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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wjTNO0hj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vi|7%!j<  
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, p}3NJV  
.xGo\aD  
c,y|c`T 2  
%MJL5  
  class filler bLgL0}=n  
  { MA\m[h]  
public : =)I"wR"v$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 90/vJN  
} ; A8pj~I/*-  
7%}ay  
}zFf0.82  
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: Vb@ 4(Q  
X^}A*4j  
J["H[T*  
xvU]jl6d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9!9> ?Z  
EgTFwEj  
 ep+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (1CJw:  
?Z q_9T7  
w *50ZS;N  
i S%  
二. 战前分析 OJAx:&]3  
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。 +TC1nkX  
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 CqqXVF3  
R7K!A %  
''IoC j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g"wxC@IR  
  /* --------------------------------------------- */ &lAQ &  
vector < int *> vp( 10 ); }A]BpSEP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )QmGsU}?  
/* --------------------------------------------- */ EYL]TeS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 57~Uqt  
/* --------------------------------------------- */ LP:nba :  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?O??cjiA@  
  /* --------------------------------------------- */ WsR+Np@c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?^ZXU0IkP  
/* --------------------------------------------- */ Y\xUT>(J7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x?"#gK`3;  
nnNv0 ?>d(  
V!4a*,Pz  
fb .J$fX  
看了之后,我们可以思考一些问题: f/}  
1._1, _2是什么? @F>F#-2  
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。 845 W>B  
2._1 = 1是在做什么? ?i~g,P]NK  
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。 YNSyi@  
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。 c<wavvfUo  
n@!wp/J,  
I&Jt> O4  
三. 动工 $r\"6e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |uI?ySF  
uWjN2#&,  
w u)Wg-dT  
B**Nn!}0  
template < typename T > zB*euHIqZ  
class assignment xRum*}|4  
  { !aPD}xCH#  
T value; s)zJT  
public : a(;!O}3_)(  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ?CP2AK  
template < typename T2 > NjX[;e-u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2Il8f  
} ; PU1,DU  
h[kU<mU"T  
_X4!xbP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b9~A-Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3`*Kav>"  
Q&CElx?L  
`'i( U7?  
h7]EB!D\A  
  class holder }#1/fok  
  { n[,XU|2  
public : bFY~oa%C  
template < typename T > Ipe n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HeLG?6  
  { w##^}nHOR  
  return assignment < T > (t); :@eHX&  
} X|}2_B  
} ; =Mj 0:rW  
(YPi&w~S  
aS84n.?vq  
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: Io  n~  
NBYH;h P  
  static holder _1; x|i_P|Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -MBV $:_R  
D`[Khsf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d$t40+v  
而不用手动写一个函数对象。 Fh8lmOL;?  
) 1 m">s4  
(W[V? !1  
u 8^{  
四. 问题分析 / 3!fA=+  
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-yQ.>\T#  
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。 #wY0D_3@1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M}O}:1Par  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wSEWwU[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0hY{<^"Y  
v6GPS1:a  
五. 问题1:一致性 i#/]KsSp  
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?| W3H+.E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HCWNo  
Y}s@WJ  
struct holder S >yLqPp  
  { [sF(#Y:I  
  // G2Vv i[c  
  template < typename T > M|,mr~rRG  
T &   operator ()( const T & r) const 0[Ht_qxb  
  { -' g*^  
  return (T & )r; l12{fpm  
} ~PnTaAPJ  
} ; \$sjrqKnu  
rG}\Zjn{  
这样的话assignment也必须相应改动: Hnk:K9u.B:  
nUS| sh  
template < typename Left, typename Right > !3X0FNGq  
class assignment D^ Jk@<*  
  { /FD5 G7ES  
Left l; t.p~\6Yi  
Right r; lVOu)q@l7g  
public : x'<K\qp{{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zcrY>t#l  
template < typename T2 > |`Or'%|PR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z2_6??tS/c  
} ; km~Ll   
AN!s{7V3  
同时,holder的operator=也需要改动: 21hv%CF\9  
\K`L3*cBKK  
template < typename T > >/[GTqi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I/Jb!R ~  
  { ?POUtRN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4}+/F}TbJ5  
} hj'(*ND7z  
Q></`QWpoB  
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。 .*m>\>Gsgw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }\J2?Et{  
!?c|XdjZ  
return l(rhs) = r; 8Nu=^[qwQM  
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。 /xtq_*I1S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I:K"'R^  
^[:p|U2mA  
template < typename Tp > 1-lu\"H`  
class constant_t nRyU]=-X  
  { n]E?3UGD@W  
  const Tp t; Cj~'Lhmv'T  
public : }=c85f~i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _ODbY;M  
template < typename T > y=?)n\ f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '>r7V  
  { 9$2/MT't  
  return t; yKO`rtP  
} `BlI@6th  
} ; x)(|[  
ep)>X@t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _/i4MtM  
下面就可以修改holder的operator=了 n2iJ%_zp  
ty8v 6J#  
template < typename T > .l.a(_R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X5 j1`t,  
  { Djg,Lvhm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Na:w]r:y  
} Q~Hy%M%R3  
Y1]n^  
同时也要修改assignment的operator() 6i1LjLB  
%i5M77#Z  
template < typename T2 > |`.([2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iyg*Xbmi~.  
