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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CEjMHP$=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `''\FPhh  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, U 1!6%x  
|9c J O@  
53X H|Ap  
^y"5pf SR  
  class filler eCHT) 35u  
  {  uaN0X"  
public : j}~3m$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :s|" ZR  
} ; k4Ed7T-  
I[u%k ir  
= rDoXm  
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: }: v&Nc  
dNd(57  
2 )oT\m  
.=rS,Tpo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /, T@/  
{T EF#iF  
;Gf,$dbWn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e%_2n=p~)%  
08*bYJu  
kOi@QLdN  
M}Sn$h_  
二. 战前分析 k$j4~C'$  
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。 }',/~T6  
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 =gSa?pd  
L;jzDng<  
X9ua&T2(l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6k569c{7  
  /* --------------------------------------------- */ S}QvG&c  
vector < int *> vp( 10 ); cOz8YVR-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (6b*JQ^^  
/* --------------------------------------------- */ ANqWY &f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nd~cpHQR^  
/* --------------------------------------------- */ q6R``  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y z"B  
  /* --------------------------------------------- */ ^r4@C2#vzJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OPi><8x  
/* --------------------------------------------- */ xLZJ[:gr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =t@8Y`9w  
a| w.G "W  
G3Z>,"w;=  
j` RuK  
看了之后,我们可以思考一些问题: j.}@9  
1._1, _2是什么? S}mZU!  
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。 1W@ C]n4  
2._1 = 1是在做什么? K'/,VALp  
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。 k&oq6!ix  
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。 0O@UT1 M;v  
| DB7o+4  
'MWu2L!F  
三. 动工 3zr95$Mt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sWG_MEbu  
VuU{7:  
[5"F=tT7WP  
{ /u}  
template < typename T > fV>12ici  
class assignment $2><4~T;|A  
  { s MZ90Q$  
T value; ` !um )4  
public : 3D2\#6yo  
assignment( const T & v) : value(v) {} g)L?C'BG  
template < typename T2 > $XZC8L#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y|3n^%I  
} ; 8*7,qX  
pWm==Ds|  
)8_ x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 23iMG]J&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \46 'j.  
UG,<\k&  
X:Iam#H  
02F\1fXS  
  class holder IwZe2$f  
  { <fm<UO,%  
public : = ;z42oS  
template < typename T > ?H0"*8C?Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M\!z='Fi  
  { ')82a49eA  
  return assignment < T > (t); #[ TOe  
} T[\?fSP  
} ; R0DWjN$j  
w\(; >e@  
uX8yS|= *  
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: A2{s ?L,  
>xK!J?!K  
  static holder _1; au~}s |#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dVe  
^p}|""\j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wM aqR"%  
而不用手动写一个函数对象。 m.EIMuj  
,UE>@;]  
SG@-b(  
r< ~pSj  
四. 问题分析 'En|-M5  
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。  roNRbA]  
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$}!H1y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cN 3 !wE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;vuqI5k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W{W8\  
dYxX%"J  
五. 问题1:一致性 ='G-wX&k  
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?| }N,$4h9Dj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ` G- V %  
M)6iYA%$  
struct holder E?- ~*T  
  { ub;:"ns}  
  // &u2H^ j  
  template < typename T > q ;"/i*+3  
T &   operator ()( const T & r) const .XT]\'vW  
  { gA}?X  
  return (T & )r; 7 !dj&?  
} R} X"di  
} ; G=/^]E  
)G),iy  
这样的话assignment也必须相应改动: Cto>~pV  
-}u1ZEND  
template < typename Left, typename Right > rf+Z0C0WYi  
class assignment hg2Ywzfm-  
  { z HT#bP:o  
Left l; &=]!8z=  
Right r; GkpYf~\Q  
public : y* :C~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]nNn"_qh  
template < typename T2 > ,T*\9' Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $R%tD.d3  
} ; }9kn;rb$g  
bFhZSk )  
同时,holder的operator=也需要改动: iJH?Z,Tjf  
8rFP*K9  
template < typename T > jGo\_O<of  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #?eMEws  
  { 0I do_V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?^^TR/  
} "GJ.`Hj  
/ T_v8 {D  
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。 ycvgF6Me<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6x/o j`_[  
G Uh<AG*+  
return l(rhs) = r; h gwS_L  
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。 R? N+./{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D`.\c#;cN  
[EQTrr( D  
template < typename Tp > U_UN& /f  
class constant_t zOy_qozk  
  { 20:![/7:!  
