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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ld$LG6[PA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N-4LdC  
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, fG2\p&z  
N1zB; -0t  
srO {Ci0  
HG5|h[4Gt  
  class filler h 5t,5e}  
  { >}43MxU?  
public : 2?nK71c"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $ZH$x3;  
} ; 7V%}U5  
]?/[& PP,  
Vq -!1.v3  
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: 6rF[eb  
srw5&s(3X  
w91{''sK  
`BdZqXKG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .~4%TsBaY  
wJ/k\  
yf2U-s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '9H7I! L@  
\[% [`m  
/}]X3ng  
FzXVNUMP  
二. 战前分析 @;"HslU\Q  
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。 O}*[@uv/  
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 xT#j-T  
%j^[%&pT  
@G~T&6E!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); My&h{Qk  
  /* --------------------------------------------- */ d_-{-@  
vector < int *> vp( 10 ); .^X IZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {UT^p IP\  
/* --------------------------------------------- */  M#IGq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #Kyb9Qg  
/* --------------------------------------------- */ Vdjf F&q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ac p-4g+j  
  /* --------------------------------------------- */ %19TJn%J$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O|O#T.Tg  
/* --------------------------------------------- */ [Z` q7ddd^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [mYmrLs6  
OAEJ?ik  
9e@Sx{?r  
9\0  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6(f[<V!r  
1._1, _2是什么? UW8b(b[-6b  
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。 9mIq9rQ|*  
2._1 = 1是在做什么? w3a`G|  
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。 w[qWr@  
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。 hvnZ 2x.?d  
RM|<(kq  
!E'jd72O  
三. 动工 _1VtVfiZ{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fpwge/w  
rgWGe6;!  
CD:@OI  
X8~ cWW  
template < typename T > dBE :rZu  
class assignment ^PMP2\JQA  
  { 22a$//}E  
T value; O{y2tz3  
public : ~3dBt@%0  
assignment( const T & v) : value(v) {} wv|:-8V  
template < typename T2 > 7[[XNJP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EX7gTf#  
} ; -\:pbR  
\SkCsE#H  
6=3}gd5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 osB[KRT>("  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~vy_~|6s  
CL5u{i5  
B5hk]=Ud  
iEux`CcJ.  
  class holder =5a~xlBjD  
  { Q+*o-  
public : {0WLY@7 2?  
template < typename T > '=EaZ>=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ExqI=k`Zs  
  { hs}nI/#  
  return assignment < T > (t); SWvy< f4<  
} Cp7EJr~  
} ; eNY$N_P   
0.4c|-n  
&Y;z[+(P  
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: r in#lu& N  
-z)I;R  
  static holder _1; !n~p?joJ*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'KMyaEh.u  
-)(HG)3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \/I@&$"F  
而不用手动写一个函数对象。 / Li?;H  
u~=>$oT't  
HA&][%^  
'oBT*aL  
四. 问题分析 P^#<h"Ht  
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。 a$.(Zl  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 f' Dl*d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v?F~fRH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 } :P/eY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LSv0zAIe/  
0&E{[~Pv  
五. 问题1:一致性 J b Hn/$  
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?| \b?z\bC56  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "yxIaTZu  
R@-rc|FunJ  
struct holder m{gx\a.5  
  { _[zO?Div[  
  // @{\q1J>  
  template < typename T > -&oJ@Aa  
T &   operator ()( const T & r) const `ySLic`  
  { B v /]>Z  
  return (T & )r; S-Mn  
}  k)o D  
} ; hVo]fD|W  
c&z@HEzV7  
这样的话assignment也必须相应改动: vG`R.  
_ #288`bU  
template < typename Left, typename Right > h lD0^8S  
class assignment @ 6w\q?.s  
  { s|.V:%9e  
Left l; $q.% 4  
Right r; H]K(`)y}4  
public : )<-\ F%&b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k;/U6,LQ*  
template < typename T2 > @JVax-N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6 6WAD$8$  
} ; Ll\y2oJ  
pwU l&hwte  
同时,holder的operator=也需要改动: fx2r\ usX[  
: &>PN,q>  
template < typename T > &$ZJfHD@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,E2Tw-%  
  { xhLVLXZ9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]p~w`_3v  
} ?a+>%uWt  
UM%]A'h2O"  
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。 $e1==@ R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a[bu{Z]%  
42kr&UY&  
return l(rhs) = r; |{udd~oE&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 gZF-zhnC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GawQ~rD  
tP8>0\$)  
template < typename Tp > t$m~O?I  
class constant_t 0+p <Jc!  
