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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $khrWiX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,b$z!dvhl  
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, h5 j<u  
TWtC-wI;  
M' YJ"  
$%B5$+  
  class filler r-*l1([eW  
  { A3j"/eKi2  
public : nYhp`!W4;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lelMt=  
} ; f7ZA837Un  
<W?WUF  
Q~8y4=|#CY  
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: _O LI%o  
f P+QxOz  
XYMxG:  
|ebvx?\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yYg   
$:(z}sYQ7  
0Lx3]"v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?H<~ac2e  
\d:h$  
PFm\[2  
)}q uw"H  
二. 战前分析 g(nK$,c  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ERp{gB2U?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 w?*j dwh,'  
%TDXF_.[  
J,9%%S8/C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;|;iCaD a+  
  /* --------------------------------------------- */ 1b8c67j[  
vector < int *> vp( 10 ); Jb9F=s+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~+=E"9Oo  
/* --------------------------------------------- */ UUGe"]V^g:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YlrB@mE0n$  
/* --------------------------------------------- */ ]r!QmWw~V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6A.P6DW  
  /* --------------------------------------------- */ {79qtq%W{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rh[Ibm56  
/* --------------------------------------------- */ vn``0!FX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (m/aV  
4 ]sCr+   
&/iFnYVhy  
>2u y  
看了之后,我们可以思考一些问题: lf6|.  
1._1, _2是什么? XO%~6Us^  
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。 *<UGgnmLE  
2._1 = 1是在做什么? _Yy:s2I8B  
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。 [t$4Tdd  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,&[7u9@  
CB6o$U  
TqAtcAurM  
三. 动工 (U_wp's  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qv$!\T  
h mds(lv7  
SYeE) mI  
`2,a(Sk#  
template < typename T > LZ4xfB (  
class assignment 8'\~%xw  
  { Fav^^vf*1  
T value; }s(C^0x  
public : 8ZW?|-i  
assignment( const T & v) : value(v) {} zWb -pF|  
template < typename T2 > F(;jM(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fh^ox"3c  
} ; nGns}\!7'  
GyuV %  
=&N$Vqn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -<PC"B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vha'e3 o!  
'bC]M3P  
8<{;=m8cQ  
5a6VMqQ6  
  class holder *<xrp*O  
  { 2uEhOi0I  
public : bQ"N ;d)e  
template < typename T > 6< >SHw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *%I[ ke *  
  { 4~Dax)  
  return assignment < T > (t); UUH;L  
} fx]eDA|$e  
} ; F3Ap1-%z  
OT;cfkf7  
-zTEL (r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: BJgDo  
Xo8DEr  
  static holder _1; NHAH#7]M&1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bNXAU\M^  
iE=P'"I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ewym 1}o  
而不用手动写一个函数对象。 |by@ :@*y  
KJdz v!l=  
GQ[pG{ _+  
=LK}9ViH  
四. 问题分析 V~[:*WOX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 L1{T ?aII  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aHC%19UN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9T?64t<Ju  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5uttv:@=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'bPk'pj9  
wFb@1ae\  
五. 问题1:一致性 2f^-~dz  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +9C;<f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RG&6FRoq  
1 }nm2h1 I  
struct holder Oy%Im8.-A#  
  { pC^2Rzf  
  // 'W(xgOP1  
  template < typename T > (A uPZ  
T &   operator ()( const T & r) const "S(yZ6r"  
  { p-Pz=Cx-  
  return (T & )r; [;Fofu Z  
} /BKtw8  
} ; ]4o?BkL  
oq. r\r  
这样的话assignment也必须相应改动: ??(Kwtx{  
qv uxhzF  
template < typename Left, typename Right > &[~[~m|  
class assignment # 66e@  
  { >XnO&hW  
Left l; Um\0i;7 ~4  
Right r; 8U=A{{0p  
public : ;cLUnsB\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6__K#r  
template < typename T2 > 3S;N(A4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cix36MR_  
} ; akCIa'>t  
v?)SA];  
同时,holder的operator=也需要改动: Sr"/-  
GS4_jvD-  
template < typename T > Egf^H>,.M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {R8=}Qo  
  { [e1L{_*l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *KJ7nRKx(w  
} Nxi)Q$  
4TVwa(cB  
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。 L/ fRF"V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VaJfD1zd1  
Onw24&  
