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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;/aB)JZ5=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /h-6CR Ka  
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, Mz}i[|U\  
54wM8'+  
.xnQd^qoac  
Q;@X2 JSp  
  class filler fMzYFM'i  
  { TnxU/)  
public : 9C>ynH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qSR? ,G  
} ; V7n >,k5  
<THUsY`3P&  
xiJz`KD&  
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: V^ Y*xZ  
'ucGt  
h=Oh9zsz8  
X{s/``n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (L:`o jiU  
' XEK&Yi1  
1>yha j(K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 taixBNv  
Z]p8IH%~92  
2| $k`I,  
y\@SC\jk|  
二. 战前分析 < %/:w/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tPzM7 n|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bCt_y R  
w0$R`MOR+  
w@2~`<Hk'"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tNYJQ  
  /* --------------------------------------------- */ u IF$u  
vector < int *> vp( 10 ); 6_Fpca3L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ha5 bD%  
/* --------------------------------------------- */ |9x%gUm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jPj 2  
/* --------------------------------------------- */ BQuRHi IV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f{f_g8f[  
  /* --------------------------------------------- */ !HvGlj@(|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CR.bMF}  
/* --------------------------------------------- */ `M,Nd'5&|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a2[ 8wv1  
$xQ"PJ2  
yX3PUO9  
| [p68v>  
看了之后,我们可以思考一些问题: "zXGp7Q'#  
1._1, _2是什么? OM1*Iy  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 m^5s >hUl  
2._1 = 1是在做什么? /AoVl'R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |zT%$  
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。 *WD;C0?z  
N:A3kp  
5nY9Ls(e  
三. 动工 /5jKX 5r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: exsQmbj* %  
vs+ We*8H  
kz$(V(k<  
>QA/Mi~R  
template < typename T > 'G52<sF  
class assignment 2(hvv-  
  { S]vW&r3`  
T value; 6xyY+  
public : KQ-,W8Q5  
assignment( const T & v) : value(v) {} a (P^e)<  
template < typename T2 > vT&j{2U7XW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]DGGcUk7  
} ; EqVsxwa  
9=H}yiJz  
r+SEw ;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _`slkw P.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d\\r_ bGW  
bx;yHIRb  
?VUgwP_=  
`:V}1ioX5  
  class holder uAc@ Z-  
  { jC#`PA3m=  
public : 5XI;<^n2  
template < typename T > QCVsVG!sN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fm[_@L% x  
  { v/]Qq  
  return assignment < T > (t); l t&$8jh  
} .@fK;/OuC  
} ; Nvi Fq  
_E3U.mV  
<>SR4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Zlr{L]c  
Sb'N];  
  static holder _1; <'yf|N!9G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "[#@;{@Gt  
\FIa,5k8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gv!BB=ir(  
而不用手动写一个函数对象。 0Z@ARMCe|m  
E"G:K`Q  
Y]hV-_2+Do  
<Z2(qZ^Z  
四. 问题分析 1 ,#{X3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 '.=Wk^,Ua  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 I93 ~8wQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W^5<XX,ON  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @47[vhE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tZdwy>;  
/#:Rd^  
五. 问题1:一致性 R.91v4 J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y')O>C0~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fui4@  
S`ax*`  
struct holder hO5K\QnRL  
  { YgO aZqN  
  // *?EO n-  
  template < typename T > (~q#\  
T &   operator ()( const T & r) const Pz5ebhgq  
  { 1M7\:te*  
  return (T & )r; e} sc]MTM  
} V?U%C%C|e  
} ; JR H f.?  
