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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t6V@00M@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zX *+J"x  
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, !|}(tqt  
cyu)YxT  
s4h3mypw  
VbQ9o  
  class filler }g6:9%ZMu  
  { A& u"NgJ  
public : CvDy;'{y1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?|Y/&/;%I  
} ; *E lR  
ug47JW  
2@ 4^ 81  
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: N&ZIsaK,j  
q):Ph&'r  
N]qX^RSb  
iX ;E"ov]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u7R:7$H  
MW&ww14  
NgH"jg-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Id-?her>B  
R?bF b|5t  
 O+D"7  
2Hltgt,  
二. 战前分析 ;;4xpg  
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。 57:Wh= x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 dfkmIO%9X  
PP{2{  
Sg$14B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?Uz7($}  
  /* --------------------------------------------- */ P\#z[TuHKC  
vector < int *> vp( 10 ); p_z_d6?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -4:L[.2  
/* --------------------------------------------- */ yj]\%3o<Z7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  &gIDcZ  
/* --------------------------------------------- */ %) -5'l<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jU K0?S>  
  /* --------------------------------------------- */ 3)SO-Bz\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W/Rb7q4v  
/* --------------------------------------------- */ S(;3gQ77  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j\t"4=,n  
==d@0`  
(bP\_F5D  
N?j,'gy4  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0>jo+b\D$  
1._1, _2是什么? m*VM1kV  
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。 ;jb+x5t  
2._1 = 1是在做什么?  imE5 $;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 lqC a%V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -QaS/WO_  
0q%=Vs~@g  
J('p'SlI  
三. 动工 9HI9([Cs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #]`ejr:2O  
VN=S&iBa/  
@21G[!%J  
)9@I7QG?  
template < typename T > }<Y3 jQnl  
class assignment XK:KWqW  
  { g+ `Ie'o<  
T value; r>lC(x\B  
public : IQK__)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6"Tr$E  
template < typename T2 > Xg#g`m%(M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fT.5@RR7^  
} ; i,/|H]Mzr  
7`3he8@ze  
m{gK<T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SJVqfi3A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AR\1w'  
?Mp)F2'  
x@ bZ((w  
zqAK|jbL  
  class holder di6A.N5A  
  { F0Xv84:O  
public : 2vKnxK+ 5  
template < typename T > IsO'aFK)ln  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FK!9to>  
  { &G55<tRE  
  return assignment < T > (t); Qwx}e\=  
} hD58 s"L$  
} ; ja2LQe@ Q  
z'r.LBnh  
d; @Kz^  
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: xtU)3I=F%  
GMOv$Tn-_L  
  static holder _1; pCf-W/v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FQi"OZHq  
I_xJ[ALdm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xPqpNs-,  
而不用手动写一个函数对象。 nngL,-v#F  
_}Jz_RS2`  
c[ff|-<g  
9>le-}~  
四. 问题分析 sr#, S(p  
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。 (m3p28Q?  
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。 aI|)m8 >)X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R|!4Y`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \{?v|%n=/i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aqs']  
9 J5Z'd_  
五. 问题1:一致性 1t!Mg{&e[x  
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?| BY,%+>bc)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v-G(bw3  
@uY%;%Pa8  
struct holder x+yt| &B  
  { tvRa.3  
  // 3CQpe  
  template < typename T > `34[w=Zm  
T &   operator ()( const T & r) const " I`YJEv  
  { =K8`[iH  
  return (T & )r; &B3\;|\  
} "c\T  
} ; JpS:}yyJ>N  
9M01}  
这样的话assignment也必须相应改动: b@,=;Y)O  
 ]g?G 0m  
template < typename Left, typename Right > 5W<BEcV\  
class assignment Kq!n `@  
  { >y]YF3?  
