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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =}^NyLE?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rFRcK>X\L  
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, Kc MzY  
-/yqiC-yx  
:!`"GaTy  
e w^(3&  
  class filler  [XfR`@  
  { U v2.Jo/Q  
public : -+#%]P8l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f%Q{}fC{*  
} ; aF{_"X2  
X'Ss#s>g  
<n2@;` D  
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: 8+zW:0"[  
3db{Tcn\@]  
w?Te%/s.  
Q]:O#;"<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g{8RPw]  
#2{-6ey  
51#*8u+L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jjs/6sSRk  
sVLvnX,  
9 BCW2@Kp  
=kjKK  
二. 战前分析 1 ^~&"s U  
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。 bjZJP\6  
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 067c/ c  
z5+Pi:1w  
+HK4sA2;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'solCAy  
  /* --------------------------------------------- */ Q#bW"},^k  
vector < int *> vp( 10 ); 9mF '   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K`4rUEf}V"  
/* --------------------------------------------- */ /F*Y~>*% 1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h [TwaR  
/* --------------------------------------------- */ h3ygL"k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2w?q7N%  
  /* --------------------------------------------- */ 44]s`QyG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o<`vh*U@,4  
/* --------------------------------------------- */ C"hN2Z!CD|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @KN+)qP  
mzgt>Qtkz=  
P*|N)S)X%  
H|9t5   
看了之后,我们可以思考一些问题: aO6\ e>  
1._1, _2是什么? LU1I `E  
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。 h<9s& p  
2._1 = 1是在做什么? jUe@xi s<T  
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。 o2/:e  
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。 s\*L5{kiSl  
W^(zP/  
b IDUa  
三. 动工 >p_W(u@ z$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wn%P.`o#  
l=@ B 'a  
<_EKCk  
peQwH  
template < typename T > &5 CRXf  
class assignment 5ut| eD`3  
  { nL@'??I1  
T value; mypV[  
public : BI'>\hX/V  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ayz*2 N`%  
template < typename T2 > > I2rj2M#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S|85g1}t  
} ; v88vr  
87 Z[0>  
y Zaf q"o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &Mh.PzO=b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L^J4wYFTO  
?=u?u k<-  
)M0YX?5A R  
inP2y?j  
  class holder c[dSO(=  
  { ,7{|90'V<  
public : ~q$]iwwqT  
template < typename T > [FFr}\}bY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0w?da~  
  { M4^G3c<  
  return assignment < T > (t); L%'J]HL-  
} ? SFBUX(p  
} ; !fh (k  
_NDQ2O  
uP~,]ci7  
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: ^T=9j.e'ja  
X! d-"[  
  static holder _1; Gh;\"Qx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mdi!Q1pS  
{u'szO}k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o`T.Zaik,  
而不用手动写一个函数对象。 $)lkiA&;  
KVi6vdgD  
?N#I2jxaD  
*?)MJ@  
四. 问题分析 +! 1_Mt6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1d^~KBfv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lriezI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |9* Rnm_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !)s(Lv%]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ? <?Ogq"<  
XlppA3JON|  
五. 问题1:一致性 g~lv/.CnA+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?]Yic]$n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ot0teNF  
hkK>h  
struct holder ddn IKkOp  
  { 'gwh:  
  // T:^.; ZY  
  template < typename T > ak(s@@k  
T &   operator ()( const T & r) const eG=d)`.JaV  
  { LdUz;sb  
  return (T & )r; G%F#I  
} ZO+RE7f*?c  
} ; SN6 QX!3  
g2OnLEF]s  
这样的话assignment也必须相应改动: pPReo)  
]_KWN$pd  
template < typename Left, typename Right > vYgJu-Sl  
class assignment _i =*0Q  
  { Z{8%Cln  
Left l; RdCGK?s  
Right r; 7@ym:6Y+]  
public : l@`k:?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X3:1KDVsV  
template < typename T2 > }7PJr/IuF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;,y_^-h;  
} ; 1+%UZK= K  
.k#PrT1C  
同时,holder的operator=也需要改动: y?s z&*:  
ZCCCuB  
template < typename T > dc$zW^i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \f,<\mJ#  
  { }8'_M/u\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LkbD='\=  
} e=Ox~2S  
j.M]F/j  
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。 V&zeC/xSq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l)r\SE1  
y-pdAkDh  
return l(rhs) = r; :zW? O#aL-  
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。 01(U)F\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [* xdILj  
7F`\Gz_2  
template < typename Tp > Ar-Vu{`  
class constant_t FPc `J  
  { <IrhR,@M,L  
  const Tp t; Z%~}*F}7X  
public :  ^B"LT>.[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M$x,B#b  
template < typename T > xQR/Xp!h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ; _%zf5;'  
  { It*U"4lgi  
  return t; aB%.]bi  
} s}zR@ !`  
} ; :3F[!y3b  
^EIuGz1@0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z~:)hwF  
下面就可以修改holder的operator=了 xI,3(A.  
