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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :CM2kh"Iu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <MxA;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, EhW@iYL  
}lk9|U#6*`  
pJ?y  
]_>38f7h  
  class filler >U:-U"rA?  
  { ; {m;CKHI  
public : h\C1:0x{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MO]zf3f!  
} ; e{: -N  
%z1hXh#+  
ylmVmHmc  
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: AWZ4h,as{  
FN0<iL  
*XXa 9z  
k%RQf0`T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WAr6Dv,8  
?.I1"C,#VJ  
Y Odwd}M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -z/>W+k  
xG%O^  
6.v)q,JL  
e ~G IUwJ  
二. 战前分析 "jq F  
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。 &>@EfW](  
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 n%dh|j2u  
f <DqA/$  
:JxuaM8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5X`m.lhUc  
  /* --------------------------------------------- */ Oi!uJofW  
vector < int *> vp( 10 ); ^O5PcV3Eg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ()$tP3 o  
/* --------------------------------------------- */ w3Qil[rg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h*NBSvn  
/* --------------------------------------------- */ X{5(i3?S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #w[Ie+  
  /* --------------------------------------------- */ \T!tUd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $8_b[~%2  
/* --------------------------------------------- */ g<4@5OQKu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i;<H^\%  
2)`4(38  
6$+F5T  
L6pw'1'  
看了之后,我们可以思考一些问题: &C E){jC  
1._1, _2是什么? W GMEZx  
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。 ADZU?7)  
2._1 = 1是在做什么? PwxRu  
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。 "IdN*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。 6c#1Do(W+  
SQBe}FlktK  
X pf:I  
三. 动工 X04JQLhy"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DmpD`^?-L  
yFqB2(Dv  
mvW,nM1Y  
, rc %#eF  
template < typename T > NHz hGg]  
class assignment IsiCHtY9  
  { X[iQ%Y$/n  
T value; Rp"" &0  
public : ~d6zpQf7>  
assignment( const T & v) : value(v) {} |NWo.j>4-  
template < typename T2 > RS[QZOoW}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lZ}H?n%  
} ; B}p{$g!  
m:{IVvN_  
e/!xyd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d#3E'8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1A\N$9Dls  
Zut"P3d=J  
U> 1voc  
@ **]o  
  class holder V> @+&q  
  {  HO =\  
public : D j@7vM%_  
template < typename T > t=(CCq_N,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A^"( VaK  
  { ":N E I  
  return assignment < T > (t); :HQQ8uQfb  
} x.~AvJ  
} ; }0~4Z)?e3  
1|Z!8:&pj  
.:=G=v=1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .+ g8zbD4  
EG[Rda  
  static holder _1; |.Y}2>{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &ywU^hBh  
=5m~rJ< {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z]1jg>")  
而不用手动写一个函数对象。 i_6 Y6  
#)N}F/Od^  
aoVfvz2Y  
?#P@N4Uw}y  
四. 问题分析 g/6>>p`J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =Hwlo!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `z{sDe;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '&hk?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3=~0m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Sr?2~R0&  
HTU?hbG(  
五. 问题1:一致性 ev;R; 0<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [b6P }DW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VwrHD$  
i917d@r(<  
struct holder zBTyRL l  
  { I[v6Y^{q  
  // Ga1(T$ |H  
  template < typename T > lo:{T _ay  
T &   operator ()( const T & r) const z->[:)c  
  { ruQ1Cph  
  return (T & )r; RO+N>Wkt  
} HJeZm  
} ; eQqx0+-0c  
TcM;6h`  
这样的话assignment也必须相应改动: zLda&#+  
+=N#6 # 1  
template < typename Left, typename Right > DYFfq  
class assignment sV`!4 u7%}  
  { S)$iHBx{  
Left l; {WoS&eL  
Right r; NP^j5|A*"  
public : Oq3]ZUVa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yz7X7mAo  
template < typename T2 > yhSbX4Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L&LK go  
} ; 2jiH&'@  
2=/,9ka~  
同时,holder的operator=也需要改动: M6o"|\  
$vK(Qm  
template < typename T > +XP9=U*g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2j <Y>Y  
  { ]n9gnE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e;G}T%W  
} Ods/1 KW  
lrL:v~g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6z keWR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |`,AA a  
.ZK^kcyA  
return l(rhs) = r; /\0g)B;]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }lP'bu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (764-iv(  
82*nC!P3E  
template < typename Tp > ' V#$PZx  
