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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A]*}HZ ,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )w em|:H  
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, rD tY[  
K&u_R  
1pVS&0W  
.C%<P"=J4h  
  class filler b\f O8{k  
  { #x@$ lc=k3  
public : Nd4f^Y   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]dVGUG8  
} ; 4>YR{  
]U?^hZ_  
<(#(hDwy  
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: 0J*??g-n  
*YI98  
yHYsZ,GE  
#Bze,?@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I]|Pq  
oE @a'*.\  
; T\%|O=Ke  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hXw]K"  
AhN4mc@  
_1X!EH"  
BX/8O<s0  
二. 战前分析 ?JbilK}a  
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。 +D6YR$_<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P.se'z)E  
W<{h,j8  
|o"?gB}Dh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LG0;#3YwH  
  /* --------------------------------------------- */ h#I>M`|  
vector < int *> vp( 10 ); _{ue8kGt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E*& vy  
/* --------------------------------------------- */ Ng&%o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); - nm"of\o  
/* --------------------------------------------- */ 2YL?,uLS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +bxYG D  
  /* --------------------------------------------- */ &$BjV{,/zc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1y &\5kB  
/* --------------------------------------------- */ >dXGee>'M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bG"~"ipn%  
+.8 \p5  
rw[ph[\X  
d7^}tM  
看了之后,我们可以思考一些问题: b#c:u2  
1._1, _2是什么? &N9 a<w8+  
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。 'ycJMYP8  
2._1 = 1是在做什么? , u=`uD  
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。 p>,|50|  
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。 YpHg&|Fr  
@)+AaC#-  
gk4;>}  
三. 动工 Z3e| UAif  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uh_RGM&  
*tFHM &a  
"s-"<&>a(  
a~`eQ_N D  
template < typename T > k8yEdi`  
class assignment Eh`7X=Z7E  
  { Ufj`euY  
T value; m,28u3@r  
public : )iX~}7  
assignment( const T & v) : value(v) {} _RYxD"m y  
template < typename T2 > ;LfXi 8)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T.F!+  
} ; hW' )Sp  
P;y45b  
RU{twL.B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ? V1*cVD6i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yu {d! {6  
t,Lrfv])  
>{ ]%F*p4  
G5_=H,Vmd  
  class holder umfD>" ^I  
  { M.D1XX 1/  
public : 1nM  #kJ"  
template < typename T > ldcqe$7,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 68|E9^`l  
  { mUC)gA/  
  return assignment < T > (t); PQt")[  
} M t|zyXyzX  
} ; SGRp3,1\4%  
f)rq%N &  
KkyVSoD\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }Bh8=F3O Q  
n80?N}  
  static holder _1; M^Yh|%M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ja'T+!k  
CkC^'V)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Po;W'7"Po`  
而不用手动写一个函数对象。 "Y.tht H  
!TH) +zi  
Kn{4;Xk\  
3NqB <J  
四. 问题分析 \\ij(>CI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c ]-<vkpV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ny7S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y7cl_rK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /<k/7TF`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c]<5zyl"j1  
0o4XUW   
五. 问题1:一致性 ]mq|w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| e]aDP 1n3t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wm@@$  
j_[tu!~  
struct holder h*a(_11  
  { ",t?8465y  
  // **0~K";\  
  template < typename T > sdrfsrNvB-  
T &   operator ()( const T & r) const %0?KMRr  
  { xu%k~4cB,  
  return (T & )r; qZh/IW  
} aK~8B_5k8  
} ; 8`{:MkXP  
-ad{tJV|  
这样的话assignment也必须相应改动: :kV#y  
I{&[[7H  
template < typename Left, typename Right > jd"@t*ZV  
class assignment c#]4awHU  
  { 3`?7 <YJ  
Left l; T<>,lQs(a  
Right r; .43'HV  
public : Q\vpqE! 9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zI uJ-8T"  
template < typename T2 > =%O6:YM   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fbvL7* (  
} ; (L:>\m&NO  
hE/cd1iJ$  
同时,holder的operator=也需要改动: MchA{p&Ol  
h" W,WxL8  
template < typename T > `(;m?<%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /}Axf"OE  
  { |-ALklXr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Rv>-4@fMJ  
} t}4, ]m s  
Yh7t"=o  
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。 KF}hV9IU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dy&i&5E.-l  
