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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X.4ZLwX=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;>8TNB e!  
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, ;F]|HD9  
OFL+Q~~C  
j6 d"8oH _  
byj mH  
  class filler G mUs U{  
  { 41Q   
public : huD\dmQ:]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Rc.<0#  
} ; [W|7r n,q  
jl0Eg  
WUK.>eM0  
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: =O:ek#Bp  
4Z p5o`*g2  
3% 4Mq6Q`  
D.Cs nfJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y<x_v )k-  
JO6vzoS3  
<7-,`   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h/bYtE  
?UhAjtYIS  
|iJZC  
}/}`onRZ  
二. 战前分析 -/7=\kao%  
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。 h+u|MdOY\  
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 ez:o9)N4  
y^|3]G3  
j%y+W{Q[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l )V43  
  /* --------------------------------------------- */ vc{]c }  
vector < int *> vp( 10 ); f I-"8f0_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F$yFR  
/* --------------------------------------------- */ #_L&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #cF8)GC  
/* --------------------------------------------- */ .lj!~_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G]DN!7]@g  
  /* --------------------------------------------- */ *>*/|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ./*,Thc  
/* --------------------------------------------- */ >Pd23TsN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T:~W.3  
 (mD:[|.  
tsC|R~wW  
eKti+n.  
看了之后,我们可以思考一些问题: VP[!ji9P   
1._1, _2是什么? 5$Q`P',*Ua  
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。 im[gbac  
2._1 = 1是在做什么? 4qcIoO  
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。 x[@3;_'K  
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。 4^}PnU7z  
}`FC__  
{Qmb!`F  
三. 动工 cYn}we}7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N6 (w<b  
&r%^wfp  
r9'H7J  
<).qe Z  
template < typename T > ^X'7>{7Io  
class assignment WWD@rnsVf  
  { G.ARu-2's  
T value; 'wq:F?viF  
public : yf^gU*  
assignment( const T & v) : value(v) {} eV+wnE?SB5  
template < typename T2 > Tka="eyIj3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mBkQ 8e  
} ; ]_xGVwem  
0]0M>vx u  
l8lR5<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .Tqvy)'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?o'arxCxZn  
qc"/T16M]  
yVv3S[J  
&: 8&;vk  
  class holder "$;:dfrU  
  { M +q 7h+HP  
public : 0nnq/u^  
template < typename T > (Sp~+#XnF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LbI])M  
  { 1Nu`@)D0  
  return assignment < T > (t); Mo|5)8_  
} *n ?:)(  
} ; G"sc;nT  
HD|)D5wH|  
4c@F.I  
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: 'E8Qi'g  
<"%h1{V  
  static holder _1; b#j5fEY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #T`+~tW'|  
j" .6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [+7X&B  
而不用手动写一个函数对象。 [kkcV5I-  
y~1php>2f1  
M<pgaB0  
?y@pR e$2  
四. 问题分析 DTVnQC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qiJ{X{lI  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 DdBr Jx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YZ P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q2i~<;Z)9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HjR<4;2  
_J;a[Ky+[  
五. 问题1:一致性 Hf|:A(vCx  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| w2AWdO6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @6 `@.iZ  
+c_CYkHJ/  
struct holder pz=Wq4 l  
  { xWV7#Z7  
  // 7^X_tQf  
  template < typename T > W4a20KM2  
T &   operator ()( const T & r) const B6&Mtm1  
  { sg\ jC#  
  return (T & )r; n K=V`  
} {u3u%^E;R  
} ; H@2+wr)$}  
"// 8^e%Xo  
这样的话assignment也必须相应改动: +-V?3fQ  
`q*ABsj  
template < typename Left, typename Right > }1 ^.A84a  
class assignment ~;Kl/Z  
  { ^Tmmx_Xw  
Left l; 6 nhB1Aei  
Right r; OPjh"Hv  
public : 3W0:0I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FM];+d0  
template < typename T2 > b=EZtk6>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9Ua@-  
} ; }$U6lh/Ep  
=p$Wo  
同时,holder的operator=也需要改动: 1t'\!  
