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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >KHp-|0pv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]b )!YPo  
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, D O%Pwfkd  
, QA9k$`  
ifHU|0_=  
4y>(RrVG  
  class filler !l"tI#?6W%  
  { f?5A"-NS  
public : Ge1duRGa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GoL|iNW`  
} ; req-Q |  
(GNEYf|  
L ]*`4 L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7@@<5&mN  
LU G9 #.  
 feN!_ -  
j%u8=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E@mkm  
HT-PWk>2  
!U[:5@s06  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _j>L4bT  
S[sr 'ZW  
H\d;QN9Q;  
[x|)}P7%s  
二. 战前分析 }v&K~!*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Onyh1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |C4o zl=O?  
[brkx3h  
UT~4Cfb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q55M8B 4w  
  /* --------------------------------------------- */ \eT/%$  
vector < int *> vp( 10 ); 3wo'jOb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I<KCt2:X  
/* --------------------------------------------- */ ovSH}h!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "G@E6{/  
/* --------------------------------------------- */ Y=|CPE%V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /wlFD,+8  
  /* --------------------------------------------- */ I[%M!_+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ILNXaJ'0a  
/* --------------------------------------------- */ 5E0wn'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )Z&HuEg{ZR  
'?b\F~$8  
<a fO 6?`  
~7dF/Nn5  
看了之后,我们可以思考一些问题: oo\IS\  
1._1, _2是什么? Gj*SPU  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 f:&)"  
2._1 = 1是在做什么? IBDVFA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^t7_3%%w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7<vy;"wB  
!9PX\Xbn  
*iYMX[$  
三. 动工 vU7&'ca  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EFeAr@nj  
A^t"MYX@  
88#N~j~P  
B9AbKK$`  
template < typename T > /RMer Xj  
class assignment SbCJ|z#?  
  { -G FwFkWm  
T value; vyujC`61d  
public : n~.%p  
assignment( const T & v) : value(v) {} E~}[+X@  
template < typename T2 > y%JF8R;n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m+p4Mc%u  
} ; y]w )`}Ax  
r<v_CFJ  
o;E (Kj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :ET x*c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8pd&3G+  
k~& o  
*XHj)DC;  
50COL66:7  
  class holder M*v^N]>"G  
  { y _6r/z^  
public : ,Io0ZE>`V  
template < typename T > NWeV>;lh9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5%'o%`?i  
  { Nz}|%.GP"  
  return assignment < T > (t); w{~" ;[@  
} 1R*1BStc  
} ; QP'qG@j[:  
9OH.&g  
>}mNi:6xq  
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: 3F;EE:  
[1e.i  
  static holder _1; `Y0fst<,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xNn>+J  
gNG.l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .x]'eq}  
而不用手动写一个函数对象。 mSy|&(l  
AwtIWH*e  
av"Dljc  
C-_(13S  
四. 问题分析 * q+oeAYX  
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。 Ct-rD79l  
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。 \MF3CK@/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JATS6-Lz`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .V7Y2!4TE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <1TlW ~q<  
ux%&lff  
五. 问题1:一致性 ^*HVP*   
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?| ?56~yQF/2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bN]\K/  
^ sS>Mts  
struct holder N|bPhssFw  
  { r4;^c}  
  // "0!~g/X`rK  
  template < typename T > 6Wf*>G*h  
T &   operator ()( const T & r) const v`@5enr  
  { ]6jHIk|  
  return (T & )r; /j`i/Ha1  
} Og_2k ~  
} ; f34_?F<h  
6s> sj7  
这样的话assignment也必须相应改动: ~JIywzcf8  
bXa %EMF  
template < typename Left, typename Right > =PI^X\if88  
class assignment >hHJ:5y  
  { t `N ">c"  
Left l; ,w,ENU0~f  
Right r; ^qE<yn  
public : xhw8#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cdd P T  
template < typename T2 > 38Bnf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5cPSv?x^F@  
} ; 0f_66`  
p7%0hLW  
同时,holder的operator=也需要改动: nh _DEPMq  
er&uC4Y]a  
template < typename T > :!r9 =N9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bu*W1w\  
  { AGw1Pl8]K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  EGp~Vo-  
} WZfk}To1#  
nXx6L!HJ#  
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。 p ~,a=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |#Yu.c*  
QC$=Fs5+  
return l(rhs) = r; QCZ,K" y  
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。 SS l8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  ]2hF!{wc  
RTdD]pE8Q  
template < typename Tp > ]#vvlM>/  
class constant_t :DS2zA  
  { M Ak-=?t  
  const Tp t; /vFxVBX  
public : {hkM*:U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s!8J.hD'I  
template < typename T > F'$9en2I:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xq=!"E  
  { , mAB)at  
  return t; 9}K(Q=  
} hP'~  
} ; |G`4"``]k  
*7:u-}c!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [TiT ff&LV  
下面就可以修改holder的operator=了 w>H%[\Qs  
MEdIw#P.}{  
template < typename T > \NvC   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |r)>bY7  
  { #+ 2:d?t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [[Jv)?jm  
} +X2 i/}  
$sd3h\P&R  
同时也要修改assignment的operator() /xX,   
')1}#V/I  
template < typename T2 > ZNL;8sI?>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *@$($<pY&  
现在代码看起来就很一致了。 #z-iL!?  
