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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QZzamT)"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -YA,Stc-  
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, =XP[3~  
kBo:)Vej4  
[X(4( 1i  
aFnel8  
  class filler \9?[|m z  
  { 5n@YNaoIb  
public : 8dczC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4>KF`?%4  
} ; s4|\cY`b-  
7r:h_r-  
'~[8>Q>  
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: ,Bk5( e  
]~TsmR[  
XNz+a|cF  
@>2pY_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +9_Y0<C  
&hOz(825r  
-%asHDQ{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]  ,|,/~  
aO'#!k*R  
jq+(2  
p+d-7'?I  
二. 战前分析 x?h/e;  
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。 Kj4/fB  
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 ]VI^ hhf  
ATs_d_Sz  
K`4lL5oH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lTx_E#^s  
  /* --------------------------------------------- */ ^m>4<~/  
vector < int *> vp( 10 ); ^6s im2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c!6D{(sfh  
/* --------------------------------------------- */ U+S=MP }:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n]4E>/\  
/* --------------------------------------------- */ Uj!3MF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o@:"3s  
  /* --------------------------------------------- */ cn'>dz3v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m:H^m/g  
/* --------------------------------------------- */ m^A2 8X7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  384n1?  
DH(<{ #u  
FQZ*i\G>>  
 TGCB=e  
看了之后,我们可以思考一些问题: SDnl^a  
1._1, _2是什么? 2b"*~O;  
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。 qE)FQeN  
2._1 = 1是在做什么? q}{E![ZTu  
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。 ) c@gRb~  
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。 tLE8+[ SU  
? x)^f+:9|  
!]4u"e  
三. 动工 zoq;3a5cqB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,-UF5U  
KOcB#UHJ  
Bkcwl  
eaw!5]huu  
template < typename T > ^m\o(R  
class assignment LmrdVSs_  
  { &.A_d+K&  
T value; wi2`5G6|z  
public : ^z?b6kTC  
assignment( const T & v) : value(v) {} !cW rB9  
template < typename T2 > vrs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v:O{"s  
} ; '/\  
`+H=3`}X  
A7p4M?09  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jv)+qmqo!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bvox7V>  
"HOZ2_(o  
Sn=6[RQ>P  
3smkY  
  class holder T4eJ:u*;  
  { I68u%fCv  
public : Y{Z&W9U  
template < typename T > 8v$q+Wic  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E0Wc8m"  
  { T7[@ lMa?  
  return assignment < T > (t); O NabL.CV  
} hx$]fvDevD  
} ; {cK<iQJ  
Y>x{ [er  
@*;x1A-]V  
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: wkg4I.  
|#Gxqq'  
  static holder _1; )_#V>cvNG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4_#$k{  
v?8WQNy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ob0sB@  
而不用手动写一个函数对象。 M.}9)ho   
8}QM~&&.  
sW>%mnx  
 3.&BhLT  
四. 问题分析 Iiy5;:CX:q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9{Hs1 MD[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zJDHDr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -E-#@s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4n,&,R r#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K?.~}82c  
&PMQ]B  
五. 问题1:一致性 y_X6{}Ke  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| oz!)x\m*H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `z!AjAT-G  
z'L0YqXG/  
struct holder ~Ntk -p  
  { ZFZ'&"+  
  // 2BccE  
  template < typename T > XYcZ;Z9:  
T &   operator ()( const T & r) const /T _M't@j  
  { 0R?1|YnB  
  return (T & )r; 5`h 6oFxGp  
} /~LE1^1&U  
} ; e!u]l  
tP'v;$)9F  
这样的话assignment也必须相应改动: ;&d#)&O"e  
\/Y(m4<P  
template < typename Left, typename Right > Nd(,oXa~  
class assignment Wa;N(zw0h  
  { O8;/oL4 U  
Left l; 9o@3$  
Right r; i?T-6{3I  
public : Q 3WD!Z8y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cU;Bm}U  
template < typename T2 > ieyK$q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^t0!Dbx3SE  
} ; .6y+van  
`>"#d ?,  
同时,holder的operator=也需要改动: V^7.@BeT  
PT>b%7Of  
template < typename T > @A[)\E1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f&-`+V}U  
  { 1]xmOx[mb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1W|jC   
} d1~#@6CIz  
.@H:P  
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。 g->*@%?<w>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Nl\`xl6y]  
[-(^>Y  
