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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y1?"Ut  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JH%^FF2  
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, ^ lUV^%f  
Qg7rkRia  
YpAJ7 E|7  
92@/8,[  
  class filler sG/mmZHYzr  
  { },"T,t#  
public : >y2;sJ4]D%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  t8 "*j t  
} ; ,ZpcvK/S  
dF d^@b  
ad\?@>[ I  
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: :QndeUw  
i/&?e+i  
B@:c 8}2.  
F/"Q0%(m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {*=+g>R gD  
;B35E!QJ  
_f~(g1sE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SWAggW)  
73-*| @6  
yqy5i{Y  
-xJ_5  
二. 战前分析 Kk}|[\fW  
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。 @R5jUPUVV  
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 fp jy[$8  
~ wMdk9RQ  
BFU6?\r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0 !D,74r  
  /* --------------------------------------------- */ Quc,,#u  
vector < int *> vp( 10 ); yGNZw7^(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A@8Ot-t:\2  
/* --------------------------------------------- */ o -< 5<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WjyuaAWY  
/* --------------------------------------------- */ >-2eZ(n)"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 61Z#;2]  
  /* --------------------------------------------- */ Qy)+YhE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r/X4Hy0!lT  
/* --------------------------------------------- */ U4DQ+g(A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +E8Itb,  
7x/S4Gs'4  
Di[}y;  
`1cGb*b/  
看了之后,我们可以思考一些问题: bv.DW,l%'  
1._1, _2是什么? *%G$[=  
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。 U Hej5-B  
2._1 = 1是在做什么? yIm@m[B;  
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。 `y&d  
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。 t/;@~jfr@  
[m9Pt]j@  
i+/:^tc;  
三. 动工 e&Z\hZBb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Uoskfm  
g/)$-Z)Nu  
+N161vo7  
.k{omr&Dy5  
template < typename T > /jR]sC)xs  
class assignment ~s}0z&v^te  
  { k,EI+lCX  
T value; ?;{fqeJz  
public : @S/PB[%S  
assignment( const T & v) : value(v) {} K !X>k  
template < typename T2 > rAc Yt9M#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qfhhceb6#J  
} ; ep"YGx  
Rw]4/  
Hpo/CY/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0-)D`s%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fI{ZElPp  
x+kP,v  
:<-,[(@bR  
#n=b*.  
  class holder =)56]ki}  
  { sUaUZO2V  
public : 5e!YYt>  
template < typename T > 0D;MW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -qki^!Y?  
  { Km~\^(a '  
  return assignment < T > (t); QN%w\ JXS  
} _$<Q$P6y  
} ; ? x1"uH  
#z|\AmZ\  
5:jbd:o  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: X(D$eV  
go, Hfb  
  static holder _1; u3!aKXnv<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O|#N$a&_N  
; Q-f6)+&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fIrl?X']  
而不用手动写一个函数对象。 cz8%p;F:  
]J^ 9iDTTA  
b\/:-][  
E"ju<q/Q  
四. 问题分析 DRldRm/  
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。 m){.{Vn]  
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。 q!iMc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ap;tggi(H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >U~B"'!xV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >*xa\ve  
B,sv! p+q5  
五. 问题1:一致性 fvajNP  
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?| !/4f/g4Ze  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $}d| ~q\  
UcCkn7}  
struct holder 8^fkY'x  
  { b P>!&s_  
  // ILt95l  
  template < typename T > X-oHQu5  
T &   operator ()( const T & r) const !Jo3>!,j  
  { %IS'R`;3  
  return (T & )r; r7tN(2;5  
} ?^z!yD\  
} ; o E+s8Q  
1'5I]D ec  
这样的话assignment也必须相应改动: ZeD""vJRY  
)oOcV%  
template < typename Left, typename Right > (fgX!G[W  
class assignment o.tCw\M$g  
  { 0B(<I?a/  
Left l; myT z  
Right r; 0dKI+zgr  
public : 6qA48:/F=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _=c>>X  
template < typename T2 > =RR225  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1y5]+GU'`  
} ; eSZS`(#!(  
bl|k6{A  
同时,holder的operator=也需要改动: 15Vb`Vf`N  
X!5  
template < typename T > $!c)%qDq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (7RxCo=X  
  { ?^i$} .%W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wj>mk  
} p*10u@,  
qC9$xIWq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ||y5XXs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i/rdPbq  
L&1VPli  
