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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B>2tZZko  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ayiu,DXx  
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, xXM{pd  
utIX  %0  
uvrB5=u  
t25,0<iW  
  class filler o_'p3nD  
  { iRrl^\qn  
public : kkQVNphc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x@*SEa  
} ; -]QD|w3dp  
;cQ6g` bM\  
}2e? ?3  
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: l(02W  
|9B.mBoX  
m%76i;uP  
8?%-'z.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7x@A%2J  
0PWg;>^'  
3? HhG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UX dUO@  
}5hqD BK?  
(vTtDKp@  
!TUrQ  
二. 战前分析 ,gS;m &!'J  
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。 ;1a~pF S  
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 l?Ya"C`FL  
Z-l=\ekJ  
8|" XSN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mFi&YpH u3  
  /* --------------------------------------------- */ S;)w.  
vector < int *> vp( 10 ); 6Aku1h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -q*i_r:,  
/* --------------------------------------------- */ } q$ WvY/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k3uit+ge }  
/* --------------------------------------------- */ Iu <?&9t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F F|FU<  
  /* --------------------------------------------- */ Pqn@ST  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9pX&ZjYP-  
/* --------------------------------------------- */ 2K3{hxB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8p:j&F  
D ^x-^6^  
 w/kt3Lw  
](s'L8 (x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;LMJd@  
1._1, _2是什么? ihfiK|a  
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。 #H :7@  
2._1 = 1是在做什么? hy`?E6=9+  
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。 gy_>`16K  
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。 /\hzb/  
(Kv#m 3~  
[xGf,;Z  
三. 动工 7eiV{tYF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Vb= Mg  
;NHt7p8SE  
RR]CW  
m_)FC-/pSl  
template < typename T > {o>j6RS\  
class assignment nYX@J6!  
  { o:_Xv.HRZo  
T value; _iir<}  
public : zlEX+=3  
assignment( const T & v) : value(v) {} v^1pN>#%g  
template < typename T2 > +w+} b^4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r_-_a(1R:  
} ; pNKhc#-w  
#n#@fAY  
/|D*w^ >  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "*Tb" 'O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D>LZP!  
*^:N.&]  
CW,Wx:Y  
DKBSFm{~Q  
  class holder ::}{_ Z  
  { ;J ayoJ  
public : p{j.KI s7  
template < typename T > [m|YWT=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .n~M(59  
  { H{=21\a\  
  return assignment < T > (t); ~V\D|W9  
} E(Z8  
} ; t({W [JL  
&FF"nE*  
\Hn>oonph  
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: \Ol kM<  
,"HL~2:~  
  static holder _1; ;N 0~;I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _Nqt21sL  
/,g,Ch<d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r(RKwr:m  
而不用手动写一个函数对象。 pLLGus+W  
Bi @2  
%>g3~yl  
j4cwI90=  
四. 问题分析 &2{ tF  
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。 !Rhl f.x  
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。 ,}K7Dg^1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >kW@~WDMu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x3o ]U)^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EV*IoE$W]=  
d%V*|0c)  
五. 问题1:一致性 Pc NkAo  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| YJJB.hR+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qm Ce>+  
Yq%9M=#k  
struct holder Aj+2;]M  
  { Y07ZB'K  
  // !'cl"\h  
  template < typename T > 5'X ]k@m_  
T &   operator ()( const T & r) const K*X_FJ  
  { {M^3m5.^  
  return (T & )r; RT.D"WvT  
} Cd>WUw  
} ; Q+W1lv8R  
LC'{p  
这样的话assignment也必须相应改动: q)^Jj ?W  
\cUC9/ b  
template < typename Left, typename Right > +O*/"]h  
class assignment +7=K/[9p  
  { /Sc l#4bW  
Left l; mjKS{  
Right r; Yd#/1!A7u  
public : {l/-LZ.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hHT_V2*  
template < typename T2 > .ZJRO>S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8j=}u/T@F  
} ; x6e}( &p*  
8&)DE@W  
同时,holder的operator=也需要改动: )C(? bR  
&I (#Wy3  
template < typename T > hKT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YTexv;VNb|  
  { T<55a6NoK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P8*=Ls+-F  
} l%1!a  
aD=A^ktx  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 n8".XS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >VN5`Zlw\C  
BA%pY|"Q  
return l(rhs) = r; --|Wh^i>?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 WYEKf9}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iX2]VRNxl  
5yzv|mrx  
template < typename Tp > 'i4_`^:+  
class constant_t ,Qe?8En[  
  { a{qM2P(S  
  const Tp t; =A!@6Nw  
public : .`4{9?bR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :"xzj<(  
template < typename T >  ng_^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y*tZ !m2Gg  
  { 2M68CE  
  return t; Q2F+?w;,  
} o'f?YZ$.  
