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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Xt& rYv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .?|pv}V  
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, )\ow/XPE  
bVO{,P2 o  
qp;eBa  
G |033(j  
  class filler Y)lYEhF  
  { l3[2b Qx  
public : U|Z Yoc+](  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2SVBuV/R  
} ; }M*yE]LL;Z  
ZgarxV*  
3V2dN )\  
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: D;nm~O%  
Okxuhzn>"  
F5s Pd  
v!~tX*q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AYb-BaIc  
a/p} ?!\  
}JPLhr|d^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gn,D9d+  
&BxDS .  
kMd1)6%6A  
&&SA/;F  
二. 战前分析 RKru hF  
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。 :k&R]bc9  
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 5\S s`#g  
^6g^ Q*"  
.0 }eg$d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q &~|P}  
  /* --------------------------------------------- */ ' m^nKG$"  
vector < int *> vp( 10 ); 9eR4?^(3!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M it3q  
/* --------------------------------------------- */ FglW|Hwy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ] 40@yrc  
/* --------------------------------------------- */ CmP_9M?ce  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VO u/9]a  
  /* --------------------------------------------- */ ;[) O{%s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?E +[  
/* --------------------------------------------- */ Fw.df<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mQd L"caA  
z.Y`"B'j`  
{mOQRAKl  
w{ +G/Ea  
看了之后,我们可以思考一些问题: }aSTo"~m#  
1._1, _2是什么? [8%R*}  
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。 R^*%yjy9  
2._1 = 1是在做什么? g$S|CqRG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sH_B*cr3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?2q4dx 0  
>8;EeRvI  
E! "N}v  
三. 动工 C"7-lz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yX7P5c.   
}+] l_!v*  
X5_T?  
@y1:=["b  
template < typename T > H"5=z7w  
class assignment \Dlmrke  
  { ,uo K'_  
T value; -_[ZRf?^  
public : U,Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} IEmjWw4  
template < typename T2 > 0#y i5U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &) qs0  
} ; 6Cj$x.-K  
nF1}?  
~CX1WPMI:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K6Z/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0&Z+P?Wb4  
a'!p^/6?  
T"_f9?  
.QVN&UyZ  
  class holder 9 `+RmX;m  
  { i&m t-  
public : pOq9J7BS  
template < typename T > )i/x%^ca$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IoKN.#;^  
  { _jWGwO  
  return assignment < T > (t); g>*P}r~;^b  
} ihp>cl?  
} ; /< -+*79G  
M!4}B  
.o(S60iH!(  
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: vw2yOL RX  
Q@(tyW+8U@  
  static holder _1; Q ym=L(X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  $*$X5  
Eg+ z(m$M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $97EeE:{M  
而不用手动写一个函数对象。 q=x1:^rVH  
^~` t q+  
3]rd!Gp=*  
+/ U6p!  
四. 问题分析 hM nJH_siY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 wl5+VC*l0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "30R%oL]=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hqc)Ydg_%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |C`.m |  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H^fErl  
\AY*x=PF  
五. 问题1:一致性 #-7w |  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| UPcx xtC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {?uG] G7  
x5(B(V@b  
struct holder w%?6s3   
  { ]I: h4hgw  
  // 0eFvcH:qG  
  template < typename T > I><sK-3  
T &   operator ()( const T & r) const Qm@v}pD  
  { \1nj=ca?  
  return (T & )r; d)1Pl3+  
} jrN"en  
} ; B&Iy_;  
k)TNmpL%"  
这样的话assignment也必须相应改动: ,M0#?j>  
x.%x|6G*  
template < typename Left, typename Right > +Z/aB*aVa^  
class assignment iM_Zn!|@\  
  { :O9i:Xq[QW  
Left l; mvXIh";  
Right r; 'Ivr =-  
public : Yq0jw&v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Evt&N)l!^  
template < typename T2 > dkAY%ztwo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _ipY;  
} ; C^fUhLVSZ^  
; %mYsQ  
同时,holder的operator=也需要改动: 8m*uT< 5D  
->*'Y;t4  
template < typename T > vv^(c w>A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8/T,.<5  
  { EZ)$lw/!J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M ]uO%2  
} I%tJLdL  
:>o2UH  
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。 !8}x6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m!sMr^W  
E3d# T  
return l(rhs) = r; Af XlV-v  
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。 (0!U,8zz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L@x#:s=  
&uLC{Ik}  
template < typename Tp > dS)c~:&+  
class constant_t K!qV82b='{  
  { i1ss}JJp*  
  const Tp t; n]a/nv  
public : w6G<&1iH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VjGtEIew  
template < typename T > <?Y.w1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xa?   
