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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BQ#L+9%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .~mCXz<x  
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, fu]N""~  
Uf$i3  
c!wtf,F  
3n48%5  
  class filler K)N0,Qwu  
  { z<&m*0WYA  
public : K5k?H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z<"K_bj   
} ; A'-_TFwW  
j*3}1L4P  
/k6fLn2;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DDeE(E  
n7l%gA*  
q SD9Pue  
T3pdx~66  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9 26Tl  
GoE 'L  
J/W{/E>;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qh`:<KI  
1RqgMMJL  
>/^#Drwb!i  
X_ ?97iXjx  
二. 战前分析 #YK5WTn5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H{(]9{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 50~K,Jx6B  
'C>U=cE7  
;>"nn VW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +  WDq =S  
  /* --------------------------------------------- */ Qe$k3!  
vector < int *> vp( 10 ); e3m*i}K}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;[$n=VX`  
/* --------------------------------------------- */ ^^Jnv{)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A6"Hk0Hf  
/* --------------------------------------------- */ :}q\tNY<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H0*,8i5I  
  /* --------------------------------------------- */ *xs!5|n+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HY}j!X  
/* --------------------------------------------- */ .$rC0<G[K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Hs(D/&6%  
ofdZ1F  
+: Ge_-  
,^s  
看了之后,我们可以思考一些问题: mDMt5(.   
1._1, _2是什么? +8P,s[0<R_  
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。 ]$iN#d|ZU  
2._1 = 1是在做什么? vK'?:}~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1yqoA *  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0 t.p1  
)@g;j>  
.p6+l!"  
三. 动工 <G3&z#]#4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X" R<J#4  
": ;@Hnb/  
fP-|+Ty O  
^y_fRP~  
template < typename T > V6a``i]  
class assignment pw020}`  
  { t-e5ld~a  
T value; Mtm OUI&'  
public : (M-ZQ -  
assignment( const T & v) : value(v) {} v90T{1+M|4  
template < typename T2 > h#}YKWL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %Kb9tHg  
} ; e;95a  
rjWLMbd.<  
x;E2~&E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8\ha@&p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {U!uVQC'  
yubSj*  
h5zVGr  
E@)\Lc~  
  class holder  -7]Xjb5  
  { W0`Gc {  
public : ]dPZ.r  
template < typename T > 9ptFG]lZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8cg`7(a  
  { b3$k9dmxV+  
  return assignment < T > (t); c9Es%@]  
} b3qc_  
} ; E_ucab-Fi  
adEJk  
v Y|!  
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: 72db[  
[THG4582oB  
  static holder _1; VDEv>u4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [Gr*,nVvB  
f6=w3RS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XR+3j/zEQ  
而不用手动写一个函数对象。 o@E/r.uK  
,K9f_bv  
ni CE\B~  
/FY2vDfU6  
四. 问题分析 ,5k-.Md>2*  
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。 Yn51U6_S  
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。 ekSY~z=/u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N1EezC'^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =H]F`[B=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nY?  
9L eNe}9v  
五. 问题1:一致性 zri} h/{  
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?| PFSLyV*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h+7>#*DH  
rx ~[Zs+*  
struct holder tOdT[&  
  { p QE)p  
  // /ci]}`'ws  
  template < typename T > i^Ut015q%  
T &   operator ()( const T & r) const mPZGA\  
  { =ZYThfAEw  
  return (T & )r; V-O(U*]  
} =Ov7C[(  
} ; pNaiXu3  
KlxN~/gyik  
这样的话assignment也必须相应改动: 7G2PMe;$m  
3SG?W_  
template < typename Left, typename Right > *U7 %|wd  
class assignment 3-Bl  
  { Y Z}cB  
Left l; K\! #4>yd  
Right r; C*Vd-U  
public : l)8&Ip  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < +`(\  
template < typename T2 > ,i}|5ozj4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \|= mD}N  
} ; n$+M%}/f  
Jn}n*t3  
同时,holder的operator=也需要改动: dJ3IUe  
{[G`Z9]z&-  
template < typename T > $K}. +`vVO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ('k<XOi  
  { @M;(K<%h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [uuj?Rbd  
} s'I)A^i+  
V-W'RunnW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?H|T& 66  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2OBfHO~D  
s&PM,BFf  
return l(rhs) = r; |w&~g9   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uGtV}-t:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 93%{scrm  
<-C!;Ce{  
template < typename Tp > BNm4k7 ]M  
class constant_t 7ET jn)%bs  
  { GuQRn  
  const Tp t; %uDG75KP{  
public : Gm8E<iTP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pK_?}~  
template < typename T > 9(1rh9`=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #*$p-I=  
  {  !rL<5L  
  return t; kEN#u  
} %CH6lY=lI  
} ; ]?l{j  
O12Q8Oj!0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @"87F{!  