Left l; k )){1O  
Right r; k_}ICKzw1  
public : ,u]kZ]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M;Vx[s,#,  
template < typename T2 > {8I93]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v/yk T9@;  
} ; >Ckb9A  
$ HUCp9  
同时,holder的operator=也需要改动: 3v0)oK  
Nt/*VYUn  
template < typename T > cVulJ6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )SDGj;j+  
  { tO~H/0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M6?Qw=  
} SxT:k,ji  
Wdy2;a<\{  
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。 SZwfYY!ft0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0W=IuPDU  
c yN_Sg  
return l(rhs) = r; 5jjJQ'  
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。 CtSAo\F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A0[flIl  
&aHj;Z(  
template < typename Tp > HmX (= Y  
class constant_t L YH9P-5H  
  { OB$A"XGAEV  
  const Tp t; tU)+q?Mw  
public : [9+M/O|Vs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6'wP?=  
template < typename T > *2@ q=R-1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C8G['aQ  
  { lXz<jt@5  
  return t; @[JQCQ#r  
} jJ?3z ,h  
} ; LQ{4r1,u]  
bq ~'jg^#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l_}c[bAUu  
下面就可以修改holder的operator=了 /-4%ug tD$  
a<\m` Es=  
template < typename T > @ObsW!g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i,bFe&7J  
  { 'x6Mqv1W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?NHh=H\7u  
} 1^$Io}o:S  
e94csTh=  
同时也要修改assignment的operator() fk",YtS*  
7`WK1_rR\  
template < typename T2 > ;2X1qw>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xSLN  
现在代码看起来就很一致了。 wL%>  
.eeM&n;c  
六. 问题2:链式操作 74Kl!A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j4NS5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 PqP)<d '/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 myJsRb5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fitm*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %l5J  
* |,V$  
template < typename T > 2oq>tnYyV[  
struct result_1 {(aJrSE<z  
  { 8}S|iM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8"S0E(,mu  
} ; Wxg|jP$~   
N:&Gv'`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: a{)"KAP  
]7br*t^zv  
template < typename T > #~ >0Dr  
struct   ref ?.~@lE  
  { Kk/qd)nk  
typedef T & reference; WRo#ZVt9$  
} ; q&P"  
template < typename T > I/'jRM  
struct   ref < T &> 5B@&]-'~  
  { B6ys 5eQ  
typedef T & reference; duwZe+  
} ; $%!]tNGS  
61wGIN2,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q04N  
g/T`4"p[H  
template < typename T > +i K.+B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,':?3| $c  
  { O"{NHNG\oT  
  return l(t) = r(t); rgOB0[  
} 2p'qp/  
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。 KWd]?e)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :K W   
7ZJYT#>b  
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 b)`<J @&{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #&$4tTl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wtRAq/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xOEj+%M  
最后的布局是: $)PNf'5Zg  
                Add EJN}$|*Av  
              /   \ 1o.]"~0:  
            Divide   5 = [:ruE  
            /   \ t/nu/yz5E  
          _1     3 >pn?~  
似乎一切都解决了?不。 [Si`pPvl  
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。 <ZCjQkka>r  
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。 $@DXS~UQA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !$&K~>`  
U?.VY@  
template < typename Right > '{ C=vW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `qUmOFl  
Right & rt) const `A?/Ww>;  
  { Plt~l3_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SVeL c  
} zvSfW# *  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6LUB3;g7  
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。 ;[%AeN5W  
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。 E?%rmdyhL!  
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。 mGoUF$9 k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 a N_M  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 6&h,eQ!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: QDLtilf :  
RD,` D!  
template < class Action > _jP]ifu`  
class picker : public Action ](3=7!!J  
  { -u8 ma%JW  
public : \ocJJc9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l? 7D0  
  // all the operator overloaded 0urQA_JC  
} ; fF<~2MiKw  
4R}2H>VV%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 z${DW@o3  
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: &(irri_  
J4=~.&6  
template < typename Right > %~G)xK?W*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y+lZT4w  
  { _?mu2!X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V\4'Hd  
} 'V } -0  
3-z57f,}6~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o5A@U0c_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T&cf6soo  
1XL^Zhr  
template < typename T >   struct picker_maker MT}9T  
  { a$"3T  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  w8$8P  
} ; qK,rT*5=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z GA1  
  { Np+<)q2  
typedef picker < T > result; {0QNqjue  
} ; mM!Gomp  
=5',obYN>c  
下面总的结构就有了: :[,-wZiT~6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 D8G5,s-.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;MR8E9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f{G ^b&x  
至此链式操作完美实现。 (jtrQob  
!w{4FE74  
Wi)Y9frE  
七. 问题3 q\/ph(HF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 F7x]BeTM  
/Rf:Z.L  
template < typename T1, typename T2 > <D%.'=%pZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PsaKzAg?  
