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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T2}X~A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sdBB(  
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, qm6X5T  
R9-Uoc/  
y[';@t7CC  
.wPI%5D  
  class filler wln"g,ct  
  { hO2W!68  
public : 7;a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I`nC\%g  
} ; i|xC#hV  
bAEwjZ  
c6cB {/g  
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: l\37/Z  
7.tIf <^$P  
1fTf+P  
s;#,c(   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m$VCCDv  
> .K  
j/F:j5O*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s)#TT9BbV  
~!P&LZ  
i7mo89S  
),lE8A{ H  
二. 战前分析 C6qGCzlG`  
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。 ^;[^L=}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 Zfd `Fu  
2>g!+p Ox  
)O8w'4P5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A]MX^eY  
  /* --------------------------------------------- */ s8;*Wt  
vector < int *> vp( 10 ); Oo/@A_JO@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "(iQ-g Mm  
/* --------------------------------------------- */ 6('CB|ga  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \eXuNv_  
/* --------------------------------------------- */ w& )ApfL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NCVhWD21|  
  /* --------------------------------------------- */ e 3TKg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {a,U{YJ\H  
/* --------------------------------------------- */ Pu(kCH{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aZmac'cz{  
f%yNq6l  
nq\~`vH|Gd  
\)cbg#v  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2+yti,s+/  
1._1, _2是什么? 6%MM)Vj+u  
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。 Fnuheb'&m  
2._1 = 1是在做什么? HMw}pp:  
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。 } a!HbH  
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。 C|RC9b  
1cV0TUrz  
<1<0odB  
三. 动工 {(Ba  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZeH=]G4Zv7  
[x0*x~1B  
JykNEMB#  
vb$i00?  
template < typename T > h5lngw  
class assignment  5s<.qDc  
  { w}?,N  
T value; <W/YC 2b  
public : 54Vb[;`Kkb  
assignment( const T & v) : value(v) {} X(Lz&fkd  
template < typename T2 > Bpv"qU7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]:Pkh./  
} ; 5KW n>n  
#yOeL3|b'  
FLQ^J3A,I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZFtN~Tg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2,p= %  
A s8IjGNs{  
F 7X ] h  
5yf`3vV|3@  
  class holder &&Otj-n5  
  { JQSczE3  
public : E#\'$@8j  
template < typename T > aL/7xa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pZ 7KWk4  
  { )_K:A(V>  
  return assignment < T > (t); Se [>z(  
} &zHY0fxX  
} ; Bb7Vf7>  
UbP$WIrq  
hmv*IF.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: /Tp>aW%}"  
{mA#'75a#  
  static holder _1; J:\O .F#Fi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }LX.gm  
oMKGM@V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U)SQ3*j2D  
而不用手动写一个函数对象。 ($[@'?Z1  
Cil1wFBb  
/re0"!0y  
nW]T-!  
四. 问题分析 G4"[ynlWV  
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。 1fV\84m^  
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。 ?IR+OCAA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D/tFN+|P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3MoVIf1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t#7owY$^  
4x" je  
五. 问题1:一致性 +\Je B/F  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n;r W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1P/4,D@  
La si)e=$<  
struct holder ;uqi  
  { P,7beHjf  
  // _%<q ZT  
  template < typename T > JjHQn=3AJ  
T &   operator ()( const T & r) const ]Waa7)}DM  
  { :qvaI,  
  return (T & )r; eX o@3/  
} 8LlWXeD9  
} ; Yu|L6#[E  
BtKbX)R$J  
这样的话assignment也必须相应改动: 't3nh  
 -to3I  
template < typename Left, typename Right > @BqSu|'Du,  
class assignment g;!,2,De}  
  { qZX\riR  
Left l; f/g-b]0  
Right r; &(A'uX.>pr  
public : c 4L++ u#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B@,#,-=  
template < typename T2 > DZV U!J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >2K:O\&  
} ; <O]B'Wc [  
8#15*'Y  
同时,holder的operator=也需要改动: hi9@U]H#  
