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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  {h/[!I `  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?.E6Ube  
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, x>vC;E${"  
8 hx4N  
J'9hzag  
v'uWmL7C  
  class filler j:K>3?   
  { eAN]*: ]g  
public : s^+h>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P F#+G;q;  
} ; ]s-;*o\H  
<6g{vNA  
NNSHA'F,.\  
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: C o v,#j j  
[ sJ f)<  
<?'d \B  
O?e38(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); % LeG.~?  
$,$bZV  
gV@FT|j!i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 - &u]B$  
Jm&7&si7  
Qa@b-v'by  
Iko1%GJ1Z  
二. 战前分析 |kJ'FZZd  
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。 =W'a6)WE  
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 %PozxF:  
N>##} i  
i"mN0%   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i[1K~yXq:  
  /* --------------------------------------------- */ a^_\#,}  
vector < int *> vp( 10 ); 0nUcUdIf+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @\0U`*]^)  
/* --------------------------------------------- */ 0 `%eP5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \M0-$&[+Z  
/* --------------------------------------------- */ ?145^ w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;sd[Q01  
  /* --------------------------------------------- */ Z.6M~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vAWJP_;J  
/* --------------------------------------------- */ Bfe#,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <$bM*5sHF>  
S}6Ty2.\  
) =-$>75Z  
As0E'n85  
看了之后,我们可以思考一些问题: l,j7I3&~%  
1._1, _2是什么? KvENH=oh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _'DT)%K  
2._1 = 1是在做什么? 5(RFk Zn4[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 jMv qKJ(<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -|;{/ s5  
?O3E.!Q|  
{a aI<u  
三. 动工 <QbD ;(%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ..BIoSrj  
FOJ-?s(  
&?N1-?BjM  
l~P%mVC3m  
template < typename T > T-e'r  
class assignment 7\x7ySM  
  { ZlQ@k{Es~  
T value; nvY3$ Ty  
public : Tbf't^Ot$  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y,BzBUWK  
template < typename T2 > "B`k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o 4G%m>$  
} ; _9yb5_  
 v?Dc3  
q?} /q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BUcPMF%\y:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9e|-sn  
'}#=I 9=ss  
UrtA]pc3L  
\fC)]QZ  
  class holder SSG57N-T  
  { fz/Ee1T\  
public : Y%<y`]I  
template < typename T > cbe&SxJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r7B.@+QK  
  { ToMvP B);  
  return assignment < T > (t); zT$-%  
} g7\MFertR^  
} ; |v,%!p s  
9N1Uv,OtB  
matW>D;J  
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: h-r\ 1{Q1]  
r{NCI  
  static holder _1; "^M/iv(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $sF'Sr{)y  
\dvzL(,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }%e"A4v  
而不用手动写一个函数对象。 %f[0&)1!.v  
B=dF\.&Z  
z+3G zDLy  
HURr k~[  
四. 问题分析 iCd$gwA>F  
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。 Pw c)u&  
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。 MnToL@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F)fCj^ zL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _:dt8+T#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C8ss6+k&  
3=YK" 5J  
五. 问题1:一致性 q8DSKi  
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?| %3p~5jhm1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 } @r|o:I  
nV`n=x  
struct holder DX3xWdnr  
  { =AaTn::e/  
  // }ACWSkWK  
  template < typename T > (!'=?B "  
T &   operator ()( const T & r) const m@(8-_  
  { |#OMrP+oi  
  return (T & )r; zNTcy1Sthk  
} iakqCjV  
} ; 0 0JH*I  
9gWR djK:  
这样的话assignment也必须相应改动: pI>yO~Ve  
^7b[s pqE  
template < typename Left, typename Right > tjONN(K`  
class assignment 3K)12x$.K  
  { (29h{=P'  
Left l; Y9}5&#  
Right r; ~vL7$-:  
public : ^wnlZ09J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5a8[0&hA 2  
template < typename T2 > IZ9L ;"}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CdB sd  
} ; s,z$Vt"h*K  
^)i5.o\  
同时,holder的operator=也需要改动: A=N &(k  
He&7(mQ0^  
template < typename T > 4c})LAwd&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *:r6E  
  { *yx5G-#?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YJ6y]r K2,  
} v3zd>fDnRp  
i sK_t*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fRcs@yZnS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f&=WgITa  
FCr^D$_w  
