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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6HguZ_jC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DfU]+;AE  
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, z~-(nyaBS  
A<] $[2qPj  
?y]R /?  
i[?VF\Y(  
  class filler nC%<BatQ  
  { ]v/pMg#-  
public : NQGa=kXeJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4ClSl#X#i  
} ; C2aA])7 D  
**\?-*c=U  
p+pu_T;~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &mW7FR'(  
cyLl,OA  
.VR ~[aD  
;PB_ @Zg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +1a3^A\  
M&jlUr&l  
{!j)j6(NY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L PS,\+  
S&'?L0  
UGlHe7  
V.9p4k`  
二. 战前分析 7|o!v);uR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 jo?[M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~F53{qxV  
l}iQ0v@  
&"?99E>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =it@U/  
  /* --------------------------------------------- */ jXVvVv  
vector < int *> vp( 10 ); L|Xg4Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hH9~.4+*`g  
/* --------------------------------------------- */ eZ$M#I=o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Sgr. V)  
/* --------------------------------------------- */ ^D]J68)#a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); blWtC/!Aq;  
  /* --------------------------------------------- */ H|0-Al.{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /k[8xb  
/* --------------------------------------------- */ ?S'aA !/;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >S-JAPuO  
v`c;1?=,q  
eh%{BXW[p  
@`#x:p:  
看了之后,我们可以思考一些问题: hj&~Dn(  
1._1, _2是什么? z` YC3_d  
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。 5*f54g"'  
2._1 = 1是在做什么? mlCBstt{  
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。 L }3eZ-  
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。 d``wx}#Uk  
tot~\S  
6uv~.-T<l  
三. 动工 z(8G=C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: piH0_7qr  
Q)y5'u qZ  
mo3A*|U  
"G-h8IN^O  
template < typename T > kxN O9w  
class assignment 7AS_Aw1L  
  { 98)C 7N'  
T value; xmEom  
public : Y+o\?|q-E  
assignment( const T & v) : value(v) {} $M j\ 3  
template < typename T2 > UM#.`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {NQCe0S+p  
} ; Mvue>)g~>  
@e&0Wk  
}zS5o [OE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H] g=( %ok  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0{uaSR  
9R2"(.U  
$_,-ES I  
$5/d?q-ts{  
  class holder 5~/EAK`  
  { ?;_>BX|Zjl  
public : 6bc\ )n`  
template < typename T > @D !*@M6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \gkhSL q  
  { x@QNMK.7  
  return assignment < T > (t); 'e*w8h  
} Cl9rJ oT  
} ; ^-Ygh[x  
_yUYEq<`  
S6_:\Q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: a$h^<D ^  
mhX66R  
  static holder _1; WR`NISSp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J^ewG  
7H?xp_D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Ngp  -  
而不用手动写一个函数对象。 j}B86oX  
yci}#,nb  
+}M3O]?4  
`'^o45  
四. 问题分析 \v6lcAL-  
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。 Z\Ur F0  
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。 {l5fKVb\C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <xF]ca  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 },#7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p}h.2)PO  
: \qapFV  
五. 问题1:一致性 \o/eF&  
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?| M2w'cdHk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9 &uf   
09anQHa  
struct holder Z)$@1Q4P?1  
  { "g#%d  
  // ^r.CUhx)  
  template < typename T > L'S,=NYXY  
T &   operator ()( const T & r) const )qw;KG0F  
  { })P!7t  
  return (T & )r; )gSqO{Z  
} ppNMXbXR  
} ; NN=^4Xpc:  
23i2yT  
这样的话assignment也必须相应改动: G`kz 0Vk  
U|Gy9"  
template < typename Left, typename Right > Uavl%Q  
class assignment PU,$YPrZ  
  { X?[ )e  
Left l; CYQ)'v  
Right r; G%: 3.:E"  
public : kyvl>I0q@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |%F,n2  
template < typename T2 > ;Su-Y!&%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W[*xr{0V  
} ; H\a"=&M  
;5.&TQT  
同时,holder的operator=也需要改动: xlJWCA*>  
