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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \,p)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Qt>yRt  
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, V3@^bc!   
y0(k7D|\  
d9Rj-e1x  
c$uV8_V  
  class filler %K ]u"  
  { 8(Z*Vz uu  
public : IHxX:a/iv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9SAyU%mS:  
} ; X*S|aNaLWW  
C8&)-v|  
@ULr)&9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Grjm9tbX}  
CUxSmN2[  
#+Vvf  
o`RTvG Xk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vj{h*~  
Ap}:^k5{  
p[Q   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *"9b?`E  
%gw0^^A  
NRoi` IIj  
{'d?vm!r  
二. 战前分析 .P,\69g~A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W4>8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 GVEjB;  
I[[rVts  
,T&B.'cq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?]3`WJOj  
  /* --------------------------------------------- */ \n<N>j@3  
vector < int *> vp( 10 ); gvy%`SSW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i$og v2J  
/* --------------------------------------------- */ .4KXe"~E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y=}b/[s6;  
/* --------------------------------------------- */ t}'Oh}CG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <7TpC@"/g  
  /* --------------------------------------------- */ pOH_ CXw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cp.)K!$  
/* --------------------------------------------- */ <'GI<Hc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u :m]-'  
N@j|I* y|  
 d(v )SS  
 NsJUruN  
看了之后,我们可以思考一些问题: _Dk;U*2  
1._1, _2是什么? zD)2af  
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。 b,318R8+G  
2._1 = 1是在做什么? M}%0=VCY7  
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。 6"A|)fz  
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。 37lmB '~  
YJ!6)d?C.  
oz[E>%  
三. 动工 \W1?Qc1]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v5<Ext rV  
t[an,3  
^$x^JM ]/  
umls=iz  
template < typename T > pOS.`rSK  
class assignment ~9'VP }\  
  { 'iL['4~.  
T value; <[a9"G 7  
public : &p4q# p7,  
assignment( const T & v) : value(v) {} z),l&7  
template < typename T2 > !vett4C* K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tb@/E  
} ; \>I&UFfH)4  
TR: D  
 "&C'K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &1B)mj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]@WJ&e/'@  
:5"|iRP'  
im1]:kr7  
I{1w8m4O6  
  class holder #j;&g1  
  { wF38c]r`\<  
public : &:{| nDT_2  
template < typename T > M%B]f2C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /{qr~7k,oQ  
  { {}lw%d?A  
  return assignment < T > (t); YTYYb#"Q  
} "=/XIM.  
} ; '-ACNgNn  
(mza&WF7  
J-I7K !B  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y4envjl 0  
r}vI#;&  
  static holder _1; C(?lp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]p#Zdm1EL  
nTYqZlI,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eUBk^C]\  
而不用手动写一个函数对象。 6=  9  
|4-Ey! P  
] >`Q"g~0  
T]E$H, p  
四. 问题分析 qtgj"4,:`  
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。 MK=:L   
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。 v3@)q0@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >#>YoA@S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wmT3 >  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BJlF@F#  
9 -TFyZYU  
五. 问题1:一致性 J.O;c5wL  
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?| fh,Y#.V`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5Z;Py"%  
R$w=+%F  
struct holder y)(@  
  { I s88+,O  
  // I98wMV8  
  template < typename T > c?z% z&  
T &   operator ()( const T & r) const zHx?-Q&3  
  { Bpqq-_@  
  return (T & )r; `D GO~RMp9  
} %*r P d>*  
} ; !TG"AW  
1uD}V7_y"  
这样的话assignment也必须相应改动: 6|9];)  
iOD9lR`s  
template < typename Left, typename Right > wePMBL1P*  
class assignment w|$;$a7)  
  { JXvHsCd?  
