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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wQW` Er3w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )pI( <  
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, 39^+;Mev  
5 CnNp?.t^  
l_k:OZ  
q?frt3o  
  class filler f)vnm*&-  
  { +PPQ"#1pS  
public : }^I36$\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o4: e1  
} ; jR\pYRK  
,'C*?mms  
[vI ;A !  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: M_0f{  
T T 3 6Y  
`C_qqf  
;/NC[:'$D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /nv*OKS|  
= y^5PjN  
L5UZ@R,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lapeh>1T  
IqlCl>_j  
FzOWM7+\  
|WUM=g7PC  
二. 战前分析 P,zQl;  
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。 o]V.6Ge-  
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 N, u]2,E  
=84EX<B  
v? 8i;[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f5M;q;  
  /* --------------------------------------------- */ nN.Gn+Cl  
vector < int *> vp( 10 ); K:9AP{+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `3? HQ2n  
/* --------------------------------------------- */ 4cy,'B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8wO4;  
/* --------------------------------------------- */ 34CcZEQQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bD/ZKvg  
  /* --------------------------------------------- */ Uufig)6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UM0Ws|qx&  
/* --------------------------------------------- */ 2aR9vmR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^6{op3R_  
)^P54_2  
*[i49X&rd  
3H<%\SYp  
看了之后,我们可以思考一些问题: C(h<s e?  
1._1, _2是什么? iEI#J!~  
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。 ml|FdQ  
2._1 = 1是在做什么? EF$ASNh"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &=S:I!9;;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2::YR?  
%H{;wVjK  
^B%ki  
三. 动工 PPy~dp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5~UW=   
IDf\! QGx  
l-nH  
9%SC#V'  
template < typename T > 569p/?  
class assignment ~}{_/8'5  
  { PP\ bDEPy  
T value; -Op^3WWyY  
public : jPo,mz&^  
assignment( const T & v) : value(v) {} %t6-wWM97  
template < typename T2 > <-' !I&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A4rMJ+!5  
} ; cR!M{U.q  
a-S tOO5s  
IS!OO<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }pf|GdL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \`z%5/@f;  
3O-vO=D  
oR~d<^z(  
{9{X\|  
  class holder CLmo%"\ s  
  { g5pFr=NV  
public : A15Kj#Oy  
template < typename T > o o'7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %,~\,+NP  
  { 7T6Zlp  
  return assignment < T > (t); }wp/,\_ >  
} l(87s^_  
} ; A/:_uqm4  
'nM4t  
Ye$j43b  
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: sCt)Yp+8}B  
<FU?^*~  
  static holder _1; <)!,$]S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <"K*O9 nst  
z7sDaZL?_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z k}AGw  
而不用手动写一个函数对象。 j%y{d(Q4  
g"|>^90  
FP=27=  
+'5I8FE-  
四. 问题分析 Q~0>GOq*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *k8?$(  
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。 6@8t>"}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O<V 4j,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %1jcY0zEQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pZ \7!rON  
~ffT}q7^  
五. 问题1:一致性 R)*DkL!  