下面就可以修改holder的operator=了 *YV S|6bs  
fv'4f$U  
template < typename T > 85Y|CN] vQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X)Gp7k1w  
  { Ww9;UP'G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j BS4vvX?  
} %e%7oqR?  
_^!vCa7f  
同时也要修改assignment的operator() Opg#*w%-  
[ = M%  
template < typename T2 > |7F*MP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K'b*A$5o  
现在代码看起来就很一致了。 L4' [XcY  
[Eq<":)  
六. 问题2:链式操作 d "<F!?8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [s6C ZcL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7!4V >O8@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >.%4~\U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Epjff@ 7A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @PkJY  
vs9?+3  
template < typename T > Lk, +Tfk"  
struct result_1 MgJ5B(c  
  { ]#eh&jw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [/9(NUf  
} ; 8e:vWgQpL  
/'&;Q7!)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: pO/%N94s  
a5c'V   
template < typename T > nfE@R."A  
struct   ref _ n O.-  
  { WStnzVe  
typedef T & reference; T 1Cs>#)  
} ; M}FWBs'*|  
template < typename T > 05e>\}{0  
struct   ref < T &> Wr%7~y*K  
  { I 48VNX  
typedef T & reference; ,@CfVQz  
} ; LJuW${Y  
8C&x MA^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9C}qVoNu  
{U @3yB  
template < typename T >  &"S/Lt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?l6jG  
  { aC\4}i<  
  return l(t) = r(t); NB)t7/Us  
} :=!Mh}i  
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。 g:~+P e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TipHV;|e  
Z7#7N wy4  
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 Os&1..$Nb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  H!eh J$[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -Zy)5NB-tZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o:\XRPB  
最后的布局是: x-Z^Q C  
                Add 9D_wG\g  
              /   \ /tKGwX]y  
            Divide   5 _/x& <,3  
            /   \ 9M2f!kJP$  
          _1     3 v*TeTA %  
似乎一切都解决了?不。 G}Z4g  
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。 h_ ZX/k  
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。 avNLV  
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: PdE>@0X?M  
7'j9rmTXs  
template < typename Right > !#}>Hv^N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;93KG4a  
Right & rt) const 6Z c)0I'  
  { lo:~aJ8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CT"Fk'B'  
} z,Xk\@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5 si}i'in  
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。 7'.s7& '7  
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。 %C *^:\y  
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。 gGbI3^ r#  
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。 PrnrXl S  
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? n`<S&KP|  
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: eV;me>,  
G11cNr>*  
template < class Action > 2ksA.,UB^9  
class picker : public Action )Vk:YL++  
  { qi\n]I  
public : rO^xz7K^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2%YXc|gGT  
  // all the operator overloaded D rS?=C@  
} ; I:&# U$  
$c =&0yt5  
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。 oyvtZ/@  
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: mxL;;-  
TzF0/T!  
template < typename Right > *.8:'F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *8-p7,D  
  { otnV-7)@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0vckoE  
} _S5gcPcF"  
!; WbOnLP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -1mvhR~  
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。 d}% (jJ(I  
`o-*Tr  
template < typename T >   struct picker_maker 6\`DlUn'*  
  { .mt^m   
typedef picker < constant_t < T >   > result; }su6izx  
} ; s=/^lOOO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rw*M&qg!z  
  { t-EV h~D1p  
typedef picker < T > result; B$7[8h  
} ; ZKQo#!}  
yBe(^ n  
下面总的结构就有了: f\'G`4e  
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。 `.8-cz  
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。 t|=n1\=?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Iz fP;V?  
