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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y! 1NS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :3Jh f$  
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, bKaV]Uy  
SO&;]YO  
EX5kF  
D 7E^;W)H  
  class filler |)_<JAN  
  { T<=\5mn  
public : 6$5M^3$-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  G0&w#j  
} ; mLYB6   
'}Y8a$(;V  
=gqZ^v&5U  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ?3, *  
hg>YOf&RG  
! O>mu6:Rf  
tE>:kx0*3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +[7u>RJ  
K^vMIoh  
=f p(hX"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tw')2UGg  
?{dno=  
+]_} \  
[(K^x?\Y0'  
二. 战前分析 dk ?0r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C|JWom\J  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >) ^!gz8  
7I  
/][U$Q;Ke  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U\z+{]<<  
  /* --------------------------------------------- */ ?0<3"2Db~  
vector < int *> vp( 10 );  t|DYz#]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >y@w-,1he  
/* --------------------------------------------- */ rYqvG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 33C#iR1(WJ  
/* --------------------------------------------- */ hv)($;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;Os3 !  
  /* --------------------------------------------- */ +Snjb0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :4Vt  
/* --------------------------------------------- */ !14z4]b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0.5_,an3  
m4 (Fuu  
(TQXG^n$gY  
'mM5l*{  
看了之后,我们可以思考一些问题: f<'C<xnf  
1._1, _2是什么? G7<X l}  
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。 Tk:y>P!%a  
2._1 = 1是在做什么? KP(Bu0S  
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。 %"6IAt  
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。 NlMx!f>b%/  
3^a"$VW1  
s'^#[%EgB  
三. 动工 &Hqu`A/^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rG]Xgq"   
a`uT'g[*  
\CGcP  
x@ O:  
template < typename T > $b$D[4  
class assignment }R x%&29&  
  { 9+']`=a:  
T value; z=U!D `]v  
public : fYi!Z/Ck2  
assignment( const T & v) : value(v) {} )qIK7;  
template < typename T2 > H6eGLg={  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #Grm-W9E  
} ;  ]gW J,  
$9~1s/('  
@:@rks&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vX\e* v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GS H{1VS_b  
wMoAvA_oS  
;z>YwRV  
on\\;V_/Q  
  class holder >R<fm  
  { _<7FR:oBZ  
public : #u$z-M !  
template < typename T > `vSsgG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K/-D 5U  
  { As`^Ku&  
  return assignment < T > (t); DvCt^O*  
} /WfxI>v  
} ; vo-{3]u#=  
:Eyv==  
5,Y2Lzr  
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: K;PpS*!  
S8VR#  
  static holder _1; i.]zq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'Ot[q^,KRG  
~}*;Ko\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0Pk-FSY|f  
而不用手动写一个函数对象。 Izu.I_$4  
fLAF/#\2  
U:9vjY  
P>-,6a>  
四. 问题分析 ? h%+2  
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。 =.a ]?&Yyh  
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。 Ah6x2(:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 08a|]li  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]Yex#K   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ihrrmlN?  
D.b<I79bX  
五. 问题1:一致性 0 y%R  
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?| ^@2Vh*k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #Au&2_O  
 $wTX  
struct holder b3lpNJ J  
  { K7c8_g*>4=  
  // _O%p{t'q<  
  template < typename T > N}G(pq}  
T &   operator ()( const T & r) const 1`{ib  
  { G6 5N:  
  return (T & )r;  /GUuu  
} w)n]}k  
} ; 8A.7=C' z  
'wrpW#  
这样的话assignment也必须相应改动: tqCg<NH.!m  
>U Lp!  
template < typename Left, typename Right > KT71%?P  
class assignment h$\h PLx  
  { qGCg3u6  
Left l; [udV }  
Right r; CaBS0' n  
public : %LHV0u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [Gy'0P(EQ  
template < typename T2 > V?BVk8D};  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5FI>T=QF  
} ; iGLYM-  
qhtAtP>i"  
同时,holder的operator=也需要改动: {W<-f?  
