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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda foQ#a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I1PuHf Qs  
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, xQUu|gtL4  
!Q#{o^{Y~  
m=YU2!Mb  
K_dOq68_  
  class filler DZi!aJ  
  { o865 (<p  
public : r/SG 4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _-EyT  
} ; r#XT3qp$d  
?M[ A7?  
;VWAf;U;B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fFc/ d(  
Uw 47LP  
~R(%D-k  
)E~ 79!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >%wLAS",w  
l5"OIq  
=Q.^c.sw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8QM(?A  
D:erBMKv,  
JU4q zi  
t+eVR8  
二. 战前分析 l8?>>.<P=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2$Tj84'X  
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 #5f-`~^C{  
y3h/ IpT  
-{ H0g]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5=f|7yl  
  /* --------------------------------------------- */ KN*  
vector < int *> vp( 10 ); z_|/5$T>U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hNzB4 p  
/* --------------------------------------------- */ }`@728E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E2m8UBS  
/* --------------------------------------------- */ JYTP 2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y./2Ely  
  /* --------------------------------------------- */ 2sJ(awN>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 92 [; Y  
/* --------------------------------------------- */ 0zi~p>*nJC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $C `;fA  
>(;{C<6|^  
/oriW;OF  
5F~'gLH/F-  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~-I +9F  
1._1, _2是什么? NgY =&W,  
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。 ll C#1  
2._1 = 1是在做什么? 7k rUKYVo  
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。 _ ]Z s,Hy  
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。 q#s,- uu  
#W|'1 OX4  
R=|{n'n$0|  
三. 动工 /AW=5Ck-#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l?Ya"C`FL  
Z-l=\ekJ  
8|" XSN  
;A*`e$  
template < typename T > %T~ig[GstX  
class assignment v&=gF/$  
  { tQjLOv+?=  
T value; @~%r5pz6  
public : =F@W gn,  
assignment( const T & v) : value(v) {} (JM5`XwM  
template < typename T2 > GSRVe/ [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !7kG!)40  
} ; O)jWZOVp >  
,]d,-)KX8  
gntxNp[9T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g4l !xT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /bi}'H+#  
I= &stsH  
.dav8n*  
RS^lKJ1 U  
  class holder q,+yqrt  
  { eN^qG 42  
public : M#8uv-L  
template < typename T > ;S>])5<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9_ d pR.  
  { [xGf,;Z  
  return assignment < T > (t); lGOgN!?i  
} Vb= Mg  
} ; ;NHt7p8SE  
RR]CW  
m_)FC-/pSl  
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: xjVS   
nYX@J6!  
  static holder _1; -&-Ma,M?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o/+13C  
SF>c\eTtx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d&+h}O  
而不用手动写一个函数对象。 cj1cZ-  
?]}8o}G  
FN8NTBk  
[_Qa9e  
四. 问题分析 ;oc&Hb  
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。 IWY;="  
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。 =Xqc]5[i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;oy-#p>N%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ])nPPf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y9&,t\ q  
rl #p".4q  
五. 问题1:一致性 o !vE~  
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?| rv|)n>m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (w}H]LQ  
P7{gfiB  
struct holder }#n;C{z2e  
  { orjj' +;X  
  // PEc=\?  
  template < typename T > ZR(x%ews  
T &   operator ()( const T & r) const Yj6*NZ*  
  { njWL U!  
  return (T & )r; FW21 U<  
} G1o3l~x  
} ; lLF-{  
#g]vc_V  
这样的话assignment也必须相应改动: `0Oh_8"  
T>NDSami  
template < typename Left, typename Right > j 4^97  
class assignment .8by"?**  
  { *tK\R&4,4s  
Left l; ,f[>L|?e  
Right r; Z )SY.iK.  
public : +Zaj,oEE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `1bv@yzq  
template < typename T2 > rV T{90,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i}B2R$Z3  
} ; -@0GcUE:r  
x3o ]U)^  
同时,holder的operator=也需要改动: EV*IoE$W]=  
d%V*|0c)  
template < typename T > @n{JM7ctJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [E/\#4b  
  { N-e @j4WU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [< &oF  
} \uaJ @{Vug  
yrC7F` .  