=svN#q5s  
return l(rhs) = r; q<<v,ihh  
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。 @ q3k%$4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o/)h"i0P  
JR|ck=tq  
template < typename Tp > 1&OW4_  
class constant_t q i;1L Kc  
  { RB\uK 1+  
  const Tp t; :OZrH<SW  
public : _f,C[C[e&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ({_{\9O,3  
template < typename T > c6]U E@A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^76]0`gS  
  { re<{ >  
  return t; t@;p  
} |Ez>J+uye(  
} ; B[Scr5|  
P+sW[:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3?yg\  
下面就可以修改holder的operator=了 @mBQ?; qlK  
>U>(`r*  
template < typename T > gD?l-RT>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vr l-$ii  
  { X?',n 1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }.(B}/$u  
} +sA2WK]  
|df Pki{  
同时也要修改assignment的operator() 5qm`J,~k  
:Yl-w-oe  
template < typename T2 > b%`1cV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;'K5J9k  
现在代码看起来就很一致了。 TdM ruSY  
*fxG?}YT  
六. 问题2:链式操作 @.l@\4m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {P./==^0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 aXYY:;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6 gE7e|+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Vb_4f"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,4$>,@WW~  
P@B]  
template < typename T > x9g#<2w8  
struct result_1 p6@)-2^  
  { n\DV3rXI9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t:Q*gW Rh  
} ; Lq^)R  
{\5  
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: f}e`XA?  
ZBthU")?  
template < typename T > <'*LRd$1  
struct   ref ]ieeP4*  
  { ;^*W+,4WB  
typedef T & reference; 2ilQXy  
} ; vE?G7%,  
template < typename T > aFYIM`?(  
struct   ref < T &> oc`H}Wvn  
  { F41=b4/  
typedef T & reference; n>YKa)|W`  
} ; ,"ZMRq  
?a5!H*,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T5h H  
cwg"c4V  
template < typename T > C'x&Py/#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e"<OELA  
  { i_%_x*  
  return l(t) = r(t); rILYI;'o  
} "to;\9lP  
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。 =^?/+p8 k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WsB?C&>x  
7[)E>XRE  
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 4WB0Pt{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fJg+Ryo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xJe%f\UDu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n[rCQdM&U"  
最后的布局是: $UwCMPs X  
                Add ]f_p 8?j"  
              /   \ bt?5*ETA  
            Divide   5 ~xFkU#  
            /   \ QXK{bxwC  
          _1     3 W=?<<dVYD  
似乎一切都解决了?不。 ? J0y|  
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。 Bzf^ivT3L  
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。 I?CZQ+}Hq  
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: i ct])  
H5|;{q:j  
template < typename Right > 6=C<>c %+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tw@X> G1z  
Right & rt) const PJ#,2=n~  
  { ~n_HP_Kf?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); He@KV=  
} UN#S;x*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TWTb?HP  
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。 ?@x/E&  
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。 0y\Z9+G:  
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。 i%?*@uj  
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。 YmG("z  
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? }GM'.yutX  
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: (ZlU^Gw#UB  
~xTt204S  
template < class Action > -9?]IIVb  
class picker : public Action ;_=&-mz  
  { 6u6x  
public : A#,ZUOPGH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;'1d1\wiDQ  
  // all the operator overloaded %]i15;{X  
} ; xE}>,O|'q  
8ao_i=&x  
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。 UiNP3TJ'L  
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: V;=cwy)I  
6y<EgYzdE  
template < typename Right > uxz^/Gk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EqiY\/S  
  { yhJ@(tu.Gd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :4|4=mkr  
} !)$Zp\Sg  
XWw804ir  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zd+bx*rD  
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。 (@YG~ 0  
%TqC/c  
template < typename T >   struct picker_maker 6eCCmIdaM  
  { <UCl@5g&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dh\P4  
} ; =(^3}x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l^ }c!  
