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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '2ACZcjDSv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &*o{-kw  
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,  cjf_,x  
LTnbBh*mc  
G5!!^p~  
}ZfdjF8N!  
  class filler +Sg+% 8T  
  { UkM#uKr:  
public : r.v.y[u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;~Q`TWC  
} ; >ToI$~84  
Lv:;}  
9]^NAlno  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: SnG XEQ  
[&:dPd1_  
(kSb74*g  
E&> 2=$~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F&D ,y-CQ  
~R~MC(5N[  
5O:4-} hz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]nm(V  
lrK?&a9AB  
(xMq(g  
!.w|+-JKO  
二. 战前分析 G%SoC  
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。 Ft?Y c 5  
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 hF9y^Hx4  
agnEYdM_  
p+^K$w^Cs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hCB _g  
  /* --------------------------------------------- */ X@%4N<  
vector < int *> vp( 10 ); zTfl#%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 82yfPQ&UI  
/* --------------------------------------------- */ z]1g;j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sxPvi0>  
/* --------------------------------------------- */ e}2[g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8D`TN8[W  
  /* --------------------------------------------- */ LN=#&7=$c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a#+;BH 1  
/* --------------------------------------------- */ #[y2nK3zF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |5\: E}1  
Dx.hM[  
DN|+d{^lN  
1A N)%  
看了之后,我们可以思考一些问题: r ['zp=9  
1._1, _2是什么? /F}dC/W  
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。 'F7UnkKO|  
2._1 = 1是在做什么? s"X0Jx}  
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。 X92I==-w  
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。 nC#SnyUO  
a0hgF_O1  
Fhs/<w-  
三. 动工 _`xhP-,`S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s~g]`/h$r  
,~XAV ;+  
G+K`FUNA  
-8&P1jrI  
template < typename T > , 4@C%  
class assignment J&;' gT  
  { 5 $. az  
T value; 2Kw i4R  
public : NtQ#su$  
assignment( const T & v) : value(v) {} /!W',9ua6  
template < typename T2 > L}>ts(!q&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K#dG'/M|Pb  
} ; Ss'Dto35Q  
|kqRhR(Ei  
(YHK,aC>u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k j&hn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @Pf['BF"  
7h\U}!  
QX+&[G!DZH  
[B%:!Q)@  
  class holder sUpSXG-W/@  
  { 6x@4gP y[  
public : ^fti<Lw5  
template < typename T > %`]fZr A]#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8!7`F.BX  
  { >%85S>e  
  return assignment < T > (t); mxTuwx   
} 6#kK  
} ; K]ds2Kp&  
Sh7ob2  
X9#i!_*  
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: *%2,= p  
?P Mi#H  
  static holder _1; sDyt3xN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +xBM\Dz8  
! $fF3^8-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |/!RN[<   
而不用手动写一个函数对象。 7'R7J"sY`|  
gHVD,Jr  
*NQsD C.J^  
/(Ryh6M  
四. 问题分析 @0iXqM#jH  
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。 r1.OLn?C  
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。 O @{<?[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S|T*-?|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Lg+cHaA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >!#or- C  
Ej'N !d.  
五. 问题1:一致性 N0UZ%,h\  
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?| IUQYoKz4}A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #;<dtw  
tdnd~WSR  
struct holder &dJ\}O[r  
  { l1]'3]P(  
  // n;~6'f xe  
  template < typename T > UsdUMt!u  
T &   operator ()( const T & r) const +=(@=PJ6  
  { uar[D|DcD"  
  return (T & )r; -FQS5Zb.!  