现在代码看起来就很一致了。 w@{=nD4p  
rx]  @A  
六. 问题2:链式操作 Uu`9 "  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Mnscb  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gP;&e:/3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q)IKOt;N]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8P|D13- Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UEguF &  
e J6$-r  
template < typename T > =>_\fNy  
struct result_1 'Iw NTM  
  { u fw]=h)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9Gnc9_]I;W  
} ; \SB c;  
, GP?amh  
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: NxsBX :XDn  
d~i+ I5  
template < typename T > @0/+_2MH-  
struct   ref S[J}UpV  
  { n CdR EXw  
typedef T & reference; `Tv[DIVW  
} ; V6@o]*  
template < typename T > . QBF`Rz  
struct   ref < T &> Zcx`SC-0  
  { wY[+ZT  
typedef T & reference; 'F9jq  
} ; tM'P m   
=Jyu4j *}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iMDM1}b  
Xg;}R:g '  
template < typename T > }khV'6"'|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~ v|>xqWV  
  {  2*^j  
  return l(t) = r(t); {+Rog/;S'  
} 8~@c)Z;  
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。 Na]:_K5Dp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D=-SO +  
rE.;g^4p  
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 <^5Z:n!q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4\8+9b\9"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |}Nn!Sj>#;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o<pf#tifv  
最后的布局是: z`f($t[  
                Add i#vYyVr[  
              /   \ gc-@"wI?  
            Divide   5 *Doa* wQ  
            /   \ V{/?FO?E  
          _1     3 a%/9v"}  
似乎一切都解决了?不。 s@K4u^$A  
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。 .$+#1-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 61k"p2?+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }HFN3cq;C  
TJ6*t!'*X  
template < typename Right > nxnv,AZG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y)*#)f  
Right & rt) const vqDu(6!2  
  { e> e}vZlX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R{<kW9!  
} ^/I 7|u]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PNgY >=Y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cPyE 6\lN  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 a|t$l=|DD  
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。 IP xiV]c  
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。 p6>Svcc  
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? s >7}zU]  
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: lb4Pcd j  
]%@M>?Ywc  
template < class Action > . qO@Q=  
class picker : public Action 2_HNhW  
  { qkDI](4  
public : ^c"jH'#.L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #Z?A2r!1  
  // all the operator overloaded O_oPh] x)  
} ; "l3_=Gua  
BC&S>#\  
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。 N{9v1`B  
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: &Cr:6W@A  
[B\h$IcRv  
template < typename Right > \A 2r]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const } gyj0  
  { p& y<I6a,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j4gF;-m<  
} Xv ]W(f1  
I&#| w"/"U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q;T{|5/O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _hAcJ{Y  
n9W(bG o  
template < typename T >   struct picker_maker cLpYW7vZ[  
  { 7Wf/$vRab  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aL+ o /  
} ; ?PuBa`zDE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H%qsjB^  
  { ysQ_[ ]/  
typedef picker < T > result; RIWxs Zt  
} ; ugdQAg  
eBZXI)pPh  
下面总的结构就有了: .F98G/s  
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。 TV)h`\|Z*  
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。 M'7f O3&|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o |{5M|nD  
至此链式操作完美实现。 \tf <B\oa  
!`Fxa4i>  
>K_(J/&p  
七. 问题3 | k&Ck  
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。 *v;2PP[^  
p|X"@kuseO  
template < typename T1, typename T2 > ?A K(|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =MQoC:l  
  { a#cCpE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %P;lv*v.  
