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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "W3n BaG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D]LFX/hlH  
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, 5yO#N2jY\  
3> n2  
pGZl.OI  
|e.3FjTH  
  class filler T7WZ(y 3C  
  { GA%"w=M\  
public : Azdz3/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P|!/mu]  
} ; 6_ 33*/>=c  
BIHHRCe:@n  
\]~kyy  
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: r P<d[u  
2\$WP-)%  
P^uP$D  
LRqw\fKk[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6@,'m  
Q T0IW(A  
6cgpg+-a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wXIe5  
2s]]!{Z#  
;c \zgs~"T  
D!OG307P  
二. 战前分析 *1 J#Mdd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 inq4CGY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4P-'(4I)  
+0JH"L5!  
Pv/%s) &y&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /4f 5s#hR  
  /* --------------------------------------------- */ pRDON)$  
vector < int *> vp( 10 ); leX7(Y;!a7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GakmROZ@9  
/* --------------------------------------------- */ }. Na{]<gh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C7c|\T  
/* --------------------------------------------- */ t Sh}0N)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fs)q7 7g  
  /* --------------------------------------------- */ Jte:l:yjtA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]'bQ(<^#  
/* --------------------------------------------- */ nfCd*f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zei9,^ C  
O. .@<.  
~[ ks|  
Cs~\FI1wR  
看了之后,我们可以思考一些问题: =^%Pwkz  
1._1, _2是什么? hjm .Ath  
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。 (Db*.kd8,  
2._1 = 1是在做什么? .k!k-QO5La  
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。 (<:rKp  
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。 !_/8!95  
A=YEY n  
9DP75 ti  
三. 动工 wYS KtG~/S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "YdDaj</  
|WwFE|<  
^w.(*;/  
#mz,HK0|aC  
template < typename T > .AmM%I4K  
class assignment "< hx  
  { f >, Qhl  
T value; XQg%*Rw+t  
public : cO"Xg<#y  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?T%K +  
template < typename T2 > +ke42Jwt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =ty@xHr  
} ; d8y =.  
3<.j`JB@&  
0Ts_"p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r+W 8m?oi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9rvxp;  
q0KXuMK  
J9KLO=  
ePcI^}{  
  class holder H* JC`:  
  { Xta>  
public : eMP Q| W  
template < typename T > ; 0_J7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~ dI&> CL  
  { pl^"1Z=*  
  return assignment < T > (t); uD*s^  
} +/UXy2VRt$  
} ; Le$u$ulS  
KA*l6`(  
Q!A3hr$IF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'frL/[S  
X-) ]lAP  
  static holder _1; kBQenMm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :tS>D5dz(  
d}B_ll#j-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :$Di.|l@7  
而不用手动写一个函数对象。 iJj?~\zp  
i(cb&;Xx:A  
;g)Fhdy!  
=A&*SE o5  
四. 问题分析 5]n<%bP\  
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。 W/F4wEODY  
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。 +Gwe%p Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CCvBE, u x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p(&o'{fb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Appz1q  
Dqcu$ V]  
五. 问题1:一致性 +AC-f2  
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?| 'jlXLb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a>jI_)L  
k)GuMw  
struct holder \f Fy$  
  { 1?#p !;&  
  // z?> y  
  template < typename T > M,! no  
T &   operator ()( const T & r) const KJ{F,fr+v  
  { 4JQ`&:?r  
  return (T & )r; ydFhw}1>  
} 3 BhA.o  
} ; L-:L= snO  
tJF~Xv2L!  