return l(rhs) = r; -%fQr5  
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。 /&gg].&2?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'm<Lx _i  
zs=3e~o3  
template < typename Tp > 'sEnh<  
class constant_t z5@XFaQ  
  { D]~K-[V?l  
  const Tp t; |\(uO|)ju  
public : a`wjZ"}'[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [ycX)iM  
template < typename T > |/,S NE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "uH>S+%|b  
  { 0i~U(qoI  
  return t; !2t7s96  
} CCTU-Xz/  
} ; +\=g&G,  
'| H+5#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h&4s%:_4  
下面就可以修改holder的operator=了 LL<xygd  
>a8iY|QY  
template < typename T > *fN+wiPD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const # ~<]z  
  { :qm\FsO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p%I)&- 8  
} N[Z`tk?-  
&d6@ SQ  
同时也要修改assignment的operator() eo+<@83  
f-~Y  
template < typename T2 > ~[CFs'`(2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Zc7;&cz  
现在代码看起来就很一致了。 7|}4UXr7y  
P@N+jS`Vf  
六. 问题2:链式操作 e!VtDJDS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +Tum K.  
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。 oN032o?S  
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。 TgkVd]4%  
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。 6]7csOE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .SC *!,  
5FZw (E  
template < typename T > 'jt7H{M  
struct result_1 uw mN !!TS  
  { t}+/GSwT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TpU\IQ  
} ; tF;0P\i  
#-yCR  
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: Lx,=Up.  
>)M{^  
template < typename T > ]p!{   
struct   ref xXJ*xYn "}  
  { xsa`R^5/c  
typedef T & reference; *PF<J/Pr  
} ; .n<vhLDQn  
template < typename T > $zP5Hzx  
struct   ref < T &> )Do 0  
  { ~qinCIj  
typedef T & reference; 9c^,v_W@  
} ; 3aW<FSgP  
FGDVBUY@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aAjl 58  
.`Rt   
template < typename T > H<d~AurX)J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7d;|?R-8D  
  { SAP/jD$5]>  
  return l(t) = r(t); V k{;g  
} \_Bj"K  
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。 P j   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C|ZPnm>f30  
G)am ng/  
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  sS-dHa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "BQnP9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nCYkUDnZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ty g>Xv  
最后的布局是: I?rB7 *:  
                Add  [ <X%  
              /   \ A.>mk598  
            Divide   5 'rB% a<  
            /   \ [ U:C62oK,  
          _1     3 JL6$7h  
似乎一切都解决了?不。 4>,X.|9{  
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。 GD4S/fn3  
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。 NW1Jr/  
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: o=Vs)8W  
&jJu=6 U B  
template < typename Right > t6"%u3W8M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C:B7%<  
Right & rt) const KlT:&1SB9  
  { S f?;j{?G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vuz.b.,i`  
} R*r4)+gd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UF+Qx/4h0  
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。 ?+]=|hN  
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。 ZDW9H6ux  
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。 i<Z%  
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。 B|m)V9A%-  
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? OjGI !  
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: :8`A  
KQr+VQdq>  
template < class Action > xO|r<R7d7  
class picker : public Action RqA>"[L  
  { W %*#rcdq  
public : O,r;-t4vYU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g<Z :`00|  
  // all the operator overloaded R /=rNUe  
} ; Ll]5u~  
CXq[VYM&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。 4\n ~  
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: >ai,6!  
*L^W[o  
template < typename Right > L$5,RUy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x?L[*N_ml  
  { FJ3S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @1*^ttC  
} 3L&:  
av'm$I|O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oh{>nwH  
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。 7DAP_C  
2 5 \S>  
template < typename T >   struct picker_maker .8YxEnXw)(  
  { RBQ8+^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h4]^~stI  
} ; iwF_'I$#N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A4"TJZBg}  
  { @} Ig*@  
typedef picker < T > result; cQEUHhRg!  