&Q;sbI}  
template < typename T > $C5*@`GM$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0"% dPKi  
  { ;aW k-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r *6S1bW  
} (g/A uL  
=t)qy5  
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。 eh<mJL%T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TUC)S&bC  
YfB)TK\W9/  
return l(rhs) = r; 85H \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。 9QLG:(~;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d[p2? ]  
(@5`beEd  
template < typename Tp > (^y"'B  
class constant_t ?YS>_ MN  
  { pKy4***I3  
  const Tp t; irD5;xk([  
public : ^M6lF5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e 9RYk:O  
template < typename T > [V:~j1{3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QwWd"Of  
  { kt)Et  
  return t; k:run2K  
} ;z.niX.fx  
} ; {~F|"v  
@}g3\xLiK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }URdoTOvb  
下面就可以修改holder的operator=了 EG3,TuDH8  
<6Gs0\JB  
template < typename T > >h;]rMD!|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :tU^  
  { X:g5;NT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); > d p/  
} reh{jMC  
Dk^AnMx%_  
同时也要修改assignment的operator() 0Q&(j7`^@  
r5S/lp+Y+N  
template < typename T2 > ;Go^)bN ;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S\8v)|Pr  
现在代码看起来就很一致了。 eN,9N]K  
ga%\n!S  
六. 问题2:链式操作 O8$~dzf,2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w=WF$)ZU  
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。 IUv#nB3  
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。 SK'h!Ye5Z  
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。 "d$~}=a[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;un@E:  
z80P5^9  
template < typename T > =;uMrb4  
struct result_1 I@ue eDY  
  { 8.B'O>\T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }^Q:Q\  
} ; Mt-r`W3 q  
1l#46?]~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: oc( '!c  
WSH[*jMA  
template < typename T > FefroaJ:u  
struct   ref n>q!m@ }<  
  { %T]^,y$n  
typedef T & reference; K9k!P8Rd  
} ; Q*>)W{H&)  
template < typename T > x5Lbe5/P  
struct   ref < T &> *7h~0%WR  
  { b+|Jw\k  
typedef T & reference; @}d;-m~  
} ; 6(`N!]e*L  
<N=k&\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YJ6~P   
T[|#DMg$F  
template < typename T > Qs,\P^n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~hvj3zC5xz  
  { C LaQE{  
  return l(t) = r(t); .u&xo{$'dS  
} (O0Ry2u k  
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。 |z=`Ur@)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /#Aw7F$Ey  
~T RC-H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 uH9Vj<E$K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XY'8oU`]{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R<&Euph  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +ausm!~6  
最后的布局是: I </P_:4G  
                Add f $Agcy  
              /   \ "i;.>  
            Divide   5 xO )c23Z)]  
            /   \ 4<#ItQ(  
          _1     3 i86:@/4~F  
似乎一切都解决了?不。 F5Xb_&   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 TI7$J#  
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。 X#&5?oq`  
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: kzRvLs4xM  
4@-tT;$  
template < typename Right > rc8HZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @ar%`+_  
Right & rt) const \ =hg^j  
  { >+dS PI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); et 1HbX  
} kBR=a%kG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EE  1D>I  
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。 A?lL K&*  
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。 fg)*TR  
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。 jV sH  
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。 ]AY 4bm  
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? Ww-x+U\l  
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: ..8t1+S6]  
#AGO~#aK  
template < class Action > S!8<|WO^t  
class picker : public Action uBbQJvL  
  { .Od:#(aq  
public : :b44LXKCP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]%6%rq%9C  
  // all the operator overloaded k={D!4kKz  
} ; m0bxVV^DK!  