  { b,@/!ia  
typedef picker < T > result; I-)4YQI  
} ; HaYo!.(Fv  
;*J  
下面总的结构就有了: xSu >  
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。 ,r}6iFu  
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。 ,,r>,Xq 6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5zJq9\)d+  
至此链式操作完美实现。 Ys7]B9/1O  
Y);=TM6s  
< %Y}R\s?  
七. 问题3 ,x$,l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^zr`;cJ+c  
i30!}}N8  
template < typename T1, typename T2 > pCG}Z Ka  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fqd^9wl>P6  
  { i/.6>4tE:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lq uLT6]  
} A}!J$V:w]  
.\mj4*?/  
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: HOi`$vX }N  
P<-@h1p,  
template < typename T1, typename T2 > TA\vZGJ('  
struct result_2 A@'OJRc  
  { $~kA B8z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W*G<X.Hf  
} ; {`_i`  
g)B]FH1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |y*c9  
这个差事就留给了holder自己。 Rb;'O89Hj@  
    F"kAkX>3}  
rM SZ"  
template < int Order > SX#&5Ka/  
class holder; ^rz_f{c]-  
template <> C# pjmT_  
class holder < 1 > :'ptuY  
  { CN ?gq^  
public : p4QU9DF  
template < typename T > s#MPX3itK  
  struct result_1 FTldR;}(  
  { YYS0`  
  typedef T & result; O0:q;<>z  
} ; |BYRe1l6l  
template < typename T1, typename T2 > iRBfx  
  struct result_2 C,zohlpC  
  { )B*t :tN  
  typedef T1 & result; kf9X$d6   
} ; ; @X<lCk  
template < typename T > ig"L\ C"T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &3&HY:yF  
  { tBSW|0  
  return (T & )r; V~#tuv  
} &j6erwaT  
template < typename T1, typename T2 > {G-kNU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const afk>+4q  
  { 4!$"ayGv;D  
  return (T1 & )r1; zeRyL3fnmb  
} m+9#5a-  
} ; 0`H# '/  
qSQ~D(tO  
template <> hGrdtsH?  
class holder < 2 > Zd&S@Z  
  { ('~LMu_  
public : &Qm@9Is  
template < typename T > V6Dbd" i9  
  struct result_1 tp|d*7^i  
  { $ Q0n  
  typedef T & result; 31)&vf[[  
} ; P2Y^d#jO  
template < typename T1, typename T2 > d5d@k  
  struct result_2 `h;[TtIX4  
  { h];I{crh  
  typedef T2 & result; 2SLU:=<3  
} ; =c7;r]Ol  
template < typename T > n!(F, b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /RF7j;  
  { IA(5?7x`<  
  return (T & )r; 7z-[f'EIUI  
} ^Dx&|UwiZa  
template < typename T1, typename T2 > _cwpA#x`}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I:.s_8mH}  
  { %znc##j)q  
  return (T2 & )r2; v,t:+ !8  
} ] R*A  
} ; @PU [:;  
PW4q~rc=:  
0$njMnB2l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #;<Y[hR{P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @ |r{;'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9FX-1,Jx  
~s{$WL&  
return l(i, j) = r(i, j); r :dTz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1&2>LE/P  
> P)w?:k  
  return ( int & )i; r=4eP(w=  
  return ( int & )j; Wjc'*QCPl  
最后执行i = j; nP$9CA  
可见,参数被正确的选择了。 ElXFeJ%[G  
c%&>p||  
IK]d3owA  
H>C=zo,oiC  
\Cj B1] I  
八. 中期总结 7 d vnupLh  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Uz7<PLxd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )X!,3Ca{43  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O@P"MXEG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t^L]/$q  
5X+A"X ;C  
#1[u (<AS  
Z{R>  
U6VKMxSJ  
BuwY3F\-O  
九. 简化 Xeaj xcop#  
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。 [gB+C84%%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F\! `/4  
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: {8aTV}Ha2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B1STGL`nK  
  +-*/&|^等 ix$bRdl  
2. 返回引用。 _j3fAr(V  
  =,各种复合赋值等 M`>E|" <  
3. 返回固定类型。 1"g<0 W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >V~E]P%@  
4. 原样返回。 Lv%x81]K  
  operator, 26nx`w?j(  
5. 返回解引用的类型。 $C\BcKlmv  
  operator*(单目) :%.D78&  
6. 返回地址。 ?8$Q-1=  
  operator&(单目) z@Y;r=v  
7. 下表访问返回类型。 oQ#8nu{k  
  operator[] m2o0y++TjW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]tD]Wx%  
  operator<<和operator>> v1[29t<I!  