  { 0=I:VGC3  
  return t; s\io9'Ec  
} 57rH`UFXH  
} ; ]}A3Pm- t*  
ES9|eo6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &vV_,$  
下面就可以修改holder的operator=了 "2>_eZ#b  
MB!$s_~o#L  
template < typename T > <,huajQs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7#9yAS+x(  
  { u 4$$0 `  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hM~zO1XW  
} ST25RJC  
0k 6S`e9gI  
同时也要修改assignment的operator() >?)Df(n(9  
@DniYt/  
template < typename T2 > FWl'='5L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m8NKuhu  
现在代码看起来就很一致了。 :uQ~?amM  
MtXTh*4  
六. 问题2:链式操作 xy Pz_9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C?fa-i0l^  
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。 xSL%1>MrN  
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。 lbnH|;`$]m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G !;<#|a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5|Hz$oU  
rFU|oDF  
template < typename T > /p7-D;  
struct result_1 `uLH3sr  
  { WN9K*Tt~o&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~-zch=+u  
} ; ylPDM7Ka  
_H)>U[  
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: 4@1C$|k  
QTbv3#  
template < typename T > 9vw0box  
struct   ref '.1_anE]  
  { ~"8)9&  
typedef T & reference; >'e(|P4  
} ; kzXmiBL<9  
template < typename T > |n q}#  
struct   ref < T &> V>:ubl8j0l  
  { -Gn0TA2/C  
typedef T & reference; uBqZ62{G  
} ; AD4Ot5  
*Rj(~Q/t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sJB::6+1(|  
>uVr;,=y  
template < typename T > :y8wv|m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TYN~c(  
  { 2#t35fU  
  return l(t) = r(t); w//L2.  
} :Miri_l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9Netnzv%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2}8xY:|@(U  
3+d_5l;m)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s6.#uT7h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =#K$b *#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `2.2; Vk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oRQJ YH  
最后的布局是:  b@m\ca  
                Add -3T~+  
              /   \ Sz#dld Mz  
            Divide   5 7-`iI(N<  
            /   \ _5JwJcQ  
          _1     3 9>1Gj-S2:  
似乎一切都解决了?不。 5*IfI+}  
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。 yx&'W_Q@  
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。 jk-e/C  
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: B?p18u$i#l  
Yk!TQY4  
template < typename Right > / +9o?Kxya  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z+]Uw   
Right & rt) const 64w4i)?eM[  
  { & U6bOH%P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )MlT=k6S  
} w0!4@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E[E7GsmqV  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 W&Pp5KR  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,sln0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 o:8*WCiqrN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ZQ'bB5I  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r~U/t~V=D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Mz#<Vm4  
+?[,{WtV  
template < class Action > fBRU4q=^T  
class picker : public Action B`i 5lD  
  { q#!]5  
public : k7\ ,N o}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @$ggPrs  
  // all the operator overloaded AHl1{* [  
} ; [d}AlG!  
(M,IgSn9  
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。 F|3iKK022  
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: 6x8P}?  
~L7@,d:  
template < typename Right > E3==gYCe*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~qj09  
  { mpysnKH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oo{3-+ ?  