} poXT)2^)  
} ; MMf_  
Io<L! =>  
这样的话assignment也必须相应改动: 9D51@b6k  
~lH2# u>g  
template < typename Left, typename Right > =p#:v  
class assignment 0mI4hy  
  { I.)9:7   
Left l; {AAi x  
Right r; _"- ,ia[D  
public : D~@lpcI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !-q)9K?  
template < typename T2 > q8 Rep  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fnudy% oo  
} ; (h% xqXs  
910N 1E  
同时,holder的operator=也需要改动: \$2zF8  
Xvn \~Vr  
template < typename T > 3y-P-NI~=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }62Q{>`  
  { $"`e^J9!!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c.h_&~0qf  
} <"!'>ZUt  
P;p;o]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (t"rzH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5z"[{ #/  
@gihIysf  
return l(rhs) = r; (:|1h@K/R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )|<g\>/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 10$:^  
@wa<nY d  
template < typename Tp > I7jIA>ZZi  
class constant_t 'jBtBFzP-  
  { Sigu p#.p  
  const Tp t; !4mAZF b  
public : |@*   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A9M/n^61  
template < typename T > RJLhR_t7n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bk4G+wGw  
  { q4ej7T8  
  return t; /5C>7BC  
} <`*v/D7\02  
} ; #5_pE1  
mJS-x-@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <W88;d33r=  
下面就可以修改holder的operator=了 $EPDa?$*  
kud2O>>  
template < typename T > &A~(9IV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gYfOa`k  
  { ^uIKwql  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 73(5.'F  
} %)j^>W5  
d(6&kXK  
同时也要修改assignment的operator() zK&J2P`  
K${CHKFf  
template < typename T2 > u %&4[zb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~,reS:9RZ  
现在代码看起来就很一致了。 @wW)#!Mou  
I}1<epd ,  
六. 问题2:链式操作 Z n]e2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,\E5et4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WvHy}1W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 IR<*OnKn  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 nF{>RD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p0j-$*F  
dF0:'y  
template < typename T > Kw,ln<)2  
struct result_1 ]\oE}7K%r  
  { f{f|frs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "aeKrMgc6V  
} ; mS >I#?  
?=\_U  
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: <N\#6m  
/ lN09j  
template < typename T > EO \@#",a  
struct   ref  Fs1ms)  
  { ;X[23A{  
typedef T & reference; R=s^bYdoy  
} ; K2t|d[r  
template < typename T > *(]@T@yN  
struct   ref < T &> wvg>SfV,e  
  { ($:JI3e[;  
typedef T & reference; =/F\_/Xw  
} ; S[o R q  
dG'5: ,n/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C$fQ[@  
qAR}D~t  
template < typename T > XX'Rv]T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K iG/XnS  
  { 9 A1w5|X  
  return l(t) = r(t); O,!4 W\s  
} 6'vt '9  
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。 ?kM53zbT#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `PvGfmYOl  
Wy,Tf*[  
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 <=7^D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vxx7aPjC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f=*xdOB3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >l|dLyiae  
最后的布局是: YfOO]{x,X  
                Add O{`r.H1',  
              /   \ CF+:9PG  
            Divide   5 vt-5 3fa|  
            /   \ b-,]21  
          _1     3 .6#Y- iJqc  
似乎一切都解决了?不。 bLi>jE.%.  
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。 Og3bV_,"  
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。 (_O_zu8_  
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: 5T;,wQ<  
cE0Kvqe`  
template < typename Right > Ok2>%e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YC0FXNV  
Right & rt) const *FEY"W+bY  
  { 9Fm><,0'u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2d Px s:8&  
} "Crm\UI6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !t 92_y3  
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。 bAqaf#}e  
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。 iv62Fs'  
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。 l<# *[TJ  
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。 a uz2n  
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? (~FLG I  
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: j(maj  
u6(>?r-  
template < class Action > ,l_n:H+"F  
class picker : public Action -KG3_kE  
  { $di8#O*  
public : S\O6B1<:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O<v9i4*  
  // all the operator overloaded SRx `m,535  
} ; *S@0o6v  
t'0dyQ%u  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `[5QouPV  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: sj?7}(s  
+#!! 'XP  
template < typename Right > 5=--+8[ bV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lj!f\C}d  
  { ;{Kx$Yt+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i%)Nn^a;T  
} K q0!.455  
c 0%%X!!$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]o]*&[C  
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。 cCH2=v4hU  
X%._:st  
template < typename T >   struct picker_maker P$=Y5   
  { yy6?16@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "cUCB  
} ; uR7\uvibUO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :9`T.V<?  