} ; t ]_VG  
2IKnhBSV3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zY"1drE>G  
下面就可以修改holder的operator=了 pJt,9e6  
/.o^R6  
template < typename T > 5 ({t4dm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .MJofE;Jn  
  { |>tKq;/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .R./0Ot tx  
} v,4pp@8rv  
< F`>,Pm  
同时也要修改assignment的operator() ak |WW]R  
EioB%f3  
template < typename T2 > g'V>_u#(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b/{t|io{  
现在代码看起来就很一致了。 *2 2nVKi {  
yl1gx  
六. 问题2:链式操作 C86J IC"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Dm-zMCf}Q  
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。 I/L_@X<*r  
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。 Qg[/%$x.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bS"fkf9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct obNqsyc77R  
jkt_5+S  
template < typename T > 2L} SJUk*  
struct result_1 L&%s[  
  { INi]R^-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I.94v #r  
} ; b7wvaRe.  
8F&=a,ps[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qIIv6''5@  
'4|-9M3f  
template < typename T > }9W4"e2)  
struct   ref ?l^1 *Q,  
  { f^"N!f a  
typedef T & reference; LkK~%tY  
} ; c;n *AK  
template < typename T > '-"/ =j&d[  
struct   ref < T &> j"'(sW-  
  { T2!6(, s9  
typedef T & reference; TG+VEL |T  
} ; 4*cU<  
#[`:'e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m/y2WlcRx  
8'4S8DM  
template < typename T > "t_-f7fS7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R]btAu;Z  
  { U2wbvXr5-  
  return l(t) = r(t); L"j tf78  
} nY`RR C  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2VJR$Pao  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Hr]h J c  
IuRmEL_Q_  
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 y10h#&k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )_i qAqkS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?Vdia:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YGPy@-,E  
最后的布局是: Wv/%^3  
                Add ( m:Zk$  
              /   \ x"{'&J[hx  
            Divide   5 2h=!k|6  
            /   \ MvWaB  
          _1     3 Tny%7xSx1  
似乎一切都解决了?不。 _Gjk;|Sx<I  
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。 66I"=:  
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。 ?}a;}Q 6  
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: S4h:|jLUF  
*?Kr*]dnLl  
template < typename Right > .b-f9qc=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2m35R&  
Right & rt) const tP2qK_\e=  
  { $a"n1ou  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s+EAB{w$  
} E8n)}[k!0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9J>&29@us0  
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。 T|dY 2  
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。 j;fpQ_KL  
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。 [zlN !.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。 X~<("  
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? *EZHJt9  
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: e*;c(3>(  
B{C??g8/  
template < class Action > n>^Y$yy}!  
class picker : public Action vL\&6n~M>  
  { yLdVd P  
public : d)R:9M}v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KB'qRnkc  
  // all the operator overloaded lobGj8uxq  
} ; 75T7+:p  
B,@c; K  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6u`)QUmItg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: fbL\?S,w  
(jFGa2{  
template < typename Right > YH%'t= <m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SOi*SwQ8  
  { , 'ZD=4_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LjUy*mxw  
} k25WucQ  
1I<rXY(a`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {6c2{@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r!HwXeEn/  
5c^Z/ Jl$c  
template < typename T >   struct picker_maker '&gF>  
  { gUpb4uN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #z2rzM@/:  
} ; 4)"n RjGg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }f8Uc+  
  { I*IhwJFl/  
typedef picker < T > result; 7_mw%|m6@  
} ; { Q`QX`#  
Z6_N$Z.A  
下面总的结构就有了: G-He" 4& $  
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。 DiEluA&w9  
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。 M5*{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I{lT>go  
至此链式操作完美实现。 7A\~)U @  
DV\`Wv  
@1 U&UH  
七. 问题3 j^;I3_P  
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。 z6?)3'  
lmxr oHE  
template < typename T1, typename T2 > B,K>rCZ/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LF~*^n>  
  { @:U+9[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v}tag#f5>?  
