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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5*Btb#:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p=vV4C:  
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, =D5wqCT(Q  
|WBZN1W)  
r,0@~;zA  
8A!'I<S1  
  class filler oK$ '9c5<  
  { *y?[ <2"$  
public : $C$ub&D ~"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |*ReqM|_C  
} ; @gEr+O1K(  
UG #X/%p  
{l@WCR  
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: n_}aZB3;U  
%XR<isn  
~TM>"eBb  
-zdmr"CA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WU7cF81$  
5/,Qz>QE[  
_-RyHgX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ok,HD7  
n>S2}y  
bM^7g  
~3d*b8  
二. 战前分析 FllX za)  
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。 `6}Yqh))  
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#2jq<D  
#Skj#)I"  
p_r4^p\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DL1 +c`d  
  /* --------------------------------------------- */ l|7O)  
vector < int *> vp( 10 ); ;P8(Zf3wJb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +<{m45  
/* --------------------------------------------- */ %i595Ij-]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %jT w  
/* --------------------------------------------- */ Cdmy.gx^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :]-$dEu&  
  /* --------------------------------------------- */ KGD'mByt"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w,/6B&|  
/* --------------------------------------------- */ mqw 84u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '-.wFB;  
zIm-X,~I$  
pZjpc#*9N  
5VZjDg?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7DZTQUb"  
1._1, _2是什么? Z vRxi&Z{?  
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。 ntZ~m  
2._1 = 1是在做什么? "[.ne)/MC  
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。 + KP_yUq[  
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。 fK"iF@=Z`  
{[tZ.1.w  
#Z0-8<\  
三. 动工 (kY@7)d'e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kT2Wm/L  
{Xv3:"E"O  
]=Pu\eE  
]'g:B p  
template < typename T > x 'mF&^  
class assignment gH'3 dS!{  
  { >jKjh!`)!e  
T value; 1mix+.d  
public : XL~>rw<  
assignment( const T & v) : value(v) {} Si R\a!,C  
template < typename T2 > h1-Gp3#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p#=;)1  
} ; EZ{\D!_Y  
s [T{c.F  
/B[}I}X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U!Mf]3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x,uBJ  
U6c@Et,  
. pP7"E4]  
^vaL8+  
  class holder 5k~\or 5_  
  { g}Mi9Kp  
public : !5~k:1=  
template < typename T > x_W3sS]ej  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }lO }x  
  { 4 4`WYK l  
  return assignment < T > (t); |]tZ hI"3<  
} XWXr0>!,?  
} ; y!5:dvt  
$L\@da?  
AqqHD=Yp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: KSsWjF}d  
w5(yCyNp~  
  static holder _1; ]5)"gL%H`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .<.#aY;N  
cmIT$?J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bq{ ]Eh0%  
而不用手动写一个函数对象。 [4\aYB9N  
u>}zm_  
t)'dF*L  
cd&B?\I  
四. 问题分析  Fs)  
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。 y!hi"!  