@!;A^<{ka  
template < typename T > 0f4 y"9m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oc?|"  
  { %_ew{ff|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W @"Rdc-  
} QL0q/S1*  
'a(y]QG  
同时也要修改assignment的operator() ximVh}'a  
4s{=/,f  
template < typename T2 > {OG1' m6=/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gs<~)&x  
现在代码看起来就很一致了。 `.@udfog^0  
&Wy>t8DIK  
六. 问题2:链式操作 B9(w^l$kZ|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EH".ki=e  
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。 r'noB<| e  
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。 2)BO@]n  
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。 W@!qp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UVDMYA0  
+149 o2  
template < typename T > 7\@c1e*e  
struct result_1 IlJ"t`Z9)  
  { :1d;jx>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y,?=,x}o#  
} ; >4g!ic~O  
C\{A|'l!x  
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: m9h<)D'>  
=2q#- ,t  
template < typename T > ( yLu=  
struct   ref dr)*.<_+a(  
  { %=z>kU1|  
typedef T & reference; z/#,L!Z3  
} ; Le83[E*i  
template < typename T > e;v7!X  
struct   ref < T &> WOPIF~1v  
  { , S^y>  
typedef T & reference; #-%D(=&I  
} ; Q``1^E'  
OcB&6!1u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rzdQLan  
qFVZhBC  
template < typename T > j6s j2D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1<:5b%^c  
  { &wQ<sVQ0$  
  return l(t) = r(t); 9q]f]S.L  
} `*[Kmb\  
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。 oW OR7)?r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZQ"dAR/y  
I484c R2.  
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 5VE=Oo#&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +:Xg7H*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FM%WMyb[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UhR^Y{W5  
最后的布局是: "IS; o o$g  
                Add sudh=_+>  
              /   \ &$ }6:  
            Divide   5 MoxWnJy}  
            /   \ dkC_Sh{  
          _1     3 |>P:R4P  
似乎一切都解决了?不。 [ `|t(E'  
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。 /#5rt&q  
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。 I!b"Rv=Nf-  
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: ju:}%'  
/ 1TK+E$  
template < typename Right > vEjf|-Mb9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )4o8SF7lz  
Right & rt) const |`yU \  
  { DK2Wjr;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b73}|4v  
} S%H"i y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RJ'za1@z;b  
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。 "r`2V-E  
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。 c}v8j2{  
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。 Sj)?!  
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。 _G`Q2hf"5  
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? =Crl{Ax  
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: *56j'FX  
J_a2DM6d  
template < class Action > 1/bTwzR.g  
class picker : public Action &R/-~w5  
  {  Jj%xLv%  
public : };r EN`L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gWro])3  
  // all the operator overloaded m, +E5^  
} ; :bo2H[U+  
3hkEjR  
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}Vr_  
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: dm[JDVv|  
+dCR$<e9r  
template < typename Right > uJ|,-"~F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CVY-U|xFY  
  { ?gu!P:lZS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GQ85ykky  
} Tb^1#O  
?AO=)XV2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >q')%j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ys)  
X'.l h#&  
template < typename T >   struct picker_maker ?&6|imPE  
  { 3f>9tUWhTy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8bw, dBN  
} ; zn'Mi:O'p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '?90e4x3/  
  { {OQ)Np!  
