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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X _XqT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @L`t/OD  
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, )5B90[M|t  
4%B${zP(.}  
07CGHAxJ`  
t0/fF'GZD  
  class filler KVJiCdg-  
  { Z[|(}9v?~  
public : Ucv-}oa-?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )PZ'{S  
} ; \s [Uq  
k0%4&pU  
UAa2oY&  
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: X|X6^}  
UA}k"uM  
&AC-?R|Dp  
X=-pNwO   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7|\[ipVX:3  
7x`uGmp1  
n ,`!yw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (eHvp  
Ju+r@/y%  
IeE+h-3p  
A-uEZj_RD=  
二. 战前分析 ~,.Agx  
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。 s>^*GQw  
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 BT >8  
SxNs  
}wz )"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VMsAT3^w  
  /* --------------------------------------------- */  !1;DRF  
vector < int *> vp( 10 ); |>Kf_b Y#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }Z"<KF  
/* --------------------------------------------- */ %=%jy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3%>"|Ye}A  
/* --------------------------------------------- */ }fUV*U:3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $wAVM/u&  
  /* --------------------------------------------- */  ]Ocf %(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5Tkh6s  
/* --------------------------------------------- */ |{<g-)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1P@&xcvS\  
yD$rls:v<  
g.Z>9(>;Y  
PKty'}KF  
看了之后,我们可以思考一些问题: E XEae ?  
1._1, _2是什么? UIIR$,XB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bo`w( h_  
2._1 = 1是在做什么? w*OZ1|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R@u6mMX{N,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;VNwx(1l`  
?&j[Rj0pH  
A{Jv`K  
三. 动工  0'%R@|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Rq<T2}K  
48Z{wV,  
n@Y`g{{e~  
W EZ(4ah  
template < typename T > x?VX,9;j  
class assignment H@.j@l  
  { 5a&[NN  
T value;   9Ld3  
public : o'?Y0Wt  
assignment( const T & v) : value(v) {} >x eKO 2o  
template < typename T2 > 120<(#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #swzZyM$  
} ; OXK?R\ E+  
{;=I69 X  
RgZBh04q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }b\e2ZK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rc<^6HqD  
j_H{_Ug  
7AX<>^  
-"UK NB!  
  class holder (>%Ddj6_>  
  { 2kp.Ljt@  
public : 1>[3(o3t  
template < typename T > FAzshR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )0 .gW  
  { O$V 6QJ  
  return assignment < T > (t); DvKM[z3j  
} -SGR)  
} ; pn{Mj  
*RD9 gIze  
R#"kh/M  
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: a]>gDDF  
)O#]Wvr  
  static holder _1; h/ ?8F^C#v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5wmH3g#0  
mqrP0/sN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CS)&A4`8  
而不用手动写一个函数对象。 <x,u!}5J  
2l}FOdq  
Cg |_ ) _w  
$W<H[k&(B  
四. 问题分析 m"t\@f  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 N6S0(%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "WdGY*r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ( \{9W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #UG|\}Lp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;nyV)+t+a  
R]VY PNns  
五. 问题1:一致性 f ?_YdVZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o7i/~JkTP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .h~M&d!  
5"u-oE&  
struct holder IHZ WNT2  
  { [u;]J*  
  // M=HW2xn  
  template < typename T > ~ ' 81  
T &   operator ()( const T & r) const &W:Wv,3  
  { 6a[D]46y,2  
  return (T & )r;  VT96ph  
} y44FejH(v  
} ; FY)vrM*yh  
sesr`,m.,  
这样的话assignment也必须相应改动: m(,vym t  
O`~G'l&@T  
template < typename Left, typename Right > pg1o@^OuL  
class assignment yw^t6E  
  { gV1&b (h  
Left l; l~!Tnp\M  
Right r; M p:c.  