yjGGqz$  
这样的话assignment也必须相应改动: _8,vk-,'  
I{`KKui<M  
template < typename Left, typename Right > PN1(j|  
class assignment 5%2ef{T[  
  { -}=@ *See#  
Left l; _fVh%_oH1  
Right r; 7p P|  
public : 9(QU2QY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X{5v?4wI  
template < typename T2 > Q3N y5G>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #[gcg]6c  
} ; WF+bN#YJ  
B rez&3[  
同时,holder的operator=也需要改动: cmwzKu%  
34X(J-1\|i  
template < typename T > 3g?MEM~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ${jA+L<J  
  { Kj~>&WU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XR{5]lKt_  
} yq/[/*7^  
Nm H}"ndv+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }9L 40)8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w/lXZg  
p_rN1W Dd'  
return l(rhs) = r; U@o2gjGN  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 OVDMC4K2z!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :6 Hxxh  
QV nO  
template < typename Tp > XD_P\z  
class constant_t &4mfzpK  
  { .Ws iOJU  
  const Tp t; *6 I =oE  
public : n;-x!Gs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} btUUZ"q<  
template < typename T > ""25ay  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x:f|3"\s  
  { O vyB<r  
  return t; GCf._8;%  
} 4 +da  
} ; t-v^-#  
LV}UBao5n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OhSt6&+  
下面就可以修改holder的operator=了 |%M{k A-  
^yn[QWFO  
template < typename T > '0'"k2"vC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hW0,5>[7%  
  { 0Zc*YdH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); adRNrt*!  
} r6O7&Me<  
1A|x$j6m  
同时也要修改assignment的operator() q3,P|&T  
zxk??0] /  
template < typename T2 > %4|n-`:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _'?8s6 H  
现在代码看起来就很一致了。 RT.wTJS;  
-(4E  
六. 问题2:链式操作 |x _ -I#H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _|^&eT-u  
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。 yS:IRI.  
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。 J[<D/WIH  
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。 ;55tf l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?L<UOv7;t  
S7Iu?R_I  
template < typename T > vOvxQS}dBp  
struct result_1 tj"v0u?zW  
  { H#1*'e>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HKEop  
} ; !#@4xeBPo  
Mm>zpB`qP  
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: 3/A[LL|  
6k@%+<1  
template < typename T > T!=20!I  
struct   ref ZbZAx:L  
  { ;y?D1o^r8W  
typedef T & reference; =0@d|LeZ  
} ; 3]:p!Y`$  
template < typename T > By51dk 7  
struct   ref < T &> UtW"U0A  
  { c{]r{FAx9o  
typedef T & reference; &9RW9u "  
} ; e-Ybac%  
x8SM,2ud  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6KIjq[T^  
*uI hxMX  
template < typename T > K-"HcHuF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3zA8pI w  
  { a.Rp#}f  
  return l(t) = r(t); 1,%#O;ya  
} rHC+nou  
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。 Q C\,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OIXAjU*N  
N:PA/V^z  
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 V:0uy>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JEm?26n X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '1kj:Np  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :N+#4rtgUY  
最后的布局是: 5KC\1pe i  
                Add $8X tI  
              /   \ |`)V^e_  
            Divide   5 %/6e"o  
            /   \ _ RT"1"r  
          _1     3 JucxhjV#,  
似乎一切都解决了?不。 i)ES;b4  
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。 HYI1 o/}  
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。 764}yV>  
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:  f>wW}-  
Il&"=LooZ  
template < typename Right > S}v{^vR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l_YdIUl  
Right & rt) const ?*z( 1!  
  { 02J6Pn3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <mo^Y k3  
} H(%] Os  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _ \v@9Q\  
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。 >jrz;r  
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。 Vhbj.eX.)  
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。 x^='pEt{  
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。 [:R P9r}  
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?  $D, wO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: FkxhEat8  
TReM8Vd  
template < class Action > Z_^Kl76D  
class picker : public Action Mc$v~|i6  
  { \MFWK#W  
public : ,Zcx3C:#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} } ^GV(]K  
  // all the operator overloaded $5Y^fwIK  
} ; f_5R!;  
\HP,LH[P:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %:be{Y6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: RZ/+ K=  
Og;$P 'U  
template < typename Right > 53u.p c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kq1M <lk  
  { |q!2i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ti@P4:q  
} )q]j?Z.  
