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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #DFfySH)A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aZ{]t:]  
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, Kt3 ]r:&J  
P\R#!+FgW8  
N9A#@c0O  
D<d4"*qo  
  class filler ;VAHgIpx;  
  { 8Cw+<A*  
public : >2w^dI2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6@[7  
} ; ~'<ca<Go|  
7r4|>F  
mE}@}@(  
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: U4*Q;A#  
5p7?e3  
CFU'- #b  
A\v(!yg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qu:nV"~_  
chF@',9t  
 nW*D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 byTTLs,}d  
!ENDQ?1  
}[gk9uM_7  
y:R!E *.L'  
二. 战前分析 awic9 uMH  
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。 %2jRJ  
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 FbWcq_  
yHk}'YP  
T7bD t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,'f^K!iA   
  /* --------------------------------------------- */ 88l\8k4r  
vector < int *> vp( 10 ); Adma~]T9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <X b B;  
/* --------------------------------------------- */ p&nPzZQL(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4Lb!Au|Y  
/* --------------------------------------------- */ y9xvGr[l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PV\aQO.mo  
  /* --------------------------------------------- */ t3// U#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +338z<'Z!  
/* --------------------------------------------- */ "h'+!2mf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zvgy$]y'\  
CVy\']  
Ap<kK0#h  
D,l&^diz  
看了之后,我们可以思考一些问题: u9zEhfg8  
1._1, _2是什么? ls*bCe  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !JGe .U5  
2._1 = 1是在做什么? e>] gCa  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 TF1,7Qd  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ' %&gER  
cM hBOm*  
d^(7\lw|  
三. 动工 !jTtMx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PptVneujI  
)p^" J|  
`]7==c #Y  
J{!U;r!6  
template < typename T > je`Ysben  
class assignment iLC.?v2=  
  { SIridZ*%  
T value; h0O t>e"  
public : b$;qtfJG  
assignment( const T & v) : value(v) {} q)j_QbW)  
template < typename T2 > {)jTq??  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;0vCZaEF  
} ; 9,wD  
Ls` [7w  
\'Q rJ ?D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @=sM')f&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SNJSRqWL/  
H[_i=X3-~  
@tvz9N  
:N^+!,i  
  class holder )Yu  
  { -|GKtZ]}  
public : 8<)ZpB,7  
template < typename T > $<QrV,T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bFIM07  
  { ]t0St~qUL)  
  return assignment < T > (t); rJ)j./c  
} ?g9:xgkF ^  
} ; ]9N&I/-  
^)y8X.iO  
"Ccyj/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: k2@]nW"S  
dEZUK vo  
  static holder _1; N; '] &f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .* )e24`  
 k^Q.lb {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >UQY3C  
而不用手动写一个函数对象。 0|Xz-Y  
yQ)&u+r  
_%[po%]  
VsJiE0'%  
四. 问题分析 ~Pj q3etk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 : r(dMU3%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QC?~$>h!?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .g3=L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pa6pq;4St  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Mf2F LrAh  
egvb#:zW?  
五. 问题1:一致性 6`@b@Kd  
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?| n)~*BpL3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oOLey!uZw  
<PVwf`W.  
struct holder QtwQVOK  
  { xeL"FzF:V  
  // ~o>Gm>5!HH  
  template < typename T > 0-uw3U<  
T &   operator ()( const T & r) const }jUsv8`}8R  
  { R8cOb*D  
  return (T & )r; 9vz\R-un  
} @ 5^nrB  
} ; 6Cz O ztn  
0$]iRE;O]  
这样的话assignment也必须相应改动: W|D kq  
|mP};&b  
template < typename Left, typename Right > 3 3|t5Ia  
class assignment {vGJ}q?Sd"  
  { NJ)Dw`|%|)  
Left l; jM&di  
Right r; qa-FLUkIk!  
public : =C2sl;7~*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *68 TTBq(  
template < typename T2 > uN:KivVe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O5:bdt.  
