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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lP;X=X>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =jWjUkm2  
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, +EOd9.X\~  
q(XO_1W0V  
oro^'#ki  
DkA@KS1Dq  
  class filler ,7/F?!G!J  
  { s#* DY  
public : %+bw2;a6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ytyX:e"  
} ; 5*hA6Ex7  
Ve9*>6i&-4  
tj1M1s|a  
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: y?-zQs0  
AM:lU  
xV\mS+#  
c?t,,\o(}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JU`5K}H<  
!?aL_{7J  
D=_FrEM_IA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )+dd  
d#cEAy  
l|" SM6  
/s[D[:P_  
二. 战前分析 %^LwLyoVM  
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。 aQ#6PO7.Z  
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 %$ ^ eY'-'  
bKac?y~S_  
9*CJWS;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bo_Tp~ j  
  /* --------------------------------------------- */ h/xV;oj  
vector < int *> vp( 10 ); jr3FDd]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !K8V":1du#  
/* --------------------------------------------- */ K0-AP $  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a[hQ<@1O  
/* --------------------------------------------- */ `CqF&b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KlSg0s  
  /* --------------------------------------------- */ wdLlQD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~`!{5:v  
/* --------------------------------------------- */ P+(q38f[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d45mKla(V  
nmy!.0SQ-  
g?> V4WF  
v7#`b}'W  
看了之后,我们可以思考一些问题: k35E,?T  
1._1, _2是什么? .u^4vVz  
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。 Ek,$XH  
2._1 = 1是在做什么? y#?AW`|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2y#[uSqB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h:~ 8WV|  
Nny#}k Bt  
z z2'h>  
三. 动工 ^7-l<R[T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p$!Q?&AV/  
xt=ELzu$  
[;,Xp/  
/4 %ycr6  
template < typename T > bY!1t}ALh  
class assignment &+Yoob]P  
  { atYe$Db  
T value; 1# ;`1i  
public : 4#Id0['  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~=i<O&nai  
template < typename T2 > "fZWAGDBO\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o8!uvl}:9  
} ; O]%Vh l  
rls\3 R(jt  
vq-# %o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xG~7kj3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *z6m644H  
5sI9GC  
fYUbr"Oe  
,l7',@6Y  
  class holder i2 7KuPjC  
  { L6n<h  
public : p$_X\,F  
template < typename T > EU4j'1!&g<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g ^4<ve  
  { Vk?US&1q}  
  return assignment < T > (t); W'}^m*F  
} &09g0K66  
} ; ,Uu#41ZOKL  
st-I7K\v  
B0$.oavC  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: m(p0)X),_i  
ZP;WXB`  
  static holder _1; xn,I<dL39  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .$N8cYu0  
%W,V~kb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z,IUCNgM  
而不用手动写一个函数对象。 H0?Vq8I?  
t# <(Q  
.y^T 3?}I  
^_!2-QY.~  
四. 问题分析 9f_Qs4  
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。 Hwiftx  
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。 K~Z$NS^W&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L2{b~`UvP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {D7v[P+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DE!P[$J  
S7f"\[Aw  
五. 问题1:一致性 )F65sV{  
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?| TDZ p1zpXb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #s3R4@{  
NkY7Hg0  
struct holder #bmbK{[  
  { mWX{I2  
  // erdA ?  
  template < typename T > ;I!Vba  
T &   operator ()( const T & r) const ~Zo;LSI  
  { 84f^==Y  
  return (T & )r; E4qQ  
} `!lQd}W  
} ; Tjj-8cg  
`*w!S8}m;  
这样的话assignment也必须相应改动: UB3hC`N\  
)2: ,E  
template < typename Left, typename Right > 4v;KtD;M  
class assignment ]Pf!wv  
  { iKA}??5e  
Left l; Z@6xu;O  
Right r; E<r<ObeRv`  
public : p}(pIoyUF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZfnJ&H'  
template < typename T2 > {q.|UCg[L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3%YDsd vQx  
} ; 6h{>U*N"&d  
gX;)A|9e  
同时,holder的operator=也需要改动: xyyEaB  
UKzXz0  
template < typename T > R7 ^f|/l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qX:Y I3:,@  
  { ]oizBa@?G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3B?7h/f  
} P`OZoI$bV  
K?eY<L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 JGQ)/(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,)Z1&J?  