} @ W^| ?  
_=NwQu\_F  
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: $T`<Qq-r  
)Lwc  
template < typename T1, typename T2 > 5fm?Lxr&?  
struct result_2 kIGbG;"_  
  { niqN{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +H9>A0JF  
} ; "ajjJ"x A  
`S2[5i  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8g:;)u4$P  
这个差事就留给了holder自己。 T.We: ,{  
    AjT%]9 V?  
Xy@7y[s]  
template < int Order > Pj4/xX  
class holder; YQpSlCCo 3  
template <> GF>'\@Th  
class holder < 1 > 7G\\{  
  { H'LD}\K l  
public : 't_[dSO  
template < typename T > ;Ww7"-=sw  
  struct result_1 FRS>KO=3  
  { 05spovO/'  
  typedef T & result; ;[W"mlM  
} ; K,w"_T  
template < typename T1, typename T2 > UQ+?\wi*  
  struct result_2 VH(S=G5Yb  
  { F@*+{1R  
  typedef T1 & result; LNa$ X5`  
} ; rN%F) q#  
template < typename T > 7hi"6,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >2Jdq  
  { +=mkCU  
  return (T & )r; ,daKC  
} KM !k$;my  
template < typename T1, typename T2 > Fb4`|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Apxdnz,  
  { FI<q@HF  
  return (T1 & )r1; x,otFp  
} ~,BIf+ \XF  
} ; g*F'[Z."  
/-qxS <?o  
template <> OzQ -7|m'J  
class holder < 2 > ]Lm9^q14m  
  { 7yx$N n`(  
public : >A<bBK#  
template < typename T > vk?skN@  
  struct result_1 <7n4_RlF!  
  { :pF_GkG  
  typedef T & result; a?6a b+7#  
} ; qKE:3g35  
template < typename T1, typename T2 > 9!Ar`Io2@  
  struct result_2 \MmI`$  
  { w 1Ec_y{  
  typedef T2 & result; >^Yq|~[  
} ; sk 2-5S  
template < typename T > h^*4}GU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2l F>1vH  
  { 9&2Vm;F_  
  return (T & )r; V~hlq$jn<Y  
} PZm:T+5H  
template < typename T1, typename T2 > X5khCL Hi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }#qGqY*@LK  
  { V%_4%  
  return (T2 & )r2; VL/|tL>E^  
} mCWhUBghR  
} ; !p[9{U->o;  
E^rbcGJ  
=Me5ft w  
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> >。 sj8~?O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ht-t1q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w~ ;I7:  
eh,~F   
return l(i, j) = r(i, j); v NeCpf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1$2D O  
X5]TY]  
  return ( int & )i; `$~Rxz Z g  
  return ( int & )j; Fk6x<^Q<w  
最后执行i = j; JGFt0He]  
可见,参数被正确的选择了。 =fYL}m5E  
je6CDFqw  
p[@5&_u(z  
 X!j{o  
g >'p>}t  
八. 中期总结 \(PohwWWo  
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: _kdL'x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 78Aa|AJU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UDc$"a}ds{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {\z({Wlb]  
R'dSbn  
'r@:Cz3e*I  
xESjM1A)  
_6k*'aT~FK  
$%%os6y2v  
九. 简化 +e-,ST&w(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #k$)i[aI-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X/; p-KX  
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: 6AP~]e 8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cv*x2KF G  
  +-*/&|^等 2iU7 0(H  
2. 返回引用。 %+F"QI1~0  
  =,各种复合赋值等 ~fa(=.h  
3. 返回固定类型。 -3&G"hfK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M^7MU}5w  
4. 原样返回。 >F@qpjoQE  
  operator, ooj~&fu  
5. 返回解引用的类型。 \NG C$p n  
  operator*(单目) 8LI-gp\ 2  
6. 返回地址。 WA$>pG5s  
  operator&(单目) `Rd m-[&  
7. 下表访问返回类型。 z**hD2R!  