+=Wdn)T  
template < typename T > ^ZUgDQduc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~+yo;[1Yc  
  { GTl(i*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Els=:4  
} |"w<CK lQ  
J94YMyOo  
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。 GuvF   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |LE++t*X~  
mtddLd,  
return l(rhs) = r; {+9\o ~  
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。 n9!3h?,g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [)>8z8'f  
mp3_n:R?  
template < typename Tp > x)ZH;)  
class constant_t I>Fh*2  
  { a&Du5(r;!  
  const Tp t; 5O ;^Mk|  
public : z %E!tB2o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C&N4<2b  
template < typename T > G!%XQ\a!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !13 /+ u  
  { u#k ,G`  
  return t; AiK4t-  
} BrMp_M  
} ; #-j! ;?  
B-'BJ|*4I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _4B iF?1  
下面就可以修改holder的operator=了 %MZDm&f>Kk  
O \8G~V 5"  
template < typename T > Ia:puks=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \ZWmef  
  { _J~ta.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @]wem  
} ULmdt   
M;V#Gm  
同时也要修改assignment的operator() s^'#"`!v=  
)wv[!cYyW  
template < typename T2 > .t[ZXrd| 0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6v O)s!b  
现在代码看起来就很一致了。 6-14Htsk6  
Ds,"E#?  
六. 问题2:链式操作 h=r< B\Pa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P3ev 4DL  
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。 L00 ;rTs>  
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。 J*KBG2+13  
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。 Tc5OI'-V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %aE7id>v6  
ieRBD6_  
template < typename T > ;}jbdS3  
struct result_1 8kM0  
  { <ZC^H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '# IuY  
} ; !vVjZ  
p2DNbY\]  
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: as |c`4r\O  
Y1aF._Z  
template < typename T > `=$jc4@J  
struct   ref Z6([/n  
  { ^npS==Y]!.  
typedef T & reference; +\[![r^P  
} ; $]U5  
template < typename T > ~7 L)n  
struct   ref < T &> UEQ'D9  
  { ~eOj:H  
typedef T & reference; {G1aAM\Hz  
} ; 1L=Qg4 H  
s]<r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fy=C!N&/  
p2c=;5|/Q  
template < typename T > +'Y( V&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +;wqX]SD&  
  { 0H&U=9'YT  
  return l(t) = r(t); |od4kt  
} ;n7|.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。 R ms01m>Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kPX2e h  
pM'IQ3N  
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 } .H Fm'p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &J/4J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZR-s{2sl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CBnouKc:  
最后的布局是: .Lr)~  
                Add G<^]0`"+)t  
              /   \ :UDn^ (#  
            Divide   5 0B$7S,2  
            /   \ ~UJu @M  
          _1     3 <,4R2'  
似乎一切都解决了?不。 vXM/nw|5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^Im%D(MY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zhX`~){N6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a[74%L?  
jle%|8m&@  
template < typename Right > p-'6_\F.Ke  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X!#i@V  
Right & rt) const _[{:!?-?  
  { ,7fc41O3V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '=K of1  
} C/CfjRzd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #?$'nya*u  
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。 bhqq  
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。 ~ S?-{X+  
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\u0{!@}  
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。 qzH qj;  
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? .KU SNrs'  
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: n:bB$Ai2  
[6_Du6\h  
template < class Action > -Nlf~X  
class picker : public Action Dd5xXs+c  
  { }rY?=I  
public : }$0xt'q&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QLB1:O>  
  // all the operator overloaded g<rKV+$6  
} ; RFn0P)9&  
SA(UD   
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。 Vh#Mp!  
