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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >f*-9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 49iqrP'  
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, aT_%G&.  
w}WfQj  
=v:}{~M^$  
vXLGdv::  
  class filler Mc@_[q!xY?  
  { 6F8TiR&  
public : JUpb*B_z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pt_]&3\e  
} ; 3o^~6A  
[fZhfZ)<  
lK%)a +2  
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: %F2T`?t:  
57jDsQAj  
%)#yMMhR  
>z|bQW#2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zb,YYE1  
me+u"G9I;  
m8Y>4:Nw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y~Z&h?H'}  
m8,jVR  
K0'= O  
TR&7AiqB  
二. 战前分析 ZuNUha&a  
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。 9  M90X8  
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 [U@ ;EeS  
yW]>v>l:Eg  
H g04pZupN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U9Gg#M4tY  
  /* --------------------------------------------- */ vtw97G  
vector < int *> vp( 10 ); ecMpU8}rR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @ *&`1  
/* --------------------------------------------- */ !%/2^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .Mxt F\  
/* --------------------------------------------- */ !IC@^kkh{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $[U:Dk}  
  /* --------------------------------------------- */ Uo0[ZsFD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J;S Z"I'  
/* --------------------------------------------- */ Pah*,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qS/ 'Kyp_  
4Dw| I${O  
k[a5D/b  
sp7#e%R\  
看了之后,我们可以思考一些问题: -#`tS  
1._1, _2是什么? ZfU &X{  
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。 _Rk>yJD7s  
2._1 = 1是在做什么? vs2xx`Y<Lq  
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。 ,?c=v`e  
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。 Zjn![  
*],= !  
z0 J:"M  
三. 动工 R,+"^:}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'NN3XyD  
J?/NJ-F  
nkkUby9  
c?}{>ig/)  
template < typename T > ?OBB)hj  
class assignment 0~Iq9}{*P  
  { G7k.YtW  
T value; 1[]V @P^  
public : ]T>|Y0|  
assignment( const T & v) : value(v) {} iUq{c+h  
template < typename T2 > { 4B7a6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I#- T/1N  
} ; B*^8kc:)L  
e/Y& d9` I  
0Ci:w|J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (G 9Ku 8Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f!bGH-.r5  
mMtva}=*  
6.M!WK{+  
ch)#NHZ9F  
  class holder 2>vn'sXdj  
  { B&sa|'0U  
public : -ze@~Z@  
template < typename T > NC%)SG \  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OyATb{`'  
  { fl71{jJ_  
  return assignment < T > (t); rW[7 _4  
} )AXa.y  
} ; {W%/?d9m  
BFPy~5W  
i)[~]D.EH8  
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: S~\u]j^%y  
QuBaG<  
  static holder _1; DIWcX<s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kYu"`_n}  
mU;\,96#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  V/t-  
而不用手动写一个函数对象。 $*;ke5Dm4  
Mo&Po9  
kjRL|qx`a;  
bkL5srH  
四. 问题分析 p}lFV,V  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \SA$:^zO  
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。 ,,~|o3cfq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zrp9`~_g<!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E|ZLz~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +f\r?8s  
j12khp?  
