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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RHbp:Mlk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "y0 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, 4"{wga~%/  
i?/?{p$#a-  
-*M:OF"Zh  
3Q}Y?rkJ5  
  class filler _64@zdL+  
  { 3T/j5m}+!  
public : i=oa"^c4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Vgn1I(Gj4  
} ; \pGO}{3 e*  
wS0bk<(  
5,ahKB8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: BD-=y  
y}HC\A77uD  
se HbwO3 b  
}z+"3A|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +:%FJCOT  
CWQ2iu<_0  
3rg^R"&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !y~b;>887  
SYPMoE!U:  
(<ZkmIXN  
bXwoJ2  
二. 战前分析 89#0vG7m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rE `}?d  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _I-VWDCk  
WAXts]=  
lN>C#e<]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SuH.lCF-g  
  /* --------------------------------------------- */ A{x 7  
vector < int *> vp( 10 ); IKzRM|/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UW[{d/.wC  
/* --------------------------------------------- */ t`YZ)>Ws  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )]c3bMVE-  
/* --------------------------------------------- */ 56SS >b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I#E(r>KW*  
  /* --------------------------------------------- */ apD=>O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pNE\@U|4E  
/* --------------------------------------------- */ 9_WPWFO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _OU.JrqC  
tWSvxGCzn%  
-F+P;S  
=Cy>$/H64  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~@uY?jr  
1._1, _2是什么? 3R%UPT0>  
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。  +iH30v  
2._1 = 1是在做什么? vo6[2.HS  
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。 jXY;V3l  
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。 %:w% o$  
'*N9"C  
yOUX E>-  
三. 动工 ]a6O(]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: leES YSY:  
ke9QT#~p!-  
Fb|e]?w  
:x""E5H  
template < typename T > &H4uvJ_<  
class assignment V(2j*2R!  
  { p37zz4  
T value; _h1 HuL  
public : MO~~=]Y'  
assignment( const T & v) : value(v) {} ..]*Ao2  
template < typename T2 > RJRq` T|m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?#*  
} ; v=*Bb3dt  
5&<d2EG6l'  
3cCK"kr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @UpC{M--Wr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h-La'}>?  
vNz;#Je  
JXL9Gge  
@Xve qUUU  
  class holder S0N2rU  
  { (lN;xT`=  
public : p<HTJ0  
template < typename T > NDRW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XatA8(_,5  
  { Cgz&@@j,]  
  return assignment < T > (t); Z\|u9DO  
} WXLe,7y  
} ; T,WKo B  
MjQ[^%lfL  
N4a`8dS|  
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: Z#4JA/c!  
r*6"'W>c6  
  static holder _1; ;V(H7 ZM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ){+[$@9  
h"u<E\g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'T)Or,d  
而不用手动写一个函数对象。 m%oGzx+  
2#AeN6\@  
7`b lGzP_  
PG6[lHmi  
四. 问题分析 b8N[."~:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /lLov.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 cQ(}^KO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7_Ba3+9jpa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3:[!t%Yb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oe(9mYWKa6  
01LZE,.  
五. 问题1:一致性 1mJbQ#5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `E3:;|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5Noe/6  
 6R;)  
struct holder @72x`&|I?u  
  { 2#z=z d  
  // n$.1Wk"  
  template < typename T > g!1I21M1~  
T &   operator ()( const T & r) const G*i.a*9<)  
  { 2X|CuL{]  
  return (T & )r; XnBm`vk?V!  
