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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NM![WvtjW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _(kaaWJ  
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, 0.n[_?<(  
W [K.|8ho  
d,JDfG)  
@&WHX#  
  class filler Jut&J]{h  
  { u YT$$'S  
public : ` K {k0_{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ';/J-l/SE  
} ; 0Q_*Z (  
/YF:WKr2  
'D ?o^  
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: oR=i5lAU  
c AEvv[  
.\^0RyJE  
Hy[: _E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8SKrpwy  
~S\L(B(  
Xzf,S;XV~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oYStf5  
S\&3t}_  
`;;l {8  
5j1d=h  
二. 战前分析 NBc^(F"  
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。 Ws@'2i\;  
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 k<^M >` $  
&EQhk9j  
LtMM89u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $%cc[[/U  
  /* --------------------------------------------- */ 9 =;mY  
vector < int *> vp( 10 ); 4#03x:/<\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =ZIT!B?4  
/* --------------------------------------------- */ 6,3o_"J!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); crP2jF!  
/* --------------------------------------------- */ d"#Zp&#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !ou#g5Q@z  
  /* --------------------------------------------- */ ~,HFd`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jBw)8~tYm  
/* --------------------------------------------- */ K -rR)-rI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ls]N&!/hq  
U-u?oU-.'  
)P:^A9&_n=  
IFX$\+-  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0Lxz?R x]<  
1._1, _2是什么? w#9Kt W,tt  
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。 @9gZH_ur>E  
2._1 = 1是在做什么? ^}d]O(  
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。 P6 OnE18n  
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。 JF4A  
-Qn7+?P  
!-f Bw  
三. 动工 *n? 1C"l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {G:y?q'z  
w!7\wI[  
Y7VO:o  
1jl !VU6  
template < typename T > E6A"Xo  
class assignment lZ\8W^  
  { .z`70ot?  
T value; 'kZ,:.v  
public : xLz=)k[''  
assignment( const T & v) : value(v) {} eyJ07  
template < typename T2 > GlAI~\A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a[O6xA%  
} ; 1q;v|F  
i/ilG 3m>  
_6ZjF>f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 85GIEUvH/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &[.`xZ(|  
H,!xTy"Wh  
AC) M2;  
jV3PTU  
  class holder 7Gc{&hp*  
  { \c}(rqT  
public : >d2Fa4u3  
template < typename T > 5~JT*Ny  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `Z?wj@H1`  
  { ;<AcW.jx  
  return assignment < T > (t); EiW|+@1  
} do}LaUz  
} ; jmM|on!  
`C+<! )2  
@!#e\tx  
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: DmiBM6t3N  
jhNFaBrS  
  static holder _1; W_\zx<m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %fqR  
9Eyx Ob  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~?Q sr  
而不用手动写一个函数对象。 ??rS h Mu  
o%$.8)B9F  
0mY Y:?v  
5</$dcG  
四. 问题分析 ,S8K!  
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。 @w[i%F,&`  
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。 i q(PC3e`V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g{65QP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @X2*O9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |p11Jt[  
{*ak>Wud  
五. 问题1:一致性 :S+K\  
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?| [. 5m}V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T # \  
~&?bU]F  
struct holder x*Lt]]A  
  { +&Ld` d!n  
  // tgK I  
  template < typename T > '$K E= Jy  
T &   operator ()( const T & r) const dj0; tQ=C  
  { tMIYVHGy  
  return (T & )r; vT'Bs;QR  
} !>8~R2  
} ; (yOkf-e2y  
1o_kY"D<  
这样的话assignment也必须相应改动: 0+1wi4wy/  
1uw#;3<L  
template < typename Left, typename Right > Ifj&S'():  
class assignment CLb6XnkcA\  
  { *eVq(R9?T  
Left l; 'X`Z1L/  
Right r; yPm2??5MW>  
public : /Rp]"S vt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [I $+wWW_  
template < typename T2 > C|(A/b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nV;'UpQw  
} ; RgE`Hr  
"/#JC} ]  
同时,holder的operator=也需要改动: tT$OnZu&  
l\HdB"nT  
template < typename T > aER|5!7(2\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9(CvGzco <  
  { 'Ts:.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^NW[)Dq1<  
} (B7G'h.?  
