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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dq0-Kf,^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N*_/@qM> 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, <`oCz Q1  
ORV}j, Ym  
EX+={U|ua$  
x`};{oz;  
  class filler 'd|Q4RE+W  
  { [0mFy) 6  
public : ;zfQ3$@9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} < fojX\}3  
} ; Fw(b1d>E  
O;"*_Xq(`  
~rVKQ-+4&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &4w\6IR  
V6DBKq  
XgwMppacw  
[u`17hyX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o 2[vM$]  
z5|e\Z  
hLDch5J5~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c+,7Zu!  
CT$& zEIm  
wGov|[X  
dv1x 78xG>  
二. 战前分析 +cPE4(d  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \Owful  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nG4Uk2>  
s=\LewF1<  
[H6X2yjj|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  kg/+vJ  
  /* --------------------------------------------- */ .IW_DM-  
vector < int *> vp( 10 ); BCj`WF@8l{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )[@YHE5g  
/* --------------------------------------------- */ !s#'pTZk4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s2(w#n)  
/* --------------------------------------------- */ 7yqSt)/U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rL!_&|  
  /* --------------------------------------------- */ 78^UgO/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); []2$rJZD9  
/* --------------------------------------------- */ l0:e=q2Ax  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EPE!V>  
E3FW*UNg[y  
z*NC?\  
3<e(@W}n-M  
看了之后,我们可以思考一些问题: p]1yd;Jt  
1._1, _2是什么? xN{"%>Mx  
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。  c{f:5 p  
2._1 = 1是在做什么?  K$37}S5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %-1BA *J`|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L5V'Sr  
S|RpA'n  
A4 A6F<  
三. 动工 ] dm1Qm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EMVoTW)z  
=ELDJt  
*MnG-\{j  
pr[B$X .V  
template < typename T > i&}zcGC  
class assignment Q}=W>|aE.  
  { jE?\Yv3  
T value; *x*,I ,03  
public : (.@p4q Q-  
assignment( const T & v) : value(v) {} (_i vN  
template < typename T2 > epG X.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zDvP7hl  
} ; 7T|J[W O  
'o)ve(  
/IrR,bvA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8XS {6<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M3jv aI  
E1{:z"  
H/p-YtY  
O#Zs3k  
  class holder z 1#0  
  { /]MB6E7&  
public : #pDGaqeX  
template < typename T > n }9Msen  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gvTOC F  
  { iX>!ju'V  
  return assignment < T > (t); kYI(<oTY~  
} zT4ulXN  
} ; 9znx1AsN  
|=^#d\?]j  
*Sz{DE1U  
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: @ (u?=x;  
},Y; (n'  
  static holder _1; JXSqtk=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )v!lPpe8  
zV_-rf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QNa}M{5>h  
而不用手动写一个函数对象。 IioE<wS)  
|W~V@n8"6  
{!{7zM%u0C  
f,`}hFD  
四. 问题分析 bWQORjnd8  
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。 |qy"%W@  
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。 m`yn9(1Y[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5|~r{w)9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CyK$XDHa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @7HOL-i  
+/b4@B7  
五. 问题1:一致性 A9qO2kq7_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y)4Nydq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ELgae1  
*a4b`HRT  
struct holder ?N!j.E4=  
  { ![P(B0Ct/  
  // ~0^,L3M  
  template < typename T > LA=>g/+i.X  
T &   operator ()( const T & r) const |IcxegE  
  { Y?vm%t`K  
  return (T & )r; Fzld0p9=  
} ]tdo&  
} ; uVuToMCp  
fD#&:)  
这样的话assignment也必须相应改动: ap'kxOf"1  
B[0,\>  
template < typename Left, typename Right > 0Yzb=QMD  
class assignment I>8@=V~  
  { "! 6 B5Oz  
Left l; @Z=|$*9  
Right r; i!d7,>l+Q~  
public : @Y&9S)xcE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pv m'pu78  