  const Tp t; tQTjqy{K  
public : ':f,RG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jVqpokWH  
template < typename T > /-+hMYe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q07&7SH_  
  { yI / FD  
  return t; bL5u;iy)  
} ~y,m7%L  
} ; hE<Sm*HU  
&xp]9$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CTxP3a9]  
下面就可以修改holder的operator=了 d]MpE9@'v  
}Yc5U,A;  
template < typename T > S)/548=`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {WQ6=wGpS  
  { wG9aX*(n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lI+^}-<  
} IV1Y+Z )  
m7C!}l]9  
同时也要修改assignment的operator() 1uCF9P ai  
YbnXAi\y|  
template < typename T2 > ~8"oH5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VJFFH\!`  
现在代码看起来就很一致了。 2EZ7Vdz2  
Q\ 6-SAS  
六. 问题2:链式操作 ^>Z_3 {s:$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QOYMT( j  
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。 OG?7( UJ  
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。 9X=<uS  
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。 l5Ko9CG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ao}<a1f  
gN:F50   
template < typename T > Q2r[^Z  
struct result_1 d7[^p N  
  { {}k3nJfE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `x#S. b  
} ; Xm>zT'B_tJ  
hk:>*B}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  ;303fS  
"1Hn?4nz5  
template < typename T > {0F/6GwUC  
struct   ref KPz0;2}  
  { U=KUx  
typedef T & reference; y[Dgyt  
} ; CTg79 ITYk  
template < typename T > z"  z$.c  
struct   ref < T &> }+`,AC`RM  
  { c^H#[<6p  
typedef T & reference; ,H?e23G  
} ; gI RZkT`  
.#tA .%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EGv]K|  
v;z8g^L  
template < typename T > 5IzCQqOPgX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Lf a&JKd  
  { l_04b];  
  return l(t) = r(t); L?a4>uVY  
} Z{%W!>0  
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。 sng6U;Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OUN~7]OD%  
~3Qa-s;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 JY:Fu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1bw$$QXC_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NODg_J~T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,=@WE> ip  
最后的布局是: 32j#kJW  
                Add 79 _8Oh  
              /   \ _a$5"  
            Divide   5 \zA3H$Df~  
            /   \ c?c"|.-<p  
          _1     3  iSX:H;  
似乎一切都解决了?不。 j6rwlwN  
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。 ~?lmkfy  
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。 lYrW"(2  
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: M;0\fUh;  
l_ &T)Ei  
template < typename Right >  !h* F58  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {o.i\"x;  
Right & rt) const 1bJrEXHXy  
  { =xsTVT;sj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AU^5N3%j  
} THDyb9_g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z"'tJ3Y.~  
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。 *`wgqin  
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。 ] g]^^  
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。 WYXh1_nyk  
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。 K@>($BX]  
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?  \qj(`0HG  
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: JOFQyhY0>m  
S5>?j n1  
template < class Action > vkE a[7  
class picker : public Action KO3X)D<3  
  { *~SanL\  
public : Z(:q.{"r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'K*. ?M  
  // all the operator overloaded hxe X6  
} ; *BFG{P  
_rg*K  
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。 Nq1YFI>W  
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: o)n= n!A  
5zOC zm  
template < typename Right > $[ oRbH8g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UCK;?]  
  { ?Z_T3/ f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1G.?Y3DC<  
} SDV#p];u  
I>JE\## ^n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y.}{KQ"a*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vz>9jw:Y  
'RhS%l  
template < typename T >   struct picker_maker ^_g%c&H  
  { u$C\#y7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $5.52  
} ; 9/e>%1.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1!G}*38;  
  { M>m!\bb%.  
typedef picker < T > result; 7r' _p$  
} ; `r-Jy{!y4  
,M?8s2?  