0[Aa2H*  
template < typename T > h 42?^mV4?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;Yj&7k1  
  { FFGTIT# {"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (^\i(cfu6Q  
} '5\1uB PKW  
+[+ Jd)Z  
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。 _Z&R'`kg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;_*F [ }w  
Pp!W$C:  
return l(rhs) = r; `BY`ltW  
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。 p {3|W<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N%y FL  
KQ3 On(d  
template < typename Tp > d?.x./1[qi  
class constant_t qsx1:Ny 1  
  { ktRdf6:~  
  const Tp t; )=@ XF0  
public : RR|Eqm3)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i|Wn*~yFOO  
template < typename T > RJM(+5xQ|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qZG >FC37  
  { [ Ma9  
  return t; ]W,g>91m  
} ) |a5Qxz  
} ; gE~31:a^  
!5-[kG&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `R^VK-=C  
下面就可以修改holder的operator=了 LX'US-B.!  
$'Z!Y;Ue  
template < typename T > 0M p>X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yg b#U'|  
  { #S)*MT4ke  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7 &Aakl  
} gK'MUZ()  
uPPe"$  
同时也要修改assignment的operator() ~MX@-Ff  
^y,ip=<5\3  
template < typename T2 > pV8,b   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sEa:p: !  
现在代码看起来就很一致了。 zO,sq%vQn'  
D~}4N1  
六. 问题2:链式操作 W%o){+,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V<7Gd8rDMM  
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。 8}"j#tDc  
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。 4w,}1uNEf  
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。 5I14"Qf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &knnWm"  
bvG Vfr "  
template < typename T > >J1o@0tk  
struct result_1 _%]H}N Q  
  { #*~Uu.T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !8$}]uWP  
} ; ~+F: QrXcI  
%j,Ny}a   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: foeVjL:T  
t j0vB]c  
template < typename T > 6yU~^))bx  
struct   ref [Zf<r1m  
  { Jc+U$h4  
typedef T & reference; 3^\y>  
} ; <|4j<U  
template < typename T > {BF\G%v;+  
struct   ref < T &> S.z;Bm  
  {  7)T+!>  
typedef T & reference; ,Xw/ t>  
} ; m`|Z1CT  
1NTe@r!y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U7W ct %  
6!$S1z#wM  
template < typename T > C{D2mSS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4}CRM# W2  
  { ! 9e>J  
  return l(t) = r(t); d dPJx<  
} 1\2 m'o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 A28w/ =e7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z(ajR*\#  
khR3[ju{^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 I'gnw~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "~ /3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \yqiv"'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;Cwn1N9S  
最后的布局是: gOkO8P6P8  
                Add 1;h>^NOq  
              /   \ l @Ki`if  
            Divide   5 P+/L, u  
            /   \ gSC@uf  
          _1     3 Pzqgg43Xf  
似乎一切都解决了?不。 kU /?#s  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1ysA~2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 buoz La  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .q=X58tHu  
b7n~z1$  
template < typename Right > `XnFc*L 1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Bw$-*FYE  
Right & rt) const ns3k{l#  
  { oTL "]3`'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4Vs;Y&t]  
} y|aWUX/a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,iyIF~1~#>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]:njP3r  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 XEuv aM  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Vf@/}=X *  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2#R"#Q!  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ovl@[>OB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l20q(lb  
o^ 4+eE  
template < class Action > *n47.(a2i  
class picker : public Action 9 7g\nq<  
  { 'fB`e]_  
public : M_e! s}F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pxN'E;P-  
  // all the operator overloaded L/ZZe5I  
} ; #Ky0` n  
|oM6(px  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 WRgz]=W3w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _w26iCnB{  
_k}b  
template < typename Right > 1~*_H_Q't  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r}991O<  
  { xP*RH-<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %6n;B|!  
