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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e;b,7Qw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iO=xx|d  
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, t}-[^|)7  
)#-27Y  
4GJ1P2  
'B}pIx6k~  
  class filler tB.;T0n  
  { ZK5(_qW&i  
public : 3oX%tx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4X7y}F.J  
} ; Wz$%o'OnC  
@k~?h=o\b  
 ToNi<~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >yvP[$]!6  
!mFo:nQ)}  
f uojf+i  
;SQ<^"eK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wd4fIegk  
L/(e/Jalg  
(^GVy=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $;un$ko6%  
<B 5^  
8>x.zO_.c>  
N_<sCRd]9  
二. 战前分析 /H.QGPr  
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。 \3K6NA!L  
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 U`q[5U"  
^B@4 w\t  
zjgK78!<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2rHw5Wn]~  
  /* --------------------------------------------- */ Wu)ATs}  
vector < int *> vp( 10 ); Sp)KtMV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O;M_?^'W  
/* --------------------------------------------- */ #oMbE<//"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 992;~lBu  
/* --------------------------------------------- */ aKs!*uo0H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ':# ?YQ}2  
  /* --------------------------------------------- */ %sC,;^wla'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bGRI^ [8#+  
/* --------------------------------------------- */  d$ Mk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ezTu1-m  
1_:1cF{w  
UwtOlV:G{  
Ku LZg  
看了之后,我们可以思考一些问题: wo2^,Y2z+  
1._1, _2是什么? ^vm[`M  
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。 cJA0$)JP&  
2._1 = 1是在做什么? ))c;DJc  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 lp[3z& u  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ub6\m=Y7  
($(6]?J(?7  
l^xkXj  
三. 动工 qGkrG38K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~ C5iyXR  
L*tXy>&b.  
kN9S;o@)  
X@+:O-$  
template < typename T > $}oQ=+c5  
class assignment e<5+&Cj  
  { N&NOh|YS  
T value; HY#7Ctn3  
public : zc J]US  
assignment( const T & v) : value(v) {} AX**q$ 'R  
template < typename T2 > Z{#^lhHx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vVyO}Q`  
} ; o0-e,F>u  
w|WZEu:0|  
^a; V-US  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V$ 38  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *wt yyP@  
qh$D;t1=  
+Smv<^bW  
|}Mkn4  
  class holder sxL;o >{  
  { 4\pA^%73  
public : d1e'!y}R5  
template < typename T > &o"Hb=k<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }=A6Jv(j  
  { 7i{Rn K6*  
  return assignment < T > (t); rQ}4\PTi  
} qIjC-#a=m  
} ; PB>p"[ap4  
W/oRt<:E  
JoW*)3Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p8s2#+/  
Oi BK  
  static holder _1; U]vNcQj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (/YC\x?  
u4VQx,,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]&/jvA=\l,  
而不用手动写一个函数对象。 R'dF<&Kj|  
3JW9G04.  
fH`1dU  
md$[Bs9  
四. 问题分析 } Q1$v~  
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。  p<*-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。 <eN>X:_N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uNd;; X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @<vDR">  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0IDHoNaT<  
0O-p(L=  
五. 问题1:一致性 }"m@~kg=  
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?| 'IfM~9'D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WY 2b  
CyG@  
struct holder w**.8]A"N  
  { o*p7/KvoT  
  // FGwz5@|E  
  template < typename T > DP^{T/G  
T &   operator ()( const T & r) const %J.Rm0FD:  
  { 5mSXf"R^  
  return (T & )r; wT*N{).  
} mf}?z21vD  
} ; F!]UaEmV  
z*yN*M6t  
这样的话assignment也必须相应改动: {h9#JMIA  
);))kYr  
template < typename Left, typename Right > 9k7|B>LT  
class assignment "6Dz~5  
  { nt;A7pI`  
Left l; }QJE9;<e  
Right r; Slv}6at5  
public : ~fCD#D2KU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fg#*rzA  
template < typename T2 > 0RoI`>j'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8w2+t>?  