} ne (zGJd  
2qkZ B0[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o2 vBY]Tj  
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。 !Ey=  
#FQkwX'g  
template < typename T >   struct picker_maker !.}ZlA  
  { / Hg/)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M)v4>Rw+  
} ; G378,H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %=GF  
  { *sbZ{{]e  
typedef picker < T > result; ;%_s4  
} ; %pk'YA{M)q  
BJ,9C.|  
下面总的结构就有了: @fz!]/  
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。 qPI1\!z6  
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。 h.ln%6:d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U81--'@y  
至此链式操作完美实现。 4Cn% h)w  
4>I >y@^  
okv`+VeA  
七. 问题3 (Sd8S`xO  
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。 4' MmT'  
i`hr'}x  
template < typename T1, typename T2 > SWpvbs.'so  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]#*S.  r]  
  { 2\/,X CQV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  o<Z  
} G!L(K  
Tb@r@j:V  
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: ^+'[:rE  
qVDf98  
template < typename T1, typename T2 > zA g.,dA  
struct result_2 1q7Y,whp  
  { -fm1T|>#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~aZy52H_#.  
} ; KqI<#hUl  
W3.(s~ )o  
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? `z)q/;}fC  
这个差事就留给了holder自己。 pd Fa]  
    k(bDj[0q^  
psaPrE  
template < int Order > 0!fT:Ra  
class holder; 1;8%\r[|5^  
template <> B2/d%B  
class holder < 1 > l}jC$B`5  
  { yJRqX]MLA  
public : PDi]zp9>H  
template < typename T > xB<^ar  
  struct result_1 q<Sb>M/\,  
  { `EJ.L6j$'  
  typedef T & result; qjrl$[`X:  
} ; CNkI9>L=W`  
template < typename T1, typename T2 > 2f8\Osn>m  
  struct result_2 KyQd6 1  
  { BD.>aAi!  
  typedef T1 & result; Q%*987i  
} ; d(X/N2~g  
template < typename T > #PJHwvr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "z6 xS;  
  { |3{"ANmm'  
  return (T & )r; ;if PqL kO  
} N R0"yJV>  
template < typename T1, typename T2 > C^^AN~ZD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r\."=l  
  { ZCC T  
  return (T1 & )r1; t|j p]Vp  
} :Q-QY)hH  
} ; |mp~d<&  
 Ww&r  
template <> !+(c/ gwBh  
class holder < 2 > gx ]5)O  
  { y:Ne}S*ncE  
public :  n)t'?7  
template < typename T > uK;&L?WB  
  struct result_1 -2/&i  
  { ]H$Trf:L  
  typedef T & result; Svl; Ul  
} ; $2J[lt?%  
template < typename T1, typename T2 > h%UM<TZ]"  
  struct result_2 qe<xH#6  
  { >.o<}!FW  
  typedef T2 & result; W Yo>Md 8  
} ; F>lM[Lu#  
template < typename T > :6[G;F7s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9pMXjsE   
  { pAtt=R,Ht  
  return (T & )r; ]*]#I?&'Hx  
} =!N,{V_  
template < typename T1, typename T2 > "969F(S$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z(Z$>P&4  
  { >.1d1#+b  
  return (T2 & )r2; %)#yMMhR  
} >z|bQW#2  
} ; zb,YYE1  
i[4t`v'Dk  
@=NTr  
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> >。 G vTA/zA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m8,jVR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wvcj*{7[  
> Hwf/Gf[  
return l(i, j) = r(i, j); Z/e^G f#i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %$6?em_  
u/.# zn@9h  
  return ( int & )i; +k{l]-)1  
  return ( int & )j; Q79WGW  
最后执行i = j; 8JojKH  
可见,参数被正确的选择了。 9l<}`/@}W  
U: q4OtiP  
n3_| # 1Qu  
+#Ga} e CM  
KSve_CBOh  
八. 中期总结 ufB9\yl{~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2UeK%-~W?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Xk?Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 XYze*8xUb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j*_>/gi  
q"-+`;^7(-  
'>:%n  
k[a5D/b  
_T(77KLn;  
b>@fHmpwD  
九. 简化 ZfU &X{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _Rk>yJD7s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vs2xx`Y<Lq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,?c=v`e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Zjn![  
  +-*/&|^等 (vPE?^}b  
2. 返回引用。 z0 J:"M  
  =,各种复合赋值等 FvyC$vip  
