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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y?4N%c_;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S^7u`-  
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, swfjKBfw+g  
/_V4gwb}|-  
Is(ZVI  
 'EO"0,  
  class filler 2&0#'Tb  
  { R,8460e7  
public : =kBWY9 :$,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZJ%iiY  
} ; 3a?dNwM@  
.|/VD'xV"  
[u;>b?[{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1$nuh@-ys  
] ?k\ qS  
=p \eh?^  
6Zmzo,{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F @uOXNz)  
NI2-*G_M  
M!O &\2Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }UWi[UgA  
'^`%  
Og:aflS  
r}|a*dh'R  
二. 战前分析 Gf<%bQE  
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。 y:VY8a 4  
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 e[g.&*!  
dG%{&W9  
)dF`L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0F%V+Y\R  
  /* --------------------------------------------- */ 0GcOI}  
vector < int *> vp( 10 ); ?1]h5Uh[b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xF`O ehVA  
/* --------------------------------------------- */ .tzQ hd>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _ {mG\*q  
/* --------------------------------------------- */ 2T-3rC)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S<Uv/pn  
  /* --------------------------------------------- */ {TC_ 4Y|8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hEfFMi=a`  
/* --------------------------------------------- */ x-H R[{C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %!V=noo  
T-.Bof(?w  
^dR gYi"(A  
wQrD(Dv(yA  
看了之后,我们可以思考一些问题: : G0^t  
1._1, _2是什么? FK,Jk04on  
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。 dRXdV7-!  
2._1 = 1是在做什么? ;s w3MRJ  
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。 'ExTnv ~  
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。 pTE.,~-J^j  
ke5_lr(  
%VGQ{:  
三. 动工 T#=&oy7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wq/0}W.  
($s%B  
 r95$( N  
M6*8}\  
template < typename T > rE4qPzL  
class assignment -3Auo0  
  { y9-}LET3j  
T value; Wf9K+my  
public : kg()C%#u  
assignment( const T & v) : value(v) {} |&\cr\T\r  
template < typename T2 > l1D"*J 2`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =>Dw ,+"  
} ; h 7*#;j  
~.TKzh'eB  
Ku;8Mx{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'Q4V(.   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rtk1 8U-  
j(`V& S  
ZN-5W|' O  
Yf[GpSej  
  class holder ul ag$ge  
  { 'sN (=CQ  
public : 'H)l~L  
template < typename T > KGsW*G4U=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (#VF>;;L  
  { d;LBV<Z?  
  return assignment < T > (t); Tsl0$(2W  
} |p @,]c z  
} ; m; m4/z3U  
o3xfif  
P:tl)ob  
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: bPo*L~xdk  
H_+!.  
  static holder _1; 6ZwFU5)QE/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D3kx&AR  
UZ3oc[#D=]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =]hPX  
而不用手动写一个函数对象。 e(;nhU3a*,  
I DtGtkF  
Zmr*$,v<y  
sp&)1?!M  
四. 问题分析 bx%P-r31  
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。 t 4tXLI;'  
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。 2 NrMse  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H2D j`0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^g*2jH+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #e(P~'A0  
mp+lN:  
五. 问题1:一致性 62z"cFN  
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?| 2=ZZR8v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T0Zv.  
]WP[hF  
struct holder 'CC;=@J  
  { $XO#qOW  
  // -~ 5|_G2Y"  
  template < typename T > WMXk-?v4  
T &   operator ()( const T & r) const o 2sOf  
  { Q.]RYv}\  
  return (T & )r; kpt 0spp  
} X4}Lg2ts  
} ; 7s-ZRb[)1  
]U,f}T"e  
这样的话assignment也必须相应改动: Kh;jiK !  
