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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "W|A^@r}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HgI!q<)  
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, \/A.j|by,>  
2eT?qCxqc  
o2 14V\  
_X6'u J  
  class filler e[S`Dm"i)'  
  { ()3\(d5e  
public : xmW~R*^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Vz{+3vfra6  
} ; :2 ;Jo^6Se  
Cy/&KWLenf  
QLA.;`HIE  
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: N.F5)04  
U84W(X  
6b|?@  
gv#\}/->4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !40>LpL[  
~Bd=]a$mj  
0D X_ *f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G dgL}"*F  
<Au2e  
DSGcxM+  
2_o#Gx'  
二. 战前分析 Bf_$BCyGW  
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。 ]BQYVx/  
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 k$EVr([  
.8hI ad  
Ic& h8vSU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "tK%]c d-  
  /* --------------------------------------------- */ gr=h!'m  
vector < int *> vp( 10 ); }x8!{Y#cF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EeIDlm0o  
/* --------------------------------------------- */  ao(T81  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CSk]c9=  
/* --------------------------------------------- */ ,pNx(a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #;!&8iH  
  /* --------------------------------------------- */ K %^n.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8H F^^Cva  
/* --------------------------------------------- */ )P$(]{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B.z$0=b  
. ,7bGY 1$  
t6+m` Kq  
xad`-vw  
看了之后,我们可以思考一些问题: WJ7|0qb  
1._1, _2是什么? 'U@o!\=a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @hLkU4S  
2._1 = 1是在做什么? 0.aXg"  
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。 }d$-:l ,w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "S#F I  
49$P  
#-hO\ QdC  
三. 动工 M5xJ_yjG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w~'xZ?  
9I/b$$?D  
:yay:3qv  
Cu"Cpt[  
template < typename T > bbm\y] !t  
class assignment GAGS-G#  
  { &H(yLd[  
T value; !^J;S%MB:K  
public : qT O6I5u  
assignment( const T & v) : value(v) {} -(VJ,)8t2  
template < typename T2 > > mGH4{H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j;x()iZ<  
} ; qHtQ4_Zn;  
.RQra+up  
t0)1;aBZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lFBdiIw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment De$AJl  
z*@eQauA  
Dc9uq5l  
q*!R4yE;C  
  class holder 8-$t7bV5  
  { ,5DJ54B!  
public : i,Ct AbMx  
template < typename T > 0.GFg${v`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?HEqv$n  
  { l.YE@EL  
  return assignment < T > (t); L3&Ys3-h  
} .ZXoRT  
} ; oOFTQB_6  
3i^X9[.  
 Spm 0`  
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: )|gw5N4;  
)ycI.[C  
  static holder _1; ;?h[WIy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'u,|*o  
dwj?;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z 4u&#.bU  
而不用手动写一个函数对象。 &AiAd6  
!V|{(>+<  
Y&2FH/(M  
)&Ii! tm3  
四. 问题分析 wO??"${OH  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `[ZswLE  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l u=a e<M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )g5?5f;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aNbS0R>l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %9-^,og  
#UGSn:D<i  
五. 问题1:一致性 6<&~ R 3dQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x}G:n[B7_V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 InPE_  
8ud12^s$  
struct holder /9vi  
  { Q%e<0t7  
  // J[/WBVFDf  
  template < typename T > bWSN]]e1#  
T &   operator ()( const T & r) const Q14zc0N  
  { 5F kdGF  
  return (T & )r; qxZIH  
} ~IhAO}1  
} ; Y6{^cZ!=  
/wD f,Hduz  
这样的话assignment也必须相应改动: 4uF.kz-cg  
_^ hg7&dF  
template < typename Left, typename Right > }[+uHR6L  
class assignment ^PG"  
  { IDct!53~  
Left l; m*^)#  
Right r; :a wt7lqv  
public : reu[rZ&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v h,(]t  
template < typename T2 > +\!.X _Ij  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5c- P lm%  
} ; '9\cIni0  
yan^\)HZ  
同时,holder的operator=也需要改动: =\Q< TY  
0E.N3iU  
template < typename T >  "'4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PMjNc_))  
  { 2w|5SK_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w8lrpbLh  
} 7F<{ Qn  