return l(rhs) = r; -_%8Q#"  
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。  5yA1<&z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `Zdeq.R]  
2YW| /o4  
template < typename Tp > s)dL^lj;  
class constant_t So6ZNh9  
  { b\Wlpb=QZ  
  const Tp t; j<*  
public : ;FQ<4PR$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k 4HE'WY  
template < typename T > S*aMUV&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \r.{Ru  
  { 9` a1xnL  
  return t; Q4H(JD1f)  
} h4iz(*  
} ; Y5dt/8Jo  
1')_^]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [ClDKswq  
下面就可以修改holder的operator=了 2`Dqu"TWh  
yuef84~  
template < typename T > E%.w6-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uT Z#85L `  
  { ^i"~6QYE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yG v7^d  
} 5YV3pFz$)  
vk1E!T9X  
同时也要修改assignment的operator() B@+&?%ub:  
pYRqV  
template < typename T2 > `d,v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -22]|$f  
现在代码看起来就很一致了。 eb#yCDIC   
^Rpy5/d  
六. 问题2:链式操作 4uX|2nJ2!;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8\lRP,-  
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。 mJ #|~I*Z-  
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。 z+5ZUS2~&  
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。 `)aIFAW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mm1fG4 *%  
H^d2|E[D  
template < typename T > $n><p>`  
struct result_1 M+|J;caX  
  { 7Rq|N$y.3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n5NwiSE  
} ; 15l{gbCW  
I$y6N"|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: w7d<Ky_C  
o9XT_!Cwg  
template < typename T > ! ^ DQX=1  
struct   ref id?B<OM  
  { rYK GBo8"  
typedef T & reference; W'xJh0o  
} ; #Fwf]{J  
template < typename T > *.,G;EC^  
struct   ref < T &> 1;E^3j$  
  { c e\|eN[  
typedef T & reference; llE_-M2gH  
} ; P}re"<MD  
'JpCS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E9bc pup  
v<AFcY   
template < typename T > AE@N:a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CG0jZB#u  
  { r7zS4;b  
  return l(t) = r(t); \UEO$~Km  
} \i.Yhl:O  
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。 HZl//Uq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -Pt']07E  
JVe!(L4H  
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 ' X9D(?O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JFOXrRR=d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `Ei:Z%@7C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #wS/QrRE  
最后的布局是: =U`9_]~1c@  
                Add T!YfCw.HZ  
              /   \ GE!fh1[[u  
            Divide   5 (X?et &  
            /   \ LD gGVl  
          _1     3 K^Ixu~  
似乎一切都解决了?不。 6mml96(  
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。 uG^RU\(  
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。 U?e.)G  
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: $v\o14 v  
!?aL_{7J  
template < typename Right >  K?]c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @x[Arx^?}  
Right & rt) const :$f9(f&  
  { nsjrzO79L8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2_C&p6VGj  
} A>B_~=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \1f&D!F]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。 mGC!7^_D`  
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+L!s7  
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。 QT)5-Jy  
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。 1=Y pNXX  
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? Z[%vO?,  
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: yk0#byW`  
SLjSNuOP  
template < class Action > py%_XL=w,  
class picker : public Action slH3c:j\  
  { ]1dnp]r  
public : @#1T-*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~ \3j{pr  
  // all the operator overloaded l|" SM6  
} ; /DE`>eJY  
@A1Ohl  
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。 f2,\B6+  
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: "yG*Kh7ur  
AD@-H0Y  
template < typename Right > u?V Tnsu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \eoJ6IRE\T  
  { Jf3xK"in  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <c_'(   
} SUaXm#9  
A[8vD</}_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i}e4P>ADD  
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。 sA:k8aj  
nS9 kwaO  
template < typename T >   struct picker_maker BWev(SF{Ny  
  { vcz?;lg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0UN65JBuD  
} ; %(d0`9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +et)!2N  
  { f~Ve7   
typedef picker < T > result; ?3; 0 SAh  
} ; x~n]r[!L  
3x3 =ke!  