<j$n7#qk  
template < typename Left, typename Right > .j_YVYu1&  
class assignment =a3qpPkx  
  { iv]*HE  
Left l; *C n `pfO  
Right r; [MVG\6Up(  
public : #.z`clK#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h>[][c(b  
template < typename T2 > -jOCzp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^qD@qJ  
} ; |XdkJv]  
.}zpvr8YP  
同时,holder的operator=也需要改动: M,nLPHgK  
e.:SBXZ  
template < typename T > <xWBS/K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @f wk  
  { 9x0Ao*D<t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 60u}iiC@  
} $VLCD  
k4ijWo{:0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。   S9Ka  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h% T$m_  
:~1p  
return l(rhs) = r; -U/m  
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。 ".R5K ?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rM?ox  
V=g<3R&  
template < typename Tp > C/L+:b&x~  
class constant_t p|b&hgA  
  { [$b\#{shtP  
  const Tp t; t6H9Q>*  
public : !\%0O`b^4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E6NrBPm  
template < typename T > >9v?p=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7>Oa, \  
  { \x_fP;ma=_  
  return t; G~\ SI.  
} LVj62&,-  
} ; 5%E.UjC  
47c` ) *Hc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u LXV,  
下面就可以修改holder的operator=了 kTLA["<m  
w/(hEF '  
template < typename T > ]8i2'x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j 4B|ktf  
  { ADa'(#+6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =_/,C  
} Rr'^l ]  
/:j9 #kj  
同时也要修改assignment的operator() 8v)PDO~D}A  
=5-|H;da  
template < typename T2 > E'g2<k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?/,sKF74i  
现在代码看起来就很一致了。 dU~DlaEy(  
H' [#x2  
六. 问题2:链式操作 +|w-1&-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z=vzF0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *\i<+~I@l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /}Z0\ ,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 - :0{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8'(|1  
|H)WJ/`  
template < typename T > :%?\Wj5HW  
struct result_1 |$vhu`]Z@^  
  { I=,u7w`m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cO#e AQf7  
} ; 96.A8o  
W_zAAIY_Y  
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: _/)?GXwLn  
(!nhU  
template < typename T > XVfp* `  
struct   ref {bUd"Tu  
  { [We(0wF[`  
typedef T & reference; kS$HIOt823  
} ; *WQ}ucE^#  
template < typename T > A~!3svJW  
struct   ref < T &> ;rj=hc  
  { 90pk  
typedef T & reference; I<I?ks  
} ; YJO,"7+  
]g/% w3G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a%-P^M;a2  
 psg}sl/  
template < typename T > S|8O$9{x9q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S:UtmS+K  
  { [p +h b  
  return l(t) = r(t); XMM@EN  
} A|BvRZd  
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。 nx(O]R,Sw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LW;UL}av  
E6-alBi%  
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 wNuS'P_(:T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p1=sDsLL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mySm:ToT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1f 0"z1   
最后的布局是: ms8PFu(f  
                Add r"a4 ;&mf  
              /   \ }31z 35  
            Divide   5 7^bO`  
            /   \ %NbhR(  
          _1     3 5@+8*Fdk  
似乎一切都解决了?不。 UN&b]vg  
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。 f.gkGwNk  
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。 7/;Xt&  
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: =W9;rQm  
&/7AW(?  
template < typename Right > "jVMk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ba?]eK   
Right & rt) const 13]sZ([B%|  
  { )>)_>[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K%<Z"2!+  
} <!\J([NM8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?Rl?Pp=>  
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。 %aX<p{EY  
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。 BPnZ"w_  
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。 ,=tVa])  
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。 `@{qnCNQ  
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? A$RN7#  
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: 9-+6Ed^2  
x C'>W"pY  
template < class Action > ;bd\XHwMUP  
class picker : public Action 63QSYn,t  
  { q_8qowu"  
public : " [=Ee[/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2-| oN/FD  
  // all the operator overloaded #gOITXKs  
} ; 0\AYUa?RM  
GYiUne $  
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。 31|Vb  
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: ;o\0:fzr  
[IxZweK  
template < typename Right > J=/|iW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j0sR]i  
  { +fzZ\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u>(s .4]+  
} &X^~%\F:2  
!+cRtCaA::  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ru)%0Cyx  
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。 kTG}>I  
n<7#?X7  
template < typename T >   struct picker_maker xH\'gli/  
  { \O?#gW\tR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U %Aj~K^b  
} ; il-v>GJU7{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T7n;Bf  
  { KhZ'Ic[vw  
typedef picker < T > result; KoQvC=+WI  
} ; nF}]W14x  
4;|&}Ij  
下面总的结构就有了: }6eWdm!B  
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。 n$}c+1   
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。 a2iaP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jHB,r^:'  
至此链式操作完美实现。 f7XmVCz1  
p`{9kH1me  
NS=puo  
七. 问题3 9F k wtF  
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。 0;e>kz3o  
Cs%'Af  
template < typename T1, typename T2 > LL-MZ~ZB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \J0gzi.  