class constant_t zo>@"uH4  
  { 6( 0ME$  
  const Tp t; j|Hyv{sM  
public : ]w;!x7bU(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9 m`VIB  
template < typename T > |%l&H/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p]E\!/  
  { "vL,c]D  
  return t; C!z7sOu  
} =)mA.j}E2  
} ; I->BDNk  
,z0~VS:g8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'YTSakNJ}  
下面就可以修改holder的operator=了 mx3p/p  
ZD;1{  
template < typename T > /c:78@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J=sj+:GS  
  { Yw_^]:~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mo()l8  
} !/RL.`!>  
QopA'm  
同时也要修改assignment的operator() aF]cEe  
k(23Zt]  
template < typename T2 > &6q67  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rw!wfh_+  
现在代码看起来就很一致了。 I92orr1  
p38RgEf  
六. 问题2:链式操作 UsQh+W"?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E,p4R%:$@1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 PyQ P K,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /k O <o&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0n-S%e5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >,}SP;  
&\>.j|  
template < typename T > 15\k/[3 #  
struct result_1 DICS6VG}  
  { Oz-;2   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6h9Hf$'  
} ; /|#";QsPN  
c>.=;'2  
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:  ;U<}2M!g  
P?/Mrz   
template < typename T > TK s l.|  
struct   ref bJ5 VlK67R  
  { GX0S9s  
typedef T & reference; K$kI%eGZA  
} ; dk>qTY+j5  
template < typename T > `*-rz<G  
struct   ref < T &> mGP&NOR0^y  
  { >\4"k4d}  
typedef T & reference; R8N*. [  
} ; n&\DJzW\#  
Cr>YpWm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9AP."RV  
![Ll$L r  
template < typename T > A(6n- zL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z%$ tV3a?  
  { ~.&PQE$DF  
  return l(t) = r(t); ly( LMr  
} hy wy(b3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )PCh;P0C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kxWcWl8  
ni~1)"U.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /ht-]Js$G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *Eg[@5;QA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uRCZGg&V?#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gph:'3 *X  
最后的布局是: #fT<]j(  
                Add zTS P8Q7  
              /   \ w 21g&  
            Divide   5 dh K<5E  
            /   \ P={8qln,X  
          _1     3 vugGMP;D(  
似乎一切都解决了?不。 :F`"CR^,  
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。 O 4C}]E  
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。 \$W\[s4I  
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: qW 2'?B3<  
Mem1X rBH  
template < typename Right > e]zd6{g[m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P&sYS<9q  
Right & rt) const ' o(7@   
  { 2#)z%K6T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O/Mx $Q3re  
} .!Q*VTW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =g{Hs1W  
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。 w42=tN+ B  
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。 wq:"/2p1  
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。  1 .Nfl@]  
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。 >SHP,><H/  
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? \V%l.P4>e  
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: A Qm!7,  
~djHtd>  
template < class Action > D]'/5]~z<  
class picker : public Action rcUJOI  
  { Pq3m(+gf  
public : @FaK/lKK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s6(bTO.  
  // all the operator overloaded `G "&IQ8.  
} ; AQjf\i  
TxP8&!d  
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。 FwwOp"[~t  
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: |mF=X*  
(-%1z_@Y  
template < typename Right > d^qTY?k.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p(fL' J  
  { Ef\&3TcQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L]wk Ba  
} \\Te\l|L  
-(JBgM"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g27)$0&0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Ci$?Hm9n  
6<Txkk  
template < typename T >   struct picker_maker a/TeBx#yG  
  { A@ZsL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Wa<SYJ  
} ; Lk2;\D>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,;)_$%bHc  
  { QC<O=<$Q[  
typedef picker < T > result; CXh >'K  
} ; w`X0^<Fv  
c1ptN  
下面总的结构就有了: L "5;<  
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。 @_H L{q%h  
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。 ]o ($No  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Dio)orc  
至此链式操作完美实现。 khVfc  
IiM=Z=2  
B\\M%!a>  
七. 问题3 O&evv8 6L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SYA0Hiw7P  
:vJ1Fo!  
