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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *.n9D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V?0|#=_mE  
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, 3QM.X^ANH  
,Es5PmV@$%  
/vwGSuk._  
OfbM]:}<3  
  class filler WVf;uob{  
  { @;JT }R H-  
public : 3 3s.p'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5 S7\m5  
} ; P=(\3ok  
adHHnH`,  
_+.z2} M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .ye5 ;A}  
r6*0H/*  
i,$*+2Z  
D{PO!WzW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u`R  
_lu.@IX-  
GriL< =?t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `cMa Fc-y/  
kplyZ  
+8mfq\ Y1  
|!flR? OU  
二. 战前分析 .lOEQLt  
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。 "otP^X.  
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 $ [M8G   
Cf@WjgR  
<?2[]h:wp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s{Ryh.IyI  
  /* --------------------------------------------- */ 0E o*C9FP~  
vector < int *> vp( 10 ); 57%:0loW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wvBJ?t,  
/* --------------------------------------------- */ 7f~.Qus  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QU8?/  
/* --------------------------------------------- */ h8 $lDFo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \b{=&B[Q$'  
  /* --------------------------------------------- */ Pdrz lu   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \;$j "i&  
/* --------------------------------------------- */ kYmkKl_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zl4Iq+5~6Q  
]geO%m  
<G}>Gk8x  
'!b1~+PV  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nq9@^ E-{M  
1._1, _2是什么? KZsSTB6J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {CYFM[V  
2._1 = 1是在做什么? E{(7]Wri  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pN1W|Wv2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xzAyE5GL>  
{Lrez E4  
&5~bJ]P   
三. 动工 }Q/xBC)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JY4 +MApN  
QEm6#y  
AQ'~EbH(  
#e{l:!uS\  
template < typename T > bCy.S.`jHQ  
class assignment F3;UH%L1  
  { M,3sK!`>  
T value; vqJiMa j@Z  
public : 6- s/\  
assignment( const T & v) : value(v) {} m80QMosp  
template < typename T2 > u\<z5O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l" *zr ;#  
} ; 6rq:jvlx$  
qMmh2a&  
yI)~- E.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o~*% g.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mj{TqF  
Vj2]-]Cm  
EO:i+e]=  
j1_CA5V  
  class holder v0apEjT  
  { &3:-(:<U  
public : '>@ evrG  
template < typename T > ")i4w{_y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .?@$Rd2@W  
  { E&7U |$  
  return assignment < T > (t); l]uF!']f  
} s1?N&t8c  
} ; &Plc  
[yW0U:m  
xbvZ7g^  
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: )8!""n~  
J XPE9uH  
  static holder _1; BwEO2a{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HX7"w   
1\$xq9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W{*U#:Jx1  
而不用手动写一个函数对象。 R]/3`X9!d>  
qa.nm4"6+  
Xt_8=Q  
9NBFG~)|l[  
四. 问题分析 "fU=W|lY  
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。 ^"(C Zvq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +>M^p2l*&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  |'aGj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~*79rDs{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v1oq[+  
si.ZTG9m  
五. 问题1:一致性 Wj(O_2  
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?| xVf AlN37(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )R(kXz=M  
wzwEYZN(q  
struct holder W_Z%CBjcT  
  { sC(IeGbX  
  // 0r*E$|zZ  
  template < typename T > f(6`5/C  
T &   operator ()( const T & r) const 6c$ so  
  { O&RW[ml*3  
  return (T & )r; qRZv[T%*Q  
} +vIpt{733  
} ; anxg D?<+B  
I} q2)@  
这样的话assignment也必须相应改动: @@-n/9>vs  
iP]KV.e'/C  
template < typename Left, typename Right > - 0R5g3^*/  
class assignment lA<n}N)j  
  { ;:4&nJ*qG  
Left l; P<ElH 3J`  
Right r; %M]%[4eC  
public : u!hY bCB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gFizw:l  
template < typename T2 > GL-v</2'U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A<fKO <d  
} ; ;4>YPH  
xQ+UZc  
同时,holder的operator=也需要改动: X ^8@T  
^~9fQJNs  
template < typename T > BKvX,[R2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q,9"/@:c,  
  { bA!n;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w$[&ejFb  
} qIS9.AL  
K|,P  
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。 $P&{DOiKS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #.L9/b(  
(0dy,GRN  
return l(rhs) = r; ABb,]%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >'ev_eAk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I! eu|_cF  
IO3p&sJ/  
template < typename Tp > cvxYuP~  
class constant_t c%+/TO  
  { u atY:GSR  
  const Tp t; )eIC5>#.  