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: t;LX48 TQ  
,na=~.0R:  
template < typename Right > N,/BudF o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L'\/)!cEd  
  { 8R)D! 7[l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3m43nJ.~  
} "'F;lzq  
}ED nLou  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vlPl(F1  
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。 FV^4   
aucZJjH  
template < typename T >   struct picker_maker 1~R$$P11[9  
  { R*Xu( 89  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0tW<LR-}E  
} ; Pn+IJ=0Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &'huS?g A9  
  { J~iOP  
typedef picker < T > result; $/, BJ/9  
} ; Y[ iDX#  
62MRI    
下面总的结构就有了: @QVqpE<|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y7M:b Uh  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?y>Y$-v/C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `\/toddUh[  
至此链式操作完美实现。 @@%i( >4Z  
o9m  
tIGVB+g{F  
七. 问题3 w\o)bn  
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。 *?^Z)C>  
n%0]V Xx#  
template < typename T1, typename T2 > 2/v35| ?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Iv(  
  { 2ec$xms  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +9CEC1-l  
} *%T)\\H2  
I #M%%5e  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "K|)<6J  
@,x_i8  
template < typename T1, typename T2 > 6%gB E  
struct result_2 }A4nJ>`tq  
  { hncS_ZA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Pv/Pww \  
} ; xH_A@hf;  
&jV9*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?~"`^|d  
这个差事就留给了holder自己。 5q|+p?C  
    5:Yck<  
U,Z"G1^  
template < int Order > hWq. #e 6  
class holder; j>0<#SYBu  
template <> ]Q6+e(:~ZH  
class holder < 1 > _ yfdj[Ot`  
  { X5uS>V%/  
public : ] vC=.&]  
template < typename T > 1Yc%0L(  
  struct result_1 ds*m6#1b  
  { O^.%C`*  
  typedef T & result; Xh.+pJl,*  
} ; (;;J,*NP  
template < typename T1, typename T2 > ^ckj3Y#;  
  struct result_2 Yv)Bj  
  { yWj9EHQU[  
  typedef T1 & result; iD>G!\&  
} ; T)WZ_bR  
template < typename T > Y]C; T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hc-lzYS  
  { Xzl KP;r0  
  return (T & )r; r1i$D  
} `IEq@Wr#$!  
template < typename T1, typename T2 > 79)A%@YHQQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B0f_kH~p~  
  { "'['(e+7  
  return (T1 & )r1; =2^Vgc  
} }qc#lz  
} ; I"Q#IvNw  
M[ x_#m|  
template <> jja{*PZ6H  
class holder < 2 > JNh=fvO2i  
  { ^C!mCTL1N  
public : K*_-5e  
template < typename T > ]e^R@w  
  struct result_1 : @'fpN  
  { p/r~n'g$  
  typedef T & result; - #3{{  
} ; y L*LJ  
template < typename T1, typename T2 > \r)%R5_CQ  
  struct result_2 rmOQ{2}  
  { C&=x3Cz  
  typedef T2 & result; BjM+0[HC  
} ; }o-|8P:Y  
template < typename T > `vudS?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +'-rTi\  
  { "Dyym<J  
  return (T & )r; @ru<4`h  
} $Axng J c  
template < typename T1, typename T2 > <5dH *K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Z _$'?f  
  { `)"tO&Fn  
  return (T2 & )r2; lp(Nv(S  
} 4[`[mE18.  
} ; {5>3;.  
Ig<}dM.Z[  
p~h4\ .*`  
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> >。 t)LU\!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g;8M<`qvf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  1Yud~[c  
cn$5:%IK  
return l(i, j) = r(i, j); ji }#MBac  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ASR-a't6  
wTT RoeJ}  
  return ( int & )i; djUihcqA`  
  return ( int & )j; lqF>=15  
最后执行i = j; ~L~]QN\3  
可见,参数被正确的选择了。 u=%y  
o~= iy  
s3seK6x'  
~]&B >q  
dsV ~|D6:  
八. 中期总结 7R: WX:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  ozU2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [eyb7\#   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V"O 9n[|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H.:9:I[n  
KGu= ;  
~x'zX-@rC  
qYiv   
GWgd8x*V  
OZ^h\m4  
九. 简化 V7:\q^$  
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。 r&SO:#rOSM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I:F <vE  
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: /u=aX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >5.zk1&H  
  +-*/&|^等 `$at9  
2. 返回引用。 okz]Qc>G  
  =,各种复合赋值等 EY~7oNfc`R  
3. 返回固定类型。 >PIPp7C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8 }-7{  
4. 原样返回。 ABcBEv3  
  operator, [m\,+lG?)j  
5. 返回解引用的类型。 ^#;RLSv   
  operator*(单目) };rm3;~ eg  
6. 返回地址。 )6=gooe]  
  operator&(单目) GMdI0jaG#  
7. 下表访问返回类型。 AF GwT%ZD  
  operator[] KSc~GP _  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j{)~QD?  
