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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HT,kx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q[|`&6B  
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, xjhAAM  
W6xjqNU  
#L IsL  
k'I_,Z<,  
  class filler % 6hw  
  { Y7t{4P  
public : hte9l)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c>i*HN}Z|  
} ; `7qp\vYL  
F)5B[.ce  
!|:q@|- %@  
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: t|U2 ws#  
QH' [ (  
n\"LN3  
7" STS7_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {|J2clL  
} Ved  
:%b2;&A[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LI|HET_  
z vylL M  
U1HD~  
C94UF7al  
二. 战前分析 hHl-;%#  
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。 ExP25T  
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 j]l}K*8(  
FeeWZe0i  
)< a8a@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G* ~*2>~  
  /* --------------------------------------------- */ Is6']bYh  
vector < int *> vp( 10 ); ^'I5]cRa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M7<#=pX&  
/* --------------------------------------------- */ @oc%4~zl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]vkHU6d  
/* --------------------------------------------- */ .f<VmUca  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fYQi#0drn  
  /* --------------------------------------------- */ i`nw"8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ryp$|?ckJ  
/* --------------------------------------------- */ #Xw[i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +ZA\ M:^b  
6BN(^y#-X  
vgW1hWmHJ  
Cz);mOb%M%  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4Z~Dxo  
1._1, _2是什么? ^21f^>k(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5F sj_wFk  
2._1 = 1是在做什么? |Sv#f2`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :+^$?[6]  
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。 `L*;58MA  
!@Vp Bl  
-zLI!F 0  
三. 动工 {i}Q}OgYq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ftU5 A@(T  
Hr*Pi3dSI  
6`";)T[G9  
<d&)|W  
template < typename T > W>wi;Gf#  
class assignment 2-c0/?_4  
  { /N{@g.edL  
T value; Hh;6B!zb+  
public : v_h*:c  
assignment( const T & v) : value(v) {} :;WDPRx  
template < typename T2 > Eg29|)qsz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :aqskeT  
} ; EM w(%}8w  
})SdaZ  
T_%]#M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5 ^z ,'C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $(L7/M  
Hpg;?xAT  
b-zX3R;  
/ cen# pb  
  class holder to|9)\  
  { RZh)0S>J  
public : 4bzn^  
template < typename T > w ]-iM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DF|lUO]:  
  { "EhO )lR  
  return assignment < T > (t); 9x{prCr  
} "}+/ 0$F  
} ; ;L%~c4`l~m  
vGHYB1=~  
T>%ny\?tHW  
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: JsEEAM:w  
be%*0lr  
  static holder _1; VX[!Vh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SfL`JNi)  
6MNA.{Jdd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l4reG:uYG  
而不用手动写一个函数对象。 xi. KD  
V(uRKu x  
!D&MJThNy  
`80Hxp@  
四. 问题分析 aB!Am +g  
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。 Z|S7 " ,  
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。 32P]0&_O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &*GX:0=/>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5w{pX1z1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S)|b%mVwR  
=T4 w:  
五. 问题1:一致性 s;WCz  
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?| ucPMT0k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &it/@8yH  
,6Q-k4_  
struct holder l*H"]6cXRL  
  { n1(X%%2  
  // &)jZ|Q~  
  template < typename T > K)\gbQ|  
T &   operator ()( const T & r) const m9c T}x&j  
  { r['C.S6  
  return (T & )r; 6|cl`}g_j  
} t3g! 5  
} ; \%Q rN+WQ  
lB~'7r`  
这样的话assignment也必须相应改动: $i>VI  
M?zAkHNS$  
template < typename Left, typename Right > P$Ru NF  
class assignment  Bt3=/<.\  
  { |raQ]b@t&  
Left l; beZ| i 1:  
Right r; n`Iy7X  
public : 3*2pacHpE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E}&jtMRUt  
template < typename T2 > MXV4bgltT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3~xOO*`o  
} ; =W*`HV-w  
@0'|Uygn  
同时,holder的operator=也需要改动: *7ro [  
?} tQaj  
template < typename T > {K8T5zrV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -V/i%_+Ze  
  { %]oLEmn}y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Lo9?,^S  
} {U-EBXV  
Mu%,@?zM^/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]_8 \g`"u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3y,?>-  
7'uc;5:  
return l(rhs) = r; !I_4GE,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @{lnfOESl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _/ZY&5N  
5V bNWrw  
template < typename Tp > 6E]rxps}"  
class constant_t zAUfd[g  
  { TeqsP1{?  
