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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .yF7{/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }T+pd#>  
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, MqI!i>  
S-:l 60.  
T;}pMRd%  
*Ta*0Fr=9|  
  class filler 0BIH.ZV#  
  { }o? @  
public : DP*[t8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [ua{qJ9  
} ; ]pr;ME<M{  
P$D1kcCw  
%c(':vI#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: hun/H4f|  
l23#"gGb  
I "9S  
!UlG! 820  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O- &>Dc  
pXCmyLQ  
=8fp4# ]7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mg*[,_3q33  
Vo"\nj  
\ey3i((L  
t*^Q`V wQ  
二. 战前分析 +B%ZB9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nYMdYt04sl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eEQ 4L\d  
3m?3I2k  
t8 #&bU X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }S$]MY,*  
  /* --------------------------------------------- */ !B(6  
vector < int *> vp( 10 ); m4|9p{E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y%\kgWV  
/* --------------------------------------------- */ HkEfBQmh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qg9 N?e{z  
/* --------------------------------------------- */ Q5/".x^@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5B@+$D[0?3  
  /* --------------------------------------------- */ o|AV2FM)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b4s.`%U  
/* --------------------------------------------- */ Z@ * ^4Ve  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B9n$8QS  
IiIF4 pQ,  
F\Ex$:%~  
aDTNr/I  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3xh~xE  
1._1, _2是什么? d?*=<w!A  
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。 \:\rkc9LI  
2._1 = 1是在做什么? sUcx;<|BC  
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。 -D0kp~AO4N  
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。 *<zfe.  
Sim\+SL{#  
}^^X-_XT  
三. 动工 0S;H`w_S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: INE8@}e  
?x"<0k1g  
Id(L}i(X  
{d(@o!;Fi  
template < typename T > frk(2C8T  
class assignment $+)SW {7  
  { [F/>pL5U$  
T value; gEMxK2MNXj  
public : u)M dFz  
assignment( const T & v) : value(v) {} B3]q*ERAo  
template < typename T2 > NB;8 e>8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } noC ]&4b  
} ; ! &Vp5]c  
,[%KSyH  
|#Bz&T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vZmM=hW~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (qnzz!s  
#)2'I`_E  
3VbMW,_&"  
gN Xg  
  class holder %%}U -*b  
  { 5\V>Sj(  
public : f+j\,LJ  
template < typename T > Tf) qd\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (\>3FwFHW|  
  { G< l+94(  
  return assignment < T > (t); Jc"xH~,  
} N2vSJ\u  
} ; kqYWa`eE  
\L-o>O  
eYMp@Cx  
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: /\V-1 7-  
(PE x<r1   
  static holder _1; anjU3j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x4Mq{MrWp  
p?2 \9C4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;"$Wfy  
而不用手动写一个函数对象。 0qqk:h  
5fMVjd  
Ds? @ LE|  
}9<pLk  
四. 问题分析 /qa{*"2Qo  
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。 YD_hg#=n  
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。 4!64S5(7t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lM~ 3yBy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (B{`In8G>y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \C $LjSS-  
: a @_GIC  
五. 问题1:一致性 > L_kSC?  
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?| t<wjS|4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (-viP  
W+d=BnOa8  
struct holder U1}-]^\  
  { +Kw:z?  