bEli!N$  
return l(rhs) = r; #@}wl  
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。 \vF*n Z5/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~%QI#s?|  
$<F9;Z  
template < typename Tp > I T gzD"d  
class constant_t m\@q2l-  
  { O[15x H,  
  const Tp t; LjPpnjU  
public : PXo^SHJ+gt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uL |O<  
template < typename T >  2c%b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |DLmMsS4  
  { UqNUP+K  
  return t; DH!_UV  
} *  \%b1  
} ; Dn@Sjsj>  
l,:> B-FV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5~{s-Ms  
下面就可以修改holder的operator=了 _NN5e|t  
F~wqt7*  
template < typename T > yt#~n _  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const } bm ^`QY  
  { .wf$]oQQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =&#t ("  
} 5q _n 69b  
r Fhi:uRV  
同时也要修改assignment的operator() Cp^`-=r+  
m(CAXq-t  
template < typename T2 > W3w$nV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1)J' pDa  
现在代码看起来就很一致了。 rn RWL4  
pP^5y{  
六. 问题2:链式操作 |6 E !wW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lD6PKZ\RIj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mO&zE;/[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n7pjj  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]:.9:RmEV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x\5v^$  
%s ">:  
template < typename T > :|\)=4  
struct result_1 w:/QB-`%  
  { b] ~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?<U">8cP  
} ; /-&2>4I  
="P&!lu  
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: 5 #Et.P'  
{~EPP .  
template < typename T > 8SoTABHV  
struct   ref q+W* ?a)  
  { U(5Yg  
typedef T & reference; Qq3UC%Z1  
} ; I\@`AU  
template < typename T > {QVs[ J1  
struct   ref < T &> .svlJSx  
  { A>%mJ3M  
typedef T & reference; \?"p]&2UcB  
} ; + I4s0  
?xw0kXK4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o "1X8v  
WT jy"p*  
template < typename T > g[(Eh?]Sc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *Qy,?2  
  { aRcVoOq  
  return l(t) = r(t); U U@  
} $lb$<  
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。 yny1i9 y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {9- n3j}  
 0X}0,  
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 e#(X++G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BVu{To:g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `&i\q=u+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b{}ao  
最后的布局是: uA~?z :~=  
                Add  =h|xlT  
              /   \ jbp?6GW  
            Divide   5 gm =LM=  
            /   \ G(gZL%M6  
          _1     3 ;@H:+R+(  
似乎一切都解决了?不。 c{[lT2yxU  
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。 Zu|qN*N4  
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。 6rMNp"!  
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: o8fY!C)  
 }A&I@2d  
template < typename Right > 0}N"L ml  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8dwKJ3*.  
Right & rt) const IGF25-7B  
  { f0+vk'Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lmw4  
} _ qU-@Y$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <KFl4A~  
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。 2*a5pFkb  
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。 i9D<jkc  
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。 6mV^a kapv  
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。 ~nb1c:F  
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? gl 27&'?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: -l ?\hmDl  
$8`"  
template < class Action > AA0\C_W0p  
class picker : public Action k,-0OoCL-!  
  { Z u/w>  
public : xB5QM #w\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t"P:}ps{?  
  // all the operator overloaded +aN"*//i  
} ; vQy+^deW  
z/wwe\ a5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3L9@ELY4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /6:qmh2  
:D~J(Y2  
template < typename Right > @.L/HXu-P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UmG|_7  
  { BbhC 0q"J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .yB{+  
} RcOfesW o  
C(kL=WD   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EkoT U#w5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?X$*8;==6  
i':a|#e>  
template < typename T >   struct picker_maker Mb-AzGsV  
  { v(zfq'^%`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ATjE8!gO!  