template < typename T2 > aWsKJo>j[#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X+gz+V/  
} ;  4Jk}/_  
+/>YH-P=  
同时,holder的operator=也需要改动: _ !^FW%  
DCt:EhC  
template < typename T >  > ^v8N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u$%#5_k  
  { hPeKQwzC0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k>0cTBY&  
} (Y.$wMB  
uQ%HLL-W/  
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。 P7x?!71?L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GY$?^&OO>  
'y M:W cN  
return l(rhs) = r; ^Lfn3.M  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U_{JM`JY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ge {4;,0=  
etK,zEd  
template < typename Tp > 5G ]#yb74  
class constant_t RBD7mpd  
  { >3 .ep},  
  const Tp t; K!: ,l  
public : z Hs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ][5p.owJse  
template < typename T > 8rG&CxI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qQ DFg`  
  { o&F.mYnqX  
  return t; uF3p1by  
} HToN+z%w3H  
} ; zkMO3w>  
qp_ `Fj:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /GSI.tO  
下面就可以修改holder的operator=了 JdYF&~  
PKM$*_LcGI  
template < typename T > pnA]@FW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WmVw>.]@~  
  { n#4J]Z@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0l1]QD+Gc5  
} :*Ggz|  
muX4Y1M_  
同时也要修改assignment的operator() 5WJkeG ba  
pvR& ~g  
template < typename T2 > bSmaE7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }NBJ T4R  
现在代码看起来就很一致了。 IK?$!jh  
YTPmS\ H _  
六. 问题2:链式操作 B*iz+"H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Isgk  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *pC -`k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q|<?$.FN"8  
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。 VaI P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ` dUiz5o'  
z57papo  
template < typename T > v8k ^=A:  
struct result_1 *4^]?Y\*  
  { [<fLPa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8'xnhV  
} ; ,0~ {nQj]  
8B t-  
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: fh)`kZDk  
x-#9i  
template < typename T > Mh.eAM8_  
struct   ref #DRt Mrfat  
  { 2P=~3g*  
typedef T & reference; ;F(01  
} ; u R%R]X  
template < typename T > }0nB' 0|y  
struct   ref < T &> _r5Ild @n  
  { (@o />T  
typedef T & reference; }qdJ8K  
} ; LXF%~^^@d  
j6HbJ#]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eC`f8=V  
Jc?ssm\%  
template < typename T > nW%=k!''  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p33GKg0i+(  
  { vhEs+ j  
  return l(t) = r(t); }R5&[hxh4t  
} Odtck9L  
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。 ,k!f`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1V3J:W#;  
}3_G|  
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 <T/L.>p4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kcdd=2 [T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S^VV^O5 ^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a[cH@7W.#  
最后的布局是: E=*Q\3G~  
                Add wEc5{ b5M  
              /   \ 3M*[a~  
            Divide   5 wP1VQUL  
            /   \ CgKSK0/a  
          _1     3 ?N*@o.  
似乎一切都解决了?不。 p2vUt  
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。 sx^? Iw,N'  
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。 ;H r@0f  
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: OjEA;;qq  
@VS5Mg8  
template < typename Right > knzED~ v@(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )-"L4TC)  
Right & rt) const *dTf(J  
  { lFV|GJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g uWqHVSs  
} s(.-bjR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZxPAu%Y  
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。 ~ A|*]0,  
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。 /=(FM   
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。 t6e-~  
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。 v~cW:I  
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? (4{9 QO  
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: FN`kSTm*0!  
<sB45sNbU`  
template < class Action > qAik$.  