  { `Nmw  
  const Tp t; 9;KQ3.Fa}q  
public : wGD*25M7$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bII pJQ1.[  
template < typename T > Xg E\q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *o <S{  
  { ' ^L|}e  
  return t; .6z8fjttOC  
} ?_*X\En*3  
} ; \7o&'zEw  
9}LcJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P0,@#M&  
下面就可以修改holder的operator=了 Lq<#  
Ib3n%AG  
template < typename T > BU],,t\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tjYqdbA)  
  { g.$a]pZz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y5gTd_-  
} ^ur?da9z'  
<=2\xJfxB  
同时也要修改assignment的operator() ~Ry?}5&:  
+QpgG4h  
template < typename T2 > t[/WGF&(R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1 ~ fD:  
现在代码看起来就很一致了。 y}Ji( q~  
a hQdBoj  
六. 问题2:链式操作 ;cKN5#7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R"%zmA@o=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 NH+?7rf8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 L|O[u^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W u?A} fH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \>,[5|GU  
&p|+K XIf  
template < typename T > \~u7 k  
struct result_1 K@yLcgr{O2  
  { *l\wl @{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t&m 8 V$Q  
} ; IL*Ghq{/  
mN+ w,  
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: tbMf_-g  
W.u+R?a=  
template < typename T > x~3N})T5  
struct   ref tgk] sQY  
  { aTXmF1_n  
typedef T & reference; R.nAD{>h*  
} ; !V/Vy/'` *  
template < typename T > C]/]ot0%t  
struct   ref < T &> vl1`s ^}R  
  { $=&a 0O#  
typedef T & reference; v0psth?qV  
} ; &!Sq6<!v2  
W&MZ5t,k=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BJA&{DMHm  
rLP:kP'b  
template < typename T > WTWONO>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ss>ez8q  
  { -lICoRO#  
  return l(t) = r(t); V\Q=EsHj   
} CYkU-  
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。 B8J_^kd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  \_GG6  
Vz4 /u|gt  
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 Tnd)4}2 p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2H\ }N^;f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *GUQz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X8m@xFW}  
最后的布局是: (tG8HwV-  
                Add ~bC-0^/ 8|  
              /   \ wAt|'wP :  
            Divide   5 K;uO<{a)r  
            /   \ $r3kAM;V:  
          _1     3 G#uD CF,O  
似乎一切都解决了?不。 UQ[!k 6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hD)'bd  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ohLM9mc9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,#/%Fn%T  
ERka l7+  
template < typename Right > LpV2XL$p>#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /J@<e{&t~  
Right & rt) const  Vv|%;5(  
  { ,1|Qm8O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9K4]~_%h\  
} 8D]&wBR:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9-B/n0  
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。 e^ Aw%t  
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。 ~-J!WC==U  
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。 d+m}Z>iQ1O  
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。 FGRdA^`  
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? P]A~:Lj  
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: %2q0lFdcM  
5u5-:#sLy  
template < class Action > '}$]V>/  
class picker : public Action r(qw zUI  
  { $l W 7me  
public : iNO}</7?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v.Vd js  
  // all the operator overloaded . .5s 2  
} ; dQ.:xu}~  
(=\))t8J  
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。 %tK^&rw%  
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: `T#Jiq E  
7M.TLV!f]  
template < typename Right > t>KvR!+`g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )(/Bw&$  
  { g6D7Y<}d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @r130eLh  
} > r %:!o  
._X|Ye9/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :q>uj5%  
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。 5$PDA*]9  