.J"N}  
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。 3dShznlf_*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fV(3RG  
E h%61/  
return l(rhs) = r; 5jdZC(q5a  
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。 qt GJJ#^,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J~Xv R  
]$ew 5%  
template < typename Tp > h6 \P&Z  
class constant_t <#63tN9  
  { THA9OXP  
  const Tp t; #x%'U}sF  
public : 90}{4&C.^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QFyL2Xes/  
template < typename T > &J[a.:..  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8s%/5v"  
  { ^S9y7b^;r  
  return t; R`?l .0  
} 4JSPD#%f  
} ; ));#oQol9  
5sD,gZ7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g;IlS*Ld  
下面就可以修改holder的operator=了 ?0tg}0|  
da{]B5p\  
template < typename T > ,w }Po  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0P^h6Vat  
  { R;& >PFmq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8#I>`z^F  
} .=_p6_G  
eE;tiX/  
同时也要修改assignment的operator() Hh<H~s [  
~,'{\jDrS  
template < typename T2 > SGd]o"VF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A 5?"  
现在代码看起来就很一致了。 <O x[![SR  
<3YZ0f f>  
六. 问题2:链式操作 ]`E+HLEQ'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q!K :N?  
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。 D-3[# ~MV  
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。 |Td+,>,  
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。 ejRK-!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9O[IR)O~  
{1GJ,['qL  
template < typename T > sYTz6-  
struct result_1 ~NGM6+9  
  { :cpj{v;s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AbU`wr/h 4  
} ; mq:k |w^6  
Wzq W1<*`  
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: Bz+oM N#XJ  
7T[~~V^x  
template < typename T > mY|c7}>V;  
struct   ref cJKnB!iL5  
  { wG3L+[,  
typedef T & reference; o<g?*"TRh  
} ; OM'iJB6=  
template < typename T > 3 ML][|TR  
struct   ref < T &> 2g(_Kdj*{  
  { +]l?JKV  
typedef T & reference; t@KTiJI ]  
} ; ]aN9mT N  
O[X*F2LC4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (6,:X  
J%bNt)K}  
template < typename T > )! [B(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5- dt0I@<  
  { =D zrM%  
  return l(t) = r(t); H4i}gdR  
} ODJ"3 J  
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。 /Qgb t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8X;?fjl`"  
&oL"AJU  
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 v[CR$@Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3}L3n*Ft#.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ff<cY%t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ] 0i[=  
最后的布局是: e\)%<G5  
                Add U$:^^Zt`B  
              /   \ O:]']' /  
            Divide   5 L5hF-Ek! 3  
            /   \ AArLNXzVW  
          _1     3 v]JET9hY  
似乎一切都解决了?不。 v}>g* @  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,Wtw0)4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sbvP1|P8%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LcKc#)'EE  
YB*)&@yx  
template < typename Right > @Y~gdK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a$W O} g?  
Right & rt) const k_g@4x1y*  
  { GTs,?t16/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y58H.P  
} }#zL)+XI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h]zok}$  
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。 4'faE="1)S  
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。 {[uhIJD3g6  
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。 4Q+,_iP  
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。 (4Db%Iw  
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? $`xpn#l z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \Y,P  
]W3u~T*  
template < class Action > n3e,vP? R  
class picker : public Action DzC`yWstP  
  { g.\b@0Uy'  
public : f}dlQkZ(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4n#u?)  