return l(rhs) = r; kJ6=T6s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n{F$,a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dc |!H{Yr  
qvz2u]IOw  
template < typename Tp > G| pZ  
class constant_t T>(nc"(  
  { wiWpzJz  
  const Tp t; <dx xXzLT  
public : ?PNG@OK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4[z a|t  
template < typename T > iw<#V&([ J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wvl>iHB  
  { v}hmI']yf  
  return t; @;}bBHQz{p  
} qkC+9Sk  
} ; QRnkj]b  
~je#gVoUR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]%IcUd}  
下面就可以修改holder的operator=了 u7>b}+ak&  
q/xMM `{  
template < typename T > - |mWi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]=p@1  
  { :.['e`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NLFSw  
} hkw;W[ZWa  
\^iPU 27H  
同时也要修改assignment的operator() Y:C7S~  
PF@+~FI  
template < typename T2 > 4C^;lK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q10gKVJum  
现在代码看起来就很一致了。 '1A S66k  
g(t"+ P  
六. 问题2:链式操作 qG7^XO Ws-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l%*KBME  
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。 s z  
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。 ]gYnw;W$  
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。 U0'>(FP~2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8YC\Bw  
Ev;HV}G  
template < typename T > #%k!`?^fbK  
struct result_1 _aVrQ@9  
  { 43pQFDWa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gK/mm\K@  
} ; D<$~bUkxR  
/5 Wy) -  
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: Go3EWM`Cd8  
Tl=cniy]  
template < typename T > &~U!X~PpB  
struct   ref !=@Lyt)_b  
  { -x2/y:q`  
typedef T & reference; LtKiJ.j?A  
} ; _ngyai1  
template < typename T > > 4ex:Z  
struct   ref < T &> Vh^fbv`?  
  { Vu '/o[nF>  
typedef T & reference; kH1hsDe|&y  
} ; ";38v jIV  
Ei2Y)_   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pk[:+. f(  
5Jq~EB{"  
template < typename T > fk4s19;?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jr{C/B}  
  { Q=J"#EFs  
  return l(t) = r(t); zu&5[XL  
} k|Vq-w  
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。 1a 3rA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <b>@'\w9  
 sBY*9I  
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 ARAC'F0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?-0k3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gwxx W   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^Bn)a"Gd  
最后的布局是: cc7*O  
                Add x/Se /C  
              /   \ [H z_x(t26  
            Divide   5 <qN0Q7  
            /   \ OiNzN.}d  
          _1     3 )ALPMmlRs  
似乎一切都解决了?不。 F+Rtoq|  
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。 V %'`nJ!  
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。 wEENN_w  
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: B PTQm4TN  
"Wr5:T-;  
template < typename Right > RvKP&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D_ xPa  
Right & rt) const M3@Wb@  
  { F<q'ivj:w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >k,|N4(  
} @#K19\dQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yjUZ 40Dq  
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。 / PG+ s6  
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。 F>Rz}-Fy  
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。 'HTr02riY  
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。 w~a^r]lPW  
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? W)3?T& `  
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: N&7= hni  
!!Z#'Wq  
template < class Action > 0xrr9X<  
class picker : public Action fyPpzA0  
  { =; Gw=m(  
public : XL@i/5C[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $ysemDq-a\  
  // all the operator overloaded `Bk7W]{L  
} ; GZ0? C2\  
J$  
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。 0 3fCn"  
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: r(xh5{^x  
1ael{b!  
template < typename Right > rF:C({y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^;jJVYx-PP  
  { C,7d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GL$!JKWp  
} "MHm9D?5  
ntbl0Sk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8uq^Q4SU  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E^w2IIw  
*,<A[XP  
template < typename T >   struct picker_maker '?dO[iQ$:  
  { ^Gt&c_gH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lxb+0fiN  
} ; -SZXUN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uKc x$  
  { M#X8Rs1`  
typedef picker < T > result; xY9 #ouF  
} ; 1O@ qpNm  
Ix@rn  
下面总的结构就有了: >QO^h<.>  
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。 g^|}e?  
