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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K${}r0   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [G\o+D?2  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, P Q,+hq  
2sUbiDe-  
QeL{Wa-2F  
&RWM<6JP  
  class filler KCD5*xH  
  { D%A@lMru  
public : J2'K?|,m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QskUdzQ=  
} ; i(0hvV>'  
BH5w@  
H"O$&  
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: '|&,E#`  
f4 Q( 1(C  
[g+y_@9s  
mk\i}U>`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _e_4Q)z-a  
h`lmC]X _  
lcCJ?!lsSW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6%%PP8.F  
d Qai4e>[  
 [@<G+j  
/tP7uVL R  
二. 战前分析  qtzFg#  
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。 qL3@PSN?|  
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 v`SY6;<2  
C%]."R cMC  
E`tQe5K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FZpsL-yx^N  
  /* --------------------------------------------- */ 9 Va40X1  
vector < int *> vp( 10 ); K@6`-|I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dnwdFsf  
/* --------------------------------------------- */ O4E(R?wd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OTE<x"=h  
/* --------------------------------------------- */ ~5ubh2{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?gN9kd)  
  /* --------------------------------------------- */ :c=v}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kxh 5}eB  
/* --------------------------------------------- */ 7 W{~f?Sh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #d% vT!Bz~  
g ?V&mu  
n8$=f'Hgb  
UW/N MjK  
看了之后,我们可以思考一些问题: k-Fdj5/  
1._1, _2是什么? F@1d%c  
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。 "<x&pQZ%  
2._1 = 1是在做什么? U. (Tl>K|0  
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。 $3 4j6;oN  
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。 UWw}!1  
HlPG3LD!  
>t0%?wj)Y  
三. 动工 @zrNN>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]\BUoQ7I/  
a.DX%C /5  
69/?7r  
(zC   
template < typename T > /l6\^Xf{  
class assignment H_Os4}  
  { Yx),6C3  
T value; $/paEn"  
public : _88QgThb  
assignment( const T & v) : value(v) {} U` hfvTi  
template < typename T2 > 8R}K?+]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @!<d0_dnC  
} ; bDWeU}  
f05=Mc&)  
/$:U$JVb?l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z]$>+MH_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 13a(FG  
[4XC #OgA  
vbp-`M(  
;v_V+t <$  
  class holder PrSkHxm  
  { l E^*t`+  
public : 5V@&o`!=h  
template < typename T > s}ADk-7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @rwU 1T33  
  { xGRT"U(  
  return assignment < T > (t); $KX[Zu%  
} ~@Kf2dHes  
} ; XsUUJuCG  
/.P9MSz0G  
2xn<E>]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Pz@/|&]  
`(DJs-xD  
  static holder _1; bxwkTKr'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  s4$X  
/.$L"u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (ua q<Cvg  
而不用手动写一个函数对象。 rl?7W];  
sx5r(0Z  
w^{! U  
q (>c`5  
四. 问题分析 O@jqdJu  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S;=_;&68?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1,`H:%z%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \A<v=VM|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =Ndli>x}1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +O+<Go@a  
V"#Jk!k9k  
五. 问题1:一致性 Au5rR>W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2\0Oji\6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O?ktWHUx  
=& -[TPW  
struct holder OOB^gf}$'  
  { Y)M8zi>b  
  // T'1gy}  
  template < typename T > `FJ|W6%  
T &   operator ()( const T & r) const RUGv8"j  
  { aFY u}kl  
  return (T & )r; 7>n"}8i  
} J :S'uxM  
} ; u 9]1X1wV  
Y"!uU.=xJ  
这样的话assignment也必须相应改动: 7pet Hi  
4o5i ."l  
template < typename Left, typename Right > |0 !I5|<k  
class assignment <o0~H  
  { )acV-+{  
Left l; \c7>:DH  
Right r; tln1eN((q  
public : 6OB",  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ai;\@$ cq  
template < typename T2 > `,Orf ZMb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _k2w(ew?  