  // }lt5!u~}  
  template < typename T > GKTt!MK  
T &   operator ()( const T & r) const 7v3'JG1r-  
  { d(9ZopJrQ  
  return (T & )r; @&#k['c  
}  L_3Ao'SA  
} ; $L7Z_JD5  
YEH /22  
这样的话assignment也必须相应改动: p'{B|ujj6  
o{7wPwQ;*  
template < typename Left, typename Right > #d2XVpO[0  
class assignment IcRA[ g  
  { >W Tn4SW@  
Left l; /j46`F  
Right r; ]r|sU.Vl  
public : Z;Q2tT /F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ p%=RIR  
template < typename T2 > uF,F<%d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "159Q  
} ; wV8_O)[  
fUj[E0yOF  
同时,holder的operator=也需要改动: dt&m YSZ}  
(7Su{tq  
template < typename T > P/i{_r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hOZ:r =%  
  { O*0%AjT6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c\A 4-08  
} \PReQ|[ah  
{Tx"G9  
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。 'u@,,FFz[K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gQ90>P:  
>NLG"[\  
return l(rhs) = r; rlxZ,]ul  
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。 w5fVug/;P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #uTNf78X  
O0^m_  
template < typename Tp > )Y4;@pEU  
class constant_t W]Bc7JM]T+  
  { #gW"k;7P  
  const Tp t; 8/W(jVO(-  
public : pmda9V4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DO*rVs3'p[  
template < typename T > M3q%(!2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kU :ge  
  { `CpfQP&^  
  return t; XZ%3PMq  
} nA owFdCD  
} ; 6g*?(Y][  
<pA%|]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "&Q sv-9t  
下面就可以修改holder的operator=了 2{U5*\FhVX  
^!&6z4DP  
template < typename T > YV%y KD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mVXwU](N  
  { O>R@Xj)M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1S[4@rZ  
} ]{Y7mpdB  
:m]KVcF.  
同时也要修改assignment的operator() Ms<v81z5T  
--OAsbr  
template < typename T2 > {Jbouj?V!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'p_|Rw>  
现在代码看起来就很一致了。 _tlr8vL  
%Ev)Hk  
六. 问题2:链式操作 xig4H7V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i[Qq,MmC  
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。 - +<ai  
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。 5J-slNNCQ  
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。 |@W|nbAfX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SA{noM  
QXI#gA  =  
template < typename T > s4uZ>  
struct result_1 <) cJz  
  { &?@gCVNO,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [L>mrHqG  
} ; r\A|fiL  
ppuJC ' GW  
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: C>A} e6o  
qrHCr:~  
template < typename T > A&N$=9.N1  
struct   ref GvzaLEo  
  { {K N7Y"AI  
typedef T & reference; y_``-F&Z  
} ; ?%cZO "  
template < typename T > dvE~EZcS  
struct   ref < T &> 3mQ3mV:  
  { !_q=r[D\  
typedef T & reference; [_`<<!u>-  
} ; vs^)=  
I p<~Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ux8K$$$  
i"0*)$ h W  
template < typename T > Bx/)Sl@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }S"qU]>8a  
  { W K(GR\@  
  return l(t) = r(t); @.,Mn#  
} R5 i xG9  
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。 _Tf %<E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n5 <B*  
ta@fNS4  
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 Y .E.(\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &lo<sbd.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hWiHKR]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \j<aFOT(  
最后的布局是: vjVa),2  
                Add bZ#KfR  
              /   \ )xL_jSyh  
            Divide   5 Y=i_2R2e2  
            /   \ BM9:|}\J65  
          _1     3 >[N6_*K]  
似乎一切都解决了?不。 tiy#b8  
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。 rM4Ri}bS  
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。 @nnX{$YX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5Z(q|nn7P  
)+"(7U<  
template < typename Right > >_#A*B|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [,Y;#;   
Right & rt) const A9WOu*G1O  
  { rcf#8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MH]?:]K9V  
} t Kjk<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;xSlRTNT=6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 MM~4D  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 l xP!WP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 fG<[zt\e  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %+dRjG~TB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? rc}=`D`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q@s G6 iz  
:U faMe5  
template < class Action > ^fU,9  
class picker : public Action :io~{a#.2\  
  { ;?gR,AKZ  
public : RRtOBrIedI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3P*"$fH  
  // all the operator overloaded '1lz`CAB+  
} ; i;67< f}-  
?`B6I!S0[  
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。 >SS979  
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: OQ<NB7'n0A  
UvGX+M,z'  
template < typename Right > 2!a~YT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aV n+@g<.  
  { Bn Nu/02.=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a]x\e{  
} Bs-MoT!  