下面总的结构就有了: mNdEn<W  
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。 MzpDvnI9  
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。 *<#$B}!{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IRY/0v  
至此链式操作完美实现。  .H7xG'$  
F&)(G\  
~7O.}RP0  
七. 问题3 g"|/^G_6S  
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) z*Vux  
5169E*  
template < typename T1, typename T2 > #4wia%}u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  r NT>{  
  { a8v9j3.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f6U i~  
} a F5=k: k  
vI5'npM  
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: Tp&7CNl|  
tXW7G@  
template < typename T1, typename T2 > !v?WyGbUg  
struct result_2 |0s)aV|K  
  { XFJz\'{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +xojnv  
} ; 7Ug^aA  
dW} m44X  
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? tJ9-8ZT*  
这个差事就留给了holder自己。 x>eV$UJ  
    bTJ l  
3.@ I\p}  
template < int Order > :Lh`Q"a  
class holder; ]~t4E'y)z  
template <> pGT?=/=*  
class holder < 1 > i+4!nf{K  
  { P>[,,w  
public : c^ W \0  
template < typename T > 6sz:rv}  
  struct result_1 c]>LL(R-7)  
  { #8sv*8&  
  typedef T & result; B4{clI_i  
} ; `71(wf1q[f  
template < typename T1, typename T2 > w+G+&ak<  
  struct result_2 &+Yoob]P  
  {  ie4BE'  
  typedef T1 & result; @78%6KZ`i  
} ; lm\~_ 4l1  
template < typename T > j=y{ey7Fd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dvPlKLp  
  { ||o :A  
  return (T & )r; D{G~7P\.  
} zA%$l&QN]  
template < typename T1, typename T2 > "fZWAGDBO\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `R@b`3*%v  
  { aZB$%#'vR  
  return (T1 & )r1; :~4 M9  
} .xV^%e?H  
} ; 3.E3}Jz`  
3}gf %U]L  
template <> vq-# %o  
class holder < 2 > CCp&+LRvR  
  { ;wKsi_``@  
public : _}3NLAqg  
template < typename T > 3JXKp k?   
  struct result_1 Kp?j\67S  
  { G * '1[Bu  
  typedef T & result; ["ML&2|o  
} ; 9ELRn@5.  
template < typename T1, typename T2 > (hn;C>B  
  struct result_2 f,0,:)  
  { i[ 40p!~  
  typedef T2 & result; XI7:y4M  
} ; N)Qz:o0W  
template < typename T > +p):   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !bQqzny$R  
  { " 'TEBkj|u  
  return (T & )r; }KFM8CbS  
} g ^4<ve  
template < typename T1, typename T2 > +xn59V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >NjgLJh  
  { o7 1f<&1  
  return (T2 & )r2; M TOZ:b  
} *wu|(t_ A  
} ; C[s='v~}  
,*j@Zb_r  
/6yH ,{(a  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'm|PSwB7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z\r29IRh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Yu_` >so  
rO7[{<97m  
return l(i, j) = r(i, j); i8i~b8r]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O~&j}WN  
_ Y8j l,J  
  return ( int & )i; J*m ~fZ^  
  return ( int & )j; 8c5%~}kG  
最后执行i = j; 2'5u}G9  
可见,参数被正确的选择了。 /Q\|u:oO,  
#5=!ew  
WN3]xw3  
DxJY{e9  
0p[-M`D  
八. 中期总结 dA=T+u  
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: t:yJ~En]=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tq&CJvJ4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |$ &v)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dZ%rmTE(H  
OoOr@5g  
X}G3>HcP  
,<O|Iis  
K~Z$NS^W&  
;b;Bl:%?  
九. 简化 Zil<*(kv{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J[jzkzSu`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Pe|}!)u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I.hy"y2&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "d c- !  
  +-*/&|^等 pu,|_N[xq8  
2. 返回引用。 uL9O_a;!  