RU,!F99'1  
template < typename T > `6y\.6j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m/NXifi8l  
  { xu* dPG)v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d ]Mjr2h  
} IJofbuzw:  
z229:L6"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s%t =*+L\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _u8d`7$*%  
@]B 7(j<'R  
return l(rhs) = r; ZVz`-h B  
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。 ph=U<D4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3Uni{Z]Q)  
 WfkP  
template < typename Tp > JiCy77H  
class constant_t BI 0 A0  
  { o'p[G]NQ1o  
  const Tp t; Ixv/xI  
public : Y,s@FGI2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !gFUC<4bu  
template < typename T > KVCj06}j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fx'E"d  
  { XLsOn(U\&  
  return t; Z1M{5E  
} %R LGO&  
} ; O,?aVgY  
b0R{cj=<[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '.d]n(/lZd  
下面就可以修改holder的operator=了 nwPU{4#l<  
J9yB'yE8  
template < typename T > nV&v@g4Tt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /V)4B4  
  { txXt<]N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); { aq}Q|?/  
} LjMhPzCp  
*'nZ|r v  
同时也要修改assignment的operator() ,7|Wf %X  
6pY<,7t0  
template < typename T2 > _=RK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +2S#3m?1  
现在代码看起来就很一致了。 [u}2xsSx  
;gNoiAxW  
六. 问题2:链式操作 Z@b GLS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DX%D8atrr  
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。 >@c~M  
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。 *]RCfHo\=  
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。 Wg ?P"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uw`fC%-xh  
 `Aa*}1  
template < typename T > m5rJY/  
struct result_1 e3b|z.^8  
  { yCOIv!/zy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Kk_h&by?  
} ; K7N.gT*4  
Jh)K0>R  
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: e<[0H 8  
#cD20t  
template < typename T > '4}c1F1T_  
struct   ref -*r]9f6 x  
  { <m3or  
typedef T & reference; 8x9$6HO  
} ; cXo^.u  
template < typename T > a4L0Itrp  
struct   ref < T &> )mbRG9P  
  { +|=5zWI /  
typedef T & reference; 5};$>47m  
} ; 78i"3Tm)w  
`DPR >dd@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O#5ll2?  
p>@S61 & [  
template < typename T > tuiQk=[ c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $=-Q]ld&]  
  { P.;S6i n  
  return l(t) = r(t); G]- wN7G  
} q T pvz  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }_{QsPx9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ttK`*Ng  
"<J%@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fx783  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o-D,K dY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  !&Z,ev  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 khW9n*  
最后的布局是: r4D 6I,  
                Add %$l^C!qcY  
              /   \ M5Twulz/w  
            Divide   5 (3=(g  
            /   \ {&Bpf K;`)  
          _1     3 iC{~~W6  
似乎一切都解决了?不。 Z{w{bf1&A  
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。 z]YP  
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。 dLSnhZ  
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: PZdYkbj  
]/+qM)F  
template < typename Right > w$5N6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Bn"r;pqWiT  
Right & rt) const ; YaR|)B  
  { x\Y%/C[Kc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LxGE<xj|V%  
} 6rnehv!p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G=8w9-Ww  
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。 =oF6|\]{ ;  
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。 5g- apod  
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。 k"P2J}4eO  
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。 jz[|rwAp  
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? /)i)wxi  
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: ~?}/L'q!b  
P#H#@:/3  
template < class Action > 16\U'<  
class picker : public Action I`%=&l[v_5  
  { eh'mSf^=p  
public : OvPy+I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xLZQ\2q  
  // all the operator overloaded S iw9_c  
} ; Ar sMqb  
13Z6dhZu  
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。 LeW.uh3.  