class picker : public Action =F[,-B~  
  { 2=M!lB *  
public : hD"~ ^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SZD2'UaG  
  // all the operator overloaded bd*(]S9d  
} ; O~OWRJ@p  
A3pQ?d[  
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。 @BhAFv,7  
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: V=MZOj6  
=I}V PxhE7  
template < typename Right > h*Tiv^a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]qHO{b4k  
  { deY<+!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2A ,36,  
} BVp.A]  
K3D $ hb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '+zsj0!A  
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。 ahv=HWX k  
oA@^N4PD  
template < typename T >   struct picker_maker mXaUWgO  
  { @+#p: sE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; += ~}PF  
} ; ;_&L^)~P$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &L~rq)r/&  
  { ?.ihWbW_  
typedef picker < T > result; qW>J-,61/  
} ; #[yl;1)  
obolDh a  
下面总的结构就有了: E_rC"_Zte  
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。 C8q-gP[  
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。 :+!b8[?Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;rL$z;}8  
至此链式操作完美实现。 L-$g& -  
LXV6Ew5E  
Qf]!K6eR  
七. 问题3 FQ)Ekss~C  
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。 ".<p R} qp  
e'&{KD,-T  
template < typename T1, typename T2 > rP4@K%F9jB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9ksrr{tW  
  { lM,:c.R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x&Rp m<4  
}  N&.p\T&t  
TaT&x_v^~a  
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: %TgM-F,8  
9Bw"VN]W  
template < typename T1, typename T2 > _Z2)e*(  
struct result_2 ?3N86Qj  
  { P@?CQvMx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y|nTc.A  
} ; eqCB2u"Jq  
R"([Y#>m  
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? ?0Zw ^a  
这个差事就留给了holder自己。 _ 0E,@[  
    Bx >@HU  
Z Uv_u6aD  
template < int Order > So`"z[5  
class holder; R&xd ic!  
template <> g XMkI$ab  
class holder < 1 > [?*^&[  
  { mJ7kOQ-.$  
public : c= u ORt>  
template < typename T > jqedHn x  
  struct result_1 +ETw:i9!?  
  { C\D4C]/8  
  typedef T & result; N2J!7uoQ  
} ; =x>k:l~s  
template < typename T1, typename T2 > LL+rd xJO^  
  struct result_2 kGP?Jx\PkH  
  { /xzL!~g`6<  
  typedef T1 & result; {Xj%JE[V  
} ; T9A5L"-6T  
template < typename T > 8J0tya"z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I j /J  
  { =g:\R$lQ  
  return (T & )r; jg(A_V  
} ->(B: Cz  
template < typename T1, typename T2 > _G|6xlO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XQA2uR4h  
  { j>iM(8`t1  
  return (T1 & )r1; T5h[{J^  
} =Sq7U^(>  
} ; y8@!2O4  
sBwgl9  
template <> Ih0GzyU*4  
class holder < 2 >  ^8iy(  
  { RZZB?vx  
public : P}jr 8Z  
template < typename T > Fwr,e;Z  
  struct result_1 ?)&TewP  
  { J98K:SAR  
  typedef T & result; ?0x;L/d])  
} ; jX%Q  
template < typename T1, typename T2 > .+<K-'&=  
  struct result_2 {`LV{ !  
  { f8lww)^,v  
  typedef T2 & result; e+mD$(h  
} ; +j,;g#d  
template < typename T > Syk^7l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nL? B  
  { Xqy{=:0  
  return (T & )r; -]e@cevy  
} a/ZfPl0Ns[  
template < typename T1, typename T2 > '};Xb|msU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g;pFT  
  { -vyC,A  
  return (T2 & )r2; z!%}0  
} xM:dFS  
} ; RwE]t$T/  
\3l;PY  
,<BTv;4p  
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> >。 ?6Gq &  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LYX+/@OU2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a'Z"Yz^Eo  
ktCh*R[`  
return l(i, j) = r(i, j); .jCdJ =z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4ZIXG,@mZJ  
&}]Wbk4:  
  return ( int & )i; )JPcSy*  
  return ( int & )j; Wg[`H=)Q  
最后执行i = j; t`?FSV  
可见,参数被正确的选择了。 Q7C'O @  
&Wba2fD  
i[<O@Rb  
Oj:`r*z43  
Lv_>cFJ}[  
八. 中期总结 &^EkM  
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: e\89;)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d+(~{xK:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jd |hwvwFe  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WIg"m[aIs  
NS1[-ng  
vq{:=:5'P  
\rpu=*gt  
$j:0*Z=>  
JwO+Dd  
九. 简化 'g#))y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D526X0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u!Z&c7kPI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T:si?7CR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vF_?1|*|  
  +-*/&|^等 0iYe>u  
2. 返回引用。 xZkLN5I{  
  =,各种复合赋值等 !} 1p:@  