5+Ld1nom  
template < typename T >   struct picker_maker ##QKXSD  
  { >2^|r8l5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <V b SEi  
} ; S%Bm4jY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l_lK,=cLj+  
  { px=k&|l  
typedef picker < T > result; j9sLR  
} ; ~@ H9h<T  
8 *Y(wqH  
下面总的结构就有了: eaWK2%v  
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。 Z@ dS,M*  
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。 "KHe6otmi_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F2^qf  
至此链式操作完美实现。 $/)0iL{0  
KvvG H-]  
(?vKe5  
七. 问题3 hfL8]d-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4#Rq}/h  
RD_l  
template < typename T1, typename T2 > Xw'Y &!z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m=#<   
  { D,,$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *eEn8rAr  
} B*;PF  
ba "_ !D1  
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: H1or,>GoO  
+ab#2~,)  
template < typename T1, typename T2 > #I-qL/Lm  
struct result_2 E]gy5y  
  { krSOSW J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dXMO{*MF{H  
} ; EJm*L6>@R&  
W5U;{5  
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? !#TM%w  
这个差事就留给了holder自己。 k:0nj!^4w>  
    *USzzLq  
/zTx+U.\I  
template < int Order > C%QC^,KL  
class holder; eFz!`a^dX  
template <> jlM %Y ZC  
class holder < 1 > [E:-$R  
  { BnPL>11Y  
public : qG8-UOUDt  
template < typename T > '(fCi  
  struct result_1 FV>xAU$  
  { IWNIk9T,u  
  typedef T & result; )%Lgo${[;  
} ; HI!bq%TZ4  
template < typename T1, typename T2 > FX&)~)  
  struct result_2 "*oN~&flc  
  { 'l41];_  
  typedef T1 & result; Vd+5an?  
} ; VCCG_K9'  
template < typename T > yiAusl;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lFc4| _c g  
  { z\6/?5D#v  
  return (T & )r; L.$+W}  
} kT ,2eel  
template < typename T1, typename T2 > -z?O^:e#x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _/RP3"#  
  { e*/ya8p?  
  return (T1 & )r1; G}0fk]%\:  
} c 6$n:  
} ; kOLS<>.  
qp`G5bw  
template <> tbq_ Rg7s  
class holder < 2 > >YP]IQ  
  { a^MR"i>@G  
public : V1>>]]PS  
template < typename T > -^<`v{}Dn  
  struct result_1 2@+ MT z  
  { .,( ,<  
  typedef T & result; J>S`}p  
} ; s[tFaB1  
template < typename T1, typename T2 > 1`@rAA>h'  
  struct result_2 ~8^)[n+)x  
  { * ~4m!U_s  
  typedef T2 & result; -"X} )N2  
} ; Rss=ihlM  
template < typename T > ^J7g)j3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VkDFR [k_  
  { Tx0l^(n  
  return (T & )r; K}YOs.  
} ;J40t14u  
template < typename T1, typename T2 > V[BlT|t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dD}!E  
  { #zv'N  
  return (T2 & )r2; 8- ]7>2?_  
} (??|\ &DTi  
} ; sow/JLlbC  
"K$ y(}C  
\`:LPe  
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> >。 ICI8xP}a?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EL=}xug,?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?.&?4*u  
uH?lj&  
return l(i, j) = r(i, j); oO)KhA?y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l5d> YTK+5  
,wlSNb@'  
  return ( int & )i; >`'>,n |  
  return ( int & )j; )gq(  
最后执行i = j; SsF 5+=A  
可见,参数被正确的选择了。 $/uNV1 ]o  
t?j2Rw3f`I  
hhvP*a_J  
BA+:}81&<q  
p; ZEz<M  
八. 中期总结 k&>l#oH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Bt^];DjH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C JNz J(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8!AMRE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4ng*SE _  
\w=7L- 8  
E~|`Q6&Y  
@5# RGM)5^  
=7Y gES  
4$+9k;m'  
九. 简化 n!(g<"  
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。 Q,A`"e#:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iAlFgOk'  
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: V6ioQx=K#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NR)[,b\v  
  +-*/&|^等 CQcb !T  
2. 返回引用。 "rA: ;ntz  
  =,各种复合赋值等 fJ3qL# '  
3. 返回固定类型。 uPpRzp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dsxaxbVj%  
4. 原样返回。 d4P0f'.z  
  operator, 5}4MXI4  
5. 返回解引用的类型。 TIa`cU`  
  operator*(单目) _(\\>'1q!  