至此链式操作完美实现。 $jcz?vH  
k~|ZO/X@l%  
cG(0q[  
七. 问题3 Rp4FXR jC  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 gMay  
9:\A7 =  
template < typename T1, typename T2 > D pNX66O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O3xz|&xY&  
  { m)k-uWc$C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I}%mfojC  
} }K;iJ~kD1  
L8D m9}  
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: 3N3*`?5c<  
\E&thp  
template < typename T1, typename T2 > JP%RTGu  
struct result_2 jrcc  
  { Rk{$S"8S_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T>5wQYh$'  
} ; lb95!.av+I  
)<Ob  
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? |VYr=hjo  
这个差事就留给了holder自己。 I1v@\Rb  
    NYwGK|  
w(#:PsMo<  
template < int Order > GZ,j?@  
class holder; )u Qvt-  
template <> ChVY Vx(  
class holder < 1 > i6A$1(:h  
  { oVreP  
public : 8x gc[#  
template < typename T > !xH,y  
  struct result_1 n4R]+&*  
  { b<\GI 7  
  typedef T & result; M;PlSb  
} ; ~QO< B2hS}  
template < typename T1, typename T2 > . Nk6  
  struct result_2 *V<)p%l.  
  { 3l+|&q[v  
  typedef T1 & result; WS5"!vz   
} ; - BjEL;  
template < typename T > /rOnm=P+Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y` q!V=  
  { d}pGeU'  
  return (T & )r; d4V 2[TX  
} "d:.*2Z2  
template < typename T1, typename T2 > P 4H*jy@?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `43vxcMg  
  { e00RT1L  
  return (T1 & )r1; b sMC#xT  
} |&(H^<+Xp  
} ; VAt>ji7c  
TftOYY.hQ  
template <> i(z+a6^@|  
class holder < 2 > iPz1eUj  
  { R'r|E_  
public : z(jU|va{_1  
template < typename T > 9M;I$_U`vj  
  struct result_1 {#0Tl  
  { % hNn%Oy:E  
  typedef T & result; Jfe~ ,cI  
} ; C\J@fpH(t`  
template < typename T1, typename T2 > #'#4hJ*YC  
  struct result_2 Vj29L?3  
  { [KD}U-(Wg  
  typedef T2 & result; M Ey1~h/  
} ; rrbZ+*U  
template < typename T > Re7{[*Q4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +6uOg,;  
  { }@3$)L%n_u  
  return (T & )r; :^K~t!@  
} %odw+PhO  
template < typename T1, typename T2 > xL|?(pQ/BK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E8+8{ #f;  
  { vsjM3=  
  return (T2 & )r2; gp%tMT I1  
} Q4#\{" N!  