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。 Ir qZi1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ):b$xNn  
GJoS #s  
return l(rhs) = r; x7eQ2h6O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1$p2}Bf {n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q|D @Yd\  
IVA mV!.z  
template < typename Tp > .O0 +H+  
class constant_t pQtJc*[!  
  { 'a\%L:`  
  const Tp t; G}ob<`o|"  
public : >8qQK r\"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @ CZ T  
template < typename T > 7r~~Y%=C|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Lcg)UcB-#  
  { -T[lx\}  
  return t; yL2o}ZbS  
} F)'.g d  
} ; &i$ldR  
Stu4t==U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \uza=e  
下面就可以修改holder的operator=了 ,v';>.]  
$**r(HV  
template < typename T > v33dxZ'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1ke g9]  
  { -6n K<e`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,I%g|'2  
} 8q,6}mV  
T<55a6NoK  
同时也要修改assignment的operator() tavpq.0O  
i03w 1pSH,  
template < typename T2 > rU2%dkTa  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K"4>DaK2P  
现在代码看起来就很一致了。 ck.w 5|$  
 D0% Ug>  
六. 问题2:链式操作 (K)]qNH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9.a3&*tV[  
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。 #]ypHVE  
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。 :n.f_v}6  
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。 >U]C/P[+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (3{YM(  
/Q2mMSK1h  
template < typename T > (}EB2V9Hh  
struct result_1 L.jh   
  { X bD4:i%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^`)) C;  
} ; &iA?+kV  
+KvU$9Ad>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: q gL aa  
Pl"Nus   
template < typename T > s0k`p<q  
struct   ref d\ 1Og\U|A  
  { qT`k*i?  
typedef T & reference; %Ntcvp)  
} ; ;I}kQ!q  
template < typename T > q(.:9A*0  
struct   ref < T &> b;cdIl!3  
  { !,Va(E|=  
typedef T & reference; X@LRsg  
} ; (+FfB"3]  
GJtZ&H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k|lcc^[0  
}DK7'K  
template < typename T > :=/>Vbd: )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D-4f >  
  { 7zSLAHW  
  return l(t) = r(t); or';A'k  
} Z^IPZF  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #>mr[   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qg[/%$x.  
bS"fkf9  
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 obNqsyc77R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p|&Yku=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /5:bvg+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g#t[LI9(F[  
最后的布局是: }7 c[Q($K  
                Add D IzH`|Y  
              /   \ b+&% 1C  
            Divide   5 |qmu _x\  
            /   \ A#95&kJpy  
          _1     3 i*NH'o/  
似乎一切都解决了?不。 X  .5aMm  
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。 fvF?{k>~}  
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。 ( 8c9 /7h  
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: +L9Eqll  
jg\Z;_!W  
template < typename Right > ZfgJ.<<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N,;5{y1;J  
Right & rt) const S7L=#+Z  
  { I$0)Px%z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,Qnd3[2[  
} ML8<4o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H s"HID  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )>`G  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 kMt 8/E`  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bj"J'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :kf`?u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?)1{)Erf8x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: GP:77)b5  
R5 9S@MsuD  
template < class Action > UM6(s@$  
class picker : public Action s8#X3Rp  
  { mM-8+H?~b  
public : ktdW`R\+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @p NNq  
  // all the operator overloaded X7i/fm{l'  
} ; kT!9`S\  
/O^RF}  
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。 7El[ >  
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[oT-r  
.On|uC)!  
template < typename Right > 5_z33,q2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  OP x`u  
  { ykX/9y+-s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); naw0$kXTA  
} p-/|mL  
Y5FbU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (3 #Cl 1]f  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4W)B'+ZK8  
K?zH35f$  
template < typename T >   struct picker_maker )l[M Q4vWW  
  { ;Mpy#yIU.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qe5U<3{JZ  
} ; j"|=C$Kn/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /i-J&*6_  
  { ,;Hu=;  
typedef picker < T > result; =<X?sj5  
} ; .NvQm]N0.  