3. 返回固定类型。 u@o3p*bQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |$D^LY  
4. 原样返回。 1}(g=S  
  operator, S4Rv6{r:  
5. 返回解引用的类型。 NmeTp?)m  
  operator*(单目) A >x{\  
6. 返回地址。 }, ]W/  
  operator&(单目) AIE)q]'Q  
7. 下表访问返回类型。 QoqdPk#1  
  operator[] X \h]N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 39OZZaWL  
  operator<<和operator>> "^u|vCqw  
x>t:&Y M  
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。 `0sa94H1[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IlwY5iL  
^,?]]=mE  
template < typename Left > `T-(g1:9  
struct value_return i$ Zhk1  
  { Xdjxt?*  
template < typename T > *bZV4}  
  struct result_1 !D1F4v[c=  
  { {&/q\UQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2qN6{+]  
} ; U'@_fg  
c=ZX7U  
template < typename T1, typename T2 > QutQG  
  struct result_2 PPohpdd)  
  { bzZEwMc6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #fa~^]EM]  
} ; gP<l  
} ; Q tRKmry{  
T IS}'c'C  
qD%Jf4.0j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -0>@jfP^D  
N 4Dyec\  
下面我们来剥离functor中的operator() u%&zY97/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w;X-i.%`  
WhvO-WF  
return l(t) op r(t) `/#6k>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B&tl6?7h  
return op l(t) ?+51 B-  
return op l(t1, t2) +lE 9*Gs_$  
return l(t) op yaeX-'(Fv[  
return l(t1, t2) op {+Eq{8m`  
return l(t)[r(t)] NC0x!tJ#7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rNZN}g  
Nn%{K a  
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: xHI>CNC,  
单目: return f(l(t), r(t)); kRG-~'f%`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  37{mhU  
双目: return f(l(t)); n- p|7N  
return f(l(t1, t2)); Cgt{5  
下面就是f的实现,以operator/为例 !k&<  
xAsbP$J:  
struct meta_divide (/c9v8Pr(7  
  { JgEpqA12  
template < typename T1, typename T2 > qdzc"-gH`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E_-CsL%  
  { 2TY|)ltsF  
  return t1 / t2; w${=]h*2  
} 5&6S["lt  
} ; c^I_~OwaE  
voCQ_~*)9  
这个工作可以让宏来做: DN!:Rm uc  
)x#^fN~ 7`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?-J\~AXL  
template < typename T1, typename T2 > \ RBiDU}j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GtbI w  
以后可以直接用 entO"~*EX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C 2FewsRz  
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 _v<EFal  
(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。。。) ]M>mwnt+  
N3i}>Q)B  
WM:we*k8h  
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 r=<,`_@Y  
p)d'yj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q+gQ"l,95  
class unary_op : public Rettype `AQv\@wp  
  { eZT923tD  
    Left l; +ImPNwrY  
public : u9QvcD^'z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} umK~K!i  
rs'~' Y  
template < typename T > IC37f[Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DTPYCG&%  
      { L<*wzl2Go  
      return FuncType::execute(l(t)); ?< mSEgvu  
    } 79=w]y  
4mPCAA7  
    template < typename T1, typename T2 > ^HQg$}=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rl[&s\[  
      { }`M[%]MNc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9psD"=/"  
    } 6 O!&!  
} ; 8E ^yHd4Y  
/c8F]fkZ=  
zuwCN.  
同样还可以申明一个binary_op +.NopI3:  
f_7a) 'V4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1\TXb!OtL  
class binary_op : public Rettype kuqf(  
  { RL SP?o2J  
    Left l; +m]$P,yMt  
Right r; St^s"A  
public : (s z=IB ;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F2:?lmhL<  
sJ{NbN~`I  
template < typename T > C1Slx !}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3u3(BY{"\F  
      { ci <`*>l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =4 36/O`K  
    } sTU`@}}  
 =6Ihk  
    template < typename T1, typename T2 > b7p&EK"Hm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z;x $tO  
      { 1nye.i~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &ScADmZP^d  
    } oyiEOC  
} ; MyXgp>?~T  
X~T"n<:a>  
Yw vX SA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 C2<!.l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '!I^Lfz-Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FcB]wz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #%rXDGDS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rp (nGiI  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 c~K^ooS-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PTXy:>]M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) TL U^ad#9E  
下面是修改过的unary_op _p"nR  
hS/oOeG<Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6Xu8~%i  
class unary_op uhz:G~x!  