  // all the operator overloaded X8}r= K~  
} ; b'( AVA  
kwi$%  
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。 _9oKW;7f7  
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: y0O(n/  
"'B DVxp'w  
template < typename Right > ~ESw* 6s9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hMupQDv/I  
  { JP!e'oWxi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +@$VJM%^7b  
} M_O$]^I3w  
(,"%fc7<i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )g=mv*9>  
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。 9f['TG,"  
6l|L/Z_6  
template < typename T >   struct picker_maker l[ko)%7V  
  { M"mvPr9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \*PE#RB#6  
} ; ks$5$,^T2o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H!NGY]z*  
  { lC*xyO K  
typedef picker < T > result; 2U%t  
} ; bSM|"  
@MQfeM-@  
下面总的结构就有了: C&F% j.<  
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。 DN8I[5O  
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。 $_%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )YCH>Za  
至此链式操作完美实现。 &2@"zD  
AU*]D@H  
Uq=Rz8hLM  
七. 问题3 w8>lWgN  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FpttH?^  
7ey|~u2  
template < typename T1, typename T2 > 57 Vn-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `U?S 9m  
  { <-d-. 8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -Hi_g@i*XW  
} NVVAh5R  
i(u zb<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Jx3a7CpX  
8}z PDs  
template < typename T1, typename T2 > z:n JN%Qb  
struct result_2 (1,4egMpR  
  { T~>&m~} +  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PHsM)V+  
} ; Z\-Gr 2k  
r|jBKq~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Rlr[uU_  
这个差事就留给了holder自己。 ]~WIGl"g  
    BZQJ@lk5  
+'e3YF+'  
template < int Order > (_q&QI0{  
class holder; ~O~we  
template <> wS2N,X/Y  
class holder < 1 > a 8jG')zg  
  { HV3D$~gF  
public : t5p#g <$  
template < typename T > .|ZnU]~T  
  struct result_1 z Hj_q%A  
  { is- {U? -  
  typedef T & result; x(zW<J5X"  
} ; "%t !+E>nr  
template < typename T1, typename T2 > (7aE!r\Ab  
  struct result_2 7`X9s~B  
  { 6 dCqS  
  typedef T1 & result; $r)nvf`\  
} ; RA62Z&W3  
template < typename T >  hWu#}iN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PJcz] <  
  { X?"Ro`S  
  return (T & )r; i `8Y/$aT  
} j@s,5:;[  
template < typename T1, typename T2 > jdDcmR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \RP=Gf  
  { Eh;~y*k\  
  return (T1 & )r1; {Q~A;t  
} !NOvKC!  
} ; e.g$|C^$m  
'uOp?g'7  
template <> Y-,1&$&  
class holder < 2 > ^coJ"[D  
  { QPa&kl  
public : &"svt2  
template < typename T > SY2B\TV  
  struct result_1 58My6(5y  
  { xH8nn3U  
  typedef T & result; dkf?lmC+M  
} ; J_mpI.^Bsf  
template < typename T1, typename T2 > G#0 4h{  
  struct result_2 }%rz"kB  
  { (5N&bh`E  
  typedef T2 & result; Z5{M_^  
} ; R\=y/tw0H  
template < typename T > m[u 6<C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r).S/  
  { Z,,Wo %)o  
  return (T & )r; sOW-GWSE<  
} T[eTT]Z{Ia  
template < typename T1, typename T2 > SR S~s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const : C;=<$  
  { P>kS$U)  
  return (T2 & )r2; fr\UX}o  
} n/UyMO3=  
} ; aX1|&erI  
JWrvAM$O  
4oOe  
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> >。 M ~!*PCd5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]}G (@9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7z6yn= B  
@v2kAOw[  
return l(i, j) = r(i, j); JX/rAnc@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )mZ`j.  
'F[QE9]*  
  return ( int & )i; mnXaf)"  
  return ( int & )j; )r1Z}X(#d  
最后执行i = j; 4k$BqM1  
可见,参数被正确的选择了。 8N8B${X  
JT<Ia  
S3j/(BG  
!Nl"y'B|  
IEeh)aj[  
八. 中期总结 P/Sv^d5=e  
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: *Xl&N- 04  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0/(YH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S` X;2\:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?~S\^4]  
Cg21-G .  