} ; f=aIXhiYU  
8_xLl2  
同时,holder的operator=也需要改动: S~3\3qt$  
ZHkw6@|  
template < typename T > ;&f1vi4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }c|UX ZW  
  { Y=2Un).&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JsQ6l%9  
} kX2d7yQZz  
KcXpH]>!9  
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。 FifbxL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $|a;~m>  
ue0s&WF|  
return l(rhs) = r; KAc>-c<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T*CME]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uZ(? >  
u~F~cDu  
template < typename Tp > Eg8i _s~:  
class constant_t s-?fUqA  
  { m 22wF>9  
  const Tp t; AyVrk 8G  
public : ndi+xaQtG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #ia;- 3  
template < typename T > #a,9B-X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9%!dNnUk  
  { V'StvU  
  return t; T PYDs+U  
} <DZcra  
} ; yA;W/I4  
YV([2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8;n_TMb  
下面就可以修改holder的operator=了 6E^~n  
 `w<J25  
template < typename T > ? +`x e{k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \dkOK`)b  
  { D7Zm2Kj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z8&' f,  
} Z'M`}3O  
5DFZ^~  
同时也要修改assignment的operator() #Ufo)\x  
213\ehhG<  
template < typename T2 > fgCT!s7z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `\b+[Nes  
现在代码看起来就很一致了。 *jCW.ZLY  
|y1;&<  
六. 问题2:链式操作 GAl+Zg##  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |4C^$  
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。 bQQVj?8jp  
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。 'HaD~pa  
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。 4JO@BV>t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +jV_Wz  
$f-hUOuyo  
template < typename T > (3%t+aqq  
struct result_1 -:`V<   
  { |~e?,[-2`r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]P1YHw9  
} ; rVzI_zYqp'  
)#[|hb=o  
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: t9u|iTY f!  
3,6Ox45  
template < typename T > $H*/;`,\[  
struct   ref -=5)NH t  
  { ?<~WO?  
typedef T & reference;  MCnN^  
} ; p^X^1X7  
template < typename T > =NDOS{($  
struct   ref < T &> pP.'wSj  
  { DW2>&|  
typedef T & reference; 4v.d-^  
} ; 3 ^}A %-bS  
!%S4 n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }ug xN0  
d2jr8U  
template < typename T > 5*G%IR@@LK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qv{,wytyO  
  { >*qQ+_  
  return l(t) = r(t); ijW 7c+yd  
} ' 4 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。 PK:2xN:=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w^;DG  
a5?8QAO~r  
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 Y(VO.fVJK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eegx'VSX4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OO-k|\{ |  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GozPvR^/  
最后的布局是: nhH;?D3  
                Add =m tY  
              /   \ ' [p)N,  
            Divide   5 \}dyS8  
            /   \ ZYMw}]#((E  
          _1     3 s3 B'>RG}  
似乎一切都解决了?不。 Ge \["`;i  
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。 6 /Y1 wu  
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。 p>kq+mP2bc  
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: FFcB54ALTf  
hIU(P Dl4  
template < typename Right > .6.^G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P&=lV}f  
Right & rt) const npH?4S-8G  
  { qqOFr!)g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~]fJlfR*  
} jRQ+2@n{E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l-O$m  
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。 JUt7En;XE  
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。 ?<%=: Yh  
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。 H^AE|U*-G  
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。 ,YLF+^w-  
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? 8q^o.+9  
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: :1aL ?  
Xe1P- 6 0  
template < class Action > )K]pnH|  
class picker : public Action 2F+gF~znQ  
  { w*!wQ,o  
public : (q;bg1\UK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m $dV<  
  // all the operator overloaded FN87^.^2S  
} ; MDO$m g  
^v ni&sJ  
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。 0^l%j8/  
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: L^0v\  
+t!S'|C  
template < typename Right > 0kDBE3i#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R: Z_g !h  
  { 1~yZ T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f~h~5  
} (K{5fC  
vmZ"o9-{#X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R.RSQk7;  
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。 ]k%PG-9  
dl|gG9u4Q  
template < typename T >   struct picker_maker P~ 0Jg# V  
  { :#{Xuy:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `!4,jd  
} ; F4C!CUI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > veh 5 }2  
  { }*wLEa  
typedef picker < T > result; {^ec(EsO#  
} ; k$7Z^~?Fz  
T0QvnIaP  
下面总的结构就有了: PlxIf  L  
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。 ~(X(&  
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。 Af-UScD%G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;)hw%Z]Jj$  
至此链式操作完美实现。 K~6e5D7.  
