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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5_GYrR2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y%"{I7!A  
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, DX#Nf""Pw  
<cps2*'  
dqU~`b9  
we;-~A5J  
  class filler n] ._uza  
  { xQ7l~O b  
public : fDv2JdiU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V5+=e^pa2  
} ; <FV1Wz  
G#ZH.24Y  
<sb~ ^B  
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: }bb;~  
T<n  
 dm\F  
$*^7iT4q_t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G/)O@Ugp  
'$i: 2mn,  
?1~`*LE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 03$mYS_?  
R`NYEptJ  
KLST\ Ln:  
ejSji-Qd  
二. 战前分析 ZF!h<h&,  
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。 (nQ^  
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 Kn5~d(:  
NVkV7y X]  
`KZm0d{H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n1Yp1"2b[  
  /* --------------------------------------------- */ zO-z%y  
vector < int *> vp( 10 ); Ouk ^O}W6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vr3Zu{&2  
/* --------------------------------------------- */ rDdoOb]B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x[ SDl(<@;  
/* --------------------------------------------- */ 7`*h2 mgY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ROH|PKb7  
  /* --------------------------------------------- */ {:/#Nc$5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IPS4C[v  
/* --------------------------------------------- */ "{A(x }'Y4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^um<bWNc  
T^zXt?  
~n moz/L  
tH!]Z4}u  
看了之后,我们可以思考一些问题: R)c?`:iUB  
1._1, _2是什么? /2&c$9=1  
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。 LQ@"Xe]5  
2._1 = 1是在做什么? 0_jf/an,%  
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。 \[;0 KV_  
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。 k$n|*kCh  
/J]5H  
jk;j2YNPw  
三. 动工 1.}d.t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /p/]t,-j2  
|Tv#4st  
z<MsKD0Q  
KYB`D.O   
template < typename T > s n8Qk=K  
class assignment lov!o: dJ  
  { &)QX7*H  
T value; Na<pwC  
public : D, k6$`  
assignment( const T & v) : value(v) {} f[]dfLS"W  
template < typename T2 > GV1pn) 4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P9R9(quI  
} ; '6DBs8>1  
 {y)=eX9  
 CT&|QH{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5tl< 3g `  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ` ./$&'  
=7?4eYHC  
l5~os>  
d9k0F OR1  
  class holder ]a>n:p]e  
  { kXViWOXU^  
public : EfqX y>W  
template < typename T > N"Z{5A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &eJfGt5  
  { pJ>P[  
  return assignment < T > (t); &j;wCvE4+  
} ez7A4>/  
} ; R8K&R\  
aEB_#1  
<;lkUU(WT2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \<bx [,?  
z[ N`s$;  
  static holder _1; =0 #O U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ::`HQ@^  
9p]QM)M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HVRZ[Y<^  
而不用手动写一个函数对象。 s9 mx  
p#-Z4-`  
rm7ANMB:  
[z:!j$K  
四. 问题分析 &0d# Y]D4`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b 1c y$I  
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。 #`^}PuQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (&r. w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @@f"%2ZR[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GC-5X`Sq  
,CJWO bn3  
五. 问题1:一致性 "69s) ~  
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?| a .#)G[*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :@Pl pF K  
Q3'llOx  
struct holder !t"4!3  
  { 7g^]:3f!   
  // XPc^Tq  
  template < typename T > Lj({[H7D!  
T &   operator ()( const T & r) const PI {bmZ  
  { RU|Q ]Ymx  
  return (T & )r; x>K Or,f  
} 4Z3su^XR  
} ; 1C+13LE$U  
/|}EL%a  
这样的话assignment也必须相应改动: iqsCB%;5  
cVv=*81\  
template < typename Left, typename Right > `bq<$e  
class assignment }RF(CwZr(  
  { phXGn m  
Left l; 70?\ugxA  
Right r; Z-%\ <zT  
public : ic:zsuEm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qZdQD  
template < typename T2 > M/f<A$xx_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #~]zhHI  
} ; H*n-_{h"t  
{ l/U6](  
同时,holder的operator=也需要改动: &u."A3(  
`7E;VL^Y1  
template < typename T > `v!urE/gg%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %@b0[ZC  
  { h,:m~0gmj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]h`&&Bqt  
} .vf'YNQ%  
mY|)KJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K-)] 1BG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (XTG8W sN  
k=$TGqQY?  