} wL'oImE  
} ; <1aa~duT  
f%2%T'Q  
这样的话assignment也必须相应改动: ;"1/#CY773  
("_Q  
template < typename Left, typename Right > "@.Z#d|Y  
class assignment |]^l^e 6m  
  { 6 -]>]Hr-  
Left l; " Wp   
Right r; xM&EL>m>L  
public : y:Z$LmPc<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q"A_bdg5  
template < typename T2 > +Dv7:x7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [ L  
} ; Iq+2mQi*/k  
/x$}D=(CZ  
同时,holder的operator=也需要改动: Q-[3j  
>gr<^$  
template < typename T > iBucT"d]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wY/bA}%  
  { \H^;'agA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U<Vy>gIC  
} fTBVvY4(  
W;qP=DK2  
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。 nh<Z1tMU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CA/ -Gb  
IAYACmlN&  
return l(rhs) = r; sa G8g  
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。 l_6eI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &Y+e=1a+  
wZQ)jo7*g  
template < typename Tp > +s ULo  
class constant_t $%=G[/i'  
  { 7#ofNH J  
  const Tp t; ul$,q05nb  
public : H37Qg ApB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L"^OdpOs  
template < typename T > s"WBw'_<<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w-ALCh8o  
  { okstY4f'  
  return t; ~q 7;8<U  
} Jld\8=  
} ; o,1Dqg4P3  
h,t:]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q6R Eh;$  
下面就可以修改holder的operator=了 &pL/ @2+  
JGis"e  
template < typename T > f0DK>L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vQgq]mA?  
  { &<Zdyf?[Ou  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )S*1C@  
} GJ,a RI  
<bP#H  
同时也要修改assignment的operator() gfN2/TDC]P  
w#9_eq|3  
template < typename T2 > 9 I{/zKq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <( EyXV  
现在代码看起来就很一致了。 APq7 f8t  
g*J@[y;  
六. 问题2:链式操作 [Gtb+'8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y3JMbl[S0  
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。 ;&S;%W>|  
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。 8EI:(NE*J  
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。 e;h,V(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C?o6(p"b  
Qnt5HSSt  
template < typename T > `*_CElpP"  
struct result_1 pRrHuLj^  
  { .Y\EE;8%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z:}nBCmLV  
} ; z_&P?+"Df  
S-c ^eLzQ  
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: }`_(<H  
2hq\n<  
template < typename T > cP rwW 6  
struct   ref vFhz!P~  
  { e.8$ga{  
typedef T & reference; Wekqn!h  
} ; g) 1X&>  
template < typename T > %u!b& 5]e  
struct   ref < T &> WU)Ss`s \  
  { Z h'&-c_J  
typedef T & reference; ,b|-rU\  
} ;  3+U]?7t  
>cgpajx*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rQr!R$t/[  
GBQn_(b9I  
template < typename T > ;;#`#v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -6C +LbV  
  { ^sClz*%?  
  return l(t) = r(t); iqPBsIW  
} #*^+F?o,(  
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。 ^+/kr/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {x@|VuL=  
T?wzwGp-[  
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 <+tD z(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {y-^~Q"z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (.23rVvnT@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8Vn4.R[vE  
最后的布局是: FHg0E++?  
                Add 46No%cSiG  
              /   \ s V  }+eU  
            Divide   5 bF-"tm  
            /   \ [hh/1[   
          _1     3 3z8C  
似乎一切都解决了?不。 w0J|u'H  
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。 Zv!{{XO2;  
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。 K=\O5#F?3  
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: "484 n/D  
)!W45"l-3M  
template < typename Right > l67Jl"v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q|(W-h+  
Right & rt) const ^ c%N/V \  
  { osP\D iQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >U!*y4  
} 27Emm c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ccJM>9  
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。 [\e@_vY@OH  
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。 EbQa?  
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。 LIpEQ7;  
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。 5.0e~zlM -  
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? el PE%'  
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: S: :>N.y  
G}zZQy  
template < class Action > pdVQ*=c?M  
class picker : public Action <V&5P3)d9  
  { &#w=7L3AW  
public : E-2 eOT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y] g?2N=E  
  // all the operator overloaded G4-z3e,crr  
} ; ,xi({{L*  
AC- )BM';  
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。 ]0j9>s2|Z  
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: Z;DCI-Wg  
dJk9@u  
template < typename Right > ,!QV>=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;0%OB*lcgE  
  {  iThSt72  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 83Ou9E!W  
} zGo|JF  
K\?]$dK5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DBH#)4do@  
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。 &#{dWObh  
r6.d s^  
template < typename T >   struct picker_maker ~/#1G.H  
  { vGd1w%J-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &, a3@i  
} ; Fke//- R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o>]`ac0b}Y  
  { dY!Z  
typedef picker < T > result; V-yUJ#f8[  
} ; tT%/r,  
Ri7((x]H"  
下面总的结构就有了: t67Cv/r~  
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。 L:&k(YOBA  
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。 E8[T   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v3[@1FQ"  
至此链式操作完美实现。 TLa]O1=Bf.  
o*S"KX $  
X[$++p .  