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: @2_s;!K  
![5<\  
template < typename Right > bIm$7a`T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |Z;w k&  
  { lkg-l<c\J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FGx_ qBG4|  
} w c%  
Ut-6!kAm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IQ{Xj3;?y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U30)r+&  
l1cBY{3QD  
template < typename T >   struct picker_maker 9L#B"lh  
  { vP}K(' (  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %FFw!eVi  
} ; UKK}$B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6sy%KO*A  
  { ,:\2Lf  
typedef picker < T > result; 8VcAtrx_  
} ; @@|E1'c7  
xN"KSQpu  
下面总的结构就有了: <vt^=QA'  
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。 Y)u} +Yg  
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。 QrA8 KSLC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2K*-uT#$~  
至此链式操作完美实现。 /1li^</|p`  
}2c}y7B,_  
oZCi_g 5i  
七. 问题3 S ,(@Q~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [ !R%yD;  
` `;$Kr  
template < typename T1, typename T2 > C-Fp)Zs{0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6vaxp|D  
  { aY:(0en]&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _&%!4n#>  
} 6$6NVq  
1UM]$$:i  
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: Ba+OoS  
&yA<R::o  
template < typename T1, typename T2 > Wq9s[)F"Z  
struct result_2 C(0Iv[~y/  
  { _5m }g!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `X^e}EGWu  
} ; {H+?DMh  
H0(zE *c~  
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? -.*\J|S@g  
这个差事就留给了holder自己。 654%X(:q  
    "G,*Z0V5  
H);'\]_'x  
template < int Order > 7.Mh$?;i9  
class holder; iE Oyc59  
template <> |"-,C}O  
class holder < 1 > (;j7 {(  
  { aBI]' D;  
public : ; p_X7N  
template < typename T > y^A $bTQq  
  struct result_1 YQ)m?=+J  
  { ~+np7  
  typedef T & result; +-nQ, fOV  
} ; UJH{vjIv  
template < typename T1, typename T2 > <M7* N .  
  struct result_2 tQ~B!j]  
  { Ww(_EW  
  typedef T1 & result; heKI<[8l  
} ; !:t9{z{Ixg  
template < typename T > _)l %-*Z7p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .;:xx~G_Q  
  { W$JA4O>b  
  return (T & )r; UH.cn|R  
} O%&@WrFq  
template < typename T1, typename T2 > YzZF^q^I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f$>orVm%.  
  { g=C<E2'i*  
  return (T1 & )r1; 0uz"}v)  
} v/czW\z  
} ; S>,I&`yi  
K|G $s  
template <> Ng"vBycy  
class holder < 2 > 1,j9(m2  
  {  {K9E% ,w  
public : %jxuH+L   
template < typename T > +_eb*Z`5o  
  struct result_1 OkZ!ZS h  
  { gn"&/M9E  
  typedef T & result; 6 b}feEh$!  
} ; r(i)9RI+(  
template < typename T1, typename T2 > ^I{]Um:  
  struct result_2 :6?&FzD`  
  {  W6O.E  
  typedef T2 & result; pU ]{Z(  
} ; H040-Q;S'  
template < typename T > #0u69  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^,K.)s  
  { %h"< IA S.  
  return (T & )r; XyphQ}\u  
} ennz/'  
template < typename T1, typename T2 > PAwg&._K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4p8jV*:@{  
  { #L.}CzAz  
  return (T2 & )r2; 2w|u)ow )  
} KN:dm!A  
} ; P$/A!r  
)95yV;n   
tgtoK|.  
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> >。 -0SuREn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $Ds]\j*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~cBc&u:"  
Gu`Vk/&  
return l(i, j) = r(i, j); hS{ *l9v7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +Z&&H'xD  
P .4b+9T x  
  return ( int & )i; 0D3+R1>_D  
  return ( int & )j; 'eDgeWt/CQ  
最后执行i = j; ICbdKgLz  
可见,参数被正确的选择了。 ?VZXJO{^  
R}X_2""  
jnp6qpY{  
Z*(! `,.bB  
z!C4>,  
八. 中期总结 gVA}?t;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *DC Nu{6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a]Da`$T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2<o[@w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mz$Wo *FB  
Qv0>Pf  
G'?f!fz;  
XBWSO@M'  
(zJ$oRq  
{iIg 4PzrU  
九. 简化 5@>4)dk\  
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。 9g&)6,<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ds$\vSd  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @)Hbgkdi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2mG&@E  
  +-*/&|^等 b!5tFX;J  
2. 返回引用。 \LoSUl i  
  =,各种复合赋值等 f-v ND'@  
3. 返回固定类型。 4`!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %<J(lC9,C  
4. 原样返回。 +ersP@G  
  operator, !/Bw,y ri<  
5. 返回解引用的类型。 \|pK Z6*s  
  operator*(单目) U8QR*"GmT  
6. 返回地址。 z)W#&JFF  
  operator&(单目) @[>+Dzn[6  
7. 下表访问返回类型。 iZ.&q 6  
  operator[] kJ#[UCqzM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q9eYF-+  
  operator<<和operator>> !skb=B#  
cGpN4|*rQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 cEdz;kbUM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LN~N Fjs  
@wB'3q}(  
template < typename Left > ^aD/ .  