  const Tp t; Q*(o;\s  
public : Mwc3@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _I4sy=tYXK  
template < typename T > g>zL{[e!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >K%x44|  
  { -;"l 5oX  
  return t; J[wXG6M  
} 1_lL?S3,a@  
} ; w,9F riW  
3vU (4}@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P$I\)Q H  
下面就可以修改holder的operator=了 =C)1NJx&~  
HCK4h DKo}  
template < typename T > bp,CvQ'}a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EdpR| z  
  { 1PSb72h<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >.\E'e5^C  
} PM7/fv*,  
9To6Rc;  
同时也要修改assignment的operator() _y UFe&  
[=+/  
template < typename T2 > ^&HYnwk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e,8-P-h~T  
现在代码看起来就很一致了。 cC.DBYV+-  
R 0}%   
六. 问题2:链式操作 sXu+F2O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I&Y(]S,cU  
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。 aa/9o ]  
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。 ,qB081hPG  
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。 >k|[U[@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e_V(G  
p;Kr664  
template < typename T > qE{S'XyM,  
struct result_1 ]XU#i#;c  
  { (xL=X%6a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N{g=Pf?I}  
} ; zhE7+``g  
=C|^C  
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: J~.kb k  
qa6~N3*  
template < typename T > f6 nltZ  
struct   ref 6! 'Xo:p  
  { fZ$2bI=  
typedef T & reference;  E"=$p $k  
} ; Sdp1h0E}7=  
template < typename T > <lR8MqjM_  
struct   ref < T &> rY}ofq7b  
  { p~IvkW>ln)  
typedef T & reference; )A%Y wI$  
} ; G>x0}c  
~55>uw<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'oG'`ED"  
Bx F  
template < typename T > dp_q:P4; B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZV;yXLx|  
  { qv6]YPP  
  return l(t) = r(t); ^iNR(cwgX  
} uk,f}Xc  
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。 =xoTH3/,>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 odDt.gQXU  
DxHeZQ"LL  
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 7f>n`nq?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rtm28|0H'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4hIC&W~f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \m&:J >^  
最后的布局是: r DuG["  
                Add k"J?-1L  
              /   \ zVu}7v()  
            Divide   5 OK=t)6&b  
            /   \ GF&"nW9A  
          _1     3 /hQ!dU.+  
似乎一切都解决了?不。 X}$S|1CjO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;G$FLL1   
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。 yrw!b\  
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: #'qW?8d}  
1a<~Rmcil  
template < typename Right > 2 O%UT?R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6k2~j j1d  
Right & rt) const Y2Bu,/9^  
  { A@UnrbX:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bPNsy@"6  
} a'BBp6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1Q<a+ l  
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。 Yh=Zn[ U  
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。 \T0`GpE  
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。  BeQJ/`  
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。 eW/Hn  
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? Ax ^9J)C  
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: \;}dS SB1  
"TPMSx&Ei  
template < class Action > o%:eYl  
class picker : public Action <3HJkcYGz  
  { A.n1|Q#  
public : RW 5T}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a^BD55d?  
