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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w6FVSU]sY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WSV[)-=:  
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, 0D:eP``  
L qdz qq  
WuUT>om H  
hsZ}FLStJ  
  class filler qS}pv  
  { )3A%Un#B  
public : 6Z7J<0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V H2/  
} ; =]<JkWSk  
^dCSk==  
m0_B[dw  
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: 3P[u>xE  
3E]IEf  
$G@^!(  
9G"-~C"e3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z1`z k0  
)*I%rN8b   
f+W8Gszi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ruTj#tWSo  
C8bv%9  
DY6ra% T  
(D <o=Q  
二. 战前分析 fS?fNtD6<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Od@<L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ygS vYMC  
SE<hZLd"  
8j<+ ' R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9o|#R&0  
  /* --------------------------------------------- */ QQIU5  
vector < int *> vp( 10 ); Y%A KN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H]d'#1G  
/* --------------------------------------------- */ 95X!{\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k=8LhO  
/* --------------------------------------------- */ ~sUWXw7~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T_1p1Sg  
  /* --------------------------------------------- */ tpP2dg9dF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {_<,5)c  
/* --------------------------------------------- */ }$T!qMst{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?~#{3b  
'p:L"L}Q?  
aq<QKn U  
P|{Et=R`1  
看了之后,我们可以思考一些问题: [tY+P7j9)  
1._1, _2是什么? GYM6 `  
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。 >h<bYk"9Q  
2._1 = 1是在做什么? Isna KcLM  
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。 z3>oUq{  
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。 %zA$+eT  
_mSQ>BBRl  
S+Vsy(  
三. 动工 Yiy|^j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sg!* %*XQ  
D"RxI)"HP  
~A =?_5kJ  
5xF R7%_&  
template < typename T > 'YUx&F cM  
class assignment sM8AORd  
  { k9iXVYQ.;r  
T value; baL-~`(T  
public : y/}ENUGR  
assignment( const T & v) : value(v) {} {pof=G  
template < typename T2 > y$^.HI02jP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b/g"ws_  
} ; l5bd);L tq  
e:H9!  
SuU %x2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jQ[M4)>_k`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +HxL>\  
OlI{VszR  
RIQw+RG >  
Ul?92  
  class holder 2r~&+0sBP  
  { =-GHs$u%f  
public : *zR   
template < typename T > YDMimis\H5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const baVSQtda  
  { b 7%O[  
  return assignment < T > (t); l-mf~{   
} ~0~f  
} ; OK"B`*  
P Zc{wbjp&  
wRi` L7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j/9Uf|z-_  
K@PQLL#yJp  
  static holder _1; :x<'>)6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kW=GFj)L  
x3>PM]r(V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1~# 2AdG  
而不用手动写一个函数对象。 g~AO KHUP  
td6$w:SN,l  
@xI:ZtM  
 4[] /  
四. 问题分析 "x)xjL  
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。 HRY?[+  
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。 CL-mt5Kx#7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L9=D,C~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /\_wDi+#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *NDM{WB|)  
*4tJ|m6"Y6  
五. 问题1:一致性 CNiUHUD  
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?| xX ktMlI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D/&^Y'|T  
iS"(  
struct holder lV0\UySH  
  { NHCdf*  
  // -OS&(7  
  template < typename T > k'K&GF1B  
T &   operator ()( const T & r) const '`*{ig  
  { AShnCL8uR  
  return (T & )r; a|x1aN 0  
} {G D<s))  
} ; 1*"t-+|  
DGwN*>X  
这样的话assignment也必须相应改动: rK\)  
:OVre*j  
template < typename Left, typename Right > t TAql n|  
class assignment ! Bv"S0  
  { H -sJt:  
Left l; 1.Ximom  
Right r; 8SGFzb! h  
public : BF_R8H,<%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z/wK UK;  
template < typename T2 > D{{ ME8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %`P6a38j  
} ; Y70[Nz  
bJo)rM :m  
同时,holder的operator=也需要改动: y@kRJ 8d  
9aR-kcvJIJ  
template < typename T > 9$z|kwU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E,[@jxP  
  { G' ~Z'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mOb*VH  
} 5UQz6DK  
[`~E)B1Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >h0iq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V^P]QQ\ )  
DB'd9<  
return l(rhs) = r; TRl,L5wd-?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v: Av 2y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X4:\Shb97  