public : \j !JRD+j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K++pH~o  
template < typename T2 > QMea2q|3$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5Al 59]  
} ; ;W]NT 4p  
zYO+;;*@  
同时,holder的operator=也需要改动: W Y_}D!O  
9a9<I  
template < typename T > pXL_`=3Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EgM.wQHR]  
  { 3Wxl7"!x m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U~-Z`_@^-  
}  Z+`mla  
. \M@oF  
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。 $j0] +vT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Izm8 qt=m  
o[q Kf  
return l(rhs) = r; 3GUO   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?1?D[7$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A<2_V1  
8~AO~  
template < typename Tp > XKN`{h-@  
class constant_t Y,I0o{,g  
  { c) Zid1  
  const Tp t; 6f,#O8]#5  
public : mwVH>3{j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |VbF&*v`  
template < typename T > s`GwRH<#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9:"%j  
  { %>`0hk88  
  return t; }&sF \b  
} GV#"2{t j  
} ; S~0 mY} m  
YbB8D-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F?&n5R.  
下面就可以修改holder的operator=了 rU`#3}s  
(|L0s)  
template < typename T > |_/q0#"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eE5U|y)_  
  { \&ra&3o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e8 4[B.  
} Sx?IpcPSm  
\M(0@#-$C  
同时也要修改assignment的operator() ^_ L'I%%[  
Cp=DdmR  
template < typename T2 > wZ/Zc} .  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hZf0q 2  
现在代码看起来就很一致了。 lg FA}p@  
W- 5Z"m1I  
六. 问题2:链式操作 ;4p_lw@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \)'s6>58|  
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。 %Ez=  
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。 Z8$n-0Ww  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 H+y(W5|2/X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b!Pz~faXD  
T#%r\f,l0  
template < typename T > Rl90uF]8  
struct result_1 :"5'l>la  
  { NwbB\Wl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rKg~H=4x2  
} ; MLg+ 9y  
- `F#MN  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c+$alw L~  
TOmq2*,/  
template < typename T > GyQu?`  
struct   ref ;zVtJG`  
  { 3p`*'j2R  
typedef T & reference;  Xr'Y[E [  
} ; cnJ(Fv_F$  
template < typename T > #vCtH2  
struct   ref < T &> H:byCFN-  
  { |^p7:)cy  
typedef T & reference; F;$z[z  
} ; ^-Ob($(\  
7`-fN|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w/+e  
{`~uBz+dJq  
template < typename T > $j=c;+W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "`<tq#&C1  
  { <^>O<P:v  
  return l(t) = r(t); 9XtR8MH  
} &L6xagR7M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 CqHCJ '  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~nO]R   
*b#00)d  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <NRW^#g<x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: klSzmi4M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +b@KS"3h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~1e?9D  
最后的布局是: b5WtL+Z  
                Add n?uVq6c  
              /   \ nO-1^HUl  
            Divide   5 l0AVyA4RFV  
            /   \ ig G8L  
          _1     3 o2p;$W4`  
似乎一切都解决了?不。 fePt[U)2  
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。 m"3gTqG  
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。 >IZ|:lsxE  
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: g Mhn\  
['1JN UX  
template < typename Right > 7O)j]eeoL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;&="aD  
Right & rt) const X{2))t%  
  { VL6_in(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wp5w}8g  
} >v1E;-ZA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "^?|=sQ  
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。 O [Q;[@  
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。 `2}H$D  
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。 "`A@_;At`  
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.gRTR`7(  
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? H|V q  
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: f~bZTf  
2Mqac:L  
template < class Action > rID_^g_tP8  
class picker : public Action ~n)gP9Hv  
  { a-nf5w>&q  
public : a+wc"RQ |  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /m>%=_nz  
  // all the operator overloaded wXj!bh8\r  
} ; \TchRSe  
AfQ?jKk&{'  
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。 b \pjjb[  
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: o *\c V 6  
, Oqd4NS  
template < typename Right > o XKH,r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JI&ik_k3  
  { M mihWD02  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iEe<+Eyns  
} Z{' .fq2A  
Os1o!w:m5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6x6xv:\  
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。 [X9s\H  
_6Ex}`fyJ  
template < typename T >   struct picker_maker FrPpRe%!  