  operator[] oR~e#<$;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  8*c3|  
  operator<<和operator>> YxGcFjJ  
#-Z8Z i"44  
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。 kJAn4I.l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;@nFVy>U  
Y2R\]FrT  
template < typename Left > ]O TH"*j  
struct value_return Fa epDjY8  
  { m3 ^/: <  
template < typename T > IhiGP {  
  struct result_1 BYM3jXWi0v  
  { #Ch;0UvFF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3:5DL!Sm8J  
} ; ow/57P  
XYH|;P6K  
template < typename T1, typename T2 > CN2_bz  
  struct result_2 P0i V<T4^  
  { phYDs9-K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; / EMJSr  
} ; "{E q hR~  
} ; vZ#!uU^a:  
Pz_NDI  
tQ~WEC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3S BZ>  
o:Zd1"Z  
下面我们来剥离functor中的operator() s-W[ .r|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7dX/bzUVz8  
rxO2js  
return l(t) op r(t) o+?r I p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f&hwi:t  
return op l(t) +<.\5+  
return op l(t1, t2) -#29xRPk  
return l(t) op Vh<A2u3&  
return l(t1, t2) op + q''y  
return l(t)[r(t)] 6e25V4e?I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l+y}4 k=/  
}E}8_ 8T6  
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: Y& ] 8 {  
单目: return f(l(t), r(t)); CkRX>)=py  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zQH]s?v  
双目: return f(l(t)); _ jAo:K_Z  
return f(l(t1, t2)); =C f(B<u  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dz_eB"}  
~SjZk|  
struct meta_divide nMoWOP'  
  { Ra3ukYG[  
template < typename T1, typename T2 > !7U\J]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,}C8;/V  
  { }4nT.!5  
  return t1 / t2; A%vsno!  
} cgj.e  
} ; s(&;q4|  
S*)o)34 U  
这个工作可以让宏来做: l #@&~f[  
p8,0lo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n+D#k 8{  
template < typename T1, typename T2 > \ qUf)j\7"Fn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =f:(r'm?r.  
以后可以直接用 L|^o7 1t|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DI&MC9j(   
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 YCw('i(|  
(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。。。) sg'NBAo"  
6U,fz#<,}  
d `j?7Z  
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 ,fnsE^}.U  
c-5jYwV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E/za @W  
class unary_op : public Rettype 1]\TI7/ n  
  { =V|Nn0E  
    Left l; .}9FEn 8  
public : `<j_[(5yb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1.R kIB  
X^< >6|)  
template < typename T > GJ}.\EaAJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w}M3x^9@  
      { ^C9x.4I$)  
      return FuncType::execute(l(t)); G5{Ot>;*%  
    } oA~4p(  
$Kq<W{H3ut  
    template < typename T1, typename T2 > B; -2$ 77  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c6b0*!D"}  
      { ZM~`Gd9K0E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C>*n9l[M~  
    } RI@*O6\/I  
} ; acOJ]]  
Dw |3Z  
\]Z&P,}w  
同样还可以申明一个binary_op 7nz!0I^   
hXX1<~k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 64D%_8#m  
class binary_op : public Rettype 4&N$:j<  
  { ^t78jfl  
    Left l; *`KrVu 6s  
Right r; ygvzdYd  
public : !*P&Eat  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9NWloK6bT  
WL\^F#:  
template < typename T >  q{X T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n9 fk,3  
      { VjTe4$ *  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g8yN% )[  
    } _=6OP8  
3C"_$?y"  
    template < typename T1, typename T2 > vF>gU_gz.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7C5pAb:  
      { X&\o{w9%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +8UdvMN  
    } iMWW%@U^=  
} ; \ $;~74}  
Z5>V{o  
n(jjvLf  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TmiWjQv`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M7VID6J.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +5*vABvCu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 y`b\;kd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! + v[O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?`A9(#ySM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n+quSF)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,#aS/+;[)  
下面是修改过的unary_op Dq`~XS*  
l#6&WWmr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z}[xQ5  
class unary_op ZT9IMihV  
  { >h[(w  
Left l; sA\L7`2H  
  gPUo25@pn*  
public : Ea4 * o  
|yAK@ Hl'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ycjJbL(.  