} pp:+SoyN  
5mV'k"Om#"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :+6m<?R)T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 H$;\TG@,  
,"/_G  
template < typename T >   struct picker_maker vL><Y.kOEs  
  { \KEL.}B9E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; njIvVs`q  
} ; 83dOSS2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P k,^q8;  
  { FUH1Z+9  
typedef picker < T > result; .B)v " Sw#  
} ; >!$4nxq2>  
UeRenp  
下面总的结构就有了: s"'1|^od  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q q`Uv U  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8'YL!moG|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y0Tb/&xN  
至此链式操作完美实现。 M:x8]TA  
jJf|Ok:G{  
l`1ZS8 [.  
七. 问题3 \h yTcFb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 koUH>J:  
E>ev/6ox  
template < typename T1, typename T2 > g5cR.]oz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?gkK*\x2  
  { -,rl[1ZYZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BYGLYT;Z  
} PvM<#zq_  
@<Y Za$`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d ] [E;$  
sC#Ixq'ls7  
template < typename T1, typename T2 > (d (whlF  
struct result_2 QCjmg5bf'7  
  { CN >q`[!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `*slQ }i  
} ; | zAey\  
cB<Zez  
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? $UH_)Q2#J^  
这个差事就留给了holder自己。 55AG>j&41  
    [fb-G5x  
|[qI2-el?  
template < int Order > :9)>!+|'  
class holder; l +#`  
template <> 0}ZuF.  
class holder < 1 > 41:Z8YL(  
  { z`BRz&  
public : Fb_~{q  
template < typename T > isaT0__8  
  struct result_1 P }PSS#nn  
  { 2Zl65  
  typedef T & result; !~RD>N&n  
} ; wU=(_S,c  
template < typename T1, typename T2 > J3$ihH.  
  struct result_2 Ji7A9Hk  
  { ;[|x5o /<  
  typedef T1 & result; gcz1*3)  
} ; E 1>3[3  
template < typename T > ~r{Nc j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u%T.XgY=j  
  { s_]rje8`  
  return (T & )r; F'"-4YV>&  
} h.c)+wz/%C  
template < typename T1, typename T2 > _x:K%1_[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?=\h/C  
  { ve>8vw2  
  return (T1 & )r1; Ar\`OhR  
} #3qkG)  
} ; {u!,TDt*  
gU 8'7H2  
template <> &r_:n t  
class holder < 2 > 5ogbse"  
  { ;eWVc;H  
public : O[ N{&\$  
template < typename T > s*VZLKO  
  struct result_1  m.2  
  { 3Y=S^*ztd  
  typedef T & result; Pukq{/27  
} ; =]D##R  
template < typename T1, typename T2 > I*0 W\Qz@  
  struct result_2 %Jw;c`JM  
  { & MAIm56~  
  typedef T2 & result; iA:CPBv_mu  
} ; b)df V=  
template < typename T > W}EO]A%f.\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $u`;{8  
  { YT-t$QyL  
  return (T & )r; "=Ziy4V  
} 8]0R[kjD  
template < typename T1, typename T2 > ,C CIg9Pt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M#:Mwa$  
  { 3fGy  
  return (T2 & )r2; ?.4u'Dkn=  
} Y#Hf\8r,d  
} ; > sUk6Z~  
' rXkTm1{  
~#g Vs*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> >。 r<"1$K~Ka  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DB?[h<^m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ArF+9upGY  
k6dSj>F>  
return l(i, j) = r(i, j); /+3|tb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `T}e3l  
Lrz>00(*4  
  return ( int & )i; DTJ~.  
  return ( int & )j; ny#7iz/  
最后执行i = j; ;Yi ;2ttW  
可见,参数被正确的选择了。 8(ZQD+U(9F  
tv?~LJYN  
z/;NoQ-  
M T{^=F ]  
($ae n  
八. 中期总结 W/+|dN{O+g  
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: ql],Wplg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !QYqRH~ 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fIFB"toiPE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q~`]0R159e  
(}}BZ S&.  