  { h vGb9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g{l;v  
} x!!: jL'L  
H5/%"1Q  
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: O>w $  
-BACdX  
template < typename T1, typename T2 > H"I|dK:  
struct result_2 sJ?Fque  
  { 9ZG.%+l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L4S Fu.J'  
} ; z -(dT  
Old5E&  
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? M&@9B)|=  
这个差事就留给了holder自己。 !e.@Xk.P6  
    j/wNPB/NM  
Tb}`]Y`X  
template < int Order > V# w$|B\  
class holder; )R{4"&&2  
template <> s<z{(a  
class holder < 1 > *BBP"_$  
  { 6}Y^X  
public : K*;=^PY  
template < typename T > X"8Jk 4y  
  struct result_1 E'Egc4Z2=l  
  { x1+8f2[  
  typedef T & result; H*yX Iq:  
} ; RIl%p~  
template < typename T1, typename T2 > )e9(&y*o  
  struct result_2 9+=U&*  
  { sP5PYNspA  
  typedef T1 & result; s qac>v  
} ; &^qD<eZ!Eq  
template < typename T > 3j<] W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &{y- }[~  
  { u;~/B[  
  return (T & )r; sEe^:aSN  
} ^N`ar9Db  
template < typename T1, typename T2 > tB}&-U|t[~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $>5|TG 0i  
  { %S.R@C[3  
  return (T1 & )r1; /$WEO[o  
} +n^$4f  
} ; Y'bDEdeT  
"=9L7.E)  
template <> -UPdgZ_Vxz  
class holder < 2 > OyZgg(iN  
  { R S;r  
public : .\{GU9|nO  
template < typename T > hXbb+j  
  struct result_1 N$>g)Ml?  
  { vlm&)DIt  
  typedef T & result; "-A@>*g  
} ; RjSVa.x  
template < typename T1, typename T2 > '(&.[Pk:"  
  struct result_2 6BLw 4m=h  
  { XL g6?Nu  
  typedef T2 & result; _hAp@? M  
} ; t%q@W,2J  
template < typename T > }LDDm/$^}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DDc?G Y:  
  { ,t5Ku)eNm  
  return (T & )r; J03yFT,dF  
} E7oL{gU  
template < typename T1, typename T2 > d1``} naNw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cm6cW(x6  
  { EmVE<kY .  
  return (T2 & )r2; Y%|f<C)lx2  
} )@\= pE.H  
} ; #G$_\bt  
(6>8Dt 9[  
e6QUe.S  
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> >。 B Lw ssr.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,~JxYh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g"hm"m}i  
a%7%N N*i  
return l(i, j) = r(i, j); jzdK''CHi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dilRL,  
qx5.LiF  
  return ( int & )i; *s S7^OZ*  
  return ( int & )j; "^Tb8!  
最后执行i = j; ; R&wr _%  
可见,参数被正确的选择了。 tO)mKN+ (  
2^E.sf$f  
)(_}60  
x =5k74  
V[5-A $ft  
八. 中期总结 *(PGL YK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  l}5@6;}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yO]Vex5)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GFYAg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k3}|^/bHJ  
L#M9!  