} 7Haa;2 T'  
F&4rO\aC"/  
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: L*Tj^q!t+  
27eooY1  
template < typename T1, typename T2 > Jj; L3S  
struct result_2 py$Q  
  { z`.<U{5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1!xQ=DU"  
} ; ne>pOK<vZ  
Nyku4r0  
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? (yH'{6g\  
这个差事就留给了holder自己。 )Kc<j!8-[  
    $SlIr<'*"  
%f&/E"M  
template < int Order > K0u|U`   
class holder; t URu0`](  
template <>  :|>h7v  
class holder < 1 > G)EU_UE 9  
  { 8zZvht*  
public : h{)kQLuzT  
template < typename T > ep!Rf:  
  struct result_1 [;n9:Qxf  
  { +F R0(T  
  typedef T & result; H*d9l2,KZS  
} ; Mo|;'+  
template < typename T1, typename T2 > k0OYJ/  
  struct result_2 Y+kfBvxyf  
  { r<9Iof4  
  typedef T1 & result; j@n)kPo,1  
} ; k$4y9{  
template < typename T > f}o\*|k_|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >nJ\BPx  
  { AHD=<7Rs  
  return (T & )r; "M<8UE\n  
} 0z`a1 %U  
template < typename T1, typename T2 > /K+r? ]kf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sQYkQ81  
  { a!zz6/q[  
  return (T1 & )r1; D#_3^Kiawj  
} .<->C?#  
} ; 4X!/hI=jq  
7BE>RE=)  
template <> ux=w!y;}  
class holder < 2 > 'j`=if  
  { !O\82d1P  
public : vDp8__^  
template < typename T > bg!/%[ {M  
  struct result_1 W,K;6TZhh  
  { Ansk,$  
  typedef T & result; GB23\Yv  
} ; ,1y@Z 5wy  
template < typename T1, typename T2 > f/U`  
  struct result_2 n4O]8C'lW9  
  { 0CZ :Bo[3  
  typedef T2 & result; [8Y:65  
} ; W/=.@JjI  
template < typename T > G4Q[Th  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &agWaf1%a  
  { ` )/vq-9  
  return (T & )r; pd:WEI ,  
} ts ,ZvY]  
template < typename T1, typename T2 > V><,UI=,n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RFi S@.7  
  { 4)S,3G  
  return (T2 & )r2; .UQzPnK  
} ;0Q4<F  
} ; &xU[E!2H%  
Df}A^G >X  
j@AIK+0Qc  
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> >。 DEBB()6,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;dkYf24  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $POu\TO  
IQAZuN"<  
return l(i, j) = r(i, j); GF"hx`zyJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >f|||H}Snw  
P9/q|>F  
  return ( int & )i; `}D,5^9]  
  return ( int & )j; |'e^QpU5  
最后执行i = j; Q{O+  
可见,参数被正确的选择了。 Giid~e33  
S){)Z  
8f_l}k$Eg  
1gE [v  
Bj+S"yS  
八. 中期总结 ^4y,W]JUDt  
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: WEw6He;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sSr&:BOsi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *1ilkmL%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jSJqE _1  
`jDTzhO~  
w VvF^VHV^  
%h hfU6[  
O;+ maY^l  
NyaQI<5D  
九. 简化 n"h `5p5'  
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。 I:E`PZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MH =%-S   
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: FDv<\2+ c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OstQqV%@  
  +-*/&|^等 GiJ *Wp  
2. 返回引用。 Oz w.siD  
  =,各种复合赋值等 @T@< _ ?)  