1jJ>(S  
template < typename Tp > f;C*J1y  
class constant_t S`Jo^!VJ4  
  { :)UF#  
  const Tp t; 8X@p?43  
public : S0\;FmLIc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bm>,$GW(  
template < typename T > E*ug.nxy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K 9ytot  
  { 'E{n1[b  
  return t; @?$x  
} Dk!;s8}*c  
} ; +mQMzZZTZ  
cY|?iEVs)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pcd*K)  
下面就可以修改holder的operator=了 cuO)cj]@e  
,&$+ {3  
template < typename T > Q2c|sK8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W)dQ yZ>J  
  { I+,~pmn:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G[}$s7@k  
} W0X/&v,k*  
HuPw?8w=  
同时也要修改assignment的operator() =/Ob kVYf  
|F }y6 gH  
template < typename T2 > U[EM<5@I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +/tN d2  
现在代码看起来就很一致了。 :Yi1#  
Wj"\nT4  
六. 问题2:链式操作 }fps~R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @l)HX'z0d  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >hkmL](^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y40`~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iGxlB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Lo^0VD!O  
Yj/aa0Ka4  
template < typename T > cFcn61x-  
struct result_1 (yjx+K_[  
  { u^DfRd&P0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H ?Vo#/  
} ; :DI``]Si\  
Y}<w)b1e|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: aDrF" j  
b&AGVWhh  
template < typename T > >K }j}M%  
struct   ref J9!}8uD  
  { S VCTiG8t  
typedef T & reference; \J*~AT~5q  
} ; "gD]K=  
template < typename T > E8_j?X1  
struct   ref < T &> OF[y$<jM  
  { MKqMH,O  
typedef T & reference; T5* t~`bfU  
} ; ch|4"&g  
BHoy:Tp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KIY/nu   
Af~>}-`a  
template < typename T > ObK-<kGcB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]mDsd*1  
  { {+`'ZU6C  
  return l(t) = r(t); v2OK/W,0  
} V}?*kx~T2C  
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。 +m|S7yr'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^|u7+b'|t  
8+HXGqcv  
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 HPz9Er  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7R4sd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &J>XKO nl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lD`@{A  
最后的布局是: O*;$))<wX  
                Add >3{#S:  
              /   \ q1rBSlzN  
            Divide   5 DRp h?V\  
            /   \ ~ IPel  
          _1     3 iLQFce7d|&  
似乎一切都解决了?不。 L#t^:%   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0:NCIsIm<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RKIBFP8.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: U/hf?T;  
~.FeLWP  
template < typename Right > "H{Et b/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9T`$gAI  
Right & rt) const 9%+Nzo(Fd  
  { vBP 5n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y^Of  
} ~3f`=r3/.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  fP+RuZ  
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。 +<l6!r2Z  
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。 +JyD W%a:L  
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。 OoW,mmthj>  
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。 XH^X4W  
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? \fX0&l;T9\  
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: K1S:P( S  
r;>2L'  
template < class Action > xIOYwVC  
class picker : public Action %Aqt0e  
  { b-)m'B}`  
public : Q9Tt3h2ga  
picker( const Action & act) : Action(act) {} = aO1uC|6C  
  // all the operator overloaded kn$2_I9  
} ; kGz0`8U Ru  
Ox| ?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O4)'78ATp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: eo#2n8I>=1  
j{8;5 ?x  
template < typename Right > !?AgAsSmc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U?@ s`.  
  { Ff eX;pi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4q9+a7@  
} Yz%AKp  
c0 I;8z`b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %S`ygc}|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 hg2a,EU\Z  
ILN Yh3  
template < typename T >   struct picker_maker MNuBZnO  
  { `_MRf[Z}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I{/}pr>  
} ; 3np |\i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _Wb3,E a=  
  { 5`_UIYcI  
typedef picker < T > result; '' Pu  
} ; U4$}8~o4  
TnuaP'xZ  
下面总的结构就有了: g!QX#_~Il  
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。 b0(bL_,  
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。 `>HM<Nn-0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @IXvp3r  
至此链式操作完美实现。 pr=f6~Z-y  
;7:_:o[.  