=fbWz  
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。 l\mPHA23  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OY d !v`<  
 `]X>V,  
template < typename Left > +0~YP*I`/  
struct value_return d5.4l&\u  
  { pFXEu= $3  
template < typename T > PdCEUh\>y  
  struct result_1 9my^ Y9B  
  { yw!{MO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]3gSQ7  
} ; xU vs:  
99S ^f:t  
template < typename T1, typename T2 > dscgj5b1~  
  struct result_2 P%6~&woF  
  { [~^0gAlQC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <!+Az,-  
} ; T |p"0b A  
} ; yZRzIb_  
N$DkX)Z  
VnzZTG s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d@^ZSy>L2  
/mMV{[  
下面我们来剥离functor中的operator() Q@niNDaW2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zTp"AuNHN  
w@ pPcZ>z/  
return l(t) op r(t) =WLY6)]A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SIllU  
return op l(t) yr6V3],Tp  
return op l(t1, t2) "z c l|@  
return l(t) op nEfK53i_  
return l(t1, t2) op O=lzT~G|4  
return l(t)[r(t)] [ }:$yg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nu^436MSOa  
]yu:i-SfP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \lY_~*J  
单目: return f(l(t), r(t)); >0gW4!7Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pJ=#zsE0  
双目: return f(l(t)); ;*N5Y}?j'  
return f(l(t1, t2)); ),)lzN%!  
下面就是f的实现,以operator/为例 !W\+#ez  
7 &\yj9  
struct meta_divide cR{#V1Z  
  { /{[o ~:'p  
template < typename T1, typename T2 > mR~&)QBP.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) : +u]S2u{  
  { Fs{*XKv&lH  
  return t1 / t2; G)YcJv7  
} 7P T{lT  
} ; E@\e$?*X  
LscGTs,  
这个工作可以让宏来做: G B^Br6  
9$Y=orpWxr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fOHxtHM  
template < typename T1, typename T2 > \ 5N]"~w*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9^x> 3Bo  
以后可以直接用 [?gP;,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i@q&5;%%  
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 )_:NLo:  
(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。。。) 1cDF!X]  
~rm_vo  
/xQTxh1;K  
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 NRuNKl.v  
Fu~j8K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o4;(Zi#Z  
class unary_op : public Rettype g7|@  
  { u NyVf7u  
    Left l; ni<(K 0~  
public : %xW"!WbJ|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YR70BOxK  
>_TZ'FT  
template < typename T > Om<a<q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rA1._   
      { "7 yD0T)2  
      return FuncType::execute(l(t)); yu|>t4#GT  
    } TvM~y\s  
2eogY#  
    template < typename T1, typename T2 > cl1T8vFM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :3PH8TL  
      { +t.b` U`-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xo)P?-  
    } [UR-I0 s!/  
} ; :m;p:l|W  
54,er$$V  
pCDmXB  
同样还可以申明一个binary_op W)/#0*7  
5G#n"}T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^q&x7Kv%  
class binary_op : public Rettype F@t3!bj9  
  { <b.D&  
    Left l; sA~]$A;DM!  