} ; +rJ6DZ  
+4.s4&f)  
同时,holder的operator=也需要改动: v,S5C  
G.H8 ><%  
template < typename T > [Q0V5P~Q'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >;^/B R=  
  { ejlns ~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c 3O/#*  
} \4L ur  
;U|(rM;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ? Bpnnwx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a(|6)w-  
'< U&8?S  
return l(rhs) = r;  ,\s`T O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uhh7Ft#H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qz,2PO  
Ifn|wrx;g  
template < typename Tp > T@tsM|pI  
class constant_t F#gA2VCm  
  { 7a1o#O  
  const Tp t; lN#j%0MaUo  
public : v-tI`Qpb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A$=ny6  
template < typename T > ryVYY> *(K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :QGkYJ  
  { z'U.}27&o  
  return t; ]~aj  
} #4JMb#q0E  
} ; LN|(Z*  
mol,iM*l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C< c6Ub  
下面就可以修改holder的operator=了 hSm?Z!+  
gsbr8zwG,  
template < typename T > In1W/ ?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )X0=z1$  
  { bzFac5n)Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^OKm (  
} pUHgjwT'U  
8ttJ\m  
同时也要修改assignment的operator() itYoR-XJ  
0]4X/u#N  
template < typename T2 > ZAr6RRv ^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $|=| "/  
现在代码看起来就很一致了。 w a_{\v=  
q[\3,Y  
六. 问题2:链式操作 |dgiW"tUm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NftnbsTmy  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <=NnrZOF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 dPEDsG0$a  
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。 l zFiZx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AkQ(V  
s9ix&m  
template < typename T > h-96 2(LG  
struct result_1 _<(xjWp 8  
  { G`!,>n 3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?{ )'O+s  
} ; th{f|fm62  
uOv<*Jld*  
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: epsRv&LfC  
PaaMh[OmG  
template < typename T > @&m [w'tn  
struct   ref nX!%9x$3  
  { !0l|[c4 e>  
typedef T & reference; +S~ u,=  
} ; nGVr\u9z  
template < typename T > 6|EOB~|  
struct   ref < T &> 2U[/"JL  
  { <9]"p2  
typedef T & reference; k M /:n  
} ; fz|*Plv  
"o- -MBq4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &>c=/]Lop  
. V!5Ui<  
template < typename T > JY c:@\   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DNmC   
  { =#2%[kGq  
  return l(t) = r(t); e)H FI|>  
} [\ku,yd%0  
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。 r3Ol?p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h Wt_}'  
Sqp91[,  
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 .Yk}iHcW.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $~8gh>`]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ) P7oL.)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mCnl@  
最后的布局是: bzG vnaTt  
                Add Lj /^cx  
              /   \ ;R+Gf!1  
            Divide   5 htYfIy{5w  
            /   \ HHx5 VI  
          _1     3 hzAuj0-A  
似乎一切都解决了?不。 s[4qC  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {v!w2p@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 MZ)lNU l  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ."Pn[$'.  
ZW))Mx#K=T  
template < typename Right > G$)q% b;Lz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h/5V~ :)  
Right & rt) const k7JC~D E#  
  { G9S3r3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .&u @-Vm  
} :tENn r.9v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \HD:#a  
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。 Zc";R!At  
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。 M\ wCZG  
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。 :"Vmy.xq  
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。 bz:En'2>F  
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? F`;q9<NYRW  
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: mb'{@  
5> 81Vhc,  
template < class Action > dM"5obEb  
class picker : public Action <&+0  
  { \]F Pv7!  
public : f !7fz~&Sh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HII@Ed f?  
  // all the operator overloaded ,*[N_[  
} ; g6gwNC:aF  
lNe5{'OrO  
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。 $LBgBH &z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "MPS&OK  
WM9({BZ  
template < typename Right > iOAn/[^xk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {Zs EYUP  
  { 0W 1bZPM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !;t6\Z8&  
} A'uubFRL2[  
O*F= xG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B<|Vm.D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 fHuWBC_YO  
2 9z@ !  
template < typename T >   struct picker_maker >kuu\  
  { cI6Td*vM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xNJ*TA[+  
} ; J6 A3Hrg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V2yX;u  
  { T7Y+ WfYh  
typedef picker < T > result; on7? V<  
} ; Y6jgAq  
;+3@S`2r  
下面总的结构就有了: *I9O63  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Q{ g{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f(EO|d^u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a!j{A?7Kw.  