  // all the operator overloaded Liofv4![  
} ; 945psG@|  
TO<g@u]*  
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。 VuGSP]$q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: YpJzRm{Ra  
Hogr#Sn2  
template < typename Right > |c) #zSv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z,*VRuA  
  { ; ?!sU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OX91b<A  
} nP.d5%E  
3hkA`YSYt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]^!#0(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [30e>bSf`  
,Fb#%r%  
template < typename T >   struct picker_maker R0Qp*&AL  
  { q_!3<.sf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >a,w8^7  
} ; q+<TD#xoL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gv`PCA@/d  
  { fI6F};I5}T  
typedef picker < T > result; *N7\d9y  
} ; bz1\EkLL  
bkb}M)C  
下面总的结构就有了: {+!_; zzZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2l9_$evK~  
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。 kns[b [!H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I)clGMS,  
至此链式操作完美实现。 c8(.bmvF  
|nD`0Rbw  
IySlu^a  
七. 问题3 =uHTpHR  
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。 Xr@0RFdr[  
jk~< si  
template < typename T1, typename T2 > Q9( eH2=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m#uutomi0  
  { BJqM=<nQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hSxf;>(d  
} p0Vw@R=  
f.!cR3XgV  
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: cng 1k  
h-<+Pjc  
template < typename T1, typename T2 > qu?D`29  
struct result_2 t JJaIb6Xj  
  { 5z0SjQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; by- B).7  
} ; b(wiJ&t  
W)KV"A3C  
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? 8$1<N  
这个差事就留给了holder自己。 ]1X];x&e  
    V4|pZ]  
oC[$PPqX#  
template < int Order > +?%huJYK,  
class holder; W )\~T:Kn  
template <> (|W@p\Q  
class holder < 1 > #U^@)g6  
  { X"yLo8y8$  
public : dD=dPi#  
template < typename T > q?`bu:yS  
  struct result_1 0 ~VniF^  
  { ^*Sb)tu\ W  
  typedef T & result; j#29L"  
} ; gP`8hNwR  
template < typename T1, typename T2 > vuHqOAFNs  
  struct result_2 m/<7FU8  
  { Uc.K6%iI  
  typedef T1 & result; k5((@[  
} ; 7Kfh:0Ihhy  
template < typename T > Q~nc:eWD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NI3_wV  
  { `U)~fu/\2M  
  return (T & )r; tv5SQ+AI3  
} L.>`;`dmY  
template < typename T1, typename T2 > 90;[5c   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }.x?$C+\"  
  { >=wlS\:"  
  return (T1 & )r1; O3Yv ->#  
} XJGOX n$/  
} ; gz8<&*2  
~h -0rE  
template <> c'[l%4U8[  
class holder < 2 > 5MT$n4zKu  
  { p;g$D=2  
public : :dK/}S0  
template < typename T > WJ8i,7  
  struct result_1 VGkwrS;+I  
  { ;8H m#p7,  
  typedef T & result; Tw=Jc 's  
} ; NeQ/#[~g  
template < typename T1, typename T2 > 0:Xvch0  
  struct result_2 OT+LQ TE  
  { :2}zovsdj  
  typedef T2 & result; o@vo,JU  
} ; tv5G']vO\  
template < typename T > 6Z0@4_Y@B6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ml\A)8O]j/  
  { Tm qtj  
  return (T & )r; `|[Q]+Mx  
} u`3J2 ,.  
template < typename T1, typename T2 > 4Z,MqG>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?(H/a-(:v}  
  { fM6Pw6k  
  return (T2 & )r2; tRFj<yuaq  
} jUYb8:B  
} ; # 2s$dI  
K08xiMjl  
rUR{MF&]D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m\RU |Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s7[du_)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GG-7YJ  
Ru `&>E  
return l(i, j) = r(i, j); >:WnCkbp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |\Nu+w   
!ffdeWHR  
  return ( int & )i; {%*,KB>b  
  return ( int & )j; ?Mtd3F^o?  
最后执行i = j; OW;]= k/(  
可见,参数被正确的选择了。 (]>= y  
CNwIM6t  
;N#d'E\  
E9i M-Lw  
1YL6:5n  
八. 中期总结 8c3Qd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q#$Al  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A!\ g!*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gs7h`5[es  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cxn3e,d`  
Q/xT>cUd  
iv*`.9TK-  
(R5n ND  
@m[q0G}  
kaq H.e(  
九. 简化 jvv3;lWDL.  
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。 `7[z%cuK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yY+)IU.  