4_=Ja2v8;`  
nWYCh7  
七. 问题3 @F5f"8!.\  
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。 <M+R\SH-  
CboLH0Fa  
template < typename T1, typename T2 > !!,0'c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S\x=&Rz  
  { p9[6^rjx8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k2^a$k}  
} j;nb?;  
`dkV_ O0  
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: [xlIG}e9  
1y"3  
template < typename T1, typename T2 > h0|}TV^UJ  
struct result_2 @4GA^h  
  { 2W<n5o   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <z)m%*lvU  
} ; g.DLfwI|  
qRB7Ec_  
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? DtxE@,  
这个差事就留给了holder自己。 4 gBp8*2  
    >)nS2b OE  
t;q7t!sC]  
template < int Order > TJ_=1Y@z  
class holder; X` r* ob  
template <> eVz#7vqv   
class holder < 1 > </~ 6f(mg  
  { c0- ;VZ'  
public : d IB }_L  
template < typename T > x~DLW1I  
  struct result_1 MDa7 B +4  
  { qYB~VE03  
  typedef T & result; Nh!_l  
} ; 6z,Dyy]tl  
template < typename T1, typename T2 > GF<[}  
  struct result_2 V2d,ksKwn  
  { m@G i6   
  typedef T1 & result; +Wn&,?3^  
} ; %:9oDK  
template < typename T > DC4C$AyW r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^4Uw8-/9  
  { |`O5Xs1{B  
  return (T & )r; _F(P*[[&  
} Nn6S 8kc  
template < typename T1, typename T2 > $W8Cf[a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YV'pVO'_+  
  { ~2 *9{  
  return (T1 & )r1; p3951-D  
} F iAY\4  
} ; n> w`26MMp  
cNK)5- U  
template <> nhT(P`6  
class holder < 2 > 9.OA, 6  
  { ]/2T\w.<  
public : @r7:NU}  
template < typename T > -yH,5vD  
  struct result_1 UXr5aZ7y  
  { m\u26`M  
  typedef T & result; Xz{~3ih  
} ; qv2!grp]*W  
template < typename T1, typename T2 > ~qVz)<  
  struct result_2 2?7(A  
  { Tbbz'b;{  
  typedef T2 & result; B|=|.qp$)  
} ; 0"WDH)7hJ  
template < typename T > 7 h=QW5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (nSml,gU  
  { XVVD 0^ Q  
  return (T & )r; "E*e2W  
} "9y( }  
template < typename T1, typename T2 > </zXA$m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y g|lq9gD  
  { lTRl"`@S  
  return (T2 & )r2; jQs>`P-CM  
} (#\pQ51  
} ; TV59(bG.2  
s<QkDERMX  
^V*-1r1  
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> >。 0?Q_@Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -b;|q.!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rVSZ.+n  
W_YY#wf_  
return l(i, j) = r(i, j); ?}p:J{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nA7M8HB  
pf"<!O[  
  return ( int & )i; AG6K daJ  
  return ( int & )j; 5r,r%{@K  
最后执行i = j; .10y0F L4  
可见,参数被正确的选择了。 h:bru:ef  
L{{CAB!  
