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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M3;v3 }z<-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 19w,'}CGk  
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, ;/^]|  
- Zoo)  
y7IbE   
>;&V~q:di  
  class filler Y=Ar3O*F  
  { yH"$t/cU"R  
public : i&'^9"Z)O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [F V=@NI  
} ; CbH T #  
$h]Y<&('G  
uZ`d&CEh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p5# P r  
]^6y NtLK  
#b"5L2D`y'  
qqt.nrQ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NZ+?Ydr8k  
zTBi{KrZ  
wI]R+.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 60~>f)vu  
b^l -*4  
;$tv8%_L[  
A]O5+" mc  
二. 战前分析 Yx}"> ;\  
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。 V.QzMF"o  
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 L3=YlX`UL  
<&Y}j&(  
>gZk 581/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bHQKRV  
  /* --------------------------------------------- */ )<x;ra^  
vector < int *> vp( 10 ); X?v ^>mA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N4` 9TN7  
/* --------------------------------------------- */ eYD9#y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !Nxn[^[?.  
/* --------------------------------------------- */ At[n<8_|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =y-!k)t  
  /* --------------------------------------------- */ ?Str*XA;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rqb{)L X*  
/* --------------------------------------------- */ ?4,*RCaI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ubw!/|mi  
R!V5-0%  
Uygw*+  
w(e+o.:  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2 ) /k`Na  
1._1, _2是什么? c]aK N  
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。 F3Ak'h{Ay  
2._1 = 1是在做什么? */5<L99v  
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。 fdq^!MWTi  
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。 u5{5ts+:  
DtJTnvG~B  
++Ys9Y)*,  
三. 动工 4<3?al&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v1"g!%U6  
ej"o?1l@  
1y)$[e   
eA*Jfb  
template < typename T > k}f<'g<H  
class assignment msqxPC^I  
  { A"bSNHCKF  
T value; ]2xx+P#Y  
public : 5;K-,"UQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 74}eF)(me  
template < typename T2 > 8%2rgA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WDoKbTv  
} ; ><#2O  
mS)|6=Y  
J^g,jBk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0,~6TV<K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GOZQ5m -  
q(jkit~`A  
vU8FHVytV  
[N+ m5{tT  
  class holder 6L:tr LuQ  
  { LpiHoavv  
public : V$-~%7@>;9  
template < typename T > 1|l)gfcP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,>QMyI hv  
  { )4'x7Qg/  
  return assignment < T > (t); ~3'OiIw1@  
} Q2[prrk%j  
} ; Hlt8al3  
4(Cd  
 zU4V^N'  
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: ax72ehL}  
C`yvBt40r  
  static holder _1; y ;{^Ln4{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U=&^H!LVY  
4[LLnF--  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ElEv(>G*  
而不用手动写一个函数对象。 ]M+VSU  
zldfRo\wl  
)y%jLiQv  
*gM,x4Y  
四. 问题分析 EI=Naq  
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。 V>FT~k_"  
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。 O2`oe4."vd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JGk3 b=K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LL= Z$U $  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?u_gXz;A  
|b$>68:  
五. 问题1:一致性 J0ZxhxX35  
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?| gnQo1q{ 4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L(WL,xnBy  
W.#}q K" q  
struct holder G%P>A g  
  { Hhe{ +W@~  
  // yyY~ *Le  
  template < typename T > `2x H7a-  
T &   operator ()( const T & r) const {) :%Wn M9  
  { ?Do^stq'4  
  return (T & )r; c-4m8Kg?L  
} b!'l\~`{i  
} ; JQKC ;p  
Ow cVPu_  
这样的话assignment也必须相应改动: '%zN  
D00G1:Ft(T  
template < typename Left, typename Right > ^wx%CdFm'P  
class assignment ~ON1Zw[+  
  { *#&k+{a^2  
Left l; |^7f\.oF  
Right r; d5@X#3Hd  
public : ADv^eJJ|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DS#c m3  
template < typename T2 > /9x{^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8 uDerJ!  