.RazjXAY  
七. 问题3 j7(S=  
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。 c"wk_ #  
rtjUHhF  
template < typename T1, typename T2 > s%bm1$}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S17iYjy#8T  
  { E;o "^[we  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;bYpMcH  
} hL?"!  
[-5l=j r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  ~ERA  
&06pUp iS  
template < typename T1, typename T2 > r_"=DLx6  
struct result_2 bMA\_?  
  { U } K]W>Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G?,b51"  
} ; <MQTOz oj  
PHxU6UPqy  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (kYwD  
这个差事就留给了holder自己。 I)(@'^)  
    )yTBtYw3  
hZwbYvu  
template < int Order > 4[XiD*  *  
class holder; Fkvf[!Ci  
template <> ZRy'lW  
class holder < 1 > >)j`Q1Qc\  
  { rOo |.4w  
public : up;^,I  
template < typename T > _{C =d3  
  struct result_1 n40&4n  
  { P\rA>ZY  
  typedef T & result; F97HFt6{  
} ; )c<X.4  
template < typename T1, typename T2 > ,hVDGif  
  struct result_2 v =]!Po&Q-  
  { 6k=*O|r  
  typedef T1 & result; "9v4'"  
} ; ]aZ3_<b  
template < typename T > N51e.;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xf7_|l  
  { nB9(y4  
  return (T & )r; AxAbU7m  
} %E"dha JY  
template < typename T1, typename T2 > -+HD5Hc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )JXlPU  
  { c}G\F$  
  return (T1 & )r1; X(npgkVP\  
} /J5)_> R:  
} ; ]kir@NMv>  
>Tp`Kri  
template <> 2[X\*"MQ2  
class holder < 2 > G_E \p%L>]  
  { "nA~/t=  
public : 8dUP_t~d#q  
template < typename T > &~&oB;uR  
  struct result_1 cna/?V  
  { T(z/Jm3  
  typedef T & result; ..fbRt  
} ; `L m9!?  
template < typename T1, typename T2 > 'E)g )@^  
  struct result_2 i `7(5L~`  
  { v\G+t2{  
  typedef T2 & result; |ERf3  
} ; c>b{/92%  
template < typename T > 2u%YRrp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :soR7oHZ  
  { jmJeu@(  
  return (T & )r; #/ HQ?3h]  
} /=[hRn@)A  
template < typename T1, typename T2 > 6R|^IPOGp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5_[we1$P  
  { S7h?tR*u  
  return (T2 & )r2; FT Ytf4t  
} % pQi}x  
} ; 43s8a  
&Vy.)0  
~F.kgX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZkqZO#nq C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Zv5vYe9Ow  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: XR+  
q^ eLbivVE  
return l(i, j) = r(i, j); nC5]IYL|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VLcwBdo  
,DD}o  
  return ( int & )i; ho%G  
  return ( int & )j; 4XgzNwm  
最后执行i = j; 0gsRBy  
可见,参数被正确的选择了。 Nz%Yi?AF  
kL e{3>}j  
6^sH3=#  
i'3)5  
b6d}<b9#  
八. 中期总结 7qL B9r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M-/2{F[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S#b)RpY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sf Zb$T J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >^GAfvW  
"V <WC"  
 NArr2o2  
xp F(de  
v!j%<H`NI  
PM3fJhx  
九. 简化 |e91KmiqJ  
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。 Ge ?Q)N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v<vaPvW  
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: !,OY{='  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2Ft#S8  
  +-*/&|^等 zsr;37  
2. 返回引用。 ttY[\D&ZS  
  =,各种复合赋值等 &HtG&RvQf  
3. 返回固定类型。 *YP:-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8 Y))/]R  
4. 原样返回。 iZE7 B7K  
  operator, gTk*v0WBm  
5. 返回解引用的类型。 v,jB(B^|Z  
  operator*(单目) Ao, <G.>R  
6. 返回地址。 'DD~xCXE  
  operator&(单目) eQJyO9$G  
7. 下表访问返回类型。 \u*[mrX_B:  
  operator[] T'-kG"lb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TU^s!Tj  
  operator<<和operator>> P\%aJ'f~  
^!Tq(t5V  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5l]qhi3f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [tkP2%1  
BFQ`Ab+  
template < typename Left > =%d.wH?dZ/  
struct value_return 9>/:c\q+  
  { 'H(khS  
template < typename T > ({mlA`d]  
  struct result_1 NY/-9W5T4  
  { NBD1k;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p7Z/%~0v:  