return l(rhs) = r; c{VJ2NQ+  
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。 N5!&~~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [q3+$W \r  
>)3VbO  
template < typename Tp > W+hV9  
class constant_t o|rzN\WJn  
  { !M^\f N1  
  const Tp t; !DcX8~~@  
public : +$,dwyI2t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >|nt2  
template < typename T > V.2[ F|P;3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jI0]LD1k  
  { Ag6uR(uI  
  return t; uLK(F B  
} zmbZ  
} ; tN2 W8d  
LwQH6 !;[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yC"Zoa6YZ  
下面就可以修改holder的operator=了 SQE` U  
TGpSulg7  
template < typename T > W_}/O'l{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !Rqx2Q  
  { gQ+9xTd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]nc2/S%  
} ._,trb>o  
5 0Ad,mn<  
同时也要修改assignment的operator() FW Y[=S  
JJ-i_5\q  
template < typename T2 > 'hIU_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tT-=hDw  
现在代码看起来就很一致了。 L[]BzsIv  
-_|]N/v\  
六. 问题2:链式操作 zo44^=~%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hVf^  
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。 ERC<Dd0  
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。 lwJipIO  
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。 8K^f:)Qw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aDveU)]=1  
n_P(k-^U*  
template < typename T > }p{;^B  
struct result_1 *8UYSA~v  
  { yoU2AMH2D^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c[:Wf<% |  
} ; RH~sbnZ)F  
b{pg!/N4  
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: Hg whe=P  
jb3.W  
template < typename T > Spo +@G  
struct   ref L|J~9FM  
  { 9wMEvX70  
typedef T & reference; EneAX&SG  
} ; q,@+^aZ  
template < typename T > @\PpA9ebg%  
struct   ref < T &>  qpTm  
  { W_m!@T"@H  
typedef T & reference; MS{{R +&  
} ; 74]a/'4  
@d)LRw.I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ohsH2]C  
qiU5{}  
template < typename T > :kN5?t=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d$[8w/5Of  
  { ,CKvTxz0  
  return l(t) = r(t); 1i+FL''  
} f3t. T=S  
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。 B1+ZFQo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qHJ'1~?q  
<r;o6>+  
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 Yrsp%<qj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G/(*foT8SE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u>|"28y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4=s9A  
最后的布局是: {MxnIg7'  
                Add :'Xr/| s  
              /   \ S.hC$0vrj  
            Divide   5 <I 1y  
            /   \ 045\i[l=  
          _1     3 p%8 v`  
似乎一切都解决了?不。 !sG"n&uZq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 v:A:37#I  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qguVaV4Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -#%X3F7/w  
PGY9*0n  
template < typename Right > }$:#+ (17  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u<kD}  
Right & rt) const 9v$qrM`8  
  { <soj&f+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PI63RH8e  
} H pFb{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  0Ve%.k  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 MHl^/e@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 eE9|F/-L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N5KEa]k1nw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^K.*.|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gn`zy9PU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ls]H6z*q  
C$K+=jT  
template < class Action > G * @@K  
class picker : public Action B-dlm8gX  
  { ?[|hGR2L  
public : `#U ]iwW!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4,zvFH*AH  
  // all the operator overloaded }! =U^A)  
} ; 97S? ;T  
'=@r7g.2  
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。 H+R7X71{  
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: yZ~b+=UM  
x ^[F]YU  
template < typename Right > 4oN${7k0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v~`*(Hh  
  { RM#fX^)=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zLK\I~rU!  
} @p6@a6N%  
%yvA   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /Zx8nx'{V  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6qDfcs  
|lE-&a$xd  
template < typename T >   struct picker_maker o$\tHzB9!A  
  { t\|J&4!Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uOFnCy 4  
} ; ArL-rJ{}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V4EM5 Z\k  
  { E\iJP^n  
typedef picker < T > result; |K)p]i+  
} ; !%wdn33"  
wI>h%y-%!  