} ; FI^Wh7J  
CV0id&Nv  
下面总的结构就有了: Lap?L/NS  
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"b&O<N o  
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。 Bt<)1_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S)U*1t7[  
至此链式操作完美实现。 }#^C j;  
CzBYH   
 ;+~5XLk  
七. 问题3 .`IhxE~mN  
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。 Em!- W5*s  
E&8Nh J  
template < typename T1, typename T2 > i)x0 ]XF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ov+{<0Q  
  { Wep^He\:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |u>V> PN  
} v.]{b8RR  
$5XA S  
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: Cfi4~&  
BdD]HXB|_  
template < typename T1, typename T2 > Zv@qdY<:  
struct result_2 P&Ke slk  
  { Ll|-CY $  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .?u<|4jE6  
} ; iYr)Ao5X  
lrE"phYk  
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? =NY;#Jjn  
这个差事就留给了holder自己。 RiTL(Yx  
    K$Bv4_|x  
]he~KO[j<  
template < int Order > { { \oC$  
class holder; $UzSPhv[  
template <> EGl<oxL*R2  
class holder < 1 > A}lxJ5h0  
  { % mQ&pk  
public : as@8L|i*  
template < typename T > qxI $F  
  struct result_1 Ae7FtJO  
  { ^Q#_  
  typedef T & result; %2:UsI  
} ; X(tx8~z  
template < typename T1, typename T2 > e(s0mbJE  
  struct result_2 6_%Cd`4Z  
  { N[cIr{XBGN  
  typedef T1 & result; +mrLMbBiD  
} ; J|I*n   
template < typename T > K9@.l~n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const neU=1socJ  
  { p<r^{y  
  return (T & )r; ^t3>Z|DiB^  
} J'2 Yrn  
template < typename T1, typename T2 > |Y Lja87  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wS=vm}}u  
  { Gor 9 &aJ1  
  return (T1 & )r1; $2W#'_K+  
} B :%Vq2`  
} ; 43k'96[2d  
l0'Yq%Nf  
template <> Nk@-yZ@,8  
class holder < 2 > Mst%]@TG  
  { YXp\C"~g  
public : _S) K+C|@  
template < typename T > frcX'M}%  
  struct result_1 K3mP6Z#2  
  { ! \s}A7  
  typedef T & result; a &tWMxBr  
} ; B=]j=\o  
template < typename T1, typename T2 > )M<+?R$];  
  struct result_2 mP*$wE9b,:  
  { y`j_]qvt  
  typedef T2 & result; e\X[\ve  
} ; /rpr_Xw}  
template < typename T > ^1){ @(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 5zx<  
  { hr]+ 4!/  
  return (T & )r; Vja 4WK*  
} waMV6w)<  
template < typename T1, typename T2 > i1x4$}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *w;?&)8%  
  { S }`f&  
  return (T2 & )r2; f2c <-}wR  
} .QP`Qn6(P  
} ; fBh"  
h 8$.mQr  
8`L]<Dm  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %1TKgNf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3m& r?xZs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ar\fA)UQ`  
8Ze> hEG  
return l(i, j) = r(i, j); c(1tOQk.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7KiraKb|  
N/F_,>E  
  return ( int & )i; _ uOi:Ti  
  return ( int & )j; N?m)u,6-l  
最后执行i = j; 9X*Z\-  
可见,参数被正确的选择了。 IiniaVuQ  
<%.%q  
te[uAJ1 N  
O^\:J 2I(  
<N<0?GQ  
八. 中期总结 W!HjO;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (ORbhjl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EPW4 h/I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hRXnig{;3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  @N '_qu  
[G brKq(  
/ xv5we~  
#8XmOJ"W3k  
97 SS0J  
5@l5exuG*m  
九. 简化 #CLjQJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D?y-Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8/p ]'BLf  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ->pU!f)\X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _f 2rz+  
  +-*/&|^等 +E9G"Z65iP  
2. 返回引用。 &M5v EPR  
  =,各种复合赋值等 GTB\95j]  
3. 返回固定类型。 }],l m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &wU"6E  
4. 原样返回。 a4uy}@9z  
  operator, :V6 [_VaF  
5. 返回解引用的类型。 LS*L XC  
  operator*(单目) zq + 2@"q  
6. 返回地址。 nN$.^!;&  
  operator&(单目)  R<1%Gdz  
7. 下表访问返回类型。 waz5+l28  
  operator[] d(}? \|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ag T)J  
  operator<<和operator>> [BdRx`  
,(oolx"Xa  
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。 [&~x5l 8\C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7}qxWz  