} ; #T Z!#,q  
7%W!k zp>  
zkH<aLRB  
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> >。 EWSr@}2j .  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7jhl0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T3 =)F%  
o:h)~[n|  
return l(i, j) = r(i, j); byp.V_a}/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 69N1 mP  
)0'Y et}  
  return ( int & )i; >h|UCJ1 `  
  return ( int & )j; fQ^h{n  
最后执行i = j; imC&pPBB/G  
可见,参数被正确的选择了。 DrW/KU,{+(  
LPsh?Ca?N  
%L.lkRs  
_P>1`IR  
l)|z2 H  
八. 中期总结 !d/`[9jY  
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:  <Wp`[S]r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9Y;}JVS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y>?k<)nA{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \XZU'JIO  
*{HGLl|=  
*sIi$1vHu  
h\Z3yAYd  
hLu&lY  
V=:,]fTr  
九. 简化 Z?5,cI[6#  
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。 u!sSgx =  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M|5^':Y  
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: ^w.k^U=B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 VG? yL2y  
  +-*/&|^等 =9#i<te  
2. 返回引用。 T]5U_AI@  
  =,各种复合赋值等 O<gP)ZW~  
3. 返回固定类型。 FA5k45w L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T9aTEsA[U  
4. 原样返回。 '&rw=.cU  
  operator, "-G.V#zI  
5. 返回解引用的类型。 |j\eBCnH3  
  operator*(单目) OFJJ-4[_3  
6. 返回地址。 c }g$1of87  
  operator&(单目) \mqhugy  
7. 下表访问返回类型。 @Z"QA!OK~c  
  operator[] vbW\~xf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 **"zDY*?W  
  operator<<和operator>> lsTe*Od  
7N&3FER  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 EuhF$L1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2n<qAl$t  
$u/8Rp  
template < typename Left > W+fkWq7`Xx  
struct value_return zW|$x<M^  
  { oY| (M_;  
template < typename T > `K1PGibV  
  struct result_1 U`},)$  
  { ',v0vyO8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h9@gs,'   
} ; p8 E;[  
Cf8R2(-4  
template < typename T1, typename T2 > ?#');`  
  struct result_2 x`&P}4v0  
  { hfVzzVX:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bYRQI=gW':  
} ; FuRn%)DA5  
} ; >rQ)|W=i  
[C*X k{e  
G>?x-!9qcH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  F<XD^sO  
?Vb=4B{~  
下面我们来剥离functor中的operator() ^^U)WB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D(W7O>5vQ2  
t/4/G']W  
return l(t) op r(t) !YuON6{)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qX}dbuDE"P  
return op l(t) 2l;ge>D J  
return op l(t1, t2) LS?` {E   
return l(t) op >xk:pL*o`  
return l(t1, t2) op oQE_?">w  
return l(t)[r(t)] 3M5=@Fwkr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^$^Vd@t>a  
c{r6a=C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p)AvG;  
单目: return f(l(t), r(t)); NWq [22X |  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6Wcn(h8%*  
双目: return f(l(t)); s?z=q%-p  
return f(l(t1, t2)); oWn_3gzw;  
下面就是f的实现,以operator/为例 D0"yZp}  
#&HarBxx  
struct meta_divide )xXrs^  
  { ./z"P]$  
template < typename T1, typename T2 > *8(t y%5F0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a-o hS=W  
  { 2gNBPd)I  
  return t1 / t2; tF)k6*+  
} ^!{ oAzy9  
} ; t2U]CI%  
u+"hr"}${  
这个工作可以让宏来做: 8wNU2yH+D  
3vEjf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _16 &K}<  
template < typename T1, typename T2 > \ m78MWz]Yo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;U5x'}%0]  
以后可以直接用 Ib<5u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) omDi<-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `XRb:d^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (*@~HF,t=  
HEW9YC"  
VA*79I#_q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7~k~S>sO  
ocuNrkZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  s`{#[&[  
class unary_op : public Rettype {mq$W  
  { jTxChR  
    Left l; A/W7 ;D  
public : {e!uvz,e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Xz`hR   
67hPQ/S1  
template < typename T > T3PaG\5B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k}owEBsn}  
      { uR[PKLh  
      return FuncType::execute(l(t)); c&iK+qvh{  
    } 4FP~+  
|'>E};D  
    template < typename T1, typename T2 > _S7M5{U_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "=0 lcb C  
      { .$T:n[@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yk*57&QI  
    } 0OoO cc  
} ; DG%%]  
2ucsTh@  
APOU&Wd  
同样还可以申明一个binary_op *p<5(-J3  
($ 1<Dj:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (2a "W`  
class binary_op : public Rettype bm]dz;ljh  
  { qCFXaj   
    Left l; pDnFT2  
Right r; kJ5?BdvM&  
public : YnL?t-$Gg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P(gID  
OrqJo!FEg{  
template < typename T > 2$/gg"g+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJ"xW; "  
      { .TrQ +k>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \(v_",  
    } R5~vmT5W  
nfPl#]ef*  
    template < typename T1, typename T2 > q.K$b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ClVpb ew  
      { 5@r Zm4U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fbbl92p  
    } EG:WE^4  
} ; hF%~iqd  
 B*~Bm.  
