; ~h;c3#wuc  
^z$-NSlI  
AR?J[e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~PUz/^^ s  
最后,是那个do_ %/H  
`?Wak =]g  
67Ai.3dR  
class do_while_invoker G1Cn[F;e  
  { P'Jw:)k(  
public : 74%,v|  
template < typename Actor > //W<\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0 )#5_-%  
  { 1dOVH7  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z-b^{uP  
} )L`0VTw'M  
} do_; DL2gui3  
vcAs!ls+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `,&h!h((  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Hq^sU%  
最后来说说怎么处理break和continue K.] *:fd  
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。 q]tPsX5{*  
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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