七. 问题3 t#E}NR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 eVh - _  
2-+f1,  
template < typename T1, typename T2 > aAt>QxGQW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qL /7^) (  
  { z?]G3$i(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -0uV z)  
} 2 @j";+  
#s5N[uK^m  
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: rRFAD{5)  
olux6RP[B  
template < typename T1, typename T2 > }?8uH/+ZA  
struct result_2 Fj p.T;  
  { JCniN";r[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9WG{p[  
} ; vIGw6BJI  
T]9\VW4  
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? pbXi9|bI  
这个差事就留给了holder自己。 aptY6lGv-|  
    tOl e>]  
u{H?4|'(  
template < int Order > !  NV#U  
class holder; *?p|F&J  
template <> z_|oCT!6  
class holder < 1 > 5z$,6T  
  { i'/m4 !>h  
public : 2h=%K/hhY  
template < typename T > HfNDD| Zz  
  struct result_1 `TLzVB-j3  
  { W6c]-pc  
  typedef T & result; J;Rv ~<7  
} ; pJIv+  
template < typename T1, typename T2 > 3(E $I5  
  struct result_2 "f.Z}AbP  
  { IZ,oM!Y  
  typedef T1 & result; |,C#:"z;  
} ; uRV<?y%  
template < typename T > Av J4\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +~zXDBS9  
  { ~`MS~,,  
  return (T & )r; k"UO c=   
} l:B;zi`)oB  
template < typename T1, typename T2 > 1`0#HSO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #s-iy+/1oN  
  { Y-!YhWsS  
  return (T1 & )r1; [tT8_}v$LN  
} LaFZ?7@|}  
} ; 22hSove.  
V<Z'(UI  
template <>  (t^n'V  
class holder < 2 > ~:4kU/]  
  { -NGK@Yk22  
public : N3BL3:@O  
template < typename T > 8,T4lb<<  
  struct result_1 s54nF\3V  
  { Wzq>JNn y  
  typedef T & result; ;F:fM!l=  
} ; zt24qTKL  
template < typename T1, typename T2 > 5f'DoT  
  struct result_2 alMYk  
  {  l~s7Ae  
  typedef T2 & result; lJ;J~>  
} ; EV M7Q>  
template < typename T > C]u',9,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9' 1B/{  
  { E\7m< 'R  
  return (T & )r; K+\nC)oG  
} AEirj /  
template < typename T1, typename T2 > "d/s5sP|S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =HDI \LD<  
  { q Dd~2"er  
  return (T2 & )r2; }Nj97 R  
} j1$8#/r;c  
} ; ,:n| ?7  
yY{kG2b,  
@r^!{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q}|U4MJm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M+>`sj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RSfM]w}Hq#  
+ZsX*/TOn  
return l(i, j) = r(i, j); Z$KLl((  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -!M,75nU  
g:ErZ;[  
  return ( int & )i; M6|I6M<  
  return ( int & )j; 5E\#%K[  
最后执行i = j; +YY8h>hj  
可见,参数被正确的选择了。 zR6siAV9  
qZk'tRv  
hi2sec|;<  
klOp ^w  
rnFM/GAy  
八. 中期总结 kfb/n)b'  
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: ]DG?R68DQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >Q E{O.Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 & -l8n^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |[xi/Q^7  
BG`s6aC|z<  
0 >Z ;Ni  
] f>]n  
\{\MxXW  
hn)a@  
九. 简化 8ovM\9qT  
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。 XE3aXK'R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {QaNAR=)  
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: P,pnga3Wu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H!IshZfktn  
  +-*/&|^等 :PY tR  
2. 返回引用。 .lG5=Th!  