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。 Km"&mT $  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {G%3*=?,j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #D0W7 a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oLw|uU-|  
BfVBywty  
五. 问题1:一致性 dQK`sLChv  
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?| O{u[+g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !t% Q{`p  
.l=p[BI  
struct holder j/' g$  
  { s>r ^r%uK  
  // z{/LX \  
  template < typename T > tvT4S  
T &   operator ()( const T & r) const B%mtp;) P  
  { `0z/BCNB  
  return (T & )r; ^9=4iXd  
} om>VQ3  
} ; +(y>qd  
1lsLG+Rpxi  
这样的话assignment也必须相应改动: O:,=xIXR  
\ j:AR4  
template < typename Left, typename Right > 3fl7~Lw,  
class assignment wonYm27f  
  { F1J#Y$q~L  
Left l; ydup)[n  
Right r; {lMqcK  
public : 2+Zti8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5QOZ%9E&M  
template < typename T2 > ]!J<,f7W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Pt(tRHB  
} ; #// %&k  
Z'e\_C  
同时,holder的operator=也需要改动: i pwW%"6  
qw2)v*Fn  
template < typename T > p+)C$2YK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1@@y]s_.a  
  { sS|<&3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g&kH'fR8  
} 9cz)f\  
.aJ%am/:%  
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。 7j T#BWt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =E1tgrW  
|eF.ZC)QWh  
return l(rhs) = r; F:_FjxU  
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。 PU"S;4m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K.%z;( U  
eVrNYa1>H  
template < typename Tp > (rIXbekgB  
class constant_t JSRg?p\  
  { v4D!7 t&v"  
  const Tp t; s.KOBNCFa  
public : \6i 9q=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jceHK l  
template < typename T > pagC(F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8:<1|]]  
  { jzQ I>u  
  return t; ;AltNGcM  
} [NjajA~z>F  
} ; WkP|4&-<  
~T7\8K+ $  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  7BS/T  
下面就可以修改holder的operator=了 H6{Rd+\Z  
QY =QQG  
template < typename T > ^(J-dK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %xHu,*  
  { 8TI#7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <ip)r;  
} %uW<  
R@&?i=gk  
同时也要修改assignment的operator() PK8V2Ttv  
..aK sSm(  
template < typename T2 > }FZp 840  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =uS8>.Qj  
现在代码看起来就很一致了。 TtZrttCE6  
`!_?uT  
六. 问题2:链式操作 ^>eFm8`N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nl=+.d6 Qo  
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。 +yvBSpY  
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。 0$!.c~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F; 0Dp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #|q;t   
,rXW`7!2  
template < typename T > oR7 7`  
struct result_1 u$\Tg3du2  
  { ~O8] 3+U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >H8^0n)?  
} ; |]I#CdO  
,d5ia4\K  
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: {8_:4`YZ  
S~}$Ly@  
template < typename T > X=\x&Wt  
struct   ref {<"[D([  
  { uz8nRS s  
typedef T & reference; ga,A'Z  
} ; #i6[4X?  
template < typename T > R+C+$?4NG  
struct   ref < T &> %uF:)   
  { WGluZhRuT3  
typedef T & reference; N:5b1TdI,  
} ; WI%zr2T  
V.+DP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rC=f#YjR  
h@ EJTAi  
template < typename T > <x^IwS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p {w}  
  { Gl=@>Dc%  
  return l(t) = r(t); &MBOAHhze  
} I)qKS@  
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。 (Jm(}X]sh[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A-}PpH~.Z  
+ESX.Vel  
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 !:&2+%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [@jp9D H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @b4b{d5[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zR_9D}  
最后的布局是: (gFQ K[  
                Add ;H`=):U  
              /   \ Ti /;|lP@  
            Divide   5 Gt?!E6^ !  
            /   \ f45x%tha%  
          _1     3 tPQ2kEW  
似乎一切都解决了?不。 }6F_2S3c  
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。 NWaI[P  
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。 }kpfJLjY  
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: }x>}:"P;W  
bwv/{3G,Ys  
template < typename Right > `W6:=H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Be'?#Qe   
Right & rt) const ,!xz*o+#@  
  { d91I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A632 :V  
} &:IfhS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jqV)V>M.  
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。 0q-0zXlSL  
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。 ZK W@pW]U  
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。 }//8$Z<(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 94S .9A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? yOn H&Jj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5VCMpy  
bf&.rJ0  
template < class Action > 2y&_Z^kI?  
class picker : public Action ;F" kD  
  { }?\#_BCjx(  
public : fq)Ohb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mg/C Ux  
  // all the operator overloaded \k2C 5f  
} ; Nn~tb2\vk  
`HMligT  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Te{aB"B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^R&_}bp  
<T4 7kLI  
template < typename Right > 1mvu3}ewx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w-{#6/<kI5  
  { E` :ZH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !8H!Fj`|j  
} TPN:cA6[c  
eUGm ns  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Qr^Z~$i t  
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。 A= \'r<:  
*+4>iL*:  
template < typename T >   struct picker_maker Xuz8"b5^Zx  
  { OgzGkc@A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nA{ncTg1\  
} ; mH7CgI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (@N~ j&  
  { %tklup]LF8  
typedef picker < T > result; dK-  ^  
} ; :~qtvs;{  
R(n0!h4  
下面总的结构就有了: ;@=@N9q K  
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。 Uv W:#  
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。 `Lb _J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `&"H* Ie  
至此链式操作完美实现。 59"Nn\}3gE  
-Ihn<<uE?  