Left l; iAXx`>}m  
Right r; DpTQPu9  
public : 3HfT9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -98bX]8  
template < typename T2 > ;N4mR6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wV(_=LF  
} ; n}._Nb 5  
9Uk9TG5  
同时,holder的operator=也需要改动: V#sANi?mpo  
+/UInAM  
template < typename T > 7GPBn}{W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oTfEX4 t {  
  { 5F0sfX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);   (+Er  
} Rhr]ML  
$Y ]*v)}X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 qnT:x{o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NP|U |zn  
@Yt[%tOF+  
return l(rhs) = r; Lp{l& -uQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 j[=f;&1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q 2= ^l  
LWIU7dw  
template < typename Tp > ]aaHb  
class constant_t [ 9$>N  
  { ;Hm\?n)a  
  const Tp t; 0ED(e1K#B  
public : f#5mX&j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7AtJ6  
template < typename T > 7Qq>?H -  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^ *m;![$[  
  { &uk?1Z#j  
  return t; i@d!g"tot  
} eBBh/=Zc  
} ; lYq R6^  
B%r)~?6DM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R':a,6 O  
下面就可以修改holder的operator=了 aP4r6lLv+  
N(F9vZOs  
template < typename T > WxIP~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !q$IB?8   
  { L18Olu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); McA,  
} @n})oAC,  
d)q{s(<;  
同时也要修改assignment的operator() }.e*=/"MB  
T\2cAW5  
template < typename T2 > @dO~0dF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u6|7P<HUfb  
现在代码看起来就很一致了。 "esV#%:#J  
iUSs)[]H>  
六. 问题2:链式操作 f$/Daq <M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 < v0 d8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :a`l_RMU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b/2t@VlL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _D z4 }:9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q?\3m3GM  
v bh\uv&  
template < typename T > LoNz 1KJL  
struct result_1 u QCQ$  
  { ~2 =B:;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5w{_WR6,  
} ; Jd)|== yD  
Z=wLNmH  
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: "rkP@ja9n  
[t?ftS  
template < typename T > "y5c)l(Rg  
struct   ref MbjH\XRB  
  { /SP^fB*y  
typedef T & reference; dZ;cs c@xv  
} ; 5a4;d+  
template < typename T > et)A$'Q  
struct   ref < T &> E[ e ''  
  { 8Gs{Zfp!D  
typedef T & reference; wVw3YIN#  
} ; _`ot||J  
?l bK;Kv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o- GHAQ  
&e2") 4oh  
template < typename T > 1oodw!hW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _H@S(!  
  { uvZ|6cM  
  return l(t) = r(t); Jf4D">h  
} `"/@LUso  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6Pd;I,k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Pm V:J9  
Ns&SZO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "4i(5|whp?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S,qsCnz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C\ 9eR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uiO8F*,!&r  
最后的布局是: qfG`H#cA<  
                Add XCQ =`3f  
              /   \ LLV:E{`p  
            Divide   5 <C]s\ "o-`  
            /   \ -pyTzC$HO  
          _1     3 ~?S/0]?c  
似乎一切都解决了?不。 i!sKL%z}  
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。 7e>n{rl  
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。 r!j_KiUy  
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: :C>slxY  
D0tI  
template < typename Right > y \V!OY@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E3sl"d;~  
Right & rt) const X_O(j!h  
  { i>>_S&!9p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A"i40 @+  
} XeJx/'9o{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #L[Atx  
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。 l.Qj?G  
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。 yv]/A<gP+  
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。 @ L?7` VoE  
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。 7$}lkL  
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? $)z(4Ev  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 53@*GXzE  
|*jnJWH4:  
template < class Action > q9F(8-J  
class picker : public Action 3S +.]v>  
  { RE7 I"  
public : 7n}J}8Y*U2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2NqlE  
  // all the operator overloaded oTT/;~I  
} ; S'vrO}yU  
->$Do$  
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。 gz Qc  
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: 7s1FJm=Y/  
)t&j0`Yq  
template < typename Right > op/|&H'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `epO/Uu\~u  
  { ( *UMpdj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >o%.`)Ar  
} c$bb0J%  
S 0,p:Wey  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b&s"x? 7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Wyw/imr  
D$!(Iae  
template < typename T >   struct picker_maker VuPa '2  
  { 34&n { xv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +{4ziqYj  
} ; $5s?m\!jZz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0,E*9y}  
  { LoqS45-)  
typedef picker < T > result; xW!2[.O5H  
} ; UuzT*Y>  
Ae;> @k/|=  
下面总的结构就有了: N>xs@_"o  
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。 tNG0ft%a  
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。 rAM{<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Nu<M~/  
至此链式操作完美实现。 $0+AR)  
{D 9m// x  
)zf&`T  
七. 问题3 h/mmV:v  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ( Y'q%$  
1#gveHm]-G  
template < typename T1, typename T2 > mi`!'If0)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Bz*vH  
  { M._9/ *C U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S[n ;u-U  
} .m9s+D]fI  
L$=6R3GI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +.! F]0ju  
#kR8v[Z  
template < typename T1, typename T2 > 8rx?mX,}  
struct result_2 "6[fqW65  
  { 5k)/SAU0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~Uz,%zU#3  
} ; B>AmH%f/  
^M0e0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? EuOrwmdj  
这个差事就留给了holder自己。 xRuAt/aC  
    DZ<q)EpC  
& w&JE]$ 5  
template < int Order > o $7:*jU  
class holder; kn:X^mDXC/  
template <> q@1b{q#C5  
class holder < 1 > jgQn^  
  { 8' M4 3n  
public : +fBbW::R^  
template < typename T > eG55[V<!  
