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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda teNQUIe-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U;dt-3?=.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, tnbs]6  
l*MUDT@M8\  
0aoHv  
tZ24}~da  
  class filler &>B>+}'  
  { ${,eQ\  
public : f9=X7"dzP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ew ,edU  
} ; I{ZPv"9j^  
tpzdYokh >  
"/h"Xg>q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &{{f|o=u.  
-"fq34v  
#;\;F PuZ  
vX24W*7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BFu9KS+@)  
eL4@% ]o  
p<['FRf"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )L("t  
T0)y5  
9f[[%80  
~?+m=\  
二. 战前分析 6_><W"r:]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2 ~'quA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <4bo7XH  
'J2P3t  
L%Hm# eFx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~H~4 fp b  
  /* --------------------------------------------- */ y_r6T XnGL  
vector < int *> vp( 10 ); dAt[i \S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =D$r5D/xd  
/* --------------------------------------------- */ `t2! M\)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tqC#_[~7  
/* --------------------------------------------- */ W5g!`f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bcs(#  
  /* --------------------------------------------- */ !+l, m8Hly  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U<gw<[>f  
/* --------------------------------------------- */ EZW?(%b>H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h:90K  
-*r';Mz;  
4 l(o{{  
Z:Am\7 I  
看了之后,我们可以思考一些问题: y>PbYjuIU  
1._1, _2是什么? bm?TMhC  
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。 06;{2&ju<  
2._1 = 1是在做什么? C[,-1e?  
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。 @ U|u _S@  
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。 ~5529  
~`.%n7  
(7 iMIY  
三. 动工 fXj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mYX) =B{  
T]`" Xl8  
H_]kR&F8  
(#lS?+w)  
template < typename T > 2Mp;/b!  
class assignment wl9icrR>  
  { !y.7"G*  
T value; +=4b5*+qG  
public : :8 :>CHa  
assignment( const T & v) : value(v) {} `Fr$q1qae{  
template < typename T2 > I^=M>_ s4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o~p^`5#  
} ; gX<C-y6o  
cyyFIJj]  
jT',+   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?=&*6H_v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l"CONzm!  
'z/hj>B<  
Jjv&@a}  
F_`Gs8- VH  
  class holder Sb.;$Be5g  
  { X,~C&#  
public : AsOI`@FV  
template < typename T > A:(uK>5{Kk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `'`XB0vb  
  { cxV3Vrx@A  
  return assignment < T > (t); gqd#rjtfz  
} X@rAe37h+  
} ; D@e:Fu1\R  
*RhdoD|a  
q_bB/   
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: dL>ZL1.$  
#"l=Lv  
  static holder _1; lf 3W:0 K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +}]xuYzo  
a9%# J^ !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !WN r09`  
而不用手动写一个函数对象。 *P>F# ~X  
ZC"p^~U_e[  
f`cO5lP/:)  
>K3Lww)Ln  
四. 问题分析 P$Nwf,d2u  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /OEj]DNY  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6Y=)12T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [LE_lATjU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *=rl<?tX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y7JJ[:~~  
Dcq^C LPY  
五. 问题1:一致性 K\#+;\V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "\30YO>\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^VD14V3  
!U@[lBW  
struct holder &0'BCT  
  { k# /_Zd  
  // ]'{<O3:7  
  template < typename T > b$hQB090  
T &   operator ()( const T & r) const c8h 9  
  { QM=X<?m/,=  
  return (T & )r; *&7Av7S  
} |2Q;SaI^\  
} ; U.&=b<f(0r  
d:3G4g  
这样的话assignment也必须相应改动: {B 34^H:  
 1r$q $\  
template < typename Left, typename Right > BQsy)H`4E  
class assignment Q!c*2hI  
  { f -bVcWI  
Left l; 6 LC*X  
Right r; 7P=j2;7 v  
public : l78zS'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dI3U*:$X  
template < typename T2 > fN@2 B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ef69]{E  
} ; e(sQgtM6  
;sDFTKf  
同时,holder的operator=也需要改动: H13|bM<  
:*1bhk8~  
template < typename T > -rUn4a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6tVB}UKs  
  { bUt?VR}P(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y<l{DmrsA  
} Pn0V{SJOJ%  
U)2\=%8  
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。 UW!!!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CtS*"c,j  
al1Uf]xh  
return l(rhs) = r; Ygr1 S(=  