3. 返回固定类型。 P/[}$(&:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xA>3]<O  
4. 原样返回。 ;%mdSaf  
  operator, }*|aVBvU  
5. 返回解引用的类型。 ZK`x(h{p)  
  operator*(单目) )&[Zw{6P  
6. 返回地址。 wpf  
  operator&(单目) `,s0^?_  
7. 下表访问返回类型。 Mi<}q@]e  
  operator[] V;(Rg=5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |]'gd)%S\  
  operator<<和operator>> H><! C  
6Tg'9|g  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hY/i)T{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *fp4u_:`  
tN_~zP  
template < typename Left > "u3 N9  
struct value_return v%)=!T ,  
  { 2#Y5*r's\  
template < typename T > ]D@y""{--s  
  struct result_1 J@RV^2  
  { ?MD\\gN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tg;AF<VI  
} ; 7 aN}l QM  
1Ba.'~:  
template < typename T1, typename T2 > ;5:3 =F>ao  
  struct result_2 ksV ^Y=]  
  { t]6 4=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )%bY2 pk  
} ; 6BObV/S Jg  
} ; bj=YFV+  
@O| l A  
mU;\,96#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  V/t-  
*?!A  
下面我们来剥离functor中的operator() 6D29s]h2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z`yW2ON$'  
0kL tL!3  
return l(t) op r(t) V&>mD"~MP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7Yly^  
return op l(t) ^fhkWx4i  
return op l(t1, t2) +f\r?8s  
return l(t) op LLJsBHi-  
return l(t1, t2) op cxxrvP-  
return l(t)[r(t)] 'cf8VD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '+iqbcUd,  
qdwjg8fo4Z  
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: cB4p.iO   
单目: return f(l(t), r(t)); w6 .J&O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 29k\}m7l<*  
双目: return f(l(t)); JDm7iJxc_  
return f(l(t1, t2)); UP@-@syGw  
下面就是f的实现,以operator/为例 g({dD;  
Y -G;;~  
struct meta_divide K2ry@haN  
  { 8p.O rdp  
template < typename T1, typename T2 > "uD^1'IW2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Zl7m:b2M  
  { _.BX#BIF  
  return t1 / t2; uDG#L6  
}  `AxhA.&V  
} ; [ FNA:  
[(/IV+  
这个工作可以让宏来做: Y 9~z7  
WHv xBd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -{a&Zkz>V  
template < typename T1, typename T2 > \ Oxr?y8C~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )Tj\ym-Vl  
以后可以直接用 J2Eb"y>/;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -,} ppTG  
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 'E~[I"0  
(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。。。) a[Oi  
X5wYfN  
Wj#Gm  
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 5mF"nY&lI  
}|4dEao\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AV^Sla7|_  
class unary_op : public Rettype ^n8r mh_%  
  { NRZ>03w  
    Left l; J(%kcueb  
public : VU 8 ~hF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %)G]rta#  
i*Ee(m]I  
template < typename T > 9UeK}Rl^n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |\S p IFH1  
      { b+ J)  
      return FuncType::execute(l(t)); Vq1v e;(8s  
    } kc-v(WIC  
1U;p+k5c  
    template < typename T1, typename T2 > pm}!?TL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j?'It`s  
      { K(B|o6[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gv,8Wo  
    } :s`\jJ  
} ; }dO^q-t$3  
9?#L/  
7!-y72qx  
同样还可以申明一个binary_op 63n<4VSH  
Vpsv@\@J>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pt+[BF6P  
class binary_op : public Rettype -% Z?rn2  
  { 8m;tgMFO  
    Left l; kZ3w2=x3v  
Right r; b{wj4  
public : Ff @Cs0R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} and)>$)|  
L.) 0!1  
template < typename T > +$H`/^a.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QL_9a,R'r  
      { ',P E25Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &?gvW//L2  
    } 7;;HP`vY  
 ]7yr.4?a  
    template < typename T1, typename T2 > }Pn]j7u!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 27-GfC=7*  
      { ^E(:nxQ6s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  dr iw\  
    } Kt3 ]r:&J  
} ; 9k[>(LC  
_r&,n\ T  
'lD"{^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L\Y4$e9bF8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;}k9YlQrN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8e3I@mv  