B+Q+0tw*i  
template < typename T > XTj73 MWY  
  struct result_1 !~d'{sy6  
  { Yzd2G,kZ=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OMd# ^z  
} ; =yh3Nd:u  
3G&0Ciet  
template < typename T1, typename T2 > ~@YQ,\Y  
  struct result_2 wA r~<  
  { ! o^Ic`FhS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0l1.O2 -  
} ; u0 BMyH  
v?%3~XoH  
template < typename T1, typename T2 > .M+v?A d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  i_y:4  
  { sVcdj|j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +@>:%yX  
} Tc,$TCF  
0h:G4  
template < typename T > K6(.KEW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qwP$~Bj  
  { ;[cai MA-  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8{@`kyy|  
} /u ?9S/  
_-6e0srZ  
} ; F(E<,l2[  
V{FE[v_  
?C~X@sq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g9|qbKQ:[  
好啦,现在才真正完美了。 xDLMPo&  
现在在picker里面就可以这么添加了: SJOmeN}4)  
*pK lA&_  
template < typename Right > zS?n>ElI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #~1wv^  
  { 5&G 5eA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TC@bL<1  
} wlL8X7+:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 t]r7cA  
v\'r Xy  
&_YtY47  
dQ`:8S K  
[88{@)  
十. bind W[GQ[h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _^b@>C>O  
先来分析一下一段例子 )"F5lOA6  
K{N%kk%F  
[NZ-WU&&LP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WzlS^bZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -^R b7 g-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iz$FcA]  
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。 )+*{Y$/U  
我们来写个简单的。 }z?xGW/k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :Dt\:`(r'  
对于函数对象类的版本: RZe#|k+ 8  
HrDTn&/  
template < typename Func > 363cuRP  
struct functor_trait CvP`2S\  
  { M`bL5J;  
typedef typename Func::result_type result_type; L=,Y1nO:p  
} ; &:q[-K@!  
对于无参数函数的版本: '}T;b}&s  
=tNzGaWJ  
template < typename Ret > ;*.(.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w'|&5cS  
  { N-D(y  
typedef Ret result_type; Yg$@Wb6  
} ; {:3.27jQ  
对于单参数函数的版本: l3BD <PB2S  
2J)74SeH  
template < typename Ret, typename V1 > /<6ywLD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \ U Ax(;  
  { ^J0zXe -d  
typedef Ret result_type; l`G(O$ct  
} ; =p5?+3" @  
对于双参数函数的版本: erXy>H[;  
Esb ?U|F4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *$JB`=Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D7M0NEY  
  { v&e-`.xR  
typedef Ret result_type; 6#fOCr;f7  
} ; T7^ulG1'  
等等。。。  YN4"O>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J &{qppN  
#jhQBb4?,  
template < typename Func > EZ..^M3  
struct func_return iwB8I^  
  { >kt~vJI  
template < typename T > <sO?ev[  
  struct result_1 >6XDX=JVI  
  { )-)ss"\+Ju  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fgskb"k/  
} ; g&q]@m  
pn|p(6  
template < typename T1, typename T2 > DL %S(l  
  struct result_2 V;H d)v( j  
  { _k6x=V;9g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O<4Q$|=&?  
