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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #;KsJb)N.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?uLeFD  
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, uzr\oj+>  
k=ytuV\  
S::=85[>z  
G@ \Pi#1  
  class filler 32)tJ|m  
  { J4$! 68  
public : q>!L6h5]t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v6(E3)J7  
} ; CB\{!  
jH;Du2w  
`6=-WEo  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =qVP]  9  
~#K@ADYr  
:a[Ihqfg  
tA.`k;LT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L71!J0@a#  
V<Z'(UI  
-T@`hk`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6=_~ 0PcY  
PyC0Q\$%  
1%[_`J;>Z  
X@N$Z{  
二. 战前分析 q<vf,D@{ !  
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。 I&yVx8aH}  
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 fK}h"iH+K  
-Yi,_#3{  
)Q;978:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KxGX\   
  /* --------------------------------------------- */ {2d_"lHBt  
vector < int *> vp( 10 ); vT^Sk;E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;r\(p|e  
/* --------------------------------------------- */ NcS.49  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;Y9=!.Ak0y  
/* --------------------------------------------- */ zk_Eb?mhwV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :Sg&0Wj+#j  
  /* --------------------------------------------- */ .>g1 $rj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R9vT[{!i  
/* --------------------------------------------- */ $"JpFT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NR%Y+8^M  
,Z9>h[JF  
&jA\hg#9  
*hhmTc#  
看了之后,我们可以思考一些问题: /hWd/H]  
1._1, _2是什么? !\ND(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V)M1YZV{  
2._1 = 1是在做什么? 5X.ebd;PT  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 % ~ ]xuP[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Pf_F59"  
4p`XG1Pt  
#EO1`9f48x  
三. 动工 e9pOisZ;8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l*aj#%ha  
yGBQ0o7E  
I_)*)d44_  
fN%jJ-[d  
template < typename T > +Lm4kA+aE5  
class assignment ZM#=`k9  
  { `|O yRU"EK  
T value; 3k$[r$+"  
public : 2/P"7A=<  
assignment( const T & v) : value(v) {} Et2JxbD  
template < typename T2 > kTIYD o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +%>:0mT  
} ; n^(A=G  
km5~Gc}  
bKVj[r8D~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %y[1H5)3<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A?!I/|E^;  
7Ey#u4Q  
t G.(flW,  
m4w ') r~  
  class holder )emOKS  
  { t@oK~ Nr  
public : `iKj  
template < typename T > * A|-KKo\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W`rNBfG>  
  { #G]!%  
  return assignment < T > (t); FyL_xu\e  
} e;YW6}'}  
} ; mABe'"8  
_W!p8cB  
\u OdALZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: h[tix:  
-<_$m6x"A  
  static holder _1; a~LC+8|JW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @DAF 6ygs  
E:E4ulak  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0[A9b,MMVO  
而不用手动写一个函数对象。 &NZfJs  
t/oN>mQG  
"VxWj}+]  
,{eU P0]  
四. 问题分析 h&@R| N  
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。 |aToUi.Q%  
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。 ygZ  #y L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t%1^Li  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q> :$c0JY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~}ml*<z@  
dj6*6qX0'^  
五. 问题1:一致性 4pU>x$3$  
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?| D<{{ :7n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ov# 7 hxe  
N[|Nxm0z/C  
struct holder g+8hp@a  
  { 1n*W2:,z  
  // ~`#-d ^s:  
  template < typename T > OK|qv[  
T &   operator ()( const T & r) const " K*  
  { ?/*~;fM  
  return (T & )r; -C7]qbT }  
} zW |=2oX2  
} ; lG<hlYckv  
I,6/21kO  
这样的话assignment也必须相应改动: p4u5mM  
"I- w  
template < typename Left, typename Right > #!J(4tXny  
class assignment ^cvl:HOog  
  { Br>Fpe$q4  
Left l; &sVvWNO#2  
Right r; yI{5m^s{  
public : ) iQ   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _>o-UBb4]T  
template < typename T2 > w2(guL($  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]1-z! B4K  
} ; 8 (jUe  
+ bhym+  
同时,holder的operator=也需要改动: ewsKH\#  
@MR?6n*k  
template < typename T > !hxIlVd{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X*oMFQgP  
  { *DI)?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v`q\6i[-  
} XkKC!  