} ; bWJ&SR>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .$o A~  
  { tgY/8& $M  
typedef picker < T > result; +*wr=9>  
} ; t&~*!w!+jH  
_pxurq{  
下面总的结构就有了: l OiZ2_2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 r?/!VO-*N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 OO\$'% y`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fJ&\Z9zY  
至此链式操作完美实现。 CW -[c  
F<DXPToX%  
O]KQ]zN  
七. 问题3 EAlLxXDDh  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 XrI$@e*  
i5gNk)D  
template < typename T1, typename T2 > d6)+d9?<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s7,D}Zz  
  { 1rON8=E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rTqGtmulG  
} z fu)X!t^  
73JrK_h  
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: b4 Pa5 w  
#3?}MC  
template < typename T1, typename T2 > D# gC-,  
struct result_2 klnk{R.>|  
  { S|F:[(WaM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q 3/J @MC  
} ; ]K QQdr   
Zgo%Jo  
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? y-{?0mLq  
这个差事就留给了holder自己。 ?in)kL  
    h4Xz"i{z  
PJ\k|  
template < int Order > *,28@_EwY  
class holder; nd&i9l  
template <> t9)S^: 0  
class holder < 1 > AcHeZb8b  
  { vU$n*M1`$  
public : A9MTAm{  
template < typename T > :*s@L2D6  
  struct result_1 D 9UM8Hxi  
  { k 7:Z\RGy  
  typedef T & result; U+zntB  
} ; V[n,fEPBr  
template < typename T1, typename T2 > ja6V*CWb  
  struct result_2 %M:$ML6b<  
  { !+]KxB   
  typedef T1 & result; eJeL{`NS  
} ; MG~bDM4  
template < typename T > *K BaKS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <v=s:^;C0  
  { ]CPF7Hf  
  return (T & )r; Ss_}@p ^  
} uW2  q\  
template < typename T1, typename T2 > [s{[ .0P]+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const txE+A/>i9  
  { :(@P *"j  
  return (T1 & )r1; )_Z^oH ]<  
} ,T$ GOjt  
} ; 3R-5&!i  
M6GiohI_"P  
template <> Hg$7[um  
class holder < 2 > ).AMfBQ=;  
  { "Q{ l])N  
public : | AiMx2  
template < typename T > SM8_C!h:  
  struct result_1 nLx|$=W  
  { {h PB%  
  typedef T & result; UZ#oaD8H6  
} ; Vf<q-3q  
template < typename T1, typename T2 > ;e< TEs  
  struct result_2 %NM={X|'  
  { /4@ [^}x  
  typedef T2 & result; z:Z-2WV2o  
} ; SlwQ_F"4L  
template < typename T > JW )f'r_f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /nn~&OU  
  { pRd'\+  
  return (T & )r; vPc*x5w-  
} E^Q J50  
template < typename T1, typename T2 > q^?a|l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qqx!'fft  
  { Cy *.pzCi  
  return (T2 & )r2; [P6m8%Y|s  
} p_X{'=SQ1  
} ; m)3M)8t  
/0$fYrg>J  
(=%0$(S>  
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> >。 <fF|AbC:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: noM=8C&U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1vxQ`)a  
Gp+\}<^ Z  
return l(i, j) = r(i, j); ]^T-X/v9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `oH4"9&]k3  
SN]g4}K-  
  return ( int & )i; ;FW <%  
  return ( int & )j; HUAYtUBH  
最后执行i = j; k61mRO  
可见,参数被正确的选择了。 ZhoV,/\+  
7mf&`.C np  
V )1.)XC  
/sj*@HF=  
Cs y,3XG  
八. 中期总结 IN.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: Q J-|zS.W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^9 ]iUx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |:.Uw\z5'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5[4nFa}R:5  
C ocw%Yl  
VBw 5[  
841y"@*BY  
- jCj_@n  
?$T^L"~  
九. 简化 %ek0NBE7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'O\ y7"a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p$qk\efv*4  
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: OM{^F=Ap  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n:2._s T  