public : BbsgZ4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 55q!2>Jh.  
template < typename T > Q]$gw,H"6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v3O+ ;4  
  { 7^)8DwAl  
  return t; gR1vUad7  
} ,.DTJ7H+  
} ; E:vgG|??  
H1>~,zc>E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {*mf Is  
下面就可以修改holder的operator=了 7+ +Fak  
-Pt.  
template < typename T > \]<e Lw- v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *U>"_h T0  
  { @n2Dt d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %hDx UZ#0  
} niC ; WK  
C2}n &{T  
同时也要修改assignment的operator() V6Z~#=EQ  
$~7uDq  
template < typename T2 > ^/]w}C#:d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M^IEu }  
现在代码看起来就很一致了。 ?#s9@R1  
-&q@|h'  
六. 问题2:链式操作 cD.afy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;QO3^P}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B|d-3\sn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Db4(E*/pj!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t 2x2_;a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zVt1Ta:j  
lCafsIB  
template < typename T > `A\,$(q+  
struct result_1 h4p<n&)F  
  { '3<T~t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z9wKjxu+  
} ; Fi+8|/5  
^AhV1rBB  
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: x{DTVa 6y2  
M>qqe!c*  
template < typename T > yz}ik^T  
struct   ref CWBlDz  
  { .A6D&-&z  
typedef T & reference; >0F)^W?  
} ; ncGt-l<9  
template < typename T > #`]`gNB0Yg  
struct   ref < T &> ej91)3AO  
  { j]HzI{7y  
typedef T & reference; +Vv+<M  
} ; GFGW'}w-  
Xwp6]lx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mH.c`*  
*kY JwO^  
template < typename T > TWSqn'<E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cMs8D  
  { A_e&#O  
  return l(t) = r(t); /a,"b8  
} e"#QUc(  
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。 $^:s)Yv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qm_IU!b  
WOg pDs  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2dsXG$-W2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =jEVHIYt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^[x6p}$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VLPPEV-u  
最后的布局是: 2Tp @;[!3  
                Add zMke}2  
              /   \ FEH+ PKSc  
            Divide   5 |)VNf .aJZ  
            /   \ B>}B{qi|  
          _1     3 z:^ (#G{  
似乎一切都解决了?不。 8n/8uRIR  
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。 < ]"Uy p  
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。 _-|/$ jZ  
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: _u3%16,o  
2P/ Sq  
template < typename Right > _Z>n y&   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z0H+Or  
Right & rt) const 8vkCmV  
  { >,x&L[3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'yo-`nNFD  
} BT)PD9CN(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WA6reZ  
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。 P5KpFL`B  
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。 |.KB  
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。 ).)^\  
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。 {uDH-b(R  
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? qTrM*/m:]L  
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: 8-_atL  
.],:pL9d  
template < class Action > ~|G`f\Ln"  
class picker : public Action 4|&_i)S-Y  
  { ::p%R@?  