|}^u<S8X  
template < typename Left > UQkd$w<  
struct value_return r1q'+i  
  { =~D[M)UO|  
template < typename T > A ___| #R  
  struct result_1 Ma\%uEgTD  
  { 5Kd"W,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7_36xpw  
} ; gHh (QRA  
"E7<S5 cr  
template < typename T1, typename T2 > >lmqPuf  
  struct result_2 B{0]v-w  
  { FnVW%fh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B!<B7Q  
} ; |{|B70v3Co  
} ; nv0D4 t  
851BOkRal4  
q/w5Dx|:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `dF~'  
6|Dtx5 "r  
下面我们来剥离functor中的operator() [ {"x{;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y)L X?d  
_GY2|x2c  
return l(t) op r(t) 3R$R?^G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Hwd^C 2v  
return op l(t) #Qg)4[pMJ  
return op l(t1, t2) hc$m1lLn  
return l(t) op B}NJs,'FJ  
return l(t1, t2) op ga KZ4#  
return l(t)[r(t)] k"7ZA>5jk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CUTjRWQ  
M'|[:I.V  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: MZ0cZv$v!~  
单目: return f(l(t), r(t)); = ZoNkj/^,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D$KP>G  
双目: return f(l(t)); | J'k 9W"  
return f(l(t1, t2)); RpU i'  
下面就是f的实现,以operator/为例 *:\[;69[  
vS ( Y_6  
struct meta_divide ,;YNI  
  { 3 u=\d)eq  
template < typename T1, typename T2 > <% mD#S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6;~V@t  
  { B.?F^m@zS  
  return t1 / t2; vp&.  
} 5KbPpKpd  
} ; i \Yd_  
$EIKi'!8  
这个工作可以让宏来做: N:'GNMu  
AzzHpfv,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dj5|t~&  
template < typename T1, typename T2 > \ L\#G#1x8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X:f5t`;  
以后可以直接用 %d-WQwJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (-1{W^(  
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 NH5sV.vvc  
(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?3ww7yf`  
_"H\,7E  
&RuTq6)r  
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 $uwz` N:  
b'FTy i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m0 W3pf  
class unary_op : public Rettype ?FS0zc!+  
  { (VkO[5j  
    Left l; C_ ;nlG6  
public : VNz? e&>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _ZJQE>]nWu  
Nz"K`C>/  
template < typename T > %c$|.TkX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g"!cO^GkT  
      { }/tf^@  
      return FuncType::execute(l(t)); 2>.b~q@  
    } mo tW7|p.e  
ZLVgK@l  
    template < typename T1, typename T2 > G{|"WaKW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3KeY4b!h  
      { ,. ht ~AE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z9h4 pd  
    } X16O9qsh  
} ; zZY1E@~  
s7jNRY V  
1Xh@x  
同样还可以申明一个binary_op fwx^?/5j  
%#EzZD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LH`$<p2''r  
class binary_op : public Rettype a_\7Ho$^  
  { x~m$(LT  
    Left l; s LDEa  
Right r; u46Z}~xfb  
public : -d2)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Kj7or|  
%WP[V{,F  
template < typename T > C\Ob!sv%H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )_Hv9!U]e  
      { v9TIEmZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W4#DeT  
    } ^K8XY@{&  
gs.+|4dv  
    template < typename T1, typename T2 > 18kWnF]n=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t\2-7Ohj6  
      { wmMn1q0F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k ^KpQ&n  
    } j)nE!GKD(  
} ; ^G5fs'd  
qUg/mdv&  
EKw)\T1  
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 aWvC-vZk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zLxuxf~4@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Uw5&.aqn.b  
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。 7bGOE_r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >pol'=  
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。。。 cN2Pl%7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *Br }U  
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) { /8s`m  
下面是修改过的unary_op 'm<L}d  
VD!PF'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xudZ7   
class unary_op .'l3NV^{  
  { C=K{;.  