} ; jd%Len&p  
DA<F{n.Z:  
同时,holder的operator=也需要改动: YSR mt/  
!_CX2|  
template < typename T > s<[A0=LH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,O:EX0  
  { :a_BD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?z2jk  
} ?QCmSK=L  
w)+wj[6 E  
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。 A6Ghj{~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?PBa'g  
QGs1zfh*  
return l(rhs) = r; T>}0) s  
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。 Bk?8 zYp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T n"e   
bA}AD`5  
template < typename Tp > {Ge+O<mD  
class constant_t z]^+^c_  
  { 2 ;JQX!  
  const Tp t; 96(R'^kNX  
public : QBy{| sQ`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R/^@cA  
template < typename T > e]lJqC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ' |&>/dyq  
  { "-w ^D!C  
  return t; ojHhT\M`  
} !Y ( apVQ  
} ; t#C,VwMe[  
!Eq#[Gs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]UDd :2yt  
下面就可以修改holder的operator=了 q[7CPE0n  
9<yAQ?7 L  
template < typename T > *)u?~r(F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JnfqXbE  
  { 4-mVB wq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3Jk[/ .h  
} 1N8;)HLIBJ  
'It?wB W  
同时也要修改assignment的operator() B[r<m J  
vxZg &SRK  
template < typename T2 > > 2#%$lX6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n-DaX kK  
现在代码看起来就很一致了。 R{HV]o|qk  
R (G2qi  
六. 问题2:链式操作 }91*4@B7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AXs=1  e  
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。 5iVQc-m&  
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。 m6^ 5S  
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。 lsk_P&M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >c<pDNt?  
i[\w%(83Fi  
template < typename T > r'/\HWNP  
struct result_1 Hkdf$$\  
  { dL-i)F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6^)rv-L~5y  
} ; Ly;I,)w  
i}v9ut]B  
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: W{  fZ[z  
4o<*PPA1  
template < typename T > %}P4kEY  
struct   ref H+ lX-,  
  { (89Ji'dc  
typedef T & reference; ',7a E@PJ  
} ; <47k@Ym   
template < typename T > 7h%4]  
struct   ref < T &> *m9{V8Yi2  
  { gV8"V Zg2  
typedef T & reference; hoenQ6N^:  
} ; #uSK#>H_!  
.wmnnvtl,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: afHaB/t{R  
4WC9US-k  
template < typename T > q*, Q5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u)a'  
  { ,> n% ~'gb  
  return l(t) = r(t); re^Hc(8M  
} >c4/ ?YV  
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。 'cV?i&;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yhpz5[AuO  
rEdY>\'  
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 /.Fj.6U5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _%~$'Hy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pj0fM{E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S,''>`w  
最后的布局是: 3uV4/% U  
                Add w7FoL  
              /   \ oKA&An  
            Divide   5 ZtK\HDdp  
            /   \ 1svi8wh  
          _1     3 9xFO]Y"  
似乎一切都解决了?不。 Pao%pA.<  
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。 KVkMU?6  
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。 $d/&k`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (&[[46  
+H_MV=A^  
template < typename Right > `S3>3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z o=]dBp.  
Right & rt) const TJ(K3/)Z  
  { 7AwgJb hn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x({H{'9?  
