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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j*L-sU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q?=_{oH9  
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, 7i0;Ss*  
(Nn)_caVb  
5z@QAQ  
IiZXIG4H  
  class filler M2piJ'T4u  
  { 1( vcM  
public : ]~kgsI[E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sHm :G_  
} ; hO..j  
?V$@2vBVX4  
^.u J]k0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e?\34F  
r`A|2(h5B  
2^ kK2D$o  
O_^ uLp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6UAw9 'X8  
F0tx.]uS  
o0#zk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d&5GkD.P  
~tDV{ml  
Az6f I*yP  
>va#PFHA  
二. 战前分析 SwG:?T!"}  
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。  {k}S!T  
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 'wLQ9o%=p|  
,S:LhgSP  
P$Xig  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MaXgy|yB1  
  /* --------------------------------------------- */ n'1pNL:  
vector < int *> vp( 10 ); [st4FaQ36  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S!2M?}LU  
/* --------------------------------------------- */ me$ 7\B;wy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5X nA.?F^  
/* --------------------------------------------- */ a*NcL(OC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]gHw;ry  
  /* --------------------------------------------- */ ]k]P (w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,F.\z^\{  
/* --------------------------------------------- */ zy8W8h(?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |JSj<~1ki  
fZ]Y  
b(I-0<  
hA=.${uIO  
看了之后,我们可以思考一些问题: L#huTKX}  
1._1, _2是什么? CgT5sk}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7sypU1V6  
2._1 = 1是在做什么? T9NTL\;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 b"JX6efnN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &gdhq~4#  
fB= j51Lw  
;9;jUQ]MyG  
三. 动工 ?s5/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >&[q`i{  
g1{2E<b 5  
F\2<q$Zn+  
Dqg01_O9O  
template < typename T > 8&wN9tPYZ  
class assignment K''2Jfm  
  { uskJ(!  
T value; /k.?x]Ab  
public : )|,Zp`2/  
assignment( const T & v) : value(v) {} y=&^=Z h[  
template < typename T2 > sTmdoqTK!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8 3Tv-X  
} ; a}g <<{  
:Aa5,{v _  
AOM@~qyc   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D[0g0>K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4 3G2{  
FT6~\9m(  
F;8Uvj  
 $ucmE  
  class holder ?wVq5^ e  
  { J'C%  
public : tHmV4H$  
template < typename T > HX#$ ^@Q(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *?~&O.R"  
  { dmYgv^t  
  return assignment < T > (t); ,In}be$:  
} ,56objaE  
} ; "?>hQM1R  
^WUG\@B  
5Ve T8/7Q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;Dp<|n  
zU2Mno  
  static holder _1; mJ'5!G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c JOT{  
YSr u5Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z$y~:bz  
而不用手动写一个函数对象。 Q tl!f  
Xz!O}M{4  
C zxF  
!"SuE)WM  
四. 问题分析 5GwzG<.\^_  
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。 (%)<jg1  
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。 : Xu9` 5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "*:?m{w5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q x&7Ceu"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c=aZ[  
yh'*eli  
五. 问题1:一致性 (-VH=,Md  
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?| l< HnPR/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g+Y &rz  
%g69kizoWi  
struct holder ^ Z3y  
  { R_"6E8N  
  // yoz-BS  
  template < typename T > xi51,y+(5  
T &   operator ()( const T & r) const "1YwV~M5  
  { #x qiGK  
  return (T & )r; 5U-SIG*  
} =t^jlb  
} ; #M%K82"  
Zg$S% 1(Q  
这样的话assignment也必须相应改动: b wM?DY  
6hMKAk  
template < typename Left, typename Right > ~NZL~p  
class assignment MyZVx|7 E  
  { lE gjv,  
Left l; |kH.o=  
Right r; 0 N"N$f  
public : |Fz ^(US  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uu9IUqEq2  
template < typename T2 > LSo*JO6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hq&|   
} ; =z;]FauR!  