Left l; wvxqgXnB\  
  KB~`3Wj|Z  
public :  *ni0.  
" :[;}f;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hp7ni1V  
*.A-UoHa  
template < typename T > (KvN#d 1\  
  struct result_1 %Zfh6Bl\X  
  { U3M;{_g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5ff5M=M  
} ; 1} _<qk9  
1?"Zrd  
template < typename T1, typename T2 > \O~WMN  
  struct result_2 ?}uvpB1}  
  { \|4F?Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p2O[r  
} ; kA2)T,s74  
HFYe@2r  
template < typename T1, typename T2 > RN&8dsreZp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z>=;Xe8P8n  
  { sUk n.g!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W=#jtU`:5  
} gId :IR  
'Vhnio;qC  
template < typename T > nkN2Bqt$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C(KV5c  
  { D51O/.:U2  
  return OpClass::execute(lt(t)); <8h3)$  
} XCez5Q1  
Xz/aytp~A  
} ; R$it`0D4o  
hO$29_^"  
AGx(IK/_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Sl \EPKZD  
好啦,现在才真正完美了。 wSALK)T1{  
现在在picker里面就可以这么添加了: HuxvIg  
'I[xZu/8yg  
template < typename Right > ^R+CkF4l l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZxDh! _[s  
  { ,6A/| K-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '1G0YfG}n  
} hig t(u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Mu$q) u  
IpKI6[2{`f  
p@?(m/m$  
5a&gdqg]  
# M Y4Mr  
十. bind kc@ \AZb  
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。 <rU+{&FKNL  
先来分析一下一段例子 X&i" K'mV  
N B8Yn\{B  
\ov]Rn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SS;'g4h\6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +~;#!I@Di  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i-sm9K'ns  
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。 ?.Ml P,/K  
我们来写个简单的。 (tg+C\ S.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wx8 cK=  
对于函数对象类的版本: 4LJOT_  
a=[|"J<M  
template < typename Func > 1u* (=!  
struct functor_trait X(]J\?n'  
  { 6fT^t!<i  
typedef typename Func::result_type result_type; I(9+F  
} ; ^w*vux|F  
对于无参数函数的版本: 8nSw7:z  
2%pe.s tQ  
template < typename Ret > `ih#>i_ &  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '?E@H.""  
  { *m 6*sIR  
typedef Ret result_type; n8&x=Z}Xs  
} ; c,*a|@  
对于单参数函数的版本: s6oIj$  
368H6 Jj  
template < typename Ret, typename V1 > s%N6^}N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z2dW)_fU$  
  { !:D,|k\m  
typedef Ret result_type; 1n $  
} ; 9H%ixBnM  
对于双参数函数的版本: .n}k,da@(  
I=8MLv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "N=q>jaX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tqU8>d0^  
  { d^|r#"o[  
typedef Ret result_type; 1| xKb (_l  
} ; OJLyqncw  
等等。。。 A+hT2Ew@t}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &([Gc+"5E.  
fp"GdkO#}i  
template < typename Func > R1:7]z0B  
struct func_return DEenvS`,P  
  { >LFj@YW_)  
template < typename T > Nw3IDy~T  
  struct result_1 k%LsjN.S  
  { NB&zBJ#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CyJZip  
} ; T"Nnl(cO_  
xQzXl  
template < typename T1, typename T2 > .zdmUS :  
  struct result_2 wV{VV?h}  
  { Wp= &nh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XP@&I[J3sI  
} ; .@Jos^rxgJ  
} ; uU8L93  
,j[1!*Z_[  
`$r?^|T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,Q8h#0z r  
/^ [K  
template < typename Func, typename aPicker > l37l| xp~  
class binder_1 i,$n4  
  { /oU$TaB>(  
Func fn; *zDL 5 9  
aPicker pk; JjQTD-^  
public : K`cy97  
h56s~(?O  
template < typename T > {?uswbk.  
  struct result_1 ^}hSsE  
  { x1QL!MB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ua>.k|>0  
} ; V5]\|?=  
n,|YJ,v[  
template < typename T1, typename T2 > bg,VK1  
  struct result_2 + oNr c.  