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。 lj(}{O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dx?4)lb  
d n3sh<  
template < typename Tp > ;kY'DKL(  
class constant_t s-[_%  
  { Z3)1!|#Q  
  const Tp t; l:%4@t`  
public : F|9 W7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Gz@'W%6yaV  
template < typename T > 7YrX3Hx 8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /2 ')u|  
  { (=,p"3^  
  return t; j'g':U  
} C[gy{40}  
} ; $ba3dqbCW  
a~jM^b;VN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @Pb!:HeJE  
下面就可以修改holder的operator=了  1)U%p  
:A.dlesv6  
template < typename T > \hoYQK j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sz9C':`W  
  { Q E1DTU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g4^=Q'j-  
} |hk?'WGc`0  
\L Gj]mb1  
同时也要修改assignment的operator() XDRw![H,~  
bVaydJ*  
template < typename T2 > =J:6p-\*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Sxa+"0d6  
现在代码看起来就很一致了。 WW\t<O;z  
)*Xd  
六. 问题2:链式操作 ckG`^<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =^#^Mq)  
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。 z)*7LI  
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。 '[g@A>xDvW  
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。 kqdF)Wa am  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .93B@u  
U51C /A  
template < typename T > EFSln*|  
struct result_1 6HeZ<.d&  
  { 5F&xU$$a-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K)"lq5nM  
} ; SFP%UfM<  
d)d\h`=Z  
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: 99)md   
;iEr+  
template < typename T > >..C^8 "  
struct   ref KVQ|l,E, /  
  { tgz  
typedef T & reference; [ed6n@/O@  
} ; N{rC#A3  
template < typename T > @'XxMO[Z!<  
struct   ref < T &> U=<E,tM  
  { _ ?f~UvK  
typedef T & reference; _7SOl.5ZE  
} ; PI7M3\z  
Y(WX`\M97  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *Z7W'-  
W,zlR5+Jk  
template < typename T > KZn\ iwj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DUg  
  { 6MfjB@  
  return l(t) = r(t); UzVnC:  
} [guJd";  
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。 GXC:~$N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +{ QyB  
\WD}@6) ~  
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 #vJDb |z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zBWn*A[4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  MD~03  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `gq@LP"o  
最后的布局是: 1F'j .1  
                Add >Pv#)qtm  
              /   \ h?2qX  
            Divide   5 |+//pGx  
            /   \ u"-q"0  
          _1     3 k<uC[)_  
似乎一切都解决了?不。 6\(wU?m'/  
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。 }p0|.Qu9  
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。 #SQao;>  
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: #5)E4"m  
bH+p5Fd;  
template < typename Right > EBS04]5ul  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KFHn)+*"  
Right & rt) const mM"!=' z  
  { ~;W]0d4,\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RKaCX:  
} <#w0=W?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gq`gitu0  
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。 G"0YCi#I|  
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。 +\G/j]3f  
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。 zzi%r=%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。 {:c*-+?  
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? > Zo_-,  
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: g7@G&Ro9J\  
fkWuSGi  
template < class Action > XRVE8v+  
class picker : public Action TI:-Y@8  
  { :.6kXX'~  
public : ^2OBc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Iz^~=yV)  
  // all the operator overloaded a6"Pe07t  
} ; A-r-^S0\  
#\1;d8h  
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。 cP63q|[[  
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: D1t@Y.vl  
MrEyN8X  
template < typename Right > #+V-65v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .ICGGC`O  
  { ,TaaXI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wQJY,|.  
} R"#DR^.;  
+{N LziO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  M]:4X_  
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。 vs;T}' O  
:VC#\/f  
template < typename T >   struct picker_maker `sOCJ|rc5  
  { EaGh`*"w(7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XZhuV<  
} ; =z^v)=uhp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V|xK vH  
  { 2[: *0 DV#  
typedef picker < T > result; oUXu;@l  
} ; hK*:pf  
1\t}pGSOeh  
下面总的结构就有了: K4NB#  
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?  