N]eBmv$|  
同时,holder的operator=也需要改动: NVghkd  
W]oa7VAq  
template < typename T > 06O_!"GD}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _p>F43%p  
  { 3dSb!q0&N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); | p!($  
} 99.F'Gz  
_1Q6FI5iR  
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。 cnS;9=,&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .uVd'  
^B0Qk:%P^N  
return l(rhs) = r; HCsd$M;Hbv  
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。 tAE(`ow/Ur  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n\)1Bz  
O2\(:tvw  
template < typename Tp > }tw+8YWkz  
class constant_t 7*j!ZUzp  
  { zz[fkH3  
  const Tp t; T>]T=  
public : O!%T<2i3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J^`5L7CO  
template < typename T > R)BXN~dQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d|oO2yzWv  
  { ]+46r!r|  
  return t; F|{uA/P{  
} 2cUT bRm  
} ; nj0sh"~+  
J,:&U wkv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2mn AL#  
下面就可以修改holder的operator=了 Nf^<pT [*  
Q&N#q53  
template < typename T > 9sT5l"?g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /zt M'  
  { hO&b\#@~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n8F~!|lQ0  
} bq9w@O  
=$Mf:F@  
同时也要修改assignment的operator() &}[P{53sr  
u*v<dsGQ  
template < typename T2 > h# "$W;(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3PGAUQR#"q  
现在代码看起来就很一致了。 }a$.ngP  
A $gn{ c  
六. 问题2:链式操作 Nwz?*~1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \OA{&G.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *9"x0bth  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~<f[7dBv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 gr*CN<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VJqk0w+  
=K18|Q0m  
template < typename T > GM0Q@`d  
struct result_1 !*}UP|8  
  { 1*9.K'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qEr?4h  
} ; s{Y4wvQyB  
VwE4:/7YN  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !Fp %2gt|  
,< x/  
template < typename T > 0o=HOCL\  
struct   ref v^b4WS+.:  
  { qU7_%Z  
typedef T & reference; x{SlJ%V  
} ; [&n[p?  
template < typename T > X+aQ 7^"s  
struct   ref < T &> m+hI3@j  
  { :.,9}\LK  
typedef T & reference; 1j$\ 48Z  
} ; Dz: +. @k  
JP5e=Z<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zk%@GOu\  
 /ooGyF  
template < typename T > :J`@@H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k0e}`#t  
  { R J{$`d  
  return l(t) = r(t); =Z  
} $] We|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,r~+ 9i0N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 985F(r  
_-TplGSO=c  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 jr4xh {Z`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: js<d"m*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Y/B49  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P35DVKS  
最后的布局是: 2'Dl$DH  
                Add |#@7$#j  
              /   \ WR)=VE   
            Divide   5  v_!6S|  
            /   \ R@\}iyM  
          _1     3 a:)FWdp?9  
似乎一切都解决了?不。 [CI&4) #  
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。 _J l(:r\%  
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。 );gY8UL^  
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: N'v3 |g  
R |c=I }@F  
template < typename Right > DXiA4ihr=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %e E^Y<@g  
Right & rt) const DXLXGvcM  
  { j>\c > U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LTWkHy x  
} h<G4tjtk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _Je 4&KU  
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。 VsQ|t/|#  
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。 p R'J4~  
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。 N(&{~*YE  
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。 :,l7e  
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? TpKAdrY  
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: >v:ex(y0  
M~:_^B  
template < class Action > E]@&<TFq  
class picker : public Action cE]z Tu?!  