} 9M a0^_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  rkB'Hf  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 oFDz;6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 kkS~4?- *  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @%hCAm  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 JBC$Ku  
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? -)jax  
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: c>HK9z{  
\, &9  
template < class Action > @?kM'*mrZM  
class picker : public Action oH#v6{y  
  { Pm+tQ  
public : kM/Te{<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }7s>B24J  
  // all the operator overloaded HfB@vw^  
} ; HN6}R|IH  
2;$ k(x]  
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。 6G AaV[])'  
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: nXA\|c0  
QAPu<rdJP  
template < typename Right > g&Vcg`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `.%JjsD<  
  { !ABiy6d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rJJ[X4$  
} vUA0FoOp  
Sv'y e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l"(6]Z 4  
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。 $HJTj29/  
*Dmx&F=3,5  
template < typename T >   struct picker_maker EH*o"N`!r  
  { UPiW73Nu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,=QM#l]  
} ; 2xwlKmI N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !#2=\LUC  
  { 0aI;\D*Ts  
typedef picker < T > result; /) 4GSC}Gg  
} ; IA&L]  
@n&<B`/  
下面总的结构就有了: I$t3qd{H&  
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。 _>m-AI4^  
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。 44ed79ly0)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5O/i3m26  
至此链式操作完美实现。 I 1Sa^7  
%+)o'nf"U  
@}-r&/#  
七. 问题3 ->^~KVh&  
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。 N|g;W  
\2 y5_;O  
template < typename T1, typename T2 > kq=V4-a[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FQz?3w&ia  
  { a:, y Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;`YkMS`=W  
} <A5]]{9 +  
V/d/L3p  
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: @f+8%I3D  
oR1^/e  
template < typename T1, typename T2 > 5yZTcS z  
struct result_2 -]uUYe c  
  { I<td1Y1q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y&m0Lz53Z  
} ; # ]?bLm<!  
I04jjr:<  
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? gi/@ j  
这个差事就留给了holder自己。 ^ KK_qC  
    X~=xXN.  
ltB .Q  
template < int Order > g>rp@M  
class holder; [#Lc]$  
template <> $rF=_D6  
class holder < 1 > eN? Y7  
  { LVJI_O{fH  
public : 7hW+T7u?  
template < typename T > OO dSKf8  
  struct result_1 L4u;|-znw  
  { aNn"X y\ k  
  typedef T & result; /M;#_+VK<  
} ; aI(7nJ=R  
template < typename T1, typename T2 > NcOPL\  
  struct result_2 acP+3u?r  
  { aprm0:Q^  
  typedef T1 & result; Zn=T#o  
} ; ?bZovRx  
template < typename T > \!vN   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gWABY%!}  
  { v~3B:k:?l  
  return (T & )r; 3f " %G\  
} vK7\JZ>  
template < typename T1, typename T2 > UJfT!==U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n+@F`]K e  
  { (&|_quP7O  
  return (T1 & )r1; @E( 7V(m/  
} HoV^Y6  
} ; d)cOhZy  
f4-a?bp  
template <> XC 7?VE  
class holder < 2 > TD[EQ  
  { C51bc6V  
public : CQ`=V2:"ON  
template < typename T > e^4 p%  
  struct result_1 WwH+E]^e+  
  { taGU  
  typedef T & result; [ EFMu;q  
} ; IK,|5]*Ar  
template < typename T1, typename T2 > D|Iur W1f  
  struct result_2 %75xr9yOP  
  { }i {sg#  
  typedef T2 & result; dzK{ Z  
} ; `l2O?U-@  
template < typename T > ? J} r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !USd9  
  { g%F"l2M  
  return (T & )r; g (VNy@  
} 0;S,tJg  
template < typename T1, typename T2 > /@AEJ][$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {3})=>u:S  
  { *k"|i*{  
  return (T2 & )r2; X[#zCM  
} qq)0yyL r  
} ; P%)gO  
Pe C7  
<YA&Dr3OD  
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> >。 (~zd6C1.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K{n{KB&_&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m9U"[Huv1E  
x21dku<6K[  
return l(i, j) = r(i, j); p!]6ll^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]yjl~3  
s yU9O&<  
  return ( int & )i; y/e 2l  
  return ( int & )j; dz~co Z9  
最后执行i = j; =@TQ>Qw%b  
可见,参数被正确的选择了。 ThPE 0V  
>!_Xgw  
< >UPD02  
NmMIQ@K  
;8!Z5H  
八. 中期总结 %uv?we7  
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: u%'\UmE w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .2J L$"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G:x*BH+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e><5Pr)  
7~#:>OjW  
E\gim<]  
\{Q?^E  
0$7.g!h?  