v8f3B<kj  
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。 plWNuEW  
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: oWY3dc  
.jQx2 O  
template < typename Right > lm4A%4-db  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'r!!W0-K  
  { W/2y; @  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]vQa~}  
} FFw(`[A_  
+yO) 3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Wa^Wn +r  
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。 #'&-S@/nQs  
-w"I  
template < typename T >   struct picker_maker o!BCR:  
  { &s`)_P[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bPFGQlmIO  
} ; B9"o Ru^}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HKJCiQ|k  
  { ;I*t5{  
typedef picker < T > result; kc2B_+Y1  
} ; 4~Cf_`X}]  
Jq` Dvz  
下面总的结构就有了: Gky*EY  
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。 m-O*t$6  
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。 j_rO_m<8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :(~<BiqR(  
至此链式操作完美实现。 nN{DO:_o  
$JOz7j(  
,5c7jZ5H  
七. 问题3 ZvF#J_%gE5  
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。 .@&FJYkLYi  
Wmd@%K  
template < typename T1, typename T2 > nr]=O`Mvh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %_E5B6xi{  
  { 66?`7j X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ELwXp|L  
} _K#7#qp2  
K7&]| ^M9  
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: HHx:s2G  
6h/!,j0:t_  
template < typename T1, typename T2 > ^ZsIQ4@`  
struct result_2 F[\T'{  
  { @M\JzV4 A[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; js"Yh  
} ; J0IKI,X.  
_W(xO |,M  
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? $HQ~I?r{Hf  
这个差事就留给了holder自己。 c_qox  
    ^IiA(?8  
TYuP EVEXZ  
template < int Order > ph6/+[:  
class holder; qY-aR;  
template <> :/(G#ZaV  
class holder < 1 > IA0 vSF:  
  { esSj 3E  
public : mfZbo#KS#v  
template < typename T > rrU(>jA!  
  struct result_1 (Yj6 |`  
  { Q)aoc.f!v  
  typedef T & result; Tr;.%/4Q  
} ; "-S!^h/v  
template < typename T1, typename T2 > h:Gs9]Lvtv  
  struct result_2 =&pR=vl  
  { DH\Ox>b=  
  typedef T1 & result; 9'p| [?]v  
} ; aN"YEL>w  
template < typename T > LeN }Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TgV-U  
  { ?5">50  
  return (T & )r; \_.'/<aQ  
} mL1ZSX o!  
template < typename T1, typename T2 > 1R-0b{w[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1W*Qc_5 v1  
  { ]Yt3@ug_f  
  return (T1 & )r1; Lb$Uba-_  
} O8hx}dOjA  
} ; }%w;@[@L  
K_U`T;Z\  
template <> .n IGs'P  
class holder < 2 > Q']'KU.  
  { ^e "4@O"  
public : ,eebO~7vB  
template < typename T > \|X 1  
  struct result_1 [ x>Pf1  
  { 9hK8dJw  
  typedef T & result; IJ.H/l}h  
} ; `ci  P  
template < typename T1, typename T2 > Onqapm0  
  struct result_2 suQ`a_ zJ  
  { KUX6n(u  
  typedef T2 & result; L' _%zO  
} ; q#Otp\f  
template < typename T > q:up8-LAr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !pe[H*Cy  
  { XKp(31])  
  return (T & )r; 2 br>{^T  
} 5Qg*j/z?  
template < typename T1, typename T2 > n S$4[!0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TS=%iMa  
  { zk70D_}L  
  return (T2 & )r2; :fX61S6)  
} ce4rhtkV  
} ; q@1A2L\Om  
.))k  
M97+YMY)  
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> >。 49/2E@G4.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $igMk'%Nmb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZK{1z|  
jY9tq[~/  
return l(i, j) = r(i, j); hQ%X0X,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g0~m[[  
([JFX@  
  return ( int & )i; 3mE8tTA$R  
  return ( int & )j; s!09cS  
最后执行i = j; r_ 9"^Er  
可见,参数被正确的选择了。 zGO_S\  
;,/G*`81B  
5-a^Frmg#"  
.}R'(gN\6  
qYqd-R  
八. 中期总结 9%k4Ic%P  
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: ! , ]Fx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N+R{&v7=F%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lh0G/8+C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t(,2x%{  
3Qv9=q|[b  
{>R933fap  
][z!};  
WVyq$p/V  
?fU{?nI}>p  
九. 简化 bMqS:+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |Qpo[E }a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w0>5#j q#r  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K=sk1<>)m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `ER#S_}  
  +-*/&|^等 kyB>]2  
2. 返回引用。 T/L\|_:'  
  =,各种复合赋值等 ^y&2N  
3. 返回固定类型。 kYS\TMt,C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ojWf]$^y}  
4. 原样返回。 ^*NOG\BK@  
  operator, A?ESjMy(R  
5. 返回解引用的类型。 ^SUo-N''  
  operator*(单目) <p_2&& ?  