下面总的结构就有了: FCEmg0qdjD  
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。 0aY\(@  
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。 `3ha~+Goo!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d2i ?FT>  
至此链式操作完美实现。 /D^ g"  
E"p _!!1  
"@ ^<~bw  
七. 问题3 ' e!WZvr  
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。 kzK9 .  
:eL[nyQr  
template < typename T1, typename T2 > +!ljq~%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tcl9:2/^]  
  { *CQZ6&^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B:UM2Jl   
} :X-S&S X0  
BaIuOZ@,  
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: QZ;DZMP  
+U_1B%e(%  
template < typename T1, typename T2 > uCuB>x&  
struct result_2 LdNpb;*  
  { QdQ1+*/+U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fc\]*  
} ; *kqC^2t  
4E=v)C'  
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? zQY ,}a  
这个差事就留给了holder自己。 \/3(>g?4  
    BM /FOY;  
[h;I)ug[o(  
template < int Order > xE?KJ  
class holder; ~&)\8@2  
template <> % E1r{`p  
class holder < 1 > :[n~(~7?  
  { PDD2ouv4  
public : ,Lp"Ia  
template < typename T > 9abUh3  
  struct result_1 hTLf$_|P  
  { sDNWB_~  
  typedef T & result; 0^S$_L  
} ; ?`e@ o?  
template < typename T1, typename T2 > RN 4?]8  
  struct result_2 >z%YKdq  
  { U)f('zD  
  typedef T1 & result; nxhlTf>3  
} ; :z P:4 NW  
template < typename T > rM.Pc?Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uz+ WVmb  
  { A^FkU  
  return (T & )r; #pPOQv:~  
} KF#^MEw%  
template < typename T1, typename T2 > 94&t0j_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `f}ZAX  
  { HLz<C  
  return (T1 & )r1; Q (N'Oj:J  
} (9( xJ)  
} ; Ay6T*Nu`  
i| cA)  
template <> Jp)PKS ![  
class holder < 2 > <5]_u:  
  { 7m8:odeF  
public : zXGI{P0O  
template < typename T > Np9Pae'  
  struct result_1 b2F1^]p  
  { ;ACeY  
  typedef T & result; &e[Lb:Uk)  
} ; K24y;968  
template < typename T1, typename T2 > /%?bO-  
  struct result_2 ,V4pFQzL  
  { . VI #  
  typedef T2 & result; H-5f!>)  
} ; N9)ERW2`*  
template < typename T > nYRD>S?uz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vyx&MU.-J  
  { `~=Is.V[  
  return (T & )r; d9 8pv%  
} -G 'lyH  
template < typename T1, typename T2 > 4@I]PG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;=OH=+R l  
  { #`$7$Y~]  
  return (T2 & )r2; qg/5m;U  
} d8#j@='a*  
} ; 2cg z n@  
O~el2   
8E+l; 2  
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> >。 [)A#9L~s=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w$4Lu"N :  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M\f0 =`g  
`,Gk1~Wv  
return l(i, j) = r(i, j); -wfV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `9l\ ~t(M  
>``GDjcJ  
  return ( int & )i; 0 y%R  
  return ( int & )j; j+hoj2(  
最后执行i = j; rYQ@"o0/Y  
可见,参数被正确的选择了。 &t|V:_?/x  
(g2r\hI  
;6 6_G Sjz  
^ O Xr: P  
P| P fG=  
八. 中期总结 fZ~kw*0*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :Hf0Qx6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %7(kP}y*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NHFEr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C7jc6(> m  
)pZekh]v  
s7.p$r  
C'8!cPFVv  
s=nVoc{Yt  
/[20e1 w!  