zP6.xp3  
九. 简化 n G_6oe*=I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =^H4Yck/5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pP(XIC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: cyxuK*x<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E}%hz*Q)(  
  +-*/&|^等 5[j`6l  
2. 返回引用。 T~h5B(J;  
  =,各种复合赋值等 JCAq8=zM  
3. 返回固定类型。 <~ JO s2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3\T2?w9u(  
4. 原样返回。 (KvROV);  
  operator, [ sd;`xk  
5. 返回解引用的类型。 qj cp65^  
  operator*(单目) ]%Zz \Q  
6. 返回地址。 NEa>\K<\  
  operator&(单目) FKe,qTqa  
7. 下表访问返回类型。 2lL,zFAq  
  operator[] '+j} >Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A(]H{>PMy  
  operator<<和operator>> v]B L[/4  
; S xFp  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5k|9gICyd*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i-yy/y-N  
@ P|LLG'  
template < typename Left > OFje+S  
struct value_return |yo\R{&6  
  { +a^F\8H  
template < typename T > dMR3)CO  
  struct result_1 lI>SUsQFfm  
  { a<]B B$~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g/13~UM\  
} ; I(=V}s2  
QRLt9L  
template < typename T1, typename T2 > _)]CzBRq\6  
  struct result_2 !x'/9^i~v  
  { Z,iHy3`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u1xSp<59C  
} ; A)ipFB 6K  
} ; Fs[aa#v4B  
Vb BPB5 $q  
u{["50~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ] }f9JNf$  
wgd/(8d  
下面我们来剥离functor中的operator() !'LW_@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {nU=%w"\  
{}:ToIp  
return l(t) op r(t) $['Bv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  <T[E=#  
return op l(t) F[ewn/]n  
return op l(t1, t2) NWxUn.Gy9  
return l(t) op FZ8b7nJ)4m  
return l(t1, t2) op Y2'cs~~$Ce  
return l(t)[r(t)] ]~Y<o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T6ENtp  
)?wJF<[_#  
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: N>>uCkC  
单目: return f(l(t), r(t)); ?)e37  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oPPX&e@=s]  
双目: return f(l(t)); =_0UD{"_0  
return f(l(t1, t2)); <]G]W/eB'  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;NlWb =  
Ie%EH  
struct meta_divide /r_~: 3F  
  { H.UX,O@  
template < typename T1, typename T2 > [V:\\$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2k<;R':  
  { fA89|NTSUh  
  return t1 / t2; |r bWYl.b  
} {/pm<k=  
} ; ;NRF=d>  
d|4}obCt  
这个工作可以让宏来做: `O'`eY1f  
4V~?.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "?mJqA  
template < typename T1, typename T2 > \ 2U-3Q]/I}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [LRLJ_~g5  
以后可以直接用 M`S0u~#tI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %Z*sU/^  
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 bu51$s?B  
(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。。。) n[(Qr9  
$v Z$'(  
m>SErxU(z  
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 YM DMH"3  
&?h,7 D;A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b:w?PC~O  
class unary_op : public Rettype Ag@;  
  { u_rdmyq$x/  
    Left l; _SA5e3#  
public : cp o-.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U)3DQ6T99  
]KJj6xn  
template < typename T > R i^[i}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tr7<]Hm:  
      { i E CrI3s  
      return FuncType::execute(l(t)); ~/*MY  
    } `UBYp p  
gJM`[x`T  
    template < typename T1, typename T2 > Y/7 $1k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <mAhr  
      { gy nh#&r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uIZWO.OdU  
    } MR}Agu#LG  
} ; JY6 Q p  
XU"~h64]  
{GJ@psG*  
同样还可以申明一个binary_op k?'B*L_Mzv  
."FuwKSJCo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `hb%+-lj+  
class binary_op : public Rettype '} $Dgp6e  
  { N$[{8yil^w  
    Left l; \<g*8?yFs  
Right r; a1@Y3M Q;i  
public : ttu&@ =  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~*wk6&|  
]KmO$4  
template < typename T > "&3h2(#%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ yX2\i"  
      { KGg3 !jY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KVJ_E!i  
    }  f& CBU  
8w.YYo8`  
    template < typename T1, typename T2 > RU\/j%^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =AuR:Tx  