  { *!*J5/ b  
typedef picker < T > result; :3x|U,wC  
} ; Q0j$u[x6s  
CS*wvn;.  
下面总的结构就有了: p}'uCT ga  
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。 2nRL;[L*.  
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。 f}c z_"o4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0-W{(xy@4  
至此链式操作完美实现。 $}/ !mXI5  
bLysUj5[5  
2$O @T]  
七. 问题3 BEzF'<Z  
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。 93npzpge  
?>W4*8 (  
template < typename T1, typename T2 > p ft6 @ 'q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eiaL zI,O  
  { N}3$1=@Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]jz%])SzH  
} [1Yx#t  
9s-op:5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XKU+'Tz  
qi\!<clv  
template < typename T1, typename T2 > Sh=Px9'i  
struct result_2 R;_U BQ)  
  { ,rp-`E5ap  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,HxsU,xiG  
} ; w-%H\+J  
:_q   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~iZMV ?w  
这个差事就留给了holder自己。 MhNDf[W>  
    =;/4j'1}9  
bV#U&)|  
template < int Order > "3*Chc  
class holder; \1[I(u  
template <> Xp=Y<`dX  
class holder < 1 > :A,V<Es}I"  
  { (c<Krc h  
public : J2`b:%[  
template < typename T > XLK#=YTI  
  struct result_1 *JX)q  
  { lMX 2O2 o  
  typedef T & result; 7)IB IlV  
} ; p0xd c3  
template < typename T1, typename T2 > tj ,*-).4%  
  struct result_2 n7"e 79  
  { 6ZBg/_m  
  typedef T1 & result; N;A #3Ter  
} ; \vB-0w  
template < typename T > ]Ph~-O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x7X"'1U  
  { 0(|BQ'4~H  
  return (T & )r; Oph4&Ip[w  
} 6EhRCl  
template < typename T1, typename T2 > nBd!296  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rla4XN=mf  
  { dUtxG ~9  
  return (T1 & )r1; Y WSo:)LY  
} pCz;km  
} ; "msCiqF{z  
Tw{H+B"uVz  
template <> <_ 02)6j  
class holder < 2 > 8u$Kr q  
  { [IVT0 i  
public : w| x=^  
template < typename T > H(ht{.sjI  
  struct result_1 )EYsqj  
  { %Yg;s'F>#q  
  typedef T & result; j=)Cyg3_%  
} ; z0Vd(QL  
template < typename T1, typename T2 > ,9q=2V[GP  
  struct result_2 ;^ :9huN  
  { c h<Fi%)  
  typedef T2 & result; GV1\8OG7  
} ; QeA)@x.p  
template < typename T >  K6kPNi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i+yqsYKO  
  { :b;2iBVB  
  return (T & )r; YNbs* i&  
}  O+1 e  
template < typename T1, typename T2 > +vkqig  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5n r}5bum  
  { GBvB0kC)c  
  return (T2 & )r2; VuwBnQ.2k  
} j?1\E9&4-Q  
} ; lph3"a^  
%5*gsgeI  
](NSpU|*  
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> >。 :tM|$TZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z!C\n[R/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -Q;5A;sr2  
6rL'hB!!]*  
return l(i, j) = r(i, j); j4le../N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GEwgwenv  
TH/!z,( >  
  return ( int & )i; &-+qB >SK>  
  return ( int & )j; 5oplV(<?*S  
最后执行i = j; EuqmA7s8A  
可见,参数被正确的选择了。 ~)D2U:"^xm  
C81+nR  
;)[RG\  
C/e`O|G  
71cc6T  
八. 中期总结 BnqAv xX  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JGSeu =)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }nYm^Yh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SY["(vP%#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kmM_Af&  
+ H_Jr'/  
6}IOUWLB@  
_< 69d  
Q<zL;AJ  
x2/|i? ZO  
九. 简化 LLg ']9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;=hl!CB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b]~X U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wCeSs=[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >DQl&:-)t  
  +-*/&|^等 7'j?GzaQ+  
2. 返回引用。 8 +xLi4Pw  
  =,各种复合赋值等 4XQv  
3. 返回固定类型。 iBxCk^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B+ GPTQSTb  
4. 原样返回。 OCo=h|qBp  
  operator, b=-<4Vu*\  
5. 返回解引用的类型。 b ^ ly  
  operator*(单目) ?AyG!F  
6. 返回地址。 R+gh 2 6e  
  operator&(单目) zUXqTcj  
7. 下表访问返回类型。 P$.Azrl  
  operator[] $2 Ox;+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )qD%5} t  
  operator<<和operator>> BkA>':bUr  
Uk-^n~y  
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。 jN 5Hku[?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aCX](sN  
X6!u(plVQ  
template < typename Left > *FR Eh@R  
struct value_return ;%]Q%7  
  { \ Yz>=rY  
template < typename T > 1]fqt[*)  
  struct result_1 :cG_aO kid  
  { _+wou(1y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CCp{ZH s  
} ; J^pL_  
>AV-i$4eQ@  
template < typename T1, typename T2 > xv's52x  
  struct result_2 KI-E=<zt  
  { DM!vB+j+,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N+b" LZc  
} ; :doP66["!  