  +-*/&|^等 [0aC]XQZ  
2. 返回引用。 I "O^.VC  
  =,各种复合赋值等 .a7RGT3]m  
3. 返回固定类型。 C=]<R< Xy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MkL2I+*  
4. 原样返回。 _> x}MW+  
  operator, #o7)eKeQ  
5. 返回解引用的类型。 cjJfxD&q  
  operator*(单目) +ima$a0Zyt  
6. 返回地址。 *YL86R+U  
  operator&(单目) '4<o&b^yQ  
7. 下表访问返回类型。 E #B$.K  
  operator[] J-<_e??  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /I!62?)-*  
  operator<<和operator>> 6 /5,n0  
 BgQ/$,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 J?yasjjgP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M<d!j I9)  
0<a|=kZ  
template < typename Left > q4&! mDU  
struct value_return A[ncwJ  
  { jC4>%!{m  
template < typename T > lwrh4<~\,*  
  struct result_1 r)>3YM5  
  { B^r?N-Z A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iw3\`,5   
} ; =CJ`0yDQ>  
}7(+#ISK6  
template < typename T1, typename T2 > PfRA\  
  struct result_2 jH!;}q  
  { 4\u`M R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yn_f%^!G  
} ; -0#"<!N  
} ; z!O;s ep?/  
6V%}2YE?X  
vt2. i$u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wjwCs`  
U4fv$gV  
下面我们来剥离functor中的operator() !p!Qg1O6o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j1%8r*Jj  
|oLGc!i  
return l(t) op r(t) $rmxwxz&W:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G}g;<,g~  
return op l(t) 6XF Ufi+  
return op l(t1, t2) UMe?nAC  
return l(t) op sTl^j gV7j  
return l(t1, t2) op -^2p@^  
return l(t)[r(t)] [`b,SX x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #e-K It  
QK[^G6TI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \}v@!PQl  
单目: return f(l(t), r(t)); 19qH WU^0V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pz{MYw  
双目: return f(l(t)); 4KtD  k  
return f(l(t1, t2)); oI/_WY[t  
下面就是f的实现,以operator/为例 j8p<HE51  
k>mXh{ (  
struct meta_divide (ct1i>g  
  { os"R'GYmf  
template < typename T1, typename T2 > Qe>_\-f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VsL,t\67  
  { G\dPGPPM  
  return t1 / t2; e'A_4;~@s  
} BInSS*L  
} ; Lv['/!DJ|  
dN3^PK  
这个工作可以让宏来做: RU7+$Z0K  
q"<=^vi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t3Gy *B  
template < typename T1, typename T2 > \ QUn!& 55  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6E-eD\?I&  
以后可以直接用 JCn HEH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O}zHkcL  
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 o #\L4P(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。。。) ~*/ >8R(Y  
@i!+Z  
<Y7j'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 wg%Z  
^UJIDg7zS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xOKJOl  
class unary_op : public Rettype Z9$pY=8^?  
  { @2hhBW  
    Left l; ,$:u^;V(  
public : @y7KP$t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m_oUl(pk  
_Sfu8k>):  
template < typename T > /C Xg$%\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $I*}AUp v?  
      { #X'-/q`.  
      return FuncType::execute(l(t)); @[9  
    } j!i* &  
3-hcKE  
    template < typename T1, typename T2 > >y#MEN>?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V'=;M[&  
      { x)dLY.'|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !AE;s}v)0{  
    } &,%n  
} ; JseKqJ?g  
aUZ?Ue9l>2  
a5/, O4Q  
同样还可以申明一个binary_op )jgz(\KZ  
#rX ^)2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "=s}xAM|A  
class binary_op : public Rettype |Jd8ul:&e  
  { Y+Z+Y)K  
    Left l; tq h)yr;  
Right r; ,\"x#Cc f  
public : V[kJ;YLPN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @NA+Ma{N  
^UKY1Q .  