五. 问题1:一致性 cxxrvP-  
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?| 'cf8VD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '+iqbcUd,  
.!Os'Y9[,  
struct holder G;;iGN  
  { 4fau 9bW  
  // |r/4 ({n  
  template < typename T > \q:PU6q  
T &   operator ()( const T & r) const cp 5  
  { Am)XbN')1  
  return (T & )r; gg QI  
} q6zKyOE  
} ; h9j/mUwV  
u =|A  
这样的话assignment也必须相应改动: fMIKA72>{  
qW t 9Tr  
template < typename Left, typename Right > BZRC0^-C@  
class assignment r&D&xsbQ  
  { so }Kb3n  
Left l; QW6\~l 4  
Right r; S@eI3Pk E  
public : z=a{;1A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]`}R,'P  
template < typename T2 > 3QD##Wr^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $jNp-5+Q;  
} ; QVQ?a&HYS  
q /^&si  
同时,holder的operator=也需要改动: 28d=-s=[  
aDE)Nf}  
template < typename T > dS"%( ?o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ntEf-x<  
  { 2Ls  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \7A6+[ `fa  
} roE*8:Y  
*m`KY)b=l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Auf2JH~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jl~?I*Gr  
wEJ?Y8  
return l(rhs) = r; ($Y6hn+  
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。 a%)-iL X8&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @M]7',2"  
yf7$m_$C'  
template < typename Tp > 9UeK}Rl^n  
class constant_t |\S p IFH1  
  { b+ J)  
  const Tp t; Vq1v e;(8s  
public : kc-v(WIC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1U;p+k5c  
template < typename T > pm}!?TL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j?'It`s  
  { ET}Dh3A  
  return t; 4^Ghn  
} :s`\jJ  
} ; _T[m YY  
( mKuFz7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7!-y72qx  
下面就可以修改holder的operator=了 0s8w)%4$  
ZdY)&LJ  
template < typename T > "R v],O"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "1Oe bo2  
  { #OVf2  "  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ::A]p@  
} 5cE?>  
U#U nM,3%  
同时也要修改assignment的operator() }0?\H)/edP  
B M$+r(#t  
template < typename T2 > `t~Zkb4>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J)leRR&  
现在代码看起来就很一致了。 )Y}8)/Pud  
GV T[)jS  
六. 问题2:链式操作 1C' _I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z/hgr|&}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \,5OPSB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 { |[n>k   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b 6B5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I?!7]Sn$  
k(.6K[ b  
template < typename T > 1y($h<  
struct result_1 /vLdm-4  
  { D!d1%hac  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2[qlEtvQ  
} ;  +*aZ9g  
*eonXJYD  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Juqe%he`  
~E tW B  
template < typename T > I>(\B|\6  
struct   ref u+Q<> >lU  
  { 6@[7  
typedef T & reference; lboi\GP|  
} ; ;5 JzrbtL  
template < typename T > ]1(G:h\  
struct   ref < T &> @XL5$k[Y  
  { ij<6gv~ n"  
typedef T & reference; n^2p jTkl  
} ; r1)@ 7Nt  
BQfq]ti  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lEe<!B$d"  
A\v(!yg  
template < typename T > @ =M:RA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,_(AiQK  
  { 8A ;)5!  
  return l(t) = r(t); _`(WX;sK  
} n$O[yRMI[  
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。 hPB^|#}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <//#0r*  
t+?m<h6w;l  
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 7A mnxFC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F$k^px  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q/lQEfR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?' :v): J}  
最后的布局是: "$Mz>]3&q  
                Add }[>X}"_e  
              /   \ U$,W/G}m  
            Divide   5 Lm{qFu  
            /   \ $)O=3dNbo  
          _1     3 *VPj BzcH  
似乎一切都解决了?不。 R@8pKCL.  
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。 dRD t.U!T  
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。 b&j}f  
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: RU_wr<  
0;V "64U  
template < typename Right > RMvq\J}w!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -FGQn |h4  
Right & rt) const C@3`n;yZ=  
  { F?B`rw@xr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qmg2lP.)  
} 1\aJ[t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BHZCM^  
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。 zY=eeG+4s  
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。 >3Mzs AH\  
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。 ^I CSs]}1  
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。 +'VSD`BR  
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? Ey#7L M)  
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: +338z<'Z!  