Z.0mX#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *L5L.: Ze  
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。 n{E + r  
Eqh&<]q  
template < typename T >   struct picker_maker 2J7JEv|  
  { =(,dI [v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h='@Q_1Sb  
} ; U&6f:IV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }}v28"\TA  
  { ld'Aaxl&  
typedef picker < T > result; ^^(4xHN  
} ; 28o!>*  
(a8oI )~  
下面总的结构就有了: J]Qbg7|  
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。 btB> -pT  
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。 "cX*GTNi8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tP/R9Ezp  
至此链式操作完美实现。 qo0]7m7|  
PciiDh~/  
tJ9`Ys  
七. 问题3 4N{^niq7  
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。 2d-C}&}L\  
q0QB[)AP  
template < typename T1, typename T2 > 1)h+xY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p"/B3  
  { *mXs(u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mdIa`OZr  
} `@i! 'h  
@&]%%o+  
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: Qtn%h:i S~  
2aO.t  
template < typename T1, typename T2 > :S{+|4pH  
struct result_2 [y$sJF7;I  
  { TfqQh!Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NpYzN|W:  
} ; [ f`V_1d3  
"npLl]XM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? . xdSUe  
这个差事就留给了holder自己。 Tg.}rNA4  
    626 !6E;T  
(SYSw%v$A  
template < int Order > .TetN}w  
class holder; SiQszV.&  
template <> ~m.@{Do0p  
class holder < 1 > <lwkjt=RV  
  { khtSZ"8X  
public : j]5bs*G  
template < typename T > v}\Nx[}  
  struct result_1 ?)B\0` %*'  
  { [!#<nY/C  
  typedef T & result; GFBku^pi  
} ; Q#rj>+?  
template < typename T1, typename T2 > 4>W ov  
  struct result_2 eo&nAr  
  { 5m&Zq_Qe  
  typedef T1 & result; S&YC"  
} ; R7d45Wl  
template < typename T > ]\5?E }kd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B @8 ]!  
  { \`M8Mu9~w  
  return (T & )r; _}-Ed,.=  
} !z]2+  
template < typename T1, typename T2 > J M,ndl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?ydqmj2[F  
  { m|w-}s,  
  return (T1 & )r1; >HY( Ij<  
} ^5 sO;vf  
} ; Q4,!N(>D  
3ud_d>  
template <> qx~-(|s`H  
class holder < 2 > >FabmIcC  
  { K`?",G?_  
public : Q-}yZ  
template < typename T > {"uLV{d  
  struct result_1 %nfaU~IqK  
  { kq kj.#u  
  typedef T & result; V>&WZY  
} ; d}t7bgk'j  
template < typename T1, typename T2 > k*3F7']8  
  struct result_2 (}u2) 9  
  { ]l WEdf+  
  typedef T2 & result; _c 4kj  
} ; 93*MY7j}  
template < typename T > (/r l\I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lU[" ZFP  
  { O+^l>+ZGj?  
  return (T & )r; Gd8FXk,.!  
} \'gb{JO  
template < typename T1, typename T2 > "NgfdLz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %cl=n!T  
  { j%m9y_rg}  
  return (T2 & )r2; U- UD27  
} <!s+X_^  
} ; :d ts>  
8(Ab NQ  
OJGEX}3'  
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> >。 `"/s,"c:D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *+ql{\am4N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?B"k9+%5ej  
""JTU6]MS  
return l(i, j) = r(i, j); R>iRnrn:-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tJ NJ S  
\Y0o~JD  
  return ( int & )i; [%alnY  
  return ( int & )j; '518S"T @  
最后执行i = j; axSJ:j8  
可见,参数被正确的选择了。  M[^  
ueyz@{On~  
+; P8QZK6  
75+#)hNa!P  
KTm^0:V[Oy  
八. 中期总结 ]b"Oy}ARW  
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: *t JgQ[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gua +-##)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b V5{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cz%tk}2  
I0 78[3b  
&?R2zfcM  
.S l{m[nV8  
`5V=U9zdE  
McRAy%{z  
九. 简化 8T7E.guYr  
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。 arR9uxP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D+Ke)-/  
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: 6fozc2h@x%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }Ss]/ _t  
  +-*/&|^等 ;wi}6rF%[i  
2. 返回引用。 zq=X;}qYj  
  =,各种复合赋值等 a5/6DK>  
3. 返回固定类型。 b1(7<o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s[ ze8:  
4. 原样返回。 )AxgKBW  
  operator, F%t_9S,)O  
5. 返回解引用的类型。 ET_a>]<mv  
  operator*(单目) ] rP^  
6. 返回地址。 N:j,9p0,  
  operator&(单目) HH-A\#6J  
7. 下表访问返回类型。 "0Wi-52=V  
  operator[] ! z^%$;p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vdn`PS'#  
  operator<<和operator>> eF[CiO8F2  
EqN<""2  
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。 FUVoKX! #  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |a3v!va  
 `UC  
template < typename Left > -|ho 8alF  
struct value_return cmLGMlFT  
  { .l| [e  
template < typename T > ^PnXnH?  