  =,各种复合赋值等 PaB!,<A  
3. 返回固定类型。 *4Fr&^M\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -4#2/GXNO  
4. 原样返回。 ^n.WZUk  
  operator, 1$lh"fHU  
5. 返回解引用的类型。 1nhtM  
  operator*(单目) 5~ 'Ie<Y_  
6. 返回地址。 *ZSdl 0e  
  operator&(单目) A~ (l{g  
7. 下表访问返回类型。 2(!fg4#+  
  operator[] KU9Z"9#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Rf %HIAVE  
  operator<<和operator>> hjx)D  
NtGn88='{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 cS .i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h&@R| N  
|aToUi.Q%  
template < typename Left > x<i}_@Sn_+  
struct value_return {U!St@  
  { Z{NC9  
template < typename T > VObrlOkp  
  struct result_1 j5$BK[p.  
  { *!e(A ]&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #_  C  
} ; &fP XU*l4  
~|Y>:M+0Z  
template < typename T1, typename T2 > &:B<Q$g#  
  struct result_2 B#%; Qc  
  { V_n<?9^4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8[%Ao/m  
} ; qa >Ay|92e  
} ; [&S}dQ"  
Oeya%C5'  
\a^,sV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait th5g\h%j*  
Wo$%9!W  
下面我们来剥离functor中的operator() $K~LM8_CKy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o`,Qku k  
%i0?UpA  
return l(t) op r(t) 7B9`<{!h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n_D8JF  
return op l(t) VzS&`d.h  
return op l(t1, t2)  @gGRm  
return l(t) op 6~meM@  
return l(t1, t2) op DrW#v-d  
return l(t)[r(t)] [|`U6 8}u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -_VG;$,jE  
}f>H\iJe  
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: ({}(qm  
单目: return f(l(t), r(t)); ewsKH\#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]LPQYL  
双目: return f(l(t)); cFd > oDS  
return f(l(t1, t2)); i=FQGWAUu  
下面就是f的实现,以operator/为例 `ejUs]SR  
y? (2U6c  
struct meta_divide Ma-\^S=  
  { $.St ej1  
template < typename T1, typename T2 > eDO!^.<5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "v*8_El  
  { L}{`h  
  return t1 / t2; \Xrw"\")j  
} w*j$uW6{  
} ; >ndJNinV  
'8FC<=+p[  
这个工作可以让宏来做: }S_oH9A  
w[Gh+L30=5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 72oWhX=M%  
template < typename T1, typename T2 > \ s0UFym 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qd@&59zSh  
以后可以直接用 i@"e,7mSG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <pLT'Y=  
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 gW(gJ; L,%  
(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。。。) {2'm^0Kl  
[Bb utGvj  
1MkI0OZE  
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 XhU@W}}  
T".]m7!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mc sTe|X  
class unary_op : public Rettype -7>)i  
  { "L"150Ih  
    Left l; {43yb_B(  
public : i?;r7>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g8;D/  
mo]KCi  
template < typename T > OV CR0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t/i5,le  
      { ,0$)yZ3*3,  
      return FuncType::execute(l(t)); R/b4NGW@  
    } J a,d3K  
r~[vaQQ6L  
    template < typename T1, typename T2 > m,LG=s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lEL78l.  
      { 01a-{&   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u8b2$D  
    } JEn3`B!*  
} ; r WtZj}A  
=#5D(0Ab  
=x#FbvV  
同样还可以申明一个binary_op Y[ reD  
H!e 3~+)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >PKBo  
class binary_op : public Rettype Weoj|0|t  
  { VUU]Pu &  
    Left l; \79X{mcd  
Right r; H( -Y  
public : >/f_F6ay#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PrF}a<:n:  
D?jk$^p~m#  
template < typename T > s)A<=)w/e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % u{W7  
      { JD>d\z2QC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [ Mg8/Oy  
    } 2pHR_mrb  
y2HxP_s?P?  
