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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k.})3~F-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lr20xm  
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, PbY.8d%2/k  
;pS+S0U   
me F.  
}O+S}Hbwy  
  class filler oGyoU#z#  
  { I?nU+t;  
public : mKE' l'9A_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,S m?2<  
} ; ]T(qk  
{MN6JGb|'  
R6`mmJ+'  
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: ?)[=>Kp  
Q);}1'c  
?r*}1WsH  
NG RXNh+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a^^OI|?  
IF@vl  
i-#Dc (9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VD $PoP  
[,;O$j}  
*=]UWM~]  
_,v>P2)  
二. 战前分析 +6~zMKp  
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。 WRRR"Q$  
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 >L8 & 6aU  
dtj b(*x  
/1m+iM^V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zTl,VIa3p  
  /* --------------------------------------------- */ /!.]Y8yEH  
vector < int *> vp( 10 ); ![eY%2;<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U ]B-B+-  
/* --------------------------------------------- */ a1ps'^Qhh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Bk@EQdn  
/* --------------------------------------------- */ YG5mzP<T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Qs?p)3qp  
  /* --------------------------------------------- */ b7">IzAe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~$rSy|19  
/* --------------------------------------------- */ fN21[Jv3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K@oyvJ$  
!aJ6Uf%R  
snNB;hkj  
iSfRo 31  
看了之后,我们可以思考一些问题: XeslOsHh  
1._1, _2是什么? kY9$ M8b  
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。 '#oH1$W]  
2._1 = 1是在做什么? \/nSRAk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?5^DQ|Hg ^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 dB QCr{7  
ccx0aC3@I  
DMSC(Sz  
三. 动工 _EP~PW#J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I47sqz7  
h2= wC.  
w'y,$gtX/  
W59xe&l  
template < typename T > M"msLz  
class assignment OB^j b8  
  { W[e2J&G  
T value; e? |4O< @  
public : W'Y(@  
assignment( const T & v) : value(v) {} F}@]Lq+  
template < typename T2 > 0HQTe>!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _Kh8 <$h  
} ; |TF6&$>d  
V@EyU/VJ  
\JCpwNT{P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _fHj8- s/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hq?dqg'%~  
HV]u9nrt#  
; 0M"T[c  
q$`>[&I~)  
  class holder )wdd"*hv  
  { =+[` 9  
public : ^i8(/iwdJE  
template < typename T > g0IvcA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (B?ZUXM,  
  { C0>L<*C  
  return assignment < T > (t); f|3LeOyz  
} Im]6-#(9\|  
} ; */|<5X;xIA  
qagR?)N)u  
i.KRw6  
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: )M"xCO3a  
zH#urF6<  
  static holder _1; $' ::51  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GNHWbC6_m  
Wd ga(8t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I%B\Wy/j^  
而不用手动写一个函数对象。 dOKe}?}==  
FMWM:  
@%fL*^yr;C  
1xO-tIp/  
四. 问题分析 p9S>H  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4[Wwm  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dx$+,R~y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A!}Ps"Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #3A|Z=,5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "g!ek3w(  
.SNg2.  
五. 问题1:一致性 x,fL656t  
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?| IlB*JJnl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .S4%Q9l  
l 3 jlKB  
struct holder tX,x%(  
  { Q-1 Xgw!  
