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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n(9$)B_y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a/n~#5-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, -XfGF<}r  
(@NW2  
0v|qP  
l% p4.CX  
  class filler g: YUuZ  
  { 7[1 VFc#tf  
public : ma6Wr !J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +4F; m_G6  
} ; 8:U0M'}u>  
LX}|%- iv  
t!59upbN}3  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ckhw d  
w{riXOjS4  
MhjIE<OI=  
(ZP e{;L.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {<zE}7/2-  
k>=wwPy  
X=? \A{Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _ucixM#  
; hU9_e  
,=2)1I]  
C't%e  
二. 战前分析 !Pu7%nV.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Hp@cBj_@P2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4M;S&LA  
ceLr;}?Ws  
q)PSHr=Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;L,yJ~  
  /* --------------------------------------------- */ UMH~Q`"  
vector < int *> vp( 10 ); _zLEHEZ-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @h5Q?I  
/* --------------------------------------------- */ {JM3drnw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ltHuN;C\  
/* --------------------------------------------- */ (kx>\FIK*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q;@w\_ OR  
  /* --------------------------------------------- */ wKJK!P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M#yUdl7d  
/* --------------------------------------------- */  LNvkC4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1?r$Rx<R  
nTsPX Tat  
?h8/\~Dw  
z.W1Za  
看了之后,我们可以思考一些问题: `KE(R8y  
1._1, _2是什么? R!WeSgKCs  
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。 FYK}AR<=  
2._1 = 1是在做什么? r<*Y1;7H'  
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。 Q8DKU  
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。 Lya?b  
CF5%&B  
QEEX|WM  
三. 动工 }Ub "Vb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !Tu.A@  
tdC kvVE  
Fh)YNW@  
Kw>gg  
template < typename T > Y C}$O2  
class assignment tI2p-d9B  
  { CzT_$v_  
T value; U9AtC.IG!  
public : &J=x[{R  
assignment( const T & v) : value(v) {} .sUL5`  
template < typename T2 > b$FXRR\G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a[gN+DX%L  
} ; BCH I@a  
D7$xY\0r  
Zn'y"@%t[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (yz8}L3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !i6 aA1'  
< YuI}d~'  
FD}>}fLv  
5TdI  
  class holder dk2o>jI4;  
  { @yjui  
public : PiIILX{DuH  
template < typename T > jdVdz,Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GG_A'eX:I  
  {  ,#-^  
  return assignment < T > (t); k<S!|  
} @i:_ JOl  
} ; 3!B3C(g  
K#p&XIY,  
~LzTqMHM  
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: oDas~0<oh  
LvS3c9|Aj  
  static holder _1; ihhnB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ("BFI  
l@YpgyqaL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ljxn}):[  
而不用手动写一个函数对象。 #Ryu`b  
IN]bAd8"  
IA;KEGJ  
Qs{Qg<}  
四. 问题分析 Onoi6^G  
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。  Q-&]Vg  
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。 `0Q:d'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jW",'1h<n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j|(bDa4\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p:ST$ 1 K  
Xl*-A|:j  
五. 问题1:一致性 _.06^5o  
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?| Sb[rSczS~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7"JU)@ U]  
zFuUv_t  
struct holder uf)W? `e~  
  { C12 7he  
  // 1y"37;x  
  template < typename T > Nd!2 @?V4  
T &   operator ()( const T & r) const L}a3!33)C  
  { Ef`LBAfOO  
  return (T & )r; Pe wPl0  
} c)6Y.[).  
} ; qryt1~Dq  
o>`/,-!  
这样的话assignment也必须相应改动: 4+ k:j=x  
EShakV  
template < typename Left, typename Right > RLHe;-*b]I  
class assignment Eq<#pX6  
  { dju&Ku  
Left l; #!D5DK@+  
Right r; =;/h{ t  
public : VD#^Xy4% r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,m b3H  
template < typename T2 > P/PS(`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !Z'm@,+  
} ; $^0YK|F  
#*]= %-A  
同时,holder的operator=也需要改动: d|NNIf  
zuPH3Q={  
template < typename T > QF>[cdl?8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G<dXJ ]\\  
  { 86I*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?GC0dN  
} |}|;OG  
5#F+-9r  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )nk>*oE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5,((JxX$  
E37@BfpO3  
return l(rhs) = r; vxt^rBA  
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。 sq^"bLw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UK<"|2^sT  
U+i[r&{gb  
template < typename Tp > ^9RBG#ud  
class constant_t T:&+#0<  
  {  ~EM];i  
  const Tp t; ,i,=LGn  
public : D?'y)](  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <XagkD  
template < typename T > j&pgq2Kl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s?E:]  
  { ] 6gu  
  return t; ;~bn@T-  
} Z9D4;1  
} ; >8tuLd*T  
HKkf+)%)x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !T~d5^l!  