    template < typename T1, typename T2 > =64r:E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eq% @"-m o  
      { D,l,`jv*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %9C@ Xl  
    } B=L&bx  
} ; j '%4{n  
iItcN;;7  
q*jNH\|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =iB,["s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9D\4n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EC&@I+'8Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4wzlJ19E(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Qq-"Cg@-/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 SD\= m/W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /{2*WI;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /h2b;"  
下面是修改过的unary_op bte~c  
{'+Q H)w(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z"4]5&3A  
class unary_op =`n]/L"Q  
  { mwv(j_  
Left l; }S-DB#6  
  wbyE;W  
public : '&O/g<Z}q  
^(}585b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @*N )i?>  
#h!*dj"  
template < typename T > \/7i-B]G7  
  struct result_1  oz'\q0  
  { !M<{E*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; - "*r  
} ; B DY}*cX  
>Y 1{rSk  
template < typename T1, typename T2 > jdeV|H} u  
  struct result_2 }G46g#_6d>  
  { Q "r_!f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `?\tUO2_T  
} ; Wm'QP4`  
Dz=k7zRg"  
template < typename T1, typename T2 > Rr(* aC2P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +!-~yf#RE  
  { h~U02"$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {MAQ/5  
} ;32#t[i b  
Ax3W2s  
template < typename T > )Ag/Qep  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !;@_VWR  
  { 38V3o`f  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7DW]JK l  
} "bg'@:4F  
g3@Rl2yQJ  
} ; 3b'tx!tFN  
~wnOV#v  
Z{IUy  
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 >>[/UFC)n  
好啦,现在才真正完美了。 ln*icaDqf  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~s Qjl]  
?zJpD8e  
template < typename Right > /5AW?2)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4W4kwU6D  
  { q"KnLA(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T@wcHg  
} :Br5a34q  
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=L$;xgp  
|6:=}dE#[  
$$i. O}  
.o%^'m"=D[  
)o1eWL}  
十. bind j83? m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {eJt,[Y *  
先来分析一下一段例子 X C86-b)E  
z@s5m}  
O40+M)e]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fjo{av~]y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y #f QPR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :_<_[Y]1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ukgAI<O%  
我们来写个简单的。 )|j[uh6w o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v4Zb? Yb  
对于函数对象类的版本: }g +;y  
:qhpL-ER  
template < typename Func > 4:3rc7_ 1  
struct functor_trait Z.L?1V8Q1  
  { -!RtH |P  
typedef typename Func::result_type result_type; @YvOoTyb  
} ; yn AB  
对于无参数函数的版本: + j+5ud`  
Rx07trfN  
template < typename Ret > =*BIB5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > { kSf{>Ia  
  { rjt8fN  
typedef Ret result_type; ;?fS(Vz~  
} ; .@)mxC:\K9  
对于单参数函数的版本: lA!"z~03*  
RT/o$$  
template < typename Ret, typename V1 > xVB;s.'!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {3a&1'a0g  
  { XKL3RMF9r  
typedef Ret result_type; )O+}T5c=  
} ; U=Y)V%  
对于双参数函数的版本: :pX`?Ew`g  
_i_Q?w`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ->z54 T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > # M, 7  
  { )"(]Lf's  
typedef Ret result_type; uhH^>z KA  
} ; Zd^6ulx  
等等。。。 \b V6@#,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yfQ5:X  
z@|dzvjl Q  
template < typename Func > 'z@0  
struct func_return Kr'f-{  
  { c'6g*%2k  
template < typename T > 'XQ`g CF=  
  struct result_1 0Q,g7K<d  
  { }uHrto3M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iF5'ygR-Z  
} ; c:S] R"  
W+wA_s2&D  
template < typename T1, typename T2 > zQ?!f#f  
  struct result_2 "@@I!RwA  
  { [97:4.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +[@z(N-h  
} ; j| Wv7  
} ; 5 S Xn?  