  // g0-rQA  
  template < typename T > upZf&4 I8  
T &   operator ()( const T & r) const wyLyPJv  
  { d"Zyc(Jk  
  return (T & )r; *>xCX  
} .>LJ(Sx9b  
} ; P'*Fd3B#A=  
s .+`"rK  
这样的话assignment也必须相应改动: \5Y<UJ Ki  
tZu1jBO_Q4  
template < typename Left, typename Right > GR_caP  
class assignment W! J@30  
  { nyBT4e  
Left l; KleiX7  
Right r; FPM l;0{  
public : SDVnyT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a|4Q6Ycu  
template < typename T2 > P4+PY 8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tJ&tNSjTi  
} ; w6pXF5ur>  
Y%>u.HzL  
同时,holder的operator=也需要改动: \)ZCB7|  
[ugr<[6  
template < typename T > 3Vak C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q;7DH4;t  
  { b`F]oQ_*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DKkilqVM  
} z%\&n0  
.N`*jT  
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。 ;|:R*(2   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y*p02\)  
s'$2 }K  
return l(rhs) = r; Z[eWey_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 'g3T'2"`5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N,3iSH=cN[  
%Y>E  
template < typename Tp > qB&Je$_uh  
class constant_t o^m?w0 \  
  { | 68k9rq  
  const Tp t; n|KYcU#  
public : VKf&}u/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4IvT}Us#+  
template < typename T > "\ =Phqw   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a,r B7aD  
  { ,]]*}4[r  
  return t; K9y~ e  
} o?6m/Klw6  
} ; C\B4Uu6q  
t[@>u'YKt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0m"Ni:KEf  
下面就可以修改holder的operator=了  WjCxTBI  
NFKvgd@  
template < typename T > K<kl2#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }}D32T VN  
  { JbQY{z!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +C[g>c}d  
} OA(.&5]  
$2RSYI`py  
同时也要修改assignment的operator() "Mhn?PTq  
-4zV yW S<  
template < typename T2 > e =r  b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &/WE{W  
现在代码看起来就很一致了。 >P&1or)e%  
5t"FNL <(M  
六. 问题2:链式操作 _(I6o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WqF$-rBJG^  
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。 :2&"ak>N  
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。 Poa&htxe1  
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。 RS l*u[fB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [[zN Aq)"  
- l^3>!MAM  
template < typename T > :tI F*pC  
struct result_1 {]Hv*{ ]  
  { Wpi35JrC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eZN"t~\rX  
} ; !8| }-eFY  
;i'[c`  
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: \C h01LR"  
LO>42o?/i  
template < typename T > v8j3 K   
struct   ref r[H8;&EL  
  { ~x#TfeU]  
typedef T & reference; W)/^*, Q7  
} ; XWyP'\  
template < typename T > >m. .  
struct   ref < T &> 'A3skznX{  
  { |K06H ?6X  
typedef T & reference; ^W,5A;*3  
} ; y& 1@d+Lf  
|E.BGdS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Jk6}hUH,  
n2hV}t9O  
template < typename T > 6CIzT.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~IS8DW$;  
  { va'F '|  
  return l(t) = r(t); $i5J}  
} =4a:)g'  
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。 %kjG[C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~~Ezt*lH  
y{>f^S<  
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 #c>GjUJ.w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Xa?O)Bq.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PD-&(ka.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Es%f@$0uy  
最后的布局是: .'gm2  
                Add >m,hna]RZ  
              /   \ N+rU|iMa.  
            Divide   5 <78|~SKAV  
            /   \ r(46jV.sD:  
          _1     3 0f.j W O  
似乎一切都解决了?不。 wG3b{0  
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。 y]m: {  
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。 b j`\;_oo  
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: `KFEzv  
nQjpJ /=  
template < typename Right > -}|L<~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C,Nf|L((6  
Right & rt) const 2Lf,~EV  
  { >|E]??v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gHrs|6q9  
} f +{=##'0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 30! DraW8  
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。 yx :^*/  
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。 -AdDPWn  
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。 "w'pIUQ3,  
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。 >u&D@7~c  
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? ahg:mlaob  
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: z'EQdQ)  
]P0%S@]  
template < class Action > e0zP LU}  
class picker : public Action zjQ746<&)i  
  { w\bwa!3Y  
public : )S g6B;CJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CUu Owx6%  
  // all the operator overloaded = :gKh  
} ; ]#)(D-i  
@:C)^f"  
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。 .gx^L=O:  
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: @N4_){s*  
,a?)O6?/  
template < typename Right > 0K%okq|n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k83K2> ]  
  { !p&<.H_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  '"B  
} >^s2$@J?p  
MXaF q K<Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ba|xf@=&  
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。 Qn*l,Z]US  
4=L>  
template < typename T >   struct picker_maker I2[Z0G@&=  
  { n/_q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FEjO}lTK  
} ; 3W?7hh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l=CAr  
  { r%U6,7d=)  
typedef picker < T > result; %R0 Wq4}  
} ; ,a #>e  
n n7LL+h  
下面总的结构就有了: )p\`H;7*V4  
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。 .-Lrrk)R+  
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。 os/h~,=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0/R;g~q@  
至此链式操作完美实现。 f24W*#IX  
;ElCWs->\  
4z<c8 E8  
七. 问题3 Bb/if:XS  
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。 6$urrSQ`N0  
1 /M^7Vb.  