O~Wt600{E  
s Kicn5  
T Eu'*>g  
八. 中期总结 /1w2ehE<  
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: V\5 L?}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1QqHF$S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _RkuBOv@e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }CGSEr4'w~  
Cr ? 4Ngw  
"hz\Z0zg2  
yzsab ^]  
K{fsn4rk  
&K+0xnUH  
九. 简化 RD,5AShP  
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。 qPGuo5^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A Io|TD5{~  
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: Q%S9fq,q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jvy$t$az  
  +-*/&|^等 H6TD@kL9Wr  
2. 返回引用。 v 4/-b4ET  
  =,各种复合赋值等 ]bdFr/!'S+  
3. 返回固定类型。 6=hk=2]f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e 8\;t"D  
4. 原样返回。 Rf-[svA  
  operator, .4y>QN#VL  
5. 返回解引用的类型。 4-GXmC  
  operator*(单目) bru/AZ#de  
6. 返回地址。 e$)300 o  
  operator&(单目) 6X2PYJJZ  
7. 下表访问返回类型。 uGU; Y'W)  
  operator[] * *H&+T/B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SGc8^%-`  
  operator<<和operator>> o|pT;1a"  
>JwLk[=j  
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。 ;lX(}2tXW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a,t``'c;  
bvBHYf:^  
template < typename Left > wN-i?Ek0;  
struct value_return 1j-te-}"c  
  { `lDut1J5n  
template < typename T > revF;l6->C  
  struct result_1 %^. %OCX:  
  { yL4 T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |R/.r_x,V?  
} ; V%0I%\0Y  
IeX^4 rc(  
template < typename T1, typename T2 > G9P!_72  
  struct result_2 '\#EIG  
  { ?L) !pP]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1nknSw#  
} ; {:nQl}  
} ; ,|?CU r9Y  
g9fq5E<G  
`Hx~UH)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @wmi 5oExc  
fU3`v\X  
下面我们来剥离functor中的operator() 7}O.wUKw%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D#A~Nbc  
&)F*@C-  
return l(t) op r(t) RkeltE~u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b^c9po  
return op l(t) smY$-v)@  
return op l(t1, t2) C Wo1.pVw  
return l(t) op 1k%k`[VC  
return l(t1, t2) op 0yM[Z':i'{  
return l(t)[r(t)] b#)U UGmI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ppIbjt6r  
S/ywA9~3Q  
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: gy: %l  
单目: return f(l(t), r(t)); p{)5k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _96~rel_P  
双目: return f(l(t)); FbnO/! $8  
return f(l(t1, t2)); cXMhq<GkAA  
下面就是f的实现,以operator/为例 G.'+-v=\]  
 6Si-u  
struct meta_divide 5v\!]?(O;  
  { ma$Prd  
template < typename T1, typename T2 > 5qUTMT['T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |wE3UWsy  
  { |H}m4-+*  
  return t1 / t2; ixm&aW6<  
} ]j~"mFAP  
} ; y)c5u%(  
^I mP`*X  
这个工作可以让宏来做: }U w&Ny  
wu9=N ^x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o'<^LYSnB  
template < typename T1, typename T2 > \ bOp54WI-g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1{Mcs%W;w5  
以后可以直接用 5F|8?BkOL^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6pOx'u>h+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 nnb8Gcr  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) /%aiEhL  
Syp"L;H8Em  
7r+g8+4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ZI ;<7tF_z  
hd V1nS$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P|2E2=G  
class unary_op : public Rettype %Pqk63QF  
  { j;_c+w!P  
    Left l; *Oc.9 F88"  
public : Awv`)"RAR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XMB[h   
;;$#)b  
template < typename T > C${ S^v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ajRSMcKb7i  
      { %n%xR%|  
      return FuncType::execute(l(t)); PfS:AI y  
    } 2jsw"aHW  
9z;HsUv  
    template < typename T1, typename T2 > *=ZsqOHwG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U'UQ|%5f  
      { Ch()P.n?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t%zpNd2lk  
    } /N>e&e[35\  
} ; 1T_QX9  
h0oMTiA  
>R{qESmP=  
同样还可以申明一个binary_op 1 Q-bYJG  
8l?piig#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B<8N96fx  
class binary_op : public Rettype I-]>d;4.  