} ; 2wGF-V  
} ; n}=rj7  
4 U}zJP(L  
4}+xeGA$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zjea4>!A2  
E!dz/.  
template < typename Func, typename aPicker > lj4%(rB=  
class binder_1 bd,Uz% o_  
  { P8"6"}B;T  
Func fn; qbEKp HnB  
aPicker pk; C:rRK*  
public : YW'{|9KnI  
%)BwE  
template < typename T > #-}kG"  
  struct result_1 i5.?g<.H  
  { eVZa6la"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .4H_Zt[2  
} ; o`b$^hv{A  
Hde]DK,d  
template < typename T1, typename T2 > bK!,Pc<  
  struct result_2 W\&WS"=~  
  { xOwNCh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tCuN?_ UG  
} ; S&5Q~}{,  
mfu*o0   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @>M8Pe  
&/sGh0  
template < typename T > oK#\HD4U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zt-'SY  
  { 9 %D$T'K  
  return fn(pk(t)); f-vZ2+HP  
} os}b?I*K  
template < typename T1, typename T2 > y T[Lzv#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <sgZ3*,A  
  { \_lG#p|  
  return fn(pk(t1, t2)); ?H y%ULk  
} '.]e._T  
} ; 7vi i9Am7  
p.@0=)  
uo]Hi^r.l  
一目了然不是么? S9 $o  
最后实现bind jN31\)/i  
 QpdujtH`  
bc `UA  
template < typename Func, typename aPicker > 0|.7Kz^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C<r(-qO{5  
  { *eHA: A_I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J ZVr&KZN  
} C$$"{FfgU"  
l5{(z;xM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fn1 ?Qp|  
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。 H;b8I  
cYZwWMzp  
十一. phoenix wrz+2EP`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !T<z'zZU  
` (7N^@  
for_each(v.begin(), v.end(), zWF 5m )-  
( )9; (>cdl  
do_ R2Twm!1  
[ C>.]Bvg  
  cout << _1 <<   " , " Py|H? ,6=  
] @/CRIei  
.while_( -- _1), C_;HaQiu  
cout << var( " \n " ) Am>_4  
) s$f+/Hs  
); 4y|xUO:  
cEDDO&u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9X 5*{f Y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor a/`c ef  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T)b3N| ONB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iifc;62  
B]A 5n8<  
&/B2)l6a  
template < typename Cond, typename Actor > Y&?|k'7  
class do_while d%}crM-KTL  
  { r4;5b s6wm  
Cond cd; ^m6k@VM  
Actor act; YH /S2D  
public : !Z#_X@NFc  
template < typename T > D__lqboz  
  struct result_1 p<Zs*  @  
  { el <<D  
  typedef int result_type; q`/amI0  
} ; 1VhoJGH;C  
7sQ]w   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /Nj:!! AN  
S[W9G)KWp  
template < typename T > LP5eFl`|T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o~i]W.SI(  
  { 8gVxiFjo  
  do ^>,< *p  
    { t x:rj6 -z  
  act(t); +zFV~]b  
  } xFsB?d  
  while (cd(t)); JVJ1Ay/be  
  return   0 ; F<PWBs%  
} )'BJ4[aq\  
} ; Ee t+  
MZUF! B  
1R5\GKF6o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]C}u- B746  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 HI"!n$p  
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。 ,cGwtt(  
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。 ,Az`6PW  
下面就是产生这个functor的类: /RA1d<~$q  
jSeA %Te  
'8r8 ^g[  
template < typename Actor > dO 1-c`  
class do_while_actor 5XSxQG@k^z  
  { Sb:zN'U  
Actor act; {V]Qwz)1  
public : ^7ea6G"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %nDPM? aO  
7]M,yIwc  
template < typename Cond > G1#Bb5q:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]YisZE4s  
} ; z:ru68  
egxJ3.  
Dyouk+08x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1jUhG2y  
最后,是那个do_ "Cyo<|  
d I#8CO  
M5cOz|j/*R  
class do_while_invoker `_J^g&y~  
  { 5`{|[J_[  
public : an$ ]IN  
template < typename Actor > %# Wg^l '  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5CY@R  
  { YA^wUx  
  return do_while_actor < Actor > (act); *!r\GGb  
} :Fi%Cef|  
} do_; \J,- <wF  
xY\*L:TwW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h9Tf@]W   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w+).pcG( *  
最后来说说怎么处理break和continue NgE&KPj\  
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。 dbMu6Bm\G  
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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