g\oSG)  
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。 3#kitmV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g\A y`.s  
YMpf+kN  
return l(rhs) = r; \6|/RFT  
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。 ,FQdtNMap  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  0IM8  
"R #k~R  
template < typename Tp > woH)0v  
class constant_t w[Gh+L30=5  
  { 72oWhX=M%  
  const Tp t; s0UFym 8  
public : qd@&59zSh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )4Q?aMm  
template < typename T > o;F" {RZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a5'#j35  
  { |Yi)"-  
  return t; [Bb utGvj  
} 3*_fzP<R  
} ; A^fjfa);V  
=V+I=rqo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <g8K})P  
下面就可以修改holder的operator=了 (AY9oei>  
"L"150Ih  
template < typename T > {43yb_B(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i?;r7>  
  { kQdt}o])  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wz8PtfZ  
} }$su4A@0  
OV CR0  
同时也要修改assignment的operator() 3cl9wWlJ_E  
1pp -=$k  
template < typename T2 > WUdKLx %F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l":c  
现在代码看起来就很一致了。 )bOBQbj  
5R MS(  
六. 问题2:链式操作 $e%2t^ i.g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |V[9}E: h  
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。 [K~]&  
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。 3-s}6<0v1  
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。 9W*+SlH@ !  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6Q|k7*,B  
$*[{J+t_  
template < typename T > dBC bL.!  
struct result_1 |BMV.Zi  
  { @# P0M--X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vP!GJX &n5  
} ; mumXUX  
]pA(K?Lbg  
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: : DG)g3#  
H( -Y  
template < typename T > rk2xKm^w  
struct   ref }|)R   
  { 2 mjV~  
typedef T & reference; lB8il2&  
} ; p(SRjQt  
template < typename T > kW3E =pr  
struct   ref < T &> igf )Hb;5  
  { Ha>*?`?yI  
typedef T & reference; $Byj}^;1  
} ; iSRpfU  
qKS;x@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C z#Z<:  
T4e\0.If  
template < typename T > JF9yVE-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E&$_`m;  
  { v'2[[u{7*  
  return l(t) = r(t); 4\t1mocCSN  
} W~T}@T:EN  
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。 BI[JATZG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~i'Nqe_  
;Z[]{SQ  
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 V5}nOGV9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qq-"Cg@-/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SD\= m/W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K?x,T8<aW  
最后的布局是: pV p:@0h  
                Add `i~ Y Fr  
              /   \ x  LBQ  
            Divide   5 6Sj6i^"  
            /   \ ',7??Q7j&v  
          _1     3 ?VU(Pq*`  
似乎一切都解决了?不。 oj,lz?  
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。 FX <b:#  
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。 _&3<6$}i"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |iFVh$N  
~`;rNnOT3  
template < typename Right > Q\ ^[!|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UCrh/bTm  
Right & rt) const 3CjL\pIC  
  { FUK3)lT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WnFG{S{s  
} NIr@R7MKd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k`HP "H  
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。 bSwWszd~  
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。 ({0)@+V8  
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。 v <\A%  
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。 " }gVAAvc7  
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? q}uHFp/J  
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: W_O)~u8  
a\uie$"cr]  
template < class Action > /T^ JS  
class picker : public Action F,Xo|jjj  
  { Hk_y/97OO  
public : v}G]X Z8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z7.|fE)<6  
  // all the operator overloaded _?7#MWe&  
} ; C9n}6Er=,  
jt~Qu-  
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。 5pNY)>]t=  
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: '+'CbWgY  
<<9Va.  