4{rqGC /  
template < class Action > !F|#TETrt  
class picker : public Action 7B)m/%>3s  
  { 1z5Oi u  
public : ;#Y'SK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?;0w1  
  // all the operator overloaded dz>2/'  
} ; D,l&^diz  
QK`5KB(k'  
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。 !5}u\  
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: P\lEfsuR  
T{:~v+I=  
template < typename Right > $"P[nNW3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DQ*T2*L  
  { .;$Ub[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o#~Lb9`@U  
} 8%ea(|Wjg  
(& UQ^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > js..k*j  
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。 ^P}jn`4  
d^(7\lw|  
template < typename T >   struct picker_maker Oe~x,=X)  
  { 9>6DA^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rV_i|  
} ; s ]XZQr%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > / :z<+SCh  
  { x=M%QFe  
typedef picker < T > result; sW^e D;  
} ; )4MM>Q  
u _mtdB'  
下面总的结构就有了: $Vp*,oRL  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .US=fWyrb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~~\C.6c#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H-&T)  
至此链式操作完美实现。 4'wbtE|  
e=^^TX`I  
2Wn*J[5  
七. 问题3 [p+-]V  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C==yl"w  
v8} vk]b  
template < typename T1, typename T2 > uo8[,'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /wI"oHZd  
  { K2> CR$L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); { )-8P  
} !sG# 3sUe[  
g2;lEW  
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: ;p+[R+ )  
#PkZi(k hv  
template < typename T1, typename T2 > &"r /&7:  
struct result_2 W=:AOBK  
  { ? Xl;>}zj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gHo sPY[  
} ; X`6"^ xme  
5MCnGg@  
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? ve]hE}o/}  
这个差事就留给了holder自己。 dfP4SJqq  
    @9tzk [  
lQM&q  
template < int Order > sg8[TFX@Z  
class holder; hm*cGYV/  
template <> b} 0G~oLP  
class holder < 1 > rez )$  
  { V1&qgAy~  
public : 8<)ZpB,7  
template < typename T > hYht8?6}m  
  struct result_1 {vq| 0t\-  
  { 8c\\-{  
  typedef T & result; M u i\E  
} ; \$4 [qG=  
template < typename T1, typename T2 > )_YB8jUR-X  
  struct result_2 o(k{Ed  
  { VIHuo,  
  typedef T1 & result; ZZn$N-  
} ; r3B}d*v  
template < typename T > Mbp7%^E"A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6CCm1F{`  
  { AP1&TQ,&  
  return (T & )r; `Gj(>z*  
} dEZUK vo  
template < typename T1, typename T2 > lrAhdi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C-@[=  
  { .VCF[AleS  
  return (T1 & )r1; D 5bPF~q  
} )bWopc  
} ; k8?G%/TD  
)ViBH\.*p  
template <> 9=mc3m:Tb(  
class holder < 2 > 1<tJ3>Xl  
  { i!x>)E  
public : en'"" w  
template < typename T > wRvh/{xB  
  struct result_1 =EYWiK77a  
  { z2>LjM) #  
  typedef T & result; [!De|,u(^  
} ; 57~y 7/0  
template < typename T1, typename T2 > 6w=`0r3hy  
  struct result_2 VV{>Kq+&,v  
  { RA!q)/ +  
  typedef T2 & result; /5<=m:  
} ; 8t3m$<7  
template < typename T > egvb#:zW?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R RE8|%p;B  
  { Sbl=U  
  return (T & )r; !E_Zh*lgm  
} u0GHcpOm  
template < typename T1, typename T2 > ?ac4GA(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vr|e(e.%  
  { 9O -2  
  return (T2 & )r2; lm6hFvEZ  
} y^"@$   
} ; p- a{6<h  
kU+|QBA@  
L R\LC6kM  
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> >。 drMMf[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gW,hI>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {#:31)P  
n1JtY75#,/  
return l(i, j) = r(i, j); xbBqR _ H_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cGiL9|k  
*f3StX  
  return ( int & )i; +J|H~`  
  return ( int & )j; n>?D-)g  
最后执行i = j; +SR{ FF  
可见,参数被正确的选择了。 S3:AitGJ  
d=n@#|3  
Kv(R|d6Lp  
n m<?oI*\  
<|3%}?  