至此链式操作完美实现。 WxJaE;`Ige  
#]*d8  
r0<zy_d'  
七. 问题3 /BS yanro  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !@h)3f]`1G  
gd0a,_`M  
template < typename T1, typename T2 > *]Eyf")  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Zft]C?|@  
  { e\ZV^h}TQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Vc8w[oS  
} 5z.Y}  
nwi8>MG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: HSACaTVK  
}'p*C$  
template < typename T1, typename T2 > .;dI&0Z  
struct result_2 ; Yt'$D*CP  
  { 8%Ak   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FW4#/H  
} ; _]< Tv3]RK  
.07k G]  
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? YCG $GD  
这个差事就留给了holder自己。 z|<?=c2P  
    aC3Qmo6?m  
u} [.*e  
template < int Order > Jn\>S z(96  
class holder; "i%=QON`  
template <> Jb|dpu/e  
class holder < 1 > @f#6Nu  
  { X|Nb8 1M  
public : LP>GM=S#"  
template < typename T > G#.q%Up  
  struct result_1 W#L/|K!S  
  { ( n!8>>+1C  
  typedef T & result; FY,)iZ}Pq  
} ; i@ehD@.dH  
template < typename T1, typename T2 > &3 x [0DV  
  struct result_2 L}t P_ *  
  { EuKkIr/(  
  typedef T1 & result; PSU}fo  
} ; M ~6 $kT  
template < typename T > r_Pi)MPc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]&"01M~+K  
  { nCLEAe$W\=  
  return (T & )r; kq> I?wg  
} eY`o=xN  
template < typename T1, typename T2 > 5>fAO =u!Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0>ce~KU  
  { R-Gg= l5  
  return (T1 & )r1; ugs9>`fF&  
} /Uni6O)oc  
} ; 4V'HPD>=V  
T:*l+<?  
template <> "6i3'jc`  
class holder < 2 > RVh{wg  
  { ?:i,%]zxC  
public : U<6+2y P  
template < typename T > SL`nt  
  struct result_1 :c9 H2  
  { sV]I]DR  
  typedef T & result; #l!nBY~  
} ; yVyh\u\  
template < typename T1, typename T2 > o`Q.;1(Y'  
  struct result_2 vywpX^KPv  
  { a2eE!I  
  typedef T2 & result; FQ u c}A  
} ; b[~-b  
template < typename T > #j)"#1IE2W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x !n8Wx  
  { # GzowI'  
  return (T & )r; =G`g-E2  
} @DSKa`  
template < typename T1, typename T2 > _P*QX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]l, ,en5V  
  { ?H eUU  
  return (T2 & )r2; _Sl3)  
} Yw_!40`  
} ; Hz>Dp !  
mB"1QtD  
Yh; A)N p  
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> >。 664D5f#EJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z#2n+hwE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $CZ'[`+  
#@F.wV0  
return l(i, j) = r(i, j); \}_,g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G"h}6Za;DO  
e9>~mtx  
  return ( int & )i; z, n[}Q#u  
  return ( int & )j; gj I>tz}  
最后执行i = j; =Q*3\ )7  
可见,参数被正确的选择了。 oXU b_/  
/@I`V?Q!a  
qQ 8+gZG$R  
nkf7Fq}  
L$,yEMCe  
八. 中期总结 M{4XNE]m  
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: gFsqCx<q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z58{YCY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hw(\3h()  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [2E(3`-u  
c=X+uO-  
kpxGC,I^*.  