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。 nBv|5$w:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TcA+ov>TD  
至此链式操作完美实现。 6=a($s!   
X>l  
LM }0QL m?  
七. 问题3 C5m6{Oo+-  
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。 +[M5x[[$  
zk= 3L} C  
template < typename T1, typename T2 > VXlTA>a }  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pH5"g"e1  
  { HV ab14}E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (cJb/|?3  
} o\u31,  
?-[.H^]s~  
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: 3D70`u  
+ew2+2  
template < typename T1, typename T2 > bv ,_7UOG  
struct result_2 sI4Ql0[  
  { A7SBm`XJ)p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aGvD  
} ;  pv1J6  
} _Yk.@J5  
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? "J^M@k\!  
这个差事就留给了holder自己。 ~jMdM~}  
    `r;e\Cp  
P [-2^1P"  
template < int Order > Ym6zNb8 bQ  
class holder; Iu`eQG  
template <> R06q~ >  
class holder < 1 > Ga0= G&/  
  { *L> gZ`Q  
public : 6?OH"!b2-}  
template < typename T > ,p6X3zY  
  struct result_1 [I:D\)$<  
  { XmN3[j  
  typedef T & result; Fn0Rq9/@  
} ; ]p>6r*/nw  
template < typename T1, typename T2 > &qqS'G*  
  struct result_2 *fVs|  
  { fwB+f` w`  
  typedef T1 & result; UV8,SSDTV  
} ; aW$( lf2;  
template < typename T > $FUWB6M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SA s wP  
  { <*u[<  
  return (T & )r; <EKDP>,~  
} aV`4M VWOz  
template < typename T1, typename T2 > o<2H~2/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .nX+!EXeS  
  { J2VhheL`J  
  return (T1 & )r1; w8i"-SE  
} l?E7'OEF:  
} ; WF#eqU*&  
hKP!;R  
template <> #MYhKySku  
class holder < 2 > Wi]Mp7b  
  { \P% E1c#  
public : !DFT}eu  
template < typename T > S;[g0j  
  struct result_1 ;KqH]h)  
  { 8*y hx  
  typedef T & result; {iiHeSD  
} ; Ym IVtQ  
template < typename T1, typename T2 > L ;5uB2  
  struct result_2 NFpR jC?  
  { 2VaQxctk  
  typedef T2 & result; *ZP$dQ  
} ; o#Q0J17i?  
template < typename T > :/'2@M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _r0[ z  
  { D> wq4u  
  return (T & )r; - `^594  
} 7,U^v}$   
template < typename T1, typename T2 > Y(QLlJ*)/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W ]cJP  
  { 9 A0wiKp  
  return (T2 & )r2; :^".cs?g  
} H(bR@Qok  
} ; h6c0BmS{1  
#hPa:I$Oc  
 meQ>mW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]#>;C:L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YB{hQ<W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r}ZL{uWMW  
Bu4J8eLx  
return l(i, j) = r(i, j); _kR);\V.8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Hbz>D5$  
[]R`h*#  
  return ( int & )i; U_!Wg|  
  return ( int & )j; e@[9WnxYe  
最后执行i = j; R$qp3I  
可见,参数被正确的选择了。 7 ,Tg>,%Q  
R7YL I1ov  
FJ]BB4 K  
O_@  
z 3RD*3b  
八. 中期总结 6`(x)Q9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: UzZzt$Kw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;{@ [ek6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w\wS?E4G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CMk0(sztU_  
YCJcDab  
#gjhs"$~  
[k)xn3[  
aH6{_eY  
U/2]ACGCN^  
九. 简化 d8l T+MS=  
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。 ry bs9:_}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7R W5U'B  
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: ;2lKo="  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c@p4,G  
  +-*/&|^等 Af'L=0  
2. 返回引用。 H(}Jt!/:  
  =,各种复合赋值等 \Km gFyF  
3. 返回固定类型。 %6-5hBzZN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XN+~g.0  
4. 原样返回。 ~fL:pVp  
  operator, >,JLYz|</  
5. 返回解引用的类型。 $#|iKi<Y@j  
  operator*(单目) ;IklS*p]  