  struct result_1 kc Q~}uFB  
  { 2f2Vy:&O_  
  typedef T & result; k?zw4S  
} ; _a|-_p  
template < typename T1, typename T2 > airg[dK  
  struct result_2 p6VS<L  
  { Zi<Y?Vm/,O  
  typedef T1 & result; ue"?n2  
} ; 6q-X$  
template < typename T > o EXN$SIs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \qj4v^\  
  { 5?9K%x'b  
  return (T & )r; (,*e\o  
} |=&[sC  
template < typename T1, typename T2 > j> Ce06G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )z zZYs&|  
  { 2uujA* ^  
  return (T1 & )r1; [Q9#44@{S;  
} Cak `}J 2  
} ; U.g7'`Z<  
_Vul9=  
template <> C^oj/} ^  
class holder < 2 > v50w}w'  
  { < Ih)h$8`  
public : r {R879  
template < typename T > )(V|d$n  
  struct result_1 .dM4B'OA?  
  { rWsUWA T*  
  typedef T & result; v/gxQy+l  
} ; eLPWoQXt  
template < typename T1, typename T2 > wl2P^Pj  
  struct result_2 di $\\ Ah  
  { HG kL6o=  
  typedef T2 & result; S<fSoU+RJ  
} ; lrrNyaFn  
template < typename T > 3msb"|DG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hq+j8w}<-  
  { Esx"nex  
  return (T & )r; ^k{b8-)W<  
} r Z)?uqa  
template < typename T1, typename T2 > '&v.h#<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OynQlQD/Eu  
  { ( $s%5|  
  return (T2 & )r2; noI>Fw<V  
} 'y_<O|-  
} ; s9^r[l@W0U  
Ix~_.&  
SWwL.-+E]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5A Fy6Ab  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A><w1-X&=o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: re}_+sv U  
EGJ d:>k  
return l(i, j) = r(i, j); f0!i<9<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b&]_5 GGc  
r2!\Ts5v  
  return ( int & )i; H 5\k`7R  
  return ( int & )j; hJ|zX  
最后执行i = j; gu:8+/W8L  
可见,参数被正确的选择了。 aUZh_<@  
iG+hj:5  
k9Pwf"m|](  
gs/ i%O  
Vd%%lv{v  
八. 中期总结 ~F; ~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dbVMG-z8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ou V%*<Ki  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9pF@#A9p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OQ*BPmS-   
EjY8g@M;t  
WZh%iuI{C  
D_s0)|j$cy  
>G#SfE$0  
WlJ=X$  
九. 简化 r~2>_LK  
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。 'aV/\a:*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o*5iHa(Qm  
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: yq7gBkS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~(v7:?  