template < typename T > "rLm)$I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const siCi+Y  
      { *uRDB9#9,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E*5aLT5!,  
    } * cW%Q@lit  
'+/mt_re=  
    template < typename T1, typename T2 > plB8iN`x<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 59D '*!l-  
      { !Z2h ?..O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ? bWc<]  
    } 0Sd>*nC  
} ; Fz(;Eo3  
W)r|9G8T  
;W5.g8  
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 \Qah*1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jm<^WQ%Cc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0qFO+nC  
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。 qbq2Bi'a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HLDv{G'7  
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。。。 \[{8E}_"^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;} Lf  
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) JJ)  
下面是修改过的unary_op VO:  
jG `PyIgw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #@BhGB`9Qt  
class unary_op yxu7YGp%  
  { |khFQ(  
Left l; h='&^1  
  "" ^n^$  
public : /7S g/d%c  
U~yPQ8jD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5g-1pzP9  
],!}&#|  
template < typename T > IxWi>8  
  struct result_1 Gq1C"s$4'  
  { <ndY6n3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J)Yz@0#T(;  
} ; Hfj.8$   
nt>3i! l  
template < typename T1, typename T2 > /PaS <"<P@  
  struct result_2 a U.3  
  { %u9 Q`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <Ffru?o4j  
} ; 3 +'vNc  
Bj6%mI42hl  
template < typename T1, typename T2 > z[[qrR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U+B{\38  
  { j-/$e,xX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cy6YajOk7  
} 9 AD*  
Da[#X`Kp$  
template < typename T > mvpcRe <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `*Wg&u  
  { \25EI]  
  return OpClass::execute(lt(t)); :&&s*_  
} 5,4" CF$  
J( ]b1e  
} ; _M8'~$Sg  
EVqqOp1$v4  
au=@]n#<(  
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 J0&-UnJ  
好啦,现在才真正完美了。 (g[WZB3x  
现在在picker里面就可以这么添加了: %8 DI)n#H  
jpYZ) So-  
template < typename Right > KIY`3Fl09  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N?rE:0SJ  
  { Y#9bM $x7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GK6~~ga=  
} yZ=O+H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \kI{#   
X<Xiva85  
WaX!y$/z  
w `d9" n  
H0B=X l[  
十. bind { **W7\h  
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。 *@@dO_%6  
先来分析一下一段例子 "-:g.x*d  
j)ln"u0R^B  
"tJ[M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mIrN~)C4\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FnOa hLS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >U\P^yU  
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。 ]T5\LNyN  
我们来写个简单的。 |DsT $ ~D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Dh}d-m_5  
对于函数对象类的版本: 2Gj)fMK38  
4,YL15.  
template < typename Func > R$dNdd9m  
struct functor_trait *e:I*L  
  { Fku<|1}&y  
typedef typename Func::result_type result_type; (ruMOKW  
} ; TntTR"6aD  
对于无参数函数的版本: =_N $0  
!w/fw Oo  
template < typename Ret > VS`{k^^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OqH3. @eK  
  { 58mpW`Q  
typedef Ret result_type; Z"Q9^;0%  
} ; * _usVg  
对于单参数函数的版本: 8qfXc ^6  
@Wm:Rz  
template < typename Ret, typename V1 > NTK9`#SA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =%I;Y& K  
  { -#4QY70H t  
typedef Ret result_type; 3 Sf':N`u  
} ; ZhRdml4U2  
对于双参数函数的版本: iM1E**WCtv  
g^po$%I '  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :YX5%6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iN0'/)ar  
  { :T@} CJ  
typedef Ret result_type; )Xt#coagS  
} ; [ gR,nJH.  
等等。。。 eMn'z]M&]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PN J&{4wY  
HHgv, bC!  
template < typename Func > 23ho uS   
struct func_return .*+jD^Gr  
  { T~ XKV`LQ  
template < typename T > TZg1,Z  
  struct result_1 [T [] U   
  { 77+3CME{'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m9 c`"!  
} ; P,G :9x"e  
5w~J"P6jg  
template < typename T1, typename T2 > c;a<nTLn  
  struct result_2 V4n;N  
  { 9R-2\D]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v/vPU  
} ; @S5HMJ2=  
} ; {od@S l  
QWt3KW8)  
hc9 ON&L\>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {+5Ud#\y  
@1bl<27  
template < typename Func, typename aPicker > G%!i="/9  
class binder_1 {}RU'<D  
  { R7h3O0@!  