eV7;#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。 9xA4;)36  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,gV#x7IW  
|E+.y&0;  
return l(rhs) = r; l!ow\ZuQBF  
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。 6_mi9_w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HT<p=o'$Z  
I Q_6DF  
template < typename Tp > pg{VKrT`  
class constant_t 1$Hou   
  { FjCGD4x1N  
  const Tp t; t6Iy5)=zY  
public : rK gl:s j+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |[],z 8  
template < typename T > kcS7)"/ zC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E/cV59  
  { bPVk5G*ruP  
  return t; zPnb_[YF  
} Y0(4]X \ey  
} ; k^ <]:B  
eT b!xb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  X}(s(6  
下面就可以修改holder的operator=了 ixA.b#!1  
T"xJY#)}  
template < typename T > XG|N$~N+2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gz&}OO  
  { c64^u9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1ksFxpE  
} HOx4FXPs  
#mV2VIX#Jv  
同时也要修改assignment的operator() AM+5_'S,  
Jc":zR@5  
template < typename T2 > k`5I"-e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^E^`"  
现在代码看起来就很一致了。 [IAUJ09>I  
Sp>g77@  
六. 问题2:链式操作 0AHQ(+Ap  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZR1U&<0c@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @43psq1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 biHacm  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1$b@C-B@g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0+SDFh  
w_{tS\  
template < typename T > xM%4/QE+  
struct result_1 z Rna=h!  
  { #*bmwb*i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %`F;i)Zz  
} ; 4r(0+SO  
lpG%rN!  
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: 3(c-o0M  
k[@P526  
template < typename T > T-N>w;P  
struct   ref JP4DV=}L  
  { 2.3_FXSt  
typedef T & reference; F*P0=DD  
} ; f$dPDbZQ  
template < typename T > sZrVANyqb  
struct   ref < T &> {KgA V  
  { $z=%e#(!I  
typedef T & reference; G(t:s5:  
} ; l@);U%\pS  
v@$N,g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZA="Dac  
BAQ-1kSz  
template < typename T > -'Z Gc8)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _)45G"M  
  { "0HUaU,e  
  return l(t) = r(t); 6 \8d6x>  
} ILm +o$o ~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tLu&3<%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .?{no}u.  
I/7!5Z*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *s4|'KS2o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x^K4&'</  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k ]NZ%.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ic(qA{SM  
最后的布局是: yV.p=8:  
                Add R&|.Lvmc/  
              /   \ %O`@}Tg  
            Divide   5 |2do8z  
            /   \ Xc-["y64  
          _1     3 l\Ozy  
似乎一切都解决了?不。 9d"*Z%!j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 LhO\a  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _=$~l^Y[  
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: jf3Zy :*K  
[-\Y?3  
template < typename Right > @JGmOwZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !R@LC  
Right & rt) const *duG/?>P  
  { 7 z    
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &>qUT]w  
}  u 8o!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L62'Amml  
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。 W^iK9|[qp  
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。 d7^ `  
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。 Pk;w.)kT  
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。 h8(#\E  
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? ]+:yfDtZd  
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: {\5(aQ)Vi5  
1"y !wsM%  
template < class Action > (}b~}X9  
class picker : public Action !` 1h *}  
  { o(ow{S@=4  
public : 2_pF#M9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OH@"]Nc~  
  // all the operator overloaded 6SCjlaGW5  
} ; #ksDU  
[ bnu DS  
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。 A"S"La%"  
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: !`_f  
v:SHaUS  
template < typename Right > w"0$cL3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9i\}^ s2  
  { |it*w\+M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); . Z&5TK4I  
} XEiVs\) G  
q.J6'v lj/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E6GubU  
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。 eP~3m  
$R}C(k ;?  
template < typename T >   struct picker_maker 4PVg?  