typedef picker < T > result; uR=*q a  
} ; N f?\O@  
s!W{ru  
下面总的结构就有了: {y|.y~vW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 f% 8n?f3;u  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .$f0!` t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8\)4waz$  
至此链式操作完美实现。 8~!h8bkC  
dr8Q>(ZY  
>y}> 5kv  
七. 问题3 7u1o>a %9  
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。 hQ)?LPUB  
g}?39?o4  
template < typename T1, typename T2 > 8eCh5*_$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const amQiH!}8R  
  { H>\l E2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }If,O  
} $/u.F;  
6QHUBm2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M"-53|#:w\  
#p{8  
template < typename T1, typename T2 > ?t;,Nk`jx  
struct result_2 "SKv'*\b  
  { !!6@r|.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x wfdJ(&  
} ; 9e;{o,r@  
|+-b#Sa9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Nog{w  
这个差事就留给了holder自己。 3nq4Y'  
    3"HEXJMc  
# b3 14  
template < int Order > C:!&g~{cKi  
class holder; fX LsLh+~D  
template <> RR`\q>|  
class holder < 1 > SQ/}K8uZ  
  { '\pSUp  
public : 5:~ zlg  
template < typename T > %~dn5t ;  
  struct result_1 qe uc^+P;  
  { 98|1K>C  
  typedef T & result; gxDyCL$h3  
} ; 9)F$){G]vs  
template < typename T1, typename T2 > XU['lr&,W  
  struct result_2 S>[&]  
  { W Emh  
  typedef T1 & result; JFRbW Q0  
} ; U d+6=Us{  
template < typename T > 6m9\0)R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const meD83,L~N  
  { kCZ'p  
  return (T & )r; u\K`TWb%  
} t,5AoK/NL9  
template < typename T1, typename T2 > `j6O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tB0f+ wC  
  { SphP@J<ONW  
  return (T1 & )r1; w\JTMS$  
} &61h*s  
} ; -9 |)O:  
4?`*# DPl  
template <> @Y%i`}T%(  
class holder < 2 > p13y`sU=  
  { ^Y"|2 :  
public : oPxh+|0?  
template < typename T > I_`$$-|  
  struct result_1 7Zh#7jiZ`  
  { 9 KU3)%U  
  typedef T & result; u~'j?K.^  
} ; O V^?cA  
template < typename T1, typename T2 > tHJahK:"k  
  struct result_2 . N5$s2t  
  { SQdK`]4  
  typedef T2 & result; [WR*u\FF  
} ; V4<f4|IL  
template < typename T > "6WE6zq   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZjgfkZAS  
  { r#mH[|@W~  
  return (T & )r; G'iE`4`2  
} #!j wn^yq  
template < typename T1, typename T2 > a/~1CrYr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _o6Zj1p  
  { ib(4Y%U6~  
  return (T2 & )r2; 7] >z e  
} ~kZ? e1H  
} ; a^)@ }4  
Vpxsg CS  
c*V/2" 5  
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> >。 Q/l388'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 239g pf]}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d?[8VfAnh  
)%I62<N,z  
return l(i, j) = r(i, j); 1[(/{CClB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \2 [  
_WBWFGj  
  return ( int & )i; 0w".o!2\U{  
  return ( int & )j; {G-y7y+E  
最后执行i = j; Z"9D1Uk  
可见,参数被正确的选择了。 Oz5Ze/HBN  
i7O8f^|  
1{CVd m<9  
nhB.>ReAi  
TdrRg''@  
八. 中期总结 N}\3UHtO  
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: $*+`;PG-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pE]s>T a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (+9^)No  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o[k,{`M0  
Uclta  
KCS},X_  
"IzM:  
e~G um  
p~<d8n4UH  
九. 简化 03 I*@jj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pq*4yaTT'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9{R88f?;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0PJ7o#}_{@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {xQ(xy  
  +-*/&|^等 'dd[= vzK  
2. 返回引用。 gYa (-o  
  =,各种复合赋值等 oN.#q$\` k  
3. 返回固定类型。 RA:3ZV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  tZN'OoZ  
4. 原样返回。 z?g\w6  
  operator, ?[hkh8|  
5. 返回解引用的类型。 *|.-y->  
  operator*(单目) a(K^/BT  
6. 返回地址。 ]= 9^wS  
  operator&(单目) oedLe9!  