[>?B`1;@  
Pd^ilRB  
lcIX l&  
&g@?{5FP  
九. 简化 eVbHPu4  
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。 |n67!1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %t%+;(M9  
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: "PJ@Q9n__  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 31YzTbl[H  
  +-*/&|^等 kfA%%A  
2. 返回引用。 ,1F3";`n[  
  =,各种复合赋值等 ZZFa<AK4  
3. 返回固定类型。  nKkI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o $p*C  
4. 原样返回。 4(  ^Ht  
  operator, gnB%/g[_  
5. 返回解引用的类型。 +~02j1Jx  
  operator*(单目)  +<AX 0(  
6. 返回地址。 *]O[ZjyOY  
  operator&(单目) aeE9dV~  
7. 下表访问返回类型。 sRb)*p'  
  operator[] OZLU>LU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kUn55 l  
  operator<<和operator>> #$X_,P|D  
8TC%]SvYim  
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。 xQ7>u -^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8KT|ixs  
srJ,Jr(  
template < typename Left > p?=rQte([  
struct value_return <+" Jh_N#  
  { +;pdG[N  
template < typename T > JTQ$p*2]  
  struct result_1 Y*B}^!k6  
  { q9yY%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C-m OtI  
} ; u0#q) L8  
X]tjT   
template < typename T1, typename T2 > 4U~[ 8U}g  
  struct result_2 /)MzF6  
  { 'X"@C;q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S;a{wYF6v  
} ; S;MS,R  
} ; 2zh?]if  
73rr"> 9#0  
{SbA(a?B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ePa1 @dI  
7?qRY9Qu  
下面我们来剥离functor中的operator() $F`jM/B6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &M*&oi (  
}.$oZo9J  
return l(t) op r(t) %f#3;tpC8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |/Am\tk#13  
return op l(t) "+[:\  
return op l(t1, t2) _hMMm6a|  
return l(t) op @]Aul9.h  
return l(t1, t2) op *Ny^XQ_X  
return l(t)[r(t)] `QC{}Oo^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kZBIXW,G  
5Q^ L"&0  
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: s{2BG9s  
单目: return f(l(t), r(t)); UsNr$MO {  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jb#*QJ=  
双目: return f(l(t)); 68kxw1xY  
return f(l(t1, t2)); Ge8&_7  
下面就是f的实现,以operator/为例 _~d C>`K  
tV9BVsN  
struct meta_divide vS6}R5  
  { VTa?y  
template < typename T1, typename T2 > jX$TiG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) muwXzN(KX  
  { K8$Hg:Ky-/  
  return t1 / t2; )@RTU~#  
} ;<1O86!  
} ; (9CB&LZ(+E  
:+|b7fF  
这个工作可以让宏来做: hY7Q$B<  
/tikLJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =#[_8)q  
template < typename T1, typename T2 > \ L%ND?'@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wO@b=1j  
以后可以直接用 VZ &>zF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6]Q ~c"+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 .7ESPr  
(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。。。) c2Ua!p(c  
w1F7gd  
B08q/ qi  
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 .^N+'g  
/7De .O~H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e,>L&9] ZI  
class unary_op : public Rettype W1f]A#t<  
  { + V4BJ/H  
    Left l; 7=N=J<]pl  
public : ;LELC5[*s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0I* ^VGZ  
&STgj|t_  
template < typename T > 9aD6mp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Ytsb!!  
      { HdGAE1eU]}  
      return FuncType::execute(l(t)); "Nj(0&  
    } L;I .6<K.  
