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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ` TqSQg_l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `(y(w-:W1  
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, @exey  
oih5B<&f#  
dIwe g=x  
t:~t@4j}  
  class filler TA18 gq  
  { LwqC ~N  
public : "d/s5sP|S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jR ~DToQ  
} ; {Bvj"mL]j  
F?+3%>/A @  
{BBw$m,o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: gbBy/_b  
W[bmzvJ_X  
!\ND(  
V)M1YZV{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #U7_a{cn"M  
)P&9A)8  
Ue:z1p;g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lz9#A.  
&Nl2s ey  
\5 pu|2u  
5E\#%K[  
二. 战前分析 +YY8h>hj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zR6siAV9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qZk'tRv  
hi2sec|;<  
klOp ^w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D0G-5}s`  
  /* --------------------------------------------- */ eitu!=u  
vector < int *> vp( 10 ); b8KsR=]4I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |f( ~@Q:  
/* --------------------------------------------- */ |k 2"_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )+y G+  
/* --------------------------------------------- */ 8;P2A\ X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^>&k]T`  
  /* --------------------------------------------- */ NUJ~YWO;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Wl"0m1G  
/* --------------------------------------------- */ mdih-u(T|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ITJ q  
!cW[G/W8  
k_|^kdWJ  
-cF'2Sfr  
看了之后,我们可以思考一些问题: W_M'.1 t  
1._1, _2是什么? zoDZZ%{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [U =Uo*  
2._1 = 1是在做什么? PaB!,<A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *4Fr&^M\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -4#2/GXNO  
^n.WZUk  
^H'a4G3  
三. 动工 EpPf _ \o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^)yTBn,  
G* b2,9&F  
gY AF'?  
i8X`HbmN  
template < typename T > ;Q0bT`/X  
class assignment =1;=  
  { @ez Tbc3  
T value; K ?$#nt p  
public : #C*8X+._y  
assignment( const T & v) : value(v) {} !LM<:kf.|  
template < typename T2 > .0HZNWRtb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {04"LAE  
} ; ygZ  #y L  
eL D?jTi'  
X<OSN&d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #.B"q:CW*P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =nUW'  
*!e(A ]&  
<-Bx&Q  
&<'n^n  
  class holder yR~-k?7b  
  { i7[uLdQ  
public : 1t[j"CG(o  
template < typename T > :VmHfOO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &uP~rEJl+  
  {  [=O/1T  
  return assignment < T > (t); rqv))Zo`  
} {l_{T4xToB  
} ; qbrpP(.  
c,so`I3rI  
u$%t)2+$4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _(J&aY\  
s &Dg8$  
  static holder _1; W{z.?$ SH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G 6VF>2  
&<zd.~N"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qQ\Y/}F  
而不用手动写一个函数对象。 %6 Q4yk  
3X9b2RY*L/  
b[z]CP  
jVLA CWH  
四. 问题分析 ly% F."v  
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。 ob+euCuJ  
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。 f>'Y(dJ'W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 01!s"wjf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V)Z70J <'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d]9U^iy  
Bwr3jV?S  
五. 问题1:一致性 Z\[N!Zt|  
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?| C]^H&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 80A.<=(=.  
[dtbkQt,c  
struct holder =to=8H-  
  { !=;XBd-  
  // aA7=q=  
  template < typename T > W\1i,ew>  
T &   operator ()( const T & r) const f%5zBYCgC  
  { XC{eX&,2x  
  return (T & )r; \~P=U;l=pO  
} Lb LiB*D#s  
} ; MO;X>D=  
e1//4H::t  
这样的话assignment也必须相应改动: A+@&"  
rt JtK6t  
template < typename Left, typename Right > H>r!i 4l  
class assignment 3_JCU05H}  
  { 9rh}1eo7  
Left l; hdTzCfeZ5@  
Right r; %;#^l+UB  
public : cj11S>D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iy""(c  
template < typename T2 > :JlP[I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6TP7b|  
} ; 4Llo`K4  
lKk/p^:  
同时,holder的operator=也需要改动: Q)"A-"y  
&.TTJsKG h  
template < typename T > U%0Ty|$Y   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gGfoO[B  
  { x8GJY~:SW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Fn\FYUq  
} ! 8`3GX:B_  
SkU9ON   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V I% 6.6D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j,]Y$B  
RK w$-7O  
return l(rhs) = r; UGK*Gy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 % `Z! 4L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P2 Vg4   
f6$b s+oP  
template < typename Tp > q -8t'7  
class constant_t 3Hf0MAt  
  { iR"N13  
  const Tp t; ;c$J=h]  
public : .k,YlFvj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O12eH  
template < typename T > g+X}c/" .  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k4 F"'N   
  { Cu6%h>@K$  
  return t; $1SUU F\.  