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。 -r!sY+Z>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8Cw+<A*  
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。。。 U%nLo[k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u+Q<> >lU  
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) a2'f#[as  
下面是修改过的unary_op b qNM  
;5 JzrbtL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7r4|>F  
class unary_op oe{K0.`  
  { nVt,= ?_ U  
Left l; U4*Q;A#  
  ^*=.Vuqy  
public : 08TeGUjJ  
fyE#8h_>4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s35`{PR  
aX$Q}mgb  
template < typename T > 3EN(Pz L  
  struct result_1 yhpeP  
  { p\ }Ep  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vz-O2B_u  
} ; byTTLs,}d  
(7Q Fy  
template < typename T1, typename T2 > R#x~f  
  struct result_2 Btgxzf  
  { ~l@ h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gL:Vj%c  
} ; Z>si%Npm\  
O<o>/HH$  
template < typename T1, typename T2 > %2jRJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *lT:P-  
  { ~DYv6-p%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B3V;  
} HDY2<Hzc  
EDf"1b{PX  
template < typename T > 0;V "64U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / !@@  
  { ^L@2%}6b`  
  return OpClass::execute(lt(t)); =W_Pph  
} k:qS'  
G (o9*m1  
} ; ~0 Ifg_G  
hE|W%~Jx  
&Q`{ Gk  
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 C3"5XR_Ov  
好啦,现在才真正完美了。 j @HOU~x  
现在在picker里面就可以这么添加了: tvlrUp  
(rfR:[JkC2  
template < typename Right > p?v.42R:z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _P{f+HxU  
  { y k{8O.g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0lm7'H*~  
} H-|%\9&{S  
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。 Ap<kK0#h  
ZZu{c t9  
:+q d>;yf#  
7H l>UX,|  
-$2a@K,i  
十. bind ,|RN?1?U  
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。 L]kd.JJvy  
先来分析一下一段例子 r&/M')}?Lw  
9{KL^O?g  
\~!!h.xR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N7 FndB5%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]~K&b96(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~EL3I  
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。 MOia] 5  
我们来写个简单的。 rijavZS6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V*< `!w  
对于函数对象类的版本: fFYfb4o  
"!w#E6gU  
template < typename Func > $~+(si2  
struct functor_trait a-bj! Rs  
  { Pb`Uxv  
typedef typename Func::result_type result_type; NZoNsNu*C.  
} ; X;&Iu{&=  
对于无参数函数的版本: <c77GimD?  
QB.QG!@  
template < typename Ret > K!,T.qA&=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rLpfybu  
  { N xW Dw  
typedef Ret result_type; }B e;YIhG  
} ; h0O t>e"  
对于单参数函数的版本: ZO#f)>s2  
E#!tXO&,  
template < typename Ret, typename V1 > kfV}ta'^S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .<Rw16O  
  { qeUT]* w  
typedef Ret result_type; QJ,[K _  
} ; !*1 $j7`tP  
对于双参数函数的版本: o"!C8s_6  
XU y[l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e~U]yg5X-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZQk!Ia7  
  { M '#a.z%  
typedef Ret result_type; i$5<>\g  
} ; OU esL9  
等等。。。 { MV,>T_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?Qxf~,F  
FMi:2.E  
template < typename Func > HSk_'g(\0  
struct func_return ;l %$-/%  
  { ?Gl]O3@3  
template < typename T > "qrde4O  
  struct result_1 S"4eS,5L|  
  { @xXVJWEU:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nZ'-3  
} ; ?XbM  
=%ok:+D]  
template < typename T1, typename T2 > y1)ZO_'  
  struct result_2 @PT([1C  
  { ZuFcJ?8i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vak\N)=u  
} ; 8<)ZpB,7  
} ; RY .@_{  
.He}f,!f<  
^6On^k[|fw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l0 8vF$k|d  
[=BccT:b  
template < typename Func, typename aPicker > IIG9&F$G  
class binder_1 _ a#k3r  
  { ,v%' 2[}  
Func fn; @y'0_Y0-B  
aPicker pk; u4h0s1iI  
public : ^)y8X.iO  
Y b=77(Q V  
template < typename T > *4ido?  
  struct result_1 RH.qbPjx  
  { 6_s(Kx>j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z)}UCi+/".  