} ; SF_kap%JM  
yv3my aS  
同时,holder的operator=也需要改动: |lJXI:G G  
/2l4'Q=  
template < typename T > D%^EG8i n.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \XRViG,|5  
  { ?-@h Nrx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t9m`K9.\  
} s ^)W?3t]  
.\U+`>4av  
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。 ZLL0 6p   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `n^jU92  
qk_ s"}sS  
return l(rhs) = r; bO2$0!=I  
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。 ?WAlW,H>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $%1[<}<  
Q8:u1$}  
template < typename Tp > PI?-gc?[  
class constant_t JC=Bxv  
  { 0eQ5LG?)  
  const Tp t; ORtl~V'  
public : :~T:&;q0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uL-i>!"L!}  
template < typename T > =,T~F3pK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +!_^MBkk  
  { ;U20g:K  
  return t; #mllVQ  
} j,1,;  
} ; sgCIY:8  
PI{sO |  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1]hMA\x  
下面就可以修改holder的operator=了 )3..7ht3^5  
<CA lJ  
template < typename T > J=\Y4- "  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E0)v;yRcw  
  { ie$=3nZJ}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'kh%^_FH7  
} ahV_4;yF  
4yBe(&N-d  
同时也要修改assignment的operator() #e9B|Y?b  
,%KB\;1mn'  
template < typename T2 > ( j-(fS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >Mvt;'c  
现在代码看起来就很一致了。 tS!~> X  
gcv,]v 8  
六. 问题2:链式操作 1/&j'B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P%/+?(?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "V9!srIC  
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。 RisrU  
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。 !o.g2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tl=vgs1  
z4f5@  
template < typename T > U3za}3  
struct result_1 RsV<*s  
  { XD|&{/O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DG:=E/@  
} ; :\bttPw5  
VWMCbg>R  
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: +-.BF"}  
1%-?e``.  
template < typename T > _aD x('  
struct   ref <4O=[Q5S  
  { mR0@R;,p  
typedef T & reference; . }=;]=  
} ; 3)3'-wu  
template < typename T > X,OxvmDm  
struct   ref < T &> _X]?  
  { |/<iydP  
typedef T & reference; .7kVC  
} ; #); 6+v  
i5AhF\7F9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (=PnLP  
>Y \4 v}-  
template < typename T > u{3KV6MS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S((8DSt*  
  { He]F~GXP  
  return l(t) = r(t); PkVXn  
} }F3Z~  
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。 :JN3@NsK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /NkZ;<uxJ  
~P/G^cV3s  
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 L9kSeBt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tjTF?>^6|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #|e <l1F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F;_;lRAb  
最后的布局是: 5o72X k  
                Add >)5vsqGZaK  
              /   \ ;J5oO$H+68  
            Divide   5 3; M!]9ms  
            /   \ 3$kZu  
          _1     3 ##n\9ipD  
似乎一切都解决了?不。 P,%|(qB  
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。 .9ROa#7U;n  
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。 S3=J1R,  
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: *Zc-&Dk:Ir  
h5Z\9`f[  
template < typename Right > bZlAK)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !PQRlgcG  
Right & rt) const un /eS-IIh  
  { ~j 4=PT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  LSfj7j`  
} (*;u{m=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MD On; Af>  
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。 A9R}74e4g  
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。 3n/L; T,X  
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。 g_x<+3a  
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。 '+eP%Y[W%  
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? h]=chz  
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: )l"0:1Ig  
S4(IYnwN  
template < class Action > S_QDYnF)`  
class picker : public Action b,@:eVQ7  
  { 2`},;i~[  
public : bc"{ZL!C  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  z7K?rgH  
  // all the operator overloaded "ulaF+  
} ; JBYQ7SsAS0  
 qJK^i.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。 2cDC6rul  
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: ydFY<Mb(o  
]MHQ "E?  
template < typename Right > &B.r&K&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dn5v|[dJ  
  { q{@Wn]!k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s R~&S))  
} %z.G3\s0  
BNByaC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IM#+@vv  
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。 DTJ  
c]LH.  