} ; sBu=@8R]y  
mR[J Xh9s  
?nB).fc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f_9%kEXICt  
! s?vj <  
下面我们来剥离functor中的operator() eek5Xm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4Me*QYD  
% &4sHDP  
return l(t) op r(t) E0>4Q\n{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @;fdf3ian  
return op l(t) ov#/v\|0  
return op l(t1, t2) 4cr >sz  
return l(t) op W4QVWn %3  
return l(t1, t2) op =! 9+f  
return l(t)[r(t)] }a"T7y23  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0D/j2cT("k  
mNKe,H0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;6L<Syl5  
单目: return f(l(t), r(t)); 0DIaXdOdW+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n+rAbn5o$  
双目: return f(l(t)); g*b%  
return f(l(t1, t2)); T5-50nU,~  
下面就是f的实现,以operator/为例 C z4"[C`;  
EfcoJgX  
struct meta_divide ^;<s"TJ(m)  
  { iwJBhu0@#  
template < typename T1, typename T2 > 2 Nr j@q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HpSgGhL'J&  
  { ]b.@i&M  
  return t1 / t2; #|GP]`YT  
} z~A||@4'  
} ; <!Nj2>  
rV"<1y:g  
这个工作可以让宏来做: ]3NH[&+  
G! zV=p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x{Gb4=?l  
template < typename T1, typename T2 > \ C=h$8Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Dsm_T1X  
以后可以直接用 :v* _Ay  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ol~sCr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vE>J@g2#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +Ys<V  
?c+_}ja,  
f /&Dy'OV7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uwyzxj  
Ii,e=RG>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {|^9y]VFu  
class unary_op : public Rettype Um4 }`  
  { tUGnD<P  
    Left l; s59v* /  
public : *["9;_KD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YnNB#x8|  
Fm`hFBKW  
template < typename T > >E#| H6gx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y)"aQJ>  
      { Qa5<go{  
      return FuncType::execute(l(t)); 9 @!Og(l  
    } .D-}2<z  
zM|d9TS  
    template < typename T1, typename T2 > tU}CRh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `D>PU@s$nT  
      { b DeHU$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TixH Ehw  
    } gkI(B2,/  
} ; mSY;hJi  
S s@\'K3e  
 PQa {5"  
同样还可以申明一个binary_op KX"?3#U#Fm  
@r%[e1.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o`+6E q0w  
class binary_op : public Rettype XK`>#*"V  
  { yXh=~:1~  
    Left l; !qV{OXdrB  
Right r; V.XHjHT  
public : 6ALf`:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} js^@tgf$x&  
G':mc{{  
template < typename T > f#ID:Ap3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SJ6lI66OX  
      { WLP A51R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?uc=(J+6  
    } hvtg_w6K  
6|V713\  
    template < typename T1, typename T2 > <?yAIhgN*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y5kqnibh@  
      { %ErL L@e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L Bb&av  
    } Cl7IP<.  