这样的话assignment也必须相应改动: TOF62,  
3V!&y/c<  
template < typename Left, typename Right > D$!p+Q  
class assignment d`][1rZk  
  { &Or=_5Y`  
Left l; )tQ6rd'  
Right r; U.sPFt  
public : T9v#Jb6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !U~#H_  
template < typename T2 > j I@$h_n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v^I%Wm  
} ; o*ED!y7  
8q[WfD  
同时,holder的operator=也需要改动: >(4S `}K  
r@ *A   
template < typename T > kITmo"$K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ITY!=>S-  
  { F,2#;t4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4O"kOEkKT>  
} >{) #|pWU  
Z/UVKJm>:  
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。 |a:VpM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Uht:wEr  
UNLNY,P/!)  
return l(rhs) = r; 0guc00IN  
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。 .wOLi Ms  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JkDZl?x5  
'Mhdw}  
template < typename Tp > tSLl'XeN  
class constant_t V>j`  
  { u,9U0ua@;  
  const Tp t; &fhurzzAm  
public : ]8nm9qmF<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e>9{36~jh  
template < typename T > !td.ks0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -#M~Nb I,  
  { l'8TA~  
  return t; =QO[zke:  
} NJ!#0[@C  
} ; Dk6\p~q  
MQMy Z:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c)YGwkY,,  
下面就可以修改holder的operator=了 #;\;F PuZ  
5!{g6=(  
template < typename T > vszAr( t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #/=yz<B  
  { 3t6'5{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =C2C~Xd  
} PBnn,#  
69[k ?')LM  
同时也要修改assignment的operator() zszx@`/3  
WG r\R  
template < typename T2 > u)]sJ1p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w:@M|O4`  
现在代码看起来就很一致了。 <:t\P.  
hRcJ):Wyb  
六. 问题2:链式操作 A'R sy6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #e|kA&+8M  
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。 ^K[tO54  
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。 q)i(wEdUZ  
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。 `g1~ya(MC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >~InO^R`5  
<4bo7XH  
template < typename T > .]l2)OlLQ  
struct result_1 Ci:QIsu*  
  { D4-U[l+K>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -iX!F~qS,  
} ; L,GtIZkE  
H;L&G|[  
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: }=4".V`-o  
\{mJO>x  
template < typename T > &<b7T$c  
struct   ref =D$r5D/xd  
  { 0~+:~$VrT  
typedef T & reference; \~1+T  
} ; `Pbn  
template < typename T > "7/YhLq7  
struct   ref < T &>  kS9  
  { d7gSkna`5c  
typedef T & reference; |mA*[?ye@  
} ; bJ}+<##  
h /Nt92  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q0<`XDD`  
EZW?(%b>H  
template < typename T > h2 <$L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4(ZV\}j1  
  { >GRuS\B  
  return l(t) = r(t); %c{)'X  
} K.zs;^  
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。 ,Ou)F;r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EHjhe z  
ri`|qy6! |  
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 [AwE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c:TP7"vG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8~>3&jX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DR=1';63  
最后的布局是: @ U|u _S@  
                Add PS1~6f"D  
              /   \ yp/*@8%_E  
            Divide   5 Rw% KEUDm  
            /   \ mg]dKp  
          _1     3 Ca|;8ggf  
似乎一切都解决了?不。 "TI? qoz  
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。 tBQ> 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。 G8'3.;"W5  
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: gQwmYe  
X2Mj|_#u  
template < typename Right > LOzKpvGl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v_ h{_b8  
Right & rt) const ?sE21m?b-  
  { gV BV@v!W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Bk  
} ;wZ.p"T9^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 AR^Di`n!  
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。 ny}utO  
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。 WFG/vzJ  
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。  `SrVMb(  
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。 H;ib3?  
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? 6 H.Da]hk  
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: :8 :>CHa  
Nx'j+>bz>y  
template < class Action > Cv33?l-8%_  
class picker : public Action *^()el,d  
  { ]ghPbS@  
public : $la,_Sr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y.J$f<[R  
  // all the operator overloaded gX<C-y6o  
} ; C? S%fF  
*1Q?~  
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。 oef(i}8O@  
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: M:E#}(  
u)-l+U.  
template < typename Right > KivzgNz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AaVlNjB  
  { Pip if.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <LY+" Y  
} /FY_LM  
T8LwDqio  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F_`Gs8- VH  
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。 `^ok5w"oi  
aL}_j#m{  
template < typename T >   struct picker_maker v3Kqs:"\  
  { pm+[,u!i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~7g6o^A>  
} ; Sr IynO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F44")fY  
  { #q%/~-Uk  
typedef picker < T > result; zF7T5 Ge  
} ; G].Z| Z9  
e6Y0G,K  
下面总的结构就有了: ]h6<o*  
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。 tEl_A"^e  
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。 KV2X[1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &CgD smJo#  
至此链式操作完美实现。 NT0q!r/!  