  { :)p\a1I[*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :tdN#m6&  
} #8i DM5:EQ  
!%?O`+r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nD{o8;  
:[kfWai#(  
template < typename T1, typename T2 > fX2sjfk  
struct result_2 #Ipi3  
  { F}wy7s2i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z8%?ej`8  
} ; wQEsq<  
d)1 d0ES  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SFv'qDA  
这个差事就留给了holder自己。 g1Ed:V]_  
    -U.>K,M  
9sJ=Nldq  
template < int Order > TkBHlTa"=  
class holder; gNUYHNzDM(  
template <> L 4V,y>  
class holder < 1 > ose(#n40  
  { nm Y_)s  
public : L`NY^  
template < typename T > aS=-9P;v  
  struct result_1 z{`K_s%5  
  { JuQwZ]3ed  
  typedef T & result; 3:C)1q  
} ; g[';1}/B4  
template < typename T1, typename T2 > %<8`(Uu5  
  struct result_2 SMoJKr(:w#  
  { ' Dcj\=8  
  typedef T1 & result; #9zpJ\E  
} ; y)vK=,"  
template < typename T > /#jH #f[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )0+6^[Tqq  
  { 0Q?)?8_  
  return (T & )r; `%;Hj _X}  
} KW-GVe%8f  
template < typename T1, typename T2 > g&z8t;@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E@,m +  
  { N,W ?}  
  return (T1 & )r1; o=J-Ju  
} z36wWdRa6  
} ; GXC,p(vbE  
'b)qP|  
template <> ];xDXQd  
class holder < 2 > 1r$*8 |p  
  { )Zf1%h~0r  
public : 50_[n$tqE  
template < typename T > plL|Ubn  
  struct result_1 J-#V_TzJ?  
  { NNt  n  
  typedef T & result; i/j53towe  
} ; 0civXZgj  
template < typename T1, typename T2 > Y<L35 ?  
  struct result_2 L4,b ThSG  
  { HS[($  
  typedef T2 & result; Q2/65$ nW  
} ; /sfJ:KP0  
template < typename T > 8Cs;.>75[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .7]P-]uOZ  
  { o?Aj6fNY?  
  return (T & )r; Z1#u&oX  
} 2ah%,o  
template < typename T1, typename T2 > Mg #yl\v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T/a=z  
  { 4-~Z{#-  
  return (T2 & )r2; &rGB58  
} KL9k9|!p  
} ; fIl;qGz85  
WQ{[q" O  
`78Bv>[A  
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> >。 (+c1.h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oNZ_7tU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d]poUN~x  
h5SJVa  
return l(i, j) = r(i, j); q.p.$)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,jOJ\WXP  
8[;vC$  
  return ( int & )i; ,DZvBS  
  return ( int & )j; v\GVy[Qyv  
最后执行i = j; H4s~=iB  
可见,参数被正确的选择了。 gVrQAcJj  
J$Z=`=] t+  
2]1u0-M5L  
U.KQjBi  
rUpe  ;c  
八. 中期总结 4;fuS_(X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: L RVcf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l%T4:p4e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RWc<CQcL"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #~!"`B?#*  
`J1HQ!Z  
E7t;p)x  
3w</B- |nQ  
;h\T7pwwb  
;xZjt4M1  
九. 简化 HcgvlFb  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 TjyL])$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8 q@Z  
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: pZ& ,YX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <%HRs>4  
  +-*/&|^等 4b:|>Z-  
2. 返回引用。 PVsKI<  
  =,各种复合赋值等 #,%7tXOLR  
3. 返回固定类型。 7 !$[XD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s{-gsSmE  
4. 原样返回。 MF8-q'upyT  
  operator, =j62tDS  
5. 返回解引用的类型。 _p^ "l2%D/  
  operator*(单目) d=/0A\O  
6. 返回地址。 J0?kEr  
  operator&(单目) |M7cB$y  
7. 下表访问返回类型。 qx t0Jr8  
  operator[] X_]rtG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]K"&Vd  
  operator<<和operator>> u.|Z3=?VG  
gv''A"  
