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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JhHWu<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d>0 +A)6>  
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, 2 PqS%`XiS  
#3$\Iu  
<eN_1NTH_  
'G&{GVbXY  
  class filler 69m ;XdkKz  
  { jN31hDg<z  
public : ^EELaG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yd EptAI  
} ; WWKvh  
5U`ZbG  
KLoE&ds  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: z~*g~RKS!  
p;T{i._iL  
DdQ;Q5|  
Q=mI 9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {-3LIO  
T9W`?A  
t.T UmJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Byl^?5  
ldha|s.*  
IW=cym7  
7?j;7.i s(  
二. 战前分析 Q?b14]6im  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /1N6X.Zb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 5|3e&  
KWAb-yB  
Hy.AyU|L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }KUd7[s  
  /* --------------------------------------------- */ X cr  =  
vector < int *> vp( 10 ); :Z`:nq.a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~5Pb&+<$  
/* --------------------------------------------- */ [B@'kwD\l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }En  
/* --------------------------------------------- */ **9x?s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *B`Zq)  
  /* --------------------------------------------- */ 2M#M"LHo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FZjHw_pP  
/* --------------------------------------------- */ 7C#`6:tI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .2d9?p3Y  
X%z }VA  
8fA_p}wp  
sn7AR88M;  
看了之后,我们可以思考一些问题: rpeJkG@+  
1._1, _2是什么? S$KFf=0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 afjtn_IB  
2._1 = 1是在做什么? zvABU+{jD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Qt_dEl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m/#a0~dB  
 "KcA  
;iDPn2?6?x  
三. 动工 dJ$"l|$$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YK|bXSA[  
}VDqj}is  
s4&^D<  
74!oe u.>  
template < typename T > $w"$r$K9K  
class assignment +P.+_7+:  
  { jzU.Bu.  
T value; ~?B;!Csk  
public : v<Bynd-  
assignment( const T & v) : value(v) {} l5L.5 $N  
template < typename T2 > ySI~{YVM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aF03a-qw<  
} ; wAnb Di{W  
R|i/lEq  
C8F7bG8c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V5}B:SUB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `/Y{ l  
Df3rV'/~  
@&[T _l  
1S@vGq}  
  class holder i<pk6rO1  
  { Ef<b~E@  
public : GF3/RT9  
template < typename T > @)SL_9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7FRmx 4(!  
  { ,o]4?-  
  return assignment < T > (t); 610D% F  
} ]9\!;Bz^J  
} ; =J1rlnaaEL  
! !PYP'e  
:d ~|jS  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Qt|c1@J  
O]qU[y+  
  static holder _1; N/GQt\tV<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y#g4$"G9  
,^S@EDq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q4V7  
而不用手动写一个函数对象。 7 [g/TB  
a ^%"7Ri  
_V\Bp=9W  
JgHM?AWg|  
四. 问题分析 x\QY@9  
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。 5Ba[k[b^  
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。 [d* ~@P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Znetzm=0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F]9nB3:W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f  nI|  
c2K:FdB  
五. 问题1:一致性 `%j~|i)4  
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?| ]D,MiDph  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b"TjGE  
Wq^qpN)5Y  
struct holder JAI)Eqqv]  
  { 6)BR+U  
  // \w'*z&`W9  
  template < typename T > N~F RM& x  
T &   operator ()( const T & r) const [xKd7"d/n  
  { Dr6A ,3B  
  return (T & )r; #0Tq=:AE>  
} B4]`-mahO  
} ; ?MQ.% J  
u!:z.RH8n  
这样的话assignment也必须相应改动: $U/YR&vcw  
'ky b\q  
template < typename Left, typename Right > ~.!c~fke  
class assignment /6_|]ijc  
  { ]G2uk`  
Left l; \Vl`YYjZ  
Right r; _@R0x#p5M  
public : mJM _2Ab  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WMj}kq)SY)  
template < typename T2 > ?h1H.s2X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @}:uu$OH  
} ; X_v[MW  
sUYxT>R  
同时,holder的operator=也需要改动: CXCpqcC  
$t/x;< .H  
template < typename T > yOvm`9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K x~|jq  
  { K'h1szW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P<K){V  
} wRrnniqf8  
HQ{JwW!m  
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。 $mCarFV-T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rL5z]RY  
,[A'tUl _  
return l(rhs) = r; |g3?y/l  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YA&g$!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7G)H.L)$m"  
Vn~UB#]'3  
template < typename Tp > 7w1wr)qSB  
class constant_t DvM5 k  
  { ,y%3mR_~  
  const Tp t; 7+hK~  
public : vp(;W,ba:|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b]a@  
template < typename T > 6K-5g/hL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3R&lqxhg  
  { >s`J5I!  