struct value_return 9#s95R O  
  { ]cLEuE^&  
template < typename T > ek(kY6x:  
  struct result_1 5}X<(q(  
  { e"o6C\c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; , Y g5X  
} ; s`Be#v  
FU]8.)`G  
template < typename T1, typename T2 > -n=$[-w  
  struct result_2 - 5o<Q'(  
  { 5Aa31"43n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OXIu>jF  
} ; #!8^!}nFO  
} ; 4+/fP  
KD%xo/Z.  
9*-pden l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xJ=ZQ)&]  
nCffBc  
下面我们来剥离functor中的operator() @pqY9_:P1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y-Ziyy  
^ Hz  
return l(t) op r(t) $ ,; ;u:-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BGlGpl  
return op l(t) #51 4a(6  
return op l(t1, t2) o;M.Rt\A  
return l(t) op )d770Xg+  
return l(t1, t2) op b!4N)t>gl  
return l(t)[r(t)] &jXca|wAR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pW*{Mx  
B^8ZoF  
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: aW`:)y&f  
单目: return f(l(t), r(t)); )XmCy"xx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); njy~   
双目: return f(l(t)); g:3d<CS  
return f(l(t1, t2)); pY{; Yn&t  
下面就是f的实现,以operator/为例 O3^98n2  
1&X}1  
struct meta_divide 3o+KP[A  
  { !p]T6_t]Q  
template < typename T1, typename T2 > $ 7U Dz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H$NP1^5!  
  { 90  
  return t1 / t2; YXczyZA`x  
} Nk lz_ ]  
} ; #d }0}7ue  
nwa\Lrh  
这个工作可以让宏来做: |_l<JQvf`E  
*A~($ZtL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [n!$D(|"!V  
template < typename T1, typename T2 > \ =8$|_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mV6#!_"  
以后可以直接用 Y5n z?a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G"G{AS  
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 6@"Vqm|HD  
(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。。。) +IwdMJ8&8  
IY];Ss&i  
Ivz+Jj w  
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 mDb-=[W5  
2-B6IPeI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l%^h2 o  
class unary_op : public Rettype [Z#+gh  
  { NY4!TOp  
    Left l; L_tjcfVo  
public : Wr]O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Na\3.:]z  
' oBo|  
template < typename T > gsW=3m&`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }*?yHJ3  
      { /yLzDCKn  
      return FuncType::execute(l(t)); R ^HohB  
    } x^zdTMNhw  
Gh2#-~|cB  
    template < typename T1, typename T2 > gsnP!2cR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BmJkt3j."  
      { x}v1X`6b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MinbE13?U  
    } J2rvJ2l=t  
} ; \M+MDT&  
u@AI&[Z  
!A~d[</]m  
同样还可以申明一个binary_op %_>Tcm=  
L_E^}^1!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5i|s>pD4z1  
class binary_op : public Rettype I%SuT7"Do  
  { #]@9qPyn  
    Left l; (RExV?:  
Right r; _B}9 f  
public : p`\3if'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YdK _.t0Mu  
&j3` )N  
template < typename T > K*[9j 0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sc$gnUYD{  
      { l`DtiJ?$$0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \$j^_C>  
    } 9e]'OKL+  
]+mjOks~  
    template < typename T1, typename T2 > j]>=1Rd0b(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wcwQjHwd  
      { `ovgWv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X R4)z  
    } F#B5sLNb  
} ; <3lUV7!  