template < typename T >   struct picker_maker e Jwr  
  { tb i;X=5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /qCYNwWH9  
} ; Po_9M4kU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z  b1v  
  { f"tO*/|`  
typedef picker < T > result; hw7_8pAbh  
} ; T-@pTJ !K9  
-Rvxjy)[N  
下面总的结构就有了: .dfTv/n  
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。 3}+/\:q*  
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。 &l.^UQ   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @N(jd($E  
至此链式操作完美实现。 *p-Fn$7\n  
}Q%>Fv  
L=p.@VSZ  
七. 问题3 kal8k-$#  
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。 s=$7lYX  
l:ED_env:  
template < typename T1, typename T2 > _5)#{ o<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{S7ia"s  
  { OBZ|W**N"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /X:lt^?%I  
} @U)'UrNr~  
6M6QMg^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,'9tR&S$_  
Dux`BKl  
template < typename T1, typename T2 > G^R;~J*TDE  
struct result_2 -Z Z$ 1E  
  { 06`__$@h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?yz%r`;r  
} ; w(yU\ N  
08f~vw"  
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? -3V~YhG  
这个差事就留给了holder自己。 i`Yf|^;@2>  
    l=oVC6C  
x B?:G  
template < int Order > 7HJv4\K  
class holder; </%H'V@  
template <> ? vlGr5#  
class holder < 1 > H>r-|*n  
  { Wf?sJ`.%b  
public : U\[V !1O  
template < typename T > ^"Y'zI L  
  struct result_1 1Q%.-vs  
  { y"hM6JI  
  typedef T & result; MT5A%|He  
} ; d{he  
template < typename T1, typename T2 > EH:1Z*|Z{\  
  struct result_2 E,|n'  
  { <Z;7=k  
  typedef T1 & result; &SM$oy#?  
} ; PYUY bRn  
template < typename T > DG-vTr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |:?.-tq  
  { D 6]$P%t9  
  return (T & )r; L7g&]%  
} vP4Ij  
template < typename T1, typename T2 > Jv<)/Km`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Id*^H:]C#  
  { >(CoXSV5  
  return (T1 & )r1; ""+*Gn 7^8  
} pd1m/:  
} ; Psa8OJan  
kziBHis!  
template <> OT[m g4&  
class holder < 2 > .g#=~{A  
  { {Y"r]:5i  
public : -FR;:  
template < typename T > L8zqLD i&  
  struct result_1 a7|&Tbv  
  { ;40m goN  
  typedef T & result; <f6PULm  
} ; J){\h-4  
template < typename T1, typename T2 > ZX;k*OrW  
  struct result_2 }^<zVdwp  
  { FNM"!z  
  typedef T2 & result; "k|`xn  
} ; Ltw7b  
template < typename T > !S!03|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @qDrTH]5  
  { K)+l6Q  
  return (T & )r; ?GarD3#A  
} D.o|($S0  
template < typename T1, typename T2 > 3R*@m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X-,y[ )  
  { LwPM7S~ *  
  return (T2 & )r2; cv4M[]U~  
} S7/v ,E  
} ; \,!q[nC  
f ti|3c  
1^#Q/J,  
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> >。 t"p#ii a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *`-29eR"8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zjS:;!8em  
cmU+VZ#pk  
return l(i, j) = r(i, j); h3EDN:FQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }hitU(5t0  
kA;Tr4EA6  
  return ( int & )i; T:">,* |  
  return ( int & )j; Iq]6]  
最后执行i = j; mtQ{6u  
可见,参数被正确的选择了。 $jm<' 4  
$-?5Q~  
}.cmiC  
bMZn7c  
g <4M!gi  
八. 中期总结 Sc$wR{W<:  
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: DB%AO:8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  KdJx#Lc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '?gI cWM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w%dIe!sV  
K!K"}%/_  
XHM"agrhSQ  
&[Zap6]  
#(+HSZm  
i;zGw.;Q  
九. 简化 9*+0j2uhQ  
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。 llfiNEK5;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z_ gV Ya  
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: (+8xUc(w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @n X2*j*u  
  +-*/&|^等 d.j'0w"   
2. 返回引用。 F]A~~P  
  =,各种复合赋值等 r&3o~!  