  { A:,V)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o){<PN|z  
} ; _dn*H-5hO  
boIFN;Aq"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q%Lw#f  
M_F4I$V4  
template < typename T > RS  Vt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c *Pt;m  
  { L(kW]  
  return fn(pk(t)); cN#f$  
} 9B1bq#  
template < typename T1, typename T2 > [AAIBb +U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @S  Quc  
  { 2v1dSdX,W  
  return fn(pk(t1, t2)); 6Nz S<  
} #4?:4Im#  
} ; U{-[lpd  
c}#(,<8X  
=D?{d{JT  
一目了然不是么? 6)#%36rP  
最后实现bind T04&Tl'CT  
3- 4jSN\  
yI*h"?7T  
template < typename Func, typename aPicker > q yYf&VC}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  1O@ cev;  
  { hHqsI`7c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~=pyA#VVJ"  
} A-qpuI;f  
W:=CpbwENX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZY> u4v.  
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。 ;F>I+l_X  
Y]HtO^T2  
十一. phoenix azp XE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hbz,3{o5  
BjbpRQ,  
for_each(v.begin(), v.end(), '3ZYoA%  
( >U') ICD~  
do_ c jBHczkY  
[ F5f1j]c  
  cout << _1 <<   " , " AV["%$ :  
] 7:h_U9Za?$  
.while_( -- _1), ?nx 1{2[  
cout << var( " \n " ) Q02:qn?T  
) Ph C{Gg  
); ~dj4Q eu  
.2STBh.;  
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: jQ\/R~)O  
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 I K Dh)Zm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i]n ?zWo_h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: . aqP=  
=J&aN1Hgt  
bR? $a+a)  
template < typename Cond, typename Actor > vke]VXU9z  
class do_while d`4@aoM  
  { 9IG3zMf  
Cond cd; G@Vz }B:=  
Actor act; ( 0Z3Ksfj1  
public : G@]|/kN1y  
template < typename T > z`+j]NX]  
  struct result_1 cdsF<tpy  
  { g4>1> .s  
  typedef int result_type; AZjj71UE  
} ; ||sj*K  
3q0^7)m0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7_ah1IEK  
KdTna6nY  
template < typename T > lIF*$#`oh*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {uMqd-Uu  
  { FUU/=)^P$  
  do 2T#>66^@q  
    { I`}<1~ue  
  act(t); ]gGCy '*)  
  } $5m_)]w4a  
  while (cd(t)); jF%[.n[BU  
  return   0 ; LC:bHM, e  
} M 4TFWOC1  
} ; W&(98}oT  
rSfvHO:R  
O1K~]Nt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #>byP?)n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {^n\ r^5  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Eq?d+s>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }D&fw=r"M  
下面就是产生这个functor的类: VpMPTEZ*L  
0Ku%9wh-  
HR83{B21  
template < typename Actor > ePJtdKN:  
class do_while_actor !56gJJ-r  
  { R]{AJ"p  
Actor act; NQ(}rr'.  
public : tcxs%yWO1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S4Vv _k-&  
sZhl.[&zo  
template < typename Cond > QWBQ 0#L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \aO.LwYm;:  
} ; a,N?GxK~  
nu#_,x<LS  
(^Kcyag4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D;0xROW8{  
最后,是那个do_ :{v:sK  
rpT{0 >5  
[oQ&}3\XJ  
class do_while_invoker j\SW~}d9  
  { cAE.I$T(  
public : Y)I8(g}0  
template < typename Actor > qm)KO 4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7E9h!<5v  
  { .1F^=C.w  
  return do_while_actor < Actor > (act); H19CVc\B  
} =Gq 'sy:h  
} do_; k(;c<Z{?1  
^f,('0p- >  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? XHlx89v7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *?+maK{5+  
最后来说说怎么处理break和continue Y(]&j`%  
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。 9)qjW&`  
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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