  { hU 3z4|~+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /3]b!lFZZ  
} ; \W^+aNbv=8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HTpoYxn(  
  { FNQR sNi  
typedef picker < T > result; IUK !b2!`  
} ; ,7wxVR%Ys  
C`)n\?:Sth  
下面总的结构就有了: #zRT  
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。 SfHs,y6  
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。 VW," dmC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L%3m_'6QP  
至此链式操作完美实现。 \&|zD"*  
NZj_7j|o9  
p-KMELB  
七. 问题3 p_K` `JE  
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。 $}9.4` F>  
 xr }jw  
template < typename T1, typename T2 > &s]wf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o*d+W7l  
  { ZO^Y9\L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \5k^zGF4o  
} C>1fL6ct  
CB7 6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +`@)87O  
9/La _ :K  
template < typename T1, typename T2 > > x$eKN  
struct result_2 3`W=rIMli  
  { 4V$DV!dPQ}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3A~53W$M  
} ; xj1FCT2  
3IrmDT  
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? \P3[_kbf1  
这个差事就留给了holder自己。 1|+Z mo"  
    P^1+;dL,D  
wEMh !jAbv  
template < int Order > ]A;{D~X^w  
class holder; LuLnmnmB  
template <> 3EM=6\#q  
class holder < 1 > ws{2 0  
  { ~"oxytJ  
public : @0XqUcV  
template < typename T > f*+eu @  
  struct result_1 H;&^A5  
  { N*k`'T  
  typedef T & result; 0st)/\  
} ; (sngq{*%%z  
template < typename T1, typename T2 > kF09t5Lr  
  struct result_2 O Oa}+^-j  
  { {}vB# !  
  typedef T1 & result; J9tQ@3{f  
} ; L5E|1T  
template < typename T > ;NyX9&@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bf&,ACOf  
  { kfod[*3  
  return (T & )r; M]S&vE{D  
}  CB<i  
template < typename T1, typename T2 > S{ v [65  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :r<uH6x|  
  { F2;k6M@  
  return (T1 & )r1; $oefG}h2  
} LK "47  
} ; DI P(  
;P` z ?>J:  
template <> 1 LgzqRq  
class holder < 2 > tMWDKatb  
  { m=Z1DJG  
public : NH?q/4=I0W  
template < typename T > |.A#wjF9  
  struct result_1 CM; r\,o  
  { A4}6hG#  
  typedef T & result; `|p3@e  
} ; .A: #l?  
template < typename T1, typename T2 > {8NnRnzU  
  struct result_2 D[.;-4"_  
  { ] ~;x$Z)  
  typedef T2 & result; __}j {Buk  
} ; Iz'*^{Ssm  
template < typename T > #6])\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VA9" Au  
  { l;4},N  
  return (T & )r; 80X #V  
} t)Iu\bP  
template < typename T1, typename T2 > MuzlUW]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /cPe zX  
  { .xR J )9q  
  return (T2 & )r2; uG1)cm B}  
} ?GdoB7(%  
} ; O|t@p=]  
o% ZtE  
Z.a`S~U  
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> >。 M.|@|If4?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _]SV@q^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y{>d&M|  
k"*A@  
return l(i, j) = r(i, j); 3h:"-{MW.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LKCj@NdV  
c/fU0cA@  
  return ( int & )i; -L;sv0  
  return ( int & )j; XBd/,:q  
最后执行i = j; _#6_7=g@s6  
可见,参数被正确的选择了。 ))y`q@  
3b1;f)t  
+!dWQ=W  
w +QXSa_D  
ZT*RD2,  
八. 中期总结 Eiqx1ZM  
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: ('H[[YODh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "MH_hzbBF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :VP*\K/:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [ML%u$-  
rkdf htpI  
)%8 ;C]G;  
z8HOig?  