3. 返回固定类型。 S%$ }(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <3oWEm  
4. 原样返回。 ,j#XOy`mzy  
  operator, \J4L:.`qS  
5. 返回解引用的类型。 q?H|o(  
  operator*(单目) EW}Bzh>b  
6. 返回地址。 cA&9e<  
  operator&(单目) .zr-:L5{  
7. 下表访问返回类型。 # ncRb  
  operator[] V~UN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "0$a)4]  
  operator<<和operator>>  FK^p")i  
T5|q RlW  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 biLs+\C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z EQ@IS:Y  
W1WYej"  
template < typename Left > 4%{,] q\p  
struct value_return Qu"8(Jk/  
  { S\^P ha q  
template < typename T > {k(g]#pP  
  struct result_1 hl;u'_AB  
  { /hpY f]t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dSLU>E3g  
} ; *tGY6=7O  
.7O*pJ2(H  
template < typename T1, typename T2 > Y`KqEjsC*  
  struct result_2 s'3 s^Dd  
  { MO[2~`,Q!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .[YuRLGz  
} ; Jf@H/luW  
} ; dLH(D: `  
y$;/Vm_'  
sm9k/(-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _qU4Fadgm  
md+nj{Ib  
下面我们来剥离functor中的operator() =-tw5], L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3\AU 72-  
'-wj9OU  
return l(t) op r(t) ( B!uy`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <xup'n^7C  
return op l(t) "WlZ)wyF%  
return op l(t1, t2) 6d:zb;Iz  
return l(t) op <<UB ^v m  
return l(t1, t2) op 6 o^,@~:R  
return l(t)[r(t)] Cwr~HY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G `+T+  
Ig$(3p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O3;u G.:1  
单目: return f(l(t), r(t)); PYQ;``~x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @efh{  
双目: return f(l(t)); Q[Z8ok  
return f(l(t1, t2)); 1f%1*L0>@  
下面就是f的实现,以operator/为例 &)2i[X  
0mpX)S  
struct meta_divide #akpXdXs  
  { "33Fv9C#bK  
template < typename T1, typename T2 > 0Vj4+2?L5;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D{!6Y*d6&s  
  { phQU D  
  return t1 / t2; EJj.1/]|r  
} 5]~'_V  
} ; -M~8{buxv  
,aOl_o -&  
这个工作可以让宏来做: FO+Zue.RS  
&\#sI9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LU \i0|i|  
template < typename T1, typename T2 > \ E{`kaWmC&~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @#<D ^"  
以后可以直接用 ZLc -RM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z-BXd  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 RW|`nL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9"NF/)_  
yZ @"\Z!  
m];]7uB5=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,ly\Ka?zO  
=FlDb 5t{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z|%_&M  
class unary_op : public Rettype r~E=4oB7  
  { XywE1}3  
    Left l; Gp1?iX?ml  
public : >c1!p]&V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I*o()  
z[LNf.)}  
template < typename T > 5rwu!Y;7*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -] L6=  
      { v;BV@E0}x  
      return FuncType::execute(l(t)); Ld\R:{M"  
    } t=rEt>n~L  
j-0z5|*KE  
    template < typename T1, typename T2 > lyIl-!|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eds o2  
      { 2X.r%&!1M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oin$-i|Xp!  
    } <x@}01 ~  
} ; YO#M/%^j  
WgR).Yx  
|"?M1*g  
同样还可以申明一个binary_op 9l|@v=gw.  
BYpG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "&%I)e^  
class binary_op : public Rettype 83E7k]7]  
  { cU RkP`  
    Left l; :X0k]p  
Right r; ]@dZ{H|  
public : 0f~C#/[t7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qT ,Te  
_+p4Wvu~0  
template < typename T > M V<^!W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wL;l Q&  
      { "*($cQ$v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )n+Lo&C<  
    } wy yWyf  
|P[w==AAf  
    template < typename T1, typename T2 > ,eOB(?Ku  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C+'/>=>a.  