  return t; ^`<w&I@  
} ".dZn6"mI  
} ; y ^;l*qq  
o!~Jzd.=h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (8ht*b.5K  
下面就可以修改holder的operator=了 9!><<7TS  
Ssk}e=]  
template < typename T > \(">K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -WQ^gcO=7  
  { !pJeA)W;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TO-$B8*nq  
} c"n ?'e  
kg`.[{k  
同时也要修改assignment的operator() eh[_~>w  
oBUxKisW  
template < typename T2 > z5bo_Eq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jLJ1u/l>;  
现在代码看起来就很一致了。 cVwbg[W]  
$'pNp B#vH  
六. 问题2:链式操作 r &Ca" dI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?:Y#Tbi3  
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。 >{ me  
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。 oy<WUb9W  
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。 >q7BVF6V |  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0q rqg]  
H\ 1qI7N C  
template < typename T > G Xt4j  
struct result_1 b~BIz95  
  { ?`[NFqv_]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3Oa*%kP+  
} ; GjB]KA^  
B4XZko(  
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: J1XL<7  
tDDy]==E  
template < typename T > 7a=S  
struct   ref 1.q_f<U  
  { s s 3t  
typedef T & reference; BGr.yEy  
} ; Vpp;\  
template < typename T > W9oAjO NE  
struct   ref < T &> aiCn"j  
  { HMY@F_qY`u  
typedef T & reference; -|Kzo_" v5  
} ; vEQ<A<[Z  
=:+0)t=ao  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dC}`IR  
k'_ P 7  
template < typename T > H.G!A6bd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q8ImrC.'^  
  { -=698h*  
  return l(t) = r(t); 7< 9L?F2  
} :c8n[+5  
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。 _GqS&JHSf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ESb ]}c:  
OlD`uA  
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 -RJE6~>'\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0uCT+-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  uIMe  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =8=!Yc(>  
最后的布局是: ;3C:%!CdA]  
                Add 5jq=_mHt  
              /   \ BKU'`5`  
            Divide   5 VhEMk\  
            /   \ # fhEc;t  
          _1     3 z1,tJH0  
似乎一切都解决了?不。 _x1EZ&dh  
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。 ezTZnutZ  
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。 4 c'4*`I  
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: /)uM[ dnai  
q;AT>" =)  
template < typename Right > z2/!m[U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const em2_pq9q  
Right & rt) const L(&}Wv  
  { |dadH7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f"&Xr!b.h  
} e,A)U5X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]B9 ^3x[:  
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。 #p yim_  
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。 8(X0 :  
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。 Ua*&_~7kJ  
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。 ?)3jqQ.  
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? EEf ]u7  
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: hv)7H)|l~]  
kReG:  
template < class Action > k4KHS<n0  
class picker : public Action Zzd/K^gg  
  { ecH/Wz1  
public : p*;Qz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UCqs}U8  
  // all the operator overloaded @Z\2*1y6  
} ; k ~6- cx  
YT2'!R 1  
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。 6*1$8G`$8,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ipKG!  