V7K tbL#  
六. 问题2:链式操作 ($ [r>)TG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AAlmG9l&7  
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。 ~PU1vbv9T  
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。 h%C Eb<  
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。 Knw'h;,[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _D7HQ  
H3UX{|[  
template < typename T > o2 T/IJP  
struct result_1 7Ap~7)z[  
  { Mc#O+'](f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vV:M S O'r  
} ; WwCK  K  
LX(iuf+l  
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: 4z-,M7iP  
@'F8|I 6  
template < typename T > Oo3qiw  
struct   ref `a/PIc"  
  { 1drqWI~  
typedef T & reference; Z;"4$@|qE  
} ; ^w&5@3d  
template < typename T > O3<Y_I^  
struct   ref < T &> eaYkYuS/  
  { ^J#*n;OQ3A  
typedef T & reference; #(26t _a  
} ; ?hry=I(7r  
k^'d@1z;C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gN!E*@7  
+hyWo]nW0  
template < typename T > yp^[]Mz=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .JD4gF2N  
  { mER8> <  
  return l(t) = r(t); P"~qio-  
} _($-dJ {  
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。 yuy+}]uB@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \KnD"0KW   
b*6c. o  
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 %x'bo>h@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;I`,ZKY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |Ad6~E+aL-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gv Rc:5B[  
最后的布局是: QU,TAO  
                Add &)"7am(S`  
              /   \ nM(=bEX  
            Divide   5 cV=_G E  
            /   \ '7O{*=`oj  
          _1     3 WV !kA_  
似乎一切都解决了?不。 s:m<(8WRw  
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。 die2<'\4%  
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。  K+`-[v5\  
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: !rsqr32]  
QE{;M  
template < typename Right > dPyBY ]`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  z7.C\l  
Right & rt) const v{rK_jq  
  { MLv.v&@S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VT.{[Kl  
}  8H%I|fm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g_Dt} !A\B  
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。 thZ@Br O#  
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。 d'x<F[`O  
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。 "e7$q&R |  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 F)<G]i8n~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? h2/1S{/n]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: hOrk^iYN=  
+ k(3+b$S-  
template < class Action > ) R a/  
class picker : public Action RwE*0 T  
  { 5S-o 2a  
public : YL&b9e4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1UA~J|&gi^  
  // all the operator overloaded  /nD0hb  
} ; M5ySs\O4  
lA Ck$E  
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。 !>kv.`|7~  
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: Zh~Lm  
zQ6 -2 A  
template < typename Right > Y5A~iGp8E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VqO<+~M,E  
  { A*26'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +VpE-X=T  
} @IyH(J],h  
{,  *Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4k&O-70y4^  
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。 !Bd* L~D  
CXP $bt}  
template < typename T >   struct picker_maker Q3'B$,3O^  
  { M;TfD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (.XDf3   
} ; tm36Lw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !K^Z5A_;  
  { s*~jvL  
typedef picker < T > result; :Z]+Z_9p  
} ; )zLS,/pk^  
f w>Gx9  
下面总的结构就有了: M_.,c Vk  
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。 }$k`[ivBx(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eze(>0\f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]R0A{+]n  
至此链式操作完美实现。 t1{%FJ0F  
Qpv}N*v^  
f$S QhK5`  
七. 问题3 +8vzkfr3It  
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。 7Ae,|k  
g$-D?~(Z  
template < typename T1, typename T2 > 3f2Hjk7,d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }vxH)U6$q  
  { (h>X:!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sr($Bw  
} ^(m6g&$(  
=!P?/  
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: Iv|WeSL.  