  operator<<和operator>> jB!W2~Z  
Y''6NGf  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eQ<xp A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M6_-f ;.  
r{S=Z~J  
template < typename Left > 4:U0f;Fs  
struct value_return dKm`14f]@G  
  { Jn*Nao_)  
template < typename T > 9:-T@u  
  struct result_1 0R|K0XH#$  
  { Z(HZB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D-pX<0 -y  
} ; >! oF0R_<  
cz#_<8'N  
template < typename T1, typename T2 > Fj^AW v^/  
  struct result_2 lUHtjr  
  { vL$|9|W(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IcFK,y%1  
} ; f>niFPW"  
} ; A#35]V06  
I8k  
\i0-o8q@I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6.'$EtH  
E~RV1)  
下面我们来剥离functor中的operator() Sph*1c(R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *Tp]h 0  
vTd- x>n  
return l(t) op r(t) >jMH#TZaX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "15=ET  
return op l(t) ]G*$W+G]  
return op l(t1, t2) /lJjQ]c;>  
return l(t) op 59i]  
return l(t1, t2) op z h%qS~8Yv  
return l(t)[r(t)] 2ce'fMV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O&V[g>x"U  
&Mj1CvCv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: BFh$.+D  
单目: return f(l(t), r(t)); 6e# wR/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *H" aOT^{  
双目: return f(l(t)); ;Iq5|rzDn  
return f(l(t1, t2)); K_#UZA< Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 uN bIX:L,  
_2OuskL  
struct meta_divide -!TcQzHUs  
  { D0ruTS  
template < typename T1, typename T2 > TsD;Kl1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v459},!P  
  { Q]#Z9H  
  return t1 / t2; 76u{!\Jo/{  
} ^f|<R8`  
} ; -k{ Jp/-D  
V#J"c8n  
这个工作可以让宏来做: J`<f  
+"uwV1)b"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <d"Gg/@a  
template < typename T1, typename T2 > \ f`|G]da-3o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fY_%33_I$  
以后可以直接用 TwFb%YM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hnzNP\$U]  
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 )6{P8k4Zr  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "w&/m}E,[  
O]{*(J/t  
_|<BF  
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 $<OhGk-  
ug#<LO-.Rd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2-mQt_ i  
class unary_op : public Rettype # X/Q  
  { J3B.-XJ+n  
    Left l; VR4%v9[1  
public : y|sma;D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {mSJUK?TKl  
8lwM{?k$  
template < typename T > dy:d=Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Adsq8sFW  
      { p{.8_#O%S  
      return FuncType::execute(l(t)); M#a&\cqC  
    } wmYvD<  
31}W6l88c  
    template < typename T1, typename T2 > 9j#@p   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A[H;WKn0  
      { WZ?!!   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bulboyA&#  
    } pjN:&#Y]  
} ; *Jt8  
?9e]   
}bMWTT  
同样还可以申明一个binary_op 2xTT)9Tq*  
IN^_BKQt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V@Wcb$mgk  
class binary_op : public Rettype uV~e|X "9s  
  { :woa&(wN;1  
    Left l; <Wy>^<`  
Right r; *]x_,:R6Ow  
public : a)S7}0|R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C).2gQ G  
O >FO>  
template < typename T > Km*<Kfcz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lIh[|]  
      { ]y LhJ_^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9=$ !gC)  
    } bk3Unreh  
)N7n,_#T>  
    template < typename T1, typename T2 > l~1AT%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >IY,be6>P  
      { yr{B5z,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bx>i6 R2  
    } HmV /> 9  
} ; \ e,?rH  
5@P-g  
!kXeO6X@m  
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 G9RP^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I KcKRw/O$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;fGx;D  
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。 U)[ty@zyF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y $V[_TN  
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。。。 2jA%[L9d^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]US[5)EL-  
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) %;O}FyP  
下面是修改过的unary_op / L~u0 2?  