CdhSp$>  
template < typename Right > 4?]oV%aP)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I>w^2 (y  
  { P0\eB S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !eD+GDgE]  
} jv}=&d  
4u:0n>nJ1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %]Cjhs"v  
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。 @Y' I,e  
6 `puTL?  
template < typename T >   struct picker_maker (M% ;~y\  
  { .`LgYW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c" Y!$'|Q  
} ; v}il(w;O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Sr y,@p)  
  { B/YcSEY;  
typedef picker < T > result; kG3!(?:  
} ; |6B6?'  
m<fA|9 F#  
下面总的结构就有了: y1(P<7:t?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -Z?Ck!00  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /(%Ig,<"JC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x1DVD!0~{  
至此链式操作完美实现。 >rRf9wO1l  
o`U|`4,  
Lpm?# g uR  
七. 问题3 (UW6F4:$  
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。 +sn2Lw!^  
!`C?nY  
template < typename T1, typename T2 > Iu6W=A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '?}R4w|)  
  { )q(:eoLDm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]GS ~i+=M  
} g3a/;wl  
V [4n'LcE  
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: g5TkD~w"  
J8h7e}n?  
template < typename T1, typename T2 >  [`bZ5*&  
struct result_2 83?1<v0%  
  { e-!?[Ujv*%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5&|5 a} 8  
} ; |B|@GF?:  
C >kmIw'  
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? _@|fva&s,;  
这个差事就留给了holder自己。 < %rh/r  
    GXEcpc08  
#[,= 1Od(q  
template < int Order > ^+a  
class holder; CSH`pU  
template <> ,]U[W  
class holder < 1 > 5l&jPk!=  
  { ULTNhq R*n  
public : aL 8Gnqf2  
template < typename T > ]F_r6*<  
  struct result_1 xtsL8-u f  
  { z1}1*F"  
  typedef T & result; )DRkS,I  
} ; DOT=U _  
template < typename T1, typename T2 > Za9$Hh/X  
  struct result_2 U%n,XOJ  
  { yYBNH1  
  typedef T1 & result; )8bFGX7|  
} ; qTS @D  
template < typename T > tU(y~)]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w=5   
  { Q-jf8A]  
  return (T & )r; /bi6>GaC:E  
} \{:%v#ZZ  
template < typename T1, typename T2 > 44Q9* ."  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ?;+^  
  { iT[o KD0)  
  return (T1 & )r1; DQMPAj.  
} W?=$V>)  
} ; [jy0@Q9  
%`eJ66T  
template <> b h*^{  
class holder < 2 > JxnuGkE0[#  
  { q;ZLaX\bFl  
public : 8H7O/n  
template < typename T > _HLC>pH~#  
  struct result_1 f.J 9) lfb  
  { 64h_1,U  
  typedef T & result; bI#<Ee0nJ  
} ; |7 ]?>-  
template < typename T1, typename T2 > -}E)M}W  
  struct result_2 z;[gEA+I  
  { cxY$LY!zX  
  typedef T2 & result; 2YE7 23H=Z  
} ; GKiq0*/M  
template < typename T > 6k:y$,w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E2kW=6VO>|  
  { B;SzuCW  
  return (T & )r; m"<4\;GK  
} 75kKDR}6  
template < typename T1, typename T2 > *X~B-a|nJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ax4*xxU  
  { m5)EQE}gPp  
  return (T2 & )r2; P@2tR5<R  
} ] xb]8]  
} ; L'13BRu`  
mm_^gQ,`  
r@olC7&  
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> >。 CdDH1[J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3T" #T&eL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kmmL>fCV"M  
UHr {  
return l(i, j) = r(i, j); ri#,ec|J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `E{;85bDH  
Yr5iZ~V$  
  return ( int & )i; TP~( r  
  return ( int & )j; 5woIGO3X  
最后执行i = j; ^OsA+Ea\  
可见,参数被正确的选择了。 be&6kG  
Sc%aJ1  
]#vWKNv:;  
A(q~{  
!O~}, pp  
八. 中期总结 cC b>zI  
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: #:]vUQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DhY;pG,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。 =ZCH1J5"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6].yRNy"  
:|?~B%-p[  
: [A?A4l  
p^p'/$<6_  
7YMxr3F  
dD[v=Z_  
九. 简化 eA~J4k_  
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。 (xucZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ' %bj9{(0  