下面总的结构就有了: gWi{\x8dt  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZMe}M!V  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Oj-r;Tt_G}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v~aLTI  
至此链式操作完美实现。 U3N(cFXn  
|i u2&p >  
P{Lg{I_w.B  
七. 问题3 shNE~TA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k{{hZ/om  
p_9g|B0D  
template < typename T1, typename T2 > lZvS0JS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C/y(E |zC$  
  { %i3{TL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h(|;\~  
} Zd+>  
W6M jQ%f  
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: Fn> <q:  
`1q|F9D  
template < typename T1, typename T2 > LGfmUb-{]  
struct result_2 DU`v J2  
  { NFV_+{X\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y!it!9  
} ; *V-ds8AQ  
jNIUsM 8e  
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? T$ IUKR  
这个差事就留给了holder自己。 pkW5D  
    =oPng= :  
T(gg>_'jh  
template < int Order > q}e]*]dJZ  
class holder; BJ2Q2W W  
template <> _)q4I(s*  
class holder < 1 > (Wn "3 ]  
  { ^H-QYuz:T0  
public : 2$3kKY6$e  
template < typename T > {<r`5  
  struct result_1 4Lw'v:(  
  { | 4 `.#4  
  typedef T & result; {n6\g]p3  
} ; 8>m1UONr  
template < typename T1, typename T2 > sb 8dc  
  struct result_2 +*<K"H|,  
  { 6Z$b?A3zM  
  typedef T1 & result; K/~Y!?:J r  
} ; ti+pUlVrM  
template < typename T > ]2P/G5C3tU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <jg8y'm@0  
  { "AV1..mu  
  return (T & )r; L+uOBW_  
} Y5Ft96o))x  
template < typename T1, typename T2 > S7Qen6lm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]yw_n^@  
  { ^971<B(v  
  return (T1 & )r1; :C> J-zY  
} o%$<LaQG5  
} ; =>P_mPP=  
 5=*@l  
template <> {rs6"X^  
class holder < 2 > JE/l#Q!  
  { O3!Ouh&  
public : #%;<FFu\  
template < typename T > 2Qw )-EB  
  struct result_1 9&&kgKKGQ  
  { >c&4_?d&,A  
  typedef T & result; 3 LT+9ad2d  
} ; Hxj'38Y  
template < typename T1, typename T2 > _T_PX$B  
  struct result_2 )H.ubM1  
  { C:WtCAm(  
  typedef T2 & result; >aX:gN  
} ; 3KDu!w@  
template < typename T > iZsau2K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #/\pUK~km  
  { u!m,ilAnd  
  return (T & )r; PXOq#  
} ?G2qlna  
template < typename T1, typename T2 > 0c%@e2(N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aB/{ %%o  
  { WNCM|VUl  
  return (T2 & )r2; Mr#oT?  
} ScM} m  
} ; O_qu;Dx!  
sj#{TTW  
~+7ad$   
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> >。 +#^sy>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |^ 2rtI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vcaBL<io  
{yGZc3e1j  
return l(i, j) = r(i, j); Kc%tnVyGh:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {vf+sf ^^q  
v+|@}9|Z  
  return ( int & )i; |`N$>9qN  
  return ( int & )j; ?v0A/68s#  
最后执行i = j; XfD z #  
可见,参数被正确的选择了。 p_D on3  
Y8x(#qp,  
hWl""66+5  
K7)j  
,Zf :R  
八. 中期总结  O6M}W_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~e,f)?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >DSNKU+j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~gSF@tz@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ak<IHp^Q  
dj8F6\  
48R]\B<R{  
b'1/cY/!  