6. 返回地址。 .Z[Bz7  
  operator&(单目) >kK!/#ZA  
7. 下表访问返回类型。 WO=X*O ne  
  operator[] $nX4!X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O3H~|R+^  
  operator<<和operator>> (;1rM}B;1  
:)/%*<vq,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +n#kpi'T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .m',*s<CMQ  
e+Qq a4  
template < typename Left > cY&SKV#  
struct value_return Yc5{M*w  
  { \?n4d#=$o  
template < typename T > 3I|&}+Z6  
  struct result_1 hN(sz  
  { w QV4[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <>!Y[Xr^  
} ; N =k}"2_=  
)HLe8:PG~  
template < typename T1, typename T2 > [(%6]L}  
  struct result_2 sY @S  
  { 3$c Im+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; irqNnnMGEa  
} ; y^M ~zOe  
} ; l`#XB:#U  
x2@Q5|a  
#w2;n@7;X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &`` dI,NC  
f-Yp`lnn.d  
下面我们来剥离functor中的operator() +4[L_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: - v\n0Jt  
k91ctEp9>  
return l(t) op r(t) >]6 inS9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i5oV,fiZo  
return op l(t) *-KgU'u?  
return op l(t1, t2) mkJC *45  
return l(t) op Tt,<@U[/}  
return l(t1, t2) op 9XU"Ppv  
return l(t)[r(t)] RbexsBq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *} yOL [  
?Hb5<,1u3  
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: ^|h5*Tb  
单目: return f(l(t), r(t)); ^TC<_]7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zli@XZ#  
双目: return f(l(t)); NGA8JV/U  
return f(l(t1, t2)); eB]cPo4gW  
下面就是f的实现,以operator/为例 &&(^;+  
$d<vPpJ3  
struct meta_divide }N^A (`L  
  { * $  
template < typename T1, typename T2 > RyI(6TZl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %'}zr>tx:  
  { qs96($  
  return t1 / t2; k!{0ku}]  
} i_ha^mq3  
} ; 6qCRM*V  
c ilo8x`  
这个工作可以让宏来做: 4$j7DJ8dj  
'}\#bMeObg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z>\vYR$  
template < typename T1, typename T2 > \ C'6 yt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  >mk}  
以后可以直接用 >";I3S-t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xq U@87[_  
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 O WJv<3  
(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。。。) Bh'_@PHP  
NU>'$s  
lT`y=qR|  
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 C-vFl[@a0  
-i,=sZXB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [,s{/32s  
class unary_op : public Rettype B=4xZJ Py  
  { 0j =xWC  
    Left l; AW;ncx;  
public : =jz*|e|V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~,*=j~#h  
\`FpBE_e)  
template < typename T > *%[L @WF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bl\/q83(  
      { 676r0`  
      return FuncType::execute(l(t)); EAPLe{qw:q  
    } ;x]CaG)f  
f Fr[ &\[  
    template < typename T1, typename T2 > NCid`a$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hd~3I4D  
      { 2 Nr*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kd<c'!  
    } +7`7cOqXg  
} ; _4Ciai2Ql  
nIckI!U#D  
+2qCH^80  
同样还可以申明一个binary_op }K rQPg  
ZxDh94w/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ##_`)/t,  
class binary_op : public Rettype JB}jt)ol%  
  { Eku+&f@RB  
    Left l; lRy^Wp  
Right r; HVG:q#=C  
public : Hzn6H4Rc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =!?4$vW  
B1u.aa$  
template < typename T >  D|8Pe{`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <w9<G  
      { 9fj8r3 F#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5s /fBS  
    } r_p4pxs  
1kX>sajp~  
    template < typename T1, typename T2 > :!cNkJa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0q !  