  =,各种复合赋值等 b_>x;5k  
3. 返回固定类型。 )A=&3Ui)ab  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M:d} P  
4. 原样返回。 =v49[i  
  operator,  MKZq*  
5. 返回解引用的类型。 >o|.0aw<  
  operator*(单目) B> V)6\   
6. 返回地址。 w*krPaT3  
  operator&(单目) N`rz>6,k1  
7. 下表访问返回类型。 6<{XwmM  
  operator[] 7 jiy9 [  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WI\jm&H r  
  operator<<和operator>> _8&a%?R@W  
EVW\Z 2N.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2b^E8+r9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ">x"BP  
JE ''Th}  
template < typename Left > ^+rI=c 0  
struct value_return S- JD}+ 9  
  { #?klVK&e/  
template < typename T > yLEA bd%+  
  struct result_1 Pm== m9  
  { zp:EssO=Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <(W:Q3?s  
} ; xY<*:&  
\CVrLn;}  
template < typename T1, typename T2 > c%5Suu( J6  
  struct result_2 /[,0,B9!3  
  { pv@w 8*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C1po]Ott*  
} ; [J +5  
} ; MD>xRs   
'l6SL- <  
BT* {&'\/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %hN7K  
J{e`P;ND  
下面我们来剥离functor中的operator() { \ ]KYI0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lnv&fu`1P  
UKzXz0  
return l(t) op r(t) IyoitIbLl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "mB /"  
return op l(t) K-4o_:F  
return op l(t1, t2) J>Bc-%.Q  
return l(t) op *IIuGtS  
return l(t1, t2) op d~z%kl 5:  
return l(t)[r(t)] kadw1sYj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %z"n}|%!  
-I.BQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iE,/x^&,&  
单目: return f(l(t), r(t)); A1F!I4p5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k293 wS  
双目: return f(l(t)); y_{fc$_&  
return f(l(t1, t2)); O1Nya\^g<I  
下面就是f的实现,以operator/为例 tqzr +  
~vB dq Yj  
struct meta_divide ?v}S9z  
  { w<Ot0&&  
template < typename T1, typename T2 > KZ$^Q<d^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Hk@LHC  
  { y@9ifFr  
  return t1 / t2; 1!&m1  
} u$ff %`E  
} ; ,Y`TP4Ip  
:[?65q{  
这个工作可以让宏来做: |C}=  1  
8RjFp2) W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b/obHB+:  
template < typename T1, typename T2 > \ DMiB \o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nJcY>Rp?  
以后可以直接用 QS%t:,0lp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z@U5  
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 UNyk, #4  
(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。。。) 8]&\FA8  
_ pO1XM  
Hgbrlh  
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 <Y+>a#T  
~qkn1N%'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DvY)n<U1qA  
class unary_op : public Rettype hGb SN_F  
  { ->`R[k  
    Left l; ];*? `}#  
public : W4$F\y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %6E:SI 4  
gp NAM"  
template < typename T > HiSNEp$-4$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .05x=28n%  
      { <b_?[%(u  
      return FuncType::execute(l(t)); lt& c/xi_  
    } `2,F!kCt  
,L-G-V+  
    template < typename T1, typename T2 > \T {<{<n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ca,U>'(y  
      { S3gd'Bahq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cXbQ  
    } z9JZV`dNgz  
} ; _[,7DA.qc  
xP $\ }  
 S)x5.vo^  
同样还可以申明一个binary_op {~EPP .  
pZ5eGA=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . H9a  
class binary_op : public Rettype 2q ~y\fe  
  {  >f*Zf(F  
    Left l; gXe`G( w  
Right r; +Sak_*fq  
public : K(rWM>Jv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .x][ _I>  
0N):8`dY  
template < typename T > Ao$|`Lgj=z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (w-@b70E  
      { [ps 5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PG@6*E  
    } 5G l:jRu  
V;u FYt; E  
    template < typename T1, typename T2 > Y7<(_p7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #sM*<2vj  
      { Un Ocw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K[l5=)G0L  
    } MY l9 &8  
} ;  mT,#"k8  
V z-]H]MW,  
}s:~E2?In  
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 eDY)i9"W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IC+!XZqS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3ICMH  
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。 bVOJp% *s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |f2 bb  
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。。。 LL+PAvMg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UeU`U  
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) f47dB_{5f.  