GxEShSGOE  
4]6-)RHFB  
bc3`x1)\^  
九. 简化 +wf9!_'  
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。 I&31jn_o /  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jcb&h@T8kv  
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: 7*"Jx}eM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e5 }amrz  
  +-*/&|^等 !#=3>\np+X  
2. 返回引用。 $sS~hy*  
  =,各种复合赋值等 lqKj;'  
3. 返回固定类型。 Qj*.Z4ue  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Dp!91NgB p  
4. 原样返回。 :q?#$?  
  operator, w ?*eBLJ(G  
5. 返回解引用的类型。 L#zD4L  
  operator*(单目) I2Imb9k~B  
6. 返回地址。 } `5k^J$x  
  operator&(单目) 9\c]I0)3p  
7. 下表访问返回类型。 2`TV(U@  
  operator[]  uxB`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )BvMFwQG  
  operator<<和operator>> ;S '?l0  
K/K-u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |<5F08]v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _TGs .t  
CS~_>bn  
template < typename Left > CH&{x7$he  
struct value_return {ywwJ  
  { GEA1y^b6"  
template < typename T > 7eAV2.  
  struct result_1 R TpNxr{[  
  { h<TZJCt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EK Vcz'w  
} ; G}9f/$'3  
&Jc atI  
template < typename T1, typename T2 > 6(rN(C  
  struct result_2 mO;QT  
  { *=.~PR6W{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R$8{f:Pj  
} ; ninWnQq  
} ; (D) KU9B>  
FK593z  
*LU/3H|}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )iQ^HZ  
b%%r`j,'JE  
下面我们来剥离functor中的operator() fg3Jv*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oV0T   
YLGE{bS  
return l(t) op r(t) jr?/wtw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T7.Iqw3p  
return op l(t) jD6HCIjd'  
return op l(t1, t2) ekL;SN  
return l(t) op nOvR, 6  
return l(t1, t2) op G<n75!  
return l(t)[r(t)] 6]Hwr_/tk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~TEn +  
ZBK0`7#&EH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =g9n =spAn  
单目: return f(l(t), r(t)); dAx ? ,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LhbdvJAk@  
双目: return f(l(t)); r|u[36NmA  
return f(l(t1, t2)); s@@Km1w  
下面就是f的实现,以operator/为例 #Az#_0=  
k`8O/J  
struct meta_divide AX8~w(sv  
  { 4d5c ]%  
template < typename T1, typename T2 > #0aBQ+_8H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gGL}FNH  
  { R+Hu?Dv&F  
  return t1 / t2; {MUiK 5:  
} 4k<o  
} ; "dX~J3$  
KD &nLm!  
这个工作可以让宏来做: ly17FLJ].  
5MB`yRVv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >nghFm  
template < typename T1, typename T2 > \ =# Sw.N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z_ $c_J  
以后可以直接用 Wn(!6yid  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E{u6<B*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "kyCY9) %  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f[k#Znr  
CvY+b^;  
Kq3c Kp4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x950,`zy  
[ ulub|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eUA]OF @  
class unary_op : public Rettype "#r)NYq`"|  
  { ~V8z%s@  
    Left l; U"k$qZ[  
public : 8Agg%*Qs}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ik0g(-d  
0hemXvv1  
template < typename T > P }sr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {JgY-#R?{(  
      { t>\sP   
      return FuncType::execute(l(t)); ,0W^"f.g{m  
    } <=*f  
}mj9$=B4  
    template < typename T1, typename T2 > QhZg{v[d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l*1|B3#m!  
      { 1hG#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0kkDlWkzo  
    } H$h#n~W~  
} ; U g"W6`  
Y$=jAN  
32YbBGDN!f  
同样还可以申明一个binary_op &zEQbHK6  
WoEK #,I;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  [SPx  
class binary_op : public Rettype vgwpuRL5b  
  { *&NP?-E  
    Left l; %!<Y  
Right r; HuevDy4  
public : M13HD/~O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S+T/(-W  
sey,J5?  
template < typename T > za_b jE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N6Mr#A-{  
      { X94a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !zA@{gvEc  
    } }s~c(sL?;  
|6E_N5~  
    template < typename T1, typename T2 > `z&#|0O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C~ 1]  
      { :7v'[b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jxog8 E  
    } _'=,c"  
} ; U+Y(:  
N,(!   