3. 返回固定类型。 -,A5^>}%,Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N8YBu/  
4. 原样返回。 j~S!!Z ]  
  operator, KBRg95E~]l  
5. 返回解引用的类型。 ;3}EB cw)  
  operator*(单目) *\:_o5o%[T  
6. 返回地址。 eQVPxt2N  
  operator&(单目) d3G{0PX  
7. 下表访问返回类型。 "E|r3cN  
  operator[] Ru^ ONw"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1R%`i '$/  
  operator<<和operator>> W}2 &Pax  
L sDzV)  
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。 )g:,_1s)|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >_aio4j}r  
.hlQ?\  
template < typename Left > Qy^z*s  
struct value_return )cK  tc  
  { nuO3UD3  
template < typename T > U?F^D4CV\  
  struct result_1 hY= s9\  
  { JM-ce8U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?)[zLnxc&  
} ; <%>n@A  
7{^4 x#NO  
template < typename T1, typename T2 > XBQ<  
  struct result_2 ;IuK2iDt<  
  { CxA\yG3L&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7vpN 6YP  
} ; >6[ X }  
} ; zRy5,,i5=[  
Q P=[ Vw  
$JhZ'Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k=mT!  
n;kciTD%wK  
下面我们来剥离functor中的operator() ('* *nP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !P~ PF:W~|  
*pTO|x{  
return l(t) op r(t) KM5DYy2 A6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V4eng "  
return op l(t) v*H &F   
return op l(t1, t2) YNg\"XjJM<  
return l(t) op K Z!N{.Jk  
return l(t1, t2) op g| ._n  
return l(t)[r(t)] fATA%eA8;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H6ky)kF&  
HZDaV&)@  
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: YQ @dl  
单目: return f(l(t), r(t)); \)otu\3/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uRm_  
双目: return f(l(t)); >'ksXA4b  
return f(l(t1, t2)); Wj4^W<IO  
下面就是f的实现,以operator/为例 sWsG,v_  
J+@MzkpK  
struct meta_divide :otY;n-  
  { [W9e>Nsp0  
template < typename T1, typename T2 > GSGyF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M9Nk=s! 3  
  { qIDWl{b<  
  return t1 / t2; hY.e[+  
} UH 47e  
} ; /o|PA:6J  
xTJ Sr2f  
这个工作可以让宏来做: #a(%(k S  
pkXfsi-Nu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #hgmUa  
template < typename T1, typename T2 > \ s%N`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Mhv1K|4s  
以后可以直接用 rL%]S&M9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rnn2u+OG   
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 {d 1N&  
(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。。。) QiTR-M2C!  
abROFI5.L  
$u; >hk  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8h&oSOkQk,  
h v$uH7Fz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5u;Rr 1D  
class unary_op : public Rettype !,? <zg  
  { &RK H2R  
    Left l; }osHA`x"2  
public : [$( sUc(%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4_Qa=T8  
y+4?U  
template < typename T > }BI~am_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,DQGv_  
      { L$Hx?^3  
      return FuncType::execute(l(t)); z(g%ue\  
    } ? G$Om  
QKp+;$SE'  
    template < typename T1, typename T2 > +cz"`T`X 2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I.^X2  
      { pqyWv;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aBXYri  
    } ;cv.f>Cm  
} ; zwM"`z  
T} n N=Q4  
^>N8*=y  
同样还可以申明一个binary_op jo9J%vo  
`zdH1p^w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N]1V1c$G*  
class binary_op : public Rettype 1YOg1 n+k  
  { Gw ~{V  
    Left l; Qg'c?[~W@  
Right r; |d,F-9iw  
public : ==%`e/~Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .S~@BI(|<  
L;/9L[s,  
template < typename T > LP.HS'M~u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sm$p\ORa  
      { h5L=M^z!>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !]$V9F{K  
    } UWQtvQ f  
;[(= kOI  
    template < typename T1, typename T2 > i&'#+f4t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zP_]  
      { E]?)FH<oP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ppAmN0=G  
    } kCj`V2go  
} ; iuiAK  
w Y8@1>ah  
^oS$>6|  
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 uQH%.A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }x*7l`1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ct4LkmD  
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。 WMW1B }Z3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J'o DOn.M  
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。。。 8';m)Jc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %lN2n,AK  
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) %b=Y <v  
下面是修改过的unary_op `_|aeoK_  
L ;6b+I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hS4.3]ei  
class unary_op dZPW2yf  
  { x>}B#  
Left l; )VNM/o%Q  
  ARPKzF`Wq  
public : 10mK}HT>4B  
}7K@e;YUg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \ jE CSV|  
ToV6lS"  
template < typename T > 4w 'lu"U  
  struct result_1 `,+#!)  