}   TX  
} ; p,"g+ MwP  
$ImrOf^qt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aMTu-hA  
下面就可以修改holder的operator=了 J=/5}u_gw  
Yup3^E w&  
template < typename T > r&FDEBh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  T Q,?>6n  
  { ?IpLf\n-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (W}bG>!#Q8  
} >rvQw63\  
Ci rZ+o  
同时也要修改assignment的operator() D= 7c(  
>t7x>_~   
template < typename T2 > $ tl\UH7%2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F:aILx  
现在代码看起来就很一致了。  W%\C_  
av~5l4YL  
六. 问题2:链式操作 =FD;~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B5$kHM%p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 itMg|%B%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D_Bb?o5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g:EVhuK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hJPlq0C  
fDSv?crv  
template < typename T > 0]4(:(B  
struct result_1 bJD;>"*  
  { &\_iOw8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -44&#l^}_u  
} ; j)q\9#sI/(  
&4_qF^9J  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i&n'N8D@  
/t(C>$ }p  
template < typename T > mx=BD'  
struct   ref vhhC> 7  
  { h yv2SxP*  
typedef T & reference; 2PG [7u^  
} ; "Iix )Ue  
template < typename T > g&{9VK6.  
struct   ref < T &> =z8f]/k*>  
  { i7ly[6{^pr  
typedef T & reference; VH:]@x//{  
} ; Od|$Y+@6  
mml z&h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .aflsUD  
:<|<|qJWo  
template < typename T > 3)RsLI9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vY_-Ranj#.  
  { ZWS`\M  
  return l(t) = r(t); W | o'&  
} N 8-oY$*  
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。 D|.ic!w'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &zo|Lfe  
Sf r&p>{,  
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 S.a%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XO'l Nb.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ()H:UvM=t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 > %KuNy{  
最后的布局是: c ;'[W60  
                Add Y3=_ec3w  
              /   \ <wAFy>7  
            Divide   5 QNl'ZB \  
            /   \ z0do;_x]E  
          _1     3 m1*O0Tg]"  
似乎一切都解决了?不。 }m-FGk  
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。 ^7Fh{q4IE  
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。 5+wAzVA  
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: |ely|U. Tf  
vEn4L0D  
template < typename Right > M4W5f#C5Ee  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &e8s65`  
Right & rt) const ERN>don2  
  { wT{nu[=GH*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LWt&3  
} /Js7`r=Rx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OiP!vn}k  
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。 &kpwo )  
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。 (zFi$  
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。 }3L@J8:D"  
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。 A\.GV1  
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? 'Un " rts  
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: NW&b&o  
>MvDVPi~+  
template < class Action > >HS W]"k  
class picker : public Action Zp# v Hs  
  { qZA).12qS  
public : '3 ^+{=q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RnDt)3  
  // all the operator overloaded 5O6hxcMjT  
} ; Dv/WE>?Aw  
D N*t~Z3[  
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。 TG5XSy  
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: P->y_4O  
]:~OG@(  
template < typename Right > o+$7'+y1n-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ht4;5?/y  
  { 5kz)5,KjM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,c)uX#1  
} 4%3M b-#Y]  
QhK#Y{xY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SE~[bT  
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。 >lIk9|  
RSfzRnhmr  
template < typename T >   struct picker_maker ;y2/-tL?  