template < typename T1, typename T2 > duG!QS:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `K{}  
  { I3Vu/&8f|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^*ZaqMA  
} R-Edht|{  
\s)MN s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \ S;[7T  
vbid>$%  
template < typename T1, typename T2 > w;O-ATUzN  
struct result_2 Y#F.{ i  
  { :nIMZRJ_!E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p1UloG\  
} ; t\Vng0  
xS|9Gk  
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? AU9C#;JD  
这个差事就留给了holder自己。 UR'[?  
    )g@+ MR  
EH844k8 p  
template < int Order > MLd; UHU  
class holder; #}^waYAk)  
template <> 0D,@^vw bK  
class holder < 1 > ~@'wqGTp  
  { al[^pPKZ  
public : $Tbsre\MJ  
template < typename T > x#0?$}f<  
  struct result_1 8eB,$;i  
  { yJ?=##  
  typedef T & result; $mJv\;t  
} ; ?Bu*%+  
template < typename T1, typename T2 > "1a;);S=*)  
  struct result_2 s{^B98d+W  
  { /9_%NR[  
  typedef T1 & result; 38w^=" -T  
} ; beO Mln+R  
template < typename T > HT.,BF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (G|!{  
  { $@Vn+| Ix  
  return (T & )r; f/Y&)#g>k  
} Jr5S8 c|"  
template < typename T1, typename T2 > yr%[IX]R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZxtO.U2  
  { dXTD8 )&  
  return (T1 & )r1; Z1fY' f  
} Wc@ ,#v  
} ; ;.4y@?B  
f\R_a/Us  
template <> `NtW+v  
class holder < 2 > Z )c\B  
  { l,o'J%<%  
public : }#s{."  
template < typename T > O>DS%6/G  
  struct result_1 /l<(i+0  
  { 6xDk3   
  typedef T & result; LuySa2 ,  
} ; s)WA9PiC  
template < typename T1, typename T2 > G' U_I  
  struct result_2 i8?oe%9l  
  { r|l?2 eO~  
  typedef T2 & result; D?dBm  
} ; LcGKYl(\K  
template < typename T > XR..DVab  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1 *' /B  
  { %np(z&@wi  
  return (T & )r; #ZJ 1\Ov  
} 6,5h4[eF*  
template < typename T1, typename T2 > 2OoANiX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #QFz /6  
  { K9zr]7;th  
  return (T2 & )r2; %?[gBf[y  
} s~{rC{9X  
} ; AO5&Y.A#  
[;wJM|Z J0  
v]M:HzP  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V.{HMeE4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Md4Q.8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z5xQ -T`  
^'=[+  
return l(i, j) = r(i, j); <r,5F:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ND1hZ3(^  
:6o%x0l  
  return ( int & )i; 8=$XhC  
  return ( int & )j; ?wHhBh-Q  
最后执行i = j; HN7tIz@Frc  
可见,参数被正确的选择了。 XMS:F]HN  
C<=rnIf'  
Y$>NsgQn6  
\d;)U4__!  