下面是修改过的unary_op g9gi7.'0  
remRm Y?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T+41,  
class unary_op @k)[p+)E  
  { YR u#JYti  
Left l; ,$Xhwr  
  uLSuY}K0  
public : sPvjJr"s  
96i #  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :*MR$Jf  
>1hhz  
template < typename T > Wv]ODEd  
  struct result_1 5IfC8drAs  
  { G rI<w.9X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wicW9^ik  
} ; dZCnQIS  
v (=E R%  
template < typename T1, typename T2 > LvNulMEK  
  struct result_2 SLda>I(p7&  
  { F$jfPy-f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AA0\C_W0p  
} ; z@v2t>@3k  
 VM<$!Aaz  
template < typename T1, typename T2 > qO[_8's8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'yr)(:2M  
  { H7}f[4S%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^9 ^DA!'  
} {\gpXVrn_  
gjk;An  
template < typename T > vsJM[$RF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C4)m4r%  
  { ;*cCaB0u  
  return OpClass::execute(lt(t)); lr]C'dD  
} +#9 4 X)*  
C(kL=WD   
} ; S=G2%u!;  
1v 4M*  
f /t`B^}@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6N[X:F 3`,  
好啦,现在才真正完美了。 fWyXy%Qq  
现在在picker里面就可以这么添加了: Mk}*ze0%  
+asO4'r  
template < typename Right > .$o A~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tgY/8& $M  
  { {RI)I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t&~*!w!+jH  
} yz=aJ v; H  
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。 /Ow@CB  
myF/_o&Ty  
KBa0  
d ;i@9+  
& l0LW,Bx  
十. bind $hy0U_}6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O]KQ]zN  
先来分析一下一段例子 EAlLxXDDh  
XrI$@e*  
~~q>]4>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 38GZ_ z}r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I.it4~]H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %Z*N /nU  
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。 w<Bw2c  
我们来写个简单的。 OR}+) n{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tGF3Hw^mS  
对于函数对象类的版本: tac\Ki?  
6G{ Q@  
template < typename Func > $e:bDZ(hjj  
struct functor_trait #I\" 'n5M  
  { V3ExS1fNf  
typedef typename Func::result_type result_type; gt\kTn."  
} ; g([M hf#  
对于无参数函数的版本: AF>t{rw=/  
KW/LyiP#  
template < typename Ret > I3u)y|Y=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AWi+xo|  
  { PJ\k|  
typedef Ret result_type; bnJ4Edy  
} ; L%+mD$@u  
对于单参数函数的版本: G&08Qb ,N  
ZEso2|   
template < typename Ret, typename V1 > Hwcmt!y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Dt(xj}[tC  
  { BZ(I]:oDL  
typedef Ret result_type; 1x8wQ/p|  
} ; ^bq,+1;@Q  
对于双参数函数的版本: 5 v^tPGg4  
}G<~Cx5[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "28zLo3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w~yC^`  
  { zbgGK7  
typedef Ret result_type; <GF^VT|Ce  
} ; k8r1)B4ab  
等等。。。 wNU;gz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j4u ["O3  
| ^G38  
template < typename Func > e;2A{VsD8  
struct func_return ^?*<.rsG  
  { 1 J}ML}h)  
template < typename T > s+(@UUl  
  struct result_1 vM50H  
  { F x^X(!)~]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >dgz/n?:v  
} ; v]Aop<KLX  
a ,"   
template < typename T1, typename T2 > G#M0 C>n  
  struct result_2 }F"98s W  
  { EWr7eH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  0T^ 0)c  
} ; )?pnV":2Y  
} ; UmY{2 nzY  
Ks<+@.DLTu  
E^$8nqCL:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =- ,'LOE  
=T\=,B  
template < typename Func, typename aPicker > |>Fz:b d  
class binder_1 V7.g,  
  { u:mndTpB6x  
Func fn; !qU1RdZ  
aPicker pk; N9*:]a  
public : uP(t+}dQ+3  
IUNr<w<  
template < typename T > 9M5W4&  
  struct result_1 R_\o`v5  
  { H \'1.8g/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vn!3Z!dm(  
} ; jw`05rw:  
sG)aw`_j  
template < typename T1, typename T2 > jOzi89  
  struct result_2 ^bP`Iv  
  { y#th&YC_b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1z4_QZZ.NG  
} ; -y{(h% 6  
pb)kN%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gS8+S\2  
*,IK4F6>:  
template < typename T > MTKNIv|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k>7bPR5Mw  
  { n1PBpM9!  