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。 TIWR[r1!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 93>4n\  
TaN{xpo  
template < typename Left > f#\YX tR,k  
struct value_return "f,{d}u  
  { iQ;p59wSzL  
template < typename T > Dwp,d~z  
  struct result_1 1^!SuAA@  
  { [d: u(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p49]{2GXb  
} ; =V[uXm  
k, HC"?K  
template < typename T1, typename T2 > X2z<cJG|d@  
  struct result_2 U ? +_\  
  { x4oWZEd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =]Vz= <  
} ; J@s>Pe)  
} ; K#0TD( "  
aQCu3T  
ieFl4hh[G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o4);5~1l  
1~5DIU^  
下面我们来剥离functor中的operator() qN $t_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CL|/I:%0  
c$O8Rhx  
return l(t) op r(t) ,o& C"sb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S#7YJ7 K"N  
return op l(t) MUO<o  
return op l(t1, t2) 9a}9cMJ^"  
return l(t) op M|WBJ'#x0  
return l(t1, t2) op Y%pab/Y  
return l(t)[r(t)] -8Jw_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CM;b_E)9)f  
=p+y$  
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: !%iHJwS#  
单目: return f(l(t), r(t)); E TT46%Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (W ~K1]  
双目: return f(l(t)); ZK5nN9`  
return f(l(t1, t2)); S+ kq1R  
下面就是f的实现,以operator/为例 )cqD">vs  
F (*B1J2_g  
struct meta_divide gcJ!_KZK  
  { $[ {5+*  
template < typename T1, typename T2 > g7\ =  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mdj%zJ8/  
  { eb62(:=N6  
  return t1 / t2; |9CikLX)7  
} z p E|  
} ; a.Ho>(V/4  
kT% wt1T4  
这个工作可以让宏来做: '7Gv_G_  
h051Ol\v*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I;(3)^QH#  
template < typename T1, typename T2 > \ at: li  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {]0e=#hw  
以后可以直接用 $></%S2g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?'a8QJo  
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 JMb_00r  
(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。。。) Cp8=8N(Xb  
Nwvlv{k'  
EBj^4=b[  
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 (WM3(US|  
aurs~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^L[:DB{Z  
class unary_op : public Rettype 2jsbg{QS#_  
  { *FlPGBjJ  
    Left l; "6B7EH  
public : fz&B$1;8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OQVrg2A%(  
h>N}M}8  
template < typename T > GG} %  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8y;Rw#Dz  
      { ]c.w+<  
      return FuncType::execute(l(t)); wQ}r/2n|^  
    } RBX<>*  
.E4* >@M5  
    template < typename T1, typename T2 > nbi7r cT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {o=?@$6C  
      { NGx3f3 9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6TtB3;5  
    } La4S/.  
} ; v}B%:1P4  
Ve,g9I  
!"<[&  
同样还可以申明一个binary_op [>=!$>>;8  
rP@#_(22  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p>6`jr  
class binary_op : public Rettype bO '\QtW9  
  { V%Uj\cv  
    Left l; ,_[x|8m  
Right r; s|[>@~gXk  
public : dP5x]'"x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x 7j#@C  
*@U{[J  
template < typename T > hHs/Qtq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #6`5-5Ks;  
      { P3M$&::D-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6{Wo5O{!\  
    } f :c'j`  
8|u4xf<  
    template < typename T1, typename T2 > 91-bz^=xO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Up9{aX  
      { s#2t\}/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %fS9F^AK  
    } 9}573M  
} ; zWsr|= [  
i\R0+ O{  
Q&9 yrx.  