  { XtO..{qU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; '`upSJ;e  
} ; b]]k\b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7Q/H+)  
  { lB27Z}   
typedef picker < T > result; F,_cci`p  
} ; ;,-)Z|W  
HJr/N)d  
下面总的结构就有了: _j+,'\B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Lx- %y'P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 s>;"bzzq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O5du3[2x7a  
至此链式操作完美实现。 sA6HkB.  
ScJ:F-@>  
 5V<6_o  
七. 问题3 L^e*_q2d:>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &K]|{1+  
Jha*BaD~N  
template < typename T1, typename T2 > Vc'p+e|(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~6#mVP5sU)  
  { @d Qr^'h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PE7V1U#$o,  
} hak#Iz0[C  
>kAJS??  
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: 5M\0t\uEn  
IO #)r[JZ  
template < typename T1, typename T2 > 5%S5*c6BD  
struct result_2 ruqE]Hx9(  
  { _`Kh8G {e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; crd|r."  
} ; 0D:uM$ i]  
akw:3+`  
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? VII`qbxT  
这个差事就留给了holder自己。 _6FDuCVD-  
    >ptI!\i}  
h<m>S,@g  
template < int Order > #O^zA`D   
class holder; yMNOjs'c {  
template <> Qvny$sr2  
class holder < 1 > Y\!:/h]E&  
  { rGH7S!\AM  
public : Ahd{f!  
template < typename T > Kc9)Lzu+  
  struct result_1 tSDp>0yZ3  
  { |q o3 E  
  typedef T & result; =L$RY2S"  
} ; AF{o=@  
template < typename T1, typename T2 > :\#]uDT2=  
  struct result_2 +&AU&2As  
  { kGq<Zmy|  
  typedef T1 & result; I |D]NY^  
} ; `).;W  
template < typename T > 8HO)",+I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0@f7`D  
  { Q6Zh%\+h(  
  return (T & )r; p|Fhh\,*`X  
} 7f=9(Zj  
template < typename T1, typename T2 > .>zkS*oX4z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const of<>M4/g4y  
  { Dc> )js|"  
  return (T1 & )r1; ;rta#pRn  
} \t&6$"n(B6  
} ; Q;$/&Y*  
^_ZQf  
template <> PzTTL=G +  
class holder < 2 > VA'<  
  { kqAQrg]n  
public : NU/~E"^I.  
template < typename T > -ap;Ul?  
  struct result_1 l:+pO{7L  
  { ?t.?f`(|  
  typedef T & result; Zr 2QeLQC(  
} ; /C8(cVNZ  
template < typename T1, typename T2 > "/XS3s v"s  
  struct result_2 Js#c9l{{  
  { LRd,7P  
  typedef T2 & result; tT#Q`cB  
} ; kAk,:a;P  
template < typename T > #WpO9[b>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3yD5u  
  { yxQAO_C  
  return (T & )r; iii$)4V  
} +#H8d1^5  
template < typename T1, typename T2 > !`#9#T|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s3kEux^  
  { /~tfP  
  return (T2 & )r2; Z/RUrYeb  
} 7<:w-  
} ; 2RXGY  
gS|xicq!  
E:E &Wv?r  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &% r#eB?7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y@\5gZ&T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t@JPnA7~  
h'fD3Gr&  
return l(i, j) = r(i, j); |f}NO~CA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yEqmB4^-  
gX _BJ6  
  return ( int & )i; i:8^:(i  
  return ( int & )j; d=KOV;~);  
最后执行i = j; QF;<%QF:  
可见,参数被正确的选择了。 +l/j6)O`(m  
;VFr5.*x  
hCvn(f  
v(7A=/W_  
eo_T .q  
八. 中期总结 rlIEch^wZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n1/lE)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -9*WQU9R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {G0)mp,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7Mv$.Z(  
VfcQibm  
Z%{f[|h9}  
` j<tI6[e  
wqOhJYc  
oX4uRc7wR  
九. 简化 UQcmHZ+lf  
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。 h^*{chm]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xh/av[Q  
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: ZO 1J";>u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  :Y3?,  
  +-*/&|^等 VT7NWT J,  
2. 返回引用。 iP%=Wo.  