]r#b:W\  
八. 中期总结 [\3ZMH *  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E"'u2jEG^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /)kJ iV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f_)#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }vh <x6  
CJk"yW[,|  
MB;rxUbhe3  
`^Ll@Cx"  
[;{xiW4V]  
SZTn=\  
九. 简化 qR aPh:Q'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;.AMP$o`(Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }>M\iPO.]*  
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: W!$U{=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r^6@Zwox]  
  +-*/&|^等 v)np.j0V7  
2. 返回引用。 j*>Df2z  
  =,各种复合赋值等 qeFaY74S  
3. 返回固定类型。 T;3qE1c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8?8V;   
4. 原样返回。 &Z>??|f  
  operator, Tv1oy%dK  
5. 返回解引用的类型。 <.Zh{"$qo  
  operator*(单目) D7nK"]HG;l  
6. 返回地址。 R`]@.i4tt  
  operator&(单目)  K!ILO  
7. 下表访问返回类型。 [R1|=kGU  
  operator[] }J6:D]Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?,x\46]>_K  
  operator<<和operator>> Yr"Of*VNH  
5eL b/,R  
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。 OIj.K@Kr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UF^[?M =  
q)9n%- YgP  
template < typename Left > V|@bITJ?7  
struct value_return *lA+ -gkK*  
  { Mi#i 3y(  
template < typename T > Csy$1;"A  
  struct result_1 ,mx\ -lWFy  
  { q6rkp f,Tl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p*5_+u  
} ; _cJ)v/]  
ML'y`S  
template < typename T1, typename T2 > r'yNc&~  
  struct result_2 7b08Lo7b  
  { UapU:>!"`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5?H wM[`  
} ; B-_b.4ND)  
} ; c_ncx|dUs  
l'q%bi=f  
l!XCYg@67  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )EB+(c~E  
P<Bx1H-z-  
下面我们来剥离functor中的operator() {H(l"KuL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p~3 x=X4  
9tv,,I;iU  
return l(t) op r(t) L,.~VNy-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MG=8`J-`  
return op l(t) *]HnFP  
return op l(t1, t2) :8eI_X  
return l(t) op 9s_^?q  
return l(t1, t2) op Cp/f18zO  
return l(t)[r(t)] O!nS3%De  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n"RV!{&  
"G%</G8M  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2#:p:R8I>  
单目: return f(l(t), r(t)); .B<Bqr@?8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7^#f)Vp  
双目: return f(l(t)); 4@{?4k-cq  
return f(l(t1, t2)); O=+$X Pa|  
下面就是f的实现,以operator/为例 jr0j0$BF  
>Y8\f:KQ  
struct meta_divide @ :Zk,   
  { 9h6Oq(0b8  
template < typename T1, typename T2 > u$^tRz9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WtZI1`\qe  
  { Dh8'og)7  
  return t1 / t2; H}kSXKO8!8  
} YhV<.2^k  
} ; BZ:tVfg.  
% Q6 za'25  
这个工作可以让宏来做: 1Zn8CmE V  
f0SrPc v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D {Ol8:  
template < typename T1, typename T2 > \ O%kUj&h^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hm73Zy  
以后可以直接用 zsJ# CDm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v5'`iO0o  
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 Dj96t5R  
(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。。。) k2v:F  
?< 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 GqRXNs!  
la+Cra&xL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =XR6rR8  
class unary_op : public Rettype =${.*,o  
  { '+_>PBOc  
    Left l; [ -$ Do  
public : D BHy%i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1`7zYW&L  
?yS1|CF%&y  
template < typename T > nte?a e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [o#% Eg;  
      { DO80HS3ZD  
      return FuncType::execute(l(t)); &t9 V  
    } ~)ys,Q  
r+Ki`HD%  
    template < typename T1, typename T2 > .^{%hc*w4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Z{D@g+  
      { 7v%c.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nU_O|l9  
    } Y/.C+wW2  
} ; kh0cJE\_^  
AVpg  
Z71m(//*}  
同样还可以申明一个binary_op =Hd yra  
.}!.4J%q2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [HQ)4xG  
class binary_op : public Rettype vt#;j;liG  
  { EhHxB fAQ  
    Left l; d5m -f/  
Right r; =D/zC'l  
public : %rptI$^*X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tVn?cS  
KR aL+A  
template < typename T > xN-,gT'!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kMQ /9~  
      { -)}s{[]d6m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &j 4pC$Dj  
    } ;>?h/tS6  
rR.It,,  
    template < typename T1, typename T2 > /WTEz\k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1]7gYNzV"  
      { O_:l;D#i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {z FME41>g  
    } ]1!" q40)]  
} ; q7X]kr*qx  
~sk p}g]  
!K>iSF<  
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 Uq  .6h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qNEp3WY:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @gI1:-chB  
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。 FO2e7p^Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q\0/6tl_  
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。。。 P3_.U8g$r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,S-h~x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9-ozrw8t  
下面是修改过的unary_op 'h*jL@%TT  
9|+6@6VY!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ote,`h  
class unary_op po*G`b;v  
  { (>v'0 RA  
Left l; g@`i7qN  
  x}] 56f  
public : V_+&Y$msi~  
~ nsb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8+F5n!  