} ; zM,r0Z  
C-@[=  
template < typename T1, typename T2 > .VCF[AleS  
  struct result_2 D 5bPF~q  
  { )bWopc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  l*?_@  
} ; Z]e`bfNnI  
+Bf?35LP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s&hr$`V4  
lA pZC6Iwk  
template < typename T > P8(hHuO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )n]" ~I^  
  { o1vK2V  
  return fn(pk(t)); 5X f]j=_  
} ;I&XG  
template < typename T1, typename T2 > v\[+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cyos *  
  { $g^D1zkuDT  
  return fn(pk(t1, t2)); "[eH|z/  
} Z5E; FGPb  
} ; GsmXcBzDw2  
OXm`n/64+  
Z}TLk^_[  
一目了然不是么? g)5mr:\  
最后实现bind j^7A }fz  
?j0yT@G  
oOLey!uZw  
template < typename Func, typename aPicker > =ecLzk"+F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vK%*5  
  { -p>~z )  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -@e2/6Oi  
} d[>HxPwo  
[~u&#!*W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f4 qVUU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lLp,sNAj  
:r@t'  
十一. phoenix `% QvCAR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^?$,sS ;Q  
nTv}/M&  
for_each(v.begin(), v.end(), vQ L$.A3>  
( PcBD;[cn  
do_ l>MDCqV  
[ HhL;64OYa  
  cout << _1 <<   " , " {#ynN`tLyF  
] cT(6>@9@  
.while_( -- _1), 2j: 0!%  
cout << var( " \n " ) jQ,Vs=*H  
) Kxch.$hc,  
); V"Z8-u  
n m<?oI*\  
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: ~ ;LzTL  
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!U[Qatg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NJ)Dw`|%|)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~ney~Pz_  
xZP*%yM  
+Q[uq!<VJk  
template < typename Cond, typename Actor > L;* s-j6y  
class do_while #R{>@]x`  
  { h~m,0nGO  
Cond cd; .07`nIs"  
Actor act; ~N/r;omVc  
public : mUbm3JIjJ  
template < typename T > 4;I\% qes  
  struct result_1 | DV?5>>  
  { ~W[I  
  typedef int result_type; ~L"$(^/  
} ; $'%GB $.  
58Ce>*~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qx'0(q2Ii(  
^3TNj  
template < typename T > $8)XN-%(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |82q|@e  
  { F?|Efpzow?  
  do X>Vc4n<}  
    { {2h *NFp  
  act(t); R>* z8n  
  } V6X )L>!xx  
  while (cd(t)); 4 kjfYf@A  
  return   0 ; l[Z o,4*  
} W!wof- 1  
} ; V9,<>  
_6nAxm&x`%  
|gA@WV-%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  SvT0%2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7a1o#O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ->rqr#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v-tI`Qpb  
下面就是产生这个functor的类: A$=ny6  
ryVYY> *(K  
=mO5~~"W+v  
template < typename Actor > ZC N}iQu4  
class do_while_actor 8YFG*HSa  
  { sfyLG3$/  
Actor act; 6sBt6?_T  
public : >$JE!.p%o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A?H#bRAs  
kk /#&b2  
template < typename Cond > "[N2qJ}p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WT'-.UX m  
} ; rGP;0KtQ  
.; F<X \_  
,`}y J*7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7|5kak>=  
最后,是那个do_ o8R_ Ojh  
'2.ey33V  
/oT~CB..  
class do_while_invoker mD'nF1o Ly  
  { #<xFO^TB  
public : ~#E&E%sJ  
template < typename Actor > x4I!f)8Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /o9it;  
  { gw)4P tb!  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4Hz3 KKu  
} yv4x.cfI2W  
} do_; l zFiZx  
gy}3ZA*F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,Vi_~b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \p(S4?I7  
最后来说说怎么处理break和continue .b,\.0N  
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。 nnyT,e%  
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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