  { *rZ^^`4R  
    Left l; J?JeU/:+  
Right r; GhY1k";  
public : kL7#W9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dUgrKDNyA  
{wF&+kH3  
template < typename T > V~ ~=Qp+.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ogt]_  
      { !{n<K:x1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a9zw)A  
    } o[ENp'r  
O<)y-nx;X  
    template < typename T1, typename T2 > 22<0DhJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?.c;oS|  
      { ~m1P_`T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _ 7PMmW@  
    } >StO.Q99  
} ; 5G0 $  
kY,U8a3!  
b5m=7;u*h  
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 MC 0TaP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #zrTY9m7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e}@)z3Q<l  
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。 @cRZk`|1n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wi8Yl1p]!z  
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。。。 }~h'FHCC+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6~#Ih)K  
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) HIGq%m=-x  
下面是修改过的unary_op LAx4Xp/  
1iL 'V-y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0w'j+  
class unary_op Et"?8\"n7  
  { zJM S=r  
Left l; Sx*oo{Kk%  
  P^MOx4  
public : G5dO 3lwq  
q(5j(G ;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O=)  
H$ftGwS8  
template < typename T > ~ `>e5OgOJ  
  struct result_1 /2{5;  
  { .yT8NTu~0j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mD:IO  
} ; z 3t~}aL  
T{]~07N?  
template < typename T1, typename T2 > [md u!!*  
  struct result_2 ]maYUKqv}'  
  { UgB'[@McS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2>} xhQJ  
} ; C^t(^9  
=S[yE]v^  
template < typename T1, typename T2 > Z'^U ad6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7z\m; 1  
  { IdIrI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #jpoHvt h  
} 3:"]Rn([P  
xRu Fuf8  
template < typename T > Mh(]3\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H?}[r)|(3i  
  { P+MA*:  
  return OpClass::execute(lt(t)); A392=:N+Q  
} nI*/Mhx  
Q@e[5RA +]  
} ; Mcw4!{l`  
n[Zz]IO,g  
, "jbq~  
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|C^l;M6  
好啦,现在才真正完美了。 $@\mpwANl  
现在在picker里面就可以这么添加了: yix'rA-T  
: "6q,W  
template < typename Right > Nf+b" &Zh`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $d+DDm1o  
  { j9qREf9)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f:zFFpP.j@  
} ,3v+PIcMM+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `=#01YX[0  
a m-b!l!q^  
53QfTP  
{^{p,9  
T0Yiayt  
十. bind U(&oj e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y#Ht{)C  
先来分析一下一段例子 \&V0vN1  
c~A4gtB=  
~5ZvOX6L2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zJa)*N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "Th$#3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 , xx6$uZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?%R w(E  
我们来写个简单的。 ZaFb*XRgS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s"=6{EVqk3  
对于函数对象类的版本: ?3z-_8#  
;TQf5|R\K  
template < typename Func > tg4Y i|5  
struct functor_trait zWw2V}U!  
  { w)E@*h<Z  
typedef typename Func::result_type result_type; VS#wl|b8  
} ; QYXx:nIrg  
对于无参数函数的版本: 0YH+B   
{"*VU3%q  
template < typename Ret > "`}~~.q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZA~Z1Mro#"  
  { v,NHQyk  
typedef Ret result_type; 7Y=cn_ wU  
} ; d {lP  
对于单参数函数的版本: M"q[p  
"%WgT2)m.  
template < typename Ret, typename V1 > 0)YbI!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ap&)6g   
  { J MX6yV  
typedef Ret result_type; |1Dc!V'?"  
} ; HDM<w+ZxX  
对于双参数函数的版本: L~{_!Q  
LiDvaF:@L!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dGZntT 2D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W [[oSqp  
  { gOT+%Ab{_  
typedef Ret result_type; )/4(e?%=  
} ; | sqZ$Mu  
等等。。。 @#+jMV$g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p\wJD1s  
lM\LN^f5*  
template < typename Func > zHB_{(o7  
struct func_return f<i7@%  
  { Rg29  
template < typename T > F9c`({6k  
  struct result_1 XXmE+aI  
  { m!XI{F@x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "re-@Baw  
} ; u#W5`sl  
?<X(]I.j  
template < typename T1, typename T2 > TL= YQA  
  struct result_2 RKd  
  { ydl jw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4kp im  
} ; Ue5O9;y]u  
} ; KYJ1}5n  
(lA.3 4.p  
VCNT4m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mro4`GL  
gLD`wfZR  
template < typename Func, typename aPicker > )G^TW'9  
class binder_1 1F[L"W;r  
  { h>S[^ -,  
Func fn; 7&}P{<}o^  
aPicker pk; iY[+Ywh  
public : U3;aLQ*  
'iSAAwT2aj  
template < typename T > oR+-+-? ?$  
  struct result_1  }`/gX=91  
  { HgBJf~q~U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n[xkSF^)  
} ; $BN15x0/:~  
+\`vq"e  
template < typename T1, typename T2 > W@L3+4  
  struct result_2 [um&X=1V8  
  { TDK@)mP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wWW~_zP0  
} ; Q.-*7h8  
*ck}|RhR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YZ#V#[j'^  
H{ M)-  
template < typename T > r2*<\ax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <T,A&`/  
  { `ue[q!Qq  
  return fn(pk(t)); :bM+&EP  
} `linG1mF  
template < typename T1, typename T2 > 8"'x)y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '3tw<k!1{.  