b{)9 ?%_  
    template < typename T1, typename T2 > "tBdz V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8)&yjY  
      { 8K*X]Z h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BoG/Hd.S  
    } 64z9Yr@  
} ; Wxkk^J9F3  
1eZ">,F6<  
%+|k>?&z7  
同样还可以申明一个binary_op x~!B.4gT2  
8kXbyKX[b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s@OCj0'l  
class binary_op : public Rettype @=h%;"  
  { 1GN>,Lb: o  
    Left l; FVMR9~&+  
Right r; YN_#x  
public :  4%LG9hS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kX zm  
7)O?jc  
template < typename T > TDBWYppM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x=Qy{eIe  
      { h#@l'Cye  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gg|'T}0X  
    } oF,XSd  
^_9 ^iL  
    template < typename T1, typename T2 > yc|C}oQF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W:O<9ZbQ_  
      { 1 >jG*tr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5#g<L ~  
    } v:B_%-GfOA  
} ; q -M&f@Il  
*yKsgH  
.3?'+KZ,  
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 z{pNQ[t1Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /D`M?nD7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zwR@^ 5^6  
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。 EJjTf:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;_amgRP7$  
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。。。 -}%'I ]R=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 & d\`=e  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;!, ]}2w*X  
下面是修改过的unary_op `]\4yTd  
p|,K2^?Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1)/B V{n  
class unary_op Jme}{!3m  
  { WLiY:X(+|  
Left l; P{)H7B>  
  0 !9vGs  
public : Oh6;o1UI  
n} GIf&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bjml%  
"M v%M2'c  
template < typename T > h#zx^F1  
  struct result_1 @pQv}%  
  { -?e~dLu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )~_!u}+:(  
} ; ^8.R 'Yq  
>ly= O  
template < typename T1, typename T2 > [ w  
  struct result_2 Vyj>&"28  
  { aBr%"&Z.MG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |O\(<n S  
} ; SjKIn-  
j_&/^-;e  
template < typename T1, typename T2 > &|%z!x6f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VPys  
  { L}nj#z4g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wz.Il-sm  
} a: iIfdd4'  
& ?/h5<  
template < typename T > 1(w0* `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xu3^tH-b<  
  { P{(m:`N  
  return OpClass::execute(lt(t)); r NU,(htS  
} ~IE:i-Kz  
PHDKx+$  
} ; H4k`wWOk  
s?~Abj_  
F5:*;E;$  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O~{Zs\u9  
好啦,现在才真正完美了。 zq4,%$y8|  
现在在picker里面就可以这么添加了: [+{ ot   
Bf1GHn Xv  
template < typename Right > q5lRc=.b[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'QeqWn  
  { /nb(F h|{T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *2 MUG h  
} F!pUfF,&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lqX]'gu]\  
Fj1/B0acS  
8k_,Hni  
AKa{C f  
p*Q"<@n  
十. bind YvBUx#\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eqeVz`  
先来分析一下一段例子 T:; e73  
k B2+ Tr  
8"oS1W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J4`08,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VrF]X#\)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &[ 3y_,  
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。 C!qW:H  
我们来写个简单的。 ~p'/Z@Atu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -uv1$|  
对于函数对象类的版本: l*nS gUg  
C,tlp  
template < typename Func > ~e%*hZNo  
struct functor_trait K<|b>PI.s  
  { Yv"uIj+']  
typedef typename Func::result_type result_type; O,^,G<`  
} ; Dm 'Q&  
对于无参数函数的版本: 4RTEXoXs  
!29 Rl`9  
template < typename Ret > {\]SvoJnJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tQ`tHe  
  { ShCAkaj_  
typedef Ret result_type; dR$P-V\y`%  
} ; ;y HA.}  
对于单参数函数的版本: m{b(^K9}  
{tWfLfzU  
template < typename Ret, typename V1 > A\4 Gq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u;=("S{"0  
  { YJ3970c/M  
typedef Ret result_type; +?mZ_sf8w  
} ; z#,?*v  
对于双参数函数的版本: RCxqqUS\C  
X_%78$N-a`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > , / 4}CM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )Xg#x:  
  { P6IhpB59  
typedef Ret result_type; k)S7SbQ  
} ; xhimRi  
等等。。。 OsC1('4@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #}k^g:l1  
[k1N`K(M  
template < typename Func > u!g<y  
struct func_return Dm4\Rld{  
  { 9KAXc(-  
template < typename T > 2OK%eVba  
  struct result_1 u9VJ{F  
  { O"Xjv`j:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rjh/M`|  
} ; 1h)I&T"kZ  
nnr(\r~  
template < typename T1, typename T2 > kyY tL_SD  
  struct result_2 N2~DxVJ5cT  
  { {},G xrQm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jfgAI7;b  
} ; M+nz~,![  
} ; N %0F[sY6  
zeR!Y yt!  