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?| -L]-u6kC[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1|"BpX~D  
x$o^;2Z  
struct holder x>##qYT  
  { _ {wP:dI "  
  // )kI**mI}  
  template < typename T > 7p]Izx8][  
T &   operator ()( const T & r) const U'9z.2"}9  
  { >l AtfN='  
  return (T & )r; w$9LcN  
} <,GVrVH=t"  
} ; 3Ji$igL  
g6lWc@]F  
这样的话assignment也必须相应改动: AnX<\7bc}  
ZfqN4  
template < typename Left, typename Right > 6MY<6t0a  
class assignment hchG\ i  
  { m#8[")a$"  
Left l; vaP`'  
Right r; MA:5'n  
public : /; Bmh=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UsFn!!+  
template < typename T2 > .S-)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &R@([=1  
} ; EmcLW74  
s^eiym P  
同时,holder的operator=也需要改动: YcDKRyrt  
}kr?+)wB  
template < typename T > ;XawEG7" U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EI 35&7(  
  {  =s4(Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1,;X4/*  
} yTd8)zWq  
L0!CHP/nRS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W!? h2[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S$Zi{bU`G  
\*e\MOp6  
return l(rhs) = r; BXYH&2]Q  
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。 Wj(#!\ 7F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9|}Pf_5]%[  
}/ vW"&h-  
template < typename Tp > Yjjh}R#  
class constant_t <R@,wzK  
  { [A,^ F0:h  
  const Tp t; ]$lt  
public : 18Y#=uH}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @0@ZlH wM  
template < typename T > pCh v;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w(6n  
  { <8^x Mjc  
  return t; k[ro[E  
} `nl n@ ;  
} ; P Y^#hC5:  
?PT> V,&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BtC*]WB"_'  
下面就可以修改holder的operator=了 ;cI*"-I:F  
R);Hd1G  
template < typename T > (\{k-2t*^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [^5;XD:%&l  
  { yk`qF'4]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aaFT   
} |R0f--;  
IQ I8 v  
同时也要修改assignment的operator() \c:$ eF  
RPW46l34  
template < typename T2 > 8#7qHT;cx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 06S R74  
现在代码看起来就很一致了。 IA@>'O  
XnQR(r)pR2  
六. 问题2:链式操作 E&P2E3P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Cf2WBX$  
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。 kUf i  
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。 U-I,Q+[C[^  
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。 }xk(aM_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;miif  
#J"xByQKK  
template < typename T > K oJ=0jM#  
struct result_1 XM rk2]_  
  { !ZYPz}&N_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7FG;fJ;&NZ  
} ; _}R[mr/  
8:,($a/KF  
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: }KI/fh  
R~\R>\  
template < typename T > 8s1nE_3  
struct   ref Y[{:?i~9,  
  { n)e2?  
typedef T & reference; \MP~}t}c  
} ; MCKN.f%lP  
template < typename T > 6 c_#"4  
struct   ref < T &> +>Wo:kp3  
  { 3p%e_?  
typedef T & reference; Bf ut mI  
} ; o,6t: ?Z  
Jo5Bmh0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YM}a>o  
F]ao Ty  
template < typename T > h?mDtMCw2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S,m(  
  { 5\+*ml  
  return l(t) = r(t); +A| Bc~2!  
} Q|'f3\  
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。 J:Cr.K`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4t, 2H"M  
aLa<z Essz  
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 e"E8BU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $.PRav  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RM;a]g*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g#5R|| r  
最后的布局是: +fP.Ewi  
                Add -?Cr&!*B  
              /   \ G:AA>t  
            Divide   5 5\Q Tm;  
            /   \ p*;!5;OUR  
          _1     3 'nCVjO7o  
似乎一切都解决了?不。 AV5={KK  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >qeDb0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (RddR{mX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: lvW T  
? doI6N0T  
template < typename Right > 6"&cQ>$xh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d?zSwLsl  
Right & rt) const 1}(22Q;  
  { BEDkyz;:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yf&g\ke  
} O^L]2BVC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i2=- su  
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。 W/Dd7 G#IC  
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。 L@N %S Sf  
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。 D=e*rrL7a  
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。 8y LcTA$T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }]x \ `}o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /K:r4Kw  
HpnF,4A>  
template < class Action > )w7vE\n3  
class picker : public Action 3~>-A=  
  { @j!,8JQEd  
public : n7[nl43  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b>ai"!  