template < typename T1, typename T2 > #b>D^=NV>)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p-kug]qX  
  { D]?yGI_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mGh8/Xt  
} V6kJoSyde  
s[Whg!2~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #k|f%!-Vo  
Dd'J"|jF38  
template < typename T1, typename T2 > ^\g?uH6k U  
struct result_2 z-JYzxL9  
  { 'J8Ga<s7C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N) '|l0x0  
} ; J[al4e^  
#L+ZHs~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? kE854Ej  
这个差事就留给了holder自己。 6vf<lmN  
    @dc4v_9  
{r?+PQQ#  
template < int Order >  L0>7v  
class holder; `{H!V~42  
template <> r<!/!}fE,  
class holder < 1 > +2,EK   
  { o#hFK'&~  
public : >0S(se$  
template < typename T > IHwoG(A~<  
  struct result_1 q0KGI/5s4+  
  { 1pM>-"a8j  
  typedef T & result; Cuc+9  
} ; }BAe   
template < typename T1, typename T2 > #D^( dz*  
  struct result_2 #{5h6IC  
  { o!zo%#0;#)  
  typedef T1 & result; AZva  
} ; ^K0oJg.E  
template < typename T > qPn!.m$/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _-z;  
  { WO=P~F<  
  return (T & )r; z_%}F':  
} %afz{a5  
template < typename T1, typename T2 > )j}v3@EM5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8TCbEPS@Q  
  { ZM_-g4[H  
  return (T1 & )r1; 7T?T0x3>  
} P\&n0C~  
} ; <;hy-Q()D  
}*c[} VLN  
template <> ~ep^S^V+  
class holder < 2 >  t: 03  
  { vz^=o'  
public : { {+:Vy  
template < typename T > <G#Q f|&  
  struct result_1 ql7N\COoq  
  { Cf.(/5X  
  typedef T & result; $fwj8S7$  
} ; GRAPv|u9[  
template < typename T1, typename T2 > Z9 zsvg  
  struct result_2 &:#"APX  
  { )JOo|pr-K  
  typedef T2 & result; WD|pG;Gq  
} ; *~^M_wej  
template < typename T > wp<f{^ et  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y<m }dW6[\  
  { {cmV{ 4Yx  
  return (T & )r; \Wb3JQ)  
} `gdk,L]  
template < typename T1, typename T2 > v,c;dlg_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }i52MI1-XP  
  { n!L}4Nmp  
  return (T2 & )r2; / gP"X1.  
} UVD*GsBk  
} ; yH(%*-S  
KNSMx<GP  
$u, ~183  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p*|Ct  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8r.3t\o)X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QURpg/<U  
9j<7KSj  
return l(i, j) = r(i, j); xpWY4Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &G_XgQsg{  
e|4U2\&3y  
  return ( int & )i; G!U `8R  
  return ( int & )j; M<xF4L3]  
最后执行i = j; =z#j9'n$@  
可见,参数被正确的选择了。 \xX'SB#.l  
K}tC8D  
a.up&g_$  
ese?;1r  
1WAps#b.  