-YA,Stc-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n4K!Wv&u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EW `hL~{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 39X~<\&'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 UqP{Cyy{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Yuv i{ 0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 l=~!'1@L}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,Bk5( e  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `'YX>u/  
下面是修改过的unary_op [YDSS/  
-#v~;Ci  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MGg(d  
class unary_op s)^/3a  
  { ^b8~X [1J_  
Left l; @oXGa>Ru  
  s0SzO,Vi  
public : {9x_E {  
/v{+V/'+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J@3,  
4E$MhP  
template < typename T > 1h,iWHC  
  struct result_1 ^? fOccfQ{  
  { fUT[tkb/!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m:H^m/g  
} ; v3-/ [-XB:  
~ ld.I4  
template < typename T1, typename T2 >  TGCB=e  
  struct result_2 aacy5E  
  { `[/#, *\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8U{D)KgS  
} ; kCBtK?g  
gQnr.  
template < typename T1, typename T2 >  E]V, @  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OH`a3E{e  
  { Rh=" <'d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y=3 dGOFB  
} [&lK.?V)  
1Bytu >2  
template < typename T > i)i>Ulj*i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bZu'5+(@  
  { 'Y?-."eKh  
  return OpClass::execute(lt(t)); X~{6$J|]#i  
} WgNA%.|,  
%>|FJ  
} ; 3smkY  
]S2rqKB  
5y#,z`S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug oF%m  
好啦,现在才真正完美了。 o[C^z7WG0  
现在在picker里面就可以这么添加了:  !:( +#  
omG2p  
template < typename Right > Y>x{ [er  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t@%w:*&  
  { >M<3!?fW)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DB vM.'b$  
} 4I4m4^  
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。 ~f<'] zXv  
Jh"[ug  
"K{_?M `;e  
]kj^T?&n.  
&;PxDlY5  
十. bind f:;-ZkIU ?  
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。 >y%H2][  
先来分析一下一段例子 8hGyh#  
H<Sn p)  
Y\ [|k-6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \0\O/^W0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z "@^'{.l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KzHN|8 $o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :H}iL*  
我们来写个简单的。 VG5+u,U6>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (UkP AE  
对于函数对象类的版本: >X~B1D,SV7  
(4H\ho8+mp  
template < typename Func > ;*%rFt9FK  
struct functor_trait !HTOE@  
  { }?[];FB  
typedef typename Func::result_type result_type; U9 iI2$  
} ; rto?*^N?  
对于无参数函数的版本: lm`*x=x  
`>"#d ?,  
template < typename Ret > geQ!}zXWi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BMp'.9Qgm  
  { f+e"`80$*C  
typedef Ret result_type; }dc0ZRKgx  
} ; >}SEU-7&\  
对于单参数函数的版本: \h ~_<)  
{B$CqsvJ  
template < typename Ret, typename V1 > #`Su3~T=S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8xy8/UBIk0  
  { zs=3e~o3  
typedef Ret result_type; :Xw|v2z%3  
} ; ,_V V;P  
对于双参数函数的版本: ZU 3Psj  
CE"/&I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ip8ml0oG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4[lFur H  
  { w:\} B'u  
typedef Ret result_type; 4 \z@Evm  
} ; e-dkvPr  
等等。。。 :9&c%~7B9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F5?S8=i  
p]aEC+q  
template < typename Func > c7mKE`  
struct func_return /pMOinuO  
  { :jTSO d[r  
template < typename T > "#C2+SKM1  
  struct result_1 ZTR9e\F  
  {  /  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qO{z{@jo55  
} ; 5>}$]d/o  
TFXBN.?9T  
template < typename T1, typename T2 > 7(@xk_Pl  
  struct result_2 <Km9Mq  
  { 1Vpti4OmU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tpWGmj fo>  
} ; JxIJxhA>  
} ; C m[}DB  
LS~at.3zX  
FWbp;v{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  7)2K6<q  
5FOMh"!z\  
template < typename Func, typename aPicker > ?V6,>e_+  
class binder_1 UhH#> 2r_  
  { UA<Fxt  
Func fn; z0[@O)Sj  
aPicker pk; ;UQza ]i  
public : ;,bgJgK  
5` ^@k<  
template < typename T > =x<N+vjXY  
  struct result_1 s%:fZ7y  
  { 9KVJk</:n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t/;2rIx>  
} ; `'1g>Ebk0  
U3_${  
template < typename T1, typename T2 > ` aVp#  
  struct result_2 6H|1IrG  
  { vT?^#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JL6$7h  
} ; </[.1&S+\  
yd;e;Bb7*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5%jhVys23  
jR%*,IeB  
template < typename T > ?tLApy^`?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |N/d }  
  { M@ U >@x;  
  return fn(pk(t)); _[HZ[9c!  