3;A AC (X  
-[z;y73]t  
七. 问题3 fy5)Tih%.*  
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。 4[D@[k As  
zQ~nS  
template < typename T1, typename T2 > :s\s3#?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $l=m?r=  
  { W;7cF8fu4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a9%# J^ !  
} I5{SC-7  
BZ.H6r'Q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?~"RCZ[;.f  
Gwe9< y  
template < typename T1, typename T2 > zKv}J  
struct result_2 }/|1"D  
  { 3 }XS| Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t V</ x0#  
} ; }I"^WCyH  
(Q&Z/Fe  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? C'Q} Z_  
这个差事就留给了holder自己。 NR" Xn7G  
    X(~NpLR  
/KkUCq2A  
template < int Order > A#}IbcZ|b  
class holder; 'a}pWkLB  
template <> U<$|ET'  
class holder < 1 > mSs%gL]g  
  { ^+88z>  
public : $P$OWp?b  
template < typename T > K\#+;\V  
  struct result_1 "\30YO>\  
  { UWz<~Vy  
  typedef T & result; F{v+z8nW  
} ; NeYj[Q~xy  
template < typename T1, typename T2 > 8WMC ~  
  struct result_2 +u7mw<A 8  
  { dXZV1e1b&#  
  typedef T1 & result; YIfbcR5  
} ; ]'{<O3:7  
template < typename T > z,vjY$t:/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +]G;_/[2  
  { :^K|u^_>P  
  return (T & )r; s<:J(gD  
} k7?(I U  
template < typename T1, typename T2 > Re`= B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u?!p[y6  
  { cYK3>p A  
  return (T1 & )r1; TWMD f  
} 278 6tZF,  
} ; SKGYmleR  
v q|W&  
template <> )l^w _;  
class holder < 2 >  1r$q $\  
  { W<t,Ivg  
public : DF<_Ns!  
template < typename T > YkTEAI|i  
  struct result_1 _95V"h  
  { /IODRso/!  
  typedef T & result; Xcb\N  
} ; {C [7V{4(%  
template < typename T1, typename T2 > [!"u&iu`  
  struct result_2 CZ|R-ky6p  
  { KdUmetx1  
  typedef T2 & result; bx1'  
} ; o}<}zTU  
template < typename T > S>nM&758  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -Y D6  
  { 7 yK >  
  return (T & )r; 5E$)Ip  
} WSL_Dc  
template < typename T1, typename T2 > tR1 kn&w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Os~pTo  
  { ip~PF5  
  return (T2 & )r2; ^b'[ 81%  
} A>Js`s  
} ; K*>lq|i u  
6tVB}UKs  
uGOvZO^v  
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> >。 ]w({5i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c8A //  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !$P&`n]@  
Ie4}F|#=  
return l(i, j) = r(i, j); VHJOj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jvA]EN6$;~  
lf&g *%?1  
  return ( int & )i; ]h,XRDK  
  return ( int & )j; C,.$g>)MZK  
最后执行i = j; t\X5B]EZ  
可见,参数被正确的选择了。 7i`8 c =.  