~7)rKHau  
七. 问题3 mYsuNTx!.  
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。 ,& \&::R  
?trt4Tbe/  
template < typename T1, typename T2 > z[$9B#P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V@54k*V  
  { vh:UXE lm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pU'`9f Li_  
} uj+.L6S  
wUZ(Tin  
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: w2M IY_N?  
_mI:Lr#dT  
template < typename T1, typename T2 > P"h,[{Y*>  
struct result_2 3>:zo:;  
  { }SJLBy0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sbq44L)  
} ; wKeSPs{x  
S|=rF<]my  
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? }AeE|RNc  
这个差事就留给了holder自己。 Npg5Z%+y  
    0N} wD-  
ho SU`X  
template < int Order > f0fqDmn  
class holder; Xy KKD&j  
template <> s1*WK&@  
class holder < 1 > xYzcV%-Pm  
  { t0AqGrn  
public : $HR(|{piZ  
template < typename T > dKN3ZCw*gF  
  struct result_1 TnZc.  
  { l,FG:"`Z@  
  typedef T & result; iA{chQBr  
} ; aF4V|?+  
template < typename T1, typename T2 > [ XY:MU e  
  struct result_2 7p"~:1hU  
  { 6m;wO r  
  typedef T1 & result; J?HZ,7X:  
} ; +-KRp1qq  
template < typename T > <}x|@u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gC,0+Y~  
  { _,-M8=dL%*  
  return (T & )r; 1dgN10  
} {KQ-Ce-6  
template < typename T1, typename T2 > dM@k(9|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yU&g|MV_  
  { 5jCEy*%P@  
  return (T1 & )r1; RE*S7[ge  
} Ms$7E  
} ; R~seUW7uv"  
1PT_1[eAR  
template <> A?{aUQB~|  
class holder < 2 > t9-\x  
  { Fy+7{=?^F  
public : q}76aa0e  
template < typename T > E)Zd{9A5)  
  struct result_1 Aaw:B?4)  
  { fU){]YP  
  typedef T & result; ;H#R{uR_<  
} ; ]6c2[r?g{  
template < typename T1, typename T2 > %onAlf<$:^  
  struct result_2 uhN(`E@  
  { l.W1$g  
  typedef T2 & result; x.4)p6  
} ; ` a<|CcUGU  
template < typename T > (L6]uNOG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W2o8Fu   
  { `efH(  
  return (T & )r; hcqmjqJ  
} %+OPas8C  
template < typename T1, typename T2 > c K}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6;=wuoJi  
  { mYs->mg1  
  return (T2 & )r2; G QB^  
} [8J}da}  
} ; ~Sem_U`G  
'' A[`,3  
1J%qbh  
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> >。 $R#L@iL-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8@C|exAD`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gt~2Br4  
`LHfAXKN  
return l(i, j) = r(i, j); 4sD:J-c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +M%2m3.Jo  
!v;_@iW3e  
  return ( int & )i; +H^V},dBp!  
  return ( int & )j; qFsg&<  
最后执行i = j; o4 OEA)k)=  
可见,参数被正确的选择了。 kviSQM2  
x[uXD  
kk7: A0._  
~X(xa  
w!9WCl]9M  
八. 中期总结 k^%ec3l  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  ,8 NEnB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l$~bkVNL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7 |eSvC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +Q#Qu0_   
{zN_l!  
5$G??="K  
Xq)%w#l5?  