return l(rhs) = r; HQdxL*N%^  
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。 z _$%-6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,&A7iO  
RMV/&85?y  
template < typename Tp > 6yG^p]zZ  
class constant_t g{)dP!}  
  { C}j"Qi`  
  const Tp t; g/d<Zfq<{  
public : Vr)S{k-Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gx/,)> E.  
template < typename T > =ZznFVJ`={  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2QcOR4_V  
  { Evq IcZ  
  return t; J[|y:N  
} y-b%T|p9  
} ; 1s&zMWC  
u/0h$l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k9R4Y\8P  
下面就可以修改holder的operator=了 NN{?z!  
! I:%0D  
template < typename T > Tk[ $5u*,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p$c6<'UqH  
  { KZY}%il!`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _yx>TE2e  
} *KF#'wi  
\.{$11P#  
同时也要修改assignment的operator() _ A y9p[l  
|3b^~?S  
template < typename T2 > r|8d 4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C 82omL  
现在代码看起来就很一致了。 i^&~?2  
< NY^M!  
六. 问题2:链式操作 fplow  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ys^oG$lq  
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。 Lg+Ac5y}`  
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。 +)om^e@.  
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。 2,oKVm+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?=7 cF  
2zA4vZkbcw  
template < typename T > :pY/-Cgv  
struct result_1 *;slV3  
  { +o{R _  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M/'sl;  
} ; [S%_In   
wmL'F:UP  
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: UhWNl]Z  
)EuvRLo{S7  
template < typename T > uAq~=)F>,  
struct   ref ^/>(6>S^M  
  { x+:UN'"r  
typedef T & reference; mDABH@ R  
} ; #G|RnV%t$~  
template < typename T > [b%D3-}'  
struct   ref < T &> >8^ $ [}w  
  { X7 MM2V  
typedef T & reference; bo>*fNqAIy  
} ; 0S_~\t  
*%NT~C q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: myQagqRx  
~H_/zK6e  
template < typename T > nNV'O(x}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =:Fc;n>c<K  
  { Fnv;^}\z  
  return l(t) = r(t); }eU*( }<^  
} ~ 'cmSiz-  
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。 xh,qNnGGi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^zmG0EH,  
, kGc]{'W  
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 `2WFk8) F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "Yv_B3p   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qJs<#MQ2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #U4F0BdA  
最后的布局是: L#?Ek-  
                Add h8S.x)  
              /   \ 4r#= *  
            Divide   5 hbDXo:  
            /   \ 8I?Wt W  
          _1     3 bdrg(d6  
似乎一切都解决了?不。 ]NY~2jmX  
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。 -UEZ#Q  
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。 WRbj01v  
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: HYZ5EV  
ItVWO:x&v  
template < typename Right > %6,SKg p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &X ):4  
Right & rt) const (O?.)jEW(.  
  { d#Y^>"|$.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rSk >  
} 29"'K.r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W~; `WR;.  
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。 Lc,Pom  
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。 ~9]hV7y5C  
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。 Qh3YJ=X&  
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。 ||= )d&  
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? RDi]2  
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: o Q2Fjj  
`Bp.RXsd*  
template < class Action > Pb4X\9^  
class picker : public Action M61xPq8y5  
  { =pO^7g  
public : $E~`\o%Ev  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _\G"9,)u '  
  // all the operator overloaded L|:`^M+^w  
} ; nZyX|SPk  
HY*Kb+[  
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。 Y@vTaE^w3  
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: Nq[uoaT  
 a=9:[  
template < typename Right > W?R6ZAn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4<Utmr  
  { w^|*m/h|@u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /GN<\_o=q  
}  SI-qC  
)e+>w=t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mbxZL<ua  
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。 C.yQ=\U2  
HGs $*  
template < typename T >   struct picker_maker 2B[X,rL.pX  
  { ?m}s4a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3>AMII  
} ; u(>^3PJ+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p!7FpxZY  
  { XB^'K2  
typedef picker < T > result; Vpz\.]  