九. 简化 gP %|:"  
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。 M)`HK .  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _Vo)<--+I  
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: I NPYJ#%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pn+IJ=0Y  
  +-*/&|^等 V{T{0b" \U  
2. 返回引用。 W8G9rB|T  
  =,各种复合赋值等 { p!_-sL  
3. 返回固定类型。 ;t}'X[U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y =R aJm  
4. 原样返回。 .N5'.3  
  operator, z;J  
5. 返回解引用的类型。 djUihcqA`  
  operator*(单目) uf]Y^,2  
6. 返回地址。 7/?DPwbx  
  operator&(单目) 9 ZGV%Tw  
7. 下表访问返回类型。 FZp<|t  
  operator[] "U{,U`@?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~@P)tl>  
  operator<<和operator>> h8 =h >W-  
4ht\&2&:  
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。 /9_#U#vhY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #ElejQ|?  
"EH,J  
template < typename Left > Wsm`YLYkt!  
struct value_return Z;b+>2oL  
  { E*|tOj9`1n  
template < typename T > ow.6!tl0=h  
  struct result_1 <4mQ*6  
  { Q6^x8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [Ox(.  
} ; h&'=F)5  
/f3m)pT  
template < typename T1, typename T2 > GLh]G(  
  struct result_2 <_:zI r,  
  { {XnPx? V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; AbZ:(+@cP  
} ; U**)H_S/~  
} ; Qa?aL  
.Cr1,Po  
`a'` $'j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a: IwA9!L  
PYieD}'  
下面我们来剥离functor中的operator() 19&)Yd1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ys/vI/e\  
2zM-Ob<U`  
return l(t) op r(t) nqrDT1b**  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) shD+eHo$  
return op l(t) *s~i 2}  
return op l(t1, t2) qR_SQ VN  
return l(t) op waBRQh  
return l(t1, t2) op PMQb\%iE"  
return l(t)[r(t)] M.X}K7Z_/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @ }ZGY^  
s* @QT8%  
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: p0   
单目: return f(l(t), r(t)); Ry3+/]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); le "JW/BD  
双目: return f(l(t)); rhlW  
return f(l(t1, t2)); 9:bh3@r/  
下面就是f的实现,以operator/为例 W@R$' r,@O  
|!jYv'%  
struct meta_divide Z~-T0Ab-  
  { E.7AbHph0  
template < typename T1, typename T2 > zm;*:]S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }`+^|1  
  { ne !j%9Ar  
  return t1 / t2; S<2CG)K[  
} Skr\a\ J  
} ; ga1gd~a  
i>if93mpj  
这个工作可以让宏来做: ";Ig%]  
KutgW#+40  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q"K>ML>0  
template < typename T1, typename T2 > \ Xx<&6 4W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sp$x%p0  
以后可以直接用 g;Sg 2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aq\TO?  
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 }ZVv  
(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。。。) St&HE:  
`"mK\M  
AbI*/ |sY  
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 G/3lX^Z>  
]JPPL4wAT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G)|HFcE  
class unary_op : public Rettype 5z]KkPQ  
  { 8k'em/M~  
    Left l; lfd{O7L0b  
public : 1 K',Vw_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UpBYL?+L  
@Q5^Q'!  
template < typename T > i/B"d,=<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5@5="lNjS  
      { xSZw,  
      return FuncType::execute(l(t)); d^>se'ya  
    } <j,7Z>Rk\x  
eW >k'ez  
    template < typename T1, typename T2 > /[EI0 ~P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?'_iqg3  
      { ?+Qbr$]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _'j>xK  
    } f$WO{ J  
} ; RPp_L>&~<  
o)-Qd3d%S  
I|R9@  
同样还可以申明一个binary_op * rs_k/2(  
[9+M/O|Vs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?=4J  
class binary_op : public Rettype 2,_BO6 !d  
  { 9U;) [R Mb  
    Left l; .)W8 U [  
Right r; y5R6/*;N.  