6. 返回地址。 ].2it{gF?b  
  operator&(单目) = *A_{u;E  
7. 下表访问返回类型。 rHtT>UE=  
  operator[] C9}2F{8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]41G!'E=  
  operator<<和operator>> uhLg2G^h  
^JMSe-  
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。 :6z0Ep"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BVC{Zq6hi  
Fq5);sX=  
template < typename Left > cF[[_  
struct value_return B|O/h! H.  
  { 5W!E.fz*T  
template < typename T > ~j\/3;^s   
  struct result_1 ;61m  
  { EtH)E)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "A:wWb<m  
} ; GfQP@R"  
/j' We-C  
template < typename T1, typename T2 > ZtEHP`Iin  
  struct result_2 HC8{);  
  { V_(?mC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Iq\sf-1E  
} ; XY| -qd}A  
} ; =k[!p'~jD  
3RRZVc* ^  
,U'Er#U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ' U)~|(\i  
fXw%2wg  
下面我们来剥离functor中的operator() +WwQ!vWWd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \Rp)n=|  
Drlt xI)  
return l(t) op r(t) C_#0Y_O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F ,{nG[PL  
return op l(t) 3@}HdLmN|  
return op l(t1, t2) N_VAdNJ^:  
return l(t) op PSHs<Z47  
return l(t1, t2) op "MXd!  
return l(t)[r(t)] )}c$n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +X;6%O;  
DI}h?Uf ,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !T0IMI  
单目: return f(l(t), r(t)); -JZl?hY(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZrA\a#z"<  
双目: return f(l(t)); M14_w,  
return f(l(t1, t2)); &nn.h@zje  
下面就是f的实现,以operator/为例 %4L|#^7:  
^B& Z  
struct meta_divide U)p2PTfB  
  { B>Nxc@=D  
template < typename T1, typename T2 > aXC`yQ?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^[%~cG  
  { XE$eHx3;  
  return t1 / t2; e`$v\7K  
} 3<+l.Wly  
} ; l}(~q!r  
O:7y-r0i  
这个工作可以让宏来做: 6g$04C3tHi  
~*B1}#;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z7PPwTBa  
template < typename T1, typename T2 > \ lGLZIp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RFK N,oB  
以后可以直接用 A{6ZEQAh>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y\p yl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Lp ]d4"L;3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~82jL%-u  
RV(}\JU  
+Kq>r|;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 h'-TZXs0e1  
2|%30i,vV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^1cqx]>E  
class unary_op : public Rettype Y5MHd>m  
  { m'qMcCE  
    Left l; :za!!^  
public : { J0^S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !)9zH  
(`!| Uf$  
template < typename T > +&?VA!}.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iD(K*[;lc  
      { s\jLIrG8  
      return FuncType::execute(l(t)); 6:EO  
    } 2tr2:PB`  
pb{P[-f  
    template < typename T1, typename T2 > 5e2m EQU>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N l@Hx  
      { t'Q48QAb?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _ _)Z Q  
    } IeU.T@ $  
} ; akqXh 9g  
`a6;*r y  
tcX7Ua(I`  
同样还可以申明一个binary_op 95!xTf  
Pdn.c1[-a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v;$^1I  
class binary_op : public Rettype nlmkkTHF8  
  { I'@ }Yjm|  
    Left l; @s IZ  
Right r; DSjo%Brd-  
public : q$t& *O_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0Hz3nd?v  
}]s~L9_z['  
template < typename T > *TXq/ 3g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R*[ACpxr  
      { ]52_p[hZ}<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NfO0^^"  
    } m|7g{vHVV  
NFSPw` f  
    template < typename T1, typename T2 > AjlG_F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V+Tj[:ok  
      { A!f0AEA,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'Aqmf+Mm  
    } ~*[}O)7#  
} ; NPc%}V&C(u  
pj )I4C)  
I0ie3ESdN  
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 w}1)am &pD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sph+kiy|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /d=$,q1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3|?fGT;P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JIQzP?+?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O:x=yj%^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8zGzn%^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 82=][9d #  
下面是修改过的unary_op 1Jd:%+T  
RTU:J67E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S; c=6@"  
class unary_op {l6]O  
  { W[?B@sdSZ  
Left l; dG rA18  
  UiSc*_N"  
public : ~8X' p6  
LH_2oJ\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CeJ|z {F\  
 A:!{+  
template < typename T > hB.dqv]^  
  struct result_1 j;y|Ys)I  
  { u<8Q[_E&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4|e#b(!  