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 5&]5*;BvJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mH*ldf;J;=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %,>z`D,Hg  
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。 h ><Sp*z_V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @^{Hq6_`  
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。。。 2 $>DX\h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z\&f"z?L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G\.~/<Mg+  
下面是修改过的unary_op ]9@:7d6  
*S$v SDJCW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JA^o/%a^  
class unary_op SI(f&T(  
  { #&3,T1i`  
Left l; \kADh?phV  
  N& _~y|  
public : L/3A g* ]  
.RD<]BxJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =c8}^3L~7  
7"(!]+BW!O  
template < typename T > J<) qw  
  struct result_1 tbrU>KCBD  
  { tgRj8 @  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o)`PS w=  
} ; } ueFy<F  
kA :Y^2X'  
template < typename T1, typename T2 > !_W:%t)g  
  struct result_2 blO4)7m  
  { 2q f|+[X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @gUp9ZwtH  
} ; Na\ZV|;*tu  
j3-YZKpg  
template < typename T1, typename T2 > `Sod]bO +U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4u{S?Ryy  
  { Y&|Z*s+ +}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6FS%9.Ws  
} uF ?[H -y  
K)Y& I  
template < typename T > LoF/45|-<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^r}c&@  
  { ?R`S-  
  return OpClass::execute(lt(t)); NvK9L.K  
} EF/d7  
{X{R]  
} ; C.j+Zb1Z(  
\#sD`O  
05UN <l]  
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 F^!D[:;jK  
好啦,现在才真正完美了。 dFg>uo  
现在在picker里面就可以这么添加了: =8FvkNr  
kVn RSg}R  
template < typename Right > X>(1fra4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,67Q!/O  
  { A40DbD\^ad  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  01kRe  
} rPxRGoR  
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。 _&KqmQ8$7  
Im]@#X  
]8G 'R-8}  
}\ _.Mg^y  
dSI"yz  
十. bind zzmC[,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。 _,3ljf?WQM  
先来分析一下一段例子 bG;fwgAr  
-t-f&`S||  
62xOh\(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `sjY#Ua<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5Cf!NNV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y,]Lk<Hm3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 z/?* h  
我们来写个简单的。 UmKE]1Yw4r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I}$`gUXX8x  
对于函数对象类的版本: '|yxB')  
so))J`ca)  
template < typename Func > u=`H n-(  
struct functor_trait $QbJT`,mr  
  { W'G|sk  
typedef typename Func::result_type result_type; d_[H|H9i6  
} ; 1(' wg!  
对于无参数函数的版本: 7UTfafOGX  
`IHP_IfR  
template < typename Ret > )W\)37=.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I| TNo-!$  
  { $<*) 5|6  
typedef Ret result_type; B4s$| i{D  
} ; EEe$A?a;  
对于单参数函数的版本: lZzW- %K  
6@]o,O  
template < typename Ret, typename V1 > 44CZl{pt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l5z//E}W  
  { Y:*% [\R  
typedef Ret result_type; 5SFr E`  
} ; xj5TnE9^  
对于双参数函数的版本: KGt:  
=%_=!%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0nc(2Bi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hB [bth  
  { vNi;)"&*  
typedef Ret result_type; ^}  {r@F  
} ; *F$@!ByV  
等等。。。 ,fjY|ip  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qt u;_  
rrIyZ@_d9  
template < typename Func > A}fm).Wp@  
struct func_return hs6pp/h>  
  { M+"6VtZH  
template < typename T > #p+iwW-  
  struct result_1 <ZT C^=3  
  { Mo/R+\u+Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9.)z]Gav  
} ; WZa6*pF  
-TD\?Q  
template < typename T1, typename T2 > }L0 [ Jo:  
  struct result_2 (bm^R-SbB  
  { EBhdP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; # epP~J_f  
} ; wv~:^v'  
} ; @Y0ZW't  
9nY`rF8@  
LhG\)>Y%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @9^OHRZX  
_'D(>e?  