      { `S&.gPE2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;7 F'xz"  
    } 3|Vh[iAa\  
} ; +|iJQF  
$K'A_G^  
IXz)xdP  
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 RaX :&PE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r;~2NxMF/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) It@1!_tO2  
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。 2B !Bogs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $+%eLx*  
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。。。 H[;\[ 3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;_TPJy  
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) xnp5XhU  
下面是修改过的unary_op Y/Dah*  
]K^#'[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5(qc_~p^  
class unary_op T`Jj$Lue{  
  { V=+wsc  
Left l; {~=Z%Cj2Q  
  &>KZ4%&?  
public : NZaMF.  
\c .^^8r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '(.vB~m7*+  
;bh[TmQTJ  
template < typename T > -h|YS/$f  
  struct result_1 0;6 ^fiSY;  
  { Gd:fh5u':  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wgV?1S>Z  
} ; 4!,`|W1  
)RZ:\:c  
template < typename T1, typename T2 > u@ psVt   
  struct result_2 08pG)_L  
  { # 1#?k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \y\@=j  
} ; uLK4tQ  
B]C 9f  
template < typename T1, typename T2 > r'/H3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {B d 0  
  { #sg^l>/*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6t0-u~  
} E5EAk6  
F/(z3Kf  
template < typename T > _1sjsGp>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Q2<bj]  
  { }@'Zt6+tS  
  return OpClass::execute(lt(t)); >qT4'1S*g  
} +:#x!i;W8[  
,vE)/{:d  
} ; { :~&#D  
U`HSq=J  
}.$5'VGO  
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 +_E\Omcw  
好啦,现在才真正完美了。 %I 3D/!%  
现在在picker里面就可以这么添加了: F\"`^`(O  
tI-u@ g  
template < typename Right > %=t8   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fSL'+l3  
  { 8F#z)>q~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #rs]5tx([  
} XzH"dDAVE  
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。 74u_YA<"  
=SEgv;#KZ~  
ow!NH,'Hy  
y~ZYI]` J  
$Z2Y%z6y  
十. bind HAtf/E]  
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。 zQNkjQ{mx  
先来分析一下一段例子 ztRe\(9bL  
%x2_njDd  
Qv`Lc]'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j4fv-{=$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G7yR&x^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8:=EA3  
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。 $afE= qC*  
我们来写个简单的。 rCTH 5"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rbEUq.Yk]~  
对于函数对象类的版本: OlwORtWzZ  
c%bGVRhE  
template < typename Func > 0:SR29(p1  
struct functor_trait 4EZl (v"f`  
  { GOII B  
typedef typename Func::result_type result_type; `c )//o  
} ; >cE@m=[  
对于无参数函数的版本: E7K(I ?  
k-`5T mW  
template < typename Ret > [!k#au+#c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |~y>R#u8pm  
  { "iC*Eoz#.  
typedef Ret result_type; ktu{I  
} ; r{Cbx#;  
对于单参数函数的版本: ox2?d<dC6  
#w *]`5 T  
template < typename Ret, typename V1 > s:fy *6=[Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vj?6,Ae  
  { TO|&}sDh  
typedef Ret result_type; rz  
} ; 7P!Hryy  
对于双参数函数的版本: }z$_=v  
JQp::,g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :k"VR,riF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]0+5@c  
  { oOU?6nq  
typedef Ret result_type; tsLi5;KA]  
} ; jYv`kt  
等等。。。 *_aeK~du.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sUki|lP  
ZMI!Sl  
template < typename Func > ,hV}wK!  
struct func_return `h:$3a:5  
  { 20O\@}2q2M  
template < typename T > _Kw<4 $0<p  
  struct result_1 c5($*tTT  
  { %]zaX-2dm!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h5x_Vjj  
} ; )Yc jx~   
:ziV3jRM  
template < typename T1, typename T2 > FBR]) h'Z  
  struct result_2 ^D{!!)O  
  { ^x:%_yGY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]4$t'wI.  