八. 中期总结 P`ou:M{8  
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: . %s U)$bH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =#/Kg_RKL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m`9nDiV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J*[@M*R;&  
4Wp5[(bg  
'L7qf'RV  
qXg&E}]:=  
'S1u@p,q  
G[\TbPh  
九. 简化 #]x3(}3W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 VJ=>2'I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4;I\% qes  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: | DV?5>>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0_eqO'"  
  +-*/&|^等 mwo:+^v(  
2. 返回引用。 HT6 [Z1  
  =,各种复合赋值等 #n'.a1R  
3. 返回固定类型。 8f/KNh7#s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {g! 7K  
4. 原样返回。 : oXSh;\  
  operator, ^3TNj  
5. 返回解引用的类型。 N(Ru/9!y"  
  operator*(单目) Lx wi"ndP  
6. 返回地址。 |82q|@e  
  operator&(单目) ly-(F2  
7. 下表访问返回类型。 W;'fAohr  
  operator[] E?G'F3i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {YgU23;q  
  operator<<和operator>> iCPm7AU  
U\p`YZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 MzD1sWmK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a(|6)w-  
_"ciHYHBQ  
template < typename Left > cv aG[NF  
struct value_return Z-Uu/GjB  
  { g#=<;X2  
template < typename T > >I|8yqbfm  
  struct result_1 8i154#l+\  
  { dMH_:jb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >[AmIYg  
} ; Tb$))O}  
 SvT0%2  
template < typename T1, typename T2 > 1o`1W4Q  
  struct result_2 Qds<j{2  
  { ->rqr#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {5~h   
} ; F(yR\)!C  
} ; SO=gG 2E  
 xgcxA:  
ryVYY> *(K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b^VRpv  
nwU],{(Hgr  
下面我们来剥离functor中的operator() 8f9wUPr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Hw o _;fV  
LUbj^iQ9  
return l(t) op r(t) DjM*U52Yfj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TP rq:"K  
return op l(t) NX& dJ 6a  
return op l(t1, t2) uQIPnd(V  
return l(t) op ?> }p'{I  
return l(t1, t2) op Nvgi&iBh8  
return l(t)[r(t)] Hu"$ )V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 509T?\r  
hzsQK _;S  
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: 2iG+Ek-?"  
单目: return f(l(t), r(t)); )X0=z1$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uu.X>agg  
双目: return f(l(t)); '4 *0Pw  
return f(l(t1, t2)); _y~6b{T  
下面就是f的实现,以operator/为例 L5bq\  
SBreA-2  
struct meta_divide h mRmU{(Y  
  { x/DV>Nfn  
template < typename T1, typename T2 > p^pd7)sBr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M0w Uis:`  
  { = LNU%0m  
  return t1 / t2; e,JBz~CK*w  
} l+9RPJD/:  
} ; ZAr6RRv ^  
H~Uf2A)C  
这个工作可以让宏来做: ,)1C"'  
c["1t1G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,^([aK  
template < typename T1, typename T2 > \ ,<U= 7<NU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 98Vv K?  
以后可以直接用 p(n0(}eVC'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f)*?Ji|5F  
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 vwT1bw.  
(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。。。) J@2jx4   
5p#0K@`n/  
ESCN/ocV  
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 pTCD1)  
K=N&kda   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s9ix&m  
class unary_op : public Rettype nK;d\DO  
  { y|| n9  
    Left l; 9i\RdJv.  
public : R4'.QZ-x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3+Lwtb}XPF  
Gd 4S7JE  
template < typename T > ;\7`G!q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I6^y` 2X  
      { |HycBTN#E  
      return FuncType::execute(l(t)); l$gJ^Wf2gY  
    } A;;#]]48  
=3035{\  
    template < typename T1, typename T2 > nX (bVT4i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z?+ )ox  
      { }dN\bb{#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tx5bmF;b)  
    } ".>#Qp%  
} ; BQ6$T&  
u&l;\w  
`,V&@}&"n  
同样还可以申明一个binary_op 6>WkisxG  
jWUrw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9K& $8aD  
class binary_op : public Rettype :zU4K=kR  
  { ~!({U nt+'  
    Left l; k9 r49lb  
Right r; vFe=AY<Rt|  
public : ? X8`+`nh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lf( +]k30  
._0$#J S[  
template < typename T > (]q ([e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <#:iltO  
      { oO tjG3B({  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &E]) sJ0  
    } zu}uW,XH-  
Vx!ZF+  
    template < typename T1, typename T2 > I%4eX0QY=z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dcrvEc_/  
      { ":eyf 3M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I;XM4a  
    } ~~{lIO)&  
} ; |KJGM1]G  
r3Ol?p  
UT@Qo}:  
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 L[zTT\a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S_sHwObFu|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5i6Ji(  
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。 ) P7oL.)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \ ERBb.  