yffU% )  
?CcR 7l  
九. 简化 vHZX9LQU0+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~YR <SV\{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >w%d'e$  
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: ph}wnIW]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SSSDl$}'t  
  +-*/&|^等 l5":[C$  
2. 返回引用。 z7NGpA(  
  =,各种复合赋值等 c,b`N0dOKL  
3. 返回固定类型。 LAu+{'O\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,3fuX~g  
4. 原样返回。 UKt/0Ze  
  operator, F^/~@^{P  
5. 返回解引用的类型。 1t~S3Q||>]  
  operator*(单目) n.;5P {V1  
6. 返回地址。 =woqHTR  
  operator&(单目) ;] l{D}  
7. 下表访问返回类型。 eG[umv.9b  
  operator[] PHe~{"|d?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FJ3:}r6 "  
  operator<<和operator>> %XDip]+rb  
A>&>6O4  
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。 Bd N{[2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sWojQ-8}  
Wo1V$[`Dy  
template < typename Left > F3H:I"4  
struct value_return _oMs `"4K  
  { 5JXzfc9rL  
template < typename T > u"Hd55"&  
  struct result_1 )-TeDIfm  
  { 3cV+A]i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5 b#" G"  
} ; mcP{-oJ0W  
Kq@m?h  
template < typename T1, typename T2 > FrAqTz  
  struct result_2 `E4!u=%  
  { g:uaI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \$$b",2 h  
} ; rH#c:BwSm  
} ; 2F*Dkv  
g-{<v4NGI  
/64^5DjTh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l1iF}>F2  
R4Gg|Bh  
下面我们来剥离functor中的operator() #h #mOJ5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #1,>Qnl  
EP*["fx  
return l(t) op r(t) !4b; >y=m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7-G'8t  
return op l(t) 0Tn|Q9R  
return op l(t1, t2) ,h5-rw'  
return l(t) op JQ{zWJlt  
return l(t1, t2) op Hc_hO  
return l(t)[r(t)] U{za m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `Q(]AG I2  
twJ|Jmd  
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: >X\s[d&(  
单目: return f(l(t), r(t)); [M8qU$&?]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #%=vy\r  
双目: return f(l(t)); e{rHO,#A>  
return f(l(t1, t2)); 8wH41v67F  
下面就是f的实现,以operator/为例 zDGg\cPj9  
k_|v)\4B  
struct meta_divide wr;|\<c  
  { 8n."5,P  
template < typename T1, typename T2 > Ep,0Z*j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5LhJ8$W  
  { x" :Bw;~  
  return t1 / t2; =J[[>H'<d  
} Zc' >}X[G  
} ; O>"r. sR  
,N@Icl  
这个工作可以让宏来做: *nUpO]  
c|;|%"Mk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !Z0rTC3d  
template < typename T1, typename T2 > \ r{6B+3J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9'/|?I  
以后可以直接用  <*6y`X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MTFVnoZMQ_  
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 ~XT a=  
(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。。。) p *W ZY=Q  
@qr3v>3X<  
E't G5,/m  
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  _.J[w6  
,j(p}t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > luxKgcU  
class unary_op : public Rettype &L~31Ayj&  
  { )(|0KarF  
    Left l; /NN[gz  
public : ,h(f\h(9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JXy667_  
/K<GN7vN  
template < typename T > gkq RO19  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xw}Y!;<IEu  
      { Rp%\`'+Xz  
      return FuncType::execute(l(t)); C4SD  
    } as\K(c9  
J ]l@ r  
    template < typename T1, typename T2 > 51;%\@=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  [k&s!Qp  
      { id[>!fQ=Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  &t%&l0  
    } J-%PyvK$?  
} ; 4Z T  
'14l )1g.  