  { Z;#%t.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "[k1D_PZ  
} ; b)N[[sOt  
xpF](>LC(  
template < typename T1, typename T2 > .:rmA8U[  
  struct result_2 <>%,}j 9  
  { M(yH%i^A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *'6s63)I2  
} ; 9X(Sk%  
vB^uxdt|m  
template < typename T1, typename T2 > ]fj-`==  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^V[/(Lq  
  { )CJES!! W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M&r2:Whk  
} 1Q]Rd  
|+98h&U~  
template < typename T > Z.quh;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _1ew(x2J  
  { 5UE409Gn'  
  return OpClass::execute(lt(t)); g+/0DO_F3  
} j.DHqHx  
T .kyV|  
} ; kB o;h.[l  
-LTKpN`[@  
wzd`l?o,  
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 ndw7v  
好啦,现在才真正完美了。 #<4--$Xo  
现在在picker里面就可以这么添加了: ylu2R0] (  
@dl8(ILk'  
template < typename Right > -OrR $w|e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o]<jZ_|gB  
  { vYdR ht\(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n0Go p^3  
} Jy]Id*u9  
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。 6JhMkB^h  
@D)Z{=>{=5  
L7]]ZAH!1  
{Bh("wg$Lk  
Ea-bC:>  
十. bind 4jQ'+ 2it  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b^x07lO  
先来分析一下一段例子 /t*YDWLg  
`z9J`r= I  
#;]2=@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :$?Q D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iRNLKi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `?"6l5d.]  
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。 fxd0e;NAAh  
我们来写个简单的。 B8H75sz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dy<27=  
对于函数对象类的版本: >.e+S?o  
\7Qb229?  
template < typename Func > 'f+NW &   
struct functor_trait )s)_XL  
  { =LI:S|[4  
typedef typename Func::result_type result_type; | f\D>Y%)  
} ; _1aGtX|W  
对于无参数函数的版本: <J&7]6Z  
D^+?|Y@N  
template < typename Ret > <*<U!J-i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z}+i=cAN  
  { ]!Oue_-;  
typedef Ret result_type; Lu=O+{*8  
} ; je%ldY]/@  
对于单参数函数的版本: ?iv=53<c#  
:HRT 2I  
template < typename Ret, typename V1 > y(5:}x&E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dY!u)M;~~  
  { 'N\&<dT>  
typedef Ret result_type; E)W@{?.o#  
} ; >zs5s  
对于双参数函数的版本: jAC78n,Fi@  
d]SYP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  Q=#I9-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jn JZ# =)  
  { dz-y}J11  
typedef Ret result_type; X:EEPGE  
} ; (RE2I  
等等。。。 Q9c)k{QZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #H~_K}Ks  
\S ."?!U  
template < typename Func > P|xG\3@Z  
struct func_return O)]v;9oER  
  { Xgat-cy'DA  
template < typename T > [&#/|zH'j:  
  struct result_1 I[d]!YI}F  
  { <41ZZ0<EwY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NmpnJu|8  
} ; [=uIb._Wv  
eKG2*CV  
template < typename T1, typename T2 > /Vww?9U;  
  struct result_2 y 9L14  
  { `s"d]/85VW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d ~`V7B2Y  
} ; g`0moXz  
} ; nlGHT  
^U@~+dw  
iPj~I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^YlI>_3s  
TQ ]dW  
template < typename Func, typename aPicker > Z9K})47T  
class binder_1 gb" 4B%Hm  
  { DHw<%Z-J  
Func fn; ~F!,PM/  
aPicker pk; H:QhrL+7_  
public : V '.a)6  
*if`/N-q(m  
template < typename T > C vDxq:x  
  struct result_1 fCw*$:O  
  { ;11x"S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ru9zTZZD  
} ; vScjq5 "p  
r!GW= u'  
template < typename T1, typename T2 > 8b(!k FxD  
  struct result_2 N ( Oyi  
  { "_1)CDqP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J G$Z.s  
} ; G~,:2 o3  
WsGths+[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l \OLyQ  
Dw6fmyJ:  
template < typename T > eWs&J24  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?C-Towo=i  
  { 78 f$6J q  
  return fn(pk(t)); kz} R[7  
} U7h(`b  
template < typename T1, typename T2 > B1!kn}KlL{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x;s0j"`Jb  
  { lLhL`C!  