@53k8  
'X).y1'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0<"k8 k@J  
Ft=zzoVKg  
template < typename Func, typename aPicker > Q'l^9Bz  
class binder_1 zepop19  
  { ?SQE5Z  
Func fn; |@?%Ct  
aPicker pk; !?f5>Bl  
public : q>f<u&  
(z7vl~D  
template < typename T > rt3qdk5U  
  struct result_1 # ?1Sm/5k`  
  { [P zv4+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mC&=X6Q]  
} ; e+v({^k  
q/3ziVd7p  
template < typename T1, typename T2 > T lAR.cV  
  struct result_2 H>Q%"|  
  { &*G<a3 Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j.~!dh$mg  
} ; (Q[fS:U  
76tdJ!4Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'ckQg=zPR  
,y4I[[  
template < typename T > ~AY N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Bz0^ 1,L  
  { U<"WK"SM  
  return fn(pk(t)); gK#mPcn^  
} .iCDXc{#  
template < typename T1, typename T2 > GWsE;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rqv))Zo`  
  { {l_{T4xToB  
  return fn(pk(t1, t2)); NW~z&8L  
} c,so`I3rI  
} ; u$%t)2+$4  
U<XSj#&8|  
kP#e((f,  
一目了然不是么? A,su;Q h  
最后实现bind i'd2[A.7I  
KKA~#iCk  
|r ue=QZ  
template < typename Func, typename aPicker > {NpM.;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AE: Z+rM*  
  { !-s!f&_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,1'4o3  
} pZ`|iLNl-  
jF`BjxrG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5tQ1fJze  
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。 PcB_oG g  
f >BWG`  
十一. phoenix F4=}}k U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |+  N5z  
)9,  
for_each(v.begin(), v.end(), ys_`e  
( B1]bRxwn?  
do_  zYXV;  
[ f}guv~K  
  cout << _1 <<   " , " =U|N=/y#hJ  
] 1+b{}d  
.while_( -- _1), N@B9 @8h  
cout << var( " \n " ) Bq/:Nd[y  
) (E,T#uc{  
); !+u"3;%h  
Gm*X'[\DD  
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[_mEtM:]B  
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 w\) |  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oJ#,XMKga  
那么我们就照着这个思路来实现吧: at2FmBdu C  
UR:aD_h  
m*e{\)rd#  
template < typename Cond, typename Actor > zy*/T>{#  
class do_while -}K<ni6  
  { kw2T>  
Cond cd; &A#~)i5gF  
Actor act; rD>*j~_+P  
public : !w BJ,&E  
template < typename T > TAjh"JJIV  
  struct result_1 h|X^dQb]  
  { $d?.2Kg  
  typedef int result_type; ;?C #IU  
} ; 9@Cv5L?p\  
Ym;*Y !~[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6 jn3`D  
Pw61_ZZ4B\  
template < typename T > <fFTY130:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #hsx#x||  
  { EL9]QI  
  do A?pbWt ~}  
    { g #6E|n  
  act(t); fk x \=  
  } >\Ww;1yV  
  while (cd(t)); k-{<=>uM  
  return   0 ; hs$GN]  
} 0PrLuejz  
} ; t?'!$6   
~S7 D>D3S  
aiu5}%U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uD @#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @ zs'Y8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 mQCeo}7N5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *AoR==:ya  
下面就是产生这个functor的类: Y? x,  
xIxn"^'  
sm0xLZ  
template < typename Actor > jGXO\:s O  
class do_while_actor ofPHmh`  
  { UUzYbuS>&l  
Actor act; =NnNN'}  
public : m@"QDMHk.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _d"b;4l  
^HV>`Pjd}=  
template < typename Cond > (eCJ;%%k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !n* +(lZ  
} ; 9Wnn'T@Tl  
+?u~APjNN  
q#vQv 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R A KFU  
最后,是那个do_ d]:I(9K  
w8kOVN2b  
-R57@D>j\  
class do_while_invoker  Fy`(BF\  
  { (yF:6$:#  
public : zA$k0p  
template < typename Actor > N['qgO/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &>%T^Y|J4  
  { SnE(o)Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); aa>xIW,u  
} >#hO).`C  
} do_; FN\E*@>X=  
4 !y%O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i\KQ!f>A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7NDr1Z#B6V  
最后来说说怎么处理break和continue 3gv|9T  
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。 ]z l [H7  
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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