Fn 6>n04v  
4$.4,4+  
6W~F nJI  
9 =hA#t.#  
九. 简化 x; :[0(st}  
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。 K+n6.BzW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m!v`nw]  
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: Mj[ v _&N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tdEu4)6  
  +-*/&|^等 Mq6"7L  
2. 返回引用。 ~uV.jh  
  =,各种复合赋值等 G`w7dn;&  
3. 返回固定类型。 Tl9_Wi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \+ K ^G  
4. 原样返回。 g{dyDN$5|w  
  operator, <~f/T]E,  
5. 返回解引用的类型。 2<<,aL*  
  operator*(单目) u TOL  
6. 返回地址。 .\i9}ye  
  operator&(单目) y|c]r!A  
7. 下表访问返回类型。 #O G_O I  
  operator[] 1!,lI?j,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HSyohP87  
  operator<<和operator>> }>SHTHVye  
D @T,j4o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #Mi>f4T;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \Q]2Zq  
1 aIJ0#nE  
template < typename Left > TVYO`9:CW  
struct value_return ?. CA9!|   
  { +|\dVe.  
template < typename T > 1)M3*h3  
  struct result_1 L{osh0  
  { 6 70g|&v.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pgb<;c:4  
} ; 1P&c:n  
R$NH [Tz  
template < typename T1, typename T2 > QIG MP=!j  
  struct result_2 z]~B@9l  
  { YpXUYNy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (l9U7^S"{K  
} ; ]"aC wr  
} ; L1M]ya!l  
oE)tK1>;H  
YI&7s_% -  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fXO"Mr1  
4RJ8 2yq-  
下面我们来剥离functor中的operator() fok OjTE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: par $0z/  
91`biVZfA  
return l(t) op r(t) G+=&\+{#4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;PGC9v%i  
return op l(t) j2g#t  
return op l(t1, t2) }hEBX:-  
return l(t) op V/<dHOfR\  
return l(t1, t2) op j[9xF<I  
return l(t)[r(t)] IZniRd;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iiKFV>;t/  
[sbC6(z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :,6dW?mun6  
单目: return f(l(t), r(t)); bvs0y7M='  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cKdy)T%;  
双目: return f(l(t)); ~cQP4 kBD]  
return f(l(t1, t2)); ,~%Qu~\  
下面就是f的实现,以operator/为例 -7hU1j~I  
<HI5xB_  
struct meta_divide NZmmO )p4  
  {  E~jNUTq  
template < typename T1, typename T2 > " #_NA`$i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1KAA(W;nq  
  { &KX|gB'  
  return t1 / t2; vD^^0-Pk6  
} 5fSDdaO  
} ; 6D6=5!l  
0X~Dxs   
这个工作可以让宏来做: ':kBHCR7  
;"wU+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p~$\@8@  
template < typename T1, typename T2 > \ p~DlZk"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -9\O$I-3  
以后可以直接用 ;F"W6G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'P39^rb  
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 q$0^U{j/  
(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。。。) iMYvCw/t6  
Ilsh Jo  
`yNNpSdS1  
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 )d_)CuUBe  
]Y}faW(&Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I?Hj,lN  
class unary_op : public Rettype (SU*fD!t  
  { ) yRC$7I  
    Left l; t-3wjS1v  
public : ?9 m3y0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y+F$]!hw  
;M>0,  
template < typename T > C5*j0}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UdT ~ h  
      { E _/v$  
      return FuncType::execute(l(t)); hnmFhJ !g  
    } Fu(e4E  
&l-g3l[  
    template < typename T1, typename T2 > = r_&R#~GT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :~{XL>:S  
      { &W)k s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  J<V}g v  
    } 76 #  
} ; yAi#Y3!::  
Wi'BX#xCB  
W9ZT=#>)[  
同样还可以申明一个binary_op qL,QsRwN  
?so 3Kj6H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T<mk98CdE  
class binary_op : public Rettype K &Ht37T  
  { 9L*gxI>  
    Left l; &:nWZ!D  
Right r; mAX]m1s  
public : )U`H7\*)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j}X4#{jgC  
^-f5;B`\i  
template < typename T > x\3tSP7Vp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Oh;._PS  
      { _|g(BK2}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xa Yx avq  
    } (TDLT^  
N V^ktln  
    template < typename T1, typename T2 > (IAl$IP63s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h,\^Sb5AP  