THYw_]K  
template < typename T > isZ5s\  
  struct result_1 XIW0Z C   
  { }E 'r?N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jm^.E\_  
} ; @Wu-&Lb  
qLN\%}69/  
template < typename T1, typename T2 > -#|D>  
  struct result_2 Wc3z7xK1@  
  { *T5;d h (  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v 4ot08 C  
} ; $T'!??|IF  
+hxG!o?O  
template < typename T1, typename T2 > N^Re  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X]0>0=^  
  { nr!N%Hi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &k }f"TX2  
} 6%v9o?:~l  
zCx4DN`  
template < typename T > oUv26t~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AYts &+  
  { ^J'_CA  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?"B] "%M&  
} ?8b19DMK6  
]?Ef0?44  
} ; h!EA;2yGKa  
'%NglC[J  
E[H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug G=zWhqieh  
好啦,现在才真正完美了。 >[}oH2oi  
现在在picker里面就可以这么添加了: %Tm*^  
V>Wk\'h  
template < typename Right > LFp "Waiv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const aB9!}3@  
  { 0 'QWa{dS\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \CbJU  
} "LMj,qZ1!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >| R'dF}  
%,$n^{v  
[|}IS@  
Rj8%% G-pt  
9Em#Ela  
十. bind dUI5,3*  
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。 {$*N1$(%  
先来分析一下一段例子 _X6'u J  
e[S`Dm"i)'  
GD W@/oQr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #(8|9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7N.b-}$(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Gr"CHz/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [6/ QUD8  
我们来写个简单的。 I[ \~ pi,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }aCa2%  
对于函数对象类的版本: APQq F/  
M`xiC  
template < typename Func >  C0rf  
struct functor_trait _T=g?0 q  
  { o5<<vvdA  
typedef typename Func::result_type result_type; ,Kit@`P%  
} ; 0D X_ *f  
对于无参数函数的版本: my=f}%k=  
.R9Z$Kbq  
template < typename Ret > c\bL_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2iAC_"n  
  { W :w~ M'o  
typedef Ret result_type; q}1ZuK`6  
} ; r-2k<#^r  
对于单参数函数的版本: p6VD*PT$&  
gT+/nSrLV  
template < typename Ret, typename V1 > ?GhyVXS y.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vDy&sgS$<  
  { M[uWX=  
typedef Ret result_type; }\pI`;*O|  
} ; 1GY2aZ@  
对于双参数函数的版本: ~5 ^Jv m  
|s|}u`(@9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9g92eKS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |(7}0]BP0  
  { <v"o+  
typedef Ret result_type; 8fR(y~_gF  
} ; +)]YvZ6%[,  
等等。。。 n|`3d~9$&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "Fz.# U  
Onmmcem  
template < typename Func > U"oNJ8&%|  
struct func_return [ oWkd_dK  
  { "LyD  
template < typename T > MvVpp;bd  
  struct result_1 "S#F I  
  { 49$P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1MelHW  
} ; _z5/&tm_H  
Io6/Fv>!  