public : f AY(ro9Q(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7@R^B=pb  
  // all the operator overloaded B&QEt[=s  
} ; 6&+}Hhe  
0.\}D:x(z  
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。 ?8qN8rk^+  
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: 5O(U1 *  
%I=/ y  
template < typename Right > b@S~ =  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7{tU'`P>  
  { wg+[T;0S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j #~ S"t  
} ov<vSc<u  
O7]kcA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nx(jYXVT  
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。 T[evh]koB  
H|S hi/  
template < typename T >   struct picker_maker 2:@,~{`#*  
  { 3*T/ 7\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C|V5@O?;&  
} ; 2#   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EQe$~}[  
  { Sd F+b+P]  
typedef picker < T > result; J%]5C}v \  
} ; 1#3eY? Nb  
ef7BG(  
下面总的结构就有了: wV\7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Fh/psd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Q\W)}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 foUBMl  
至此链式操作完美实现。 "Lyb4#M  
v .ow`MO=;  
e,xJ%f  
七. 问题3 PM i.)%++  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {Mb2X^@7  
*~~J1.ja>  
template < typename T1, typename T2 > Dm%Q96*VAq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~z^49Ys:  
  { s",G w]8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j115:f  
} ]Q,&7D Ah  
w`EC6ZN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M6ZXq6J  
>;]S+^dXY  
template < typename T1, typename T2 > Hh%"  
struct result_2 i%GiWanG  
  { !<HF764@`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1g,Ofr  
} ; B}P!WRNmln  
1Vkb}A,'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n2dOCntN>  
这个差事就留给了holder自己。 gL~3z'$  
    o=RxQk1N  
TV|Z$,6l  
template < int Order > qC=9m[MI  
class holder; 37biRXqLH  
template <> aTfc>A;  
class holder < 1 > <I*N=;7  
  { g\9&L/xDN  
public : m7`S@qG  
template < typename T > )6BySk  
  struct result_1 /l$fQ:l  
  { mG1!~}[  
  typedef T & result; GPizR|}h  
} ; 3kh!dL3D  
template < typename T1, typename T2 > k%8kt4\wn6  
  struct result_2 M;W&#Fz%  
  { 03A QB;.  
  typedef T1 & result; Xq_h C"s  
} ; S?zP; iFj  
template < typename T > [0 rH/{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O 3?^P"C  
  { Rqbz3h~  
  return (T & )r; *%\Xw*\0  
} W6`_ lGTj  
template < typename T1, typename T2 > mhM;`dl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;pS+S0U   
  { ?&!!(dWFH  
  return (T1 & )r1; ++UxzUd  
} FRL;fF  
} ; txm6[Io  
'f0R/6h\3s  
template <> gV$0J?Pr.  
class holder < 2 > I FvigDj?  
  { mE=Tj%+ x  
public : 2"k|IHs1  
template < typename T > ?9 W2ax-4  
  struct result_1 Unansk  
  { dNCd-ep  
  typedef T & result; 's5H_ah  
} ; K47.zu  
template < typename T1, typename T2 > ,<C~DSAyZ  
  struct result_2 [vz2< genn  
  { I. Xbowl  
  typedef T2 & result; Hq~SRc~  
} ; ?r*}1WsH  
template < typename T > ,-kz \N@.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M04u>| ,  
  { zsj]WP6 j  
  return (T & )r; z =\ENG|x#  
} 0C3Y =F  
template < typename T1, typename T2 > Q<DXDvL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >s!k"s,  
  { Y9 Bk$$#\  
  return (T2 & )r2; nv(6NV  
} fGW~xul_  
} ; Ic^ (6  
.Wi%V"  
,,1y0s0`  
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> >。 (w+SmD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7<L!" 2VB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !s ! el;G  
KNN$+[_;H4  
return l(i, j) = r(i, j); Z^Wv(:Nr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]zj&U#{  
KU Mk:5 c  
  return ( int & )i; I)9 ,  
  return ( int & )j; VV#'d  
最后执行i = j; #)i+'L8  
可见,参数被正确的选择了。 ' QjJ^3A  
#s#BYbF  
*5\'$;Rg  
hQz1zG`z7  
=s*4y$%I  
八. 中期总结 Q \S Sv;3_  
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: }IdkXAB.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 * bhb=~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [jxh$}?P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y4lNxvY  
|VjD. ]I  
5/T#>l<  
h Z/p'  
7AqbfLO  
/n:Q>8^n'W  
九. 简化 XeslOsHh  
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。 g $^Yv4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )cL`$h4DD  
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: 8A/rkoht*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P)hGe3  
  +-*/&|^等 d/@P;YN!  