template < typename Func, typename aPicker > ]p|?S[!=  
class binder_1  |q3X#s72  
  { [kg^S`gc#  
Func fn; qV=:2m10x  
aPicker pk; ):N#X<b':  
public : Wvl~|Sx]  
Q{~g<G  
template < typename T > y&(#C:N  
  struct result_1 y;o - @]  
  { 2ZxhV4\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1zRYd`IPoq  
} ; l]G iz&  
si&du  
template < typename T1, typename T2 > # WjQ'c:  
  struct result_2 #cQ5-R -1  
  { ?j&hG|W9<z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; stG +4w  
} ; 6B]=\H  
|!FQQ(1b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l/3=o}8q  
^cZ< .d2  
template < typename T > GVhqNy   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3$hIc)  
  { P'wo+Tn*  
  return fn(pk(t)); 5mam WPw  
} L#S W!  
template < typename T1, typename T2 > +'8a>K^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~2m@X(o  
  { 3JC uM_y  
  return fn(pk(t1, t2)); 1 b 7jNkQ  
} k'r}@-X  
} ; x[mz`0  
xVB rwkk(  
aV5M}:D  
一目了然不是么? 0SvPr [ >  
最后实现bind @QTw9,pS  
1G]D:9-?  
l%}q&_  
template < typename Func, typename aPicker > :G>w MMv&z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I^EZs6~  
  { =r+K2]z,L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x8aOXN#w}  
} UIDeMz  
yH('Vl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wa<k%_# M  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3qTr|8`s  
6y!U68L;B  
十一. phoenix ~!ooIwNNz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q u2 ~wp<  
NsI.mTc2  
for_each(v.begin(), v.end(), D?#l8  
( gcnX^[`S  
do_ * WV=Xp  
[ .xqi7vVHZ  
  cout << _1 <<   " , " PVg<Ovi^d  
] ' pgP QM<  
.while_( -- _1), ZBDF>u@  
cout << var( " \n " ) JPF6zzl)  
) *rTg>)  
); u<8b5An;  
tN<X3$aN  
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: /=YNkw5   
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 "gy&eR>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hDi~{rbmc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3E wdu  
O? g;Ny  
@%fTdneH  
template < typename Cond, typename Actor > bN-!&Td  
class do_while .K84"Gdx  
  { lrZ]c:%k  
Cond cd; G_?U?:!AC  
Actor act; -TVwoK  
public : I;Mm+5A  
template < typename T > 3!8(A/YP;  
  struct result_1 4Q0ZY(2 EO  
  { PP{ 9Y Vr  
  typedef int result_type; P@PF" {S  
} ; ^'[QCwY~  
>3p~>;9sc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E"9(CjbQ[  
\(Oc3+n6  
template < typename T > HL&HY)W1gf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0)SRLHTY%  
  { dV[G-p  
  do WP*}X7IS  
    { t$du|q(  
  act(t); rO>'QZ%  
  } /69yR   
  while (cd(t)); "x R6~8  
  return   0 ; ]+Lr'HF  
} 2$Xof  
} ; |l8=z*v<  
~-Kx^3(#  
2b7-=/[6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <=p>0L  
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。 0 aH&M4  
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。 .^*;hZ~4%  
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。 B!pz0K*uG  
下面就是产生这个functor的类: zYV{ |Z  
p/ xlR[  
mDz44XO   
template < typename Actor > b 9rQQS  
class do_while_actor &V1d"";SZ  
  { vD@|]@gq  
Actor act; 4/~x+tdc  
public : Jy/< {7j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lv=q( &  
b5H}0<  
template < typename Cond > {Z k^J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7YD+zd:  
} ; FWJ**J  
~<!j]@.  
e1a\ --  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O6NH  
最后,是那个do_ w^Y/J4 I0  
d7](fw@c  
{Vj&i.2,  
class do_while_invoker w[d8#U   
  { wr"0+J7  
public : c45 s #6  
template < typename Actor > r<fcZ)jt|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l,hOnpm9  
  { U2m#BMV  
  return do_while_actor < Actor > (act); <c[\\ :Hh*  
} N$kxf  
} do_; F$\Da)Y  
Y f!Oo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^P@:CBO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'UhHcMh:  
最后来说说怎么处理break和continue Fn .J tIu  
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。 ZN#b5I2Pf  
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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