Y8ehmz|g]J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H06Bj(Y!  
class unary_op G$5m$\K  
  { ]W) jmw'mo  
Left l; AyTx'u  
  m;/i<:`  
public : FFe) e>bH  
\FifzKA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jps .;yjk  
inF6M8 A1  
template < typename T > J_ J+cRwq  
  struct result_1 [xdj6W  
  { - DL"-%X.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HXks_ix )  
} ; R]Qp Mj%o  
C5n?0I9  
template < typename T1, typename T2 > ',mW`ZN  
  struct result_2 S()Za@ [a$  
  { s[c^"@HT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eb!_ie"D  
} ; ^l!L)iw  
!k<:k "7  
template < typename T1, typename T2 > ]rW8y%yD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AS;.sjgk  
  { G|9B )`S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z{?4*Bq  
} yP\Up  
("Dv>&w9  
template < typename T > 5 09Q0 [k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z[&s5"  
  { ]k+m=OR{/  
  return OpClass::execute(lt(t)); _;e\:7<m  
} D,rZ0?R  
Z+idLbIs  
} ; +?d}7zh  
HDS"F.l5  
\*"`L3  
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 km\%BD~  
好啦,现在才真正完美了。 nNn56&N]  
现在在picker里面就可以这么添加了: fk3kbdI  
PZM42"[&  
template < typename Right > MF.[8Zb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T;?+kC3  
  { K.DXJ UR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WC-_+9)2&  
} n33kb/q*  
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。 U9ZbVjqv@  
a8s4T$  
=!<G!^  
mG(N:n%*K  
n Ga1a  
十. bind T1N H eH>  
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。 v>-Y uS  
先来分析一下一段例子 F?4Sz#  
')o0O9/;  
xP@/9SM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r nBOj#N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a %K}j\M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {ZqQ!!b  
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。 Hed$ytMaGz  
我们来写个简单的。 arj$dAW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z?1OdoT-  
对于函数对象类的版本: 1K[(ou'rl  
oI@ 9}*  
template < typename Func > 5"=:#zN  
struct functor_trait E`xU m9F  
  { r_2b tpL^  
typedef typename Func::result_type result_type; MUcN C\`z  
} ; 7rIlTrG  
对于无参数函数的版本: nW5K[/1D  
]Oso#GYD  
template < typename Ret > > saI+u'o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (@Zcx9  
  { _01Px a2.  
typedef Ret result_type; A3s57.Z]|  
} ; /77z\[CeYH  
对于单参数函数的版本: |Fv?6qw+  
2k+16/T  
template < typename Ret, typename V1 > }ND'0*#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RvW.@#EH0  
  {  aZgNPw  
typedef Ret result_type; ?,% TU&Yn  
} ; 0Q1/n2V  
对于双参数函数的版本: (=JueF@J  
( u f5\}x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j=j+Nf$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9#@Zz4Ww  
  { IVteF*8hU  
typedef Ret result_type; ,F: =(21  
} ; 2 sSwDF  
等等。。。 OCW+?B;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qp!J:YV  
o}~3JBn T  
template < typename Func > e &3#2_  
struct func_return *Nlu5(z  
  { O5;-Om  
template < typename T > m2b`/JW  
  struct result_1 k/#>S*Ne  
  { u(hC^T1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QS\ x{<e/  
} ; }m_t$aaUc1  
@^CG[:|  
template < typename T1, typename T2 > {!=2<-Aq  
  struct result_2 AZ wa4n}"  
  { ZQ[~*)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wc;+2Hl[@  
} ; \!wh[qEQ\  
} ; z%};X$V`J  
vlQ0gsXK  
*V|zx#RN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p7UTqKi  
@L;C_GEa  
template < typename Func, typename aPicker > XS|mKuMc C  
class binder_1 v3^t/[e~:  
  { "Ot{^ _e  
Func fn; MPvWCPB  
aPicker pk; qGa<@ b  
public : KjYDFrR4  
FpdHnu i1  
template < typename T > }vD;DSz:  
  struct result_1 GP]TnQ<*;  
  { o+^Eu}[.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vYzVY\   