2. 返回引用。 ?5^DQ|Hg ^  
  =,各种复合赋值等 s$lJJL  
3. 返回固定类型。 kw7E<aF!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U'~]^F%eyu  
4. 原样返回。 m( %PZ*s  
  operator, (/9erfuJ  
5. 返回解引用的类型。 J/,m'wH  
  operator*(单目) c+O:n:L  
6. 返回地址。 I]pz3!On4,  
  operator&(单目) |Ho} D~  
7. 下表访问返回类型。 &' y}L'  
  operator[] B?e] Ht  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r%>7n,+o  
  operator<<和operator>> ixoN#'y<"  
7{k?" NF  
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。 SL\15`[{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fP8bWZ{  
&Z9rQH81f>  
template < typename Left > Po.by~|  
struct value_return e? |4O< @  
  { !CY*SGO  
template < typename T > W'Y(@  
  struct result_1 ,w=u?  
  { 6\VZ 6oS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eOfVBF<C2  
} ; J$T(p%  
j0n.+CO-{  
template < typename T1, typename T2 > )(c%QWz  
  struct result_2 |TF6&$>d  
  { -q nOq[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cFq2 6(e  
} ; xK5~9StP  
} ; ; 3sjTqD  
V?jWp$  
#/_ VY.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pwB>$7(_h  
r]aI=w<(f  
下面我们来剥离functor中的operator() WD*z..`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g0IvcA  
VCIV*5 P  
return l(t) op r(t) *<h)q)HS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sWKdqs  
return op l(t) -[h|*G.J  
return op l(t1, t2) M=4b  
return l(t) op TZ}y%iU:mB  
return l(t1, t2) op m}>Q#IVZ  
return l(t)[r(t)] A>RK3{7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Pmd5P:n*,  
>McEuoZx9  
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: 5dbj{r)s6i  
单目: return f(l(t), r(t)); ov >5+"q)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K*p3#iB  
双目: return f(l(t)); 3BF3$_u)o  
return f(l(t1, t2)); C AN1~  
下面就是f的实现,以operator/为例 nV8iYBBym  
g+(Y)9h&  
struct meta_divide UA*Kuad  
  { <,U$Y>  
template < typename T1, typename T2 > ^f,%dM=i=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f9)0OHa  
  { a(G}<  
  return t1 / t2; _?eT[!oO8  
} aB`jFp-  
} ; T#[#w*w/  
R D?52\  
这个工作可以让宏来做:  NfmHa  
$s 'n]]Wq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g8" H{u  
template < typename T1, typename T2 > \ mMO]l(a&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FchO 6O  
以后可以直接用 $e{}SQ;fW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2lqy<o  
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 ),^pi?  
(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。。。) IlB*JJnl  
.Sv/0&O  
@18}'k  
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 l 3 jlKB  
,3!4 D^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'q@vTM'-  
class unary_op : public Rettype rD9:4W`^  
  { |.- Muv  
    Left l; vskp1Wi(  
public : upZf&4 I8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &VG  
iqN?'8  
template < typename T > N:Ir63X*#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *>xCX  
      { 6` Aw!&{  
      return FuncType::execute(l(t)); s%RG_"l  
    } P'*Fd3B#A=  
uH[:R vC0  
    template < typename T1, typename T2 > |t~>Xs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U\-R'Z>M  
      { rZ2cC#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _6g(C_m'T?  
    }  s=556  
} ; Py?Q::  
Lg|d[*;'7  
/w2-Pgm-[\  
同样还可以申明一个binary_op ,lFp4 C  
m1xR uj]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'u d[#@2  
class binary_op : public Rettype #Jr4LQ@A9  
  { O{Z${TC[  
    Left l; ;82?ACCP  
Right r; Yb1Q6[!  
public : a>Zp?*9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sk AF6n  
{i}E)Np  
template < typename T > k+Z2)j"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [khXAf1{Q  
      { g}L>k}I?!W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (A "yE4rYK  
    } l kyK  
TO G:N~  
    template < typename T1, typename T2 > !0F+qzGG7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G^eXJusOv  
      { KKWv V4u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EBr?>hl  
    } ;V?d;O4u  
} ; pbw{EzM  
{-%8RSK=<  
> `0mn|+  
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 HV*;Yt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &y(%d 7@/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  'S:$4j  
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。 BfD&e`KI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! II Amx[ b  
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。。。 f[ia0w5 m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4yjIR?  