  // all the operator overloaded 4agW<c#  
} ; dY 8 H2;  
I,-n[k\J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [l}H:%O,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Hjm> I'9  
c]6b|mHT  
template < typename Right > p<5]QV7st  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \<7Bx[/D4  
  { / Hr|u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B2;P%B  
} uo"<}>iJ  
69c4bT:b"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 67j kU!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 j~q 7v `":  
y=Y k$:-y  
template < typename T >   struct picker_maker Zxebv# 4  
  { .n8R%|C5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ..N6]u  
} ; OSBR2Z;=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M':-f3aT%  
  { V:\:[KcL^  
typedef picker < T > result; I}`pY3  
} ; )OI}IWDl  
,/f\  
下面总的结构就有了: +( LH!\{^  
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。 U0&myj 8L  
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。 de:@/-|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R"cQyG4  
至此链式操作完美实现。 9Yt|Wj  
H:.~! r  
L=lSW7R  
七. 问题3 MJ}{Q1|*  
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。 $kUB%\`  
}&0LoW/  
template < typename T1, typename T2 > \K$\-]N+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?!RbS#QV}  
  { d"|_NG`vr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x6cG'3&T  
} ~XR ('}5D  
[ja^Bhu  
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: P zJ(Q  
 [N,+mX  
template < typename T1, typename T2 > 5{=+S]  
struct result_2 xp|1yud  
  { P'KA-4!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]L3U2H`7  
} ; JD *HG]  
^Gk)aX  
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? =z. hJu  
这个差事就留给了holder自己。 DuC#tDP  
    2J=`"6c  
a en%  
template < int Order > []>rYZ9bv  
class holder; U$2Em0HO}  
template <> z</C)ObL  
class holder < 1 > uO4 LD}A  
  { i*$+>3Q-  
public : S(.J  
template < typename T > 4b<|jVl\  
  struct result_1 tav@a)  
  { oG)T>L[&  
  typedef T & result; b36{vcs~  
} ; db 99S   
template < typename T1, typename T2 >  )M;~j  
  struct result_2 jm%P-C @  
  { %ddH4Q/p  
  typedef T1 & result; U*+-#  
} ; 7 7bwYKIn  
template < typename T > [pU(z'caS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h] ho? K  
  { $7YZ;=~B  
  return (T & )r; z#gebr~_\  
} )q{qWobS0  
template < typename T1, typename T2 > XoD:gf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?Tc|3U  
  { _N;@jq\q  
  return (T1 & )r1; ou0TKE9 _  
} |ufT)+:  
} ; 4Pr^>m  
z#G\D5yX[*  
template <> OGcdv{ ,P  
class holder < 2 > L{~ ]lUo  
  { ~ 6=6YP  
public : 1tTP;C l#  
template < typename T > 4x ?NCD=k  
  struct result_1 H, 3Bf  
  { yW?-Z[  
  typedef T & result; &'`C#-e@  
} ; x#E M)Thq  
template < typename T1, typename T2 > R@grY:h  
  struct result_2 F4~ OsgZ'N  
  { hpQ #`rhn  
  typedef T2 & result; kKRu]0J~[  
} ; sT=|"H?  
template < typename T > Q.9,W=<6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^5MM<73  
  { ()j)}F#Z`  
  return (T & )r; Fep@VkN  
} o#"yFP1  
template < typename T1, typename T2 > )0I -N)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *0oa2fz%  
  { ThP~k9-  
  return (T2 & )r2; +Y*4/w[   
} BO}IN#  
} ; \RDqW+,  
Q65M(x+oy  
B t3++ Mj  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E9k%:&]vd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {R(/Usg!=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RF8, qz  
Q,9KLi3  
return l(i, j) = r(i, j); u`B/9-K)y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A##Q>|>)  
.z$UNB(!M  
  return ( int & )i; 6`7`herE}  
  return ( int & )j; fWJOP sp*/  
最后执行i = j; *fd:(dN|  
可见,参数被正确的选择了。 "=%YyH~WY  
{|%^'lS  
ej7N5~!,s  
4]zn,g?&  
W@GU;Nr  
八. 中期总结 H[g i`{c  
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: [$$R>ELYQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'M?pg$ta_V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $0{ h Uex  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZHwN3  
WSF$xC /~  
R/B/|x  
tOF8v8Hd  
~yngH0S$[b  
dqU)(T=C  
九. 简化 CyVi{"aF3  
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。 4ke.p<dG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $Y$s*h_-/<  
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: b!QRD'31'j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \/wk!mWV@  
  +-*/&|^等 BB/c5?V  
2. 返回引用。 #~rQ\A!4  
  =,各种复合赋值等 HWL? doM  