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。 r/zuo6"5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |S.G#za  
至此链式操作完美实现。 3qJOE6[}%  
ITJ{]7N  
Klfg:q:j+b  
七. 问题3 VuA7rIF$66  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k7JE{(Ok  
4?Pdld  
template < typename T1, typename T2 > TI4#A E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {y)O ?9q  
  { Ie{98  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hhd%j6  
} j8n_:;i*  
t80s(e  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XN9s!5A<L)  
]D?//  
template < typename T1, typename T2 > f%vJmpg  
struct result_2 U-Ia$b-5!  
  { J1OZG6|e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  m(CW3:|  
} ; < kyT{[e+6  
X`i'U7%I  
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? 6. N?=R  
这个差事就留给了holder自己。 ]<b$k  
    biAI*t  
2gM=vaiH=  
template < int Order > I\ e?v`e  
class holder; n@5Sp2p  
template <> 9U[Gh97Sf  
class holder < 1 > |^fubQs;2  
  { zVN/|[KP4  
public : Zoe>Ow8mE`  
template < typename T > u=_"* :}  
  struct result_1 qLrvKoEX2  
  { J{>9ctN  
  typedef T & result; ;fomc<  
} ; \:]  
template < typename T1, typename T2 > ?bFP'.  
  struct result_2 9/A$ 3#wF  
  { od~^''/b  
  typedef T1 & result; BGM5pc (ei  
} ; .*XELP=BT  
template < typename T > vHR-mQUs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TdGda'C  
  { kc*zP=  
  return (T & )r; A/5??3H  
} +m?;,JGt  
template < typename T1, typename T2 > -& Qm"-?:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5)h#NkA\J  
  { eC%uu  
  return (T1 & )r1; m(0sG(A~  
} @ig'CF%(  
} ; u#(& R"6  
& gF*p  
template <> <Jt H/oN  
class holder < 2 > ;+v5li  
  { 6Gt~tlt:L  
public : Oi#4|*b{W  
template < typename T > 5)712b(&  
  struct result_1 E/bIq}R6  
  { 5mzOr4*0  
  typedef T & result; ]U[y3  
} ; U -RR>j  
template < typename T1, typename T2 > D5]AL5=Xt2  
  struct result_2 wyzx9`5~d  
  { R7)\w P*l5  
  typedef T2 & result; (!b_o A8V  
} ; 8: #\g  
template < typename T > RF3?q6j ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mc8|4/<Z  
  { k+-IuO  
  return (T & )r; .II*wK k  
} Q` ?+w+y7  
template < typename T1, typename T2 > t<~WDI|AN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1XfH,6\8i  
  { 4%!#=JCl  
  return (T2 & )r2; vjo@aY.x  
} WP(+jL^-  
} ; So?.V4aD_  
s*'L^>iZ  
R%gkRx[  
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> >。 XKp$v']u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #+VH]7]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s |40v@ M  
cnJL*{H<2  
return l(i, j) = r(i, j); > L5fc".  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N5W;Zx]  
n oWjZ  
  return ( int & )i; /"~ D(bw0=  
  return ( int & )j; GCrIa Z  
最后执行i = j; 2T3TD%  
可见,参数被正确的选择了。 cb36~{  
Th!.=S{Y5  
4)]w"z0Pc  
VSm[80iR0  
l'yX_`*Iq  
八. 中期总结 [cJQ"G '  
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: 0QzUcr)3+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Oup5LH!sW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0^%\! Xxq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SW94(4qo  
] lBe   
}Iyr u3M][  
A/bxxB7w  
^{ Kj{M22  
\VL_  
九. 简化 xXa* d  
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。 |AosZeO_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6CQ.>M:R  
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: %:jVx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R,Gr{"H  
  +-*/&|^等 8S8^sP  
2. 返回引用。 /6?A#%hc  
  =,各种复合赋值等 BIu%A]e"  
3. 返回固定类型。 5,Q3#f~!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )^Ha?;TS  
4. 原样返回。 KOQiX?'  