  { {7/0< N G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [`):s= FC  
} ; #gcF"L||  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =Yt R`  
  { #*(t d<Cp  
typedef picker < T > result; 5EebPXBzB  
} ; $+I;oHWI  
=Fr(9 (  
下面总的结构就有了: )6J9J+%bi  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6ZQwBS0Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Q(oN/y3,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7[}xP#Z  
至此链式操作完美实现。 81i655!Z  
L# 2+z@g  
7fba-7-P  
七. 问题3 w2'f/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  pn5Q5xc  
K]0JC/R6(@  
template < typename T1, typename T2 > 5)MS~ii  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <"r#:Wr  
  { cu/5$m?xx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9*1,!%]  
} /Dj=iBO  
8!Ww J Oe  
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: u[ Yk  
6gs01c,BA  
template < typename T1, typename T2 >  #c66)  
struct result_2 |YY_^C`"-  
  { ]f({`&K5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]&pds\  
} ; !GNBDRr  
:H wA 5Z#  
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? [+DW >Et  
这个差事就留给了holder自己。 <U\B!fO'  
    gY8>6'~mS  
!_cg\K U#  
template < int Order > {R? U.eJW  
class holder; l|k`YC x  
template <> z\%Ls   
class holder < 1 > _c_[ C*T]  
  { $H9%J  
public : J:zU,IIJ  
template < typename T > PIwFF}<(  
  struct result_1 Y*vW!yu  
  { ,~]tg77  
  typedef T & result; %s(k_|G+4  
} ; 57&b:0`p  
template < typename T1, typename T2 > S-|)QGxV6  
  struct result_2 ,^. 88<  
  { vz7J-CH  
  typedef T1 & result; c:o]d)S  
} ; = < oBgD0k  
template < typename T > ry`z(f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZU%[guf  
  { >)M`IU[d^.  
  return (T & )r; T, )__h  
} 428>BQA  
template < typename T1, typename T2 > z-.+x3&o @  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6U R2IxbE  
  { 9vvx*rD  
  return (T1 & )r1; 5Ezw ~hn  
} @3C>BLI8+  
} ; 2-Ej4I~  
W1|0Yd ;P  
template <> zIu E9l  
class holder < 2 > 7B\Vs-d  
  { < F.hZGss7  
public : 3GhRWB-U  
template < typename T > !~rY1T~  
  struct result_1 j+uLV{~g6  
  { [J4gH^Z_  
  typedef T & result; io-![^{  
} ; LH8 fBhw  
template < typename T1, typename T2 > J2xw) +  
  struct result_2 ~ijVmWNk  
  { B=^)Ub5'  
  typedef T2 & result; ov_j4 j>6P  
} ; [8=vv7wS  
template < typename T > ?-dX`n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6&!PmKFO.  
  { <?riU\-]y  
  return (T & )r; = 's(|  
} F.=2u"[*&  
template < typename T1, typename T2 > G?;e-OhV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f-`)^5E  
  { yEhTNBa*h{  
  return (T2 & )r2; :<bB?N(  
} #0P$M!%  
} ; 4O)1uF;  
v{ 0=  
5n9B?T8C  
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> >。 P'Ux%Q+B>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hn%xDJ'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (2^gVz=j  
2[O&NdP\Zk  
return l(i, j) = r(i, j); /2=#t-p+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {pnS  Q  
3@M|m<_R$  
  return ( int & )i; pxCK;]  
  return ( int & )j; S/e2P|}  
最后执行i = j; C(#u[8  
可见,参数被正确的选择了。 %}Ss,XJ  
x:7b/ j-  
!`,Sfqij  
CzRc%%BA  
Of[XKFn_  
八. 中期总结 :+z4~% jA  
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: [BqHx5Xz(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z8SmkL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e%@~MQ-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >aj7||K  
> dI LF  
UQC=g  
Vr^n1sgE}r  
4{rZppm  
S||}nJ0  
九. 简化 3L_\`Ia9  
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。 GzI yP(U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {MCi<7j<?  