3. 返回固定类型。 J| 46i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q^Vch(`&P  
4. 原样返回。 I_Gm2 Dd  
  operator, !t)uRJ   
5. 返回解引用的类型。 8SiWAOQAL  
  operator*(单目) FD8  
6. 返回地址。 D+BflI~9mP  
  operator&(单目) sBxCi~  
7. 下表访问返回类型。 \WUCm.w6\%  
  operator[] .(Z^}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d.>O`.Mu)}  
  operator<<和operator>> wqE2n  
ZTGsZ}{5   
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。 :W'.SRD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #Guwbg  
)Ps<u-V  
template < typename Left > ~vZ1.y4  
struct value_return !$-QWKD4  
  { t/]za4w/  
template < typename T > dKPx3Y'  
  struct result_1 #KLW&A  
  { >u `Ci>tY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m}m|(;T  
} ; gFM~M(  
' b,zE[Q  
template < typename T1, typename T2 > 2ZxZ2?.uJ  
  struct result_2 :r_/mzR#  
  { rsK b9G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ',Oc +jLR  
} ; %8"Aq  
} ; J B  !Q  
wD<W'K   
Z3 na.>Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yA<\?Ps  
AIwp2Fz  
下面我们来剥离functor中的operator() ({t6Cbw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Dd,]Y}P  
];Bk|xJ/>  
return l(t) op r(t) e0o)Jo.P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3_Re>i  
return op l(t) LkJ-M=y  
return op l(t1, t2) Oyjhc<6  
return l(t) op DM !B@  
return l(t1, t2) op 5bprhq-7  
return l(t)[r(t)] Ar$ Am  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UZW)%  
Z1+1>|-iW  
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: [Kanj/  
单目: return f(l(t), r(t)); KQrG|<J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yKOC1( ~  
双目: return f(l(t)); <~.1>CI9D3  
return f(l(t1, t2)); Qnv)\M1  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y X{F$BM  
SfwNNX%  
struct meta_divide k!wEPi]  
  { 140_WV?7  
template < typename T1, typename T2 > ,y*|f0&"~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mvlqx J$  
  { nTPq|=C  
  return t1 / t2; gy>B 5ie  
} je8 5G`{DC  
} ; Kv9Z.DY  
pX ^^0  
这个工作可以让宏来做: 1J4Pnl+hN  
:t{~Mi=T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E5d$n*A  
template < typename T1, typename T2 > \ Wc[,kc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m|;(0 rft  
以后可以直接用 fq]PKLW'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +HK4sA2;  
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 D JP6Z  
(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。。。) i]JTKL{\q  
S$6|K Y u  
Ma YU%h0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vwCQvt  
p~pD`'%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j{@O %fv=  
class unary_op : public Rettype H?$dnwR  
  { L kt4F  
    Left l; MqyjTY::Xg  
public : }V?m =y [  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wq)*bIv  
i'>6Qo  
template < typename T > d t/AAk6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wn%P.`o#  
      { ?w3RqF@}  
      return FuncType::execute(l(t)); u?osX;'w  
    } a)_3r]sv^  
}LHYcNw^z  
    template < typename T1, typename T2 > xL}i9ozZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &i#$ia r  
      { dkQ4D2W*\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j-<]OOD  
    } Q@D7 \<t  
} ; SSK}'LQ  
]#tB[G  
v 6~9)\!j  
同样还可以申明一个binary_op ,7{|90'V<  
~Y 6'sM|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  |/Nh#  
class binary_op : public Rettype q<3nAE$?=  
  { bJ d| mm/v  
    Left l; _`$Q6!Z)l  
Right r; uLhGp@Dx  
public : 7! O"k#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K-qWT7<  
L9b.D<  
template < typename T > |v&)O)Jg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Qj G|P  
      { RS5<] dy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3efOgP=L  
    } ^y<^hKjV  
)aS:h}zn  
    template < typename T1, typename T2 > g~lv/.CnA+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^e:z ul{;]  
      { r,5e/X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u I e^Me  
    } 0.MB;gm:  
} ; )CGQ}  
_c5@)I~  
26V6Y2X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 lhUGo =  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A95f!a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7HkO:/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TTf j 5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K\xz|Gq  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ; 476t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^ u$gO3D  
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) ;,y_^-h;  
下面是修改过的unary_op K,4Ig!  