} ; z%KChU  
w#1dO~  
template < typename T1, typename T2 > t}tKm  
  struct result_2 4Klfnki  
  { QXz!1o+"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  @bx2=  
} ; m\>x_:sE  
x -!FS h8q  
template < typename T1, typename T2 > vuZ<'?Nm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L~$RF {$  
  { oN$ZZk R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (NQ[AypMI  
} e)7)~g54  
Lv4=-mWv&0  
template < typename T > <(MFEIt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &zp5do;m  
  { 3u^TJt)  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?*@h]4+k'  
} dF,FH-  
5^dw!^d  
} ; C;5}/J^E  
1fy{@j(W  
=FbfV*K 9  
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 E;4a(o]{t  
好啦,现在才真正完美了。 7" [;M  
现在在picker里面就可以这么添加了: ts]7 + 6V  
.9xGLmg  
template < typename Right > Ae#6=]V+^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MH?B .2  
  { r Lh h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (Gn[T1p?  
} 7q2YsI  
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。 .T|NB8 rS  
6bGD8 ;  
Kv]6 b2HT  
+XE21hb   
6!nb)auVi  
十. bind A E711l-  
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。 ASvPr*q/  
先来分析一下一段例子 3$8}%?i  
XbC8t &Q],  
ge[i&,.&z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %&XX*& q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YiTp-@$}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t}7wR TG  
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。 m}9V@@  
我们来写个简单的。 v#|c.<].  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z aF0nov  
对于函数对象类的版本: }WbN)  
76b7-Nj"  
template < typename Func > 1Tq$E[  
struct functor_trait &EPEpN R  
  { v~\45eEA  
typedef typename Func::result_type result_type; ([Aq  
} ; X$9QW3.M  
对于无参数函数的版本: ~@8d[Tb  
r!^\Q7  
template < typename Ret > F47n_JV!d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p L@zZK0  
  { m_2P{  
typedef Ret result_type; %SGO"*_  
} ; M 9#QS`G  
对于单参数函数的版本: |S{P`)z%f  
lF( !(>YZ  
template < typename Ret, typename V1 > Q /c WV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }|Tg_+   
  { _6!/}Fm  
typedef Ret result_type; aS vE  
} ; (NdgF+'=  
对于双参数函数的版本: !yX<v%>_0  
>U<nEnB$?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yk<jlVF$j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N o(f0g.  