7. 下表访问返回类型。 e`t-:~'  
  operator[] KqWt4{\8v`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f5vsxP)Y[  
  operator<<和operator>> X/<Q3AK  
}&/_ S  
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。 B&z~}lL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e-YMFJtoK}  
2PEA<{u  
template < typename Left > XjJ[7"hs*  
struct value_return z 5IdYF?  
  { 3/RNStd<L!  
template < typename T > ),U>AiF]  
  struct result_1 $w ,^q+  
  {  kSU]~x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '>dx~v %  
} ; m 3"|$0C~  
??? ;H  
template < typename T1, typename T2 > +IbQVU~/  
  struct result_2 M>|R&v  
  { eW;0{P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p7]V1w:  
} ; @x/D8HK2  
} ; wT^QO^.  
S,^)\=v  
hH=}<@z   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qku!Mg  
{Nny .@P)H  
下面我们来剥离functor中的operator() 7\ kixfEg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gwv s  
@LR:^>&*  
return l(t) op r(t) ^ub@ Jwe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N&-J,p~  
return op l(t) sB%QqFRP  
return op l(t1, t2) vuNq7V*}  
return l(t) op tF~D!t@  
return l(t1, t2) op o_on/{qz  
return l(t)[r(t)] U9:I"f,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] } ^n346^  
n_MY69W  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9*j$U$:'  
单目: return f(l(t), r(t)); GGkU$qp2~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i>=!6Hu2  
双目: return f(l(t)); NT<vs"<B  
return f(l(t1, t2)); E@92hB4D"  
下面就是f的实现,以operator/为例 z3Q#Wmv2  
 @1O.;  
struct meta_divide I?Ct@yxhF'  
  { b=Oec%Adx  
template < typename T1, typename T2 > I2<5#|CXpZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >sm<$'vZ/  
  { -)$5[jM]  
  return t1 / t2; ~)IiF.I b  
} +:#UU;W  
} ; ^Qa!{9o[  
xHi.N*~D  
这个工作可以让宏来做: m}o4Vr;"  
`w#p8vR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 31k2X81;a  
template < typename T1, typename T2 > \ oVja$;>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y8CH=U[  
以后可以直接用 [X\~J &kD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jP"l5  
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 LV!<vakCK  
(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。。。) HMPb%'U~  
'MY0v_  
vZ/Bzy@|  
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 a?ux  
TjLW<D(i>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vs@H>97,G  
class unary_op : public Rettype qC ku q  
  { 0`%Ask  
    Left l; Rr6}$]1  
public : BoHpfx1C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E7>D:BQ\2  
GLE"[!s]f  
template < typename T > %e%VHHO|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ue2%w/Yo  
      { n(?BZ'&!O  
      return FuncType::execute(l(t)); Gsa~zGN  
    } ?5jq)xd2  
!pAb+6~T  
    template < typename T1, typename T2 > 8a,pDE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L@>$ Aw  
      { x4%1P w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [ T!0ka  
    } (hFyp}jkk  
} ; |h* rkLY  
:DoE_  
w-wap  
同样还可以申明一个binary_op XAw0Nn   
8D6rShx =  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G"D=ozr  
class binary_op : public Rettype WI}cXXUKm0  
  { caXSt2|'  
    Left l; &$8YW]1M  
Right r; ~zph,bk  
public : o GN*p_g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /+ Q3JS(  
l7vxTj@(-  
template < typename T > tiQeON-Q_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W}aCU~  
      { qEajT"?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }(/\vTn*1  
    } g=L80$1  
cbaa*qoU  
    template < typename T1, typename T2 > $i]G'fj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AtYqD<hl:  
      { .-4]FGg3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bd)'1;p  
    } i$JN s)I%  
} ; , Aw Z%  
RAB'%CY4  
p4^&G/'  