  +-*/&|^等 c2E*A+V#u  
2. 返回引用。 B:X,vE  
  =,各种复合赋值等 =5l20 Um  
3. 返回固定类型。 _EEOBaZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IJ[r!&PY  
4. 原样返回。 |^:qJ;dOP  
  operator, 3:]c>GPQ  
5. 返回解引用的类型。 pHNo1-k\  
  operator*(单目) UA0j#  
6. 返回地址。 .Tm m  
  operator&(单目) (g HCu  
7. 下表访问返回类型。 ^osXM`  
  operator[] $:l>g)c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A.YXK%A%  
  operator<<和operator>> E&z`BPd  
&hnI0m=X  
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。 @yImR+^.7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S&JsDPzSd  
! )x2   
template < typename Left > WgTD O3  
struct value_return od=x?uBVd  
  { dilom#2l  
template < typename T > <@4 48,9&  
  struct result_1 _/c1b>kcso  
  { ovXU +8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *r90IS}A$2  
} ; -ZVCb@%  
 B=d :r  
template < typename T1, typename T2 > nhdOo   
  struct result_2 >))f;$D=  
  { /XVjcD66c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R` HC EX)  
} ; ;n\$'"K&;  
} ; ;07>ZH%  
T1~G {@"  
m8ApiGG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1fOH$33  
-s6k't  
下面我们来剥离functor中的operator() 7B@ 1[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'qy LQ:6  
^Ay>%`hf*  
return l(t) op r(t) d8C44q+ds  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^!v{ >3  
return op l(t) ,wYA_1$$H  
return op l(t1, t2) BN>t"9XpW  
return l(t) op ABaK60.O[O  
return l(t1, t2) op f`W)Z$fN5  
return l(t)[r(t)] ) Vf!U"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G4;5$YGG  
a\l?7Jr  
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: e0z(l/UB  
单目: return f(l(t), r(t)); EGMIw?%Y`-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jY1^I26E  
双目: return f(l(t)); uB1>.Pvxb  
return f(l(t1, t2)); k[Ue}L|  
下面就是f的实现,以operator/为例 om oD +  
Rp0`%}2 o  
struct meta_divide asc Y E  
  { ,j!%,!n o  
template < typename T1, typename T2 > cp_<y)__  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =pk5'hBAi  
  { p6c&vEsNj  
  return t1 / t2; 1DR ih>+#  
} Kt5k_9  
} ; @>Bgld&vl  
dTrz7ayH  
这个工作可以让宏来做: SNOML7pd  
 DJJd_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oAprM Z 7Y  
template < typename T1, typename T2 > \ p>=i'~lQ6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v$)ZoM6E  
以后可以直接用 M/a40uK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +l27y0>t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /g)(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +R2+?v6  
<N(r -  
>[0t@Tu,D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 b!4Z~d0=  
RRUv_sff  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M.o H,Kd6  
class unary_op : public Rettype -T=sY/O  
  { 91\Sb:>  
    Left l; oJ.5! Kg  
public : Zg&o][T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Z#$(oC  
G0Y]-*1  
template < typename T > q|ZzGEj:OV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V\nj7Gr:sF  
      { 8pXqgIbmb  
      return FuncType::execute(l(t)); >&YUV.mLY  
    } tjg?zlj  
XGb*LY+Db6  
    template < typename T1, typename T2 > Ws/\ lD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lj /IN[U/  
      { QAzwNXE+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); POI|#[-V  
    } q:MSV{k  
} ; k+@,m\tE  
-q30tO.  
3}2;*:p4Y  
同样还可以申明一个binary_op lBzfBmEB  
><xJQeW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eb>jT:  
class binary_op : public Rettype [NoOA  
  { {,B. OM)J  
    Left l; -&EU#Wqh  
Right r; }2hU7YWt  
public : NjbIt=y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2jF}n*[OW  
8ByNaXMO6  
template < typename T > u<JkP <"S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~QZVL=:  
      { ntQW+!s;P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /:@)De(S  
    } 6~OJB!  
kgHZaQnD  
    template < typename T1, typename T2 > ?kULR0uL+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Q6Vz=ku  
      { H=*lj.x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O>"T*   
    } ~"VM_Lz]5  
} ; _>J`e7j+  
F~sUfqiJ'  
f^)iv ]p  
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 WD@v<Wx)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =Eb$rc)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;}H*|"z;!  