O4rjGTRF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2&hv6Y1  
class unary_op R|?n  
  { ;qmnG3;Q  
Left l; e$L C  
  +17!v_4^  
public : ko%mZ0Y  
7%h;To-<6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uQ=u@qtp  
2/SUEnaLy_  
template < typename T > pH~\~  
  struct result_1  ^B"LT>.[  
  { Zpd-ob  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6(rm%c  
} ; L15)+^4n  
PKlR_#EB?  
template < typename T1, typename T2 > ~/^fdGr  
  struct result_2 [8u9q.IZ  
  { O%t? -h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; enk`I$Xx  
} ; :7{GOx  
R0t!y3r&N  
template < typename T1, typename T2 > %YVPm*J ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 ;'s9s"  
  { `;mgJD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m mF0RNE  
} :E W1I>}_  
rB J`=oz  
template < typename T > E8C8kH]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?0)K[Kd'Y  
  { F`KXG$  
  return OpClass::execute(lt(t)); SX,$ $43  
} !\b-Ot(  
2K4Xu9-i:b  
} ; =2q#- ,t  
:@(1~Hm  
\: ZDY(>1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Le83[E*i  
好啦,现在才真正完美了。 BMq> Cj+  
现在在picker里面就可以这么添加了: ",apO  
F=5+JjrX  
template < typename Right > X$xf@|<a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @de  ZZ  
  {  x,: k/]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9q]f]S.L  
} t!4 (a0\$F  
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。 R(t%/Hvs$  
9z?c0W5x  
lP=,|xFra  
]prw=rD  
5NkF_&S_1  
十. bind F=&,=r' Q8  
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。 #0) TS  
先来分析一下一段例子  }<kl3{)  
Wrbv<8}%c  
<e&v[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $Ptl&0MN%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _I)TO_L;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u/k' ry=  
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。 $[_5:@T%N  
我们来写个简单的。 c}v8j2{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S#CaJ}M  
对于函数对象类的版本: Gy+c/gK  
J_a2DM6d  
template < typename Func > LQqba4$  
struct functor_trait *QNX?8Fm_  
  { Sc3{Y+g  
typedef typename Func::result_type result_type; m5/]+xdNX  
} ; 4iSN.nxIZ  
对于无参数函数的版本: /0`Eux\  
lhQMR(w^  
template < typename Ret > QP"5A7=m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~Y0K Wx4  
  { U4Zx1ieCKH  
typedef Ret result_type; >q')%j  
} ; io"NqR#"v  
对于单参数函数的版本: DZ`,QWuA  
8bw, dBN  
template < typename Ret, typename V1 > (gdzgLHy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  w@mCQ$  
  { N f?\O@  
typedef Ret result_type; C(sz/x?11  
} ; H O>3>v  
对于双参数函数的版本: 8\)4waz$  
X+;#^A3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (w_b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hQ)?LPUB  
  { e\#aQ1?"  
typedef Ret result_type; Oo!]{[}7  
} ; _x-2tnIxXv  
等等。。。 <,*w$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #cikpHLXG  
1@-l@ P  
template < typename Func > +CQIm!Sp  
struct func_return ?r$& O*;  
  { |+-b#Sa9  
template < typename T > @Rd`/S@  
  struct result_1 u3X!O  
  { I_c?Ky8J_|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #pD=TMefC  
} ; p:| 7d\r  
G{+zKs}~  
template < typename T1, typename T2 > ? _[ q{i{  
  struct result_2 AAi4} 8+\  
  { gsIp y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $?&distJ  
} ; r"7 !J[u  
} ; JFRbW Q0  
5uM`4xkj  
;P8.U(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xM&`>`;^e  
<UW-fI)X  
template < typename Func, typename aPicker > f1\mE~#}  
class binder_1 {FN CC*=  
  { *Xu?(Jd  
Func fn; Fp+fZU  
aPicker pk; R|\kk?,u  
public : AB.ZmR9|  
2"Ki5  
template < typename T > fo;^Jg.  