} ; <I\/n<*  
,+DG2u  
下面总的结构就有了: 8,4"uuI  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 { ]{/t-=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 VU(v3^1"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QL&ZjSN  
至此链式操作完美实现。 ]Ji.Zk  
v5#j Z$<F  
uM IIYS  
七. 问题3 ThajHK|U  
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。 dO<ERY  
q460iL7yF}  
template < typename T1, typename T2 > EzM ?Nft  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N=5a54!/  
  { QvlObEhcS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DS(}<HK{  
} l'-Bu(  
qFCOUl  
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: %9F([K  
.+3g*Dv{&  
template < typename T1, typename T2 > ?W?c 1>  
struct result_2 df4A RP+  
  {  F2LLN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :Uzm  
} ; M#4p E_G  
9}!qR|l3nR  
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? #uG%j  
这个差事就留给了holder自己。 Eex~xiiV  
    x:NY\._  
0WW2i{7`U  
template < int Order > UT~4x|b:O  
class holder; [I,Z2G,Jb  
template <> QC OM_$y  
class holder < 1 > D&&9^t9S  
  { A Ru2W1g  
public : 2 /\r)$ 2i  
template < typename T > ArI2wM/v  
  struct result_1 8oy^Xc+  
  { a od-3"7[  
  typedef T & result; |}s*E_/[  
} ; b.JuI  
template < typename T1, typename T2 > VK\X&Y3l  
  struct result_2 u^ +7hkk  
  { DZ'P@f)]  
  typedef T1 & result; {0Yf]FQb-a  
} ; ,Bi.1 %$  
template < typename T > dC3o9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ["k,QX  
  { i/;\7n  
  return (T & )r; Q0`wt.}V2  
} ;40/yl3r3[  
template < typename T1, typename T2 > Fx_z6a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sk<3`x+  
  { |PCm01NU!  
  return (T1 & )r1; )np:lL$$  
} :1. L}4"gg  
} ; shy-Gu&  
mA}TJz  
template <> 36&e.3/#  
class holder < 2 > F4-$~ v@  
  { K*vt;L  
public : In"ZIKaC  
template < typename T > @su^0 9n  
  struct result_1 |/|5UiX7  
  { b5dD/-Vj  
  typedef T & result; 7 UKh688  
} ; KI iO  
template < typename T1, typename T2 > 6EoMt@7g  
  struct result_2 W dK #ZOR  
  { z [}v{  
  typedef T2 & result; x/I%2F  
} ; B?gOHG*vd>  
template < typename T > $Ps|HN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Af~$TyX  
  { -e"H ^:  
  return (T & )r; 6xx<Y2@  
} ~~/|dh5  
template < typename T1, typename T2 > 9IdA%RM~mH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \$~|ZwV{  
  { $t'MSlF  
  return (T2 & )r2; y4 #>X  
} '5#^i:  
} ; aB2F C$z  
b4%??"&<Y  
!3c\NbU  
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> >。 1Z/(G1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 13$%,q)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Fo (fWvz  
hlvK5Z   
return l(i, j) = r(i, j); &.)^ %Tp\z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x$A+lj]x  
xA2YG|RU=b  
  return ( int & )i; EqkN3%IG  
  return ( int & )j; c)6m$5]  
最后执行i = j; ]NQfX[  
可见,参数被正确的选择了。 r..iko]T  
L:$ ,v^2  
U*rcd-@  
DD+7V@  
:DK {Vg6  
八. 中期总结 8?B!2  
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: K e;E1S-~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "b~+;<}Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r Xt}6[S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^  glri$m  
IEL%!RFG  
6fE7W>la  
[t m_Mg  
b i',j0B  
:_`F{rDB  
九. 简化 \S `:y?[Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \}yc`7T:L0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "=HA Y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B {n,t}z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D=A&+6B@-  
  +-*/&|^等 F/,NDZN  
2. 返回引用。 D%[mWc@1I  
  =,各种复合赋值等 r(>@qGN  
3. 返回固定类型。 k>Is:P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >jDDQ@  
4. 原样返回。 ozyX$tp  
  operator, <`8n^m*  
5. 返回解引用的类型。 { T/[cu<  
  operator*(单目) T= 80,  
6. 返回地址。 \i>?q   
  operator&(单目) Fk&c=V;SU  
7. 下表访问返回类型。 x /(^7#u,  
  operator[] 2lZ Q)   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u74[>^  
  operator<<和operator>> `z}?"BW|  
hE:9{;Gf  
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。 ; }I:\P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '0;l]/i.  