  operator, }"$2F0  
5. 返回解引用的类型。 3Jt7IM!9[  
  operator*(单目) h;q= <[h\  
6. 返回地址。 .,-,@ZK  
  operator&(单目) q5Bj0r[/o  
7. 下表访问返回类型。 bHJKX>@{  
  operator[] jruXl>T!U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E$u9Jbe  
  operator<<和operator>> UxGr+q  
Nu/D$m'PY  
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。 ^Vbx9UN/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \vH /bL  
"PFczoRZ  
template < typename Left > s!lLdR[g  
struct value_return For`rfR  
  { knX*fp  
template < typename T > 7@[HRr  
  struct result_1 }Q }&3m~g  
  { 9+z5 $  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \+?>KpE,b  
} ; MC 8t"SB  
*qX!  
template < typename T1, typename T2 > WFGcR9mN?  
  struct result_2 P^lzl:|  
  { ]"ZL<?3g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (31ia"i%  
} ; a&sVcsX  
} ; j{U#g8  
;~A-32;Y4  
<yoCW?#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u~uR:E%'C  
JYAtQTOR  
下面我们来剥离functor中的operator() ]JQ+*ZYUE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8fG$><@  
 |UudP?E  
return l(t) op r(t) AX`>y@I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ok0zgi  
return op l(t) xSf&*wLE  
return op l(t1, t2) }\iH~T6  
return l(t) op Q|gw\.]$&[  
return l(t1, t2) op iY|zv|;]=  
return l(t)[r(t)] P#8+GN+bF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %^`b)   
: ~R Y  
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: B% ]yLJ  
单目: return f(l(t), r(t)); WxLmzSz{xD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v+), uj  
双目: return f(l(t)); z: ;ZPSn  
return f(l(t1, t2)); &Zzd6[G+  
下面就是f的实现,以operator/为例 g9T9TQ-O  
1WTDF  
struct meta_divide [Iwb7a0p  
  { k;7R3O@  
template < typename T1, typename T2 > ]j4Nl?5*x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?(t{VdZSzQ  
  { ~BUzyc%  
  return t1 / t2; 0x N1Xm0d  
} y ~PW_,  
} ; 3d1$w  
H'2J!/V  
这个工作可以让宏来做: :jKiHeBQu?  
)335X wA+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >V01%fLd  
template < typename T1, typename T2 > \ 5W Z9z-6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `<?{%ja  
以后可以直接用 #`g..3ey  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /'[m6zm]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 o+w G6 9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >`0l"K<  
b`9J1p.;  
ym]12PAU5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 z PW[GkD  
<P%<EgOE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x5X;^.1Fr  
class unary_op : public Rettype Ej[:!L  
  { @5[9iY  
    Left l; M*+MhM-  
public : tc|`cB3f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yn~N;VUA  
o94]:$=~  
template < typename T > 9 rMP"td  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b|rMmx8vA  
      { \{GBaMwG~  
      return FuncType::execute(l(t)); y8HwyU>  
    } !{WIN%O  
+,g"8&>  
    template < typename T1, typename T2 > +WH|nV~lQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 &(w\#'  
      { @W|N1,sp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q n6ws  
    } |riP*b  
} ; c; MF  
HCCEIgCT  
.{=|N8*py8  
同样还可以申明一个binary_op t_+Xt$Q7C  
#s}cK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2#XYR>[  
class binary_op : public Rettype #^] v5s  
  { 46(=*iT&V  
    Left l; 4t]YHLBS  
Right r; D)_67w|u|  
public : `pTCK9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MS=zG53y  
O'WB O"  
template < typename T > W5f|#{&L:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T, z80m}  
      { nZtP!^#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )tD[Ffvr  
    } `w;8xD(  
1Z$` }a  
    template < typename T1, typename T2 > jG E=7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }JWLm.e  
      { SKUri  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7gx 7NDt  
    } v 0 3  
} ; &yabxl_  
8NUVHcB6  
K8R}2K-Y  
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 I\8F.J1_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 </jzM?i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pw :{  
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。 01_*^iCf5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dus [N< w  
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。。。 jMAZ4M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J?1U'/Wx2  
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) 7C::%OF~7  
下面是修改过的unary_op cU[^[;4J<  
Ocp`6Fj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M];?W  
class unary_op HO`N]AMw  
  { V9 J`LQ\0  
Left l; gR]NH  
  xl]1{$1M  
public : 6 o!*bWh  
!,0%ZG}]7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :,f~cdq=  
GI ;  
template < typename T > ]}za  
  struct result_1 ib,BYFKEW  
  { *pP&$!bH%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vTk\6o q  
} ; ox&PFI0Gn  
Y48MCL  
template < typename T1, typename T2 > c2o.H!>  
  struct result_2 bZKlQ<sI  
  { 8=T[Y`;x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n{1;BW#H  
} ; j]X $7  
~B2,edkM  
template < typename T1, typename T2 > Pqtk1=U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NU <K+k  
  { Fs}vI~}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~ 7^#.  