public : V@Po}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  &$+yXN  
CF>NyY:_  
template < typename T > ?NHh=H\7u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7x1jpQ -  
      { zxsnrn;|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D@j `'&G  
    } 2+?M(=4  
}Rt<^oya*  
    template < typename T1, typename T2 > ,e,fOL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v1)jZ.:  
      { beIEy(rA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cxmr|- ^  
    } @P@t/  
} ; ^R2:Z&Iv%  
8}S|iM  
b9\=NdyCY  
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 iGhvQmd(/*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I;NW!"pU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @ &N  
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。 $x'jf?zs!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f;^ +q-Q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 rQ{|0+l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C zJ-tEO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^nNY| *  
下面是修改过的unary_op 0RA#Y(IR  
;/$pxD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UDr 1t n  
class unary_op sPi  
  { 1)}hzA  
Left l; 4j+M<g  
   7a_u=\,  
public : R'F\9eyA  
d+h~4'ebv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GRj [2I7:  
EN ^L.q9#  
template < typename T > ulg=,+%r  
  struct result_1 p;zT #%  
  { eGKvzu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b~ig$!N]  
} ; ZSg["`  
8HymkL&F  
template < typename T1, typename T2 > A~UDtXN*4  
  struct result_2 Z39I*-6F9W  
  { ir*T ,O 2J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8 m T..23  
} ; Kn<z<>vO  
92HxZ*t7km  
template < typename T1, typename T2 > 27!9LU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tp0^dZM+  
  { ;^j 2>Azn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <MH| <hP  
} 5+[`x ']l  
4uG:*0{Yx  
template < typename T > j3`"9bY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'YcoF;&[C  
  { /"M7YPX;  
  return OpClass::execute(lt(t)); Kqt,sJ  
} ekj@;6 d]  
tzeS D C  
} ; y-iuOzq4  
c_xo6+:l  
.w`1;o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _DK%-,Spu  
好啦,现在才真正完美了。 MQv2C@K9F  
现在在picker里面就可以这么添加了: l%p,m [  
73nM9  
template < typename Right > IkG;j+=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wc,`L$Jx  
  { :G] t=vr1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  Pa?{}A  
} IVa6?f6H_  
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。 \(&&ed:  
<_]W1V:0  
gVy`||z  
EXwU{Hl  
S]Di1E^r;_  
十. bind -F 9 xPw  
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。 P,(_y8  
先来分析一下一段例子 C\OZs%]At  
Mz86bb^J  
WF_QhKW|k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j ,lI\vw<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >YsM'.EFD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8TK*VOf`  
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。 0c8_&  
我们来写个简单的。 !w@i,zqu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Bk^o$3#  
对于函数对象类的版本: [LUqF?K&  
mahNQ5W*)  
template < typename Func > ^FVmP d*1  
struct functor_trait !H<%X~|,  
  { XHOS"o$y  
typedef typename Func::result_type result_type; BXdk0  
} ; N(4y}-w$  
对于无参数函数的版本: uQ_C<ii"W  
$dI mA  
template < typename Ret > /YZMP'v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %JSRC<,a  
  { R$l- 7YSt  
typedef Ret result_type; , 2#Q >  
} ; b6k_u9m^E  
对于单参数函数的版本: !?ZR_=Y%  
|Y}YhUI&  
template < typename Ret, typename V1 > Q.Nw#r+m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _z]v;Q  
  { ?^-fivzS>  
typedef Ret result_type; Qt'3v"S>)  
} ; !F6rcDKI  
对于双参数函数的版本: (mi=I3A(  
90J WU$K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p|0SA=?k"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r#ADxqkaV  
  { .{;RJ:O  
typedef Ret result_type; Xsb.xxK.  
} ; ;gJAxVD<  
等等。。。 P%w!4v ~"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~|{e"!(}  
h>xB"E|.  