'!L1z45  
Ol5xyj  
九. 简化 5 nIlG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r0uXMr=Z96  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wdDHRW0Y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JY8"TQ$x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %[CM;|?B4  
  +-*/&|^等 {EHG |  
2. 返回引用。 HaN _}UMP  
  =,各种复合赋值等 4g^+y.,r_f  
3. 返回固定类型。 rxk{Li<9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \osQwGPV  
4. 原样返回。 :Ty*i  
  operator, +&8Ud8Q  
5. 返回解引用的类型。 :\;uJ5  
  operator*(单目) ->9xw  
6. 返回地址。 "@? kxRn!  
  operator&(单目) Nn7@+g)  
7. 下表访问返回类型。 y8n1IZ*#SZ  
  operator[] TFA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]TprPU39  
  operator<<和operator>> ^ nZ2p$  
~TR|Pv  
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。 {hP&P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U jzz`!mz  
? Z fhz   
template < typename Left > q;~>h  
struct value_return +( (31l  
  { Yf`.Cq_:  
template < typename T > D ;I;,Z  
  struct result_1 __%E!*m"<_  
  { \k-juF80  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iC2nHZ*,  
} ; (>`SS#(T!  
x`l; ;  
template < typename T1, typename T2 > {Y TF]J $  
  struct result_2 kU>|E<c*  
  { trt\PP:H%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V/%;:u l.  
} ; ryLNMh  
} ; |^{" 2l"j  
u(`A?H:  
O!Cu.9}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (,y/nc=GN  
xTJ5VgG  
下面我们来剥离functor中的operator() ?^ 5*[H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s hvcc  
* %BI*p  
return l(t) op r(t) ,w>?N\w!}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JLn<,Gn)<\  
return op l(t) %"fKZ  
return op l(t1, t2) *9 wHH-#  
return l(t) op Z-!T(:E]  
return l(t1, t2) op [&s:x ,  
return l(t)[r(t)] ; O0rt1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -RDs{c`y%N  
x^skoz  
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: ID+k`nP  
单目: return f(l(t), r(t)); Mwk_S Cy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cBf{R^>Fd  
双目: return f(l(t)); ^C| 9K>M  
return f(l(t1, t2)); _oVA0@#n  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?{")Wt  
=@  
struct meta_divide T^G<)IX`c  
  { N\&;R$[9:  
template < typename T1, typename T2 > ,^C;1ph  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W/Q%%)J  
  { Ls*=mh~IY  
  return t1 / t2; 2=+ ,jX{  
} EIm\!'R]  
} ; R?SHXJ%'  
M3`A&*\;  
这个工作可以让宏来做: kn|l3+  
U8z"{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X#<Sv>c^  
template < typename T1, typename T2 > \ ^k##a-t<_>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jz'+@q6h  
以后可以直接用 @'4D9A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r!iuwE@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 h!GixN?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~C x2Q4E  
Tyl"N{ _  
KVy5/A/8c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6<nO2GW  
X\RTHlw']  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x0GZ2*vfsb  
class unary_op : public Rettype bf(&N-"A  
  { tYa8I/HpT  
    Left l; CU_06A|}  
public : (B#|3o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  cf!R  
c Zr4  
template < typename T > --sb ;QG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %L.+r!.  
      { iKY&gnu"  
      return FuncType::execute(l(t)); _AHVMsz@  
    } X_l,fu^C#$  
DBDfB b  
    template < typename T1, typename T2 > jp`N%O]6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `_)dEu  
      { ;Vt u8f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q(W@=-uDK  
    } [K- s\  
} ; XU7bWafy  
>m!.l{*j>N  
-2_$zk*n  
同样还可以申明一个binary_op zPYa@0I  
&@-glF5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K e8cfd~c  
class binary_op : public Rettype bP@ _4Dy  
  { bHnQLJ  
    Left l; 1 Y& d%AA  
Right r; R&0l4g-4>  
public : vxx3^;4p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YSif`W!  