a8i]]1Blz  
下面总的结构就有了: W034N[9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /Ya_>+oo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 NCk r /#!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =UJ:tSr  
至此链式操作完美实现。 *i- _6s  
f/Hm{<BY  
0;:.B j  
七. 问题3 Wr3mQU  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [I$ BmGQ  
\e'R @  
template < typename T1, typename T2 > <p\6AnkMr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g)_e]&  
  { |*'cF-lp6v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MF'$~gxo  
} .Jrqm  
ghX|3lI\q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0DmMG  
(h5'9r  
template < typename T1, typename T2 > 8rMX9qTO@  
struct result_2 I>[RqG  
  { !2'jrJGc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -sjd&)~S[  
} ; ( |PAx (  
\CXQo4P  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3`B6w$z>(  
这个差事就留给了holder自己。 n;$5Cq!v=  
    QzzW x2  
" 9^j.  
template < int Order > "E8zh|m o  
class holder; J]G?Rc  
template <> 1!1 beR]  
class holder < 1 > &b?LP]   
  { `(f!*Ru@/z  
public : -Gw$#!  
template < typename T > j|/]#@Yr  
  struct result_1 <X7FMNr[  
  { 5K<5kHpvJ{  
  typedef T & result; ni6{pK4Wqm  
} ; MwR 0@S}*  
template < typename T1, typename T2 > ?I [8'  
  struct result_2 NyVnA  
  { ywb4LKD  
  typedef T1 & result; ^H2-RBE#  
} ; z-LB^kc8oQ  
template < typename T > :w<V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )YX 'N<[  
  { |/2y-[;:  
  return (T & )r; yI ld75S`  
} p"FW&Q=PN  
template < typename T1, typename T2 > }*ZHgf]~#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =ZDAeVz3w  
  { sm\f0P!rv  
  return (T1 & )r1; {e[c  
} :bWUuXVtJ  
} ; +H9>A0JF  
"ajjJ"x A  
template <> pDh{Z g6t  
class holder < 2 > -|Y(V5]  
  { B:e @0049  
public : #ceaZn|@m  
template < typename T > +[ R/=$  
  struct result_1 3$m4q`J  
  { 1\g6)|R-+  
  typedef T & result; P#_sg0oJF  
} ; m^H21P"z  
template < typename T1, typename T2 > F6K4#t+9  
  struct result_2 qnoNT%xazo  
  { s_> f5/i2  
  typedef T2 & result; CMCO}#  
} ; |R56ho5C  
template < typename T > e?Ho a$k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $zyIuJN#  
  { RheRe  
  return (T & )r; @~#Ym1{W  
} ooV3gj4  
template < typename T1, typename T2 > rN%F) q#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7hi"6,  
  { aS pWsT  
  return (T2 & )r2; h-m \%|D  
} )* Q-.Je/U  
} ; KM !k$;my  
Fb4`|  
=Apxdnz,  
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> >。 66'?&Xx'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :J :, m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g=2Rqi5  
%^8^yZz  
return l(i, j) = r(i, j); RtCkVxaEx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5e}A@GyC  
OzQ -7|m'J  
  return ( int & )i; ]Lm9^q14m  
  return ( int & )j; 7yx$N n`(  
最后执行i = j; >A<bBK#  
可见,参数被正确的选择了。 vk?skN@  
V`RNM%Y  
A5H3%o(6k  
LK;k'IJ  
]b=P=  
八. 中期总结 g"L|n7_b  
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: pFm=y#!t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $ KRI'4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X5`AGyX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XO9M_*Va  
;]w<&C!=  
Udc=,yo3Qm  
q~5 9F@  
oX DN+4ge  
)6w}<W*1E  
九. 简化 fnNYX]_bk  
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。 T`9u!#mT=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VL/|tL>E^  
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: mCWhUBghR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BA:yQ  
  +-*/&|^等 "F}'~HWZp  
2. 返回引用。 -YjA+XP  
  =,各种复合赋值等 \/SQ,*O  
3. 返回固定类型。 H{AMZyV0/d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PI~1GyJr@;  
4. 原样返回。 [b/k3&O'  
  operator, k $f Gom  
5. 返回解引用的类型。 ?0 m\(#  
  operator*(单目) v NeCpf  
6. 返回地址。 .!6>oL/iF  
  operator&(单目) X5]TY]  
7. 下表访问返回类型。 \y88d4zX  
  operator[] a3VM '  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8UMF q  
  operator<<和operator>> *5wu   
uu/+.9  
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。 d @*GUmJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [F*4EGB  
[ G e=kFB  
template < typename Left > s (0*  
struct value_return 1O!/g  
  { DEw8*MN  
template < typename T > s%!`kWVJ.  