  { QtW9!p7(  
public : $Ll9ak}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GE/!$3  
  // all the operator overloaded b>07t!;  
} ; <Vhd4c  
| &X<-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {*yvvb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Fz7t84g(  
,;g%/6X  
template < typename Right > Xh@K89`uX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NHd@s#@  
  { V:n0BlZ,B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7Jn%XxHq  
} PIri|ZS  
H/D=$)3op  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZJ/528Ju  
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。 7>yd  
l]]NVBA])  
template < typename T >   struct picker_maker cgb>Naa<  
  { ';I}6N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !nBbt?*  
} ; W:r[o%B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cj0r2^`  
  { t#NPbLZ  
typedef picker < T > result; ?qjdmB|w  
} ; )d3 09O  
8+'}`  
下面总的结构就有了: ]es|%j 2  
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。 ,&o9\|ih7]  
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。 EG{+Sz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lJK]S=cd  
至此链式操作完美实现。 w  S  
v$}^$8`  
@@ Q4{o  
七. 问题3 mY 1l2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fQoAdw  
)PN8HJAArh  
template < typename T1, typename T2 > v `S5[{6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7U [C=NL  
  { [+[ W\6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c~T {;  
} mI lg=8:  
3! P^?[p3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0F$|`v"0  
7'wpPXdY1  
template < typename T1, typename T2 > UynGG@P@  
struct result_2 0}i 9`p  
  { #aqnj+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :DH@zR  
} ; wX] _Abk  
OS[ s Qo5  
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? =]@Bc 7@  
这个差事就留给了holder自己。 WyV4p  
    lO@-*m$  
"5JMk -2k  
template < int Order > e{8C0=  
class holder; \KV.lG!  
template <> H VM %B{(  
class holder < 1 > M>k&WtqK  
  { | 6AR!  
public : 0hS&4nW  
template < typename T > wU%uO/sU9  
  struct result_1 M.g2y&8  
  { l&H-<Z.8m  
  typedef T & result; Yyk~!G/@  
} ; % 3#g-  
template < typename T1, typename T2 > Q}&'1J  
  struct result_2 wo9R :kQ  
  { X}[1Y3~y  
  typedef T1 & result; n[/D>Pi  
} ; W@}@5,}f>  
template < typename T > $I5|rB/4?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jHq+/\  
  { q`AsnAzo&  
  return (T & )r; 3\2&?VAjR  
} lR?1,yLp  
template < typename T1, typename T2 > TrDTay  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6?"Gj}|r  
  {  !5 S#  
  return (T1 & )r1; ccv  
} <,Gjo]z  
} ; ;$eY#ypx  
k1[`2k:Hk  
template <> K81FKV.  
class holder < 2 > KMT$/I{p,  
  { ",YNphjAn  
public : c%<81Y=  
template < typename T > :MDFTw~|  
  struct result_1 1sUgjyGQ  
  { Q8TR@0d  
  typedef T & result; Jn(|.eT|  
} ; E=.J*7  
template < typename T1, typename T2 > Njo.-k  
  struct result_2 dsEvpa$?  
  { >>=zkPy  
  typedef T2 & result; T&dc)t`o  
} ; ml~ )7J  
template < typename T > 0>Kgz!I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a;i} <n7  
  { af'ncZ@U  
  return (T & )r; j;Z hI y  
} o/U}G,|G  
template < typename T1, typename T2 > e{: -N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x}C$/7^  
  { x!4<ff.  
  return (T2 & )r2; 98}l`J=i  
} 8yr-X!eF  
} ; %*L8W*V  
lz).=N}m  
gd)VL}k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Dmtsu2o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +C$wkx]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: * se),CP!s  
Dhft[mvo  
return l(i, j) = r(i, j); Lz- (1~o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <t*3w  
-z/>W+k  
  return ( int & )i; 6.v)q,JL  
  return ( int & )j; <l)I% 1T_c  
最后执行i = j; &>@EfW](  
可见,参数被正确的选择了。 Xp^71A?>  
G*VcAJ [  
\p izVt  
GQkI7C  
H|N,nkhH}  
八. 中期总结 Yv;iduc('  
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: }5gQ dj[Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $8_b[~%2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |>p?Cm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &W y9%  
5DeAH ;  
4H%Ai(F}_  
k5Df9 7\s  
r/ LgmVRn  
d>Np; "  
九. 简化 JLxAk14lc  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {Ve_u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _E[)_yH'-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x_KJCU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2HREO@._)  
  +-*/&|^等 jTz~ V&^  
2. 返回引用。 k'{Bhi4  
  =,各种复合赋值等 TqXB2`7Ri  
3. 返回固定类型。 jUX0sRDk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >BlF< d`X  
4. 原样返回。 uyWt{>$  
  operator, 1A\N$9Dls  
5. 返回解引用的类型。 odpjEeQC  
  operator*(单目) \ssqIRk  
6. 返回地址。 V> @+&q  
  operator&(单目) KdtQJ:_`k  
7. 下表访问返回类型。 .q (1  
  operator[] *U^7MU0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CrI:TB>/ "  
  operator<<和operator>> /aD3E"Op  
.qk_m-o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6{PlclI !  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V17SJSC-  
Vq<\ix Ri  
template < typename Left > ?T <2Cl'C  
struct value_return 1|Z!8:&pj  
  { N1i%b,:3  
template < typename T > CQm(N  
  struct result_1 +(3U_]Lu  
  { ]728x["(19  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hUGP3ExC*  
} ; P<A_7Ho  
VsM~$ )  
template < typename T1, typename T2 > =Hwlo!  