} ; 5z Pn-1uW  
{Z}zT1kA  
template < typename T1, typename T2 > < 49\B  
  struct result_2 M%2w[<-8c  
  { co*XW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j/uzsu+  
} ; kudXwj  
} ; hR,5U=+M7  
^qNZ!V4T  
,|?rt`8)Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _VJG@>F9-  
Hv</Xam  
下面我们来剥离functor中的operator() n9Ktn}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MPMAFs  
%:8XZf  
return l(t) op r(t) 3K%_wCZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7)*QX,4C  
return op l(t) KMXd  
return op l(t1, t2) <tv"I-2  
return l(t) op S"%W^)mZ  
return l(t1, t2) op 3-gy)5.x e  
return l(t)[r(t)] SHQgI<D7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yc0_ 7Im?  
-H$C3V3]  
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: 3aFD*S  
单目: return f(l(t), r(t)); gp4@6HuUd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5UvqE_  
双目: return f(l(t)); Y{<SD-ibZ$  
return f(l(t1, t2)); 6*s:I&  
下面就是f的实现,以operator/为例 CK8!7=>}^  
@O8X )  
struct meta_divide *z__$!LR  
  { O5ZR{f&  
template < typename T1, typename T2 >  q{pa _  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q+dLWFI  
  { AdWP  
  return t1 / t2; qcoTt~\  
} ;rC< C  
} ; $ spk.j  
i}v3MO\X  
这个工作可以让宏来做: _CG ED{b@  
C /w]B[H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *#j_nNM4  
template < typename T1, typename T2 > \ -EG=}uT['b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :_kZkWD5  
以后可以直接用 bdHHOpXM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q@/Z~xw"'I  
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 `vD.5  
(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。。。) a7"Aq:IjU  
bf6:J `5Z  
?L6pB]l8b  
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 < mp_[-c  
v8>bR|n5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AL*M`m_  
class unary_op : public Rettype U<wM#l P|Z  
  { la>H&  
    Left l; 0lS=-am  
public : Nq#B4Zx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {tUxRX  
=$#=w?~%  
template < typename T > rV B\\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N;* wd<  
      { ->2m/d4a  
      return FuncType::execute(l(t)); r?HbApV P  
    } GxA[N  
$J*lD -h-  
    template < typename T1, typename T2 > @gk{wh>c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [n&SA]a  
      { :i* =s}cv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;-8]  
    } $tDM U3,W  
} ; | A# \5u  
Ym 1; /'  
z|O3pQn~  
同样还可以申明一个binary_op j {Sbf04  
C wwZ~2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z=s.`?Z  
class binary_op : public Rettype ]r>m{"~E  
  { I.kuYD62  
    Left l; "/d  
Right r; N 'YzCq;M  
public : K6N+0#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1'b}Y 8YO  
WZcAwYB  
template < typename T > UHX,s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fiW2m=h_  
      { 6/&|)gW',  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !G;|~|fMV  
    } ]4]AcJj  
=L*-2cE6#  
    template < typename T1, typename T2 > C%AN4Mo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &+ UnPE(  
      { C&;m56  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _xr@dK<   
    } U$LI~XZM  
} ; <J-.,:  
9}' 92  
:*eJ*(M  
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 ]BfJ~+ N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b 4A1M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =jvL2ps<  
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。 `Af5%m[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X08[,P#I  
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。。。 GB}!7W"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K k|mV&3J  
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) )3)x/WM  
下面是修改过的unary_op lFa?l\jLXZ  
_Q7]Dw/w\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {2L V0:k2  
class unary_op m3=Cg$n  
  { qq>Qi(>  
Left l; p']{WLDj2  
  .@ @&q4= &  
public : ),5A&qT*  
a|Wrc)UR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t(xe*xS  
[@/s! i @  
template < typename T > e)aH7Jj#  
  struct result_1 YqYobL*q/  