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: `83s97Sa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d0vn/k2I  
  +-*/&|^等 ~PAF2  
2. 返回引用。 $dIu${lu  
  =,各种复合赋值等 *mwHuGbZed  
3. 返回固定类型。 d e)7_pCF|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K Rs e  
4. 原样返回。 [uqe|< :  
  operator, Q8OA{EUtq  
5. 返回解引用的类型。 l];w,(u{  
  operator*(单目) q$x$ 4  
6. 返回地址。 ,rc?,J1l  
  operator&(单目) o."k7fLB  
7. 下表访问返回类型。 845a%A$  
  operator[] w/ &)mm{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dNK Q&TC  
  operator<<和operator>> $R6iG\V5  
++1<A& a  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vkUXMMuf+e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d nRbt{`jP  
HGM? ?=  
template < typename Left > sxc^n aK0  
struct value_return ;r'y/ Y'?  
  { E0?R,+>&4  
template < typename T > 6:_@;/03%  
  struct result_1 `< _A#@  
  { TkHyXOk"Ky  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _sLSl; /t  
} ; JWQd/  
5yBaxw`  
template < typename T1, typename T2 > qM}Uk3N0  
  struct result_2 ;r<(n3"F  
  { Zcst$Aro  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  =ie8{j2:  
} ; Lxz!>JO>  
} ; c$fi3O  
su:~X d  
WRIOjQ:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yR}PC/>  
: :?,ZA  
下面我们来剥离functor中的operator() *XN|ZGl/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [ =/Yo1:v  
9NzK1V0X  
return l(t) op r(t) ;6+e!h'1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =T7lv%u  
return op l(t) Qg9*mlm`  
return op l(t1, t2) 3%HF"$Gg  
return l(t) op bzj9U>eY  
return l(t1, t2) op cl2+,!:  
return l(t)[r(t)] TgC8EcLr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'DLgOUvh  
F/8="dM  
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: +ftOJFkI  
单目: return f(l(t), r(t)); Hg[g{A_G[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NWL\"xp `t  
双目: return f(l(t)); 4 H 4W  
return f(l(t1, t2)); "!w$7|% T  
下面就是f的实现,以operator/为例 R{6~7<m.  
Ei$?]~ &  
struct meta_divide $4YyZ!_.@  
  { _T\/kJ)Q\  
template < typename T1, typename T2 > ^v2-"mX<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AlPk o($E*  
  { y&A0}>a:d  
  return t1 / t2; oY NIJXln  
} }253Q!f  
} ; xvpCOoGsz  
PeU>h2t  
这个工作可以让宏来做: %5[,U)X"  
c qWX*&2_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S<Rl?El<=  
template < typename T1, typename T2 > \ 'J[ n}r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rHSA5.[1P  
以后可以直接用 %1JN%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @'5*u~M  
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  iwiHw  
(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。。。) ` @PHV  
40?xu#"  
<q}w,XU  
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 PJ$C$G  
!\'NBq,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H0dHW;U<1  
class unary_op : public Rettype U<|hIv-&  
  { KzgW+6*G  
    Left l; dx.,  
public : 6_rgj{L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cu |S|]g  
YZ0y_it)  
template < typename T > !Py SYY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LvM;ZfAEv  
      { 0aWy!d  
      return FuncType::execute(l(t)); 3)ZdT{ MY  
    } = n>aJ(=Pd  
{.r jp`39  
    template < typename T1, typename T2 > [c`u   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t%k1=Ow5i  
      { .,vF% pQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M94zlW<  
    } 3QZ~t#,7ij  
} ; O>vbAIu  
tMy<MO)Ei  
U07 G&? /  
同样还可以申明一个binary_op tJ qd  
AiDV4lHr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =cP7"\  
class binary_op : public Rettype BH;7CK=7R  
  { ~ZxFL$<'3  
    Left l; )8,)&F  
Right r; Sd9%tO9mf  
public : (>)f#t[9J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7^hwRZJ{  
G+k~k/D6  
template < typename T > 1s"/R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R3dt-v  
      { asj*/eC$/i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )ZHo7X  
    }  ?|$IZ9  
gK%^}xU+  
    template < typename T1, typename T2 > !et[Rdbu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fcp8RBq  
      { QBD\2VR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l)P~#G+C  
    } [t{ed)J  
} ; #"PRsMUw  
,Oj 53w=  
2 D vKW%;  
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 HLruZyN4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vR*TW   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sM  _m  
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。 #q-7#pp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A}h`%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。。。 _Pe,84Ro  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bMjE@S&  
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) ajJ+Jn\  
下面是修改过的unary_op 5h!ZoB)n  
WF&?OHf2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n7$2 1*,  
class unary_op ^{l^Z +b.  