} ; 1tDd4r?Y  
(Q o  
[D[s^<RJs  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =W.b7 6_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nC$f0r"z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xlp^XT6#  
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。 8Focs p2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X-|`|>3E  
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。。。 $z1u>{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7m~+HM\  
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) Uq<c+4)5  
下面是修改过的unary_op }y(1mzb  
o|>2X[T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cWl  
class unary_op B# |w}hj  
  { $ii/Q:w T"  
Left l; gGxgU$`#c  
  i;s&;_0{  
public : [c +[t3dz  
Y#V`i K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jX-v9eaA  
elG<\[  
template < typename T > U; JZN  
  struct result_1  \U(qv(T  
  { F-R4S^eV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZN~:^,PO/  
} ; "^fcXV9Wp  
H{VVxj  
template < typename T1, typename T2 > .}&bE1  
  struct result_2 'H`aQt+  
  { iBVV5 f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q!\K!W\  
} ; \rn:/  
s$4!?b$tw  
template < typename T1, typename T2 > )[|TxXz d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kl4FVZof  
  { @] uvpI!h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !f2f gX  
} wS-D"\4/  
)s5Q4m!  
template < typename T > m Y*JNx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _<yGen-  
  { tV%:sk^d  
  return OpClass::execute(lt(t)); wb~#=6Y  
} l ~CYxO  
dYrw&gn  
} ; -"Wp L2qD  
0-M.>fwZ=  
\b95CU  
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 .K]n<+zW  
好啦,现在才真正完美了。 .:A9*,  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~2+J]8@I]  
{U?/u93~  
template < typename Right > hm*1w6 =  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @W[`^jfQ  
  { f]W$4f {  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9gVu:o 1/  
} v^1_'P AXu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 k%YvJXL  
4/vQ/>c2j  
.;&c<c|  
FpN>T  
89e<,f`h  
十. bind -L%tiz`_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3qwi)nm  
先来分析一下一段例子 w/BaaF.0  
%$}aWzQxll  
A:Pp;9wl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #\3(rzQVO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8;K'77h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A.vWGBR  
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。 }c|)i,bL  
我们来写个简单的。 2XI%z4\)!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  b)/,  
对于函数对象类的版本: aqJ>l}{  
mX66}s}#  
template < typename Func > 6..G/,TB  
struct functor_trait :ZX#w`Y  
  { D]X&Va  
typedef typename Func::result_type result_type; 1(t{)Z<  
} ;  -i*{8t  
对于无参数函数的版本: RG[b+Qjn  
3}*)EC  
template < typename Ret > 8 :B(}Y4K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *{[jO&& J  
  { t)o!OEnE  
typedef Ret result_type; g:<2yT  
} ; 7.U CX"  
对于单参数函数的版本: uU_lC5A|  
;%wQnhg  
template < typename Ret, typename V1 > *%'nlAX6%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KYBoGCS>  
  { FbO\#p s  
typedef Ret result_type; h[H FZv~{  
} ; ?=$=c8xw  
对于双参数函数的版本: Cn+'!?!d,  
0*$?=E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q #!|h:K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6WUP#c@{  
  { R8ZI}C1  
typedef Ret result_type; Tk1U  
} ; 'PiQ|Nnb|  
等等。。。 bDK%vx!_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4'EC(NR7N  
)2vkaR  
template < typename Func > p+6L qk<  
struct func_return P(h[QAM  
  { ^}Vx5[  
template < typename T > VaKBS/y"  
  struct result_1 ~Psv[b=]  
  { uRIa Nwohv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !<'0 GOl  
} ; Qn0 1ig  
(rFXzCI  
template < typename T1, typename T2 > `wrN$&  
  struct result_2 +2X q+P  
  { wP-BaB$_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1:{BC2P  
} ; 4l)Q  
} ; j\SvfZ0"  
Vm6 0aXm_  
R|tf}~u !x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xh'_Vx{.j`  
xi3  