QcVtv7+*v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 N[D\@o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d+| ! 6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +!Gr`&w*)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \:)o'-   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >"My\o  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 j`&i4K:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^Ypx|-Vu!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +53zI|I  
下面是修改过的unary_op H\>I&gC'  
[LEh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hbj:CViYq  
class unary_op #YMp,i  
  {  ` :  
Left l; g"AfI  
  '-~/!i+=  
public : UA u4x 7  
uF|ix.R6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >WS& w;G  
wk 7_(gT`0  
template < typename T > h+d;`7Z>  
  struct result_1 g.sV$.T2K  
  { ;77o%J'l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .BB:7+  
} ; WHk/mAI-s  
D{d$L9.  
template < typename T1, typename T2 > COJ!b  
  struct result_2 Rm 1`D  
  { CO+jB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?cxK~Y\  
} ; }4ju2K  
sWCm[HpG  
template < typename T1, typename T2 > [<I `slK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zi&d  
  { PvBbtC-9b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %YAiSSsV  
} \@t5S  
"$V2$  
template < typename T > -ZON']|<}k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a~TZ9yg+HL  
  { >43yty\   
  return OpClass::execute(lt(t)); ZvKMRW  
} /'_ RI  
/6*.%M>r  
} ; #\["y%;W  
JX<W[P>M  
n^)9QQ  
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 .v&h>@'m  
好啦,现在才真正完美了。 nY0UnlB`  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3^UsyZS)  
P&^7wud-sb  
template < typename Right > ,(=]6V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9>>}-;$  
  { N9|.D.#MF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `5&V}"lB  
} vaZZzv{H  
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。 m =F@CA~C  
*c c+Fd  
YYh_lAS>  
j}*+-.YF  
JB_`lefW,'  
十. bind @h,$&=HY  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~8{3Fc0  
先来分析一下一段例子 !Qzp!k9d  
/j@r~mt/pA  
O; sQPG,v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [k}\{i>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }]?G"f t K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >D#}B1(!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X1dG'PQ  
我们来写个简单的。 GP'Y!cl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :vT%5CQ  
对于函数对象类的版本: zL}hFmh  
1y;zPJ<ntm  
template < typename Func > "A+F&C>  
struct functor_trait Y@Y(;C"SW  
  { ;O11)u?/s|  
typedef typename Func::result_type result_type; u.FDe2|[)  
} ; r2'rf pQ  
对于无参数函数的版本: n"Vd"}sU.  
T$;XJx  
template < typename Ret > ]w_)Spo.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =lD]sk  
  { 34:EpZO@  
typedef Ret result_type; 0M98y!A 5^  
} ; a $%[!vF  
对于单参数函数的版本: uy:=V }p  
S$WM&9U   
template < typename Ret, typename V1 > gXJ^o;R>M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *b_54X%3  
  { ~`H<sJ?9  
typedef Ret result_type; 0z#kV}wE  
} ; -=IM8Dny  
对于双参数函数的版本: d]`,}vi#E9  
H\bIO!vb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3Q)>gh*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > elgQcJ99  
  { W9'jzP  
typedef Ret result_type; ?Fpl.t~  
} ; e8bJ]  
等等。。。 7k|(5P;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F k;su,]_  
"M &4c:cz  
template < typename Func > :5J6rj;_  
struct func_return qKC*j DW  
  { Y_sVe  
template < typename T > T%/w^27E  
  struct result_1 qTF>!o #\:  
  { ^ ni_%`Ag  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,+.# eg  
} ; pa-4|)qY  
W|U1AXU7/  
template < typename T1, typename T2 > "cM5=;  
  struct result_2 Bn q\Gg  
  { pN_!&#|+$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O%e.u>=4%  
} ; =:eE!  