jK C qH$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a9@l8{)RX  
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。 J,^pt Ql  
K3r>nGLBo  
template < typename T >   struct picker_maker dn)tP6qc/  
  { J\dhi{0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k+Ma_H`  
} ; G$x["  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4}_w4@(  
  { rD(ep~^M  
typedef picker < T > result; y/sWy1P7  
} ; Ng;b!S  
;cm{4%=Iqe  
下面总的结构就有了: p3A-WK|NX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?j4,^K3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )oxP.K8q)U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sei!9+bZr  
至此链式操作完美实现。 / =Uv  
"$:y03V  
/?dQUu ^z  
七. 问题3 ^%*{:0'  
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。 73sAZa|  
@qhg[= @  
template < typename T1, typename T2 > J*lYH]s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MTITIecw=  
  { Mi/'4~0Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Wn,g!rB^@  
} aXK%m  
EPd.atA  
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: U5ud?z()OA  
f s"V'E2a  
template < typename T1, typename T2 > p_40V%y^  
struct result_2 %{VI-CQ  
  { M"$RtS|h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HG3>RcB  
} ; qP^0($  
E~g}DKs_5  
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? )RCqsFjK  
这个差事就留给了holder自己。 wPO@f~[Ji  
    ohtn^o;C}  
_2 !e!Z  
template < int Order > MdoWqpC  
class holder; eg~^wi  
template <> q}A3"$-F  
class holder < 1 > +q=jB-eIx  
  { S~(VcC$K  
public : -JO46 #m  
template < typename T > o(SJuZC/U  
  struct result_1 Z-p^3t'{  
  { &$z1Hz+l  
  typedef T & result; a3 _0F@I  
} ; g$T_yT''  
template < typename T1, typename T2 > >93{=+  
  struct result_2 qF6%XKbh=  
  { =cKk3kJC  
  typedef T1 & result; C<=p"pWw  
} ; [Z G j7  
template < typename T > Cg\)BHv~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ieF 0<'iF  
  { 98}vbl31j  
  return (T & )r; dSOn\+  
} S+xGHi)  
template < typename T1, typename T2 > ? A#z~;X@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :pjK\  
  { eD1MP<>h  
  return (T1 & )r1;  p|8Fl  
} awW\$Q  
} ; `M<G8ob  
Mc3h  R0  
template <> *U^I `j[u  
class holder < 2 > BH*]OXW\  
  { v%7JZ<I'A  
public : qmyZbo|8&  
template < typename T > 9a Ps_|C  
  struct result_1 !skWe~/  
  { +~k,4  
  typedef T & result; z iGL4c0p  
} ; l45F*v]^  
template < typename T1, typename T2 > i&Cqw~.H  
  struct result_2 jW$f(qAbm  
  { hgr ,v"  
  typedef T2 & result; qhf/B)  
} ; <0qY8  
template < typename T > ]G&\L~P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K:50?r_-6  
  { <gz MDX[^M  
  return (T & )r; 5.HztNL  
} XN%D`tbvJ  
template < typename T1, typename T2 > 3:Egqw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $/#)  
  { uOUw8  
  return (T2 & )r2; m/B9)JzY  
} ZS>/ 5  
} ; n?fC_dy  
H.~+{jTr  
g^^m a}i  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 C4TD@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^O:RS g9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _r)nbQm&  
4IE#dwZW  
return l(i, j) = r(i, j); W&[9x%Ba  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Jpnp'  
.@Sh,^v  
  return ( int & )i; [c%}L 3B  
  return ( int & )j; g8@HAV^H  
最后执行i = j; )tg*dE  
可见,参数被正确的选择了。 .shI% 'V  
Ds5&5&af  
HY#("=9< h  
8(K~QvE~  
]@]"bF!Dn  
八. 中期总结 t$D[,$G9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]>!_OCe&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V0B4<TTAo~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1@@]h!>k:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j*\MUR=  
yG_.|%e  
?& ^l8gE  
IN*Z__l8j`  
3VgH* vAU}  
I`lH6hHp  
九. 简化 ~%q e,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Jq@LZ2^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3CL:VwoW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RS=7W._W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @WUCv7U  
  +-*/&|^等 Gwk@X/q  
2. 返回引用。 3p#^#1/_  