下面就可以修改holder的operator=了 | <*(`\ 'w  
7. .vaq#  
template < typename T > aVYUk7_<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~-GDheA  
  { [s2V-'2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $(R) =4  
} ftPw6  
`[\phv  
同时也要修改assignment的operator() "/fs%F  
hI8C XG  
template < typename T2 > j#f&!&G5<&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d/>,U7eS[+  
现在代码看起来就很一致了。 sriz b  
@;}H<&"  
六. 问题2:链式操作 72zuI4&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }6> J   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V2,WP  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 e;5Lv9?C8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^^SfIK?p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =7Vl{>*1N  
A*~1Uz\t  
template < typename T > Ekme62Q>u  
struct result_1 }YP7x|  
  { /AW>5r]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xh"iP%  
} ; }GDG$QI]K&  
+[ /r^C  
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: 8M9\<k6  
ue"?S6  
template < typename T > U]0)$OH5e  
struct   ref Q;O)>K  
  { b6vYM_ Q  
typedef T & reference; aX)./  
} ; Xb-c`k~_  
template < typename T > vGwD~R  
struct   ref < T &> }~r6>7I  
  { BQ&q<6Tk  
typedef T & reference; 6.s?  
} ; bxSKe6l  
:wZ`>,K"t>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "%Ana=cc  
j& iL5J;  
template < typename T > aiZo{j<6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jav2A6a  
  { .l=*R7~EU  
  return l(t) = r(t); J%:/<uCmZ  
} `uZv9I"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `u\z!x'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :n9xH  
zk'K.! `^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Z#6~N/b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pJIE@Q|hi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 - (_e=3$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nH>V Da  
最后的布局是: } .3]  
                Add Ogke*qM  
              /   \ #;LMtDaL  
            Divide   5 Mq :'-`  
            /   \ k5t^s  
          _1     3 fj-pNl6Gf  
似乎一切都解决了?不。 `X<`j6zaG  
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。 [AX"ne# M*  
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。 25a#eDbqi  
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: I\rZk9F  
sh(kRrdY3  
template < typename Right > x`+ l#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '"w}gx  
Right & rt) const 3Wb2p'V7$?  
  { r*N~. tFo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r=DHt&x=  
} 60,-\h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S -6"f /  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 JC&6q >$  
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。 dT]L-uRZgy  
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。 aXIB) $1  
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。 Q&upxE4-~  
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? n4WSV  
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: j!S1Y0CV  
I[=Wmxa?r  
template < class Action > (3ZvXpzvF  
class picker : public Action : _^0'ULP  
  { $!F&>=o  
public : AJ\VY;m7F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mNx,L+ 3  
  // all the operator overloaded ]HyHz9QkL  
} ; W1?!iE~tO  
U6juS/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?-8y4 Ex  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TZh\#dp4l  
"u<jbD  
template < typename Right > Gg}5$||^C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hGed/Yr  
  { 'f-   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |"CJ  
} MUbhEau?  
}c` ?0FQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *MYt:ms  
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。 M8^.19q;  
*|];f#^9  
template < typename T >   struct picker_maker 'bB>$E  
  { OgEUq''  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1Q&cVxA"\  
} ; >oft :7p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =MTj4VXh"  
  { +P [88!  