8UH c,np  
eko$c,&jY  
九. 简化 MHh>~Y(h  
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。 } 0su[gy[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2=P.$Kx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: blbL49;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZE+VLV v  
  +-*/&|^等 `a$-"tW~j  
2. 返回引用。 1C,=1bY  
  =,各种复合赋值等 s&T"/4  
3. 返回固定类型。 T(Q(7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (o+(YV^  
4. 原样返回。 @FC|1=+  
  operator, &NvvaqJ  
5. 返回解引用的类型。 z[zURj-*]  
  operator*(单目) {s]yP_  
6. 返回地址。 O$<m(~[S  
  operator&(单目) +M@,CbqD  
7. 下表访问返回类型。 qa>Z?/w  
  operator[] teRK#: .P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Fjq~^_8  
  operator<<和operator>> 6V[ce4a%  
F]_w~1 n5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T7F)'Mx<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5somoV B  
[SnnOqWw  
template < typename Left > dfo_R  
struct value_return 7iI6._"!w  
  { y7iHB k"^:  
template < typename T > !CJh6X !  
  struct result_1 NeG$;z7  
  { ;nzzt~aCC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _9y  
} ; &OK[n1M  
vvWje:H  
template < typename T1, typename T2 > R 4= ~  
  struct result_2 OI@;ffHSW  
  { gb_r <j:w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8eAc 5by  
} ; lWiC$  
} ; l_?r#Qc7  
p\>im+0oh  
**RW 9FU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u]<7}R@s  
>~+'V.CNW  
下面我们来剥离functor中的operator() h;s~I/e(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e!eUgD  
MQ~OG9.  
return l(t) op r(t) GjHV|)^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VG)Y$S8.>  
return op l(t) EWU(Al T  
return op l(t1, t2) '[T#d!T  
return l(t) op '4T]=s~N  
return l(t1, t2) op cH== OM7&-  
return l(t)[r(t)] %.NOQ<@W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .aA 8'/  
f:w#r.]  
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: a>_Cxsb&`  
单目: return f(l(t), r(t)); @i" ^b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 834E ]2  
双目: return f(l(t)); J|'e.1v  
return f(l(t1, t2)); *5Mg^}ZC5  
下面就是f的实现,以operator/为例 G $P|F6  
JA")L0a_  
struct meta_divide ;z>?- j  
  { u U|fCwQt  
template < typename T1, typename T2 > ^GS,4[)H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) | e&v;48  
  { @u4q\G\  
  return t1 / t2; .q!U@}k.  
} |afzW=8'  
} ; Vk3xWD~  
o<pb!]1  
这个工作可以让宏来做: w^rINPAS  
z 8w&;Ls  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SK>*tKY  
template < typename T1, typename T2 > \ T#>1$0yv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a4B#?p  
以后可以直接用 nMBKZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t9Sog~:'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 h_SDW %($  
(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。。。) dHAI4Yf4U  
Em(&cra  
0\Q/$#3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;:^^Qfp  
xUKn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #RyX}t X,  
class unary_op : public Rettype J7p'_\  
  { 2$Fy?08q  
    Left l; u4W2 {  
public : byyzXRO;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aYmC LLj  
7*a']W{aJ  
template < typename T > O%Mi`\W@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;I#f:UQ  
      { M?3N h;  
      return FuncType::execute(l(t)); @77%15_Jz  
    } b/yXE)3 X  
8 <~E;:  
    template < typename T1, typename T2 > tbNIl cAWS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |KC!6<}T~9  
      { aj$#8l |zu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jxq;Uu9  
    } !:N&tuJEv  
} ; ) vKZs:  
[Ju5O[o  
+ROwk  
同样还可以申明一个binary_op V1 H3}  
TsvF~Gdp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :'F7^N3;H  
class binary_op : public Rettype Ag6^>xb^  
  { y|e@zf  
    Left l; &F!Ct(c99  
Right r; Y[8GoqE|  
public : ^1b/Y8&8A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;:%*h2  
bH7 lUS~  
template < typename T > =MsQ=:ZV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Tr]zxtd  
      { E76#xsyhF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _T{ "F  
    } [s"e?Qee  
^`MGlI}   
    template < typename T1, typename T2 > S%sD#0l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $YNWT\FE  
      { OX  r%b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zo^34wW^  
    } i.(kX`~J1  
} ; S]O0zv^}  