template < typename Func, typename aPicker > Zq[aC0%+  
class binder_1 M$L ; -T  
  { F,F1Axf  
Func fn; U`*L`PM  
aPicker pk; v fnVN@ 5  
public : jbrx)9Z+%  
slPLc  
template < typename T > 1uz7E  
  struct result_1 EGD&/%aC  
  { #0*OkZMt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dq$co1eT  
} ; R>|)-"b( `  
6,J:sm\  
template < typename T1, typename T2 > $<c;xDO&t  
  struct result_2 P`ZYm  
  { ;~nz%L J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; svT1b'=\$I  
} ; Gh.@l\|tf  
7|vB\[s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;`CNe$y   
T1Gy_ G/  
template < typename T > ^TWMYF-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RCCI}ovU  
  { aNcuT,=(?8  
  return fn(pk(t)); estDW1i)  
} Qx{[#[Da  
template < typename T1, typename T2 > (=de#wh2]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6<%W 8m\  
  { a d,0*(</  
  return fn(pk(t1, t2)); iD/r8_}  
} 0qdgt  
} ; heF<UMI  
QAI!/bB  
vbn'CY]QU  
一目了然不是么? sPKyg  
最后实现bind moe5H  
N3C 8%  
J3;dRW  
template < typename Func, typename aPicker > F~qiNV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (";{@a %  
  { d7O\p(M1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gJn_Z7MgJ  
} 'J0Erk8(  
wlY6h4c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E\ 'X|/$a  
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。 ab5uZ0@  
_jhdqON6E  
十一. phoenix Vv]81y15Q;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0lyCk }c  
W;^bc*a_  
for_each(v.begin(), v.end(), 74hQ?Atw:  
( "-tTN  
do_ P@RUopu,i  
[ lMcSe8LBQa  
  cout << _1 <<   " , " vW\|% @hW,  
] [u=DAk?8  
.while_( -- _1), K9BoIHo  
cout << var( " \n " ) TAXl73j_CY  
) 5[1#d\QR  
); 0xNlO9b/  
'yq'J)  
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: I,0]> kx  
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 Q302!N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I{V1Le4?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %s#`i$|z*n  
>Za66<:  
8G SO]R  
template < typename Cond, typename Actor > HJ\CGYmyz  
class do_while 2k^dxk~$V;  
  { &dC #nw  
Cond cd; c= -2c&=&  
Actor act; =XT'D@q~W  
public : wu2AhMGmw  
template < typename T > h/CF^0m"!  
  struct result_1 0 CJ4]mYl  
  { ji &*0GJQ  
  typedef int result_type; rI[Lg0S  
} ; T21SuM  
&M,"%w!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fGv`.T_d  
ItoSORVV  
template < typename T > P'nbyF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9t$%Tc#Z  
  { =&- hU|ur  
  do [SW@"C!  
    { ^z[-pTY  
  act(t); LX %8a^?;  
  }  xYMNyj~  
  while (cd(t)); JMMsOA_]  
  return   0 ; J{Z-4y  
} zn |=Q$81  
} ; @QAyXwp  
6$'6x2,  
aE_)iE|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OGy/8B2c  
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,?8s%  
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。 '9,14e6   
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。 lB\ "*K;  
下面就是产生这个functor的类: P80z@!  
6g ,U+~  
o3;u*f0rWn  
template < typename Actor > X-Sso9/q.  
class do_while_actor EO|r   
  { zN\~v  
Actor act; NRS!Ox  
public : @"~Mglgw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %qzpt{'?<  
u+]v. Mt  
template < typename Cond > mf26AIlkQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y>S.B/ d  
} ; F:/R'0  
5JbPB!5;  
OpwZTy}1}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t[6g9e$  
最后,是那个do_ ;+-$=l3[a  
]|q\^k)JU  
i\S } aCm  
class do_while_invoker qj71 rj  
  { Ru?Ue4W^b  
public : 6(4o}Sv  
template < typename Actor > YbC6&_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &DX9m4,y  
  { #lyvb.;  
  return do_while_actor < Actor > (act); t|*PC   
}  ?4 `K8  
} do_; @j$tpz  
S,5>g07-`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~Exd_c9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KJa?TwnC  
最后来说说怎么处理break和continue ?ng?>!  
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。 7"f$;CN?~  
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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