Gp3t?7S{T  
同样还可以申明一个binary_op %_J/&{6G  
e#eO`bT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^N}~U5  
class binary_op : public Rettype <+1w'-  
  { ZD] '$  
    Left l; q$2taG}  
Right r; *,*:6^t  
public : !)*T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fz?Wr: I  
*y\tnsU  
template < typename T > JjO/u>A3;7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Q1F#IU  
      { $O</akn;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \,IDLXqp  
    } HgBEV  
qx<zX\qI6n  
    template < typename T1, typename T2 > N+@@EOmH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  E_I6  
      { *[5#g3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /z-C :k\  
    } HE<%d  
} ; r-"`Abev  
:tDGNz*zG  
XxU}|jTO#  
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   SrU   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *CD=cmdD*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {Ll8@'5  
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。 x)sDf!d4bi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $bC!T  
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。。。 zmS-s\$,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Mn{Rg>X  
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) 5lA 8e  
下面是修改过的unary_op ^@w1Z{:  
_ ~$0cj<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =ir;m  
class unary_op XV9'[V  
  { }sNZQ89V*v  
Left l; eDZ3SIZ  
  X1~A "sW[  
public : WaK{/6?T,  
}Ml z\'{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ]mU*Y:<  
L=Jk"qWV0  
template < typename T > dz.MH  
  struct result_1 9- <V%eNX  
  { lVBy&f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r ($t.iS  
} ; ',ybHW%D%i  
ba1QFzN  
template < typename T1, typename T2 > rG%_O$_dO  
  struct result_2 3~09)0"!d  
  { lxJ.h&"P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wDTV /"Y  
} ; 2Yf;b9-k  
!Y i<h/:  
template < typename T1, typename T2 > p2?+[d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J_Xf:Mz-  
  { T:n ^$RiT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #IJKMSGw?E  
} , &f20o  
)8>f  
template < typename T > O g~"+IGp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {8Nd-WJ{  
  { XD>@EYN<X  
  return OpClass::execute(lt(t)); )bg,rESM  
} Jg6[/7*m  
i-W2!;G  
} ; g2_df3Q  
qUg4-Z4  
J4^cd  
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 AUpC HG7  
好啦,现在才真正完美了。 C&"2`ll  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7Zn Q] ?  
AlhiF\+ C  
template < typename Right > ZDD|MH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5gEWLLDp  
  { O|m-k0n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s*WfRY*=V  
} N4NH)x  
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。 <b40\Z{+  
VqU:`?#"a  
fJV VW  
Q1B! W  
/ /rWc,c  
十. bind ) O^08]Y g  
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。 e28#Yh@U  
先来分析一下一段例子 |B.d7@{mM  
fX|,s2-FW  
$ wB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0g)mf6}o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g?M69~G$:x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r!uAofIi_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <K'gvMG[  
我们来写个简单的。 zvj >KF|y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [: j_Y3-9  
对于函数对象类的版本: /_(Dq8^g@  
'>$A7  
template < typename Func > %syBm  
struct functor_trait m %3Kq%?O  
  { *?'T8yf^  
typedef typename Func::result_type result_type; B9-=.2.WU  
} ; !7DS  
对于无参数函数的版本: nQ6'yd"  
}@4*0_g"Aw  
template < typename Ret > S22; g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :b-(@a7>  
  { OR{"9)I  
typedef Ret result_type; XrF9*>ti?  
} ; P.7B]&T6  
对于单参数函数的版本: lU& IS?^?  
iiscm\  
template < typename Ret, typename V1 > mqw.v$>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (*tJCz`Sj  
  { UW3F)  
typedef Ret result_type; WG n1pW  
} ; jnY4(B   
对于双参数函数的版本: 8uiQm;W  
N h%8;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EK^2 2vi$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > us+adS.l&  
  { 2XpGgG`2`C  
typedef Ret result_type; * PPFk.#x  
} ; 1[ Pbsb  
等等。。。 6qf`P!7d]M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z_TK (;j  
yfrgYA  
template < typename Func > 8%Lg)hvl  
struct func_return 7Cjrh"al"  
  { c,^-nH'X>  
template < typename T > kOO2 ?L|Z  
  struct result_1 gy.; "W  
  { 7Jk.U=vY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {`> x"Y5  
} ; = '[@UVH(Z  
5KzU&!Zh9  
template < typename T1, typename T2 > '%N p9Iqt  
  struct result_2 Jt"Wtr  
  { \D=B-dREq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9q?gmAn.  