template < typename Func > H,/ =<Th;i  
struct func_return *6_>/!ywI  
  { )99^58my  
template < typename T > 0 >(hiT y<  
  struct result_1 p*zTuB~e<  
  { ZLP0SCkuR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :%fnJg(  
} ; N^[MeG,8  
0"sZP\<p  
template < typename T1, typename T2 > 0yUn~'+(Sp  
  struct result_2 {Aj=Rj@  
  { lYm00v6y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '|%\QWuZ  
} ; #; P-*P  
} ; =ZV+*cCC=q  
=jG."o  
7}mr C@[i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o|s|Wm x>u  
-ebyW#  
template < typename Func, typename aPicker > {*F8'6YQ$  
class binder_1 oBPm^ob4  
  { M;.:YkrUH  
Func fn; o8A(Cg}  
aPicker pk; /dR:\ffz2  
public : )h%tEY$AJ  
\gir  
template < typename T > 9PR?'X;4  
  struct result_1 y&F&Z3t  
  { P>] *pD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2;SiH]HNS  
} ; K>2Bz&)  
a0wpsl iF  
template < typename T1, typename T2 > ~#rmw6y  
  struct result_2 FbD9G6h5  
  { kbx4I?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gF|u%_y-qt  
} ; VF:<q  
n--s[Kdo8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {k<mN Y  
6l(HD([_p  
template < typename T > AUm5$;o,/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WP? AQD  
  { zhC5%R &n/  
  return fn(pk(t)); yRldPk_  
} eh6=-  
template < typename T1, typename T2 > iq`caoi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EpH\;25u  
  { Jw -3G3h  
  return fn(pk(t1, t2)); Sk%*Zo{|  
} _h P7hhR  
} ; nW_cjYS%  
2j-^F  
"VQ7Y`,+  
一目了然不是么? ;0:[X+"(  
最后实现bind @@#h-k%k-  
]R]%c*tA  
1C<@QrT  
template < typename Func, typename aPicker > ~>>^7oq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Amj'$G|+hj  
  { KWi P`h8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t,308Z  
} 6[& x7"  
+E }q0GV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }<=_&n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _+}#  
Isg\ fSK<j  
十一. phoenix Apc!!*7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9qX)FB@'i;  
IOOK[g.?h  
for_each(v.begin(), v.end(), 6l& ,!fd  
( S0!w]Ku  
do_ .._UI2MA  
[ i&\ c DQ 3  
  cout << _1 <<   " , " &/-}`hIAT  
] ;><m[l6  
.while_( -- _1), jUd)|v+t  
cout << var( " \n " ) :HkX sZ  
) !p{CsR8c  
); n|eM}ymF+  
80 ckh  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y=SVS3D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor tYCVVs`?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z^_gS&nDa~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FPukV^  
W7"UhM  
!AN;  
template < typename Cond, typename Actor > ~ ;ObT=  
class do_while J(w 3A)(  
  { (ty&$  
Cond cd; qpV"ii  
Actor act; [Z;ei1l  
public : puox^  
template < typename T > CI^s~M >  
  struct result_1 H7(D8.y )  
  { z"f+;1  
  typedef int result_type; +P%k@w#<Z  
} ; -lm)xpp1  
j%=X ps  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1H \  
5:(/k\9+yv  
template < typename T > >35W{ d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <."KejXg-  
  { U< <XeSp  
  do ZP '0=  
    { $N\k*=  
  act(t); U'@ ![Fp  
  } c&C*'c-r  
  while (cd(t)); LZ RP}|  
  return   0 ; ~bsdy2&/q  
} izs=5  
} ; 8J:=@X^}  
b>Ea_3T/  
w@pJ49  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J vq)%t8q>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D7=Irz!O\7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k/1S7X[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a[p$e?gka  
下面就是产生这个functor的类: .q1y)l-^Z  
8.Ufw. 5  
8Oz9 UcG  
template < typename Actor > 6q^\pJY%&7  
class do_while_actor HvmE'O8  
  { 6-FM<@H{  
Actor act; ZsSW{ffZ77  
public : Q]e]\J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ld3H"p rR  
H!'4A&  
template < typename Cond > uU%Z%O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n|Ts:>`V  
} ; GL~ Wnt  
=J|jCK[r  
NY|hE@{2.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q3C  
最后,是那个do_ Kg`P@  
9WI5\`*"  
X *EseC  
class do_while_invoker "!CVm{7[  
  { q"EW*k+ )  
public : X&IT  s  
template < typename Actor > Mdq|: ^px  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {{?MO{Mh*  
  { ,:2Z6~z{  
  return do_while_actor < Actor > (act); \iaZV.#f  
} f]%:.N~1w  
} do_; KT$Za  
'/8{Mx+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4eH:eCZze  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wW &q)WOi  
最后来说说怎么处理break和continue _L?MYkD  
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。 W]Bc7JM]T+  
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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