      { ~{d$!`|a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Da8{%{`Pc  
    } j`oy`78O  
} ; S\4tzz @  
x8wD0D  
N2B|SO''  
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 FQm`~rA~zt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N8k00*p65  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6 2'j!"xv  
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。 >v:y?A,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5Ec6),+&  
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。。。 {F3xJ[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p rYs $j  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) oT^{b\XN  
下面是修改过的unary_op LISM ngQ.  
Q7*SE%H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lm!.W5-l  
class unary_op u&`XB|~  
  { G.rrv  
Left l; |*:'TKzNS  
  =5Q]m6-SgV  
public : %{ABaeb]  
IT(lF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m4aB*6<lq  
ZZ k=E4aae  
template < typename T > >{N9kW Y  
  struct result_1 Kh,V.+7k  
  { J]v%q,"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aIJt0;  
} ; ~5_Ad\n9  
u6T+Cg  
template < typename T1, typename T2 > 18~>ZR  
  struct result_2 (}a8"]Z  
  { 9bP^`\K[N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q-.,nMUF  
} ; u\ #"L  
0TCBQ~"  
template < typename T1, typename T2 > b@rVo;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  5V6G=H  
  { t?q@H8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?kWC}k{  
} 'h/CoTk@,  
W{%TlN  
template < typename T > BbW^Wxd3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kgnmGuka  
  { ZYI{i?Te#  
  return OpClass::execute(lt(t)); /]=C{)8  
} wp#'nO  
)Gj8X}DM  
} ; "l*Pd$sr  
,a gc  
0ZBJ ~W  
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 n1~o1  
好啦,现在才真正完美了。 )f}YW/'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0uWR<,]  
1nQWW9i  
template < typename Right > b?TO=~k,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %ZNI:Uh  
  { z54EG:x.7^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2@9Tfm(=  
} dls ss\c^M  
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。 LO <  
zhpx"{_  
*RXbc~ H  
L!rw[x  
L{hnU7sY  
十. bind 94+KdHAo^M  
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。 o=21|z  
先来分析一下一段例子 fJ/e(t  
k%D+Y(WGz8  
Kz>3 ic$I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5"HV BfFk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?*E'^~,H)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t"k*PA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <1FC%f/  
我们来写个简单的。 E0u~i59Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D[^m{ 9_  
对于函数对象类的版本: U4gF(Q  
CPP` qt%f  
template < typename Func > nyBJb(5"B  
struct functor_trait }RmU%IYc  
  { q0$ !y!~  
typedef typename Func::result_type result_type; 30XR 82P/  
} ; HR ;)|j{!  
对于无参数函数的版本: 1jy9lP=  
c}y [[EX  
template < typename Ret > !X"K=zt"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <(-3_s6-  
  { !OA]s%u  
typedef Ret result_type; }&n<uUDH  
} ; BB~OqZIP  
对于单参数函数的版本: D&}3$ 7>  
Uc_'(IyO  
template < typename Ret, typename V1 > Z7_m)@%;kk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JS*m65e  
  { um4yF*3b9  
typedef Ret result_type; &K/ya7  
} ; ZHGC6a!a  
对于双参数函数的版本: Ttxqf:OMf  
EGZb7:Y?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'h^0HE\~p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -TM 0]{  
  { QAvir%Y9Q  
typedef Ret result_type; s<oNE)xe  
} ; NR -!VJQ  
等等。。。 y($%;l   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t%'Z<DmG+  
gF[z fDm  
template < typename Func > $:  ]o]a  
struct func_return FI3)i>CnW  
  { 4$*%gL;f^  
template < typename T > zgs(Dt;  
  struct result_1 /%&2HDA)  
  { %n hm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c0hwc1kv-  
} ; A j2OkD  
B>GE 9y5  
template < typename T1, typename T2 > UEozAY  
  struct result_2 ]`&Yqg  
  { AwslWkd=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DdVF,  
} ; &|!7Z4N  
} ; T}"6wywM  
b@S Cn9  
PB#fP_0C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mml<9fbH  
6(G?MW.  
template < typename Func, typename aPicker > Gi "941zVl  
class binder_1 <L`"!~Q  
  { 7.Z@Wr?  