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。。。 w?D=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A@3'I  ;  
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) mg*iW55g  
下面是修改过的unary_op !"hlG^*9  
F42^Uoaz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;R+Gf!1  
class unary_op r`ftflNh(  
  { n 'ZPB  
Left l; &DQ_qOKD  
  [p4([ef '  
public : rv{Wti[  
#IppjaPl8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VN-0hw/A  
PdKcDKJ  
template < typename T > */{y%  
  struct result_1 MZ)lNU l  
  { R UCUEo63  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |3k r*#  
} ; VnN(lJ  
Y3|_&\ v6  
template < typename T1, typename T2 > G$)q% b;Lz  
  struct result_2 }Q[U4G  
  { p+Yy"wH:h{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iu=@ h>C  
} ; #F/W_G7v  
FpB3SJ6 B  
template < typename T1, typename T2 > fm#7}Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D8k >f ]  
  { "vYjL&4h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N8T.Ye N  
} <OiH%:G/1  
ke6,&s%{j  
template < typename T > 5aVZ"h"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {%2p(5FB  
  { \`8$bpW[nS  
  return OpClass::execute(lt(t)); &|IO+'_  
} bz:En'2>F  
DFwiBB6  
} ; oVl:g:K40  
b 2\J<Nw  
eLH=PDdO  
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 U7LCd+Z 5X  
好啦,现在才真正完美了。 G=e'H-  
现在在picker里面就可以这么添加了: dM"5obEb  
YxnZ0MY  
template < typename Right > J^WX^".E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dRs\e(H'  
  { p>U= Jg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mJ8EiRSE  
} "SuG6!k3  
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。 #m{F*(%  
U*EBH  
4tkb7D q  
,A#gF_8  
KsTE)@ F:  
十. bind $LBgBH &z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t%y i3  
先来分析一下一段例子 Yl1l$[A$  
Ut%{pc 7^F  
U+-;(Fh~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &G-dxET]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eiA$) rzy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?`:+SncI"b  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M)v='O<H8  
我们来写个简单的。 8XCT[X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cNKGEm ;z  
对于函数对象类的版本: ocS}4.a@  
RdjoVCf  
template < typename Func > \+ Ese-la  
struct functor_trait DLq'V.M:  
  { .5~3D97X&  
typedef typename Func::result_type result_type; -Zg.o$  
} ; Lm^vS u  
对于无参数函数的版本: |@B|o-  
V2yX;u  
template < typename Ret > eOb)uIF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P-Gp^JX8  
  { H ~<.2b  
typedef Ret result_type; F${}n1D  
} ; ubKp P%Z  
对于单参数函数的版本: 'v(b^x<ZS  
bvl!^xO]  
template < typename Ret, typename V1 > )|]*"yf:E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iII%!f?{[  
  { Qdy/KL1]  
typedef Ret result_type; F$s:\ N  
} ; &j"_hFhv  
对于双参数函数的版本: 1O2V!?P  
*mw *z|-^V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M^n^wz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V_4=0(  
  { 4?_^7(%p  
typedef Ret result_type; R<r,&X?m  
} ; Fbw.Y6  
等等。。。 $m-@ICG#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6,l5Q  
FbCuXS=+`  
template < typename Func > 02[*b  
struct func_return TD/ 4lL~(x  
  { [.;I}  
template < typename T > #8WHIDS>  
  struct result_1 2p*!up(  
  { ACEVd! q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (F*y27_u  
} ; (s51GRC  
:c:}_t{%  
template < typename T1, typename T2 >  bIuOB|  
  struct result_2 |/u,6`  
  { 5^{2 g^jH6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j^/^PUR  
} ; z>*\nomOn=  
} ; TQpR'  
F\<{:wu   
, 9buI='  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q+IB&LdE  
XS>( Bu  
template < typename Func, typename aPicker > !H zJ*  
class binder_1 2\"T&  
  { =Nz;R2{@  
Func fn; S:c d'68D  
aPicker pk; S;u 2B_/  
public : G1SOvdq  
TOx@Y$_9Q8  
template < typename T > 4=njM`8Y'  
  struct result_1 [mo9?  