UG?C=Tf  
template < typename T1, typename T2 > 5@Lxbe( q  
struct result_2 0) Um W{  
  { VU0tyj$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .]ZuG  
} ; acju!,G  
Py25k 0j!  
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? c'Tu,-  
这个差事就留给了holder自己。 7D~O/#dcc  
    SnF[mN'  
_Il9s#NA%  
template < int Order > *I1W+W`G  
class holder; e %v4,8  
template <> UV8r&O  
class holder < 1 > 8 W<)c  
  { &'ETx"  
public : QKaj4?p$|S  
template < typename T > ut5!2t$c  
  struct result_1 6ewOZ,"j"4  
  { v0MOX>`s  
  typedef T & result; %FI6\ |`M  
} ; 1 l*(8!_  
template < typename T1, typename T2 > q {+poV X  
  struct result_2 Yg,WdVI&@  
  { 56 kgL;$h  
  typedef T1 & result; 1o8"==n%  
} ; <C96]}/ ?  
template < typename T > k42ur)pb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sv6U%qV  
  { DMxS-hl  
  return (T & )r;  t-x"(  
} |mE +f]7$  
template < typename T1, typename T2 > H|:)K^o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )?IA`7X  
  { )~mc1 U`b  
  return (T1 & )r1; [ EID27P  
} H!>oLui  
} ; eF;1l<<   
b`|MK4M(  
template <> Tl7:}X<?  
class holder < 2 > MMr7,?,$  
  { hYv 6-5_  
public : <J }9.k  
template < typename T > |QTqa~~B  
  struct result_1 8EEQV}4  
  { IS4K$Ac.  
  typedef T & result; W#\};P  
} ; 4kF .  
template < typename T1, typename T2 > Yg,lJ!q  
  struct result_2 n@,eZ!  
  { p{svXP K  
  typedef T2 & result; W#_gvW  
} ; vMdhNOU  
template < typename T > Lz{T8yvZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2&K|~~  
  { Wk6&TrWlY  
  return (T & )r; k8wi-z[dV  
} W (c\$2`  
template < typename T1, typename T2 > ts\>_/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S,9WMti4x  
  { `&[:!U2]F  
  return (T2 & )r2; YJvT p~  
} -&D6w9w  
} ; f#Cdx"  
<\>ak7m  
RYJc>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 SVWSO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L=w Fo^N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G/3lX^Z>  
=}GyI_br;8  
return l(i, j) = r(i, j); H1qw1[%0y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I5OH=,y`  
&`Z)5Ww  
  return ( int & )i; e.ym7L]$O  
  return ( int & )j; Wy>\KrA1  
最后执行i = j; E/P53CD  
可见,参数被正确的选择了。 zp-~'kIJ  
U105u.#7  
u,SZ-2K!7~  
dB)hW'J?  