  =,各种复合赋值等 lsxii-#O  
3. 返回固定类型。 j}Mpc;XOc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M/ \~  
4. 原样返回。 BNLall  
  operator, SK2pOZN  
5. 返回解引用的类型。 v3]M;Y\  
  operator*(单目) N#qoKY(#  
6. 返回地址。 wOSNlbQ5jl  
  operator&(单目) O3^@"IY  
7. 下表访问返回类型。 O$\N]#  
  operator[] wIPDeC4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VJPPHJ[-  
  operator<<和operator>> UcIR0BYa  
ku=q:ry O  
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。 zy5bDL -  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }0*7bb  
7k3\_BHyb\  
template < typename Left > ";%1sK  
struct value_return $x<-PN  
  { !b Km}1T  
template < typename T > ;!Mg,jlQ  
  struct result_1 ttxOP  
  { hTqJDP"&F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +%^xz 1m  
} ; Xp@OIn  
{rr\hl-$  
template < typename T1, typename T2 > E_#&L({|@  
  struct result_2 q9Wtu7/  
  { tp0*W _<4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =Ih_[$1dw  
} ; oWT0WS  
} ; GR9F^Y)K{  
0_)\e  
w-m2N-"= '  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |hAGgo/03  
(yVI<Os{a  
下面我们来剥离functor中的operator() dv: &N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jk?(W2c#{  
*+ayC{!  
return l(t) op r(t) b ;b1 V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /_HL&|N_5  
return op l(t) v\Gu  
return op l(t1, t2) QUO?q+  
return l(t) op epePx0N%x$  
return l(t1, t2) op 36z{TWF  
return l(t)[r(t)] Sx7xb]3XI"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pQ JZE7S  
W@LR!EW)  
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: \wP$"Z}j  
单目: return f(l(t), r(t)); B;$5*3D+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ny0`~bl{p  
双目: return f(l(t)); rA7S1)Kq  
return f(l(t1, t2)); 3Hr%G4  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ib C)F> Dq  
Nsy.!,!c  
struct meta_divide bjZ?WZr  
  { Ea 1>]V  
template < typename T1, typename T2 > [o "@*kf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?6gI8K6X  
  { QS_xOQ '  
  return t1 / t2; 0o`o'ZV=c  
} /6fsh7 \  
} ; hvwr!(|W  
)XWL'':bF  
这个工作可以让宏来做: N[%IrN3  
z%z$'m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +xa2e?A%L  
template < typename T1, typename T2 > \ YrX{,YtiX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G5Nub9_*X  
以后可以直接用 _;9)^})$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "=)`*"rr  
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  lwlR"Z  
(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。。。) ! `o =2b=N  
] N8V?.|:  
>ZT3gp?E  
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 uFgw eOJ  
d #su  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8^~]Ym:  
class unary_op : public Rettype Yi3DoaS;"  
  { kBkhuKd)V  
    Left l; += QboUN  
public : u&:jQ:[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @,hvXl-G*  
`O F\f  
template < typename T > 43YusUv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sj1x>  
      { (]L=$u4  
      return FuncType::execute(l(t)); xo}hu %XL  
    } +Aq}BjD#  
bk|>a=o3  
    template < typename T1, typename T2 > I[/u5V_b'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H Zc;.jJ  
      { iD9GAe}x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kE1u-EA  
    } R~o?X ^^O  
} ; qohUxtnTK>  
vKxwv YDe  
GauIe0qV  
同样还可以申明一个binary_op (Qnn  
&7cy9Z~m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z]pH'c39  
class binary_op : public Rettype MC3{LVNK  
  { q QQ~ [JL  
    Left l; i=+ "[h^  
Right r; k&*=:y}  
public : 0< !BzG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fa)G$Q  
Xg"=,j2  
template < typename T > I#0$5a},u^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z\a#"2(G.  
      { YRl2e`&jt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xv6s,<#\  
    } 2KU [Yd  
nX~sVG{Q  
    template < typename T1, typename T2 > Y,{Xv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K-/fq=z  
      { s;L7 _.hH@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @jfd.? RK!  