template < typename Right > d<w~jP\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (fD ;g9  
  { 'J*<iA*W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BIaDY<j90  
} h.rD}N\L  
$h9='0Wi0'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `D( xv  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rR ES8/  
4W4kwU6D  
template < typename T >   struct picker_maker q"KnLA(  
  { >4m'tZ8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :Br5a34q  
} ; <O?y-$~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;cQW sTfT  
  { _,Fny_u=;  
typedef picker < T > result; _fFU#k:MU  
} ; 7x]4`#u  
A \rt6/  
下面总的结构就有了: <HWS:'1  
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。 @4~=CV%j  
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。 Dq\ Jz~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V{-AP=C7  
至此链式操作完美实现。 n;HHogA  
r,SnXjp@  
wCMQPt)VS  
七. 问题3 c;f!!3&  
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。 Z!d7&T}  
=+5,B\~q@C  
template < typename T1, typename T2 > ,?UM;^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 75!9FqMZ}  
  { -${DW^txMZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6[ qA`x#  
} 1L7{p>;-dO  
C<^YVeG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: D\~zS`}  
-kz4FS  
template < typename T1, typename T2 > {>3\ N0e5  
struct result_2 |s7`F%  
  { )'4P.>!!aQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rsn.4P=  
} ; 09KcKhFB  
%U7.7dSOI;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -b&{+= ^c  
这个差事就留给了holder自己。  v7  
    4PLk  
,:Jus  
template < int Order > %\O#&=$E  
class holder; tary6K9K+  
template <> 3H\w2V  
class holder < 1 > 3FSqd<t;D  
  { g3n'aD@'x  
public : iq#b#PYA  
template < typename T > P`4]-5gE  
  struct result_1 dhg~$CVO  
  { zr v]  
  typedef T & result; ql{(Lf$  
} ; Jo(`zuLJ  
template < typename T1, typename T2 > mM.*b@d-  
  struct result_2 >DM44  
  { V~DMtB7  
  typedef T1 & result; :nHKl  
} ; /StTb,  
template < typename T > 5FVndMM#y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p=GWq(S6  
  { TQX)?^Ft  
  return (T & )r; B 3m_D"?  
} b2(RpY2Y  
template < typename T1, typename T2 > a ?} .Fs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zIC;7 5#  
  { 8kE]_t  
  return (T1 & )r1; ;DA8B'^>  
} e<7.y#L  
} ; YG:3Fhx0~  
M$4k;  
template <> e"]8T},  
class holder < 2 > W/z7"#  
  { x_=n-lAF  
public : kNqS8R|  
template < typename T > Z 2}ah  
  struct result_1 gXT9 r' k  
  { Q'l^9Bz  
  typedef T & result; zepop19  
} ; ?SQE5Z  
template < typename T1, typename T2 > |@?%Ct  
  struct result_2 !?f5>Bl  
  { _EnwME {@  
  typedef T2 & result; OV2 -8ERS  
} ; t- u VZ!`\  
template < typename T > (2ur5uk+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H~eRT1  
  { !IU.a90V  
  return (T & )r; -&82$mj  
} T J^u"j-'  
template < typename T1, typename T2 > dF0,Y?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a)Q!'$"'  
  { |yyO q  
  return (T2 & )r2; %+ 7p lM  
} ~ * :F{  
} ; 6K cD&S/  
g,`A[z2  
Vt^3iX{!  
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> >。 2 &/v]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {^CT} \=>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UX-&/eScN  
nMDxH $O  
return l(i, j) = r(i, j); rWys'uc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &uP~rEJl+  
CO-_ea U(  
  return ( int & )i; U~{du;\  
  return ( int & )j; nKR{ug>I)  
最后执行i = j; ?oZR.D|SZ  
可见,参数被正确的选择了。 qbrpP(.  
WPZ?*Sx  
(npj_s!.C)  
5tJ,7Y'  
*vgl*k?)  