Right r;  }ZI7J  
public : V9vTsmo(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Iv *<L a  
nTas~~Q  
template < typename T > #_1`)VS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )BE1Q*= n  
      { aXVFc5C\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (:_$5&i7  
    } hp2t"t  
965 jtn  
    template < typename T1, typename T2 > kstIgcI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b>|6t~}M  
      { W^Yxny  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D9df=lv mD  
    } ~[ jQ!tz  
} ; |pK !S  
I]575\bA  
' QG?nu  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7pd$\$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 txpgO1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K'bP@y_cq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Z;i:](  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dv"9qk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 sK{e*[I>W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9x8fhAy}4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5R-6ji  
下面是修改过的unary_op b 6p|q_e  
XSDpRo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y73C5.dNcE  
class unary_op :h$$J lP  
  { 0f/<7R  
Left l; s1rCpzK0  
  pRqx`5 }  
public : ixFi{_  
.8R@2c`}Cs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m*pJBZxd  
w(/S?d  
template < typename T > AdEMa}u 6  
  struct result_1 2iOV/=+  
  { Z r8*et  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \G[$:nS  
} ; -@s#uA h  
7r!x1  
template < typename T1, typename T2 > M7T5 ~/4  
  struct result_2 XUYtEf  
  { pkzaNY/q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x4 yR8n(  
} ; pb}*\/s  
\bcLiKE{  
template < typename T1, typename T2 > KwS@D9bok  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tc! #wd+u  
  { uYN`:b8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WLT"ji0w2  
} *VcJ= b 2Y  
*p U x8yB  
template < typename T > | (93gJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vQCy\Gi   
  { }j%5t ~Qa  
  return OpClass::execute(lt(t)); XZ7Lk)IR  
} "x-j~u?  
TDh5lI  
} ; N['  .BN  
tA;}h7/Lc~  
;`&kZi60Hz  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug YWLj?+  
好啦,现在才真正完美了。 wp_0+$?s  
现在在picker里面就可以这么添加了: Upe%rC(  
u_enqC3  
template < typename Right > b;n[mk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J zl6eo[;  
  { ,F|f. 7;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p2eGm-Erq  
} }tz7b#  
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。 [WmM6UEVS  
ueudRb  
G[=c Ss,  
pP_LR ks}  
O-^Ma- }  
十. bind _XBd3JN@  
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。 C]6O!Pb0  
先来分析一下一段例子 )e{aN+  
d6O[ @CyP  
5O% {{J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (>Em^(&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I,tud!p`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 { FkF  
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。 ^W ^OfY  
我们来写个简单的。 @dK Tx#gZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `3pW]&  
对于函数对象类的版本: 'DR!9De  
eFgA 8kY)  
template < typename Func > 7dWS  
struct functor_trait ,bi^P>X  
  { P0@,fd<  
typedef typename Func::result_type result_type; TbU#96"~.  
} ; j%kncGS  
对于无参数函数的版本: (=0.inZ  
~$'awY  
template < typename Ret > ;l+Leex  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .Mbz3;i0  
  { l#o ~W`  
typedef Ret result_type; .A|udZ,  
} ; )5, v!X)  
对于单参数函数的版本: =bOW~0Z1  
)`:UP~)H  
template < typename Ret, typename V1 > ]Ze1s02(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )7F/O3Tq  
  { 4RO}<$Nx}  
typedef Ret result_type; 4s- !7  
} ; e ,(mR+a8  
对于双参数函数的版本: vsPu*[%  
=cI(d ,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P pb\6|*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .#gzP2 [q  
  { ^q5#ihM  
typedef Ret result_type; N8jIMb'<  
} ; `yyG/l  
等等。。。 6x`t{g]f,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @ Y+oiB~Y  
-w2/w@&  
template < typename Func > J1k>07}|  
struct func_return Et$2Y-L.  