      { k1!@^A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sy 'Dp9!|  
    } o>VVsH  
} ; G["c\Xux  
hvaSH69*m  
:ijAqfX  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |vw"[7_aS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )+6MK(<"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ->V<DZK  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 y`=]T>X&x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S;- LIv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ctGL-kp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?5 {>;#0Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yNbjoFM.i  
下面是修改过的unary_op pfI"36]F  
m|G'K[8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T~='5iy|  
class unary_op 4H/fP]u  
  { ,l)^Ft`5  
Left l; Ct>GYk$  
  UNBH  
public : mrjswF27$o  
V=*wKuB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _D+J!f^  
X93!bB  
template < typename T > j{Q9{}<e  
  struct result_1 &mx)~J^m  
  { Dg?:/=,=9r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bf8jPa/  
} ;  v%iflCK  
\:UIc*S  
template < typename T1, typename T2 > @qYp>|AF  
  struct result_2 Uw7h=UQh  
  { ~ (jKz}'~U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MpR2]k#n<  
} ; HKUn`ng  
b"{'T]"*j  
template < typename T1, typename T2 > :Cj OPl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p|p l  
  { 53n^3M,qK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;67x0)kn  
} LBZ+GB  
!/]WrGqbS  
template < typename T > |mw.qI|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =UfsL%  
  { W*I(f]8:y`  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?o|f':  
}  e0,|Wm  
q}?4f *WC  
} ; ys kO  
Fkd+pS\9g~  
%Da1(bBh  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug WL"^>[Vq  
好啦,现在才真正完美了。 TtTj28 k7  
现在在picker里面就可以这么添加了: j=r P:#  
bl&nhI)w  
template < typename Right > tu66'z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *(T:,PY  
  { /$p6'1P8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R1$:~p2m  
}   t!_<~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ElW~48  
,tu.2VQc@  
|$ lM#Ua  
@X;!92i  
/k,-P  
十. bind kZGRxp9  
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。 DBr ZzA  
先来分析一下一段例子 IvtJ0  
_v> }_S  
hJpxf,?'K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A"dR{8&0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Lo N< oj5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T~##,qQ  
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。 ;"~ fZ2$U  
我们来写个简单的。 x#xFh0CA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j~jV'f.:H  
对于函数对象类的版本: =*c7i]@}  
.7avpOfz  
template < typename Func > #PH~1`vl  
struct functor_trait lHPd"3HDK  
  { f\sQO&  
typedef typename Func::result_type result_type; ]\hSI){  
} ; NRIG1v>  
对于无参数函数的版本: UMm!B`M  
)9"_J9G  
template < typename Ret > r\-uJ~8N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b((M)Gz  
  { Gsq00j &<Z  
typedef Ret result_type; 2Ay* kmW  
} ; tnN.:%mZ  
对于单参数函数的版本: nz=G lO'[  
\kMefU  
template < typename Ret, typename V1 > f$Fhf ?'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {YAJBIvHV  
  { jN;@=COi  
typedef Ret result_type; DN-+osPi  
} ; nG'&ZjA  
对于双参数函数的版本: pm 9"4z  
{byBc G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #mCL) [  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~5%W:qwQ  
  { xqG[~)~  
typedef Ret result_type; *U,@q4  
} ; \F/hMXDlJ  
等等。。。 x7!L{(E3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %\dz m-d(C  
d"*uBVzXm  
template < typename Func > }Mp:JPH&S4  
struct func_return O7-mT8o  
  { 9.gXzP H  
template < typename T > -$cmG4  
  struct result_1 .ps-4eXF  
  { yW1)vD7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /_AnP  
} ; 4C61GB?Vy  
NV72  
template < typename T1, typename T2 > irFMmIb  
  struct result_2 ORHp$Un~)  
  { ?mFv0_!O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "4+ &-ms  
} ; _VRpI)mu  
} ; Vt %bI0#  
5HkKurab  
0ghGBuv1s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }Qn&^[[miL  
Dwr)0nk  
template < typename Func, typename aPicker > F;4vPbH+  
class binder_1 )U7t  
  { ;=eDO(Ij  
Func fn; dJeNbVd  
aPicker pk; ~J wb`g.  
public : 0WZ_7C?  