(wbG0lu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {){i ONd  
>i`'e~%  
template < typename Func, typename aPicker > r[~K m5  
class binder_1 fv`%w  
  { ) 8LCmvQ  
Func fn; \mv7"TM  
aPicker pk; JO1c9NyKr  
public : .s, hl(w,  
'MsxZqW"~  
template < typename T > Ym!Ia&n  
  struct result_1 (^057  
  { 5N ' QG<jE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bCE[oi6hb  
} ; x~Pv  
m: w/[|_  
template < typename T1, typename T2 > 4$vya+mAk5  
  struct result_2 x{&Z|D_CM  
  { ZEHz/Y%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HM--`RJ  
} ; RCgs3JIE+2  
mDj:w#q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [Ma&=2h  
5v>(xl  
template < typename T > P3@[x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e9N 1xB  
  { #9p{Y}2#  
  return fn(pk(t)); ~f ){`ZJc  
} U7 Z_  
template < typename T1, typename T2 > !y?g$e`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '&s:,o-p  
  { SAXjB;VH6  
  return fn(pk(t1, t2)); WvNX%se]3  
} ;xwa,1]  
} ; zneK)C8&q3  
J;'?(xO3\  
blxH`O!  
一目了然不是么? UGr7,+N&w  
最后实现bind 3P'.)=}  
9k2HP]8=[{  
O,:ent|  
template < typename Func, typename aPicker > E%jOJA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b^^Cj(  
  { 6}{2W<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RR^I*kRH  
} !^G+@~U  
sStaT R{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <;SMczR  
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。 u`K+0^)T`  
%E~4Ur  
十一. phoenix S1%{/w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :uhvDYp(-  
o&gcFOM22  
for_each(v.begin(), v.end(), 8R8J./i.K  
( -Qqb/y  
do_ A$fd6+{  
[ Z4bN|\I  
  cout << _1 <<   " , " ]#))#-&1  
] %^gT.DsX-  
.while_( -- _1), Og"50-  
cout << var( " \n " ) B>#zrCD  
) pg*'2AT  
); xg\M9&J  
Ri aO`|1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: D-A#{e _  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pShSK Rg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `=b*g24z[N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mmr>"`5.  
!W]># Pm  
#=Q/<r.~G  
template < typename Cond, typename Actor > 8p>%}LX/  
class do_while bHWy9-  
  { <w.V!"!  
Cond cd; SU2 (XP]5  
Actor act; `k _5Pz\  
public : !z58,hv  
template < typename T > 0!_D M^3  
  struct result_1 p5c'gziR  
  { w*#TS8 \  
  typedef int result_type; i LK8Wnrq  
} ; tG{e(  
fcD$km  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qf7]t-Kp  
52wq<[#tK  
template < typename T > 9! gmS?f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UQ`%,D  
  { 7b:oz3?PI  
  do yTkYPx  
    { eV1O#FLbi  
  act(t); 3`IDm5  
  } mL18FR N  
  while (cd(t)); 91mXvQ:u  
  return   0 ; Nz*qz"T  
} ) 8st  
} ; Ml+.\'r  
~W%A8`9  
ElqHZ$a?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `lN1u'(:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6(D K\58  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 g^}X3NUn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "MM7qV  
下面就是产生这个functor的类: dH#S69>  
&"Ua"H)  
^dYFFKQ  
template < typename Actor > UyD=x(li  
class do_while_actor <4C`^p  
  { dm)V \?b  
Actor act; j05ahquI  
public : FspI[g UN,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E I)Pfx"0  
7s<v06Wo  
template < typename Cond > gigDrf}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |cWW5\/  
} ; P,_GTs3/G  
1nBE8 N  
rS>njG;R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AN$}%t"  
最后,是那个do_ K&D -1u  
K )KE0/ n  
@DU]XKv  
class do_while_invoker ^^3 >R`  
  { =WJ*$j(  
public : s-*8=  
template < typename Actor > wV W+~DJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l OI(+74  
  { Gv?3}8Wp  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;G;vpl  
} F3,hx  
} do_; rM=Q.By+\  
v|t^th,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m#grtmyMrI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9)aXLM4Y  
最后来说说怎么处理break和continue +]`MdOu  
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。 "MZVwl"E#  
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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