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。 VVbFn9+V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V an=dz G  
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。。。 N~ajrv}kd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'Q"Mu  
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) eD|"?@cE  
下面是修改过的unary_op uD\rmO{  
3 MCV?"0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $ {e5Ka  
class unary_op hmB`+?,z*  
  { 3BSZz%va  
Left l; }wZsM[NDB  
  :JU$ 6  
public : ojyP.R  
d&lT/S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S$=caZ?  
-/:!AxIH  
template < typename T > NiYT%K%  
  struct result_1 5<M$ XT  
  { \dbaY:(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d;nk>6<|  
} ; RI<&cgWn+<  
R*?!xDJ  
template < typename T1, typename T2 > ^Y%<$IFG  
  struct result_2 6_&S ?yA  
  { #^tnRfS"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |]~],  
} ; \opcn\vW  
.X5A7 m  
template < typename T1, typename T2 > F:sUGM,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {e5-  
  { Jn%Etz-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e8M0Lz#}  
} 8JXS:J.|v  
#qARcxbK|  
template < typename T > _>bk'V7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TK0WfWch  
  { 22*~CIh~x  
  return OpClass::execute(lt(t)); MEu{'[C  
} ++eT 0  
u2IU/z8 ^  
} ; {Iz"]Wh<f  
Y$#6%`*#>n  
O^q~dda  
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 T*g}^TEh  
好啦,现在才真正完美了。 $Wjx$fD  
现在在picker里面就可以这么添加了: ] &SmeTe  
?Yx2q_KZk  
template < typename Right > !DUOi4I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3a&HW JBSx  
  { 4aKppj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FOteN QTj  
} \t%iUZ$  
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。 '#>Fe`[  
`.Zm}'  
lavy?tFer  
<rvM)EJv|  
hkRqtpYK  
十. bind OdO n wY  
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。 /([a%,DI  
先来分析一下一段例子 v4K! BW  
WM%w_,Z  
$KhD>4^ jL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RY3=UeoF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +~|Jn_:A f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G.$KP  
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。 fQ1Dp  
我们来写个简单的。 I Bko"|e@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F8#MI G   
对于函数对象类的版本: Vvp{y  
^Nu j/  
template < typename Func > KEdqA/F>  
struct functor_trait 7H|0.  
  { 4l>U13~#  
typedef typename Func::result_type result_type; `sA xk  
} ; 'blMwD{0&\  
对于无参数函数的版本: AAqfp/DC  
B%`| W@v  
template < typename Ret > .V\~#Ro$G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s:cJF  
  { #K*p1}rf  
typedef Ret result_type; pNZ3vTs6  
} ; *>HS>#S  
对于单参数函数的版本: A-d<[@d0  
Z78i7k}  
template < typename Ret, typename V1 > Sy]W4%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wn|;Li  
  { #s ' `bF^  
typedef Ret result_type; 2bG92  
} ; FS!9 j8  
对于双参数函数的版本: _z1Qr?cY  
7IQa Xcl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ov4=!o=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @$Yk#N;&(  
  { {NcJL< ;tS  
typedef Ret result_type; VbTX;?  
} ; |`pBI0Sjo  
等等。。。 Dm$SW<!l|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4.Fh4Y:$'  
um%s9  
template < typename Func > '+ mI  
struct func_return 66sgs16k  
  { t~)4f.F:  
template < typename T > nE?:nJ|%E  
  struct result_1 WncHgz  
  { f,|;eF-Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \Ui8gDJ8y5  
} ; )T?BO  
OH@gwC  
template < typename T1, typename T2 > 2Nx:Y+[  
  struct result_2 -SLk8x  
  { _zzT[}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :fnJp9c  
} ; }D`ZWTjDay  
} ; ^uphpABpD  
>;F}>_i  
r\}?HS06  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 etUfdZ  
T XT<6(  
template < typename Func, typename aPicker > ic3Szd^4  
class binder_1 Yakrsi/jV}  
  { XH0o8\.  