八. 中期总结 |fPR7-  
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:  )OZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k#x"'yZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ms#|Y l1/|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `Gh#2 U  
^`fqK4<  
s$xm  
Ex5 LhRe>=  
4]no#lVRJ  
*C,1 x5  
九. 简化 <h*$bx]9 +  
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。 ~X,ZZ 9H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a>eg H og  
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-KF}]d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :</KgR0I  
  +-*/&|^等 y~<_ux,  
2. 返回引用。 oEsqLh9a|  
  =,各种复合赋值等 GE}>{x=^x  
3. 返回固定类型。 Z;cA_}5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RH "EO4  
4. 原样返回。 /;`-[   
  operator, QVe<Z A8N;  
5. 返回解引用的类型。 d>Ky(wS  
  operator*(单目) B+[L/C}=;  
6. 返回地址。 v8\pOI}c  
  operator&(单目) 9%DLdc\z;  
7. 下表访问返回类型。 *u!l"0'\  
  operator[] =/bC0bb{i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &+df@U6i  
  operator<<和operator>> m,r>E%;Cj  
*P+8^t#Vp  
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。 te&p1F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?e[]UO  
J:0`*7  
template < typename Left > U8 n=Ro  
struct value_return Ns.{$'ll  
  { rXVR X#Lh  
template < typename T > -!X\xA/KN  
  struct result_1 Ee'wsL  
  { iM"L%6*I^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?A~a}bFZ  
} ; v+ "9&  
+uMK_ds~  
template < typename T1, typename T2 > Q`BB@E  
  struct result_2 cL:hjr"  
  { R?}<Cj I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S{zl <>+  
} ; xDIl  
} ; L4{+@T1A[  
1V ; ,ZGI*  
]9~6lx3/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^2uT!<2  
%RXFgm!{f  
下面我们来剥离functor中的operator() @WP%kX.?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 92M_Z1_w[  
B)s%B'  
return l(t) op r(t) :{~TG]4M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <ugy-vSv  
return op l(t) tFX!s;N[  
return op l(t1, t2) Y{ w9D`}  
return l(t) op _OJ19Ry  
return l(t1, t2) op 0-8'. C1v  
return l(t)[r(t)] xcQ:&q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 47^7S=  
>{=~''d,w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P;ovPyoO  
单目: return f(l(t), r(t)); DaqpveKa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F,JqHa9  
双目: return f(l(t)); E 7"`D\*  
return f(l(t1, t2)); MzIn~[\  
下面就是f的实现,以operator/为例 EN)0b,ax  
2,G9~<t  
struct meta_divide 'Jl73#3  
  { t#=FFQOt  
template < typename T1, typename T2 > 5Pd^Sew  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #LfoG?k1K  
  { D*!9K8<o  
  return t1 / t2; %Sw hNn  
} ]SNcL[U  
} ; =B"^#n ;  
rF=\H3`p3  
这个工作可以让宏来做: Hq "l`  
:xsNn55b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ihopQb+k^m  
template < typename T1, typename T2 > \ D@yu2}F{IY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2w>yW]  
以后可以直接用 YfVZ59l4y6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bw OG|\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I5w> *F   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^(1S`z$  
B#[.c$  
B S+=*3J  
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 "ac$S9@~  
'~[JV>5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %Su,  
class unary_op : public Rettype >npFg@A  
  { '))=y@M  
    Left l; zN,2 (v"  
public : SsQg8d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fnn /akGKI  
;g_<i_ *x#  
template < typename T > 7SjWofv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `r*bG=  
      { ] F2{:RW  
      return FuncType::execute(l(t)); ]McDN[h:  
    } N3?hu}  
#~6au6LMC  
    template < typename T1, typename T2 > 5U<;6s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \mDBOC0eK  
      { Ll0"<G2t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l&uBEYx   
    } N_f>5uv  
} ; 9NausE40  
=J^FV_1rJ  
z#\YA]1  
同样还可以申明一个binary_op ]xN)>A2  
GaLQ/V2R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I'%ASZ  
class binary_op : public Rettype S/xCX!  
  { Mt%=z9OLq9  
    Left l; lAo S 9w  
Right r; )H- y  
public : nx@ h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p]J0A ^VV  
?eri6D,86w  
template < typename T > gR@,"6b3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yPVK>em5  
      { +X!QH/ 8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c_FnJ_++f  
    } lIgAc!q(  
eX <@qa4<  
    template < typename T1, typename T2 > lH%-#2]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E{}Vi>@V?  