Func fn; /74h+.amg  
aPicker pk; ru1^. (W2  
public : [P}mDX  
7&]|c?([4  
template < typename T > v<(+ l)Ln  
  struct result_1 $|[N3  
  { PAC=LQn&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =CdrhP_  
} ; 6p&uifY}tR  
>b:5&s\9  
template < typename T1, typename T2 > *c$UIg  
  struct result_2 mxpw4  
  { '|Lv -7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f|/ ,eP$  
} ; g"c7$  
2BT+[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Gfy9YH~  
CeUXGa|C  
template < typename T > PJ<qqA`!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Be^"sC  
  { B*tQ0`  
  return fn(pk(t)); {F\P3-ub  
} tehWGqx)  
template < typename T1, typename T2 > Fo~q35uB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $S2 /*  
  { tWaGCxaE  
  return fn(pk(t1, t2)); 7A$mZPKh  
} O@dK^o  
} ; bTAY5\wB  
,C_MB1u  
,K30.E  
一目了然不是么? OJM2t`}_t  
最后实现bind 9q[[ ,R  
B| M@o^Tf  
0~DsA Ua  
template < typename Func, typename aPicker > }w >UNGUMh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $ )2zz>4  
  { SD@ 0X[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?=-/5A4K  
} y4=T0[ V  
F8/n;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C}L2'l,  
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。 *&+zI$u(  
W(-son~I  
十一. phoenix e(&u3 #7Nn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )Q}Q -Zt  
R,OT\FQ<  
for_each(v.begin(), v.end(), \TDn q!)?  
( Zz 'g&ewo  
do_ `/i/AZ{  
[ ^AXH}g  
  cout << _1 <<   " , " _c:th{*  
] ,K PrUM}  
.while_( -- _1), _t4(H))]vG  
cout << var( " \n " ) 5 5Mtjqfp  
) o>&pj  
); z  fy(j  
9d=\BBNZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G_ ~qk/7mF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]'hel#L;l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mGmZ}H'{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "W9z>ezp  
^![7X'!;pt  
~~t >;  
template < typename Cond, typename Actor > ]xJ. OUJy  
class do_while /,$V/q+  
  { %*gg6Q  
Cond cd; |'x"+x   
Actor act; muFWFq&yP  
public : iHQ$L# 7  
template < typename T > OKu~Nb*  
  struct result_1 Z\n^m^Z =  
  { EF9Y=(0|  
  typedef int result_type; |;p.!FO  
} ; 4gmlK,a  
g2u\gR5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Uw3wR!:  
x7jFYC  
template < typename T > %ca`v;].  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6J$I8b#/  
  { ]Qp-$)N  
  do P /q] u  
    { ^.~e  
  act(t); Jv]$@>#  
  } wqzpFPk(  
  while (cd(t)); hx:^xW@r4P  
  return   0 ; QWC C  
} A2P.5EN  
} ; 1jPh0?BY  
l=$?#^^ /  
Wk!<P" nHd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?@6Zv$vZ  
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。 taO(\FOm  
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。 >S{8sN  
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。 NJQy*~P  
下面就是产生这个functor的类: 2 zX9c<S=5  
=&FaMR2  
jL'R4z  
template < typename Actor > lWP]}Uy=5~  
class do_while_actor [O]rf+NZ(5  
  { w:=:D=xH2  
Actor act; ~Ra8(KocD  
public : :wUi&xw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8 ~Pdr]5  
D$TpT X\  
template < typename Cond > O+=}x]q*y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z('t#J!b  
} ; |~rKDc  
{yd(n_PqY  
qc' ;<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^^a%Lz)U  
最后,是那个do_ xjrL@LO#  
1/?K/gL  
rcH{"\F_/  
class do_while_invoker 3`NSSS  
  { Tv~Ho&LS  
public : d(KK7SQg  
template < typename Actor > g{K \  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m)r,  
  {  &!wtH  
  return do_while_actor < Actor > (act); K\mFb  
} y!q`o$nK  
} do_; b+$wx~PLi  
-%V~ 1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <B @z>V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {)Shc;Qh  
最后来说说怎么处理break和continue  um2}XI  
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。 Wq}W )E  
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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