;~$ $WU  
八. 中期总结 7:q-NzE\6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Or) c*.|\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n]c,0N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }e =GvWGa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pc4c Sw#5  
1gej$G@  
J7^T!7V.  
t\d;}@bl  
s:F+bG}|  
WvzvGT=  
九. 简化 5d{Ggg{s  
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。 pcTXTy 28  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k#NMD4(%O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: cD@lor j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n(O p<  
  +-*/&|^等 )^#Zg8L  
2. 返回引用。 {&qsh9ob  
  =,各种复合赋值等 L\CM);y  
3. 返回固定类型。 Ki;5 =)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <KPx0g?=b  
4. 原样返回。 rB|:r\Z(jG  
  operator, -+@~*$ d  
5. 返回解引用的类型。 Awf = yE:  
  operator*(单目) ms<uYLp  
6. 返回地址。 zGz'2, o3  
  operator&(单目) xm, yqM!0A  
7. 下表访问返回类型。 :?6$}GcW  
  operator[] v+o3r]Y6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bJ!f,a'/  
  operator<<和operator>> {:OVBX  
[7w_.(f#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &YP>" <  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \1 D,Kx;Cb  
S%#Mu|  
template < typename Left > h,?Yw+#o"  
struct value_return ;QD;5 <1  
  { sn`?Foh  
template < typename T > 1+c(G?Ava  
  struct result_1 *]?YvY  
  { }mZ*f y0t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >(KUYX?p  
} ; 1RHH<c%2n  
t1g%o5?;  
template < typename T1, typename T2 > @|A&\a-"J  
  struct result_2 m?G+#k;K  
  { uxiX"0)g>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o;I86dI6C  
} ; iGNKf|8{  
} ; xmd$Jol^  
{\Y,UANZ  
B#n}y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #wuE30d  
g~u!,Zc  
下面我们来剥离functor中的operator() *X5LyO3-gP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |q)Q <%VS'  
aJ;R8(*;\  
return l(t) op r(t) Nx z ,/d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O4mWsr  
return op l(t) S^=/}PT'  
return op l(t1, t2) aKr4E3`  
return l(t) op [c )\?MWW  
return l(t1, t2) op m]pvJJ@  
return l(t)[r(t)] <QLj6#d7Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )@M|YM1+  
*9^k^h(r&4  
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: ,1h(k<-  
单目: return f(l(t), r(t)); I@v.Hqg+7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vB4qJ{f  
双目: return f(l(t)); 5X|aa>/  
return f(l(t1, t2)); |<icx8hbr  
下面就是f的实现,以operator/为例 vtjG&0GSK  
,kuOaaV7K  
struct meta_divide (XWs4R.mkb  
  { (I g *iJ%2  
template < typename T1, typename T2 > 1&nrZG9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) * OFT)S  
  { o62gLO]z@  
  return t1 / t2; wj~8KHan  
} f 2f $aZ  
} ; jZ yh   
Z6pDQ^Ii  
这个工作可以让宏来做:  /t P  
1h{_v!X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X)5O@"4 ?  
template < typename T1, typename T2 > \ mz '8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n&&y\?n  
以后可以直接用 g;@PEZk1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pfy;/}u^c  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <!$Cvx\U  
(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。。。) wt,N<L  
rMloj8O*  
CKgyv%T5m:  
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 wu'60po  
izA3INT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {+}Lc$O#C  
class unary_op : public Rettype IA^DfdZY  
  { W0hLh<Go  
    Left l; cH ?]uu(  
public : 8yl /!O,v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tJ3s#q6  
2Z |kf9  
template < typename T > |3@]5f&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'KG`{K$  
      { ]ORat.*0[T  
      return FuncType::execute(l(t)); 7G2N&v>  
    } L}nc'smvM  
#k, kpL<a  
    template < typename T1, typename T2 > w"J(sVy4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~coG8r"o  
      { S?$T=[yY)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )I_I?e  
    } ;rbn/6  
} ; @,.H)\a4  
dno*Usx5d0  
,B><la87  
同样还可以申明一个binary_op Ho|n\7$  
uqH ;1T;s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > un=)k;oh  
class binary_op : public Rettype o,I642R~  
  { E}+A)7mA  
    Left l; /@e\I0P^  
Right r; 2{\Y<%.  