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: #xQr<p$L6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZjQ |Wx  
  +-*/&|^等 s'E2P[:  
2. 返回引用。 ND>r#(_\  
  =,各种复合赋值等 LYz.Ci}  
3. 返回固定类型。 vdx0i&RiL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g!?:Ye`5  
4. 原样返回。 ?fUlgQ }N  
  operator, Jrti cK$  
5. 返回解引用的类型。 r^3acXl  
  operator*(单目) V'8s8H  
6. 返回地址。 <SgM@0m  
  operator&(单目) `_`QxM  
7. 下表访问返回类型。 `.FF!P:{C*  
  operator[] \n8] M\<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T|7}EAR=b  
  operator<<和operator>> .<x&IJ /  
gv)P]{%^  
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。 lOuHVa*}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XWS%zLaK  
1 u| wMO  
template < typename Left > m'6&9Ja k  
struct value_return #\.,?A}9  
  { ]B%v+uaW  
template < typename T > A: 5x|  
  struct result_1 .TND  a&  
  { K]s[5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C":32_q  
} ; JEahGzO  
F+ ,~v-  
template < typename T1, typename T2 > } z _  
  struct result_2 PE}:ybsX  
  { l_P-j 96WD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P@$/P99  
} ; G7qG$wd8h  
} ; P"y`A}Bx  
/ ';0H_  
E9Np0M<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zR1^I~ %  
)vjh~ybZ  
下面我们来剥离functor中的operator() ;V*R*R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]h* c,.  
] >LhkA@V  
return l(t) op r(t) 4)h]MOZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )Dw,q~xgg0  
return op l(t) !}v=N";c  
return op l(t1, t2) p^%YBY#,H  
return l(t) op  FT#8L  
return l(t1, t2) op tyXuG<  
return l(t)[r(t)] ?Z Rs\+{vG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6*B19+-  
 [F0s!,P  
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: ~$:|VHl  
单目: return f(l(t), r(t)); q3.j"WaP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ` k[-M2[  
双目: return f(l(t)); Szq/hv=Q  
return f(l(t1, t2)); v 1z  
下面就是f的实现,以operator/为例 \K@'Z  
)6,de2Pb  
struct meta_divide yj;sSRT  
  { kzn5M&f>  
template < typename T1, typename T2 > dv8>[#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U3T#6Rptl  
  { cC=[Saatsf  
  return t1 / t2; Xu< k3oD7  
} f&eK|7J_Yf  
} ; WG6FQAo^8  
f,V<;s  
这个工作可以让宏来做: @ezH'y-v  
sYe?M,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R< ,`[*Z  
template < typename T1, typename T2 > \ 4]G?G]lS>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pk?w\A}  
以后可以直接用 iVp,e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u<3HQ.:;  
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 OMWbZ>jB  
(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。。。) U1DXe h~V  
rai3<_W<  
ROg(U8 N  
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 0fb`08,^  
?u/@PR\D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pP*zq"o  
class unary_op : public Rettype dx;Ysn0-  
  { o.w\l\  
    Left l; A?CcHw rT  
public : f!oT65Vmi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %+8F'&X  
P_?gq>E8  
template < typename T > ,TXTS*V?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W3IpHV  
      { xC*6vH]?  
      return FuncType::execute(l(t)); T*#/^%HSG  
    } Gb8D[1=u=  
&u /Nf&A  
    template < typename T1, typename T2 > 8TGOx%}i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QW $G  
      { oFy=-p+C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `tHvD=`m.  
    } >TOu|r  
} ; +W:= e,=  
S0~2{ G"v  
=NnNN'}  
同样还可以申明一个binary_op m@"QDMHk.  
v@Gl|29_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "} q@Y=  
class binary_op : public Rettype f|h|q_<;  
  { DB-l$rj  
    Left l; "OQ^U_  
Right r; 2_n7=&  
public : O\E/. B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AG!w4Ky`  
A*2  bA  
template < typename T > * mOo@+89  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pl=ZRKn  
      { >AcrG]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H[S%J3JI  
    } [[;e)SoA  
6f\Lf?vF  
    template < typename T1, typename T2 > 0a}u;gt,4w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dvt9u9Vg=  
      { T`5bZu^c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -( f)6a+H  
    } MP!d4  
} ; PX<J&rx  
a=hxJ1O  
~])t 6i  
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 @Ub"5Fl4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J/[=p<I)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0cJWJOj&  
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。 yuat" Pg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R}q>O5O  
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。。。 r\/9X}y4z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UFp,a0|  
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) oxz OA  
下面是修改过的unary_op A'jP7 P  
joiL{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Mf&{7%  
class unary_op qzf!l"bT  
  { 2T V X)q<\  
Left l; kPF9Z "l  
  Si6al78  
public : L IZRoG8  
ha(Z<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .y@oz7T5  
wPwXM!  