Z':}ZXy]  
- 3kg,=HU;  
a8''t_Dp  
vk&C'&uV9@  
八. 中期总结 qlO(z5Ak  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vn7<>k> dx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >O?5mfMK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l:%4@t`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |\J8:b> }  
w`q):yXX  
wjDLsf,  
f3h^R20qmO  
5#~u U  
vzG(u_,9[  
九. 简化 6Dwj^e0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _Uc le  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Srg `Tt]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v [\' M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wS9EC}s:Q  
  +-*/&|^等 b$[O^p9x  
2. 返回引用。 BNL Q]  
  =,各种复合赋值等 adRvAq]mA  
3. 返回固定类型。 ]25 xX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <J!#k@LY]7  
4. 原样返回。 "CX&2Xfe  
  operator, *%bQp  
5. 返回解引用的类型。 A70x+mjy^T  
  operator*(单目) =y.?=`"  
6. 返回地址。 |p}qK Fdi  
  operator&(单目) /z9oPIJ=*  
7. 下表访问返回类型。 h.(CAm%Y7  
  operator[] w-LMV>+6|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2Ck'A0d  
  operator<<和operator>> bd_&=VLTC  
0j@gC0xu)|  
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。 <KlG#7M>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eX;C.[&7;8  
CvS}U%   
template < typename Left > Z(k7&^d  
struct value_return ;rC)*=4#  
  { NBU[>P  
template < typename T > \$LrL  
  struct result_1 E]/` JI'%  
  { S2T~7-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &;I=*B~kE$  
} ; n$&xVaF|  
;H}XW=vO  
template < typename T1, typename T2 > ,'N8Ivt  
  struct result_2 F l@%?  
  { {@ ygq-TZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C7:;<<"P  
} ; ?VaWOwWI  
} ; w a7)  
] ;" blB  
V~([{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N{w)}me[YY  
wC{?@ h  
下面我们来剥离functor中的operator() MZ]#9/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SkU'JM7<95  
G;Jqby8d  
return l(t) op r(t) ^UOVXRn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tj7{[3~-[  
return op l(t) _8]hn[  
return op l(t1, t2) no ).70K  
return l(t) op M@%$9N)gd  
return l(t1, t2) op KElzYZl8  
return l(t)[r(t)] 99)md   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3z5w}qN] M  
FyY<Vx'yQ  
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: M`{~AIqd(  
单目: return f(l(t), r(t)); %an"cQ ]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &Cv0oi&B  
双目: return f(l(t)); <O+T4.z  
return f(l(t1, t2)); ;]XKe')  
下面就是f的实现,以operator/为例 G>Uam TM  
pH!e<m  
struct meta_divide MOp06  
  { fg}&=r  
template < typename T1, typename T2 > ]N<:6+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BUhLAO  
  { Y;n;7M<F  
  return t1 / t2; /1OzX'5f  
} AXBf\ )[  
} ; c0}* $e  
I#?NxP\S  
这个工作可以让宏来做: $w%n\t>B  
57PoJ+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [R-&5 G!x  
template < typename T1, typename T2 > \ GO3F[ l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y367Jr@^N  
以后可以直接用 EkWipF(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (4ueO~jb $  
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 )}`3haG  
(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。。。) {6E&\  
r92C^h0  
@-9u;aL  
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 )3 C~kmN7  
JrZ"AId2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >U?U ;i  
class unary_op : public Rettype rwYlg:  
  { %UV'HcO/gp  
    Left l; BM6 J  
public : AiMD"7 )c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E}&Z=+v}  
B-EVo&.  
template < typename T > b d!|/Lk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0qND2_  
      { k#*tf:R  
      return FuncType::execute(l(t)); q].n1w [  
    } &tKr ?l  
~D[5AXV`^  
    template < typename T1, typename T2 > ? dD<KCbP,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5yC$G{yV  
      { HZ>8@AVa\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WrzyBG_  
    } i]sz*\P~  
} ; 8+gti*C?\  
%x Xib9J  
io8c[#"uU  
同样还可以申明一个binary_op f[}N  
n4* hQi+d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Av3qoH)[<  
class binary_op : public Rettype $%*E)~  
  { eJh4hp;x  
    Left l; _4H}OGZI  
Right r; <X5'uve  
public :  3)5Gzn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6L`{oSX!  