八. 中期总结 R(.}C)q3  
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: +[\eFj|=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,h|qi[7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f~E*Zz`;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Vc^HVyAx@n  
_0+0#! J!  
j R=s#Xz  
>56>*BHD  
x@mL $  
&aM7T_h8  
九. 简化 GdB.4s^  
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。 _'4A|-9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NmK8<9`u  
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: wB'zuPAK6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6nhMP$h  
  +-*/&|^等 U$oduY#  
2. 返回引用。 \ w3]5gJZ  
  =,各种复合赋值等 ~HQ9i%exg  
3. 返回固定类型。 Li*eGlId  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [dtbkQt,c  
4. 原样返回。 =to=8H-  
  operator, !=;XBd-  
5. 返回解引用的类型。 aA7=q=  
  operator*(单目) R.7:3h  
6. 返回地址。 [m^+,%m5]  
  operator&(单目) Cg*H.f%Mr  
7. 下表访问返回类型。 y@CHR  
  operator[] B?VhIP e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <2C7<7{7  
  operator<<和operator>> |t$Ma'P  
oYWR')8g  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0G!]=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jYNrD"n  
</uO e.l>Q  
template < typename Left > >-&R47G  
struct value_return E .1J2Ne  
  { MX@IHc  
template < typename T > >#ZUfm{k$  
  struct result_1 TAjh"JJIV  
  { h|X^dQb]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $d?.2Kg  
} ; ;?C #IU  
9@Cv5L?p\  
template < typename T1, typename T2 > >u9Nz0?j  
  struct result_2 tabT0  
  { P%K4[c W~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wg`R_>qQSm  
} ; ZiLj=bh  
} ; o1nURJ!  
(8_\^jJ  
\EseGgd21  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ETs>`#`6o  
r$)w7Gk<  
下面我们来剥离functor中的operator() ">?vir^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <\?wAjc,  
h gJ[LU|>  
return l(t) op r(t) (sWLhUgRX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G[jW<'f  
return op l(t) iQ{G(^sZN  
return op l(t1, t2) \"hJCP?,  
return l(t) op A!^q J#  
return l(t1, t2) op &^ 4++  
return l(t)[r(t)] z3?o|A}/W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w3jO6*_ M  
vq34/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: =B. F;4 0  
单目: return f(l(t), r(t)); j65<8svl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I%urz!CNE*  
双目: return f(l(t)); U*.0XNKp{  
return f(l(t1, t2));  }-~l!  
下面就是f的实现,以operator/为例 J90v!p-  
YJ$1N!rG  
struct meta_divide m,fAeln  
  { -*.-9B~u  
template < typename T1, typename T2 > ! VjFW5'{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Sp@-p9#  
  { V59(Z  
  return t1 / t2; kQ]$%Lk[  
} ,@5I:X!rR  
} ; -_$$Te  
(5\N B0  
这个工作可以让宏来做: tDUwy^j  
O$4yAaD X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >LDhU%bH  
template < typename T1, typename T2 > \ ?7{H|sI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eF2|Wjl``;  
以后可以直接用 sH\5/'?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o.I6ulY8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 l&?ii68/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )=Jk@yj8x  
y( y8+ZT  
B#9{-t3Vf  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?IpLf\n-  
(W}bG>!#Q8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >rvQw63\  
class unary_op : public Rettype Ci rZ+o  
  { U(x]O/m  
    Left l; m8.U &0  
public : 2 3gPbtq/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .9.2Be  
r(9~$_(vK  
template < typename T > XVU2T5s}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z?35=%~w   
      { (y^vqMz  
      return FuncType::execute(l(t)); 1)Zf3Y8  
    } TsTPj8GAl[  
-lv)tHs<  
    template < typename T1, typename T2 > K$d$m <  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R4-~jgzx  
      { QE7V. >J_p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c*~]zR>s!  
    } ~y7jCcd`  
} ; 63A}TBC  
}u1O#L}F5  
@e{^`\l=<  
同样还可以申明一个binary_op =G]@+e  
Dih3}X&jn$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [ +P#tIL  
class binary_op : public Rettype X]'7Ov  
  { A~mum+[5  
    Left l; #Skv(IL  
Right r; M'/aZ# b  
public : {26ONa#i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bcupo:N  
n93=8;&  
template < typename T > 9YBv|A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TjG4`:*y#m  
      { aFLO{tr`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HJY2#lSha6  
    } CJhL)0Cs  
3)RsLI9  
    template < typename T1, typename T2 > vY_-Ranj#.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [pM V?a[  
      { a`0=AQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KI+VXH}Y5{  
    } ,GgAsj: K  
} ; L31|\x]  
9HX =T%  
0P]E6hWgg  
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 wm^J;<T[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z:_D0jG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BGfzslK  
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。 L{c q, jk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FLY Ca  
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。。。 ,`aq+K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^,]B@ t2  
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) !*OJ.W&  
下面是修改过的unary_op LlSZr)X  
Hik3wPnp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m?&1yU9  
class unary_op =yy5D$\  
  { 9`9R!=NM  
Left l; h*<P$t  
  wKsT7c'  
public : C/-63O_  
[VWUqlNt>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uDZT_c'Y  
y  TDNNK  
template < typename T > k]I0o)+O.  