  struct result_1 yR~R:  
  { )OLq_':^ @  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TP}h~8 /;  
} ; R.s^o]vT  
eVR5Xar  
template < typename T1, typename T2 > xEltwuDd?  
  struct result_2 A+&xMM2Wj  
  { 2TES>}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &I({T`=  
} ; sjM;s{gy  
} ; 8`]=C~ G  
;),BW g  
e } *0ghKI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~=wC wA|1  
^@"H1  
下面我们来剥离functor中的operator() m rJQ#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y')RT R{>M  
k;EPpr-{  
return l(t) op r(t) |w*R8ro_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H Y ynMP  
return op l(t) `T2$4>!  
return op l(t1, t2) pCu!l#J  
return l(t) op  8*c3|  
return l(t1, t2) op Ox#Q2W@Uy  
return l(t)[r(t)] KT.?Xp:z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]=EM@  
;@nFVy>U  
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: $LHa?3  
单目: return f(l(t), r(t)); ;oNhEB:F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gUR]{dq^'  
双目: return f(l(t)); G\;}w  
return f(l(t1, t2)); QI!F6pGF  
下面就是f的实现,以operator/为例 r{sebE\ ;  
@[6,6:h|  
struct meta_divide $2MAZGJV  
  { a Zk&`Jpz  
template < typename T1, typename T2 > y#<MV H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H2r8,|XL  
  { @-)tM.8~  
  return t1 / t2; T'#!~GpB  
} T%F0B`  
} ; OI0B:()  
@+Y8*Rj\3  
这个工作可以让宏来做: =9G;PVk|  
 Q2p)7G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W0zbxJKjd  
template < typename T1, typename T2 > \ Ao7`G':  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o\`>c:.  
以后可以直接用 + zkm(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gr-x |wK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  y\F=ui  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Qpt&3_   
zTD@  
<8 #ObdY!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r,N[)@  
nW+YOX|+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a45 ss7  
class unary_op : public Rettype l+y}4 k=/  
  { }E}8_ 8T6  
    Left l; Y& ] 8 {  
public : ?G08NR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {^Pq\h;  
[<wbbvXR  
template < typename T > RiO="tX'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gcJF`H/iNK  
      { -@IL"U6  
      return FuncType::execute(l(t)); \Xt) E[  
    } Ze!92g  
~~8rI[/  
    template < typename T1, typename T2 > `!G7k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ie^VY($  
      { A%vsno!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AaN"7.Z/  
    } Ae?e 70bY  
} ; bQa oMZB  
P|^$kK  
fj 4^VXD  
同样还可以申明一个binary_op n~Szf  
}~o ikN:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z8Q"% @  
class binary_op : public Rettype ]v5-~E!  
  { Y'Z+, CNf  
    Left l; ~]8p_;\  
Right r; ^ft]b2i  
public : l[/q%Ca'>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6U,fz#<,}  
d `j?7Z  
template < typename T > {5Eyr$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !U BVPR*  
      { E/za @W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1]\TI7/ n  
    } b0a}ME&1  
L8V3BH7B  
    template < typename T1, typename T2 > ?Ay3u^X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5@XV6  
      { S;A)C`X&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mjEs5XCC"  
    } vv 7+ >%  
} ; hteOh#0{   
2[dIOb4b  
g]`bnZ7  
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 $`vkw(;t)1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y,<$X.>QO|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yty` 2$O  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 o&^NwgRCF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cD{8|B*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9B)lGLL}q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xaL#MIR"u"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) x.EgTvA&d  
下面是修改过的unary_op ]@SU4  
]0D9N"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u fw cF*  
class unary_op W3LP ~  
  { ?En7_X{C?  