  { #,SPV&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jn\>S z(96  
} ; N8*QAe kN  
m&- -$sr  
template < typename T1, typename T2 > qjN*oM,  
  struct result_2 ;YrmT9Jx6  
  { fKkS_c 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9$ixjkIg  
} ; F>k/;@d  
=_$Hn>vO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4@jX{{^6%  
Upc_"mkI.  
template < typename T > &8JK^zQq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cv< s|  
  { e'3y^Vg  
  return fn(pk(t)); K{iC'^wP  
} %\1W0%w  
template < typename T1, typename T2 > !!)NER-dv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?V =#x.9  
  { }4q1"iMlO  
  return fn(pk(t1, t2)); wd2z=^S~  
} B*}:YV  
} ; u y13SkW  
U ?6.UtNf  
'On%p|s)H  
一目了然不是么? K#x|/b'5d  
最后实现bind WS\Ir-B  
4@9xq<<5  
eY`o=xN  
template < typename Func, typename aPicker > Hw,@oOh.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l-8rCaq& J  
  { pE{Ecrc3|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B# o6UO\  
} $g }aH(vf  
:;w#l"e7<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HDj260a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sc y_  
V=H:`n3k  
十一. phoenix Bm +Ca:p%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,Y7QmbX^  
5jsZJpk$  
for_each(v.begin(), v.end(), wB"`lY   
( q!YAA\'31  
do_ Fm[3Btn  
[ wT+\:y  
  cout << _1 <<   " , " rw[Ioyr-  
] pzeCdHF  
.while_( -- _1), n]jw!;  
cout << var( " \n " ) z2 mjm  
) `r&]Ydu:  
); vywpX^KPv  
9<5S!?JL  
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: c6VyF=2q  
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 )D&xyC}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v4, Dt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *$@u`nM  
A}(o1wuw  
FzG>iC}  
template < typename Cond, typename Actor > (btm g<WT"  
class do_while EKEJ9Y+47H  
  { V+t's*9o3  
Cond cd; l\ Vr D2j8  
Actor act; $t0JfDd6Ky  
public : _7'5IA  
template < typename T >  upGLZ#  
  struct result_1 _IWLC{%V  
  { xcH&B %;f  
  typedef int result_type; 9A *gW j  
} ; ]D,\(|  
-L!lJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x kdC -S  
d-T pY*v  
template < typename T > (QQkXlJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6i%X f i  
  { i ;^Ya  
  do Pk;YM}  
    { od^ylg>K  
  act(t); w[AL'1s]  
  } ]88qjKL  
  while (cd(t)); $dG:29w  
  return   0 ; U_WO<uhC  
} IRTD(7"oyp  
} ; wZWAx  
;RYIc0%  
1:J+`mzpl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IL`=r6\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t8`wO+4@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;*0?C'h=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !@ {sM6U  
下面就是产生这个functor的类: -F MonM  
.h(iyCxP  
U*?`tdXJ$  
template < typename Actor > Zn[ppsz|  
class do_while_actor qQ 8+gZG$R  
  { ABcB-V4  
Actor act; YLuf2ja}X  
public : 'c# }^@G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U>DCra;  
uF<?y0t  
template < typename Cond > ~0@fK<C)O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A WJA?  
} ; }_5R9w]"  
Udq!YXE0  
\>X!n2rLZe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Sb(OG 6  
最后,是那个do_ h}kJ,n  
-gUp/ #l1  
%Aqf=R_^  
class do_while_invoker $lq.*UQ;0  
  { SmIcqM  
public : 4]6-)RHFB  
template < typename Actor > +}PN+:yV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6&il>  
  { @_1cY#!  
  return do_while_actor < Actor > (act); m.<u !MI  
} Qxk& J  
} do_; o4wSt6gBcJ  
jcb&h@T8kv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |gIE$rt-~W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fH$#vRcq  
最后来说说怎么处理break和continue mhy='AQJ  
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。 9zY6hh**  
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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