  { p]^?4  
Left l; ]!mC5Ea  
  +<TnE+>j  
public : cy%S5Rz  
i,R+C.6{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F,)\\$=,  
U%qE=u-  
template < typename T > +jv&V%IL  
  struct result_1 M[}aQWT$v  
  { ^DaP^<V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I<}<!.Bc!  
} ; ?E2$  
F?jFFw im  
template < typename T1, typename T2 > QVq+';cG  
  struct result_2 /t $J<bU  
  { ch-.+p3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 49Y_ze6L}  
} ; 0D Q\akh  
>I&'Rj&Mc  
template < typename T1, typename T2 > sSdnH_;&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c 0/vB  
  { A])+Pe  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (;(P3h  
} g=q1@)  
&?wNL@n  
template < typename T > ] l@Mo7|w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'G|M_ e  
  { BJ$\Mb##3@  
  return OpClass::execute(lt(t)); %@Ow.7zh  
} 1SY`V?cu  
aZBS!X  
} ; n72+X  
x./l27}6  
J =j6rD  
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 !$1'q~sO  
好啦,现在才真正完美了。 ~IhLjE  
现在在picker里面就可以这么添加了: L&nqlH@+~  
N#!**Q 0  
template < typename Right > ZaKT~f%%z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NAnccB D!{  
  { %c`P`~sp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3;t{V$  
} fZ7Ap3dmP  
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。 #UYrSM@u  
i7#PYt  
Q}qw` L1  
O% }EpIP_  
K|Kc.   
十. bind M0$wTmXM  
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。 "IE*MmsEz  
先来分析一下一段例子 MjrI0@R  
{%! >0@7  
$?FA7=_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &'{?Y;A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }r _d{nhi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6upCL:A~r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^h^\kW'#  
我们来写个简单的。 FQp@/H^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7JL*y\'  
对于函数对象类的版本: ~bsL W:.'  
C A 8N  
template < typename Func > W, YYL(L  
struct functor_trait F&[MyXU4  
  { 3~5 %6`  
typedef typename Func::result_type result_type; <^v-y)%N:A  
} ; Hp}dm93T  
对于无参数函数的版本: NBaXfWh  
7sglqf>  
template < typename Ret > Ao}J   
struct functor_trait < Ret ( * )() > )/4xR]  
  { 8F(Vd99I  
typedef Ret result_type;  >M-ZjT>  
} ; 8RE"xJMff  
对于单参数函数的版本: Q(0eq_X|6  
G1z0q3< B  
template < typename Ret, typename V1 > Qi?xx')  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "eOFp\vPr  
  { ?K>=>bS^h  
typedef Ret result_type; 'v?"TZ  
} ; z!> H^v  
对于双参数函数的版本: Z}NMDb:t  
miv)R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  FKpyD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^PrG5|,s  
  { ~IIlCmMl,  
typedef Ret result_type; r{1xjAT  
} ; Sb,lY<=  
等等。。。 b xFDB^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PZB_6!}2[F  
"(cMCBVYdA  
template < typename Func > E3`&W8  
struct func_return `k.Nphx~%  
  { Vh o3I[C  
template < typename T > 3`3`iN!8\@  
  struct result_1 ckCb)r_  
  { B(/)mB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ){S/h<4m  
} ; .Km6 (U  
>?yxig:_  
template < typename T1, typename T2 > 9 U!-Zn!  
  struct result_2 /~nPPC  
  { ?VaAVxd29  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8*[Q{:'.  