  =,各种复合赋值等 Pvw%,=41O  
3. 返回固定类型。 L>b,}w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gAY2|/,  
4. 原样返回。 ):@%xoF5  
  operator, 5w1[KO#K|  
5. 返回解引用的类型。 9p4U\hx  
  operator*(单目) m^.C(}  
6. 返回地址。 >[@d&28b%  
  operator&(单目) @ 1A_eF  
7. 下表访问返回类型。 ?63JQ.;  
  operator[] ,GnU]f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bVHi3=0{  
  operator<<和operator>> LeyDs>! 0  
F8Wq&X#r  
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。 BD-=y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hob$eWgr  
ItPK  
template < typename Left > [9_ (+E[}  
struct value_return hY 2PV7"[;  
  { r&sOM_BUF  
template < typename T > tlgvBRH>  
  struct result_1 ji -1yX  
  { a?~csP^?}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F:S>\wG,  
} ; \=_q{  
xN8JrZE&  
template < typename T1, typename T2 > /$,=>  
  struct result_2 H`lD@q'S  
  { X", 0VO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i(iP}: 3  
} ; "|*Kf#  
} ; So.P @CCd  
8G] m7Z  
_i@eOqoC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PZRn6Tc  
WcO,4:  
下面我们来剥离functor中的operator() @[lc0_ b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }k0-?_Z=1  
A=d$ir K[  
return l(t) op r(t) E0^%|Mh]b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6oh@$.ThG  
return op l(t) lN>C#e<]  
return op l(t1, t2) SuH.lCF-g  
return l(t) op A{x 7  
return l(t1, t2) op DbU;jorwu  
return l(t)[r(t)] D#Yx,`Ui  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u<=KC/vZe  
E+ 3yN\X(  
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,a5LR  
单目: return f(l(t), r(t)); 6y,P4O*q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~gWd63%8x  
双目: return f(l(t)); O& %"F8B  
return f(l(t1, t2)); Tb1}XvZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 0O,T=z[+>  
@U3foL2\  
struct meta_divide .A7tq  
  { u@_!mjXQ  
template < typename T1, typename T2 > ~K-*q{6Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }i7U}T  
  { }#HTO:r  
  return t1 / t2; lAn+gDP  
} [}ZPg3Y  
} ; yaRcBT?  
xPDA475Cw3  
这个工作可以让宏来做: f UF;SqT  
l P$r   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mk%"G=w  
template < typename T1, typename T2 > \ FfxX)p1t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {#1j"  
以后可以直接用 :x""E5H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bq~hV;9nf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jxnQG A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) I51oG:6fR?  
MzR1<W{ O  
..q63dr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 lQdnL.w$.4  
\7t5U7v8U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hk@`N;dn  
class unary_op : public Rettype LGo2^Xx  
  { JXL9Gge  
    Left l; X$-b oe?  
public : S?Bc~y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?{"XrQw  
$K?T=a;z  
template < typename T > lHcZi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `&u<aLA  
      { rmPne8D=c(  
      return FuncType::execute(l(t)); A-a17}fta  
    } i5 L:L  
-v;n"Zy1  
    template < typename T1, typename T2 > ,G[r+4|h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vXy uEEe  
      { .Na&I)udX.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~JwpNJs  
    } &r'{(O8$N  
} ; rb:<N%*t  
g>~cs_N@  
(]3ERPn#y  
同样还可以申明一个binary_op u/gm10<OWa  
; .ysCF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,4H;P/xsb  
class binary_op : public Rettype c q*p9c  
  { y)3~]h\a  
    Left l; 8pYyG |\  
Right r; Lw>-7)  
public : \npz .g^c_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xClRO,-  
Qm.z@DwFM{  
template < typename T > gB]C&Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mn]}s:v  
      { t|;%DA)fjw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |}_gA  
    } Z0e-W:&;kF  
wL'oImE  
    template < typename T1, typename T2 > <1aa~duT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f%2%T'Q  
      { ;"1/#CY773  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ("_Q  
    } 'sj9[o@]  
} ; |]^l^e 6m  
o;3j:# 3 |  
8NnhT E  