    } /Bc ;)~  
} ; K=;p^dE  
'{EDdlX  
)%0#XC^/X5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fz%urbJR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :jA~zHO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a"}?{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ma$b(4dB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {ES3nCL(8  
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。。。 +=*ZH `qX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F2#^5s(  
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) >R6Me*VR  
下面是修改过的unary_op E/ Pa0.  
L(iWFy1& T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hTF]-& hZ  
class unary_op AV?*r-vWL.  
  { \JX8`]|&  
Left l; PR6{Y]e%  
  {min9  
public : MD&Ebq5V  
4:7z9h]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tjGQ0-Lo  
E[ ,Ur`>:  
template < typename T > \D0Pik@?  
  struct result_1 S%'t )tt,  
  { s i C/k*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9R!.U\sq  
} ;  RszqDm  
SNcaIzbr  
template < typename T1, typename T2 > +<I>]J2  
  struct result_2 1^vN?#K t  
  { Rgg(rF=K6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4Vh#Ye:`  
} ; `CO?} rW  
0^4Tem@  
template < typename T1, typename T2 > )g)X~]*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~R3@GaL1  
  { z@dHXj )  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hC,EO&  
} i0hF9M  
tONxV`  
template < typename T > iCx}v[;Ol  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =MA$xz3  
  { P@)z Nik[  
  return OpClass::execute(lt(t)); lO[[iMHl<  
} b:oB $E  
gW RSS=8%  
} ; >Qr(#Bt)  
(Zp'|hx8o  
Que-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug YajUdpJi  
好啦,现在才真正完美了。 //xxSk  
现在在picker里面就可以这么添加了: |?g k%g  
(wkeo{lx  
template < typename Right > K^> +"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ki39$A'8  
  { D >$9(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jCkYzQUPz  
} aVEg%8  
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。 ;BsyN[bF  
}Til $TT%H  
x^&D8&4^  
; &$djP  
rz5AIe>Hm  
十. bind Cjdw@v0;  
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。 6cDe_v|,  
先来分析一下一段例子 O1V s!  
s"s^rC  
,5.ve)/dE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `*^ f =y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fnl~0   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %8s$l'Q;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <;G.(CK@n  
我们来写个简单的。 [5yLg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w,n&K6<  
对于函数对象类的版本: ly9.2<oz}L  
>La!O~d  
template < typename Func > 1?\G6T  
struct functor_trait { HHc} 8  
  { jt=%oa  
typedef typename Func::result_type result_type; \b6H4aQii  
} ; M|xd9kA^  
对于无参数函数的版本: <'f+ nC=2  
K 0R<a~  
template < typename Ret > jInI%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JlR (U. "  
  { ~qekM>z  
typedef Ret result_type; P :zZ  
} ; nB>C3e  
对于单参数函数的版本: {B+|",O5)  
_HjS!(lMk  
template < typename Ret, typename V1 > ;W 16Hr Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z$C}V/Ey  
  { 9\y\{DHd  
typedef Ret result_type; |1!RvW:[!  
} ; [TRHcz n  
对于双参数函数的版本: |L wn<y  
?> )(;Ir9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u)J&3Ah%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7XrXx:*a5  
  { \\}tD@V"  
typedef Ret result_type; eb10=Lmj  
} ; e*K1";  
等等。。。 l1 Nr5PT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;tg9$P<85  
?o$ hlX  
template < typename Func > J%r$jpd'  
struct func_return 3M~*4  
  { J?DJA2o  
template < typename T > 4TX~]tEyky  
  struct result_1 Ts)ox}rYVm  
  { Y~,ZBl,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HFlMx  
} ; ^I!u H1G  
1!/WC.0  
template < typename T1, typename T2 > fRlO.!0(  
  struct result_2 jxeZ,w o  
  { *e/8uFX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |&wwH&<[z  
} ; {_[\k^98>  
} ; t:$^iUrx  
~IQ3B $4H&  
{XR 3L'X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NW?.Ge.!P  
-0P(lkylf  
template < typename Func, typename aPicker > <+3-(&  
class binder_1 u]`ur#_  
  { T'8d|$X  
Func fn; !N"Y  
aPicker pk; C[c^zn  
public : 8>4@g!9E  
\A#YL1hh  
template < typename T > Ah#bj8}  
  struct result_1 ku*H*o~  
  { 'j&+Pg)@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^(79SOZC  
} ; V)q|U6R  
ip)gI&kN`z  
template < typename T1, typename T2 > HnlCEW,^o  
  struct result_2 P80mK-Iyv_  
  { 4C]>{osv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V;@kWE>3  
} ; qE:/~Q0  
8r{:d i*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BU;o$"L  
xryXO(  
template < typename T > y*oH"]D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 25R6>CXsi  
  { ^ s.necg0  
  return fn(pk(t)); vXI2u;=y  
} {)K H%  
template < typename T1, typename T2 > "Qci+Qq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Y)h[  
  { t?l0L1;  
  return fn(pk(t1, t2)); ))9w)A@  
} JnodDH ?  