6. 返回地址。 iee`Yg!EOH  
  operator&(单目) 0,LUi*10  
7. 下表访问返回类型。 8r.MODZG/  
  operator[] F j"]C.6B.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $iy(+}  
  operator<<和operator>> sGMnm  
gcM(K.n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 kvN6K6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |[bQJ<v6  
&M\qVL%w  
template < typename Left > Wu?[1L:x  
struct value_return h=cA]^:=  
  { Fw#wVs)@:  
template < typename T > xNVSWi,  
  struct result_1 n<[H!4  
  { -fz(]d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {>&M:_`k  
} ; <dY{@Cgw=  
VDy_s8Z#  
template < typename T1, typename T2 > %+$!ctn  
  struct result_2 (n{!~'3  
  { /P{'nI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0pe*DbYP5  
} ; zy9W{{:P(1  
} ; GsWf$/iC:  
BI6`@}%7>  
na/,1iI<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7 (i\?  
,S3uY6,  
下面我们来剥离functor中的operator() VS<w:{*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QRY7ck:N  
`MMZR=LA  
return l(t) op r(t) <daBP[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sr.!EQ]  
return op l(t) wMiRN2\^  
return op l(t1, t2) |i'w"Tz4  
return l(t) op k*T&>$k}^  
return l(t1, t2) op "CT`]:GGK  
return l(t)[r(t)] ^W,x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kh*td(pfP9  
|fWR[\NU  
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: ^#j{9FpPs  
单目: return f(l(t), r(t)); ViG-tb   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =$%_asQJ  
双目: return f(l(t)); \o!B:Vb<  
return f(l(t1, t2)); cp 7;~i3  
下面就是f的实现,以operator/为例 +?[iB"F  
5NYYrA8,^  
struct meta_divide cA B^]j  
  { ZP7wS  
template < typename T1, typename T2 > `l}r&z(8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hrnY0  
  { }KL( -Ui$  
  return t1 / t2; jowR!rqf  
} 1A 9Gf  
} ; $QuSmA<4lS  
;ZLfb n3\  
这个工作可以让宏来做: Js8d{\0\  
T ;JA.=I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,Z]4`9c  
template < typename T1, typename T2 > \ /SYzo4(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [;i3o?\_I  
以后可以直接用 ,G(bwE9~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u*H V  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 c"@,|wCUi  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !p"Ijz5  
{nmBIk2v  
x\XOtjJr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0Z~G:$O/i  
y <21~g=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,n+~S^r  
class unary_op : public Rettype E@$HO_;&  
  { c`G~.paY|  
    Left l; #_OrS/H  
public : lw 9 rf4RF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cY\"{o"C  
n<>/X_m  
template < typename T > XB-l[4?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3P2L phW  
      { HvVS<Ke  
      return FuncType::execute(l(t)); @8 GW?R  
    } 'uA$$~1  
3sq(FsT  
    template < typename T1, typename T2 > J#& C&S 2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p^QB^HEV  
      { IGtqY8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E#cZM>  
    } .9;wJ9Bw[  
} ; 5%Q[X  
rN^P//  
7Cj6Kw5k  
同样还可以申明一个binary_op Tn8GLn  
q!zsGf {  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VjVL/SO/  
class binary_op : public Rettype %7bZnK`C  
  { LK[%}2me  
    Left l; X>y6-%@  
Right r; b}#ay2AR  
public : u0& dDZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oVSq#I4  
;iEFG^'tG  
template < typename T > KUqD<Jj?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ${%*O}$  
      { ~'l.g^p bv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *b0f)y3RV  
    } P*;zDQy  
Xz, sL  
    template < typename T1, typename T2 > v(tr:[V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h .$3 jNU  
      { C6C7*ks  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  Z,osdF  
    } |YAnd=$  
} ; C7[CfcPA  
[8QE}TFic  
 P7GF"/  
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 o!+jPwEU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 " Q~-C|x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z2lEHa?w  