Left l; F@hYA  
  z/1hqxHl  
public : B4O6> '  
"E>t, D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p,n\__  
|5 xzl  
template < typename T > 3#Y3Dz`  
  struct result_1 Q-R}qy5y  
  { V_;9TC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `)[dVfxA  
} ; DuF7HTN[K  
M^ 5e~y  
template < typename T1, typename T2 > w3#`1T`N  
  struct result_2 Yg6I&#f7&  
  { +p?hGoF=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; id?_>9@P  
} ; 4uX(_5#j  
a{_ KSg  
template < typename T1, typename T2 > O|UxFnB}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k,X74D+  
  { xeB4r/6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ky&KF0  
} >38 Lt\  
 C6)R#  
template < typename T > z{6 YC~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2cjEex:&  
  { Dq`~XS*  
  return OpClass::execute(lt(t)); l#6&WWmr  
}  9d"5wx  
Z}[xQ5  
} ; ZT9IMihV  
Ofm5[q=  
]xR4->eix  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug sA\L7`2H  
好啦,现在才真正完美了。 M@O2 WB1ws  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ea4 * o  
|yAK@ Hl'  
template < typename Right > ycjJbL(.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B+Q+0tw*i  
  { =xBT>h;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !~d'{sy6  
} S$K}v,8.sr  
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。 .b _?-Fv  
taCCw2s-8*  
/:Y9sz uW`  
F; a3  
vpafru4  
十. bind WFj*nS^~l  
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!] ;_q/  
先来分析一下一段例子 ss; 5C:*y  
S*rO0s:  
SKJW%(|3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~BQV]BJ7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \[k% )_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l% |cB93  
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。 C.HYS S  
我们来写个简单的。 k<,u0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &GU@8  
对于函数对象类的版本: <Cr8V'c  
L"^.0*X/d  
template < typename Func > ~T&% VvI  
struct functor_trait (!ZV9S  
  { *N'hA5.z  
typedef typename Func::result_type result_type; RnSm]}?  
} ; {Ve D@  
对于无参数函数的版本: SJOmeN}4)  
*pK lA&_  
template < typename Ret > zS?n>ElI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #~1wv^  
  { $vqU|]J`  
typedef Ret result_type; TC@bL<1  
} ; 0T1ko,C!,e  
对于单参数函数的版本: *) } :l  
bHJoEYY^  
template < typename Ret, typename V1 > m8u=u4z("  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I)rGOda{  
  { 3XGB+$]C  
typedef Ret result_type; blmmm(|~|  
} ; 9H[/Tj-;  
对于双参数函数的版本: Lxz  
:4iU^6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hy;901( %  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -HN%B?}. x  
  { nIR*_<ow  
typedef Ret result_type; +h|K[=l\  
} ; E\_W  
等等。。。 v}&#f&q!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )ZN(2z  
bk0Y  
template < typename Func > IyT ?-R  
struct func_return $^K]&Mft  
  { p6 <}3m$  
template < typename T > M`bL5J;  
  struct result_1 Liij{ahm  
  { /4^G34  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '}T;b}&s  
} ; s{cKBau  
;*.(.  
template < typename T1, typename T2 > w'|&5cS  
  struct result_2 +!Q!m 3/I  
  { E;xMPK$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '1]+8E `Z  
} ; zfirb  
} ; n'ehB%"  
[h^f%  
C#ZhsWS!b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y=3X9%v9g  
[pr 9 $Jr  
template < typename Func, typename aPicker > &7fY_~)B  
class binder_1 6mi$.' qP  
  { tnN'V  
Func fn; Tt`L(oF  
aPicker pk; yS+ (<  
public : ^g-Fg>&M  
C(xqvK~p  
template < typename T > =zz+<!!  