0}PW<lU-  
7^ITedW@  
>|/NDF=\s  
-s,^_p{H  
九. 简化 !G 90oW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `QnKal)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KArR.o }  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _K_!(]t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QDF1$,s4i  
  +-*/&|^等 (UA a  
2. 返回引用。 i"r&CS)sT  
  =,各种复合赋值等 cX> a>U  
3. 返回固定类型。 |Eu_K`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bT|a]b:  
4. 原样返回。 xw&[ 9}Y  
  operator, [YpSmEn}Y  
5. 返回解引用的类型。 ?76Wg::  
  operator*(单目) *[wy- fu  
6. 返回地址。 cWA9n}Z  
  operator&(单目) ]Vln5U   
7. 下表访问返回类型。 ^}8(o  
  operator[] .a8N 5{`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J3Qv|w [3Y  
  operator<<和operator>> F@& R"-  
'u@ )F`  
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。 (vB aem9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q?nXhUD  
S1E =E5  
template < typename Left > ug.mY=n '  
struct value_return 1y2D]h/'  
  { {Uz@`QO3  
template < typename T > 9gZMfP  
  struct result_1 C},;M @xV  
  { w-C ~ Ik  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TUw^KSa  
} ; u}\F9~W-{  
}/nbv;)  
template < typename T1, typename T2 > o8-BTq8  
  struct result_2 ] QGYEjW  
  { wc* 5s7_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j&6,%s-M`a  
} ; GvF8S MO[x  
} ; '_lyoVP  
zH0%; o}  
puF'w:I (  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9z$]hl  
Z3g6 ?2w6  
下面我们来剥离functor中的operator() z\Rs?v"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GpMKOjVm|  
`MA ee8u'  
return l(t) op r(t) X/ gIH/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gbsRf&4h  
return op l(t) OL4I}^*,  
return op l(t1, t2) ! @{rk p  
return l(t) op 1P. W 34  
return l(t1, t2) op ^VK-[Sz&  
return l(t)[r(t)] Nwr.mtvh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :3^b>(W.  
11glFe  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \V  /s  
单目: return f(l(t), r(t)); p(QB5at  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EgOAEv  
双目: return f(l(t)); A[oLV"J6x5  
return f(l(t1, t2)); W$B&asO  
下面就是f的实现,以operator/为例 rbiNp6AdL  
|s-q+q{|  
struct meta_divide O$k;p<?M  
  { G~1#kg  
template < typename T1, typename T2 > P~Q5d&1SO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ! E` Tt[  
  { vA2@Db}  
  return t1 / t2; \(Dq=UzQI  
} l+Dl~o}  
} ; (# Z2  
,],"tzKtE  
这个工作可以让宏来做: K QXw~g?  
S~d_SU~>`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I+Qv$#S/  
template < typename T1, typename T2 > \ w$n\`rQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sOg@9-_Uh  
以后可以直接用 (Z"QHfO'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [HI&>dm=$  
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 ]wh8m1  
(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。。。) I<e[/#5P\`  
/ d=i 0E3  
nF~</>  
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 ,Xs%Cg_Ig  
vo )pT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4!p ~Mr[E  
class unary_op : public Rettype 7Fw`s@/%  
  { sDT(3{)L7  
    Left l; 0,)B~|+  
public : W{O:j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8J{I6nPF  
e48`cX\E  
template < typename T > YLmzMD>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .281;] =  
      { P*oKcq1R  
      return FuncType::execute(l(t)); #t:]a<3Y2  
    } `2c>M\c4U  
-CfGWO#Gbx  
    template < typename T1, typename T2 > Zx,R6@l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E{kh)-  
      { AWHB^}!}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e:hkWcV  
    } m(>_C~rGN  
} ; Xt~`EN  
4o8uWS{`  
v+U( #"  
同样还可以申明一个binary_op Ev* b  
^29w @*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u.*@ l GVW  
class binary_op : public Rettype j2# nCU54Z  
  { :#0uy1h  
    Left l; }^Be^a<ub  
Right r; Nr=ud QA{  
public : ;v'7l>w3\w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hYMIe]kJ  
;<`F[V Zau  
template < typename T > ?P@fV'Jo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ztf VXmi'  
      { ^ j;HYs_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XIh2Y\33ys  
    } vn|u&}h  
OLUQjvnU  
    template < typename T1, typename T2 > Yr5A,-s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +]uW|owxo  
      { ?Y+xuY/t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a]'sby  
    } wNL!T6"G  
} ; z!;n\CV@  
4)BZ%1+  
((^jyQ  
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 !|_b}/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SQ| pH"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9+"D8J7  
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。 Q W#]i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r`XIn#o  
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。。。 \s?OvqI:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V2sWcV?  