^ox=HNV  
template < typename Left > @Z_x.Y6  
struct value_return 0Uz"^xO["  
  { >.Pnkx*  
template < typename T > L8@f-Kk  
  struct result_1 c`)\Pb/O  
  { etQCzYIhn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; udK%>  
} ; X;+sUj8  
~Py`P'+  
template < typename T1, typename T2 > ;DQ ZT  
  struct result_2 A7 {\</Z  
  { P_^ +A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q_:4w$>  
} ; "`/h#np  
} ; +q<jAW A  
+uF>2b6'  
-u+vJ6EY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Gq)]s'r2  
^cC,.Fdw  
下面我们来剥离functor中的operator() ^ 'MT0j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 93>jr<A  
*g"Nq+i@  
return l(t) op r(t) 1/B>XkCJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5+4IN5o]=  
return op l(t) %@J.{@>  
return op l(t1, t2) UkwP  
return l(t) op d UE,U=  
return l(t1, t2) op b<[Or^X ]  
return l(t)[r(t)] 94`7a<&ZNL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r.=K~A  
n: ^ 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: $?iLLA~  
单目: return f(l(t), r(t)); biD$qg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <18(  
双目: return f(l(t)); #b}Z`u?@  
return f(l(t1, t2)); _IHV7*u{;  
下面就是f的实现,以operator/为例 :1Xz4wkWS*  
aH(J,XY  
struct meta_divide ,Q$ q=E;X  
  { wYXQlxdy  
template < typename T1, typename T2 > :wyno#8`-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Vi$~-6n&  
  { "m$##X\  
  return t1 / t2; IZ-1c1   
} J9nX"Sb  
} ; PCee<W_%YE  
/ y40(l?  
这个工作可以让宏来做: \[i1JG  
 `,*3[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CT <7mi!  
template < typename T1, typename T2 > \ 8}x:`vDK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tmYz R%i  
以后可以直接用 y3Qsv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ha<[b ue  
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 #powub  
(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。。。) @Ns Qd_e  
w$iX.2|9%u  
@Sn(lnlB  
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 mfn,Gjt3O  
%)8}X>xq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =_*Zn(>t`  
class unary_op : public Rettype '?' l;#^i<  
  { wh`"w7br  
    Left l; T@B/xAq5!  
public : U[-o> W#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :uS\3toj  
:gibfk]C  
template < typename T > /)>3Nq4Zx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ms#M+[a  
      { [#vH'y  
      return FuncType::execute(l(t)); #$07:UJ  
    } B)g[3gQ  
N0Lw}@p  
    template < typename T1, typename T2 > !dnH 7 "  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `:KY\  
      { M#6W(|V/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7hcYD!DS  
    } <oV(7  
} ; 7M~K,E(7~  
s WvBv  
,AFu C <  
同样还可以申明一个binary_op lIS-4QX1  
e{K 215  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -zgI_u9=EB  
class binary_op : public Rettype hBUn \~z  
  { nPl?K:(  
    Left l; 8C:z"@o  
Right r; I-*S&SiXjI  
public : B hGu!Y6f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6,"Q=9k4[  
s~g *@K>+  
template < typename T > u'DRN,h+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E7UU  
      { sf87$S0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I3I/bofz  
    } lvz7#f L~  
`iNSr?N.  
    template < typename T1, typename T2 > .@U@xRu7|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i$G@R %  
      { \V8PhO;j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xJ8M6O8  
    } *vxk@ `K~  
} ; mxC;?s;~  
zu{P#~21  
,!y$qVg'\f  
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  }q`S$P;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #OD/$f_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,m:.-iy?  