      { pIqPIuy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1e _V@Vy  
    } +d2+w1o^V  
} ; D-8%lGS  
ouPwhB,bg  
~i=/@;wRp  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q{0-pHr}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  N_=7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F C2oP,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J<H$B +;qR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m Wsegq4  
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。。。 9 %,_G.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `Z{; c  
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) EN+WEMro  
下面是修改过的unary_op ;#G>qo  
o`DBzC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u> %r(  
class unary_op !-|&  
  { ? Ls]k  
Left l; 3|[:8  
  P(VQD>G  
public : w(k7nGU]  
{t;Q#Ou.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  4O[5,  
k(3 s^B  
template < typename T > uY5f mM9  
  struct result_1 AA^3P?iD  
  { QtW5; A-h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'i%Azzv  
} ; 13}=;4O  
~g;(` g  
template < typename T1, typename T2 > t/u$Ts  
  struct result_2 aEy_H-6f  
  { ^pKC0E[%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o{ f n}  
} ; X:j&+d2g0/  
#ie{!Mh  
template < typename T1, typename T2 > Y\%R6/Gj|u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &+J5GHt@  
  { Y=vA ;BE]R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bqS*WgMY-  
} MztT/31S  
 sFx $  
template < typename T >  h%E25in  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' f}^/`J  
  { yV$p(+KkS  
  return OpClass::execute(lt(t)); < ;Qle  
} n?YGX W/  
]Q6,,/nn  
} ; Q5Y4@  
JLT':e~PX  
"3Ag+>tuRW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [ j1SX-NX  
好啦,现在才真正完美了。 7`~h'(k  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4:nmo@K &~  
!#f4t]FM`B  
template < typename Right > n)sK#C-VA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :>Z0Kb}7  
  { qV/"30,K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *xkbKkm  
} {S~2m2up0L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [77]0V7  
6:330"9  
0 -=onX  
ZZ]/9oiF%  
E$ F)z  
十. bind [\@!~F{  
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。 YZr^;jfP  
先来分析一下一段例子 ucJR #14  
29,`2fFr  
Kcsje_I-M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q.K >v'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wI#rAx7f-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (x&#>5  
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。 9/~m837x  
我们来写个简单的。 +ulX(u(,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IN , @  
对于函数对象类的版本: X.j#??  
~ W52Mbf  
template < typename Func > 0aQNdi)b  
struct functor_trait a_x$I? ,  
  { l1gAm#  
typedef typename Func::result_type result_type; =y0!-y  
} ; U5dJ=G  
对于无参数函数的版本: y!blp>V6  
CW*6 -q  
template < typename Ret > U87VaUr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *h@nAB\3  
  { o:f=dBmoX  
typedef Ret result_type; 7M3q|7 ?  
} ; ^ }U{O A  
对于单参数函数的版本: : b $ M  
<!5N=-  
template < typename Ret, typename V1 > !+U#^2Gz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ENA8o}n  
  { L7X._XBO[  
typedef Ret result_type; TcauCL  
} ; UF D_  
对于双参数函数的版本: A!Xn^U*p  
y;;^o6Gnw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w{I60|C]*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q]{DhDz ?+  
  { ?mG ?N(t/h  
typedef Ret result_type; PM[6U#  
} ; LL9I:^  
等等。。。 {Y` 0}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rya4sxCh  
s^L\hr  
template < typename Func > 6;*tw i  
struct func_return @#*B|lHE  
  { R?Iv<(I  
template < typename T > $v-lG(  
  struct result_1 4y>G6TD^  
  { 14s+ &  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0EPF; Xx  
} ; \n`UkxZn+  
gRSM~<  
template < typename T1, typename T2 > [MFV:Z  
  struct result_2 P@k ;Lg"  
  { *Ty>-aS1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :3Ty%W&&  
} ; 1V FAfv%}  
} ; m4>v S  
+:/`&LOS-  
ndF Kw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sBwkHsDD  
<ywxz1i  
template < typename Func, typename aPicker > TD!QqLW  
class binder_1 r}"T y  
  { xV}|G   
Func fn; {3_M&$jN  
aPicker pk; @zsr.d6Q  
public : #/\FB'zC  
x*Z"~'DI  
template < typename T > 4&$hBn=!  