  struct result_1 r\OunGUP  
  { WIe7>wkC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cBZK t  
} ; n9 LTrhLqp  
x)Y?kVw21"  
template < typename T1, typename T2 > iP7 Cku}l  
  struct result_2 5s=ZA*(sY  
  { @H{QHi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NUlp4i~Q  
} ; D5o[z:V7"  
} ; ewo]-BQS  
i++a^f  
$pV:)N4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L}E~CiL0n  
WR&>AOWAD  
下面我们来剥离functor中的operator() F/ZB%;O9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _JVFn=  
}?K vT$s  
return l(t) op r(t) g[oa'.*OB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~AVn$];{  
return op l(t) MI: rH  
return op l(t1, t2) -/x= `S*  
return l(t) op m* Zq3j  
return l(t1, t2) op n~1F[ *  
return l(t)[r(t)] 03ol6y )C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #ujry. m  
scf.> K2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `D44I;e^1;  
单目: return f(l(t), r(t)); WH>=*\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <G};`}$a  
双目: return f(l(t));  ;Y6XX_  
return f(l(t1, t2)); ''bh{ .x  
下面就是f的实现,以operator/为例 6:fHPlqW  
7Ei,L[{\i#  
struct meta_divide ^tMb"WO  
  { 04K[U9W3  
template < typename T1, typename T2 > _d|CO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B0h|Y.S8%1  
  { .3X5~OH  
  return t1 / t2; CIxa" MW  
} e=>:(^CS   
} ; 1@dB*Jt  
#x?Ku\ts  
这个工作可以让宏来做: oZD+AF$R  
jmp0 %:+L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j*.K|77WHj  
template < typename T1, typename T2 > \ ; _ziRy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Tvd}5~ 5?  
以后可以直接用 8a,uM :  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t5| }0ID-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S/itK3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) - w{`/  
y*G3dWb  
UmR\2 cs  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `rLcJcW  
%O69A$Q[m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8l1s]K qr  
class unary_op : public Rettype 1fK]A*{p  
  { 43VBx<"  
    Left l; NJNS8\4  
public : _%@dlT?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AV>_ bw.  
|p .o^  
template < typename T > [!~= m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !*?|*\B^I  
      { ]c9\[Kdq}H  
      return FuncType::execute(l(t)); x>cl$41!W  
    } YE*%Y["  
r|_@S[hZg  
    template < typename T1, typename T2 > AMw#_8Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,qT^e8E+  
      { 5K:'VX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .E:3I!dH7  
    } gW5yLb_Vz$  
} ; u|mTF>L  
VLfc6:Yg  
t]CA!i`  
同样还可以申明一个binary_op  [HEljEv  
/E39Z*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y}F;~H~P  
class binary_op : public Rettype th1;Ym+Ze  
  { z/I\hC9i  
    Left l; ,M.phRJ-`  
Right r; }Q?a6(4  
public : K1+4W=|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )ZW[$:wA  
\ xJ_ )r  
template < typename T > j* ZU}Ss  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yPd6{% w  
      { 8FIk|p|l^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8345 H  
    } T4nWK!}z  
9+iz+  
    template < typename T1, typename T2 > .6=;{h4cpB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0clq}  
      { &7 K=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vb8Qh601  
    } q'Nafa&a)  
} ; E !9(6G4  
)H>?K0I  
Kqz+:E8D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @<jm+f"MP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j"A<qI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rJT YCe1*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `-!kqJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]$,3vYBf  
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。。。 oF~+L3&X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :4r{t?ytXw  