Q $wa<`  
template < typename T > _!m_s5{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N9lCbtn(0x  
      { j9sK P]w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N001c)*7Q  
    } oSDx9%  
Uwd^%x*  
    template < typename T1, typename T2 > =v (MdjwFl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^4D7sS;~3  
      { .'+*>y!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @I`X{oAA  
    } +@ '( N  
} ; KZK9|121  
)T4%}$(  
H[K(Tt4<&  
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 hX?rIx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ( Lp~:p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -85]x)JE  
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。 ~hJ/&,vH!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u!iBAr5  
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。。。 J|ni'Hb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ubq4Zv7'   
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) hN~]$"@2  
下面是修改过的unary_op 8(GH.)I+0  
,(%?j]_P2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <4caG2~q  
class unary_op m~upTQz  
  { 8|\0\Wd;vu  
Left l; ct,Iu+HJ  
  m5m'ByX(*  
public : caK<;bmu-  
@O~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;H%&Jht  
T2;%@Ghc  
template < typename T > hWzjn5w3  
  struct result_1 . kv/db  
  { 37 #|X*L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KK}?x6wV0,  
} ; 7N@4c   
~j1.;WId[  
template < typename T1, typename T2 > $]&0`F  
  struct result_2 Y Mes314"  
  { 1KH]l336D"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [# X:!xcl  
} ; ,&wTUS\  
D][e uB  
template < typename T1, typename T2 > M7$ h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mn<G9KR  
  { Pc= S^}+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UKIDFDn6_  
} cBgdBPDa  
zjyj,jP  
template < typename T > 8{mQmG4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h)O<bI8  
  { WYHr'xJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); Iyo ey  
} @B<B#  
t>04nN_@,s  
} ; M?61g(  
[1I>Bc&o*  
5<%]6cx}  
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 %?o@YwBo^E  
好啦,现在才真正完美了。 fS( )F*J  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?, dbrQ  
@;T>*_Yhn  
template < typename Right > 'f+g`t?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z0f0tL& A<  
  { MNy)= d&<P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >e]46 K  
} iQrTEp  
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。 @iC,0AK4k  
a@1 r3az  
HA +EuQE"  
oD5VE  
c=S-g 9J  
十. bind LU#DkuIG  
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。 Dy>U=(S  
先来分析一下一段例子 ^bVY&iXNu  
5H+S=  
 R~jV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .Yl*kG6r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a59l"b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lX)RG*FlTC  
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)N&}hFYC  
我们来写个简单的。 k'_p*H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,n')3r   
对于函数对象类的版本: FZ!KZ!p  
i.4L;(cg  
template < typename Func > v> vU]6l  
struct functor_trait Rp#9T?i``[  
  { Ivw+U-Mz  
typedef typename Func::result_type result_type; $gYy3y  
} ; qO5.NIs  
对于无参数函数的版本: MoKGnb  
G4!$48  
template < typename Ret > (#w8/@JxF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J- %YmUc)  
  { GJ>vL  
typedef Ret result_type; *{5L*\AZ  
} ; X%+FM]  
对于单参数函数的版本: $,vZX u|Qw  
{H$F!}a  
template < typename Ret, typename V1 > 3@k;"pFa<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {J:ZM"GS  
  { 91oIxW  
typedef Ret result_type; V^qZ~US  
} ; Vt_NvPB`  
对于双参数函数的版本: F8q&v"  
O*af`J{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -j%!p^2j9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X#s:C=q1  
  { !}sYPz]7!  
typedef Ret result_type; OL{U^uOhY  
} ; <{C oM  
等等。。。 48.2_H<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8T5s6EmIOW  
{FR#je  
template < typename Func > oR.KtS$uh  
struct func_return bSW!2#~  
  { 8G?{S.%.  
template < typename T > u~X]W3  
  struct result_1 Qp{rAAC:  
  { O,Xf.O1c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t I9$m[  
} ; 5S PGv}if  
wW4/]soM  
template < typename T1, typename T2 > S.o@95M   
  struct result_2 z3IQPl^  
  { =1o_:VOG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MKd{ y~'  
} ; q9- =>  
} ; 1>W|vOv"Z?  