} ; =i?,y +<  
#57z-x[1  
KW^aARJ)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <Q)}  
f4}6$>)  
template < typename Func, typename aPicker > cyg>h X{U  
class binder_1 ^^uD33@_  
  { eCD,[At/  
Func fn; 2"mj=}y6  
aPicker pk; ts>}>}@vc  
public : ]{^vs'as\  
1H7Q[ 2E  
template < typename T > H%aLkV!J  
  struct result_1 FoCkTp+/  
  { !H\GHA'DO]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y/eX(l<{  
} ; zAJUL  
"\?G  
template < typename T1, typename T2 > u_=y,~s  
  struct result_2 #SNI dc>9\  
  { [S+-ovl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q@VnJ,  
} ; UROi.976D  
MiM=fIuw@s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rxeXz<  
2tm-:CPG  
template < typename T > I.1l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o{W]mr3D  
  { l?_!eA  
  return fn(pk(t)); 7#qL9+G  
} [ {LnE:  
template < typename T1, typename T2 > /,$\H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AiHf?"EVT  
  { 2_b'mepV  
  return fn(pk(t1, t2)); >I~z7 JS  
} pu*u[n  
} ; })vr*[  
Vp"Ug,1  
>ImM~SR)  
一目了然不是么? UC/2&7 ?  
最后实现bind q%Jy>IXt  
_x1[$A,GuB  
F>(#Af9  
template < typename Func, typename aPicker > x`vs-Y:P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u;qMo`-  
  { m>dcb 6B+g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w?W e|x3  
} 1y-lZ}s_  
9|A-oS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q)xl$*g  
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。 k&iScMgCTH  
e - ]c  
十一. phoenix VD3MJ8!w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gLMea:  
M2P@ &  
for_each(v.begin(), v.end(), 6cT~irP  
( b\j&!_   
do_ iZ6C8HK&&  
[ \"`>-v"h  
  cout << _1 <<   " , " BRXb<M^;_  
] &z X 3  
.while_( -- _1), + >gbZ-S  
cout << var( " \n " ) AKC foJ  
) & Yf#O*  
); oT (:33$  
 QXxLe*  
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: Ld3Bi2d|  
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 X$|TN+Ub  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jw(> @SXz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2]aZe4H.  
m9<%v0r  
j_'rhEdLP  
template < typename Cond, typename Actor > >yA,@%X  
class do_while ~d7Wjn$@  
  { u ?G\b{$m  
Cond cd; FO(0D?PCR  
Actor act; jFNs=D&(  
public : IgiF,{KE,  
template < typename T > Ce5w0&VlS  
  struct result_1 _95}ifSVm  
  { L740s[,`o#  
  typedef int result_type; zdjM%l);  
} ; $v'Y:  
2^ ,H_PS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B=gsd0^]  
&J^4Y!gt  
template < typename T > ( ztim  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z ]aK'  
  { /y9J)lx  
  do G V:$;  
    { 2l)9Lz=;L  
  act(t); lsB9;I^+x  
  } Y1fy2\<'  
  while (cd(t)); uh5Pn#da^  
  return   0 ; QlRoe| {  
} Q$fRi[/L  
} ; ovDJ{3L6O  
iF [?uF  
i[2bmd!H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z#{ 0;t  
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。 gv#c~cX]  
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。 b'7z DZI]  
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。 .|-l+   
下面就是产生这个functor的类: 0i5y(m&7  
'_.q_Tf-^  
2JiAd*WK  
template < typename Actor > FJ{,=@  
class do_while_actor L$29L:  
  { jD'  
Actor act; Q%& _On  
public : G`]v_`>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .~.``a  
ceFsGdS  
template < typename Cond > 1p7cv~#95  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n5Nan  
} ; 0%xR<<gir  
G$;] ?g  
7Wwp )D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m]FaEQVoE  
最后,是那个do_ pg~zUOY  
bJQ5- *F  
1B)Y;hg6&  
class do_while_invoker Iv$:`7|crX  
  { K*R)V/B/l  
public : 9 wO/?   
template < typename Actor > Em e'Gk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q2x|%H RF  
  { I1Hw"G"&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1t/dxB;  
} de> ?*%<  
} do_; xS6(K  
1)TK01R8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kOs(?=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m#oh?@0}  
最后来说说怎么处理break和continue q} ]'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。 I jZ]_*^!  
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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