} ; `M rBav  
;+%Z@b%  
template < typename T1, typename T2 > if@,vc  
  struct result_2  /q*KO\L  
  { ':sTd^V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; owM mCR  
} ; oD,C<[(p  
 UTX](:TC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wlVvxX3%  
BWEv1' v  
template < typename T > pqq?*\W&[v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A^g>fv  
  { hVZo"XUb  
  return fn(pk(t)); JUU&Z[6J  
} ;]@exp 5  
template < typename T1, typename T2 > z8tl0gd%D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,'_( DJX  
  { N 8}lt  
  return fn(pk(t1, t2)); d h?dO`  
} 6n-r  
} ; @g\;` #l  
kaO{#i2-  
yoW> BX  
一目了然不是么? 5)*6V&  
最后实现bind -fPT}v  
raHVkE{<  
2Oi'E  
template < typename Func, typename aPicker > % $.vOFP9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ' =}pxyg  
  { X <FOn7qf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %,;gP.dh7  
} %/%gMRXG2  
l/F!Bq[*g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -lnevrl   
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。 %`oHemSy  
0BDoBR  
十一. phoenix cz>mhD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J {!'f| J  
|h D~6a  
for_each(v.begin(), v.end(), x~Cz?ljbn  
( J7m`]!*t  
do_ ?\M)WDO  
[ mR,O0O}&  
  cout << _1 <<   " , " ]|y}\7Aa  
] 6=3(oUl  
.while_( -- _1), a7 =YG6[  
cout << var( " \n " ) Ge1duRGa  
) GoL|iNW`  
); YM8rJ-  
NQ{-&#@/v  
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: ^(g_.>  
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 CPGL!:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  feN!_ -  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dFMAh&:>  
Y2D >tpqNw  
yF;?Hg  
template < typename Cond, typename Actor > o"4E+1qwM  
class do_while L}b'+Wi@  
  { b?>VPuyBb  
Cond cd; )r pD2H  
Actor act; {s9<ej~<R  
public : <K,[sy&Qy  
template < typename T > B6uRJcD4  
  struct result_1 !^-OfqIHfV  
  { ]f5c\\)  
  typedef int result_type; &~}@u[=ux  
} ; `OBl:e  
g+3Hwtl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |C4o zl=O?  
Fq4lXlSB  
template < typename T > K?JV]^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +9jivOmK  
  { iAgOnk[  
  do IE}Sdeqi)  
    { P]- #wz=S  
  act(t); ' rvE  
  } w#rVSSXQ3  
  while (cd(t)); :U8k|,~f  
  return   0 ; }Wqtip:L  
} YLE/w@*  
} ; Zg2]GJP  
+dJ&tuL:S  
\ JG #m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oo\IS\  
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。 [)0 R'xL6  
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。 y%FYXwR{  
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。 gz#+  
下面就是产生这个functor的类: VH[l\I(h  
ys/vI/e\  
=CEHRny  
template < typename Actor > JC/d:.  
class do_while_actor !L/tLHk+  
  { }]`}Ja  
Actor act; 3+j^E6@  
public : >ks3WMm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dt0T t  
+~:x}QwGT  
template < typename Cond > n}f3Vrl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9V.+U7\w  
} ; /K[]B]1NE  
^SgN(-QH  
|Cu1uwy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !*9FKDB{  
最后,是那个do_ yZ?$8r  
x!>d 6lgej  
u!M& ;QL  
class do_while_invoker "7:u0p!  
  { KjC[q  
public : ["<5?!bU  
template < typename Actor > 3eJ\aVI>pE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oH=4m~'V  
  { :bI,rEW#_  
  return do_while_actor < Actor > (act); " xlJs93c  
} M.X}K7Z_/  
} do_; lu3Q,W  
p?}&)Un  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tD865gi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,=yOek}  
最后来说说怎么处理break和continue 0,bt^a  
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。 LMt0'Ml9  
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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