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: 4aj[5fhb-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 # rh0r`  
  +-*/&|^等 +i:  E  
2. 返回引用。 ;6DR .2}?>  
  =,各种复合赋值等 j09mI$2y67  
3. 返回固定类型。  rE/}hHU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nvU+XCx  
4. 原样返回。  JA }S{  
  operator, 0|WOReskK  
5. 返回解引用的类型。 R=2 gtW"r  
  operator*(单目) 1.hOE>A%  
6. 返回地址。 SlH7-"Ag  
  operator&(单目) k$9Gn9L%  
7. 下表访问返回类型。 ;y:#S^|?-z  
  operator[] PiIp<fJd$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )OARO  
  operator<<和operator>> MuCQxzvkhf  
9`LU=Xv/  
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。 !1ie:z>s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t9KH|y  
{q5hF5!`)  
template < typename Left > Pur"9jHa4  
struct value_return "2y7&#l   
  { `~w%Jf  
template < typename T > #Z2>TN  
  struct result_1 o=a:L^nt,  
  { >#${.+y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4aIlzaA  
} ; ,g<>`={kK+  
~Mg8C9B?%3  
template < typename T1, typename T2 > =$:4v`W0(  
  struct result_2 18[?dV  
  { 4wM$5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  6Dr$*9  
} ; N7j]yvE  
} ; _umO)]Si  
&gKP6ANx2  
?kT~)k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait % @^VrhS  
+e{djp@m  
下面我们来剥离functor中的operator() LyCV_6;D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `#IT24!  
^{6UAT~!R  
return l(t) op r(t) #nMP (ShK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nvUkbmZG#  
return op l(t) o/i5e=9[y  
return op l(t1, t2) r*  
return l(t) op a3E*%G  
return l(t1, t2) op $[^ KCNB  
return l(t)[r(t)] ;M(ehX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ND99 g  
!O%f)v?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: JzS^9) &  
单目: return f(l(t), r(t)); :,J86#S)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c,u$tnE)  
双目: return f(l(t)); F4aJr%!\6S  
return f(l(t1, t2)); ve_4@J)  
下面就是f的实现,以operator/为例 N;Gf,pE  
jy)9EU=  
struct meta_divide Y9(i}uTi  
  { iM-hWhU  
template < typename T1, typename T2 > {(zL"g46  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0UAr}H.:  
  { =4%WOI  
  return t1 / t2; qz_TcU'  
} "~,(Xa3x  
} ; B )3SiU  
fPuQ,J2=  
这个工作可以让宏来做: TJGKQyG$L  
d'eM(4R@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oR%E_g?mI~  
template < typename T1, typename T2 > \ SUQ}^gn]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \2VZkVO9  
以后可以直接用 0aq-drl5\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t+Tg@~K2[>  
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`PGV+3j  
(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。。。) ;{)@ghD  
'kONb  
vXWESy  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]H@uuPT!  
$EHn ;~w T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w}KcLaI  
class unary_op : public Rettype Z( clw  
  { :\HN?_?{4  
    Left l; '1T v1  
public : =GS_ G;Dz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7Bb@9M?i  
'bqf?3W  
template < typename T > jC }u>AB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T?$?5  
      { Iw-6Z+ 94  
      return FuncType::execute(l(t)); *g_>eNpXD  
    } gQzF C&g  
(TK cSVR  
    template < typename T1, typename T2 > O9 r44ww  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FH@e:-*=  
      { 'aSORVq^e[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L?5t <`#lw  
    } a\.?{/  
} ; $7ME a"a  
=>TtX@Q{  
uqH! eN5  
同样还可以申明一个binary_op ntUVhIE0  
-cS4B//IK8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (>% Vj  
class binary_op : public Rettype lIT2 AFX+  
  { 7VD7di=D  
    Left l; nFOG=>c}  
Right r; R}YryzV5  
public : D.JVEKLkU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J~ rC  
#nL0Hx7]E  
template < typename T > trA `l/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tz> X'L  
      { 9d|7#)a;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;:YjgZ:+Q]  
    } r]vBr^kq  
E<_6O Cz  
    template < typename T1, typename T2 > (9QRg;   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 57%cN-v*  
      { KPK!'4,cu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .}opmI  
    } h*'5h!  