  { ^8WRqQdx  
template < typename T > t.<i:#rj>l  
  struct result_1 |Cv!,]9:r  
  { ( .:e,l{U%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y[;>#j$  
} ; l?e.9o2-  
I7onX,U+  
template < typename T1, typename T2 > ="+#W6bZT  
  struct result_2 z/-=%g >HA  
  { m O_af  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ch]IzdD  
} ; C%u28|  
} ; KlEpzJ98  
2y4bwi  
*dQSw)R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ES[G  
f*Hr^b}`8  
template < typename Func, typename aPicker > itz,m r P  
class binder_1 ("KF'fp&M2  
  { |!ELV 7?(  
Func fn; "oyo#-5z  
aPicker pk; &ZO0r ^  
public : _a, s )  
\bXa&Lq  
template < typename T > =;L|gtH"  
  struct result_1 UQsN'r\tS  
  { \z$= K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j 7B!h|  
} ; )%TmAaj9d  
R2NZ{"h  
template < typename T1, typename T2 > WH\d| 1)  
  struct result_2 A/(a`"mK|'  
  { _c07}aQ ],  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (FV >m  
} ; (7Qo  
hH.G#-JO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BtZyn7a  
l (o~-i\M  
template < typename T > /Oono6j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *8q.YuZ  
  { +ZYn? #IQ  
  return fn(pk(t)); !D6]JPX  
} qs6aB0ln  
template < typename T1, typename T2 > iZ%yd-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9WHddDA  
  { HW|IILFB  
  return fn(pk(t1, t2)); [ ~,AfY  
} kAx4fE[c  
} ; \e_O4  
M|-)GvR$J  
ICCc./l|  
一目了然不是么? M5B# TAybC  
最后实现bind zs;JJk^  
a*;b^Ze`v  
(H]AR8%W  
template < typename Func, typename aPicker > yZ:qU({KhD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iso4]>LF  
  { BUFv|z+H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =a!=2VN9y  
} & kIFcd@  
:&Nbw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p_ =z#  
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。 AW .F3hN)  
0:+E-^X  
十一. phoenix eyaNs{TV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oU|c.mYe  
|qLh5Ty  
for_each(v.begin(), v.end(), 0x7'^Z>-oe  
( $kgVa^  
do_ e!`i3KYn"  
[ !k%#R4*>  
  cout << _1 <<   " , " <{pz<io)  
] t) +310w  
.while_( -- _1), @x1-! ~z#  
cout << var( " \n " ) PH"%kCI:  
) $( )>g>%  
); ?"FbsMk.d  
neh(<>  
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: "b[5]Y{ U  
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 @o^Ww  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;jPXs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <VcQ{F  
MDN--p08  
DlT{`  
template < typename Cond, typename Actor > B *vM0  
class do_while $(9U@N9E  
  { !W0v >p  
Cond cd; \ jA~9  
Actor act; +"(jjxJm  
public : !BI;C(,RL  
template < typename T > #g=XUZ/"  
  struct result_1 V]N?6\Op  
  { Qd6FH2Pl  
  typedef int result_type; *VeRVaBl  
} ; 5;S.H#YOpO  
bcR_E5x$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} % nIf)/2g  
AS,%RN^.  
template < typename T > ;=@0'xPEa-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &zs$x?/  
  { iLz@5Zj8  
  do 23?rEhKe  
    { :]c3|J  
  act(t); h~26WLf.  
  } :EH=_"  
  while (cd(t)); S$3JMFA  
  return   0 ; :KN-F86i  
} 7.T?#;'3  
} ; C?Ucu]cW  
X.V~SeS  
__@BUK{q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YP9^Bp{0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9cgU T@a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zJXplvaL;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z=FZiH  
下面就是产生这个functor的类: .-=vx r  
uMv1O{  
*kVV+H<X|b  
template < typename Actor > b\ PgVBf9  
class do_while_actor @KA4N`  
  { [V!tVDs&'o  
Actor act; .l|$dE/E  
public : ]d`VT)~vje  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *dF>_F  
OH"XrCX7n  
template < typename Cond > e%6QTg5#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sr}E+qf  
} ; H1T.(M/"  
6Iw\c  
TKjFp%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @H<q"-J  
最后,是那个do_ m3ff;,  
7rPF$ \#  
8] ikygt"  
class do_while_invoker '!$%> ||S  
  { H:G1BZjq  
public : ;wVwX6:ZKr  
template < typename Actor > T Ge_G_'o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gJhiGYx  
  { ?q&T$8zc4  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gy)@Is9  
} '2O\_Uz  
} do_; p8Q1-T3v  
Gc!x|V;T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hEk$d.!}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZN6Z~SL_i~  
最后来说说怎么处理break和continue "mN q&$  
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。 ^t"'rD-I  
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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