  struct result_2 gG6j>%y  
  { f/NfvLi(AU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *Z,?VEO  
} ; KN-)m ta&  
} ; <*5 5d2  
||t"}Y  
;X XB^,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TO~Z6NA0  
R-V4Ju[:  
下面我们来剥离functor中的operator() .~t.B!rVSB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B6#^a  
Gm2q`ki  
return l(t) op r(t) =9AX\2w*H;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I=G-(L/&  
return op l(t) .>Fy ]Cqoh  
return op l(t1, t2) u#"L gG.X  
return l(t) op {WoS&eL  
return l(t1, t2) op 7 I`8r2H  
return l(t)[r(t)] :sL?jGk\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 14 Toi  
6./3w&D;  
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: \hr2#!  
单目: return f(l(t), r(t)); T z?0E"yx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mo~zq.  
双目: return f(l(t)); e;G}T%W  
return f(l(t1, t2)); oW \k%Vj  
下面就是f的实现,以operator/为例 \7U'p:h=U  
GLE/ 1  
struct meta_divide he\ pW5p  
  { |b'}.(/3i  
template < typename T1, typename T2 > f5ttQ&@FF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j}fu|-  
  { Z]\VOA>  
  return t1 / t2; 'BO MFp7c  
} me@xl }  
} ; \\UOpl  
x>TIQU=\  
这个工作可以让宏来做: D@ 4sq^|2  
?)V?6"fFP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tEFbL~n  
template < typename T1, typename T2 > \ bDADFitSo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ')#!M\1,HQ  
以后可以直接用 &A!?:?3%O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Lsb`,:  
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 p38RgEf  
(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。。。) .TpM3b#r  
*mtS\J  
}u?DK,R  
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 RHv|ijYy  
Lh rU fy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @h)Z8so  
class unary_op : public Rettype O'[r,|Q{  
  { "p\5:<  
    Left l; ]b'" l  
public : k!)Pl,nJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bJ5 VlK67R  
^={s(B2  
template < typename T > o7sIpE9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Qd C V`  
      { U]}f]GK  
      return FuncType::execute(l(t)); X-k$6}D  
    } PSREQK@}E  
Cr>YpWm  
    template < typename T1, typename T2 > #Pr w2u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *wp>a?sG\  
      { N4rDe]JnPR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D7|qFx;]g  
    } Zt/4|&w  
} ; kxWcWl8  
+ C'<*  
'1vm]+oM  
同样还可以申明一个binary_op 4#Cm5xAt6  
RcpKv;=iB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ":W$$w<  
class binary_op : public Rettype :J;&Z{  
  { p,K!'\  
    Left l; 4RL0@)0F  
Right r; |*v w(  
public : iTc q=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /7LAd_P6  
RG e2N |  
template < typename T > xua E\*m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O/Mx $Q3re  
      { " 3tk"#.#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SL 5QhP  
    } wq:"/2p1  
s_#6^_  
    template < typename T1, typename T2 > ^u-;VoK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iCIU'yI  
      { 5ggsOqH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v ocWV/  
    } |3P dlIbO  
} ; [m0G;%KR/  
oef]  
ICD; a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZW%;"5uVm)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _fjHa6S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t{Wu5<F:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EYSBC",  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r^T+ I3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s_ %LU:WC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %`\=qSf*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0JU+v:J[=  