} ; 8:MYeE5  
} ; KtE`L4tW6  
"cx" d:  
*h1@eJHMz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gqG"t@Y+  
2+HiaYDZ  
template < typename Func, typename aPicker > QB3AL; 7  
class binder_1 uJizR F  
  { #<{MtK_  
Func fn; p[Es4S}N  
aPicker pk; r|+Zni]  
public : R.@GLx_zpQ  
n)yqb  
template < typename T > )XFMlSx)  
  struct result_1 <Bwu N,}  
  { +7w>ujeeJA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i2DR}%U  
} ; U,N4+F}FR  
[}D)73h`  
template < typename T1, typename T2 > eYFCf;  
  struct result_2 &oBJY'1  
  { r\zK>GVm_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P+xZaf H  
} ; & CgLF]  
5"+* c@L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X'Oo ogu  
2B# \683  
template < typename T > UOyP6ej  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eF9LZ"-s  
  { O`eNuQSv  
  return fn(pk(t)); v-o/zud]]  
} m(Oup=\%b}  
template < typename T1, typename T2 > #AHIlUH"m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +_<# 8v  
  { zI(Pti  
  return fn(pk(t1, t2)); u4Sa4o  
} T!n<ya!  
} ; Uvp?HZ\Z  
.s+e hZ  
?~$y3<[  
一目了然不是么? ^U1;5+2G+~  
最后实现bind shD$,! k  
|Z<adOg  
*+G K ?Ga  
template < typename Func, typename aPicker > x/ez=yd*l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  /Wa+mp  
  { V:lDR20*\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >v(Xc/oI  
} ^0 t`EZ$  
m$kmoY/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x?k6ek  
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。 q+ .=f.+Z  
<rkF2-K,  
十一. phoenix >U17BGJ.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (HEjmQjE  
>[#4Pb7_Y  
for_each(v.begin(), v.end(), ?FLjvmE9  
( =y<Fz*aA  
do_ !j(R _wOq  
[ _ &T$0SZco  
  cout << _1 <<   " , " 2iUF%>  
] @{bf]Oc  
.while_( -- _1), !"wIb.j }0  
cout << var( " \n " ) QRRZMdEGs[  
) up`6IWlLE  
); *Hs5MXNu  
Lczcz"t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: - na]P3 s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor f~53:;L/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bY`k`3v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E yNCky  
/<n_X:[)  
Fax73vl|^a  
template < typename Cond, typename Actor > u`ZnxD>  
class do_while =Vi+wH{xM  
  { , vR4x:W  
Cond cd; }\9qN!ol  
Actor act; Q5Wb)  
public : ]UNmhF!W>u  
template < typename T > 2Bx\nLf/ K  
  struct result_1 Q<M>+U;t  
  { u}pLO9V"`  
  typedef int result_type; D=3NI  
} ; R_-.:n%.z  
%rf<YZ.\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C 9DRVkjj  
CkOd>Kn  
template < typename T > f#!Ljjf$;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RW3&]l=  
  { s}5;)>3~@  
  do ZqSczS7uf  
    { i6[Hu8  
  act(t); Ts.6 1Rx  
  } oRCj]9I$  
  while (cd(t)); XX+4X*(o  
  return   0 ; ^mH^cP?/  
} \=w|Zeu{l  
} ; FvRog<3X  
w*aKb  
d hh`o\$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #zfBNkk&@  
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。 ?@tp1?)  
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。 V-VR+Ndz  
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。 QqRL>.)W  
下面就是产生这个functor的类: W&* 0F~  
ZM\Z2L]n  
WzF/wzR  
template < typename Actor > iZ&CE5+  
class do_while_actor u-8,9  
  { tYVmB:l  
Actor act; pJV<#<#Z  
public : ;0 ,-ywK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} emTqbO  
Qv#]T,  
template < typename Cond > 6L8wsz CW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0DGXMO$;  
} ; T$SGf.-  
}LOAT$]XI  
?v6xa Vg:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {>90d(j  
最后,是那个do_ 1X]?-+',.  
cZA l.}/  
}s? 9Hnqa  
class do_while_invoker c!b4Y4eJ  
  { <&B)i\j8=b  
public : G/b $cO}  
template < typename Actor > Uh{|@D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kid@*.I  
  { \:8 >@Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); y4+Km*am,W  
} Oo$i,|$$  
} do_; usU5q>1  
| X! d*4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nzU^G)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JT!-Q!O}O  
最后来说说怎么处理break和continue rQCj^=cf;~  
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。 Ean #>h  
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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