} ; }p$@.+  
} ; blHJhB&8  
W^sH|2g  
ZlEH3-Zv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KDUa0$"  
4qe!+!#$  
template < typename Func, typename aPicker > \&Bvh4Q  
class binder_1 stcbM  
  { d|Q_Z@;JF  
Func fn; 530Z>q  
aPicker pk; !W?6,i-]  
public : =bDy :yY}  
}2CVA.Qm!  
template < typename T > Th%2pwvER  
  struct result_1 2C@s-`b   
  { kntM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~4{|  
} ; {L9WeosQ  
 jcVK4jW  
template < typename T1, typename T2 > N sNk  
  struct result_2 v$_YZm{!<  
  { :^H#i:4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c(5r  
} ; 4,.B#: 8  
i{.%4tA4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Qe,aIh  
6'YsSde".  
template < typename T > hantGw |  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c^a D r  
  { @GrQ /F7  
  return fn(pk(t)); z3+7gp+I;  
} XzV:q!e-  
template < typename T1, typename T2 > nJ{vO{N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ehe;<A  
  { Q q7+_,w  
  return fn(pk(t1, t2)); y^xEZD1X6-  
} wr+r J  
} ; "S ~(|G  
f:_mrzz  
6r3.%V.&  
一目了然不是么? LH_rc  
最后实现bind +#Q\;; FNP  
X6`F<H`  
/6@iRswa  
template < typename Func, typename aPicker > kl/eJN'S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z#nPn>,q  
  { [(65^Zl`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zv>3Tc0R  
} : #om6}   
{@tqeu%IM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @ UgZZ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )!tqock*v  
G+dQ" cI9  
十一. phoenix |MEu"pY)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g E#4 3  
Sh(Ws2b7  
for_each(v.begin(), v.end(), 'L1=:g.\i  
( KbP( ;  
do_ Iq%f*Zm<  
[ EJ&aT etQ  
  cout << _1 <<   " , " :e|[gEA  
] :1/K$A)^{  
.while_( -- _1), kafRuO~$  
cout << var( " \n " ) ~,jBm^4  
) sCi"qtHP  
); y8k*{1MuO  
rr;p;  
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: VGDds  
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 R<-u`uX nP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vSf ?o\O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #x^dR-@   
Cvk n2T  
6~#$bp^-  
template < typename Cond, typename Actor > H,I k&{@j  
class do_while F[HMX4  
  { yCt,-mz!z  
Cond cd; RD1N@sHDKc  
Actor act; #;*0 Pwe`  
public : qC;1ND  
template < typename T > ]u\K}n6[q  
  struct result_1 *RpBKm&^7  
  { /xseI)y.B  
  typedef int result_type; wAn}ic".b  
} ; WhU-^`[*  
ZBX,4kxK7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YN<:k Wu  
Q;EQ8pL?"  
template < typename T > FdZG%N>Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 f+S-!  
  { Ta 0Ln  
  do 4PsJs<u  
    { RXZ}aX[h  
  act(t); n:i?4'-}  
  } XX])B%*  
  while (cd(t)); =^L?Sgg  
  return   0 ; nGvWlx  
} `EjPy>kM  
} ; _h2s(u >\  
E,fG<X{  
iR`c/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e.<y-b?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 p"lTZ7c:Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 gr%!<2w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0 jszZ_  
下面就是产生这个functor的类: \KpSYX1  
Vu u2SS  
6n}5>GSF  
template < typename Actor >  <m7T`5+  
class do_while_actor WOgPhJ  
  { 7G^`'oZ  
Actor act; c(tX761qz  
public :  ,m^@S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e,0y+~  
.JG>/+  
template < typename Cond > FSp57W$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {8YNmxF#  
} ; <l,Kg 'v  
2G4OK7x  
e?"XMY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %%=PpKYtSD  
最后,是那个do_ \@ j YY~  
nKP[U=ac  
Ba]J3Yp,z  
class do_while_invoker uBPxMwohR  
  { l-GQ AI8  
public : @aX$}  
template < typename Actor > ~SWR|[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^I4/{,Ev  
  { %I&[:  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;g M$%!&  
} sdWu6?B_  
} do_; :mpR}.^hv  
.^Z^L F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .gPXW=r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :W++`f&  
最后来说说怎么处理break和continue in/ITy-  
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。 0VOj,)K=  
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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