Func fn; B<~ NS)w  
aPicker pk; (;q\}u  
public : *cC_j*1@  
r8,romE$  
template < typename T > G.( mp<-  
  struct result_1 GKoK7qH\J  
  { E;1Jh(58)b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /Wy.>YC|  
} ; DqX{'jj  
x-?{E  
template < typename T1, typename T2 > BRk0CLr5  
  struct result_2 xia|+  
  { T'LIrf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \[jq4`\$  
} ; jLpc Zb,  
WHlYo5?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {; .T7dL  
2D:fJ~|-[  
template < typename T > m+#iR}*1L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .N*Pl(<[  
  { bd<m%OM""  
  return fn(pk(t)); 04*6(L)h*  
} =IUUeFv +r  
template < typename T1, typename T2 > 'sxNDnGg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Ffp2NW`;  
  { Dgx8\~(E'  
  return fn(pk(t1, t2)); J]q%gcM  
} 8,atX+tc  
} ; 7{xh8#m  
k<cgO[m   
L*Me."*  
一目了然不是么? /__PSK  
最后实现bind HgBGV0  
wN2QK6Oc  
Wy ZL9K{?  
template < typename Func, typename aPicker > ,9P:Draxs`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [p2H=  
  { QjC22lW-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eQVZO>)P1+  
} J@OB`2?Zv  
H<QT3RF2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J7v|vj I  
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。 MSV2ip3  
A.D{.a  
十一. phoenix gd0Vp Xf'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |,aG%MTL  
.cR -V`  
for_each(v.begin(), v.end(), EaWS. eK  
( jZ%TJ0(H  
do_ YG8>czC  
[ rvyr xw%[  
  cout << _1 <<   " , " Vp<seO;7o  
] 4&HXkRs:  
.while_( -- _1), Q//,4>JKf  
cout << var( " \n " ) '}rRzD:  
) t#S<iBAZ  
); ay %KE=*v  
<&!v1yR  
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: 7Su#Je]  
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 *A~ G_0B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;3 F"TH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >+mD$:L  
)NO<s0?&  
M gC:b-&5_  
template < typename Cond, typename Actor > @&"Pci+-|  
class do_while 9<vWcq*4  
  { }/,HM9Ke  
Cond cd; ~h"/Tce  
Actor act; jA(>sz  
public : 5'Q|EIL  
template < typename T > ex<O]kPFE  
  struct result_1 ~Aq5X I%i  
  { .^bft P\  
  typedef int result_type; ||zb6|7I4  
} ; : iiw3#]  
>I<r)w]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )?2e  
#eN{!Niy&U  
template < typename T > )9S>Z ZF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ a4/ELx  
  { z`6fotL  
  do L.T?}o  
    { Q`#4W3-,  
  act(t); {} Bf   
  } QW_agm  
  while (cd(t)); {ls+d x/  
  return   0 ; "Pl9nE  
} zd]D(qeX  
} ; TrdZJ21#M  
{u[V{XIUh  
%Rh;=p`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `p'Q7m2y/b  
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。 7n o5b] \  
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。 XM<KF &pVB  
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。 3M0+"l(X  
下面就是产生这个functor的类: ez3Z3t`  
fZKt%m  
4gSH(*}  
template < typename Actor > 7DKz;o  
class do_while_actor 3u>8\|8wz  
  { +uWYK9  
Actor act; =o p%8NJf  
public : PS S?|Vk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d/74{.  
O8U<{jgAG  
template < typename Cond > !TAp+b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; as+GbstN  
} ; $3X-r jQtW  
O|cu.u|  
%~NH0oFO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZAuWx@}  
最后,是那个do_ qpJ{2Q  
t!1$$e?`r  
rs=q! P"u[  
class do_while_invoker "Dy'Kd%,%/  
  { E^hHH?w+  
public : T88Y qI  
template < typename Actor > d {2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6O2=Ns;J6  
  { 7:NmCpgL!  
  return do_while_actor < Actor > (act); RQW6N??C  
} 5~XN>>hp  
} do_; JM.XH7k  
'rb'7=z5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .r+hERcB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2h {q h  
最后来说说怎么处理break和continue E3/:.t  
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。 9^F2$+T[:  
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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