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。 #E( n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ll L8Q  
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。。。 <ZM8*bqi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =,=tSp  
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) y$e'-v  
下面是修改过的unary_op G_] (7  
j.@TPf*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w oqP&8a  
class unary_op wz P")}[0  
  { "sf]I[a  
Left l; U\A*${  
  -IB~lw  
public : $fE$j {  
A,T3%TE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sgt@G=_o  
.{1MM8 Q  
template < typename T > PiRbdl  
  struct result_1 *?`:=  
  { Nz&J&\X)tD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? N|B,F  
} ; i }5 #n  
Y`u.P(7#  
template < typename T1, typename T2 > q)uq?sZe  
  struct result_2 @"m? #  
  { IYy2EK[s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J8x>vC  
} ; r$*p  
%HJ_0qg  
template < typename T1, typename T2 > N*Owfr1 N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Vad| -  
  { K6.*)7$#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "(+ >#  
} 46dh@&U  
@])qw_  
template < typename T >  0FHX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ba3_5 5]  
  { $e! i4pM  
  return OpClass::execute(lt(t)); l\yFx  
} U&6!2s-  
* SG0-_S  
} ; 7ST[XLwt%}  
TCSm#?[B  
a"{tqNc  
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 ?hS n)  
好啦,现在才真正完美了。 m#'2 3  
现在在picker里面就可以这么添加了: W)F2X0D>  
I hvL2 zB  
template < typename Right > bQ=R,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a<[@p  
  { cvbv\G'aT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $b#"Rv  
} h!f7/) |[o  
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。 DiAPs_@  
AR?J[e  
J*8fGR%  
i8nCTW  
\)ac,i@fy  
十. bind DB yRP-TH  
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。 +>oVc\$  
先来分析一下一段例子 aT#R#7<Eg  
5w`v 3o  
G1Cn[F;e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }0T1* .Cz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i+&*W{Re  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "6n~, $  
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。 Pb.-Z@  
我们来写个简单的。 A8OV3h6]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (i7]N[  
对于函数对象类的版本: 0 )#5_-%  
itM6S$  
template < typename Func > [t /hjm"$  
struct functor_trait g[j"]~  
  { <Ja>  
typedef typename Func::result_type result_type; ]OHzE]Q  
} ; !h2ZrT9 _  
对于无参数函数的版本: #zXkg[J6d  
vcAs!ls+  
template < typename Ret > k@AOE0m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R\+p`n$  
  { Nl7"|()e  
typedef Ret result_type; Fk>/  
} ; jd=k[Yqr  
对于单参数函数的版本: ;y?,myO  
jj#K[@u  
template < typename Ret, typename V1 > j3~:\H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JPgV7+{b[  
  { '1=t{Rw  
typedef Ret result_type; MZE8Cvq0  
} ; X#(?V[F]  
对于双参数函数的版本: q[l},nw  
7,_N9Q]rB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  AMvM H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TC3xrE:U<m  
  { ?G1-X~Z8  
typedef Ret result_type; H.j(hc'  
} ; 6d,jR[JP  
等等。。。 bxO8q57  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2<y E3:VX  
C]-Z+9Vvv  
template < typename Func > OUe@U;l{Z  
struct func_return #OH-LWZh  
  { D2~e@J(K  
template < typename T > H__9%p#  
  struct result_1 ~d 7!)c`z  
  { [X=-x=S,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GLt#]I"LY  
} ; j"/i+r{"E  
cI'&gT5  
template < typename T1, typename T2 > `RfhxzI  
  struct result_2 cgm]{[f  
  { ]~)FMWQz-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JMw1qPJQ  
} ; )`^t,x<S  
} ; 29pIO]8;  
+BM(0M+  
h{yqNl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 goeWZO  
t&wtw  
template < typename Func, typename aPicker > X&t)S?eCos  
class binder_1 2Q)"~3  
  { rFSLTbTf  
Func fn; &2MW.,e7s  
aPicker pk; (J][(=s;a  