} ; ;^SgV   
DO*C]   
u8\QhUk'G  
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 MO+0]uh:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M0\[hps~X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u01^ABn  
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。 h(K4AiGE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~d8o,.n`1  
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。。。 p 5w g+K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  Ue Tp,  
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) a,\u|T:g  
下面是修改过的unary_op EnAw8Gm*  
WWz ns[$f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f4^_FK&  
class unary_op 5,fzB~$TX(  
  { q&x#S_!  
Left l; <\ c8q3N  
  a_j#l(] 9  
public : ?NeB_<dLa`  
@K> Pw arl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;f*xOdi*k  
Jx7^|A  
template < typename T > jl7-"V>j?;  
  struct result_1 %8}w!2D S  
  { 9&jNdB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -I<`!kH*  
} ; 6ng9 o6  
M6n.uho/  
template < typename T1, typename T2 > yx4c+(J^8  
  struct result_2 >@W#@W*I@  
  { 81 C?U5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U{m:{'np(H  
} ; /pEki g7M  
o^J&c_U\3'  
template < typename T1, typename T2 > HRh".!lxy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R'U(]&e.j  
  { )Qp?LECrt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b9jm= U  
} 21Opx~T3  
Er`PYE J  
template < typename T > /qr8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c7 -j  
  { (d\bSo$]  
  return OpClass::execute(lt(t)); Nq3P?I(<  
} %hh8\5l.:  
U^I'X7`r  
} ; L x&ZWF$  
:}-[%LSV  
Mf"B!WU>]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 9 R1]2U$|  
好啦,现在才真正完美了。 64cmv}d_  
现在在picker里面就可以这么添加了: )k Uw,F=6  
7v_e"[s~  
template < typename Right > V2X(f6v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TUt)]"h<  
  { s.R(3}/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kzT'  
} gsAO<Fy  
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。 >F v8 -  
7+bzCDKU  
&3efJ?8  
t+tGN\q  
pY@+.V`a  
十. bind &R]G)f#w%*  
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。 K.SHY!U}  
先来分析一下一段例子 n1|%xQBU@  
eAj}/2y"  
N C& 1l]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fk\xq`3'c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 622).N4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (46)v'?  
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。 e0P1FD<@  
我们来写个简单的。 &2DW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RXDk8)^  
对于函数对象类的版本: ur|2FS7  
-Y6JU  
template < typename Func > ~H.;pJ{ 8  
struct functor_trait x8^Dhpr6  
  { R?(j#bk  
typedef typename Func::result_type result_type; |N*>K a;  
} ; 20q T1!j u  
对于无参数函数的版本: Z=xrj E  
2WoB;=  
template < typename Ret > JQb]mU%?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >HDK< 1>  
  { @AwH?7(b  
typedef Ret result_type; q^s$4q  
} ; +hfl.OBy  
对于单参数函数的版本: lyyi?/W%  
V\_ &2',t  
template < typename Ret, typename V1 > ^l9S5 {  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1~+w7Ar =(  
  { CAXU #  
typedef Ret result_type; tP\Utl-0  
} ; tNjrd}8s  
对于双参数函数的版本: ms?h/*E<H  
*]LM2J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^^v!..V]J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ne=D $o  
  { uwbj`lpf  
typedef Ret result_type; pCq{F*;  
} ; ZjzQv)gZ  
等等。。。 A9"ho}<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *aSFJK  
Y!5-WX H  
template < typename Func > 'b-}KDP  
struct func_return <_D+'[  
  { _^KD&t%!+y  
template < typename T > qwN-VCj  
  struct result_1 u~K4fP  
  { 3+)i23[4=\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t ({:TQ  
} ; Uu G;z5  
x{=ty*E  
template < typename T1, typename T2 > 6`4=!ZfI  
  struct result_2 y'(;!5w  
  { MQhL>oQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @6\8&(|  
} ; 4h-y'&Z  
} ; Gv<K#@9T  
E0GpoG5C  
Pd>hd0!.%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mq$e5&/  
BsxQW`>^y  
template < typename Func, typename aPicker > f;QWlh"9  
class binder_1 NbSwn}e_  
  { =x=#Etj|  
Func fn; Up8#Nz T  
aPicker pk; NKRNEq!  