  return fn(pk(t)); u0A$}r$L  
} 2dcvB]T!  
template < typename T1, typename T2 > jU* D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?5/7 @V  
  { iJZNSRQJ}r  
  return fn(pk(t1, t2)); EW1,&H  
} GdY@$&z{i  
} ; 5+;Mc[V3-  
IvlfX`("  
jM @N<k  
一目了然不是么? 0{ ~2mggh  
最后实现bind L`X5\D'X  
a(=lQ(v/?  
@0]WMI9B"B  
template < typename Func, typename aPicker > _>rM[\|X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6`20  
  { 9 M%Gnz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G]N3OIw&8  
} &1R#!|h1W  
&pjj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H7z)OaM  
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。 @d^Z^H*Y v  
{L ~d ER  
十一. phoenix "|[9 Q?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wDGb h=  
%y|pVN!U  
for_each(v.begin(), v.end(), <U1T_fiBoc  
( ^L)TfI_n  
do_ T&+3Xi:  
[ DBL@Mp[<  
  cout << _1 <<   " , " d9BFeq8  
] o-7{\%+M  
.while_( -- _1), yNow hh  
cout << var( " \n " ) Z"%.  
) elQjPvb  
); Z\xnPhV  
*OznZIn  
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: BAY e:0  
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 0 !{X8>x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ydo9 P5E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1[8^JVC>6  
i?;#Z Nh  
s)`(@"{  
template < typename Cond, typename Actor > bxtH`^  
class do_while {sGEopd8]q  
  { ..X_nF  
Cond cd; -Dx3*ZhP  
Actor act; Yj/ o17  
public : 6]~/`6Dub  
template < typename T > <kPNe>-f  
  struct result_1 ZTV)D  
  { t!*[nfR  
  typedef int result_type; 1n[)({OQ  
} ; 8.n#@%  
T3@2e0u )  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Zs!  
;Vs2 e  
template < typename T > pu]U_Ll@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wbrOL(q.m  
  { }DS%?6}Sy  
  do GIH{tr1:<  
    { wT\BA'VQ  
  act(t); A,~KrRd  
  } nJ]7vj,rB  
  while (cd(t)); |1(x2x%}D^  
  return   0 ; *X/Vt$P  
} Sx'oa$J  
} ; Eu'E;*- f  
S.~L[iLc  
WoN},oT[i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q=Mv"~2>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。 ~`FRU/@r  
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。 g9|OhymB  
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。 5L[imOM0  
下面就是产生这个functor的类: D]fuX|f~ul  
v:QUwW  
)'T].kWW  
template < typename Actor > F:T(-,  
class do_while_actor el*|@#k}  
  { Tp?IK_  
Actor act; `gx\m=xG  
public : $q:l \  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *3`R W<Z  
N,-C+r5}<4  
template < typename Cond > &gY578tU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r=0PW_r:  
} ; |ugdl|f  
SyVXXk 0  
#%@bZ f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?.Vuet  
最后,是那个do_ Lw,}wM5X  
{l,&F+W$C  
LYECX  
class do_while_invoker P"^Yx8L#  
  { <q!HY~"V  
public : ,HTwEq>-G  
template < typename Actor > kD)31P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b4cTn 6  
  { zPp22  
  return do_while_actor < Actor > (act); N^$q;%  
} #%k_V+o3  
} do_; 8c-ys-"#  
s 0Uid&qE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e}yF2|0FD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (0q`eO2  
最后来说说怎么处理break和continue z2YYxJ c&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。 NMK$$0U  
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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