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。 WPMSm<[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )9`qG:b'  
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。。。 KL57# gV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h(_57O:  
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) ;:g@zAV  
下面是修改过的unary_op 'Aq{UGN  
06Sceq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]Ie 0S~  
class unary_op W+?4jwqw  
  { Ckuh:bs  
Left l; UECK:61Me  
  om z  
public : [!#L6&:a8  
K`zdc`/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m@v\(rT.  
IK=a*}19L  
template < typename T > |&)dh<  
  struct result_1 Yk Ki|k  
  { SsDmoEeB[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c9 _ rmz8  
} ; k2tF}  
*H2r@)Y[~  
template < typename T1, typename T2 > k9 I%PH  
  struct result_2 k)=s>&hl  
  { 3ym',q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?X<eV1a   
} ; oQVgyj.  
:bq8N@P/  
template < typename T1, typename T2 > Hd ={CFip  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A[{yCn`tM  
  { ,Ah;A[%?~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LYK"(C  
} <^jQo<kU  
'4Bm;&6M  
template < typename T > 0-Ku7<a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O;jrCB  
  { (vJNHY M  
  return OpClass::execute(lt(t)); /%1ON9o>  
} 2-v%`fA  
!PQ<04jA!  
} ; y/7\?qfTk  
xdt- ;w|  
Q\7h`d%)  
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 Ie#Bkw'*  
好啦,现在才真正完美了。 .|fH y  
现在在picker里面就可以这么添加了: \V~eVf;~  
Moza".fiN  
template < typename Right > j>"@,B g*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2-EIE4ds  
  { `l[c_%Bm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D'Df JwA  
} v^*K:#<Q!  
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。  >Abdd  
<<5(0#y#  
U$A]8NZ$S  
^k">A:E2  
:OT0yA=U  
十. bind Y]2A&0  
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。 qfm|@v|De5  
先来分析一下一段例子 K?1W!fY  
/7F:T[  
X5$Iyis  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xY(*.T9K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %l[( Iw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E]-/Zbvdv  
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。 >} i  E(  
我们来写个简单的。 C33J5'(CA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uHzU-FZ|B  
对于函数对象类的版本: f r6 fj  
{hrX'2:ClT  
template < typename Func > 33B]RGq  
struct functor_trait ]GkfEh7/J  
  { 4vB<fPN  
typedef typename Func::result_type result_type; $uVHSH5l  
} ; ENs&RZ;  
对于无参数函数的版本: t-bB>q#3>  
A$0fKko  
template < typename Ret > qu{&xjTH8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;85>xHK  
  { Dp-z[]})1  
typedef Ret result_type; ]Q)OL  
} ; #.)0xfGW)n  
对于单参数函数的版本: TKmf+ZT*r  
-k e's  
template < typename Ret, typename V1 > 'zuIBOH`j3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y}ev ,j  
  { >U27];}y  
typedef Ret result_type; R$[vm6T?  
} ; >!1-lfa8  
对于双参数函数的版本: vV-`jsq20H  
w%jII{@,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cIOlhX@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z,Dl` w  
  { M!D3}JRm  
typedef Ret result_type; Y&Z.2>b  
} ; !wh8'X*  
等等。。。 ;"-&1qHN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P{ lB50  
~dTrf>R8M  
template < typename Func > z_4J)?3  
struct func_return e8?jmN`2  
  { l}A93jSL  
template < typename T > M&9+6e'-F  
  struct result_1 60?%<oJ oH  
  { tW}'g:s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \xw5JGm  
} ; q(W3i^778  
FP4P|kl/9'  
template < typename T1, typename T2 > O5T{eBo\  
  struct result_2 p}U ~+:v  
  { Yufc{M00  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $suzW;{#  
} ; -;WGS o  
} ; B>P{A7Q  
)R1<N  
^RIl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0[W:d=C`a  
U26}gT)  
template < typename Func, typename aPicker > 5vnrA'BhBU  
class binder_1 ~6LN6}~|.  