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) \k^ojzJ  
下面是修改过的unary_op 8 VhU)fY  
g!9|1z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [+!&iN  
class unary_op -Zp BYX5e_  
  { !SIk9~rJ  
Left l; sV\K[4HG  
  LWhP d\  
public : ZDov2W  
@PctBS<s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G\B+bBz  
4IvT}Us#+  
template < typename T > 90K&oof?M  
  struct result_1 UM<s#t`\3  
  { W+$G{XSr5C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =%c\<<]aV  
} ; PC|ul{[*}  
.t/@d(R  
template < typename T1, typename T2 > ,Q0H)// ~  
  struct result_2 `*U$pg  
  { TBRG D l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P+wpX  
} ; =|8hG*D8  
b};o:  
template < typename T1, typename T2 > Rd|8=`)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OHrzN ']  
  { '$?!>HN4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .J O1kt  
} j#Tl\S!m.I  
a6 1!j>Kx  
template < typename T > O;|Cu7WU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kX8NRPW  
  { mCG&=Fx  
  return OpClass::execute(lt(t)); $L?KNXHAF!  
} E+#<WK-  
k%Vprc  
} ; S>S7\b'  
=O-irGms*  
(z?j{J  
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 ]vP}K   
好啦,现在才真正完美了。 ~"NuYM#@  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1hE{(onI  
N_Kdi%q  
template < typename Right > 1j:aGj>{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VxuV`Plf  
  { $mh\`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ${eV3LSC  
} C+[)^ 2M{  
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。 aB?usVoS  
aT(_c/t.  
V; CPn  
S!+>{JyQ  
y@I t#!u0  
十. bind o]<9wc:FZ  
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。 a^pbBDi W  
先来分析一下一段例子 Jazgn5  
A.dbb'^  
'W yWO^Bdk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %.?V\l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E)ZL+(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /jGV[_Q=P  
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。 >#k- ~|w  
我们来写个简单的。 ^YropzHZ4E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &i.sSqSI5  
对于函数对象类的版本: 7GWOJ^)  
7CvBE;i  
template < typename Func > TEMxjowr  
struct functor_trait I.GoY[u_%  
  { x5mg<y2`Ng  
typedef typename Func::result_type result_type; j49Uj}:j  
} ; $LFL4Q  
对于无参数函数的版本: %yu =,J j  
$Ery&rX.  
template < typename Ret > ovBmo2W/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xLDD;Qm,  
  { g\ vT7x  
typedef Ret result_type; nP]!{J]  
} ; _lFw1pa#\  
对于单参数函数的版本: l $"hhI8  
$2?j2}M  
template < typename Ret, typename V1 > fe,6YXUf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =I)43ah d  
  { ~~ rR< re  
typedef Ret result_type; !hhL",  
} ; +E_yEH7_)  
对于双参数函数的版本: {svo!pN:  
 mPk'a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XW" 0:}`J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rxH]'6kP  
  { L/V^#$  
typedef Ret result_type; });Rjg  
} ;  7-!n-  
等等。。。 DQm%=ON7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E3]WRF;l  
So'.QWzX  
template < typename Func > =4a:)g'  
struct func_return +8T^q,  
  { v|o{AL:ei  
template < typename T > ~~Ezt*lH  
  struct result_1 ;ryNfP%  
  { O6R)>Y4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ElV!C}g  
} ; 5;UIz@BJ  
-6HwG fU  
template < typename T1, typename T2 > xI{4<m/0N  
  struct result_2 q`b6if"  
  { x9 %=d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '2H?c<Y3  
} ; \`2'W1O  
} ; t'l4$}(  
MmR6V#@:  
]f0'YLG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .Dr!\.hL  
c{BAQZVc  
template < typename Func, typename aPicker > wG3b{0  
class binder_1 f 7lj,GAZ  
  { MMs~f*  
Func fn; .4)oZ  
aPicker pk; !S#3mT-  
public : At4\D+J{Vs  
{_-kwg{"(  
template < typename T > uK2HtRY1  
  struct result_1 {E:`  
  { 2Lf,~EV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D=TS IJ@  
} ; SG&,o =I$  
ir_XU/ve  
template < typename T1, typename T2 > $`E?=L`$  
  struct result_2 q[,p#uJ]  
  { yu6{6 [  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O -1O@:}c  
} ; J* *(7d  
=cS&>MT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jtP*C_Scv/  
:ZV |8xI  
template < typename T > usB*Wn8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ew~Z/ A   
  { >v.f H6P,}  
  return fn(pk(t)); ]P0%S@]  
} &v{#yzM  
template < typename T1, typename T2 > #1DEZ4]jjY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vW1^  
  { Y 3BJ@sqz  
  return fn(pk(t1, t2));  $3^M-w  
} @M5+12FYt  
} ; Lt't   
N}?|ik  
 GfE>?mG  
一目了然不是么? d:(Ex^^  
最后实现bind |Ns4^2  
a)QT#.  