      { "i~~Q'=7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v_NL2eQ~  
    } R![4|FR  
} ; lW3wmSWn%  
d@>1m:p  
peGh-  
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 K)9+3(?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g0A,VX:2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v}BXH4&Y  
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。 &KVXU0F^z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L~ e{Vv8UR  
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。。。 ]$i~;f 8I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W4n(6esO  
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) L3y`*&e>  
下面是修改过的unary_op XcM.<Dn3  
C^nTLw;K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ($[)Tcq*~  
class unary_op s.XLC43Rs  
  { Y@Ti2bI`v  
Left l; 9O\N K:2  
  ]%Z7wF</  
public : MNd[Xzm  
(5Sv$Xt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \#q|.d$ u  
CC.ri3+.  
template < typename T > j2Uu8.8d  
  struct result_1 ;'4 HR+E"  
  { >^ zbDU1wT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d^Zr I\AJ  
} ; = `oGH  
<F<jx"/)  
template < typename T1, typename T2 > %M u$0~ct"  
  struct result_2 l|5;&(Y+s  
  { 6>j0geFyE2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; to#N>VfD  
} ; fE,Io3  
FFpG>+*3  
template < typename T1, typename T2 > Jj,fdP#\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hvOl9W>  
  { I#9q^,,F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i'`[dwfS  
} L2\NTNY  
K5EU?J&  
template < typename T > _Sn45h@"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m$}Jw<.W  
  { .lyK ,p  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZOY zCc(d  
} w[Q)b()  
gPw{'7'U  
} ; klSAY  
SRek:S,  
t$-!1jq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,8Q&X~$rY  
好啦,现在才真正完美了。 OGAC[s~V  
现在在picker里面就可以这么添加了: B8.uzX'p  
6uKS!\EY|  
template < typename Right > ;cp,d~mrf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \TnRn(Kw  
  { R;`C;Rbf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wi@Qf6(mn  
} 'rDai [  
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。 p-JGDjR0G  
tl+ 9SBl  
f&NXWo/  
Ji7<UJ30x  
D'<'"kUd  
十. bind MyaJhA6c  
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。 V3c7F4\  
先来分析一下一段例子 OS sYmF  
DZqY=Sze  
vfloha p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pgEDh^[MW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #9CLIYJAd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {W$K@vuV;?  
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。 (fcJp)D  
我们来写个简单的。 -)Of\4kx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y{Vh?Z<E  
对于函数对象类的版本: SmVL?wf  
B<oBo&uA  
template < typename Func > ^vha4<'-qG  
struct functor_trait e]-%P(}Z  
  { oUx%ra{  
typedef typename Func::result_type result_type; 0Ait7`  
} ; M*2 Nq=3  
对于无参数函数的版本: (Fs{~4T  
MZ"|Jn  
template < typename Ret > s"B+),Jod  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )%vnl~i!  
  { #dDM "s  
typedef Ret result_type; lGpci  
} ; jH?!\F2)+  
对于单参数函数的版本: ED^0t  
aDda&RM  
template < typename Ret, typename V1 > uS7kkzt-x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _(F8}s  
  { ubUVxYD?  
typedef Ret result_type; 5&TH\2u  
} ; {fa3"k_ke  
对于双参数函数的版本: P$5K[Y4f  
VMH^jCFp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QJ2D C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ':!aFMj^  
  { e-*-91D  
typedef Ret result_type; do:IkjU~  
} ; C1o^$Q|j  
等等。。。 cG,zO-H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R'Uf#.  
fi  [4F  
template < typename Func > OTzuOP 8  
struct func_return u7lO2 C7  
  { k8z1AP  
template < typename T > -{A*`.[v  
  struct result_1 +aOQ'*g  
  { p} {H%L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f"SK3hI$p  
} ; <.hutU*1  
q![`3m-d.  