>jv\Qh  
p+RAtRf  
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 /oFc 03d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .?B{GnB>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wEE2a56L-  
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。 Vd21,~^>g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R+d< fe  
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"\nR:\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ALfiR(!  
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) #\LZ;&T'N  
下面是修改过的unary_op 3524m#4&@  
5Q|sta!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;@9e\!%  
class unary_op eHUg-\dy  
  { zFywC-my@  
Left l; Z2#`}GI_m  
  e{0L%%2K  
public : |0kXCq  
{\EOo-&A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gM#jA8gz  
9#Bx]wy  
template < typename T > S7CV w,2  
  struct result_1 N 'i,>  
  { ab@=cL~^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;SKcbws  
} ; 0cFn{q'u  
vOe0}cR  
template < typename T1, typename T2 > g8l5.Mpx  
  struct result_2 p,;mYms  
  { e #M iaX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !R6ApB4ZI  
} ; s/t11;  
 HxIoA  
template < typename T1, typename T2 > '_ 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~RInN+N#  
  { W Y:s gG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0% +'  
} _*E!gPO  
K &dT(U  
template < typename T > 6,+nRiZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DsGI/c  
  { -zKxf@"  
  return OpClass::execute(lt(t)); =|,A%ZGF$  
} H\#:,s{1  
1 i3k  
} ; =9$mbn r  
f{ ^:3"i  
,E}$[mHyjz  
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 m$:&P|!'p  
好啦,现在才真正完美了。 bX2"89{  
现在在picker里面就可以这么添加了: Qx t@ V  
-DCa   
template < typename Right > 6I>^Pf'ND  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sV2iITF p  
  { #epy%>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HnU Et/  
} )yj:PY]  
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。 1'O0`Me>#  
jg_n7  
.~mCXz<x  
f Iy]/  
9Cvn6{  
十. bind c!wtf,F  
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。 3n48%5  
先来分析一下一段例子 K)N0,Qwu  
CS@&^SEj  
o@k84+tn(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FS@A8Bb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Eju~}:Lo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,.v7FM^gO  
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。 Ns=AjhLc z  
我们来写个简单的。 DWm SC}{.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 33a uho  
对于函数对象类的版本: \ZH&LPAY  
s'u(B]E  
template < typename Func > ~uj;qq  
struct functor_trait J/W{/E>;  
  { s9j7Psd  
typedef typename Func::result_type result_type; `ifiL   
} ; *b)Q5dw@1  
对于无参数函数的版本: L1 #Ij#  
1-VT}J(  
template < typename Ret > <Kt3PyF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J4aB Pq`  
  { I%lE;'x  
typedef Ret result_type;  76H!)={  
} ; %b}gDWs  
对于单参数函数的版本: io%')0p5q  
m,_d^  
template < typename Ret, typename V1 > 9|W V~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]%dnKP~  
  { ]}PV"|#K{c  
typedef Ret result_type; * fc-gAj  
} ; u8vuwbra!  
对于双参数函数的版本: ${hz e<g  
ra6o>lI(,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aT!;{+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > - u3e5gW  
  { -1r2K  
typedef Ret result_type; eon!CE0  
} ; }e]f  
等等。。。 XbXA+ey6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #exss=as/  
{}Ejt:rKN  
template < typename Func > \\4Eh2 Y  
struct func_return xUWr}j4;  
  { Bl;KOR  
template < typename T > :@3Wg3N  
  struct result_1 v"Jgw;3  
  { JXU2CyMY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3f76kl(&  
} ; !1sU>Xb4J  
d/,E2i{I7  
template < typename T1, typename T2 > %$ceJ`%1e  
  struct result_2 ~H /2R  
  { v3RcwySk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7C,T&g 1:  
} ; "$^0%-  
} ; &%C4Ugo  
2WBq  
3I=kr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ljJ>;g+  
xFF r  
template < typename Func, typename aPicker > +: Ge_-  
class binder_1 }IkQA#4$  
  { w~\%vXla  
Func fn; Q9?t[ir  
aPicker pk; ;?L\Fz(<   
public : (?&=T.*^  
pBJAaCGm  
template < typename T > !.X.tc  
  struct result_1 E l&h;N   
  { 3{Q,h pZN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uOi&G:=  
} ; `)>7)={  
g:)DNy  
template < typename T1, typename T2 > )ZR+lX }  
  struct result_2 /Wj,1WX~  
  { ]Yyia.B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pK&I^r   
} ; c| ~6Ie  
z4U9n'{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j2n,f7hl.  