public : }_x oT9HUr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5E8P bV-l  
zwS'AN'A  
template < typename T > g!UM8I-$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J4; ".Y=  
      { dl4.jLY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !j@ 8:j0WY  
    } q\<vCKI-^  
!)]3 @$#  
    template < typename T1, typename T2 > DJ.Ct4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4g9VE;Gd  
      { 6(=:j"w0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *V}}3Degh  
    } 8wd2\J,]  
} ; va.wdk g  
),eiJblH  
:OM>z4mQ  
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 \I=:,cz*,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +tF,E^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .^,vK7  
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。 _{aVm&^kA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M 5h U.3.L  
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。。。 }sZ]SE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /k,p]/e  
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) l=yO]a\QZ  
下面是修改过的unary_op ADDpm-]  
as8<c4:v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2},}R'aR  
class unary_op H#D=vx'  
  { I{ $|Ed1  
Left l; <LE>WfmC  
  =9M-N?cV  
public : QX4I+x~oo\  
f$L5=V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &nYmVwi?"Q  
)m U)7@!  
template < typename T > ?/~1z*XUW  
  struct result_1 4^5s\ f B  
  { {+MMqJCa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RK0IkRXQd  
} ; 6lPGop]js]  
@`yfft  
template < typename T1, typename T2 > C-7.Sa  
  struct result_2 9}-,dgAB  
  { +qdK]RR}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (|-/S0AV  
} ; q$K~BgFzpZ  
xab[  
template < typename T1, typename T2 > $f%_ 4 =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 03xQ%"TU<  
  { x]:mc%4-Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4 _ 3\4  
} G2rvi=8=  
= FQH  
template < typename T > k"6^gup(U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S}+n\pyQ  
  { -4;u|0_  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~(c<ioIf  
} CH2o[&  
Msf yI B  
} ; z y.Ok 49  
:V [vE h  
X qh+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [|3 %~s|Sv  
好啦,现在才真正完美了。 1+]e?  
现在在picker里面就可以这么添加了: .R1)i-^  
uZNR]+Yu@  
template < typename Right > OG.`\G|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s=q}XIWK  
  { k3Y>QN|q8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 82$^pg>  
} *{ .u\BL5  
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。 J&5|'yVX  
"_^FRz#h  
Z^sO`C  
7HzKjR=B  
.{6TX"M  
十. bind kys?%Y1  
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。 :%Bo)0a9  
先来分析一下一段例子 xKxWtZ0  
2/GH5b(  
4CDmq[AVS[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} niFjsTA.Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >0>M@s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -n6C~Yx  
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。 Yd@9P 2C  
我们来写个简单的。 nX   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h"[ ][  
对于函数对象类的版本: twJck~l~n  
Ys\l[$_`*  
template < typename Func > ,[A} 86  
struct functor_trait JO _a+Yl  
  { % R'eV<  
typedef typename Func::result_type result_type; 3vy5JTCz~  
} ; %j=7e@   
对于无参数函数的版本: _onHe"%{  
pgI@[zp7  
template < typename Ret > sg3%n0Ms.W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NY_Oo!)3  
  { {r Gx*<e  
typedef Ret result_type; !a0HF p$9  
} ; U_w)*)F  
对于单参数函数的版本: M+Dkn3bx  
Ouj5NL  
template < typename Ret, typename V1 > ;$86.2S>B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Dgdh3q;  
  { k|w6&k3  
typedef Ret result_type; j@9A!5<CCk  
} ; /GEqU^ B  
对于双参数函数的版本: :r|dXW  
JAgec`T%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0ya_[\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2-8<uUy  
  { #ujcT%1G  
typedef Ret result_type; *G=n${'  
} ; r8@:Ko= a  
等等。。。 hj-M #a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]E`DG  
D@mDhhK_  
template < typename Func > Am- JB  
struct func_return ZM<1;!i  
  { _wm"v19  
template < typename T > X2s=~)`#c  
  struct result_1 KBXdr52"  
  { |gT$M _}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D|OX]3~  
} ; Uq"RyvkpP  
B [03,zVf  
template < typename T1, typename T2 > }Za[<t BWS  
  struct result_2 3wD6,x-e   
  { ?onZ:s2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T1D7H~ \lG  
} ; MYLq2g\  
} ; 4/HyO\?z5  
Ff|?<\x0}A  
iHTxD1 D+H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eqXW|,zUm  
G3KiU($V  
template < typename Func, typename aPicker > W/fM0=!  
class binder_1 No j6Ina  
  { bw+~5pqM  
Func fn; >/Slk {  
aPicker pk; 7qu hp\  
public : .0Cpqn,[  
; 5oY)1  
template < typename T > +>{{91mN  
  struct result_1 ytHa[U  
  { az7L0pp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F7a\Luae  
} ; F)!B%4  
{n{ j*+  
template < typename T1, typename T2 > b5KX`r  
  struct result_2 P oC*>R8  
  { =TU"B-*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7(ZI]<  
} ; N9_9{M{  
=U2`]50  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }[? X%=  
mR?OSeeB  
template < typename T > l =xy_ TCf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iy\K&)5?  