下面是修改过的unary_op W *~[KdgC  
.f-s+J&ED  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~nRbb;M  
class unary_op bBY7^k  
  { ]o ($No  
Left l; :=?od 0]W  
  % 8P8h%%Z  
public : O&evv8 6L  
q{uv?{I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZZrv l4h  
D]?yGI_  
template < typename T > l#&\,T  
  struct result_1 UO4z~  
  { <2t%<<%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ->)0jZax  
} ; pcNpr`  
Bmv5yc+;  
template < typename T1, typename T2 > }ws(:I^  
  struct result_2 J[al4e^  
  { >D_!d@Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Odr<fvV,>  
} ; @dc4v_9  
'}9 %12\^h  
template < typename T1, typename T2 > ]iry'eljy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( "wmc"qH  
  { /)<Xoa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q"VC#9 7`  
} l*b0uF  
G2w0r,[  
template < typename T > JZ)w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7_`_iymR  
  { ZY*_x)h+#7  
  return OpClass::execute(lt(t)); IgEVz^W?h  
} #:8V<rc^  
=8A L>:_  
} ; ,U.|+i{  
og`g]Z<I  
UV\&9>@L  
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 ^zKP5nzL  
好啦,现在才真正完美了。 $k^& X `  
现在在picker里面就可以这么添加了: \L"0Pmt[  
En ]"^*  
template < typename Right > ,'byJlw_pv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3j\Py'};  
  { ~;@\9oPpz%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3u oIYY  
} >S@><[C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -# /'^O +%  
c>+hY5?C  
TRFza}4:i  
X4/3vY  
H={5>;8G  
十. bind e?<$H\  
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。 YbJB.;qK  
先来分析一下一段例子 oT- Y  
*R8P brN  
.e|\Bf0P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JnS@}m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F@1Eg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {i)FDdDGD  
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。 @gi / 1cq  
我们来写个简单的。 .=@CF8ArG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gFnJDR  
对于函数对象类的版本: i}~U/.P   
sM@1Qyv&0  
template < typename Func > ;M5]XCP k  
struct functor_trait `86})xz{  
  { uXVs<im  
typedef typename Func::result_type result_type; ?-=<7 ~$  
} ; d[sY]_ dj  
对于无参数函数的版本: H'jo 3d~+  
wcL|{rUXba  
template < typename Ret > Dj{=Y`Tw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O[ug7\cl+  
  { @UW*o&pGqL  
typedef Ret result_type; -|GX]jx(Y  
} ; Nx<fj=VJ  
对于单参数函数的版本: q }hHoSG]=  
~X,ZZ 9H  
template < typename Ret, typename V1 > A5,(P$@ k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N2&h yM  
  { 3e1^r_YI  
typedef Ret result_type; .Kssc lSD1  
} ; a[RqK#  
对于双参数函数的版本: dyt.( 2  
 #{zF~/Qq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F<(?N!C?@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v(^;%  
  { =/bC0bb{i  
typedef Ret result_type; URMxCL^"  
} ; Q;=3vUN  
等等。。。 8 )= "Ee  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,ZvlK N  
D3x W?$Z  
template < typename Func > 8\m[Nuq5  
struct func_return kjj?X|Un  
  { tF!-}{c"k  
template < typename T > dwVo"_Yr  
  struct result_1 :CG;:( |  
  { #fxdZm,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >H,PST  
} ; $#FA/+<&$  
+kT o$_Wkz  
template < typename T1, typename T2 > e.]k4K  
  struct result_2 @WP%kX.?  