  { 5W(`lgVs,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &<t`EI];)4  
} ; E6#")2C~  
lfqsoIn;  
template < typename T1, typename T2 > /~pB_l  
  struct result_2 C;oO=R3r  
  { e(vnnv?R{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yZ,S$tSR  
} ; {VKP&{~O  
ksF4m_E>YB  
template < typename T1, typename T2 > ]~4*ak=)5\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tfw5i,{  
  { cQ(,M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .cB>ab&  
} S%o6cl=  
U9"Ij}  
template < typename T > 3 ]w a8|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fK+[r1^  
  { rS_pv=0S  
  return OpClass::execute(lt(t)); CmdPa!4)  
} ~LJtlJ 0  
[uFv_G{H  
} ; 'W/AYF^5  
+{WZpP},v  
jm,:jkr  
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 :b<<  
好啦,现在才真正完美了。 0iVeM!bM  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2tZ\/6G<  
[S?`OF12  
template < typename Right > Og?P5&C"9D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fnK H<  
  { wN:vI(C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sq+cF/jo6  
} ?6 "B4%7b  
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。 na3lbwq  
Ie4X k  
bDnT><eH  
Wo6C0Z3g}  
!XO"lS  
十. bind ,$"T/yYer  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &"clBR Vg  
先来分析一下一段例子 j4$NQ]e^4  
-P28pVX`  
9Rb tFwbn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7e6; |?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8^hbS%s!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]wEFm;N  
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。 mg<S7+  
我们来写个简单的。 P>_ r6C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ogG:Ai)90  
对于函数对象类的版本: h&x;#.SYK  
VF g"AJf  
template < typename Func > 3<}r+,j  
struct functor_trait _A6e|(.ll  
  { GW0e=Y=LR  
typedef typename Func::result_type result_type; K'b #}N\  
} ; o^+g2;Ro  
对于无参数函数的版本: +7j7zpw  
WTwura,  
template < typename Ret > M^0^l9w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i?6#>;f  
  { #fq&yjl#A  
typedef Ret result_type; 6d;RtCENo  
} ; 'v%v*Ujf[  
对于单参数函数的版本: E<77Tj  
_p0G8  
template < typename Ret, typename V1 > 3mT6HGSKR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1=mb2A  
  { p s_o:*$l  
typedef Ret result_type; 7:n OAN}%  
} ; #Wely~  
对于双参数函数的版本: ||'A9  
GyGF<%nq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OVEQ^\Q5D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vd0uI#g%#  
  { .`/6[Zp  
typedef Ret result_type; c='uyx  
} ; 2@:Ztt6~  
等等。。。 \{a 64  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kD#hfYs)i  
1!A 'mkk8  
template < typename Func > fDKV`  
struct func_return w %R=kY)o  
  { %( #kJZ  
template < typename T > .]ZMxDZ  
  struct result_1 /v7o!D1G  
  { J@o$V- KK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A<[BR*n  
} ; 5XinZ~  
o| 9Mj71  
template < typename T1, typename T2 > i=\`f& B  
  struct result_2 d1u6*&@lf  
  { 7xCm"jgP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y hNy  
} ; 5wa!pR\c  
} ; IV|})[n*  
c:`CL<xzU  
gS.,V!#t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ? ;$f"Wl  
73kI%nNB  
template < typename Func, typename aPicker > 5]Y?NN,GR  
class binder_1 ; e)vk|  
  { hGj`IAW  
Func fn; \  6 : 7  
aPicker pk; JO&+W^$uY}  
public : ;f9a0Vs  
)\QPUdOvx  
template < typename T > 5k`Df/  
  struct result_1 [*d<LAnuWP  
  { 1_5]3+r_U-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b}Wm-]|+  
} ; husk\  
q82yh&  
template < typename T1, typename T2 > H1hADn  
  struct result_2 Z1R{'@Y0Z  
  { PG3,MCf:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W|V9:A  
} ; zc5>)v LH=  
%KW NY(m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k;!}nQ&  
6U%F mE@  
template < typename T > bs?&;R.5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sv[$.^mb  
  { S=g E'"LT  
  return fn(pk(t)); }/}eZCaG  
} y:,m(P  
template < typename T1, typename T2 >  u'qc=5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jl,>0 MA  
  { m4RiF  
  return fn(pk(t1, t2)); KfV& 7yi  
} =|_k a8{?  