} ;J&p17~T9  
(]}52%~  
template < typename T > >69-[#P!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJ|/.J$d  
  { NE1n9  
  return OpClass::execute(lt(t)); .G~Y`0  
} ^K]`ZQjKC  
v*[oe  
} ; 5nA *'($j  
1!P\x=Nn_  
_ mJP=+i  
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 :5DL&,,Q3  
好啦,现在才真正完美了。 Q&k1' nT5  
现在在picker里面就可以这么添加了: !C3ozZ<  
oz[Mt i*  
template < typename Right > sPxDo?1x-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >DSD1i+N  
  { qPvWb1H:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); , |lDR@  
} a^5.gfzA  
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。 |~d8j'rt  
PZ[hH(EX  
R<eD)+  
M}Obvl  
U1y8Y/  
十. bind KM:k<pvi  
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。 AS-%I+ A  
先来分析一下一段例子 6M^NZ0~J  
ZdsYIRU#  
^Q9;ro*;ck  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \|f3\4;!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ; VH:dg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _+*+,Vx  
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。 N, SbJ Z  
我们来写个简单的。 ,CED%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TYH4r q &  
对于函数对象类的版本: VsjE*AJpe  
|J^}BXW'^)  
template < typename Func > r Y#^C  
struct functor_trait ygo4.  
  { _rakTo8BY  
typedef typename Func::result_type result_type; S"Z.M _  
} ; ;%`oS.69  
对于无参数函数的版本: d #vo)>  
=6Q\78b  
template < typename Ret > N/V~>UJ0{*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gCjW !t  
  { dVKctt'C  
typedef Ret result_type; >X58 zlxk  
} ; G4jyi&]  
对于单参数函数的版本: 4 >`2vb  
{^V9?^?d (  
template < typename Ret, typename V1 > 3X:)r<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $TZjSZ1w  
  { [yn\O=%5  
typedef Ret result_type; J-U5_>S  
} ; {"vTaY@  
对于双参数函数的版本: |?\J,h  
y3Qb2l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .EB'n{zxd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GC3WB4iY@U  
  { \ 3XG8J  
typedef Ret result_type; /3KPK4!m  
} ; s%/x3anz=  
等等。。。 \C&V)/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >[r,X$]  
M$$Lsb [  
template < typename Func > )[np{eF.k  
struct func_return 4Je[!X@C  
  { AV]7l}-  
template < typename T > $VNj0i. Pr  
  struct result_1 h6;vOd~%  
  { nmWo:ox4;(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g/(3D  
} ; ~m6b6Aj@6  
C;\R 62'  
template < typename T1, typename T2 > TJ_pMU  
  struct result_2 ,k |QuOrCh  
  { `)TuZP_)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G<W;HMj2  
} ; 7wz9x8\t  
} ; ,vcd>"PK  
0?Bv zfb  
(8td0zq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 12o6KVV^x  
+aZcA#%  
template < typename Func, typename aPicker > xtFGj,N  
class binder_1 5MHc gzyp  
  { 1%$Z%?  