  { eKL3Y_5p@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B2,JfKk/  
} ; <ugy-vSv  
} ; Zmy:Etqi  
d*Kg_He-  
_tfi6UQ&lY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Yn8aTg[J  
HMVyXulU  
template < typename Func, typename aPicker > t? [8k&Z  
class binder_1 ;7N~d TBQ  
  { |/O_AnGI  
Func fn; ^THyohK  
aPicker pk; zAO|{m<A2  
public : Ep1p>s^  
Oq*=oz^~1  
template < typename T > ?eri6D,86w  
  struct result_1 h"On9  
  { OQh4 MN#$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c_FnJ_++f  
} ; ]?(_}""1  
lH%-#2]  
template < typename T1, typename T2 > 287)\FU;3  
  struct result_2 )UAkg  
  { Fle pM*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _?a.S8LxJZ  
} ; c^`(5}39v  
d^^EfWU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X"O^4MnvI  
0p1~!X=I  
template < typename T > M 3c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C^nTLw;K  
  { ^6FU]  
  return fn(pk(t)); @]X5g8h  
} }+i~JK  
template < typename T1, typename T2 > .0iHI3i^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |ZJ<N\\h-  
  { U$^$7g 3  
  return fn(pk(t1, t2)); Geyj`t  
} `j_R ?mY  
} ; | 2p\M?@  
L!mQP  
*7BY$q  
一目了然不是么? RTLu]Bry  
最后实现bind 3~s0ux[  
r;upJbSX  
+vDT^|2SF  
template < typename Func, typename aPicker > )ckx&e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aOWbIS[8  
  { I>L lc Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {\C$Bz  
} OEdp:dW|  
oUltr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /\ ~{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 I?bL4u$\  
N;r,B  
十一. phoenix 0S/&^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *Vv ;NA/  
)bPNL$O  
for_each(v.begin(), v.end(), R;I}#b cJ  
( O=c&  
do_ 6K?+adKlc  
[ n$#^gzU4  
  cout << _1 <<   " , " ``aoLQc`  
] cf0em!  
.while_( -- _1), PcDPRX!@  
cout << var( " \n " ) .(1=iL_3e  
) .}Bb :*@  
); w<\N-J|m  
}@ 1LFZx  
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: 0vQkm<  
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 f 4!^0%l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gp32\^H|<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .!)7x3|$[  
-bo0!@MK  
-#rFCfPy^  
template < typename Cond, typename Actor > nqiy)ZN#R  
class do_while 1DZGb)OU  
  { 4XX21<yn  
Cond cd; B: {bmvy  
Actor act; p)TH^87  
public : V :d/;~  
template < typename T > prIq9U|@  
  struct result_1 P d*}0a~  
  { Z [68ji]  
  typedef int result_type; $5il]D`  
} ; #i)h0ML/e  
4I{|M,+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} He j0l^  
#-e3m/>  
template < typename T > Dk ]Y\:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [gQ~B1O  
  { H3 `%#wQ0j  
  do { " $2  
    { b3Y9  
  act(t); DPy"FQYZb  
  }   ;h  
  while (cd(t)); tk1qgjE(?  
  return   0 ; U%w-/!p  
} (CuaBHR  
} ; Vfc 9 +T+  
W-Hw%bwN/q  
S1`+r0Fk~n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &Hh%pY"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tw*qlbFHv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rl4daV&,U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yVh]hL#4+w  
下面就是产生这个functor的类: /l:3* u  
<=19KSGFt  
C(W?)6?  
template < typename Actor > /a9+R)Al  
class do_while_actor YK"({Z>U  
  { })&0e:6  
Actor act; S93NsrBbY  
public : Rzb663d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X>*zA?:  
!pDS*{)E  
template < typename Cond > ym,S /Uz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a?+) K  
} ; %J+$p\c  
XP{ nf9&  
zb;2xTH+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y-9]J(  
最后,是那个do_ }K&K{ 9}  
[F6=JZ  
p?d Ma_ g  
class do_while_invoker vKI,|UD&-  
  { 9|OQHy  
public : nkG 6.  
template < typename Actor > 3S.rIai+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D6v0n6w  
  { O'!k$iJNb  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,ciNoP*-~%  
} 38  B\ \  
} do_; WQ6E8t)  
S&]JY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? blS*HKw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >~ne(n4qy  
最后来说说怎么处理break和continue ~v<r\8`OI2  
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。 2{&|%1Jg  
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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