J'=iEI  
SdJGhU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <uYeev%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mF@)l]UZ'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'Y%@fZf x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 MKr)6PG,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s9p~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nc.(bb),  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FS1> J%P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CHojF+e  
下面是修改过的unary_op mk'$ |2O  
.EXe3!J)!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )yj:P  
class unary_op QR#L1+Hn  
  { `/4 R$E{  
Left l; Z +vT76g3  
  \mIm}+!H  
public : eBs4:R_i  
xeGl}q|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; { MK  
AB1.l hR  
template < typename T > 8F;f&&L"y  
  struct result_1 b;K]; o-/f  
  { 6zf3A:]&{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jMP!/t :w  
} ; @7fx0I'n  
[l7 G9T}/[  
template < typename T1, typename T2 > @_L:W1[  
  struct result_2 f0h^ULd  
  { 'ZUB:R@[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xyvG+K&  
} ; (=/%_jj  
^G*zFqa+`  
template < typename T1, typename T2 > 3SMb#ce*o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' thEZ  
  { Tx|}ke~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uHNh|ew21  
} ?L'4*S]  
D rMG{Yiu  
template < typename T > l[cBDNlrC;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ifYC&5}SI  
  { hHoc>S6^M  
  return OpClass::execute(lt(t)); B/n/bi8T  
} d ~`_;.z  
Q 6)5*o8n  
} ; wRATe 0'  
qtQB}r8  
,];4+&|8kW  
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 j&qJK,~  
好啦,现在才真正完美了。 '(4#He?Gd  
现在在picker里面就可以这么添加了: *GMs>" C  
</%n:<z4  
template < typename Right > =D"H0w <zw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |K jy4.2  
  { [:MpOl-KIz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _Q $D6+  
} rK@UCRf  
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。 -$8M#n,  
I {o\d'/  
.AzGPcJY  
7ql&UIeQ  
[HV9KAoA  
十. bind 9W~3E^x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 G.}Ex!8R7_  
先来分析一下一段例子 !FhiTh:GCh  
7LB#\2  
2Y+8!4^L a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ` s}v6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~Xf&<&5d T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m&h5u,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N-+`[8@(P<  
我们来写个简单的。 7fB:wPlG;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G#~6a%VW  
对于函数对象类的版本: Mv O!p  
-c1$>+  
template < typename Func > lYz$~/sd  
struct functor_trait QCI-YJ&o  
  { #CM^f^*  
typedef typename Func::result_type result_type; Hsoe?kUHF  
} ; wJb\Q  
对于无参数函数的版本: 2yFXX9!@  
W9$mgs=S`E  
template < typename Ret > abvA*|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <^Hh5kfS'  
  { r|bvpZV  
typedef Ret result_type; j})6O!L.  
} ; 9bpY>ze  
对于单参数函数的版本: +bj[.  
u/D=&"tL  
template < typename Ret, typename V1 > zqq$PaH*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X5@rPGc  
  { -6+&?f  
typedef Ret result_type; {FavF 9O  
} ; D/jS4'$vA  
对于双参数函数的版本: ?\7 " A  
TT(d CHft  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LZ@4,Uj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8#Q=CTjF  
  { ?1I0VA']  
typedef Ret result_type; ^[d|^fRH Q  
} ; ]0HlPP:2  
等等。。。 4Qr16,Us  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r[:)-`]b  
!5~{?sr>  
template < typename Func > %h ?c  
struct func_return o <lS90J  
  { mn=G6h T}W  
template < typename T > 2<aBUGA  
  struct result_1 &}1PH% 6  
  { B=:7N;BT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K4vl#*qn  
} ; C^po*(W6  
Q<y&*o3YF|  
template < typename T1, typename T2 > <B;l).[6  
  struct result_2 3N) bJ  
  { 5o~;0K]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zL @ZNH  
} ; (8<U+)[tPy  
} ;  /{ .  
FuNc#n>  
0R,?$qM\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C?bq7kD:H  
;a/Gs^W  
template < typename Func, typename aPicker > ta*B#2D>  
class binder_1 Uk u~"OGC  
  { \c&%F=1+*  
Func fn; P9/5M4]tt  
aPicker pk; ;zD1#dD  
public : D>u1ngu  
"CdL?(  
template < typename T > ]q0mo1-EZ!  
  struct result_1 Uhc2`r#q  
  { :7t~p&J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZM/*cA!"  