Ai=s e2  
template < typename T > Pq;U &,  
  struct result_1 G'Q-An%z  
  { fTS5 yb%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  *'.|9W  
} ; `scR*]f1+  
#~}nFY.  
template < typename T1, typename T2 > Wu c S:8#|  
  struct result_2 e6R}0w~G  
  { _~IR6dKE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X0bN3N  
} ; R_W+Ylob  
n'wU;!W9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GK )?YM  
8_BV:o9kL  
template < typename T > 8uc1iB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Mo9kC  
  { ov ` h  
  return fn(pk(t)); p Dx1z|@z  
} fi-WZ  
template < typename T1, typename T2 > m4hX 'F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E4`N-3  
  { ]/[FR5>  
  return fn(pk(t1, t2)); m[? E  
} |oH,   
} ; #%a;"w  
jaTh^L  
3oGt3 F{gZ  
一目了然不是么? 'y;EhOwj,  
最后实现bind sT3^hY7  
dpAjR  
Su 586;\  
template < typename Func, typename aPicker > #I{h\x><?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :1cV;gJ  
  { gn8R[5:!V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8'r2D+Vwm  
} 1n >X[! 8x  
AF;)#T<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rn/ /%  
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。 <r .)hT"0  
bR*-Ht+wd  
十一. phoenix KyVQh8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ocqU=^ta  
\f]k CB  
for_each(v.begin(), v.end(), 9oRy)_5Z(=  
( lGV0 *Cji  
do_ /f:dv?!km  
[ =)M/@T  
  cout << _1 <<   " , " Hu\B"fdS  
] R0P iv:  
.while_( -- _1), nOt&pq7  
cout << var( " \n " ) zvYq@Mhr  
) yh Yb'GK  
); s>B5l2Q4  
j`JMeCG=Ee  
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: V, Z|tB^  
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*4T4eR-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q!{y&.&\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1t:Q_j0Ym  
0IwA#[m1`  
(7mAt3n k  
template < typename Cond, typename Actor > (|[2J3ZET  
class do_while @oNH@a j%  
  { *?5*m+  
Cond cd; ;X8yFq  
Actor act; EY^1Y3D w0  
public : opY@RJ]  
template < typename T > gFeO}otm  
  struct result_1 kW2sY^Rg  
  { N+m)/x =:  
  typedef int result_type; nGpXI\K  
} ; T}Km?d  
X\]L=>]C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l Q'I  
Nh8Q b/::  
template < typename T > NTdixfR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (_niMQtF}  
  { \a5U8shc  
  do ]9YJ,d@J  
    { $yn];0$J  
  act(t); )<oJnxe]  
  } 3)F |*F3R  
  while (cd(t)); =!kk|_0%E  
  return   0 ; M`. tf_x  
} !S^AgZ~  
} ; T m_bz&Q  
yWg@v +  
v/Py"hQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1{r3#MVL  
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。 -(~.6WnhS  
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。 [="e ziM{  
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。 h hG4-HD  
下面就是产生这个functor的类: E=jNi  
8qY79)vD4E  
%b%-Ogz;4  
template < typename Actor > vL|SY_:4  
class do_while_actor Keuf9u  
  { di?K"Z>  
Actor act; G^~k)6v=m  
public : x^HGVWw_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SFB~ ->db  
hU(umL<  
template < typename Cond > :V1W/c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MC?,UDNd%  
} ; gcE|#1>  
J,V9k[88  
)2pbpbWX>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {J{+FFsr(  
最后,是那个do_ V[{6e  
CpA|4'#  
qS403+Su1=  
class do_while_invoker dq7x3v^"ZG  
  { bHPYp5UwN  
public : CUO+9X-<8  
template < typename Actor > EqyeJq .  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K-e9>fmB#  
  { sc|_Q/`\.  
  return do_while_actor < Actor > (act); o]+z)5zC  
} 3[\iQ*d }B  
} do_; J{l1nHQZSu  
)hd@S9Z.Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VCu{&Sh*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u6M.'  
最后来说说怎么处理break和continue g$7{-OpB  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Gn\_+Pj$  
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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