template < typename T1, typename T2 > `:/'")+@v  
  struct result_2 +A9~h/"kt  
  { Sb.8d]DW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bx\&7|,x  
} ; ZWs   
} ; |rmelQ-  
3"fDFR  
^E&PZA\,;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z\0Rw>#  
ul{x|R  
template < typename Func, typename aPicker >  0^;2  
class binder_1 D0. )%  
  { _ _Of0<  
Func fn;  vSzpx  
aPicker pk; /-=fWtA  
public : {@Wv@H+4  
m 0HK1'  
template < typename T > 'uPAG;)m  
  struct result_1 tjdPi a  
  { $:ush"=f8^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6Z\aJ  
} ; :uL<UD,vu3  
t;O)   
template < typename T1, typename T2 > &|>@K#V8-;  
  struct result_2 `FHudSK  
  { p8Vqy-:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >7U/TVd&  
} ; f@*69a8  
d\z6Ob"t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *X5)9dq  
-YoL.`s1   
template < typename T > *D5 xbkH=.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -H| 9 82=  
  { MBLZ:A| C  
  return fn(pk(t)); q8 v iC|  
}  *7m lH  
template < typename T1, typename T2 > :;?$5h*|`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  F/Goq`  
  { LIg1U  
  return fn(pk(t1, t2)); Nc[@QC{  
} w OL,LU  
} ; r" H::A  
)e(<YST  
{kpad(E  
一目了然不是么? x#{!hL 5G  
最后实现bind .Rr^AGA4  
g_>&R58  
fk*(8@u>  
template < typename Func, typename aPicker > T"wg/mT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3(YvqPp&  
  { 2>z YJqG|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8ud12^s$  
} >%/x~UFc5  
Tigw+2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WjD885Xo  
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。 xAm tm"  
>ohCz@~  
十一. phoenix ^[<BMk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IjI'Hx  
>Kgw2,y+  
for_each(v.begin(), v.end(), M/S~"iD  
( {}$9 70y  
do_ :Cq73:1\B  
[ jAJ='|[X\  
  cout << _1 <<   " , " )O'LE&kQ|  
] SYJO3cY  
.while_( -- _1), k 9i W1  
cout << var( " \n " ) zt.k Nb  
) 17hoX4T  
); ]545:)Q1  
ljFq;!I5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y ^^4n$  
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 x0j5D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q)75?mn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RZ6y5  
tYA@J["^  
<':h/ d  
template < typename Cond, typename Actor > , Ckcc  
class do_while U>tR:)  
  {  _a09;C  
Cond cd; Zue3Z{31T  
Actor act; U]hqRL  
public : $dfc@Fn^x  
template < typename T > *p/,Z2f  
  struct result_1 s8-RXEPb  
  { ^\}MG!l  
  typedef int result_type; u(vZOf]jL  
} ; {4_s:+v0  
v[L+PD U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} St5;X&Q  
[>ghs_?dZ  
template < typename T > pg{VKrT`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1$Hou   
  { FjCGD4x1N  
  do  3IxC@QR  
    { Yxq!7J  
  act(t); aM5]cc%  
  } ?LMQz=  
  while (cd(t));  h,/Aq  
  return   0 ; 8 063LWV  
} 're:_;lG  
} ; (xgw';g  
=$OGHc  
E &9<JS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r<!hEWO>v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 AJyN lQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N7?]eD  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V]|X ,G  
下面就是产生这个functor的类: 1 Uup.(  
h,c*:  
;JxL>K(  
template < typename Actor > 88HqP!m%P:  
class do_while_actor s{b\\$Rb  
  { 36.,:!%p  
Actor act; GDSV:]hL  
public : Vh~hfj"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pn!~U] A$%  
!Cgj >=  
template < typename Cond > <AU*lLZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [ar0{MPYd  
} ; pGD@R=8  
<0d2{RQ;  
iC3z5_g*@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \3hA_{ w  
最后,是那个do_ 5x+]uABE  
)Qb,zS6  
?/YABY}L  
class do_while_invoker \%<M[r=  
  { 6f +aGz  
public : ]5'$EAsuW  
template < typename Actor > OZ\6qMH3e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `,]Bs*~  
  { HAjl[c  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^m z9sV  
} - rO34l  
} do_; t5{P'v9J  
3}nk9S:jr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? { b$"SIg1E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uzdPA'u  
最后来说说怎么处理break和continue :|;@FkQ  
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。 $z=%e#(!I  
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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