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) ;ZX P*M9  
下面是修改过的unary_op tW53&q\=  
_=E))Kp{z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6eE%x?#  
class unary_op g \)+ LX  
  { \ }xK$$f2,  
Left l; 2K<rK(  
  i)f3\?,,  
public : ]'V8{l  
)tR5JK} AV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dQ?4@  
qKt8sxg  
template < typename T > V&vU her0  
  struct result_1 R~8gw^w![  
  { (Z5=GJM?$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tagkklJ~  
} ; t+Kxww58  
<HM\ZDo@P  
template < typename T1, typename T2 > yjs5=\@  
  struct result_2 O-Hu:KuIf  
  { %])-+T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y[[f?rxz>  
} ; 'EU{%\qM  
Z l.}=  
template < typename T1, typename T2 > DLcfOOn1I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JPfNf3<@My  
  { %<$CH],%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +Q_(wR"FS  
} L,!?'.*/]  
#m?GBr%k  
template < typename T > W[PZQCL}K)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Tb T  
  { 9|WBJ6  
  return OpClass::execute(lt(t)); E9pKR+P  
} O$u;]cg  
- {<`Z  
} ; !O F#4N  
\DBoe :0~  
'&#`?\CXX  
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 _d6mf4M]5  
好啦,现在才真正完美了。 -B :Z(]3#\  
现在在picker里面就可以这么添加了: !Sr^4R+Z  
" ] 0ER  
template < typename Right > 9+@"DuYc6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xal,j*  
  { ov: h4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b\NWDH7}  
} xb\(>7M6Y  
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。 d,[.=Jqv[  
^-{ 1]G:  
hPr*<2mp  
Sxf|gDC  
nL!h hseH  
十. bind RrKAgw  
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 OR}  
先来分析一下一段例子 k| 0Fa}Z[  
cw.Uy(ks|$  
?GqFtNz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} & tQHxiDX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y?O{J!U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2+" =i/8  
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。 EquNg@25W  
我们来写个简单的。 {%D!~,4Ht  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `%AFKmc^;  
对于函数对象类的版本: _?<Y>B, E  
t+}@J}b  
template < typename Func > UT[nzbG  
struct functor_trait ^y'xcq  
  { q)gZo[]~  
typedef typename Func::result_type result_type; W> .O"Ri  
} ; idnn%iO  
对于无参数函数的版本: &:=   
Gp9 >R~$  
template < typename Ret > {YZ)IaqZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C.L5\"%  
  { ,{ CgOz+Ul  
typedef Ret result_type; ac>}$Uw)  
} ; b0X*+q   
对于单参数函数的版本: y2>v'%]2  
mXlXB#N  
template < typename Ret, typename V1 > P]!$MOt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @iB**zR/  
  { L]B]~Tw  
typedef Ret result_type; GJWC}$#T Y  
} ; ^.Q{Aqu#.H  
对于双参数函数的版本: V\ch0i 1  
eHK}U+"\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A}C&WT~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )<G>]IP<  
  { d|TRP,y  
typedef Ret result_type; rMxst  
} ; ?"+' OOqik  
等等。。。 8F($RnP3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +P|$T:b  
7c!oFwM  
template < typename Func > ~6U@*Svk  
struct func_return 3Zg=ZnF  
  { S;NChu?8  
template < typename T > Rg)\o(J  
  struct result_1 yGgHd=?  