6 &% c  
'C6 K\E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dZ UB  
S3-3pJ]~Zk  
template < typename Func, typename aPicker > [YT"UVI  
class binder_1 C7%+1w'D8  
  { +p =n-  
Func fn; w'q}aQS  
aPicker pk; @DT${,.49  
public : 89F^I"Im(  
dMsX}=EI<  
template < typename T > '?+q3lps  
  struct result_1 #vhxW=L`=  
  { imdfin?=   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pCSR^ua>  
} ; 7Rr(YoWa  
48]1"h%*qB  
template < typename T1, typename T2 > sL;qC\S  
  struct result_2 wVCZ=\L}  
  {  MD~03  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gIS<"smOo  
} ; }q-_|(b;  
DSyfF&uC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4{rwNBj(  
Pj_2y)^?  
template < typename T > T78`~-D4<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :)+|q  
  { ^9eJ)12pK  
  return fn(pk(t)); CuPZ0  
} 9;u$a^R.  
template < typename T1, typename T2 > )*N]Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oB8u[ !  
  { i Xtar;%  
  return fn(pk(t1, t2)); B8z3W9  
} ,u|vpN  
} ; U/E M(y  
S?nXpYr  
uzL)qH$b  
一目了然不是么? /N+*=LIK I  
最后实现bind ]Y;E In  
79<{cexP  
L.bR\fE   
template < typename Func, typename aPicker > oDul ?%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Klh7&HzR  
  { RKaCX:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g W'aK>*c  
} 9J_lxy}  
X b-q:{r1h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A P><l@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g"|QI=&_J  
o Y_(UIa  
十一. phoenix O<l_2?S1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M(o?I}  
l)`bm/k]V  
for_each(v.begin(), v.end(), y4s]*?Wz  
( 1]#qxjZ~  
do_ [;II2[5 ,  
[ ]V J$;v'{[  
  cout << _1 <<   " , " Cul^b_UmP#  
] ZLe@O~f;%  
.while_( -- _1), hdtb.u~  
cout << var( " \n " ) n= yT%V. l  
) xuQ$67F`;z  
); A7DEAT))4L  
u|ia  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xlF$PpRNM  
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 t_c;4iE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qjh5m5e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Da5Zz(  
]+Yd#<j(u  
A-r-^S0\  
template < typename Cond, typename Actor > hZ-No  
class do_while UOH2I+@V  
  { 5+dQGcE@  
Cond cd; V*SKWP  
Actor act; +=hiLfnE  
public : M >Yx_)<U  
template < typename T > 4AB7uw  
  struct result_1 )~;=0O |X  
  { Ua]shSjyI  
  typedef int result_type; =@;uDu:Q  
} ; Z8+{ -  
j`Fsr?]/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?e9Acc`G5  
1 *'SP6g  
template < typename T > U)a}XRS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #p}I 84Q  
  { eAS~>|N#x  
  do x9R_KLN:;  
    { F,EcqM'f  
  act(t); B!H4 6w~  
  } 54s+4R FL  
  while (cd(t)); $J&ww P[  
  return   0 ; "WR)a`$UR  
} "P`V|g  
} ; F)g.CDQ!c  
4- z3+e  
`|e?91@vEa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wMNtN3   
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。 6"C$]kF?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f.cIhZF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4Mi~eL%D (  
下面就是产生这个functor的类: tKgPKWP   
vBAds  
7H~StdL/>  
template < typename Actor > i]!CH2\  
class do_while_actor `=^;q 6f  
  { 8?!=/Sc  
Actor act; oUXu;@l  
public : IT]D;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bS_fWD-  
p6u"$)wt  
template < typename Cond > |&lAt \  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9{\e E]0  
} ; vQ"EI1=7Z  
K0_/;a] |  
`!Ei H<H}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I `:nb  
最后,是那个do_ JPW+(n|g  
3\WLm4  
]+x;tP o  
class do_while_invoker 26un=  
  { 0@z=0}0Z  
public : w%;Z`Xn&u  
template < typename Actor > }@Lbv aa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vUh.ev0  
  { *#{[9d  
  return do_while_actor < Actor > (act); kb{h`  
} 67Rsd2   
} do_; % FW__SN$c  
2 >G"A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ycB>gd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [ah%>&u  
最后来说说怎么处理break和continue HV ab14}E  
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。 'p,QI>  
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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