  struct result_1 fHF*#  
  { %8KbVjn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y<ZT~e  
} ; SQdK`]4  
+W|VCz  
template < typename T1, typename T2 > ;k=`J  
  struct result_2 ,u5iiR  
  { x qj@T^y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; opReAU'I  
} ; T mH5+  
uF@DJX}>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,/-DAo~O  
X$< CIZ  
template < typename T > ZY)&Fam}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ou\~^  
  { Pu2cU5n  
  return fn(pk(t)); zE=^}K+  
} ~T\:".C  
template < typename T1, typename T2 > 5Noy~;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^B'N\[  
  { E(an5x/r  
  return fn(pk(t1, t2)); .#Lu/w' -M  
} Wl{}>F`W[  
} ; Gr|102  
%xwtG:IKEV  
NvJ}|w,Z  
一目了然不是么? ;/(<yu48  
最后实现bind O<+x=>_  
aB~=WWLR\  
7eyx cr;z  
template < typename Func, typename aPicker > "tU,.U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~ ll+/w\4  
  { K;~I ;G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >^adxXw.o  
} g$9s} \6B  
fsV_>5I6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QzD8 jk#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 '8"$:y  
dQPW9~g8Hg  
十一. phoenix 6iJ\7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \`|OAC0a  
uVLKR PY  
for_each(v.begin(), v.end(), |BE`ASW;  
( z 5IdYF?  
do_ t|cTl/i 4  
[ j<'ZO)q`Q  
  cout << _1 <<   " , " E3 aj  
] 8i?:aN[.1b  
.while_( -- _1), R}0!F 2  
cout << var( " \n " ) j# !U6T  
) 2!g7F`/B  
); ,&rHBNS  
hD>cxo  
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: @SH$QUM(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S2"H E`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0tp3mYd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7eQc14  
"tg?V  
FKk.BA957h  
template < typename Cond, typename Actor > {_>}K  
class do_while vjO@"2YEw  
  { "DU1k6XC  
Cond cd; M}xyW"yp  
Actor act; QX|y};7\e  
public : \LQ54^eB  
template < typename T > geSH3I   
  struct result_1 I2<5#|CXpZ  
  { fHR^?\VVp  
  typedef int result_type; ^*_|26  
} ; nx'Yevi0$  
y:ad%,. C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }\/ 3B_X6N  
clO9l=g  
template < typename T > %<[U\TL`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pF}WMt  
  { &ub0t9R  
  do eeu;A, @U  
    { .|z8WF*  
  act(t); U@<]>.$  
  } _"688u'88  
  while (cd(t)); Rr6}$]1  
  return   0 ; Eu1t*>ZL  
} /O&{fo  
} ; Ue2%w/Yo  
k*uLjU  
fsz:A"0H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y]])Tq;h5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JJVdq-k+`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,)%$Zxng  
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。 M sQ>eSk  
下面就是产生这个functor的类: \ICc?8oL  
/7jb&f   
wC`+^>WFo  
template < typename Actor > ;X)b=  
class do_while_actor )0N^rw kW  
  { ]o3K  
Actor act; gjDxgNpa  
public : /YHAU5N/}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x#c%+  
qEajT"?  
template < typename Cond > }(/\vTn*1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ibn(eu<uW  
} ; cbaa*qoU  
M~,N~ N1  
.-4]FGg3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "^NsbA+  
最后,是那个do_ 3:"w"0[K3  
:jr`}Z%;y  
z[+Sb;  
class do_while_invoker =:;K nS  
  { fOJTy0jX8  
public : 8KMo!p\i  
template < typename Actor > |*n B2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !& >`  
  { pm,xGo2  
  return do_while_actor < Actor > (act); %^HE^ &  
} Hj|&P/jY]*  
} do_; j7gw?,  
)?UoF&c/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DegbjqZ#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nAEyL+6U  
最后来说说怎么处理break和continue z__?kY  
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。 Bskp&NV':  
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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