P+UK@~D+G  
template < typename T > cj *4 XYu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y[rLk  
      { 9A!qg<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u'p J 9>sC  
    }  .@Cshj  
%Z4=3?5B"9  
    template < typename T1, typename T2 > V^i3:'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #v-!GK_<  
      { y]_DW6W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p'*UM%@SIY  
    } 4KnDXQ%  
} ; lTXU  
#UQ[8e  
sh1()vT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /slML~$t<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9@06]EI_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,R+u%bmn#  
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。 ($kwlj~c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JSU\Hh!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UsTPNQj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /rW{rf^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <4g^c&  
下面是修改过的unary_op S SXSgp  
/v[- KjTj7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :w+Rs+R  
class unary_op _c2#  
  { x3Uv&  
Left l; :-)[B^0  
  EIRf6jL  
public : V_* ^2c)  
OBZj-`fqJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X#yl8k_  
@!$NUY8,A#  
template < typename T > %#,BvQz~  
  struct result_1 &%lhov  
  { 0CROq}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ; F=_ozWV*  
} ; H &JKja}`  
j4h 7q<  
template < typename T1, typename T2 > MYDSkW  
  struct result_2 Y"@kvd  
  { e9d~Xi16KY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M<"D!h9YP  
} ; l- l}xBf  
B.?yHaMI[  
template < typename T1, typename T2 > iJi|*P5dw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m_B5M0},  
  { vF,l?cU~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hk I$ow(  
} |j,Mof  
RC 48e._t  
template < typename T > ~&x%;cnv_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L2qF@!Yy=  
  { r2G<::<zL  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ij+zR>P8=\  
} Fv9Z'#t  
}5k"aCno  
} ; 9\8""-  
,>$#e1!J  
md0=6< }P  
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  VV  
好啦,现在才真正完美了。 dZW:Cf 9K  
现在在picker里面就可以这么添加了: *s^5 BLI9  
Cv|:.y  
template < typename Right > 2B4c :jJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b%kh:NV{S  
  { J: LSGj;R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i"'k|TGW^  
} ^6*? a9jO>  
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。 CqoL5qt  
J.<m@\U  
j- A|\:   
f_7p.H6\  
g=pDC+  
十. bind /Yh8r1^2tZ  
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。 % Y @3)  
先来分析一下一段例子 *%O1d.,  
_5zR!|\^  
-K j CPc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9hv\%_>o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =vFI4)$-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Cn,jLy  
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。 =8iM,Vl3  
我们来写个简单的。 !rWib` %  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6"DvdJ0MB  
对于函数对象类的版本: {t 7 M  
O!g> f  
template < typename Func > :* 'i\  
struct functor_trait +,MzD'(D  
  { "\9@gfsp)  
typedef typename Func::result_type result_type; Cdv TC`~,  
} ; *f(}@U  
对于无参数函数的版本: aQ)9<LsI  
T.pPQH__  
template < typename Ret > uk1IT4+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C.@zVt  
  { lY1m%  
typedef Ret result_type; O7.Is88!  
} ; ={fi&j  
对于单参数函数的版本: IOA{l N6  
4nY2v['m0  
template < typename Ret, typename V1 > GB+G1w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~ e"^-x  
  { NlKnMgt~  
typedef Ret result_type; yR`-rJb V  
} ; (~P&$$qfD  
对于双参数函数的版本: WDZEnauE  
.Ybm27Dk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )S%mKdOm $  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t`LH\]6@  
  { xWDwg@ P  
typedef Ret result_type; {[$p}#7Y  
} ; !B\\:k]aO^  
等等。。。 G67BQG\av  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iz'8P-]K>  
pS%Az)3RZ  
template < typename Func > $exu}%  
struct func_return .VUZ4e  
  { hE=cgO`QU  
template < typename T > %pMW5]H  
  struct result_1 $]Q_x?  
  { 'g^]ZTxb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T|E;U  
} ; +@!9&5S A  
/ g&mDYV|  
template < typename T1, typename T2 > I@hC$o  
  struct result_2 :g,rl\S7  
  { toQn]MT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lyib+Sa ?`  
} ; ss[8d%V  
} ; %PG0PH4?  