} ; <&47W  
<0sT  
GI. =\s  
一目了然不是么? B QxU~s  
最后实现bind .=`r?#0  
0D==0n  
v$JhC'  
template < typename Func, typename aPicker > e^%>_U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a Byetc88/  
  { oZS.pi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ul{{g$  
} | > t,1T.  
]:g;S,{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 09_5niaz[  
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。 S W; %2  
L!qXt(`  
十一. phoenix q{RH/. l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $C.;GUEQ  
6R=dg2tKT  
for_each(v.begin(), v.end(), V!&O5T(~  
( .ey=gI!x0  
do_ U#U'iPy  
[ ^.?5!9U  
  cout << _1 <<   " , " qPH=2k ,H  
] DMXm$PU4V  
.while_( -- _1), V7}3H2]^  
cout << var( " \n " ) d(t$riFX}  
) Rzj1D:?X@  
); oY(q(W0ze  
99/`23YL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9*&RvsrX  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor aK+jpi4?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }.S4;#|hw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Xg^9k00C  
Tm) (?y  
=jEh#  
template < typename Cond, typename Actor > yRdME>_L  
class do_while VdC,M;/=Z  
  { S9VD/  
Cond cd; lO+6|oF0  
Actor act; \2U FJ  
public : _*1{fvv0{  
template < typename T > I[g;p8jr  
  struct result_1 ,z@"pI b  
  { 3U\| E  
  typedef int result_type; i pi^sCYp  
} ; _&U.DMt2 C  
~jOn)jBRZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OA?pBA  
2leTEs5aK`  
template < typename T > kKlcK_b;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *= ;M',nx  
  { _X/`7!f  
  do 7FB aN7l  
    { r0'6\MS13  
  act(t);  HQ0fY  
  } 2Y-NxW^]  
  while (cd(t)); d) i64"  
  return   0 ; }bA@QEJ  
} %j4AX  
} ; ^6kE tTO*  
=F 9!)r  
}:zTz% _K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a?K3/0G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 xZc].l6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X8uAwHa6F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y(92Th$  
下面就是产生这个functor的类: 81jVjf?`  
.KeZZLH  
i"Z  
template < typename Actor > z7$,m#tw  
class do_while_actor Ng 3r`S"_<  
  { ?P>3~3 B  
Actor act; eY'< UO  
public : u301xc,N<z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fFiFS\''V  
='z4bU  
template < typename Cond > Yb? L:,a(I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zho$g9*  
} ; z-g"`w:Lj  
(;6vT'hE  
uJ@C-/BD!M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X={Z5Xxr"  
最后,是那个do_ wUJ>?u9  
l'm\ *=3  
Z^_-LX:%  
class do_while_invoker *k^'xL  
  { T P#Hq  
public : _7=LSf,9  
template < typename Actor > mYRsM s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vDit&Lh{T  
  { 7AouiL 2-W  
  return do_while_actor < Actor > (act); d")TH3pG  
} gi#g)9HG  
} do_; !Sj0!\  
W9M~2< L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %}/|/=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tmVGJ+gz  
最后来说说怎么处理break和continue v3I-i|L<)  
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。 o4F?Rx,L  
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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