template < typename T1, typename T2 > CaR-Yk   
  struct result_2 IPf>9#L  
  { v n4z C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V6Y0#sTU  
} ; CD[}|N  
} ; (nAL;:$x2  
<nc6 &+  
vwAtX($  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q) =LbR{#  
L}6!D zl  
template < typename Func, typename aPicker > 9qUkw&}H  
class binder_1 fwNj@fl_,e  
  { 0+F--E4  
Func fn; !<?<f db  
aPicker pk; <.&84c]/&  
public : hlmeT9v{  
><I{R|bC  
template < typename T > lBGYZ--  
  struct result_1 )6(|A$~C+  
  { 3,-[lG@o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >:HmIW0PLe  
} ; yxAy1P;dX  
EB VG@  
template < typename T1, typename T2 > f+1@mGt  
  struct result_2 ?AK`M #M  
  { J4u>77I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [0vqm:P  
} ; O L 9(~p  
" =6kH,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nJ h)iQu  
~G 3txd  
template < typename T > 9BAvE\o0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8N \<o7t%  
  { i` Q&5KL  
  return fn(pk(t)); ;8a9S0eS  
} T^vhhfCUr  
template < typename T1, typename T2 > +lxjuEiae  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >wb Uxl%{5  
  { b0Dco0U(  
  return fn(pk(t1, t2)); RFoCM^  
}  ?tA%A  
} ; f-p$4%(  
-iKoQkHt  
_ s*p$/V\  
一目了然不是么? $ ^@fV=e  
最后实现bind S=\cF,Zs  
D -d  
:w+vi 7l$  
template < typename Func, typename aPicker > fUr%@&~l^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <@P. 'rE  
  { LosRjvQ:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v3]5`&3~  
} b~r:<:;  
'$),i>6gJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @JGFG+J}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %uCsCl  
|Z)}-'QUJ  
十一. phoenix ] E:NmBN<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @dx 8{oQ  
U$Z<lx2P  
for_each(v.begin(), v.end(), 7Mk>`4D'c  
( #ID fJ2  
do_ *jvP4Nz)k  
[ | 1zfXG,R  
  cout << _1 <<   " , " FPH2dN  
] p]ujip  
.while_( -- _1), (;&}\OX6nm  
cout << var( " \n " ) zc$}4o  
) N`?|~g3  
); AUu<@4R7  
DQ30\b"gU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1\~I "$}  
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 Va?i#<a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZZ  Hjv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +3J<vM}dy  
}0tHzw=#%e  
4.^T~n G  
template < typename Cond, typename Actor > k%X $@NP  
class do_while *CPpU|  
  { 8|^&~Rl4  
Cond cd; qoOwR[NDcq  
Actor act; 6 Ia HaV+P  
public : 3n)$\aBE  
template < typename T > / g{8  
  struct result_1 a"X h  
  { r-go921  
  typedef int result_type; 6<T:B[a-  
} ; Il Qk W<  
g?Tev^D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /_})7I52  
0KTO )K  
template < typename T > j#~~_VA~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Ry% K4$  
  { )z\#  
  do c BZ,"kp-  
    { Xdx8HB@L  
  act(t); Ar[|M 2|  
  } *hru);OJr  
  while (cd(t)); g$^-WmX\m  
  return   0 ; ~TsRUT  
} YoW)]n  
} ; URs]S~tk  
ox%j_P9@:  
AH:uG#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jU~ x^Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 sOlnc6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \pfa\, rW  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 w;yzgj:n&f  
下面就是产生这个functor的类: 3]GMQA{L)  
FR[I~unqD  
vi *A 5  
template < typename Actor > G{]RC^Zo  
class do_while_actor Jx~H4y=z  
  { jLM([t  
Actor act; l)*(UZ"  
public : |Q%P4S"B?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V:'F_/&X?  
q)L4*O  
template < typename Cond > LXh }U>a9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sYBmL]Hr  
} ; n@xQ-v  
nq HpYb6I0  
`YC7+`q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !u@P\8M}  
最后,是那个do_ |T$?vIG[  
g(9*!g  
NIVR;gm  
class do_while_invoker Ht4O5yl"  
  { Yj1|]i5b  
public : X=KW >  
template < typename Actor > IycZ\^5*-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [#mk TY  
  { N|$9v{ j_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~HhB@G!3  
} #Zw:&' QB  
} do_; $BMXjXd}  
:MY=Q]l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :>JfBJ]|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E`I(x&_  
最后来说说怎么处理break和continue n)"JMzjQ<  
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。 -f&vH_eK  
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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