  struct result_1 RH|XxH*  
  { /g4f`$a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aT`%;i^  
} ; 3Gip<\$v  
} GiHjzsR  
template < typename T1, typename T2 > 42qYg(tZ  
  struct result_2 'R:"5d  
  { NG6& :4!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .AU)*7Gh  
} ; pf7it5  
[#sz WNfU  
template < typename T1, typename T2 > L~KM=[cn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d0,s"K7@  
  { ~JH:EB:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _hk.2FV:3m  
} )=etG  
6w@ Ii;  
template < typename T > ~B(6+~%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &kpwo )  
  { STaA]i}P  
  return OpClass::execute(lt(t)); y? co|  
} 2TA*m{\Hr  
NW&b&o  
} ; \(vY%DL1:  
v 7x:dcV  
j ku}QM^  
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 Ny%(VI5:  
好啦,现在才真正完美了。 yiA<,!;4P  
现在在picker里面就可以这么添加了: +PuPO9jKO@  
}O4^Cc6  
template < typename Right > Xqm::1(-(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]:~OG@(  
  { O7$hYk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |x-S&-  
} 2]ape !(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4tS.G  
1{r)L{]  
!dC<4qZ\C  
Bb"Bg\le,^  
G-.^O,%  
十. bind ;{%\9nS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {b   
先来分析一下一段例子 ~Wa6J4B{K  
=Fr(9 (  
)6J9J+%bi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6ZQwBS0Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q(oN/y3,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7[}xP#Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 KPj\-g'A  
我们来写个简单的。 =HlQ36;*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X]dwX%:Z!j  
对于函数对象类的版本: !f+H,]D"  
9amaL~m  
template < typename Func > C-H@8p?T  
struct functor_trait 5)MS~ii  
  { }dd8N5b  
typedef typename Func::result_type result_type; #hsx#x||  
} ; EL9]QI  
对于无参数函数的版本: B,=H@[Fj  
/x1![$oC0  
template < typename Ret > &mtJRfnu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HI11Jl}{  
  { 2mGaD\?K  
typedef Ret result_type; O|M{-)  
} ; LMAE)]N  
对于单参数函数的版本: p ObX42  
(X3Tav  
template < typename Ret, typename V1 > x" L20}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :FTMmW,>'  
  { I]EbodAyZ,  
typedef Ret result_type; AQ[GO6$,%H  
} ; vG"=h%  
对于双参数函数的版本: w_{wBL[3e  
%Va!\#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x}8yXE"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7G>dTO  
  { PIwFF}<(  
typedef Ret result_type; &H`jL4S  
} ; 4s*ZS}] o  
等等。。。 D5*q7A6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {*I``T_+  
l.NEkAYPmH  
template < typename Func > mh{1*T$fP  
struct func_return OD6\Mr2=  
  { %*0^0wz  
template < typename T > TO?R({yx*  
  struct result_1 [c|]f_ZdK  
  { 5MtLT#C3r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l)&X$3?tz  
} ; Bx4w)9+3  
I ,z3xU  
template < typename T1, typename T2 > L'0B$6  
  struct result_2 n4R(.N00  
  { A"G 1^8wvX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qfMo7e@6*  
} ; Xy$3VU*  
} ; &p4&[H?  
6&!PmKFO.  