public : wnP#.[,V  
93[c^sc9*a  
template < typename T > $Dd IY}  
  struct result_1 s<xD$K~rM  
  { I' ej?~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \QstcsEt  
} ; l[l('-f  
SPe Se/  
template < typename T1, typename T2 > 1-1x,U7w  
  struct result_2 AIF?+i%H}  
  { fEWS3`Yy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r~z-l,  
} ; 1fm\5/}'`1  
d /jO~+jP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  .-'  
o';sHa'  
template < typename T > )Rn}4)9!iT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~#&bDot  
  { tEf_XBjKV  
  return fn(pk(t)); `B"=\0  
} Q_euNoA0  
template < typename T1, typename T2 > vAbMU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =GTltFqI1  
  { n@mWB UM  
  return fn(pk(t1, t2)); d Ayof=  
} !1]72%k[  
} ; @|6n.'f+  
KTD# a1W  
"~9 !o"  
一目了然不是么? ;WC]Lf<Z^  
最后实现bind 29 L~SMf  
:se o0w]  
cXFNX<  
template < typename Func, typename aPicker > 0 ML=]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &7!&]kA+  
  { AKC';J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r;t0+aLc*  
} .vj`[?T  
S " R]i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PGsXB"k<8  
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。 WLQm|C,  
P&V,x`<Z  
十一. phoenix mEmznA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fmXA;^%  
~EG`[cv  
for_each(v.begin(), v.end(), {O*WLZ{0  
( "GEJ9_a[  
do_ h!?7I=p~#  
[ N0oBtGb  
  cout << _1 <<   " , " t>.mB@se|  
] ='q:Io?T  
.while_( -- _1), 2i;G3"\  
cout << var( " \n " ) |G~LJsXW!v  
) p [4/Nq,c  
); BK]bSj  
V~tq _  
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: 1hw1AJ}(F  
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 aB;syl{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q>] iRx>MZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: INOw0E[  
a ?/GEfd  
s"#JBw\7  
template < typename Cond, typename Actor > O6NgI2[O  
class do_while 8rAOs\ys  
  { ^6bU4bA  
Cond cd; 8bLA6qmM\  
Actor act; Ci0:-IS  
public : U+F?b\  
template < typename T > dElOy?v  
  struct result_1 -@X?~4Idz  
  { XZYpU\K  
  typedef int result_type; s]Nh9h  
} ; oA%8k51>~K  
CvKXVhf0$J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {O9CYP:  
[x ?38  
template < typename T > JziuwL5,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lg0Vn&k  
  { tT'*Uu5  
  do T$5u+4>"  
    { i\lur ET  
  act(t); I *YO  
  } ZdJwy%  
  while (cd(t)); I&?(=i)N  
  return   0 ; q{5wx8_U  
} O}I8P")m  
} ; =T;>$&qs  
D0 Yl?LU3  
^AkVmsv;;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0)`{]&  
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。 r!N)pt<g  
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。 &^3KF0\Q  
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。 o^hI\9  
下面就是产生这个functor的类: REUWK#>  
wYQTG*&h  
mr dG- t(k  
template < typename Actor > 8\+kfK  
class do_while_actor D 's'LspQ  
  { { </MC`  
Actor act; 4bLk+EY4A  
public : 7pMQ1- (  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U]tbV<m%  
jX}}^XwX  
template < typename Cond > <NZ^*]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S*-n%D0q5  
} ; k~Qb"6n2  
7\m.xWX e  
sVtx h]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vp@%wxl!:  
最后,是那个do_ @RGVcfCG)  
Y?W"@awE"\  
PPSf8-MLW  
class do_while_invoker 9v>BP`Mg  
  { g^ZsV:D  
public : eYZ{mo7  
template < typename Actor > 86igP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~CiVLS H=  
  { }`#OA]NZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); dR~4*59Bg  
} qplz !=  
} do_; :9un6A9JS  
$Y.Z>I;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7OY<*ny  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iU3)4(R  
最后来说说怎么处理break和continue T&Z%=L_Q  
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。 ^Yz.,!B[  
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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