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) dBkM~"  
下面是修改过的unary_op a&Z,~Vp  
]6 HR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p9E/#U8A_  
class unary_op wVq9t|V  
  { 8 :;]tt  
Left l; ;nx.:f  
  bt};Pn{3  
public : JvsL]yRT  
?Dl;DE1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v:P=t2q  
O I0N(V  
template < typename T > 'T|EwrS j  
  struct result_1 !Ln 'Mi_B  
  { hD[r6c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AHo}K\O?r  
} ; (;;.[4,y  
zsLMROo3  
template < typename T1, typename T2 > 9X&=?+f  
  struct result_2 kWacc&*|  
  { bzr QQQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]8htL#C  
} ; kTcW=AXu  
|[0Ijm2  
template < typename T1, typename T2 > [1Aoj|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I+F >^4_d  
  { !rF1Remw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0 @um  
} !9{hbmF#  
)MF 4b ][  
template < typename T > }U(bMo@;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *b_Iby-ZD  
  { }4T`)  
  return OpClass::execute(lt(t)); W ' ~s  
} ))dw[Xa  
1G6 \}El95  
} ; C+t0Zen  
D~bx'Wr+  
,c-*/{3  
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 pss e^rFg  
好啦,现在才真正完美了。 J(K/z,4h  
现在在picker里面就可以这么添加了: \*&?o51 !e  
/1p5KVTKv  
template < typename Right > 6<9}>Wkf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <5"&]! .  
  {  ^We}i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +_{cq@c  
} }.pqV X{ d  
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。 PhPe7^  
cs7^#/3<  
2$MoKO x8$  
Fe %Vp/  
vcCNxIzEG  
十. bind Io"3wL)2  
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。 d >NO}MR  
先来分析一下一段例子 d&AO 4^  
^<Gxip  
y@,PTF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @lX%Fix9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #jzF6j%G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -LT!LBnEkf  
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。 -L4G)%L\  
我们来写个简单的。 HI{h>g T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~]#-S20  
对于函数对象类的版本: <Y6zJ#BD  
MGq\\hLD\-  
template < typename Func > ]R>NmjAI  
struct functor_trait _BY+Tfol  
  {  4Y}Nu  
typedef typename Func::result_type result_type; IdMwpru(  
} ; xY/F)JOeG  
对于无参数函数的版本: %6%mf>Guf  
nW*cqM%+  
template < typename Ret > $)$ r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^pH8'^n  
  { /qJCp![X  
typedef Ret result_type; sVBr6 !v=  
} ; Mtv{37k~  
对于单参数函数的版本: H3*] }=   
}!{R;,5/n  
template < typename Ret, typename V1 > \<(EV,m2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n$XEazUb0N  
  { :4-,Ru1C"  
typedef Ret result_type; +Adk1N8  
} ; ,*dLE   
对于双参数函数的版本: 1pg#@h[|t  
\q*-9_M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @"BhKUoV$K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jl>TZ)4}V  
  { Qu,R6G  
typedef Ret result_type; +lfO4^V  
} ; z?Ok'LX  
等等。。。 mj?Gc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~;]kqYIJ  
|1tpXpe  
template < typename Func > PVH Or^  
struct func_return tc/  
  { Ynvf;qs  
template < typename T > m< )`@6a/  
  struct result_1 kS &>g  
  { zCQP9oK!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T*SLM"x  
} ; 54Rp0o tv  
|&{S ~^$  
template < typename T1, typename T2 > M49l2x=]9  
  struct result_2 :N_]*>  
  { >qOG^{&x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z'j[N4%BK  
} ; h@NC#Iod  
} ; yyljyE  
ye=4<b_  
~  z3J4s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >W8"Ar  
1P[x.t#  
template < typename Func, typename aPicker > 8U(o@1PT  
class binder_1 [tof+0Y6  
  { H7.l)'  
Func fn; P{UV3ZA%  
aPicker pk; ~G@YA8}  
public : ha$1vi}b  
65dMv*{  
template < typename T > d,^ZH  
  struct result_1 RZV6;=/  
  { *E/ Mf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~WTkX(\  