  { 2.D!4+&  
typedef Ret result_type; /8}+# h)[  
} ; _oTT3[7P  
等等。。。 x\.i `ukx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >k}/$R+  
es[5B* 5  
template < typename Func > KeI:/2  
struct func_return CLEG'bZa,  
  { cJEz>Z6[  
template < typename T > dyzw J70K  
  struct result_1 }+ 2"?f|]  
  { *\KMkx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1fW4=pF-K  
} ; iBQBHF   
xm|4\H&Bg  
template < typename T1, typename T2 > XDk o{jEJ  
  struct result_2 YeC,@d[  
  { F/*fQAa"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; } Tr83B|  
} ; x7Rq|NQ  
} ; s2?,'es  
`B\KS*Gya#  
R+K&<Rz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x}<G!*3  
o:8S$F`O@  
template < typename Func, typename aPicker > n>:c}QAJH  
class binder_1 IIQ3|eZ  
  { v* ~%x  
Func fn; CY3\:D0I  
aPicker pk; 8[1DO1*P  
public : sN1*Zp'(  
^lai!uZVa  
template < typename T > LnTe_Q7_  
  struct result_1 90iW-"l+[  
  { l~4e2xoT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /;nO<X:XV  
} ; N~}v:rK>g  
EO/cW<uV'  
template < typename T1, typename T2 > s$>m0^  
  struct result_2 p (xD/E  
  {  ,eeL5V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +%}5{lu_e  
} ; B N*,!fx  
3cfZ!E~^kc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [wio/wc  
).+xcv   
template < typename T > t7oz9fSz=?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |t65# 1  
  { oyN+pFVB:$  
  return fn(pk(t)); ccN&h  
} /cL9 ?k;o  
template < typename T1, typename T2 > FJjF*2 .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h`EH~W0:z  
  { 9(^X2L&Z  
  return fn(pk(t1, t2)); _N,KHxsG8B  
} O5TK&j  
} ; 0(9I\j5`TT  
~e`;"n@4  
RM^?&PM85  
一目了然不是么? or!D  
最后实现bind ZU| V+yT  
>OKS/(I0  
`! ,\kc1  
template < typename Func, typename aPicker > BBU84s[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R5NRCI  
  { 7<R6T9g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C*{15!d:G  
} HV*:<2P%D  
vN0L( B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a(x.{}uG,  
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。 Ng."+&  
XU;{28P  
十一. phoenix 4lY&=_K[)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0l(E!d8&'  
uD ?I>7  
for_each(v.begin(), v.end(), p9&gEW  
( 3)C6OF>7  
do_ nz&b5Xb2  
[ xyS2_Q  
  cout << _1 <<   " , " 8V=HyF#  
] v E3{H  
.while_( -- _1), !X\sQNp  
cout << var( " \n " ) KMpDlit  
) np`g cj#  
); k5fH ;  
 '{j\0  
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: ui.QYAYaV  
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 ]s*[Lib  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Bt*&L[&57  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U5On-T5  
s]F?=yEp  
(b`4&sQ<  
template < typename Cond, typename Actor > Ypn%[sSOp  
class do_while >tmnj/=&   
  { c6?c>*z  
Cond cd; F;d%@E_Bc  
Actor act; .`p<hA)%[C  
public : CzzUi]*Ac{  
template < typename T > w| -0@  
  struct result_1 F,L82N6\U  
  { R<y  Nv  
  typedef int result_type; dr,B\.|jC  
} ; D% v:PYf  
P EX26==  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _q$0lqq~u  
%2@ Tj}xa  
template < typename T > :>tF_6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S|{Yvyp  
  { {UX"Epd);n  
  do KD,^*FkkL  
    { ]689Q%D  
  act(t); j{Yt70Wv  
  } jpYw#]Q  
  while (cd(t)); fH#F"^ A  
  return   0 ; g)Vq5en*   
} ny!lj a5[  
} ; SQdz EF  
dDv{9D,  
RQj`9F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xVsa,EX b  
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。 7X9+Qj;  
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。 $I)Tk`=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V!pq,!C$v  
下面就是产生这个functor的类: sW]yuu!/  
vF.?] u  
Vr&el  
template < typename Actor > RR[)UQ  
class do_while_actor vpeq:h  
  { vKU]80T  
Actor act; dp"<KcP_  
public : [Vrc:%Jk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;-3h~k  
i63`B+L{  
template < typename Cond > 9_J!s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N<L$gw+)$D  
} ; q;~R:}?@  
bGGeg%7  
4B:\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &57qjA ,8<  
最后,是那个do_ ]6a/0rg:t  
^G|w8t+^  
vO}qjw  
class do_while_invoker Ap F*a$),  
  { qO:U]\P  
public : {Ior.(D>Y  
template < typename Actor > ~&wXXVK3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '+)6#/*  
  { `7u\   
  return do_while_actor < Actor > (act); kdK*MUB  
} SBCL1aM  
} do_; (,- 5(fW  
g2[K<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cOzg/~\1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *fxep08B  
最后来说说怎么处理break和continue F`YFo)W  
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。 X0^zw^2W  
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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