} 1'&.6{)P  
template < typename T1, typename T2 > RqA>"[L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l5D)UO  
  { R1zt6oY  
  return fn(pk(t1, t2)); 5m1J&TZ0  
} hhU_kI  
} ; >ai,6!  
b6-N2F1Fs  
x?L[*N_ml  
一目了然不是么? q%sZV>  
最后实现bind phy}Hk/  
:;_ khno  
# 55>?  
template < typename Func, typename aPicker > h ;*x1BVE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AQ)gj$ m3  
  { iwF_'I$#N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2F2Hl   
}  W9?* ~!  
cC-8.2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \B#tB?rA  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C~2!@<y  
0q5J)l:  
十一. phoenix JVoC2Z<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YdhV a!Y  
>M#@vIo?<6  
for_each(v.begin(), v.end(), E&8Nh J  
( it}h8:^<  
do_ 5Cdn j  
[ cy^=!EfA  
  cout << _1 <<   " , " ,[;O'g?,g  
] :|bL2T@>[  
.while_( -- _1), YYT;a$GTo  
cout << var( " \n " ) P&Ke slk  
) I~6) Gk&  
); p4P=T@:  
J.UNw8z  
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: 5len} ){  
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 #&.Znk:@.f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KkUK" Vc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /NQrE#pb  
UV2W~g  
Sqa9+' [  
template < typename Cond, typename Actor > `"=Hk@E  
class do_while MnD}i&k[  
  { H8YwMhE7  
Cond cd; 20}HTV{v  
Actor act; |Z>-<]p9g  
public : 0h1u W26^  
template < typename T > ovp/DM  
  struct result_1 {z>!Fw  
  { |Y Lja87  
  typedef int result_type; ;y(;7n_ a  
} ; 8oE`>Y  
6'r;6T *  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qIJc\,'  
o%'1=d3R1Q  
template < typename T > &-*l{"7p+%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >T;!Z5L1  
  { K3mP6Z#2  
  do N7s0Ua'-v  
    { ` +YtTK  
  act(t); +=/j+S`  
  } Sqi9'-%m  
  while (cd(t)); )<HvIr(xr  
  return   0 ; T8m]f<  
} 9&r]k8K  
} ; waMV6w)<  
C rR/  
#U-y<[ 3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .QP`Qn6(P  
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。 5:r AWq  
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。 PV\J] |d,%  
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。 o1#3A  
下面就是产生这个functor的类: 2:|vJ<Q  
V(Pw|u" e  
~ox}e(x y  
template < typename Actor > ; s(bd#Q  
class do_while_actor N?m)u,6-l  
  { R'Ue>k  
Actor act; s 4rva G@a  
public : O`CZwXD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _b8KK4UR  
Rng-o!   
template < typename Cond > zx<t{e7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K3vZ42n  
} ; ^GV'Y  
Xj]9/?B?  
9wCgJ$te  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UA'bE~i  
最后,是那个do_ :g$"Xc8Zn  
V_ (Ly8"1;  
`ZL^+h<b>M  
class do_while_invoker J jZB!Lg=  
  { k-&<_ghT \  
public : 9Pg6,[*u  
template < typename Actor > .pZYPKMaE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sR$abN+u  
  {  I wj[ ^  
  return do_while_actor < Actor > (act); q/ :]+  
} `\:Ede  
} do_; Mh3.GpS  
kT   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \roJf&O }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a 7v^o`  
最后来说说怎么处理break和continue ta.Lq8/  
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。 [3=Y 9P:  
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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