\ZXLX'-  
template < typename T > df*w>xS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TYgQJW?  
  { R4's7k  
  return fn(pk(t)); tykB.2f  
} TCVl8)j  
template < typename T1, typename T2 > `TKD<&oL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T=Z.U$  
  { IO$z%r7  
  return fn(pk(t1, t2)); p='-\M74K  
} ug&[ IL~lc  
} ; Hgc=M  
0Fr1Ku!  
SS.jL)  
一目了然不是么? alFjc.~}  
最后实现bind ZXb0Y2AVx  
v Y|!  
<g2_6C\j  
template < typename Func, typename aPicker > T5lQIr@a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ><?BqRm+  
  {  q" @  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2s ,8R  
} h rN%  
V~{ _3YY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E">T*ao  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 dWRrG-'  
#&!G"x7  
十一. phoenix I0= NaZ7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {==pZpyyh  
jk~:\8M(A  
for_each(v.begin(), v.end(), dx_6X!=.J  
( nY?  
do_ WT3gNNx|  
[ ph:3|d  
  cout << _1 <<   " , " Bn wzcl  
] yWIm&Q:  
.while_( -- _1), ")#<y@Rv  
cout << var( " \n " ) ]hw-Bu\{  
) &Y>zT9]$K  
); 8|1^|B(l  
|KCOfVh?|.  
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: 3C>qh{z"  
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 P<dy3 ;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D}mL7d1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `|e!Kq?#Q  
` vk0c  
0Dv JZ|e  
template < typename Cond, typename Actor >  ^y.UbI  
class do_while Y Z}cB  
  { |(IO=V4P  
Cond cd; Ibr%d2yS=  
Actor act; q ojXrSb"y  
public : |cbd6e{!  
template < typename T > q%3<Juq~$  
  struct result_1 +",S2Qmo  
  { Ws[D{dS/  
  typedef int result_type; GY!C|7kN  
} ; f_mhD dq  
7v~j=Z>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @uleyB  
/="HqBI#i  
template < typename T > G$WOzY(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I+?hG6NM  
  { BNm4k7 ]M  
  do 5>0.NiXGf'  
    { 3Kq`<B~%  
  act(t); Q s(Bnb;  
  } ~hX-u8Ul'N  
  while (cd(t)); @s* ,xHE  
  return   0 ; %CH6lY=lI  
} ~5aE2w0K   
} ; -AD2I {C  
F4I6P  
=]>%t]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bY8GA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ISqfU]>[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Opg#*w%-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j'rS&BI G  
下面就是产生这个functor的类: 6qp5Xt+  
j~av\SCU*  
 @|A|  
template < typename Actor > {[OwMk  
class do_while_actor f05d ;  
  { !c(QSf502  
Actor act; pA4 ,@O  
public : ] f 7#N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P'[<A Z  
fj']?a!m  
template < typename Cond > nfE@R."A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ';YgG<u  
} ; s@@1 *VQ  
Z5)eREi=  
DZ`k[Z.VZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wyQb5n2`;~  
最后,是那个do_ 8C&x MA^  
)2j:z#'>  
?S`>>^  
class do_while_invoker ^X? D#\  
  { v|@1(  
public : uH{'gd,q8  
template < typename Actor > Os&1..$Nb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;;#nV$  
  { zB)%lb  
  return do_while_actor < Actor > (act); Lo`F  
} B@cz ?%]  
} do_; W~Z<1[  
c '\SfW<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b|5w]<?'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }!TL2er_  
最后来说说怎么处理break和continue ?tg  y|  
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。 *U#m+@\0  
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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