1;ttwF>G7  
template < typename Func, typename aPicker > 9|1msg4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $r/$aq=K  
  { }qn>#ETi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .N X9A b  
} V]F D'XAl  
'[ t.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,a?)O6?/  
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。 gjDNl/r/  
|LZ;2 i  
十一. phoenix eiKY az  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'Qy6m'esW  
j=l2\W#}  
for_each(v.begin(), v.end(), |nefg0`rk  
( Vp/XVyL}R  
do_ i%K6<1R;y{  
[ 3^7+fxYWo  
  cout << _1 <<   " , " oMQ4q{&|  
] z1J)./BO  
.while_( -- _1), >1j#XA8  
cout << var( " \n " ) 1=R$ RI  
) 9zwD%3Ufn  
); 4X+xh|R:U  
TEz;:*,CG  
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: atTR6%!6  
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 L 4j#0I]lq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "cKD#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3W?7hh  
M\R+:O&  
IVNH.g'  
template < typename Cond, typename Actor > r%U6,7d=)  
class do_while |[?Otv  
  { NUV">i.(  
Cond cd; t*IePz]/  
Actor act; hIe.Mv-I)  
public : w2 Y%yjCV  
template < typename T > DBAyc#&#  
  struct result_1 Hr?lRaV  
  { A8'RM F1  
  typedef int result_type; ^Arv6kD,  
} ; `MI\/oM@  
tbS hSbj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Cn~VJ,l g  
J@5iD  
template < typename T > YSP\+ZZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Dq6XR  
  { !85bpQ.  
  do b Hr^_ogN  
    { c4fH/-  
  act(t); cp`J ep<T  
  } $${I[2 R)  
  while (cd(t)); dc)%5fV\  
  return   0 ; 7{ m>W!  
} 3``JrkPI  
} ; :uCwWv   
EO!,rB7I  
t2d sYU/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sX1DbEjj[o  
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。 }4C_r'd6  
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。 1-y8Hy_a2  
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。 6>]_H(z7  
下面就是产生这个functor的类: V4,Gt ]4  
rfwJLl/  
)\1>)BJq  
template < typename Actor >  /a1uG]Mt  
class do_while_actor w%])  
  { (<Cq_K w  
Actor act; t\Vng0  
public : )E9!m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2.v{W-D[  
AU9C#;JD  
template < typename Cond > JvAXLT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oMbd1uus  
} ; :s *  
|5~Oh`w  
rI$NNk'A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >?^oxB"<Gc  
最后,是那个do_ 5M5Bm[X  
|S8$NI2  
wkp2A18n  
class do_while_invoker fI`Ez!w0  
  { IWv(G Qx  
public : g{N}]_%Uh  
template < typename Actor > kY]"3a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H:DR?'yW  
  { </25J((  
  return do_while_actor < Actor > (act); x1 |/  
} 9y!0WZE{e  
} do_; ]+I9{%zB%8  
9lq5\ tL-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h .Qk{v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7!J-/#!  
最后来说说怎么处理break和continue Jqxd92 bI  
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。 "1a;);S=*)  
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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