template < typename T > *=+td)S/1  
  struct result_1 *#tJM.Z  
  { ;|vpwB@B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <gJU?$  
} ; ?kB2iU_f+  
W9D86]3Y  
template < typename T1, typename T2 > j( RWO  
  struct result_2 j^^Ap  
  { DDPxmuNG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hvDNz"ec{  
} ; `kZ@Zmj#  
3td)'}  
template < typename T1, typename T2 > Z;:u'=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }^/9G17  
  { c@/(B:@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ni<A3OB  
} E}40oID  
V`bi&1?6\  
template < typename T > 5A sP5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,!7 H]4Qx  
  { 1e&QSzL  
  return OpClass::execute(lt(t)); $`z)~6'  
} (UU(:/  
iy14mh\ ~  
} ; A7%:05  
t4-pM1]1_  
f"u%J/e&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W!6qqi{  
好啦,现在才真正完美了。 11<KpxKpk  
现在在picker里面就可以这么添加了: Bh=u|8yxc  
}T%}wdj  
template < typename Right > 4*e0 hWp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B:!W$ <  
  { V{^!BBQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q^r#F#*1l  
} ],RdySN&  
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。 K)\M5id]  
" e}3:U5n  
21< j\ M  
U`Wauv&  
&<UMBAS  
十. bind c2e tc8  
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。 ?zQA  
先来分析一下一段例子 K9OYri^TQ  
xv&Q+HD  
.8P.)%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JvT"bZk( o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  }(1JaG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~fT_8z  
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。 pb$~b\s]=  
我们来写个简单的。 qU#BJON]BR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3 AsT  
对于函数对象类的版本: z&{5;A}Q@  
rxy&spX  
template < typename Func > D?0zhU  
struct functor_trait Q)LM-ZJKQ  
  { hED=u/ql[  
typedef typename Func::result_type result_type; 2EfF=Fm>  
} ; S6AU[ASY.  
对于无参数函数的版本: AKRTBjG"  
e(I =^#u6  
template < typename Ret > hrhb!0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H<}^'#"p  
  { ;uW}`Q<  
typedef Ret result_type; tPGJ<30  
} ; \l.-eu'O  
对于单参数函数的版本: vh*U]3@  
4qYUoCR&  
template < typename Ret, typename V1 > U )l,'y2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k5C@>J  
  { ~Q>_uw}g#  
typedef Ret result_type; .F(i/)vaq|  
} ; ^1L>l9F  
对于双参数函数的版本: MHsc+gQiz  
TH$N5w%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E[bd@[N 8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !ykx^z  
  { 9$|Gfyv  
typedef Ret result_type; ]- 4QNc=  
} ; cg*)0U-_(  
等等。。。 FN%m0"/Z{t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >B2q+tA  
CJXg@\\/  
template < typename Func > 2w-51tqm  
struct func_return Hx\H $Y  
  { h<SQL97N  
template < typename T > Ko/ I#)  
  struct result_1 jMN[J|us51  
  { Xixqxm*8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,$ ^C4I  
} ; aN $}?  
YI.w-K\  
template < typename T1, typename T2 > hweaGL t0  
  struct result_2 qg}O/K  
  { ?1 [\!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !Wy[).ZAf  
} ; O=dJi9;`#_  
} ; A6pjRxg  
y:v xE8$Q  
Wf&W^Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `QUy;%+  
4)<~4 '  
template < typename Func, typename aPicker > v !FMs<  
class binder_1 -~QHqU.  