  { H! r &aP  
  return fn(pk(t1, t2)); *}b]rjsj  
} hP?fMW$V  
} ; ^~ =9  
A//?6O Jx?  
l?N`{ ,1^  
一目了然不是么? 9 wa,k  
最后实现bind ]o.vB}WsY  
\9c$`nn  
,+/zH'U}  
template < typename Func, typename aPicker > 5vp|?-\h>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A;K(J4y*  
  { g9tu %cIkR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Eyh|a. )-  
} 8m=Z|"H@  
u4'z$>B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~2 }Pl)  
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。 oVkq2  
uK*|2U6t  
十一. phoenix =iz,S:[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .:1qK<vz  
uZjI?Z.A  
for_each(v.begin(), v.end(), a_T,t'6  
( MOz}Q1`a  
do_ Y)HbxFF`/  
[ Rc$h{0K8  
  cout << _1 <<   " , " {XY3Xo  
] \^532FIw6  
.while_( -- _1), NGzgLSm\  
cout << var( " \n " ) ))#'4  
) TYS\95<  
); gtU1'p"  
y0q#R.TOm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s3t!<9[m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q}vbm4)[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 66:ALFwd7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6v z1*\:H~  
Q |hm1q  
-e>|kPfv!  
template < typename Cond, typename Actor > Agy <j   
class do_while +cg {[f,J;  
  { aO1IVESr$  
Cond cd; sOC&Q&eg  
Actor act; x'`"iZO.t  
public : -WR}m6yMr  
template < typename T > NrJzVGeS  
  struct result_1 iyM^[/-R6  
  { /A(NuB<Pq  
  typedef int result_type; hw,^G5m  
} ; >]$aoA#  
(Pi-uL<[a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *3Nn +T  
c?6d2jH.  
template < typename T > Q_P5MLU>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L7q |^`  
  { }5gr5g\OtP  
  do v[#)GB _5  
    { cdp0!W4Gi  
  act(t); cH"@d^"+q|  
  } gbGTG(:1S  
  while (cd(t)); |O (G nsZ  
  return   0 ; xb^ Mo.\[  
} W cGXp$M  
} ; =7jEz+w#  
l1-HO  
qi=3L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :c4kBl%gJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kV)' a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Fj=NiZ=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !IA KVQ  
下面就是产生这个functor的类: DX@}!6|T  
FBY ODw  
km>o7V&4G  
template < typename Actor > Q=+8/b  
class do_while_actor nR'#s%Kj  
  { *SZ>upg  
Actor act; - V=arm\#z  
public : M\UWWb&%\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "{F;M{h$},  
'Z7P  
template < typename Cond > 9*pG?3*I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3%IWGmye4  
} ; z\}!RBOq  
9~Xg#{  
3?ba 1F0Nw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yX9B97XyC  
最后,是那个do_ *Mi6  
% 0v*n8  
;BTJ%F.  
class do_while_invoker )73DT3-0$  
  { lIq~~cv)  
public : O,9X8$5H-a  
template < typename Actor > >eo8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jOl1_  
  { q3\!$IM.  
  return do_while_actor < Actor > (act); I7Zq}Pxa  
} kPJ~X0Fr{t  
} do_; @3 "DBJ  
cEi<}9r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a;p6?kv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 % +8  
最后来说说怎么处理break和continue =eYO;l y3  
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。 l$`G:%qHj  
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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