Func fn; y|i(~  
aPicker pk; r_FI5f  
public : P.g./8N`z  
Nq^o8q_  
template < typename T >  Hyenn  
  struct result_1 ,Z :2ba  
  { c<~DYe;;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C3N1t  
} ; MiKq|  
M= |is*t  
template < typename T1, typename T2 > #%8)'=1+4?  
  struct result_2 ;8f)p9vE  
  { ("{vbs$;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <AiE~l| D  
} ; 68w~I7D>  
Z-pZyDz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mey -Bn  
YXmy-o >  
template < typename T > J5O/c,?g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $P)-o?eer  
  { pHye8v4fvi  
  return fn(pk(t)); Cs,Cb2[  
}  _VM}]A  
template < typename T1, typename T2 > XbeT x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h,-i\8gq  
  { #Ye0*`  
  return fn(pk(t1, t2)); p&0 G  
} H;@0L}Nu+}  
} ; gNZ"Kr o6  
`Fe/=]< $  
Sn 7 h$  
一目了然不是么? k2_y84;D  
最后实现bind %KN2iNq  
<g\:By^  
aqImW  
template < typename Func, typename aPicker > j9w{=( MV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +W$uHQq  
  { -UAMHd}4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <Wj /A/  
} TEGg)\+D>  
n{qVF#N_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \}<J>R@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 bE=[P}E  
Jk:ZO|'Z  
十一. phoenix hOV5WO\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &B1!,joH~  
SOMAs'=  
for_each(v.begin(), v.end(), h/y0Q~|/d  
( {w,<igh  
do_ 7|bBC+;(  
[ F9(jx#J~t  
  cout << _1 <<   " , " (KfQ'B+  
] cRCji^,KJ  
.while_( -- _1), "(~fl<;  
cout << var( " \n " ) |5q,%9_  
) D vN0h(?  
); paYS< 8In  
ep`8LQf  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _5p]Arg?}&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor E@l@f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2#CN:b]+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s0h0Ep ED  
xc05GJ  
%,@e- &>  
template < typename Cond, typename Actor > m(5LXH Jnv  
class do_while MCIuP`sC|  
  { e5lJ)_o  
Cond cd; Jvj* z6/a  
Actor act; :xO43z  
public : T :^OW5d  
template < typename T > :RYYjmG5;  
  struct result_1 /?|;f2tbV2  
  { &N3a`Ua  
  typedef int result_type; k^B7M}  
} ; Wcl =YB%  
4(Y-TFaf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uKJo5%>  
=%u=ma;  
template < typename T > bGwj` lue  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zP@\rZ@4  
  { ;2MdvHhz1  
  do OMab!  
    { V,\}|_GY  
  act(t); UIZ9" Da  
  } .%\||1F<  
  while (cd(t)); RaymSh  
  return   0 ; DGz}d,ie  
} D.a\O9q"&{  
} ; <iH"5DEe  
CHL5@gg@>y  
63t'|9^5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;L$l0(OO  
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。 `}}|QP5xG  
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。 sebm  
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。 5twG2p8  
下面就是产生这个functor的类: dWo$5Bls<A  
f,3K;S-he:  
U9%^gC  
template < typename Actor > >=1UhHFNI  
class do_while_actor Q(Pc  
  { k>E/)9%ep2  
Actor act; 8)b*q\ O'  
public : n2["Ln mO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B7%m7GM  
THy   
template < typename Cond > ,W_".aguX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nA=E|$1  
} ; v|jwz.jM  
9om}j  
9IacZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uw`J5TND  
最后,是那个do_ 1vq c8lC  
w'mn O'%  
/>7G  
class do_while_invoker UVsF !0  
  { -.Z;n1'^  
public : Oek$f,J-  
template < typename Actor > `YBHBTG'o!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -9s&OKo`({  
  { H]M[2C7#N  
  return do_while_actor < Actor > (act); nQfSQMg  
} ytfr'sr/  
} do_; M=EV^Tw-=  
Of<Vr.m{R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A2`Xh#o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <bywi2]z  
最后来说说怎么处理break和continue -t125)6I  
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。 99b"WH^3$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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