  { `}k!SqG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^T'+dGU`  
} ; M_MiY|%V/K  
mmY~V:,Kd  
template < typename T1, typename T2 > JiZ9ly( G  
  struct result_2 ;nLQ?eS\  
  { Z]$yuM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :eS7"EG{3  
} ; Xn.zN>mB  
} ; ^*C6]*C}te  
SZg+5MD;X  
"V~U{(Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6_;3   
_jH1Mcq  
template < typename Func, typename aPicker > g-mK(kY4p  
class binder_1 mDip P  
  { C JiMg'K  
Func fn; @SPmb o  
aPicker pk; <<(~'$~,L  
public : }llzO  
yHQ.EZ~%  
template < typename T > T7m rOp  
  struct result_1 ^]'p927  
  { *-Lnsi^7v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E1 *\)q  
} ; &gF{<$$  
S) V uT0  
template < typename T1, typename T2 > 5g F}7D@  
  struct result_2 9rB^)eV  
  { Y~=5umNSX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h1fJ`WT6,  
} ; r-]R4#z>  
@`}'P115@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {xEX_$nv  
DBCL+QHA  
template < typename T > 9foQ0#R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Y(].G,  
  { _<;#=l  
  return fn(pk(t)); wVE"nN#  
} ksDG8^9>]  
template < typename T1, typename T2 > "$0f.FO:i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$gSpZ_7  
  { K/Q;]+D  
  return fn(pk(t1, t2)); 6e  |  
} Aplqx vth  
} ; RfN5X}&A  
Uw61X>y=  
sf\;|`}  
一目了然不是么? .%->   
最后实现bind +hjc~|RK  
V$q%=Sip  
U{>!`RN  
template < typename Func, typename aPicker > m{%_5nW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2:p2u1Q O  
  { UeHS4cW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lBQ|=  
} rUlpo|B  
DX$`\PA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D:n0d fPU  
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。 wO8^|Yf  
OFRzzG@  
十一. phoenix k% In   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JB%6G|Z  
MM'<uy  
for_each(v.begin(), v.end(), mqsf#'ri  
( Om}&`AP};  
do_ 7Fy^K;V"  
[ 9D<^)ShY  
  cout << _1 <<   " , " s\7|b:y&  
] F,:F9r?l,H  
.while_( -- _1), zztW7MG2lQ  
cout << var( " \n " ) GrM~ %ng  
) =[1 W.Zt  
); c |C12b[  
KOF!a  
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: }a<MVG:>SF  
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 ,nHz~Xi1t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +nJ}+|@K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G)<k5U4  
\re.KB#R  
RtqW!ZZ:H  
template < typename Cond, typename Actor > B.Xm*adBT  
class do_while }FM<uBKW  
  { Ccc6 ko_  
Cond cd; )@K|Co  
Actor act; Z@ I%ppd  
public : nosEo? {  
template < typename T > m};_\Db`  
  struct result_1 -w@fd]g  
  { PA5g]Tz  
  typedef int result_type; `J-"S<c?_  
} ; ' > \*  
p{-1%jQ}]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A<TJ3Jp]  
![vc/wuf  
template < typename T > *JpEBtTv=5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (|6q N  
  { n Isi  
  do UBU(@T(  
    { U;jk+i  
  act(t); pp{);  
  } U-lN_?  
  while (cd(t)); uq 6T|Zm  
  return   0 ; yTDoS|B+)  
} U{O\  
} ; 4a3f!G$  
/FYa{.Vlr  
qp{NRNkQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;3?M?E/$s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 hD$U8~zK  
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。 )(ma  
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。 Gf%o|kX]  
下面就是产生这个functor的类: `8y &  
k~vmHb  
Gg;#U`  
template < typename Actor > Ffhbs D  
class do_while_actor u j:w^t ][  
  { Y]Fq)  -  
Actor act; Vy/g;ZPU1  
public : +s S*EvF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K^w9@&g6  
H@ w6.[#  
template < typename Cond > J]~fv9~P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C$(t`G  
} ; 6*LU+U=`  
qq?>ulu*W  
}40/GWp<f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n!N;WL3k  
最后,是那个do_ A>4k4*aFm#  
l y%**iN  
.K7A!;  
class do_while_invoker ivagS\Q  
  { zm~~mz A  
public : .i. |wY  
template < typename Actor > vj_oMmjKw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k|lxJ^V#  
  { BF_k~  
  return do_while_actor < Actor > (act); \E#r[9F{  
} &U,f~KJ  
} do_; UwM}!K7)G  
Xoik%T-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b%_QL3 m6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q3/q%#q>  
最后来说说怎么处理break和continue 9M!_D?+P?  
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。 34?yQX{  
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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