} ; }fW@8ji\  
I3QK~ V*j)  
template < typename T1, typename T2 > 6mJa  
  struct result_2 W6t"n_%?"  
  { i0 ax`37  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0/d+26lR  
} ; +B$ o8V  
u@\]r 1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |->{NU Z{  
0^4uZeW?  
template < typename T > PsTPGK#S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >-YPCW  
  { ,[}5@cS  
  return fn(pk(t)); q;a`*gX^  
} kAbRXID  
template < typename T1, typename T2 > .'C$w1[w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4oT1<n`r+  
  { ID" '`DKxe  
  return fn(pk(t1, t2)); >OVi{NyT  
} 6D,xs}j1  
} ; Z 55iq  
3A%/H`  
m!3L/UZ  
一目了然不是么? `Q V}je  
最后实现bind p#W[he  
o0b}:`  
$ Scb8<  
template < typename Func, typename aPicker > ?y82S*sb#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aJlSIw*Q,  
  { l/,O9ur-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ">]v'h(s  
} YB/A0J  
pqO}=*v@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &K5wCNX1  
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。 ZcgSVMqEX  
Fx2z lM&  
十一. phoenix 8munw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $F-qqkR$  
mHjds77e  
for_each(v.begin(), v.end(), w4U]lg<}E  
( ^'Wkb7L  
do_ qepsR/0M  
[ {7 &(2Z]z  
  cout << _1 <<   " , " D4[1CQ@}4D  
] bj4cW\b(  
.while_( -- _1), 6]^; s1!  
cout << var( " \n " ) )NJD+yQ%  
) 09<O b[%h  
); xoI;s}*E  
aObWd5~  
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: 9,=3D2x&  
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 vwDnz /-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /v"u4Ipj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tct8NG  
{s!DRc]ln  
p ASNiH698  
template < typename Cond, typename Actor > n5 dFp%k  
class do_while #4"(M9kf  
  { N%!8I  
Cond cd; YlD ui8.N  
Actor act; y&Sl#IQ L  
public : mxsmW  
template < typename T > [<P(S~J  
  struct result_1 DK 4 8  
  { >oi`%V  
  typedef int result_type; K.c6n,'  
} ; d{2+> >d  
57IAH$n8o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &1Dq3%$c  
;$Q `JN=  
template < typename T > S05+G}[$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?WE#%W7U  
  { ?#"rI6  
  do ?}"$[6.  
    { U8L%=/N>B  
  act(t); XB,  2+  
  } 8 hx4N  
  while (cd(t)); f<WP< !N%  
  return   0 ; (@*[^@ipV  
} -L@4da[]i  
} ; S 4uX utd  
'"&M4.J{  
,K=\Y9l3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (hej 3;W  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .&dW?HS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <?'d \B  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8o43J;mA  
下面就是产生这个functor的类: b,"gBg  
KM$L u2  
`>&V_^y+  
template < typename Actor > /.r|ron:e  
class do_while_actor p>Dv&fX  
  { %PozxF:  
Actor act; 1'DD9d{ qN  
public : y}5V3)P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |PR8P!'  
Vm}OrFA  
template < typename Cond > 1y@d`k`t:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  734)s  
} ; Z.6M~  
!h3 $C\  
|O3wAxc3W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zp@j*P  
最后,是那个do_ C3q}Dh+]  
G"P@AOw  
QND{3Q  
class do_while_invoker 2"+8NfFl  
  { ?O3E.!Q|  
public : 91%QO?hz  
template < typename Actor > Kn-cwz5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MH@=Qqx#=t  
  { 2F* spu  
  return do_while_actor < Actor > (act); pu#h:nb>88  
} o2M+=O@  
} do_; K8[vJ7(!|  
k4:$LFw@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o 4G%m>$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2;h4$^`dt  
最后来说说怎么处理break和continue "Bl ]_YPv  
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。 &V/n!|q<H  
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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