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 +.w[6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^~^mR#<P$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D899gGe  
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。 ,# ]+HS^B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aT&t_^[]   
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。。。 p` $fTgm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1{^CfamF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,1,&b_  
下面是修改过的unary_op +<&E3Or  
]de\i=?|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +|6`E3j%  
class unary_op V]Sgx00;  
  { v' C@jsx M  
Left l; 19'5Re&  
  W/sY#"  
public : }@wVW))6$  
k!&:(]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mKM,kY  
{t&*>ma6)  
template < typename T > DacN {r"3  
  struct result_1 IAYACmlN&  
  { MZ WmlJ   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "9w}dQ  
} ; z?)He)d  
^ESUMXb  
template < typename T1, typename T2 > ?z3]   
  struct result_2 0Q7MM6  
  { Y17hOKc`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <KX&zi<L)  
} ; K U $`!h  
nWk e#{[  
template < typename T1, typename T2 > ;= a_B1"9u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Ac}(N5D@  
  { #BsW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dq(E&`SzK  
} X &D{5~qC  
KU]ok '  
template < typename T > Jld\8=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `;$h'eI9  
  { Kk=LXmL2  
  return OpClass::execute(lt(t)); <[ZI.+_Wt  
} B)M& \: _  
V#L'7">VP  
} ; ^^U%cuKg  
oR#Ob#&  
?`H[u7*%  
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 i'=2Y9S}  
好啦,现在才真正完美了。 !p',Za   
现在在picker里面就可以这么添加了: b# u8\H  
+Ofa#^5);K  
template < typename Right > Wo!;K|~P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [pL*@9Sa&  
  { w#9_eq|3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DkdL#sV  
} G>K@AW #  
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。 wt?o 7R2  
f@d9Hqr+l;  
JYJU&u  
kAo.C Nj7  
"(f`U.  
十. bind 64umul  
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。 KmmQ,e%  
先来分析一下一段例子 m*Cu-6&qd  
S)7/0N79A  
G\kpUdj}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DpvrMI~I_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u R:rO^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 + >nr.,qo3  
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。 o\!qcoE2W  
我们来写个简单的。 q7_+}"i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i\Wdo/c-H  
对于函数对象类的版本: :FHA]oec1  
dYF=c   
template < typename Func > 3i=Iu0  
struct functor_trait Fe!9y2Mg  
  { HID([Wk  
typedef typename Func::result_type result_type; [Y/:@t"2y  
} ; +>tUz D  
对于无参数函数的版本: # {PmNx%M  
tJU-<{8  
template < typename Ret > v&;:^jJ8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ow/@Z7~  
  { _A'{la~k  
typedef Ret result_type; *9 D!A  
} ; d5!!Ut  
对于单参数函数的版本: MKg,!TELe  
LW:1/w&pv  
template < typename Ret, typename V1 > <Ef[c@3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +B"0{>n}F  
  { xDjV `E]  
typedef Ret result_type; nc?B6IV  
} ; |.U)ll(c  
对于双参数函数的版本: @PSLs *  
cUk*C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]Kh2;>= Xj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]l;*$2w)  
  { tef^ShF]  
typedef Ret result_type; 46No%cSiG  
} ; (f#b7O-Wn  
等等。。。 NNkP\oh\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VaLs`q&3>  
{hdPhL  
template < typename Func > j6YiE~  
struct func_return K5 KyG  
  { 55DE\<r  
template < typename T > WAPhv-6  
  struct result_1 8P: spD0  
  { ^@6q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [f{VIE*?%  
} ; l67Jl"v  
v"O5u%P  
template < typename T1, typename T2 > %,q. ),F  
  struct result_2 T.:+3:8|F  
  { ajH"Jy3A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5M_Wj*a}7  
} ; md Gwh7/3  
} ; .*/Fucr  
xge7r3i  
Dr#c)P~Wd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3HC  
9Kv|>#zff  
template < typename Func, typename aPicker > qUJ aeQ  
class binder_1  IDFFc&  
  { +[-i%b3q  
Func fn; +9A\HQ|22  
aPicker pk; !{%:qQiA  
public : Z;DCI-Wg  
$'wq1u  
template < typename T > 3iNkoBCg  
  struct result_1 S?0$?w?  