} ; M6"a w6  
O*m9qF<  
dS;Ui]/J  
一目了然不是么? \>c1Z5H>  
最后实现bind TS@U0Ror  
iKAqM{(  
4[n[Ch=lu  
template < typename Func, typename aPicker > k5eTfaxl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?T_bjALW  
  { +"JQ5~7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8W}rS v+  
} Hzojv<c  
c->?'h23)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M`QK{$1p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?xb2jZ/0X  
tW"s^r=95  
十一. phoenix @+; cFj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w! ':Ws  
TZw['o  
for_each(v.begin(), v.end(), lCJ/@)  
( A4f;ftB  
do_ gv/yfiA?  
[ lcuqzX{7  
  cout << _1 <<   " , " u~\ NL{  
] DXx),?s>  
.while_( -- _1), nv%0EAa#}  
cout << var( " \n " ) LqoH]AcN  
) |#x]/AXa0/  
); # &Z1d(!  
c{wob%!>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?<D1] Xv  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor qz.WF8Sy2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /[>zFYaQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CAbT9W z&  
P B"nf|pm  
_QiGrC  
template < typename Cond, typename Actor > ~Ut?'}L( d  
class do_while \v p^[,SI  
  { dyuT-.2  
Cond cd; 7*g'4p-  
Actor act; 9RJFj?^"  
public : 0{sYD*gK]  
template < typename T > >3)AO04=;  
  struct result_1 d2tJ=.DI  
  { 48[b1#q]  
  typedef int result_type; >on' y+  
} ; q]OgT4ly  
tz_WxOQ0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9~yp =JOV@  
a\Dw*h?b~  
template < typename T > 0m'tPFQ|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^LAdN8Cbb  
  { ;#S4$wISw`  
  do !E9A=u{  
    { jQY^[A  
  act(t); 4L)Ox;6>  
  } !k=~a]  
  while (cd(t)); -ZBSkyMGy  
  return   0 ; WZ^u%Z  
} +3k#M[Bn}  
} ; wPH1g*U  
"Sd2VSLg  
4Q^i"jT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <77v8=as5  
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。 ,=y8[(h  
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。 UjH+BC+9`b  
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。 }7Y @u@R  
下面就是产生这个functor的类: Df=zrs["  
J]qx4c  
hdurT  
template < typename Actor > Wj\< )cH]  
class do_while_actor -0Q^k\X-  
  { ej{7)#  
Actor act;  y jY}o  
public : k"J=CDP\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )*_n/^m  
h"ko4b3^'@  
template < typename Cond > # {|F2AM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c4xXsUBQk  
} ; G,A;`:/  
LJ mRa  
IC@-`S#F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z*lZl8(`  
最后,是那个do_ 2[yfo8H  
H&=3rkX  
h!~u^Z.7<  
class do_while_invoker & *!) d"  
  { 5=9gH  
public : vm`\0VGSW  
template < typename Actor > E>w|i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eVujur$P  
  { t7b\#o  
  return do_while_actor < Actor > (act); a OTrng  
} AX2On}&bf  
} do_; 9$e6?<`(Y  
]6TX)1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J)a^3>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /_CSRi&  
最后来说说怎么处理break和continue 7s.vJdA]6  
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。 A_<1}8{L  
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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