  { Xq,{)G%9nM  
  return fn(pk(t)); =p ^Sn,t  
} =f?|f  
template < typename T1, typename T2 > jg' 'T1)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0lY.z$V  
  { 'lg6<M%#[  
  return fn(pk(t1, t2)); 9tqX77UK  
} fk;39$[  
} ; ,C!MHn^$  
a'W-&j  
&U!@l)<  
一目了然不是么? HSq&'V  
最后实现bind =[3I#s?V  
Lw1~$rZg  
Tj@s\@hv  
template < typename Func, typename aPicker > B!yAam#^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,"5Fw4G6*  
  { O~Pb u[C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?tg(X[h{S  
} LeXu Td  
67%o83\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +Z#lf  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :p5V5iG  
PG+ICg  
十一. phoenix nu|;(ly  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %Gh!h4Pv  
@'jC>BS8`  
for_each(v.begin(), v.end(), !Zlvz%X  
( ;y Wfb|!  
do_ ){ArZjG>  
[ Q3'\Vj,S&  
  cout << _1 <<   " , " FlgK:=Fmj  
] 0Evq</  
.while_( -- _1), mO(m%3  
cout << var( " \n " ) -}4<P}.5T  
) h1q?kA  
); +)dQd T0Fq  
P]bI".A8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: k[&+Iy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #iJ+}EW _  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "~> # ;x{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XN'x`%!*3#  
9YwK1[G6/  
s: ~3|D][  
template < typename Cond, typename Actor > #0zMPh /U}  
class do_while IhhB^E|  
  { uwU;glT  
Cond cd; E}00y%@*J  
Actor act; cL?FloPc*  
public : ag+$qU  
template < typename T > oEGe y8?  
  struct result_1 (ylpH`  
  { )u7y.o  
  typedef int result_type; vdyLwBz:  
} ; OjcxD5"v9  
=I-SQI8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^0Cr-  
hWP$U  
template < typename T > k}(C.`.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QI0d:7!W1  
  { "d^hY}Xx  
  do i?.MD+f8  
    { j|N;&s`  
  act(t); tg_v\n  
  } y 4j0nF  
  while (cd(t)); mQ*:?\@  
  return   0 ; }`FC'!(   
} w)2X0ev"  
} ; 7Y"CeU-S  
/ q*n*j  
UC"<5z lcu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xlg6cO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k z"F4?,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 B{hP#bYK  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ei2hI  
下面就是产生这个functor的类: hN=YC\l  
f| P%  
:OT~xU==H  
template < typename Actor > ?j6?KR@#  
class do_while_actor yj13>"nh  
  { ?`#)JG,A7  
Actor act; 6`Zx\bPDm  
public : ;5urIYd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xXp$Nm]:  
ckY,6e"6  
template < typename Cond > jq#uBU %  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i"V2=jTeBv  
} ; @F%H 1  
X458%)G!(K  
cOkjeHs 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G$kspN*"A  
最后,是那个do_ 2Z!%Q}Do  
,1J+3ugp&  
V4@ HIM  
class do_while_invoker wH&[Tg  
  { Z#0hh%E"|y  
public : Y??8P  
template < typename Actor > |E/U(VS3l~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <!gq9  
  { WP{!|d&  
  return do_while_actor < Actor > (act); $Hh3*reSg-  
} _?$P?  
} do_; Q}.zE+  
f4eLnY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qw={gZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cyu)YxT  
最后来说说怎么处理break和continue Z:7X=t =  
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。 tu {y  
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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