  { b)tvXiO1>  
Left l; 3i/$YX5@  
  y'(l]F1]  
public : PF+v[h;,  
" qY Pi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G'{$$+U^K  
Py3Xvudv  
template < typename T > A]id*RtY  
  struct result_1 *tC]Z&5  
  { &.,ZU\`zT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >jD,%yG  
} ;  |W];8  
o$8v8="p  
template < typename T1, typename T2 > :UGc6  
  struct result_2 . T6fPEb  
  { Pwn"!pk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5*l~7R  
} ; '8R5?9"  
wuSp+?{5k  
template < typename T1, typename T2 > n a,j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2>Bx/QF@<  
  { %"Q{|}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y w)q3zC  
} &=oW=g2  
2It$ bz  
template < typename T > _h", ,"p#o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g} 7FR({b  
  { sDL@e33Yb  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6Lk<VpAa  
} |r[yMI|VR  
2 UU5\ jV6  
} ; g!;k$`@{E'  
Mn7nS:  
St}j^i  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k\W%^Z  
好啦,现在才真正完美了。 >bWx!M]  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?kEcYD  
m{4e+&S|  
template < typename Right > L8("1_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0hnTHlk  
  { :SjTkfU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;$gZ?&  
} phr6@TI  
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。 #K:|@d  
`@eo <6  
Y>LgpO.  
;`Eie2y{M  
c |OIUc  
十. bind -h+=^,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O) NEt  
先来分析一下一段例子 VDq4n;p1  
ij i<+oul  
d5mhk[p7\J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *F| j%]k~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *NzHY;e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \,| Xz|?C  
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。 >tTNvb5  
我们来写个简单的。 G?e"A0,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [zmx  
对于函数对象类的版本: q{I,i(%m8  
22lC^)`TE  
template < typename Func > SZW+<X  
struct functor_trait M il ![A1  
  { 4X,fb`  
typedef typename Func::result_type result_type; 2gLa4B-  
} ; &(a#I]`9M  
对于无参数函数的版本: +^1E0@b%  
^{\gD23  
template < typename Ret > 7DaMuh~<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tr3Rn :0]  
  { +rse,b&U(  
typedef Ret result_type; (GB2("p`  
} ; h&d%#6mB  
对于单参数函数的版本: <>\s#Jf/  
a-w=LpVM  
template < typename Ret, typename V1 > Gu} `X23  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `|@#~  
  { A;VjMfoB  
typedef Ret result_type; ~^jdiy5  
} ; .1R:YNx{/  
对于双参数函数的版本: _q*4+x  
Du@?j7&l=$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .R5[bXxe7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dE R#)bGj  
  { z<2!|  
typedef Ret result_type; vpR^G`/  
} ; $t.i)wg +  
等等。。。 ^3B)i=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &<8Q/m]5  
H{Tt>k  
template < typename Func > |Y#KMi ~  
struct func_return :.KN;+tP  
  { 0 ?kaXD  
template < typename T > wc z|Zy  
  struct result_1 pm$ZKM  
  { pE.f}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +%vBDcf  
} ; +c&n7  
i oCoFj  
template < typename T1, typename T2 > Fr{u=0 X  
  struct result_2 n^<3E; a  
  { ]C.x8(2!f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :EOx>Pf_9)  
} ; $50rj  
} ; 0].x8{~o  
(bEX"U-  
P(OgT/7A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &6!~Q,;K-  
 z.fh4p  
template < typename Func, typename aPicker > %JmRJpCvR  
class binder_1 _ 4:@+{  
  { o!.\+[  
Func fn; Wr3j8"f/  
aPicker pk; fBCW/<Z  
public : E({+2}=1  
u 6&<Bv  
template < typename T > r(sQI# P  
  struct result_1 ;A^0="x&  
  { jwsl"zL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w`Q"mx*  
} ; 0Y rdu,c  
RiHOX&-7  