  { _e<o7Y@_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K7)kS  
} ; <i. a pBH  
Me3dpF  
template < typename T1, typename T2 > z8_XX$Mnt  
  struct result_2 ^A_;#vK  
  { C(?blv-vM0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nHXX\i  
} ; 8?FueAM'  
X` YwP/D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \,G#<>S  
$.E6S<(h  
template < typename T > ef"?|sn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wd,a?31|  
  { )6X.Nfkb^k  
  return fn(pk(t)); R W/z1  
} TD@v9  
template < typename T1, typename T2 > V*[b} Xew  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V A^l+Z,d  
  { UK[v6".^h  
  return fn(pk(t1, t2)); ( )T[$.(  
} ;3'NMk  
} ; SI:ifR&T  
z_|oCT!6  
?=Pd  
一目了然不是么? 9"{W,'r&d  
最后实现bind ._Zt=jB  
X@2-*so<  
[#^#+ |{\  
template < typename Func, typename aPicker > 3(E $I5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Rqip kx  
  { +a@GHx 4-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j{++6<tr  
} CB\{!  
%r{3wH# D@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iI1n2>V3y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #s-iy+/1oN  
z,SYw &S  
十一. phoenix 6aft$A}XnD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9=l.T/?sf  
dtStTT  
for_each(v.begin(), v.end(), PyC0Q\$%  
( ~"x5U{K48S  
do_ IIFMYl gF  
[ fK}h"iH+K  
  cout << _1 <<   " , " Rfb?f} j  
] 5f'DoT  
.while_( -- _1), R{YzH56M  
cout << var( " \n " ) ;r\(p|e  
) (46 {r}_O  
); E\7m< 'R  
={2!c0s  
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: -;(Q1)&  
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 +!t}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5v.DX`"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gbBy/_b  
[4Ll0GSp  
<Q < AwP  
template < typename Cond, typename Actor > +]xFoH  
class do_while Y&bM CI6U  
  { #EO1`9f48x  
Cond cd; 9;t]Hp_+K  
Actor act; B/f0P(7  
public : 83~ i:+;  
template < typename T > ZM#=`k9  
  struct result_1 klOp ^w  
  {  P\m7 -  
  typedef int result_type; AnsjmR:Jv  
} ; c{#yx_)V&  
km5~Gc}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f'(l&/4z{  
8^^[XbH  
template < typename T > hn)a@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m4w ') r~  
  { V3N0Og3  
  do  NW9n  
    { zoDZZ%{  
  act(t); yq[Cq=rBk  
  } Z,7R;,qX  
  while (cd(t)); L6P1L)  
  return   0 ; b4 #R!  
} ^4Am %yyT  
} ; /?-7Fg+,  
~i;fDQ&!  
:,pSWfK H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O09ke-lC  
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。 !LM<:kf.|  
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。 !/{+WHxIr|  
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。 Y$8JM  
下面就是产生这个functor的类: V,v[y\  
&O\(;mFc  
I8Vb-YeS  
template < typename Actor > `\| ssC8u  
class do_while_actor yR~-k?7b  
  { g+8hp@a  
Actor act; ~:Uw g+]j  
public : Pi2|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l7[7_iB&E  
U!w1AY|  
template < typename Cond > 1Y xgR}7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [e e%c Xo  
} ; ra '  
h #Z4pN8T3  
$gle8Z-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *~$~yM/~3U  
最后,是那个do_ F9q8SA#"  
_>o-UBb4]T  
4pz|1Hw7  
class do_while_invoker h( QYxI,|  
  { ({}(qm  
public : c>bq%}  
template < typename Actor > cFd > oDS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O!1TthI  
  { Z^KA  
  return do_while_actor < Actor > (act); !7B\Xl'S  
} eDO!^.<5  
} do_; @{ ;XZb^  
\Xrw"\")j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M<?Q4a'Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LS>G4 ]  
最后来说说怎么处理break和continue 72oWhX=M%  
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。 tS# `.F~y  
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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