$4 S@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dE4L=sTEsy  
|n,<1QY  
template < typename Func, typename aPicker > O\"3J(y,  
class binder_1 K k-S}.E  
  { hM6PP7XH  
Func fn; P;qN(2L/=<  
aPicker pk; /7|V+6jV  
public : 6sx'S?Qa*  
R|(q  
template < typename T > Pa V@aM~3  
  struct result_1 mUdOX7$c>  
  { lFV N07hG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /tf5Bv'<  
} ; p8h9Ng* &`  
w1OI4C)~  
template < typename T1, typename T2 > gT0BkwIV  
  struct result_2 C1m]*}U  
  { Z\ja  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > dI LF  
} ; DVB{2~7 4  
UBaAx21x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C9n?@D;S  
*KV0%)}sbL  
template < typename T > ][9%Kl*%@p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1DE<rKI  
  { ^=RffrlZU  
  return fn(pk(t)); %S*{9hm/  
} aTqd@},?  
template < typename T1, typename T2 > *n 6s.$p)%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t>urc  
  { ;*:]*|bw  
  return fn(pk(t1, t2)); HkUWehVm  
} x7:s]<kE  
} ; )FF>IFHG  
B8V>NvE~o  
Crho=RJPR  
一目了然不是么? T92UeG  
最后实现bind rV R1wsaL  
i|w81p^o  
h_:C+)13`x  
template < typename Func, typename aPicker > g`vny)\7/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZUVA EH%  
  { E*V`":efS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); % NA9{<I  
} 8S mCpg  
H:t$'kb`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E9Np0M<  
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。 zR1^I~ %  
@z4*.S&tz  
十一. phoenix 544X1Ww2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pe3@d|-,MU  
XC0bI,Fu,  
for_each(v.begin(), v.end(), 'IZI:V"  
( B$ajK`x&I  
do_ .aAL]-Rj  
[ u frW\X  
  cout << _1 <<   " , " %k-3?%&8  
] ein4^o<f.  
.while_( -- _1), Kw efs;<E?  
cout << var( " \n " ) \Xm,OE_v"  
) WQ[_hg|k  
); "?ucO4d  
lef2X1w}!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: < Z{HX[y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor NdtB1b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Bg5Wba%NK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xO^:_8=&:  
=vQcYa  
HJXT9;w  
template < typename Cond, typename Actor > !UG 7Uer  
class do_while 4 N H  
  { 6x h:/j3  
Cond cd; xy5lE+E_U  
Actor act; ,&j hlZ i  
public : a`&f  
template < typename T > { /K.3  
  struct result_1 WN{ 9  
  { cik!GA  
  typedef int result_type; 4]G?G]lS>  
} ; @wpN6 /   
'(f&P=[b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >XY`*J^  
,Sq/y~  
template < typename T > P3cRl']  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ROg(U8 N  
  { U=DmsnD,  
  do so"$m  
    { -yE/f2PgQ  
  act(t); !/}O>v~o  
  } @hJ%@(  
  while (cd(t)); W3IpHV  
  return   0 ; Rv#]I#O  
} 'MEz|Z  
} ; ?]Pmxp H}  
Y? x,  
zm]aU`j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _A+s)]}  
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。  {Or;  
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。 i=i(%yQ%  
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。 D2](da:]8)  
下面就是产生这个functor的类: $nb[G$  
JRSSn]pw  
@x"0_Qw  
template < typename Actor > GB>QK  
class do_while_actor +V m}E0Ov  
  { \@8+U;d  
Actor act; &j4xgh9  
public : A*2  bA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _AQb6Nb  
\ ^ZlG.  
template < typename Cond > P%{^i]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1QLbf*zeIW  
} ; 6^]!gR#B  
E"+QJ~!  
Svondc 4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LXbP 2  
最后,是那个do_ t?}zdI(4  
Min ^>  
ebT:/wu,2  
class do_while_invoker =x<ge_Y  
  { *a58ZI@  
public : k p<OJy  
template < typename Actor > 3[O=x XB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M[6:p2u  
  { {$R' WXVs  
  return do_while_actor < Actor > (act); IB[)TZ2m  
} i'9vL:3  
} do_; ~~v3p>zRr  
?Lyxw]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :?/cPg'D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8-BflejX  
最后来说说怎么处理break和continue 'yL%3h _@  
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。 !P)O(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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