  { @*KZ}i@._  
Func fn; 5 #E`=C%  
aPicker pk; &`2)V;t  
public : 8$Y9ORs4  
lA8`l>I  
template < typename T > (V2fRv  
  struct result_1 8XE7]&)];  
  { iSs:oH3l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J)p l|I  
} ; q9s=~d7  
Jij*x>K>y  
template < typename T1, typename T2 > ;vjOUn[E  
  struct result_2 V1B5w_^>h'  
  { p9{mS7R9T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )MTOU47U  
} ; #Ki[$bS~6  
28d'7El$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rf{rpe$  
?hy&  
template < typename T > 3AN/ H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I^$fMdT  
  { smo~7;  
  return fn(pk(t)); bY~pc\V:`w  
} 'E""amIJ  
template < typename T1, typename T2 > oe-\ozJ0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L) T (<  
  { Qh\60f>0  
  return fn(pk(t1, t2));  H6/$d  
} [S!/E4>['  
} ; d>qY{Fdz  
'm kLCS  
&&>ekG 9@  
一目了然不是么? /h|#J  
最后实现bind 1=Z0w +v{  
5VU2[ \  
Y`a3tO=Pd  
template < typename Func, typename aPicker > {F.[&/A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nZYBE030  
  { /f;~X"!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ak!G8'w  
} KJ4.4Zq{c  
P( 8OQL:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qq|57X)P*  
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。 FVJ GL  
hM@>q&q_  
十一. phoenix X45%e!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `3&v6  
r mg}N  
for_each(v.begin(), v.end(), 7J<5f)  
( QhJiB%M  
do_ 8 v%o,"  
[ &^Q/,H~S  
  cout << _1 <<   " , " c\AfaK^KF  
] ;u)I\3`*!  
.while_( -- _1), 1bX<$>x9u  
cout << var( " \n " ) SO0PF|{\r  
) ;uP:"k  
); 20Wg=p9L  
c yz3,3\e  
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: r* Ca}Z  
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 qY!Zt_Be6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {R6ZKB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $6SW;d+>n  
v` 1lxX'*  
_I5Y"o  
template < typename Cond, typename Actor > P/_['7  
class do_while j&qub_j"xX  
  { }*]-jWt1J\  
Cond cd; gRcQt:  
Actor act; g`QEu 5v  
public : [d ]9Oa4  
template < typename T > 3h`f  6  
  struct result_1 ]~siaiN[  
  { 9XB8VKu8  
  typedef int result_type; {I't]Qj_e  
} ; nAdf=D'P  
|&i<bqLw:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {"KMs[M  
g[4WzDF*  
template < typename T > DSn_0D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kE1TP]|  
  { }k.Z~1y  
  do ncT&Gr   
    { '6%2.[ o  
  act(t); `e}B2;$A3  
  } K]w'&Qm8W  
  while (cd(t)); "3Y0`&:D  
  return   0 ; ey$&;1x#5  
} 6.yu-xm  
} ; z<' u1l3  
o?Oc7 $+u  
7 HYwLG:\~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @f3E`8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YPI-<vM~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O0H.C0}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  z+X}HL  
下面就是产生这个functor的类: b@hqz!)l`  
'!B&:X)  
5\VWCI  
template < typename Actor > c@L< Z`u  
class do_while_actor X 0+vXz{~g  
  { {]4LULq  
Actor act; DkDmE  
public : l+0oS'`V*L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BnF^u5kv%  
I{=Qtnlb  
template < typename Cond > Nu)NqFG,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Nr-iae#  
} ; g *+>H1}  
5*u+q2\F  
xr^LFn)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5wU]!bxr  
最后,是那个do_ SNk=b6`9  
ysnx3(+|  
U- k`s[dv  
class do_while_invoker F#5~M<`.o  
  { 5'u<iSmBo  
public : R[]Mdt<  
template < typename Actor > EQSQFRk;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1<aP92/N&  
  { g2Z`zQA7  
  return do_while_actor < Actor > (act); }3WxZv]I}  
} aV0"~5  
} do_; ]\HvKCN}  
/&J T~M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6[AL|d DK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KLk~Y0$:v  
最后来说说怎么处理break和continue N?`' /e  
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。 jT;;/Fd3/  
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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