template < typename T1, typename T2 > Wn;B~  
  struct result_2 q-c9YOz_  
  { lZT9 SDtS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h{zE;!+)D  
} ; /Mk85C79  
@**@W[EM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yn&AMq ]o  
Z4YQ5O5  
template < typename T > >~O36q^w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +$]eA'Bh@  
  { ]y&w)-0  
  return fn(pk(t)); aoNTRJ c$  
} I5RV:e5b  
template < typename T1, typename T2 > 9o-fI@9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !N5+.E0j  
  { R Wa4O#  
  return fn(pk(t1, t2)); ^/;W;C{4  
} diXb8L7B;  
} ; Wtl0qug  
mNcoR^(VN  
cSdkhRAn  
一目了然不是么? mHTZ:84  
最后实现bind 4%l @   
emZ^d/A  
rNzsc|a:  
template < typename Func, typename aPicker > 1rhsmcE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1d4 9z9F  
  { @8zp(1.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .54E*V1  
} C+ {du^c$  
*We.?"X'].  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GKPC9;{W  
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。 qGndh  
g8+w?Zn}  
十一. phoenix p #vZYwe=L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0,)Ao8  
_ED,DM  
for_each(v.begin(), v.end(), J &,N1B  
( }@IRReQ  
do_ At5:X*vD  
[ ZLA&<]Ad"$  
  cout << _1 <<   " , " 6;/>asf  
] c*nH=  
.while_( -- _1), + -e8MvP  
cout << var( " \n " ) }gw `,i  
) 1$,t:/'-4  
); gI^);J rTE  
M1._{Jw5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: rCcNu  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *SkUkqP9z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gv=mz,z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '& L;y  
x' Z<  
b XcDsP$.  
template < typename Cond, typename Actor > DJl06-s V  
class do_while `?{Hs+4P5  
  { %qA +z Pf  
Cond cd; ,e"A9ik#  
Actor act; .y7&!a35  
public : w, 0tY=h6  
template < typename T > )"7hyW5  
  struct result_1 KZ ezA4  
  { 3[Pa~]yS  
  typedef int result_type; YxMOr\B  
} ; ]a% *$TF  
?DVO\ Cp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f_1#>]  
L2ePWctq}  
template < typename T > !Ju?REH   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yHW=,V.  
  { I\R5Cb<p  
  do ]2n&DJu  
    { #8;|_RU  
  act(t); riI0k{   
  } Z<a6U 3  
  while (cd(t)); 4)=LOGW  
  return   0 ; TQ&%SMCn  
} od>DSn3T  
} ; G'XlsyaWrb  
bw#zMU^E  
STgl{#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Kb0OauW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~CRr)(M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s~$kzEtjjU  
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。 7BCCQsz<  
下面就是产生这个functor的类: /'1UfjW>  
TX{DZ#  
}~lF Rf  
template < typename Actor > bo&!oY#  
class do_while_actor owe362q  
  { k/nOz*  
Actor act; {! RW*B  
public : JH2?^h|{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c L*D_)?8  
ssW+'GD  
template < typename Cond > 'MKkC(]4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Mq=\T  
} ; Tgp}k%R~  
/vPh_1  
)!MeSWGq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '<f4POy!  
最后,是那个do_  TyMR m  
8?W!U*0aS  
]}9cOb%I  
class do_while_invoker YZ\$b=-  
  { '{kNXCnZ  
public : ]+[ NX)=  
template < typename Actor > P ]2M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1?HUXN#,  
  { E66e4?"  
  return do_while_actor < Actor > (act); w5jH#ja  
} ?mY )m +  
} do_; zdn e2  
h 88iZK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xkl'Y*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V_U$JKJ1=  
最后来说说怎么处理break和continue U;Hu:q*  
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。 H;s0|KRgJ  
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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