Func fn; }Hy4^2B  
aPicker pk; 4'# ?"I  
public : ZE:!>VXa87  
F&u)wI'  
template < typename T > q(\kCUy!  
  struct result_1 zFm:=,9  
  { sIzy/W0iV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  wzf  
} ; =Q~@dP  
"L&84^lmf  
template < typename T1, typename T2 > *nx$r[Mqj  
  struct result_2 aL^ 58My&  
  { +[2ep"5H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &j?+%Y1n@  
} ; HB*H%>L{"B  
P^^WViVX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VM}7 ~  
BF/l#)$yK  
template < typename T > `Rx\wfr}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !X4m6gRaP  
  { T!X`"rI  
  return fn(pk(t)); U W' @3#<?  
} cnz+%Y N  
template < typename T1, typename T2 > srK9B0I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x(7Q5Uk\  
  { 821;;]H  
  return fn(pk(t1, t2)); \rM5@ Vf  
} L>&9+<-B  
} ; 8 k )i-&R  
&P&VJLAe  
"0aJE1) p:  
一目了然不是么? -T2w?|  
最后实现bind ![&9\aH  
V*gh"gZ<  
_)ZxD--Qg  
template < typename Func, typename aPicker > _sK{qQxvM=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g4^3H3Pd  
  { o&MOcy D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h9kwyhd"  
} `Sal-|[Cv[  
zALtG<_t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3c+ps;nh  
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。 ]([^(&2  
s"~3.J  
十一. phoenix G=PX'dS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q0{_w  
|#ZMZmo{  
for_each(v.begin(), v.end(), tE<'*o'  
( LRqlK\  
do_ {ObUJ3  
[ ^&KpvQNW_  
  cout << _1 <<   " , " 6z2%/P-'  
] wwE3N[  
.while_( -- _1), r"!xI  
cout << var( " \n " ) K(#O@Wmjq  
) D"CU J?  
); y\_k8RqE^  
\)i,`bz  
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: HcM/  
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 ej,R:}C%`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 INY?@in  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rgF4 W8  
L&0aS:  
Mc{-2  
template < typename Cond, typename Actor > `_SV1|=="8  
class do_while rV}&G!V_t  
  { `L%<3/hF  
Cond cd; vZ1?4hG  
Actor act; ;tC$O~X  
public : 7Y5.GW\^  
template < typename T > Nx"|10gC  
  struct result_1 6w~Cyu4Ov  
  { sh*/wM  
  typedef int result_type; ?5;N=\GQ  
} ; 0 YAH[YF  
S0`u!l89(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6+4SMf3  
3)y=}jw  
template < typename T > 06z+xxCo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Aw&0R"{  
  { 9.BgsV .  
  do z"-oD*ICw  
    { -""(>$b 2  
  act(t); QUDpAW  
  } "c+$GS  
  while (cd(t)); Qna*K7kv  
  return   0 ; 4 %V9  
} OZEbs 7  
} ; {E0\mZ2  
[eFJ+|U9  
T+oOlug  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S6Y:Z0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2I283%xr  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CSY-{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _9'hmej  
下面就是产生这个functor的类: n=?wX#rEC#  
H5*#=It  
-Jt36|O  
template < typename Actor > >[;L.  
class do_while_actor fZcA{$Vc]N  
  { Zv(6VVj  
Actor act; ^6J*:(eM  
public : A4(k<<xjE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jig3M N  
fL*+[v4  
template < typename Cond > N`~f77G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Tn9F g7<  
} ; L1f=90  
Bo\~PV[  
x~=Mn%Ew0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CY.4>,  
最后,是那个do_ 1Vc~Sa  
_-rC]iQJ55  
2A:&Cqo  
class do_while_invoker WNt':w^_  
  { r&IDTS#  
public : w O Ou/Y  
template < typename Actor > #M4LG; B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5~ZzQG  
  { d2TIG<6/  
  return do_while_actor < Actor > (act); T 2_iH=u  
} P- +]4\  
} do_; xGFbh4H=8p  
":q+"*fy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \XwC|[%P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q @[gj:w  
最后来说说怎么处理break和continue K-@\";whF  
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。 T+B8SZw#}!  
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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