public : LdA&F& pI  
gzeG5p  
template < typename T > Ra.<D.  
  struct result_1 7dAa~!/(  
  { &QvWT+]c'0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q$K^E  
} ; PQ1\b-I  
.Zo8KwkFY  
template < typename T1, typename T2 > cd\0  
  struct result_2 @;pTQ 5 I  
  { S/8xo@vct]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gg933TLu(Q  
} ; xmbkn}@A  
Tc{r}y[)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }y'KS:Jb  
@zE_fL  
template < typename T > A!SHt7ysJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KN5.2pp  
  { {eS!cZJ  
  return fn(pk(t)); oveW)~4  
} 7GpSWM6  
template < typename T1, typename T2 > 8hdd1lVKO8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wa ,  #  
  { p5E|0p  
  return fn(pk(t1, t2)); +[:}<^p?cG  
} ZVViu4]?y  
} ; ^ *RmT  
q_JES4ofx  
Y8(g8RN  
一目了然不是么? dKhDO`.s  
最后实现bind 5X'[{'i,  
O]`CSTv'_  
5ZUqCl(PX)  
template < typename Func, typename aPicker > 8 "|')f#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dnH?@ K  
  { .Q4EmpByCg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jf@#&%AC9  
} *SL v$A  
5s`NR<|2L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m%ak]rv([  
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。 ]QRhTz  
qpFFvZ W  
十一. phoenix >tYptRP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A6= Um%T  
q8`JRmt)H  
for_each(v.begin(), v.end(), PO1sVP.S  
( J1hc :I<;  
do_ *o`bBdZ  
[ Jk 0 ;<2j  
  cout << _1 <<   " , " ^I@43Jy/  
] [{L4~(uU8  
.while_( -- _1), %3|0_  
cout << var( " \n " ) (Jy7  
) /(5 SJ(a  
); ohOze\T)=  
Kb#py6  
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: * ix&"|h  
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 @ITJ}e4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S!0<aFh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ==~X8k|{E  
9H`Q |7g(5  
gM '_1zs U  
template < typename Cond, typename Actor > [YLaR r  
class do_while ['Hl$2 j  
  { 0PjWfM8%  
Cond cd; \GEFhM4)  
Actor act; ULNU'6  
public : ^/U-(4O05*  
template < typename T > UzWf_r  
  struct result_1 Tm 6<^5t  
  { S)T~vK(n  
  typedef int result_type; iG!tRNQ{y  
} ; Dqs{ n?@n  
$_onSYWr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %@Bl,!BJ,  
!X*+Ct^  
template < typename T > =]K;"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Xts}(L  
  { P{h;2b{  
  do Mpzt9*7R  
    { }.>( [\ q  
  act(t); @2nar<  
  } g ]e^;  
  while (cd(t)); YKlYo~fGN9  
  return   0 ; ]6bh#N;.  
} +mIO*UQi  
} ; 5B< em  
T@ (MSgp9  
@FKm_q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E3@G^Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^~'tQ}]!"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2v\,sHw+-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `q@5d&d`j  
下面就是产生这个functor的类: 0z1m!tr  
~oWCTj-  
}6*+>?  
template < typename Actor > o$)pJ#";F  
class do_while_actor ]%>7OH'  
  { |qnAqzK|  
Actor act; aAhXHsZ|26  
public : t6(LO9Qc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [H<![Z1*r  
OGpy\0%  
template < typename Cond > :m#[V7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c>!zJA B  
} ; *-'u(o  
Ta8;   
-.<fGhmU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ce7$r*@!  
最后,是那个do_ +L03. rf  
6[b'60CuZL  
4 ;ybQ  
class do_while_invoker AqnDsr!  
  { b&BkT%aA(G  
public : ?y_W%og W  
template < typename Actor > W}{RJWr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JcV'O)&  
  { 5tfD*j n  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1?%Q"*Y&  
} z=%&?V  
} do_; {BPNb{dBKr  
69/aP=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m.!n|_}]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 goBl~fqy0  
最后来说说怎么处理break和continue r{2V`h1/|  
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。 Ya~*e;CW2  
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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