  { 8-Hsgf.*  
Func fn; )"m!YuS Y  
aPicker pk; l $jxLZ  
public : \C`~S7jC  
?&^?-S% p  
template < typename T > $8'O  
  struct result_1 zBP>jM(8  
  { 5n ^TRB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^-a8V'  
} ; d'|, [p  
]+m/;&0  
template < typename T1, typename T2 > V86Xg:?7  
  struct result_2 LT,?$I  
  { j* *s^Sg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vUnRi=:|  
} ; !QT'L,_  
2"d!(J6}K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u]ZqOJXxu  
hAjM1UQ,Y  
template < typename T > C^z\([k0er  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?^EXTU85`"  
  { s#S%#LM  
  return fn(pk(t)); vc]cNz:mQ  
} Y&^P"Dw  
template < typename T1, typename T2 > Vm|Y$ C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {" 4e+y  
  { ad_`x  
  return fn(pk(t1, t2)); \6 93kQ  
} ee/&/Gt  
} ; W},b{NT  
ej O}t:}P  
zP;cTF(C  
一目了然不是么? R i 'L  
最后实现bind $DP&a1'g  
hHPs&EA.p  
q,3;m[cA  
template < typename Func, typename aPicker > xwH?0/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $7'g Rb4  
  { {q3H5csFq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wM _ 6{  
} @Fpb-Qd"  
kGUJ9Du  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vw)7 !/#  
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。 u?[ q=0.J7  
3F#+~^2  
十一. phoenix Z^9/v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )C.yF)Ql  
3~qR  
for_each(v.begin(), v.end(), > QFHm5Jw  
( 7 ua6l[c  
do_ ,JEbd1Uf  
[ >z`,ch6~  
  cout << _1 <<   " , " 34QfgMyH  
] }elH75[64  
.while_( -- _1), G8IY#  
cout << var( " \n " ) T'fcc6D5p  
) bhs(Qzx  
); $y?k[Y-~  
G3G6IP  
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: '&;69`FSe  
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):~8_0b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R4<lln:[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (#oycj^<  
Sc]P<F7N]  
2Nj9U#A  
template < typename Cond, typename Actor > [Lp,Hqi5  
class do_while e2C<PGUUB  
  { %Z8vdU#l  
Cond cd; !%Y~~'5 h  
Actor act; dxj*Q "K  
public :  j4R 4H;  
template < typename T > L}j0a>=x4  
  struct result_1 {NCF6M k  
  { w^1Fi8+  
  typedef int result_type; 3g~^LZ66  
} ; $iM=4 3W  
K"2|[5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Uw<&Wm`'  
x>~p;z#VX  
template < typename T > ~B$b)`*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y1dVM]l  
  { ^I]{7$6^  
  do L "<B;u5pM  
    { f '6|OsVQ  
  act(t); :h:@o h_=  
  } (XH2Sy  
  while (cd(t)); IB|]fzy  
  return   0 ; A7P`lJgv  
} +/?iCmW  
} ; s~},y]YV  
oY`qInM_  
IwpbfZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RH~3M0'0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \O7J=6fn  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 XV'fW~j\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yW.COWL=)  
下面就是产生这个functor的类: L<(VG{)Z  
/9Ilo\MdD  
J`#` fX  
template < typename Actor > 4B?!THjk  
class do_while_actor #\bP7a +  
  { XtBMp=7Oa  
Actor act; y7<&vIEC  
public : Pj7gGf6v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CQODXB^  
FyG6 !t%  
template < typename Cond > 0>!/rR7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S)%_weLW7  
} ; ad!(z[F'Y  
,M3z!=oIGn  
z#<P} }  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'Zk<l#"}  
最后,是那个do_ eSl-9 ^  
HBLWOQab  
F?Or;p5`Y  
class do_while_invoker (OQ?<'Qa  
  { sXl ??UGe  
public : 'nK~'PZ,  
template < typename Actor > PdY>#Cyh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v9}[$HWx  
  { H]&!'\aUz  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;^l_i4A  
} w 7tC|^#G  
} do_; =:h3w#_c  
R V!o4"\]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z{{ t^+XG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `HUf v@5  
最后来说说怎么处理break和continue !v !N>f4S$  
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。 iUr xJh  
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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