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 `Y_G*b.Rm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8Ai\T_l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7-A/2/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。 nR`)kORc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >vKOG@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。。。 #b wGDF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #$ooV1E  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gnN"6r1  
下面是修改过的unary_op "< })X.t  
O 8XHaVLg3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *~0U4kw+  
class unary_op 7Xf52\7n  
  { K n,td:(  
Left l; Ge1b_?L_  
  EFn[[<&><t  
public : \qz! v  
|qz&d=>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {@ Z=b 5/P  
oe<DP7e  
template < typename T > a4\j.(w)$D  
  struct result_1 E{BX $R_8  
  { YDYN#Ob(;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l!mx,O`  
} ; W^YaC (I  
8F9x2CM-[C  
template < typename T1, typename T2 > ve^gzE$<I  
  struct result_2 yS1i$[JV  
  { YF)k0bu&;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d<Dm(   
} ; =z[$ o9  
%U6A"?To  
template < typename T1, typename T2 > DIw9ov>k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q?>DbT6  
  { 7#(0GZN9h%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); se=;vp]3a  
} 3 #"!Hg  
4 (XV)QR  
template < typename T > qL4s@<|~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z rv:uEl  
  { o3JSh=  
  return OpClass::execute(lt(t)); "h-ZwL  
} _p^$.\k"  
Jq?Fi'2F%  
} ; L%jIU<?Z7  
hBi/lHu'  
Mj`g84  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3,?LpdTS  
好啦,现在才真正完美了。 "x3x$JQZy  
现在在picker里面就可以这么添加了: D)tL}X$  
"!ks7:}v  
template < typename Right > foUB/&Ee  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0< 93i   
  { -9Dr;2\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cx]H8]ch7  
} z(Z7[#.  
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。 Zc'^iDAY  
2Z>8ROv^X  
5W0s9yD  
0n}v"61q  
(67byO{  
十. bind u+^KP>rM(  
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。 8u%,5GV>Xr  
先来分析一下一段例子 yLPP6_59$  
l <p(zLR  
hn~btu 9h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N\|BaZ%>|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _F8THYg (  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  nZ)E @  
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。 Z~F*$jn  
我们来写个简单的。 H: S<O%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: ] n\]ao  
对于函数对象类的版本: 3N 5@<:2`  
P=PeWX*L<Z  
template < typename Func > v*OV\h.  
struct functor_trait !_FTy^@c2  
  { 6_:I~TTX  
typedef typename Func::result_type result_type; Fv*Et-8tN5  
} ; e_"m\e#N  
对于无参数函数的版本: $01csj  
&u~Pp=kv  
template < typename Ret > y)"rh/;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #0PZa$kM(o  
  { S+"Bq:u"  
typedef Ret result_type; TOhWfl;  
} ; mfG m>U  
对于单参数函数的版本: IEfYg(c0U  
{1qr6P,"  
template < typename Ret, typename V1 > YmpaLZJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JfY(};&  
  {  S'\e"w  
typedef Ret result_type; Npi) R)  
} ; =?Ui(?tI  
对于双参数函数的版本: Kv2S&P|jXM  
YUHiD *  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SU1N*k#-o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?4oP=.  
  { c/igw+L()  
typedef Ret result_type; 7377g'jL  
} ; BeN]D  
等等。。。 I\x9xJ4x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DJ*mWi.  
 "iR:KW@  
template < typename Func > [:(/cKo  
struct func_return ALV(fv$cD  
  { ,i1BoG  
template < typename T > &=MVX>[  
  struct result_1 N:+)6a  
  { \|6VGh \Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {o 2 qY|S  
} ; H>W8F2VT  
X&kp1Ih<^  
template < typename T1, typename T2 > K7([Gc9  
  struct result_2 DVVyWn[  
  { ;b:'i& r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5\= y9Z- x  
} ; N .H<'Q8&  
} ; G|[{\  
O@4J=P=w  
PR]b ]=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Wa7wV 9  
]<C]`W2{  
template < typename Func, typename aPicker > c#>(8#'.U  
class binder_1 k}p8"'O  
  { $dXx@6fP  
Func fn; -jy0Kl/p  
aPicker pk; T=)qD2?  