} ; 8ta @@h  
C0/^6Lu"o  
template < typename T1, typename T2 > {icTfPR4E  
  struct result_2 ("t'XKP&N  
  { 2[Lv_<i|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ad>81=Z  
} ; J_Tz\bZ3)  
{eI'0==  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nOL.%  
3sdL\  
template < typename T > "lw|EpQk`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M Zz21H  
  { }R#W<4:  
  return fn(pk(t)); GW;%~qH[,  
} D)ri_w!Q  
template < typename T1, typename T2 > ^@AyC"K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RYEZ'<  
  { <C&|8@A0  
  return fn(pk(t1, t2)); O7VEyQqf5  
} F""9O6u  
} ; $~.YB\3  
KH;~VR8"/  
O6G'!h\F  
一目了然不是么? ]$Z:^" JS3  
最后实现bind s2G9}i{  
N$]er'`  
\\<=J[R.M  
template < typename Func, typename aPicker >  &Q~W{.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  A\Ib  
  { H,L{N'[Xph  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \(P?=] -  
} E|f[ #+:+  
Ha-]U:Vcx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U[f00m5{HV  
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。 ?$109wZ:9  
N5=BjXS Ag  
十一. phoenix 1Y'4 g3T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nPXP9wmh4x  
A,DBq9Z+4R  
for_each(v.begin(), v.end(), D1xGUz2r  
( ]qv0Y~+`-K  
do_ Yu3S3aRE  
[ 4G(7V:  
  cout << _1 <<   " , " K'r;#I|"J  
] l(sVnhL6h  
.while_( -- _1), !="q"X /*  
cout << var( " \n " ) v5S9h[gT  
) YkWHI (p  
); h7"U1'b  
$q@d.Z>;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: hvw9i7#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B{j><u xl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X"r)zCP+t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EYq?NL='  
[UzD3VPg  
<@-O 06  
template < typename Cond, typename Actor > 8O,\8:I#  
class do_while Yao}Xo9}  
  { f?sm~PwC-  
Cond cd; R}Lk$#S#  
Actor act; >J:=)1`  
public : 4Lt9Dx1  
template < typename T > 1^WGJ"1  
  struct result_1 f*X CWr  
  { @=VxW U  
  typedef int result_type; M-"j8:en  
} ; _K~h? \u  
lWId 0eNS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DYr#?} 40  
4@?0wV  
template < typename T > Ocx"s\q(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j1K3|E  
  { K4!-%d$  
  do a'i Q("  
    { 0!|d .jZI  
  act(t); %vJHr!x  
  } 46A sD  
  while (cd(t)); Sr aZxuPg>  
  return   0 ; qLDj\%~(  
} +{I_%SsG  
} ; `uMEK>b  
k <oB9J  
:G1ddb&0+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?J\&yJ_B  
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。 }]vUr}Els  
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。 :DN!1~ZtW  
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。 < xy@%  
下面就是产生这个functor的类: q`<:CfCt  
| ;tH?E  
/sKL|]i=  
template < typename Actor > l/X_CM8y~  
class do_while_actor l'+3 6  
  { S:_Ms{S  
Actor act; YO7U}6wBt  
public : E JkHPn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QO'Hyf t  
hC:'L9Y  
template < typename Cond > 4qOzjEQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !wy _3a  
} ; i<Vc~ !pT  
n N<N~  
t/i I!}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b&z#ZY  
最后,是那个do_ lYx_8x2  
]<f)Rf">:`  
a$My6Qa#  
class do_while_invoker bBjr hi  
  { A>@#eyB  
public : ]ZY2\'  
template < typename Actor > 9jkz83/+<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %v0M~J}+  
  { QJ2]8K)+C  
  return do_while_actor < Actor > (act); i 9) G t  
} A5XMA|2_  
} do_; (0$~T}lH  
}\"EI<$s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]" 'yf;g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @Po5AK3cy  
最后来说说怎么处理break和continue iE~!?N|a3  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 g&Vhu8kNIA  
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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