} ; YCWt%a*I'  
} ; cr&sI=i  
^o*$OM7x  
:dZq!1~t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }! jk  
0&YW#L|J  
template < typename Func, typename aPicker > D]{#!w(d  
class binder_1 k4:e0Wd  
  { [+q':T1W-  
Func fn; aBH!K   
aPicker pk; OF4iGFw  
public : tqnvC UIE  
:$>Co\D  
template < typename T > E*uz|w3S)Y  
  struct result_1 K!JXsdHK  
  { U X?EOrfJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  <|Pw*L$  
} ; ': }  
KqM!7  
template < typename T1, typename T2 > ?gp:uxq,.  
  struct result_2 ,-C%+SC  
  { Y [hTO.LF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !,}F2z?4c  
} ; K>"]*#aBv  
Z'vic#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V<ZohB?y  
^1#"FU2cP  
template < typename T > .4jU G=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vZDM}u  
  { Zj(2$9IU  
  return fn(pk(t)); lWVvAoe  
} r#% e$  
template < typename T1, typename T2 > 6AM-^S@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tAI<[M@  
  { Z{9 mZ lIy  
  return fn(pk(t1, t2)); 4x`.nql  
} e^N6h3WF  
} ; 9Y6Ear .W  
kM#ZpI&0%  
;;A8TcE '  
一目了然不是么? bJ~@ k,'  
最后实现bind u%o2BLx  
jD`p;#~8  
}m`+E+T4  
template < typename Func, typename aPicker > j>OuNeo@4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^an3&  
  { ~ AU!Gm.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o7qZy |\4S  
} 4iDlBs+  
w7(jSPB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #>]o'KQx  
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。 jm~qD T,  
?`,Rkg0fe  
十一. phoenix %, U@ D4w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?qdZ]M4e  
m(B,a,g<  
for_each(v.begin(), v.end(), <b5J"i&m  
( ls^| j%$J  
do_ 3I" <\M4x  
[ $@ous4&  
  cout << _1 <<   " , " Y$@?Y/rhR  
] xE[CNJ%t^,  
.while_( -- _1), BEm~o#D  
cout << var( " \n " ) p+t79F.js  
) XOdkfmc+s'  
); lT<4c5 %  
v0d<P2ix  
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: Ah_T tj  
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 AP2BND9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JfrPK/Vn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uoryxKRjc~  
N ?RJuDW  
3BTXX0yx  
template < typename Cond, typename Actor > ]tu:V,q  
class do_while Ja*k |Rz~  
  { EYsf<8cl  
Cond cd; tH}$j  
Actor act; hDP&~Mk  
public : 3RW3<n  
template < typename T > tW=,o&C=  
  struct result_1 #VLO6  
  { aCwb[7N  
  typedef int result_type; W=$cQ(x4Z  
} ; +FYQ7UE  
`akbzHOM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R3[H#*gF<  
DaK2P;WP  
template < typename T > %.zcE@7*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MgP6ki1z  
  { PGj?`y4  
  do nJ ZQRRa:C  
    { |.qK69  
  act(t); Gp PlO]  
  } <21@jdu3n,  
  while (cd(t)); z1WF@ Ej  
  return   0 ; h|DKD.  
} DM73 Nn^5  
} ; 1\~-No  
.QaHE`e{  
On^jHqLaE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c'678!r9 P  
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。 pFUW7jE  
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。 jW?siQO^  
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。 itp$c|{  
下面就是产生这个functor的类: h /.^iT  
\k8|3Y~g  
i;yr=S,a0/  
template < typename Actor > ZgXn8O[a  
class do_while_actor @`hnp:  
  { +yh-HYo`  
Actor act; n1Y3b~E?E  
public : LMV0:\>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g#=~A&4q  
Pdg%:aY  
template < typename Cond > e2onR~Cf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -9.Rmv#og{  
} ; :=0XT`iY  
vbZGs7%  
#kuk3}&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |&>!"27;w  
最后,是那个do_ D>YbL0K>X~  
\mBH6GS  
(IrX \Y  
class do_while_invoker %?4 G^f  
  { E2PMcT{)_  
public : xyoh B#'W  
template < typename Actor > pO~VI$7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8@S5P$b};  
  { 7= o2$  
  return do_while_actor < Actor > (act); /eoS$q  
} N'#Lb0`B  
} do_; m-~eCFc  
+hz^( I7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h%hE$2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L?@ TF;  
最后来说说怎么处理break和continue A5lP%&tu(  
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。 is3nLm(  
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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