  struct result_1 d b<q-u  
  { (eki X*y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >H)^6sJ;%b  
} ; {zY`h6d  
v;Swo("  
template < typename T1, typename T2 > ^g70AqUc  
  struct result_2 8g.AT@ ,Q  
  { UBL(Nr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cJSVT8  
} ; g;(_Y1YQ  
FT<H ]Nf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (LRNU)vD7$  
BSOjyy1f  
template < typename T > ]c5DOv&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &K+  
  { _k6x=V;9g  
  return fn(pk(t)); O<4Q$|=&?  
} 2wGF-V  
template < typename T1, typename T2 > p "/(>8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tF<^9stM  
  { #"hJpyW 4V  
  return fn(pk(t1, t2)); fE'-.nA+  
} LjSLg[i  
} ; )\0Ug7]?  
{ms,q_Zr  
@k_Jl>X  
一目了然不是么?  V+peO  
最后实现bind Xg,0/P~  
U?JiVxE^  
n?zbUA#  
template < typename Func, typename aPicker > $Z,i|K;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3fm;r5  
  { x(rd$oZO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aB=vu=hF  
} U)u\1AV5  
YR?3 61FK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $K+4C0wX`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Sjw2 j#Q  
N 9c8c  
十一. phoenix :a#F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N$C{f;xV  
d&NCFx  
for_each(v.begin(), v.end(), D8)O4bh  
( fL(':W&n-  
do_ 5ze`IY  
[ I/mvQxp  
  cout << _1 <<   " , " 0[V&8\S~'T  
] (m<R0  
.while_( -- _1), .=>\Qq%  
cout << var( " \n " ) yJF 2  
) IRlN++I!  
); 6e-#XCR{  
FYp|oD2=1  
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: f<g>dQlE  
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 jK\V|5k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "}0)YRz%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +R2^* *<  
a];BW)  
I~d#p ]>  
template < typename Cond, typename Actor > F9Ifw><XM  
class do_while mGt\7&`  
  { [u/zrpTk  
Cond cd; #=`FM:WH  
Actor act; }l,T~Pjb  
public : }5fU7&jA;3  
template < typename T > CWE Ejl  
  struct result_1 6W)xj6<@  
  { *eHA: A_I  
  typedef int result_type; LN@lrC7X  
} ; C$$"{FfgU"  
q :TZ=bs^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fn1 ?Qp|  
H;b8I  
template < typename T > tn"Y9 k|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wrz+2EP`  
  { \Ku9"x  
  do 'dmp4VT3  
    { "}S9`-Wd|  
  act(t); [54@irH  
  } R2Twm!1  
  while (cd(t)); [>b  '}4  
  return   0 ; Py|H? ,6=  
} i0,%}{`  
} ; Ul '~opf  
c+@d'yR  
%MfGVx}nG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1bV2  
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。 T [T6  
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。 @J~ lV\  
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。 *Te4U5F  
下面就是产生这个functor的类: 6Y;Y}E  
S 23S.]r  
$w|o@ Ml)  
template < typename Actor > /Oq1q._9F  
class do_while_actor hg[l{)Q  
  { 1$:{{%  
Actor act; =?meO0]y  
public : j#*asGdp#J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9F2P(aS  
}u(d'9u  
template < typename Cond > PWf{aHsr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2x)0?N[$O  
} ; ,H.(\p_N  
PY^^^01P  
8C*6Fjb#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ft3N#!ubl  
最后,是那个do_ i1b4 J  
3R)cbwL  
uvu**s  
class do_while_invoker (P E# Y(  
  { Z:\;R{D  
public : ?;0nJf  
template < typename Actor > ?RgU6/2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s=H/b$v  
  { c[wQJc  
  return do_while_actor < Actor > (act); OoAr%  
} JVJ1Ay/be  
} do_; j33P~H~  
*=-__|t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ee t+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MZUF! B  
最后来说说怎么处理break和continue  At`1)  
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。 % j[O&[s}  
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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