9A6ly9DIS  
83 S],L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "evLI?  
|6&"r&  
template < typename Func, typename aPicker > sOHh&e  
class binder_1 pZH bj2~  
  { 6@T_1  
Func fn; Y`M.hYBXk  
aPicker pk; ^iGIF~J9  
public : GxvVh71zP  
46 77uy  
template < typename T > S`J_}>  
  struct result_1 BFMM6-Ve  
  {  V C.r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E J 9A 4B  
} ; MM97$  
v!x=fjr<  
template < typename T1, typename T2 > o$Jk2 7  
  struct result_2 /O8'8sL5  
  { ue`F|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M~@\x]p >  
} ; akNJL\b  
i3kI{8h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  ztTpMj  
xOkf 9k_  
template < typename T > t$}+oCnkv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :!3P4?a  
  { L\b$1U!i  
  return fn(pk(t)); UP,(zKTA  
} '8}\! i&  
template < typename T1, typename T2 > cd:O@)i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M HgS5b2  
  { >`6^1j(3  
  return fn(pk(t1, t2)); g'mkhF(  
} lRO4- y  
} ; YKk%lZ.8  
ln3.TR*  
M]6=Rxq1:E  
一目了然不是么? ?"L>jr(  
最后实现bind 9 /9,[A  
Tp9LBF  
B[k"xs  
template < typename Func, typename aPicker > =P5SFMPN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z\;kjI  
  { (V |P6C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /]YK:7*98  
} oVLz7Y[JE  
j Sddjs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oXGf#>keg  
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。 p*>[6{$3)O  
YGxdYwBwf  
十一. phoenix (+4=A k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZI5UQH/  
<,LeFy\zW  
for_each(v.begin(), v.end(), 4=1lyw  
( u52@{@Ad  
do_ bjR&bIA:  
[ ^goS? p/z  
  cout << _1 <<   " , " @m(\f  
] Ron^PvvY&  
.while_( -- _1), F9d][ P@@  
cout << var( " \n " ) fA|'}(kH  
) N`#v"f<~Q  
); F`Pu$>8C  
Q(%uDUg%  
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: ,PY<AI^59  
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 H9&? <j1n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FCI38?`%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u<+;]8[o  
PY`V]|J  
_Jx?m  
template < typename Cond, typename Actor > .}Xkr+ +]  
class do_while 8y+Gvk:  
  {  u0i @.  
Cond cd; s  n?  
Actor act; 4I,HvP  
public : (L~3nN;rr  
template < typename T > NeNKOW#X  
  struct result_1 X_=oJi|:  
  { +[z(N  
  typedef int result_type; jP+4'O!s[  
} ; .&* Tj}p  
KnbP@!+c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gg6&Fzp  
Qy15TJ  
template < typename T > J :,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DrW]`%Ql  
  { n)pBK>+  
  do uZ OUp8QQ  
    { pKp#4Js  
  act(t); L!{^^7  
  } %S@XY3jZY  
  while (cd(t)); Ef7 Kx49I  
  return   0 ; 654PW9{(  
} Z3[,Xw  
} ; |QHWX^pO  
F.AO  
B[y1RI|9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K5k,47"  
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-ry{"XA  
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。 ]Q^oc  
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。 GTLlQy)'=  
下面就是产生这个functor的类: Wlt shZo  
^GL0|G=(1  
X2o5Hc)l<  
template < typename Actor > rvOR[T>  
class do_while_actor m.lNKIknQ  
  { H#6J7\xcS  
Actor act; /x`H6'3?  
public : Ot v{#bB$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4;%=ohD:!  
))eR  
template < typename Cond > js2?t~E]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aIkxN&  
} ; p%j@2U  
_gU [FUBtJ  
Ih"f98lV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^gv)[  
最后,是那个do_ ]jM D'vg^b  
KxiZx I  
M"~B_t,Nw  
class do_while_invoker &0Nd9%>  
  { ;r8,Wx@f1C  
public : ZVda0lex&  
template < typename Actor > 6`EyzB%.$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }<S|_F  
  { &4DvZq=  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hjlx,:'M  
} y<B "  
} do_; R[o KhU  
' Bdvqq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zYH6+!VBH#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UIzk-.<  
最后来说说怎么处理break和continue _{T`ka  
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。 5%+T~ E*  
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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