public : !\[JWN@v  
d,?Tq  
template < typename T > KPI96P  
  struct result_1 3h:y[Vm#9y  
  { gnjhy1o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N'WC!K.e  
} ; J{.UUw9Agd  
\1LfDlQk)  
template < typename T1, typename T2 > o<%0|n_O&  
  struct result_2 ^!d0a bA  
  { S1I.l">P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k=[s%O 6H  
} ; 92t.@!m`  
-fl6M-CYX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,oh;(|=  
{?5iK1|}K  
template < typename T > XL^05  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #CaPj:>[  
  { DJ@n$G`^^  
  return fn(pk(t)); q[C?1Kc .z  
} 9O:l0 l  
template < typename T1, typename T2 > x(vQ %JC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (y 7X1Qc)  
  { F-,chp  
  return fn(pk(t1, t2)); tV`=o$`  
} W.?/p~  
} ; E "}@SaB-  
: S3+UT  
_1&Ar4:  
一目了然不是么? 9i}$245lB  
最后实现bind y:}qoT_.  
z-606g  
uBa<5YDF  
template < typename Func, typename aPicker > N{S) b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |:&6eDlR  
  { n\l?+)S *  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &v0-$  
} m;]wKd"  
Cp mT *  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %ACW"2#(  
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。 m|B=&#  
0Zi+x#&d  
十一. phoenix &.\7='$F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >#x[qX  
=uH2+9.  
for_each(v.begin(), v.end(), {V2"Pym?  
( ]FZPgO'G  
do_ y'`/^>.  
[  '2*OrY  
  cout << _1 <<   " , " a @2fJ}  
] [i /!ovcY  
.while_( -- _1), H{vKk  
cout << var( " \n " ) lQHF=Jex  
) X<}}DZSu a  
); Ly+UY.v"  
_E`+0;O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <3x%-m+p4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 32<D9_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qk:Lo*!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mGj)Zrx>  
5M~{MdF|.  
`a4&_`E,p  
template < typename Cond, typename Actor > 5b7(^T^K  
class do_while kFWwz^x  
  { {h7 vJ^  
Cond cd; 3W%6n-*u  
Actor act; eKvr1m- -  
public : 0_gN]>,9n  
template < typename T > )*;Tt @'y  
  struct result_1 vKG\8+  
  { >bh+!5Y0  
  typedef int result_type; %7 bd}sJ#  
} ; su1lv#  
p)yP_P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} heCM+ =#~  
.Q,"gsY  
template < typename T > \D?'.Wo%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lD0-S0i  
  { D4!;*2t  
  do V| 97;  
    { C~qZ&  
  act(t); nc k/Dw  
  } 1@}F8&EZ  
  while (cd(t)); <|}Z6Ti  
  return   0 ; `Npa/Q  
} xo_STLAw  
} ; rMDvnF  
'K?h6?#  
S)WxTE9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RW. qw4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9efDM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &-yRa45?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K {' atc  
下面就是产生这个functor的类: p|-MwCeH  
SN}K=)KF#  
DWt|lO  
template < typename Actor > S{+t>en  
class do_while_actor x|0C0a\"A  
  { 2`$*HPj+G  
Actor act; gT+g@\u[  
public : a|7C6#iz$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /:4J  
@.eN+o9|  
template < typename Cond > @ep.wW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N>H@vt~  
} ; 3U@jw,K!{A  
rv*{[K  
6VGY4j}:(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [gmov)\c  
最后,是那个do_ "`49m7q1H  
kw#X,h P  
(u@:PiU/eP  
class do_while_invoker o8g7wM]M  
  { .dlsiBh  
public : +; KUL6  
template < typename Actor > 6dIPgie3w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3CoZ2  
  {  ##rkyd  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5^g*  
} 0Qt!w(  
} do_; E)_n?>Ar  
} {1IB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6Rn?pe^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4E^ ?}_$  
最后来说说怎么处理break和continue H0afu)$,  
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。 ~XTC:6ts  
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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