  struct result_1 BIw9@.99B-  
  { ^~=o?VtBg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `.L8<-]W  
} ; 4)v\Dc/9i  
< g6 [mS  
template < typename T1, typename T2 > KXicy_@DC`  
  struct result_2 B<8Z?:3YS  
  { Z~T- *1V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qnr' KbK  
} ; 8Vl!&j0s^  
j><.tA~i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} li/IKS)e$  
_wZ(%(^I  
template < typename T > FjkE^o>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vwm\a]s  
  { c9r2kc3cy{  
  return fn(pk(t)); .!nFy`  
} (Pvch!  
template < typename T1, typename T2 > %8S!l;\H5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n+Fl|4  
  { !Aj_r^[X`  
  return fn(pk(t1, t2)); ,lL0'$k~  
} f\^FUJy  
} ; Nl;rg*@o  
A4%0  
{^MR^4&}(  
一目了然不是么? %z.u % %  
最后实现bind JGGss5  
(8=Zr0He  
;<ed1%Le,  
template < typename Func, typename aPicker > oVc_ (NH-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L.+5`&  
  { K V  4>(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ro^Y$;G  
} bG2 !5m4L  
7v%~^l7:x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~q-|cl<  
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。 W9a H]9b  
&W".fRH_O  
十一. phoenix ~[ve?51  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cJi5\<b  
//V?rs  
for_each(v.begin(), v.end(), (nvSB}?  
( G^)|c<'M  
do_ /+02 BP  
[ ^XZm tB  
  cout << _1 <<   " , " Q8z>0ci3o  
] mQo]k  
.while_( -- _1), H^'*F->BA  
cout << var( " \n " ) z@T;N'EM  
) (Ozb+W?  
); L7a+ #mGE  
H'Z[3e  
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: jr~76  
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 !C#q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |iO2,99i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8M(N   
0~an\4nh  
gt}/C4|  
template < typename Cond, typename Actor > )Bd+jli|s  
class do_while lyv9eM  
  { "F)7!e  
Cond cd; TxPP{6t  
Actor act; 4s0>QD$J  
public : ^t9"!K  
template < typename T > Ao?H.=#y  
  struct result_1 Dve5Ml-  
  { #t3j u^ |?  
  typedef int result_type; .\*\bvyCw  
} ; Lrr6z05FQ  
B6$s*SXNp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gy9!T(z  
pS0-<-\R  
template < typename T > hvZW~ =75  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) ,*&rd!  
  { :^J(%zy  
  do '<4OA!,^)  
    { O{SU,"!y  
  act(t); 1 *;?uC\  
  } ^N0hc!$  
  while (cd(t)); WpSdukXY{  
  return   0 ; ZaXK=%z  
} =2->1<!x6<  
} ; >/$Q:92T  
n'%*vdHK m  
|Q.?<T:wt=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /$I&D}uR`  
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。 _%Mu{Ni&  
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。 %)\Cwl   
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。 DRf~l9f  
下面就是产生这个functor的类: p5G O@^i  
4?72TBl]  
fN8A'p[  
template < typename Actor > N#]f?6 *R  
class do_while_actor kwZC 3p\\  
  { fs~n{z,ja%  
Actor act; J"FKd3~:E  
public : NoZz3*j=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .eq-i>  
v8-F;>H  
template < typename Cond > _qJ[~'m<^C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2ORWdR.b  
} ; oBKZ$&_h  
49Ht I9@  
Q.M3rRh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K& 2p<\2  
最后,是那个do_ LNk 3=v2M  
1pO ;aG1O  
q:1 1XPP  
class do_while_invoker 6t/})Xv  
  { U{eC^yjt"o  
public : "0zMx`Dh  
template < typename Actor > D.R5-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [9aaHf@'  
  { /KlA7MH6  
  return do_while_actor < Actor > (act); .-c3f1i  
} z9;vE7n!  
} do_; P]r"E  
x1mxM#ql  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C2ToT\^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dpJi5fN  
最后来说说怎么处理break和continue Mr/^V,rA  
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。 >G/>:wwSP.  
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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