  return fn(pk(t1, t2)); QzvHm1,@  
}  #xh_  
} ; q5DEw&UZJ  
H`9Uf)  
sD;M!K_  
一目了然不是么? a_~=#]a  
最后实现bind k[j90C5  
U8$4 R,+  
Mkxi~p%<r  
template < typename Func, typename aPicker > WKfkKk;G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b97w^ah4gJ  
  { ULJmSe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o5U(i  
} X}ma]  
$sHP\{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )!:sFa 1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 c2nKPEX&5  
zAzP,1$?  
十一. phoenix mHc>"^R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FS6`6M.K  
 as yZe  
for_each(v.begin(), v.end(), 2Os1C}m  
( q?qC  
do_ H,unpZ(  
[ I#F!N6;  
  cout << _1 <<   " , " w8S!%abl1  
] :Qt  
.while_( -- _1), 8,P- 7^  
cout << var( " \n " ) dP?Ge}  
) fxaJZz$o  
); Z<[<n0o1  
}@ Z56  
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: *iBTI+"]  
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 a8k;(/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~}EMk3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :}8Z@H!KkY  
.IBp\7W!?E  
'rp }G&m  
template < typename Cond, typename Actor > b V+(b9  
class do_while tGvG  
  { -VxTx^)>  
Cond cd; 4fk8*{Y  
Actor act; L!0OC''C  
public : ULrr=5&8  
template < typename T > !* Ti}oIo&  
  struct result_1 g9D^)V  
  { '.Ed`?<p  
  typedef int result_type; NX`*%K  
} ; o1W:ox?kO  
v\16RD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X+L) -d  
@AHm!9?o  
template < typename T > IN8>ZV`j)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 00v&lQBW  
  { ]^':Bmq  
  do |F,R&<2  
    { dI&!e#Y  
  act(t); %~L>1ShtU  
  } $vC1 K5sLk  
  while (cd(t)); QO;N9ZI  
  return   0 ; zJP6F.Ov!  
} X[`bMa7IB(  
} ; b2aF 'y/  
EVp,Q"V]  
3bk|<7tl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ) [0T16  
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;0g!&-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。 @KX \Er  
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。 (" LQll9  
下面就是产生这个functor的类: + a- 6Q ~  
VE+IKj!VG0  
'!l 1=cZD  
template < typename Actor > 4wC+S9I#E^  
class do_while_actor l^ZI* z7N  
  { /VmR<C?h  
Actor act; $o$ maA0  
public : d>;&9;)H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2gO2jJlv  
MZ Aij  
template < typename Cond > z<H~ItX,n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HGm 3+,  
} ; 6qcO?U  
@-UL`+  
.>Ljnk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^Wxad?@  
最后,是那个do_ >:D j\"o  
]|`C uc  
*`ZH` V  
class do_while_invoker 64hk2a8  
  { Q+g!V5'  
public : b Q]/?cCYV  
template < typename Actor > (Qa/EkE^*w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3nZo{p:E  
  { ,%\o4Rc'o  
  return do_while_actor < Actor > (act); \ [a%('}  
} sR/b$j>i3  
} do_; ': N51kC  
FQ g~l4WX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O_Oj|'bBC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZPbpp@,  
最后来说说怎么处理break和continue nstUMr6  
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。 V(Ub!n:j  
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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