typedef picker < T > result; M8 iEVJ  
} ; ATMc`z:5T  
$zC6(C(l  
下面总的结构就有了: 9U2Px$E  
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。 %<aImR]  
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。 DH\wDQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s8t f@H4r  
至此链式操作完美实现。 Q&u>7_, Du  
E7rX1YdR  
968Ac}OA  
七. 问题3 T(Y}V[0+  
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。 ')C|`(hs   
J#6LSD@ (O  
template < typename T1, typename T2 > `aO.=:O_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _/|8%])  
  { g9DG=\*A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sL)Rg(rkx  
} ]@*tfz\YaH  
|.j^G2x  
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: 7}<Sg  
{hxW,mmA  
template < typename T1, typename T2 > Tv`_n2J`2  
struct result_2 j,}4TDWa  
  { EtGH\?d~]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7. %f01/i  
} ; Am#m>^!qb  
?#4+r_dP  
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? 0HjJaML  
这个差事就留给了holder自己。 N].4"0Jv-D  
    jUYF.K&  
DX|uHbGg  
template < int Order > [d0%.+U  
class holder; 'w}p[(  
template <> O8gfiQqF&  
class holder < 1 > ]+AAT=B<!  
  { ?;Un#6b  
public : P2>:p%Z  
template < typename T > # 2d,U\_  
  struct result_1 )eECOfmnZ  
  { Bgf=\7;5  
  typedef T & result; 0"TgLd  
} ; $;y1Q iel  
template < typename T1, typename T2 > 9-b 8`|s  
  struct result_2 oK)[p!D?0{  
  { 7iP5T  
  typedef T1 & result; t7&Dwmck9  
} ; O"qR}W  
template < typename T > I:nI6gF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O5O.><RP  
  { ]s _@n!  
  return (T & )r; V+46R ]  
} k9 l^6#<?  
template < typename T1, typename T2 > w3d34*0$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZlrhC= 0  
  { =C#*!N73  
  return (T1 & )r1; <iRWd  
} r4EoJyt  
} ;  ER_ 3'  
-rO*7HO  
template <> B_cgWJ*4  
class holder < 2 > Mo_$b8i  
  { ! j{CuA/  
public : O MvT;Vgg  
template < typename T > W]zwghxH  
  struct result_1 '<W<B!HP5Z  
  { 1#]B^D  
  typedef T & result; ).Q[!lly   
} ; {d,?bs)  
template < typename T1, typename T2 > ?]5Ix1  
  struct result_2 } YRO'Q{  
  { aV#h5s  
  typedef T2 & result; lM$t!2pRB  
} ; r,0@~;zA  
template < typename T > wh*:\_!0\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1U'ZVJ5bpK  
  { W/=7jM   
  return (T & )r; :mP9^Do2;  
} <n\i>A3`,S  
template < typename T1, typename T2 > 2 ZK%)vq0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m2Q$+p@  
  { i\  "{#  
  return (T2 & )r2; :Pf>Z? /d  
} l/ QhD?)9  
} ; &y\igX1  
(Igu:=  
KJX>DL 9\  
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> >。 *x!LKIpv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?^. Pt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7VY8CcL  
x%pRDytA  
return l(i, j) = r(i, j); ,WGc7NN`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %0zS  
'gCZ'edM  
  return ( int & )i; Wt:~S/l  
  return ( int & )j; +<{m45  
最后执行i = j; %i595Ij-]  
可见,参数被正确的选择了。 %jT w  
+!><5  
op.d;lO@  
h\FwgkJP  
8O9Gs  
八. 中期总结 J)Ol"LXV  
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: >uHb ^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {!r#f(?uT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ ~[M+IO   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1fRP1  
)(]Envb?A0  
`,P >mp)uU  
N8QH*FX/F1  
C99&L3bz^(  
%{"dP%|w4}  
九. 简化 kIX)oD}c  
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。 86qcf"?E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3daC;;XO  
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: :X Lp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b`zET^F  
  +-*/&|^等 ]=Pu\eE  
2. 返回引用。 cWM:  
  =,各种复合赋值等 5NFRPGYX  
3. 返回固定类型。 a%*_2#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h7*O.Opm=  
4. 原样返回。 zofx+g\(W  
  operator, UKj`_a6  
5. 返回解引用的类型。 *uU4^E(  
  operator*(单目) y;QQ| =,  
6. 返回地址。 #a'r_K=ch)  
  operator&(单目) #N9d$[R*  
7. 下表访问返回类型。 NNp}|a9  
  operator[] * :S~C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6]ZO'Nwo  
  operator<<和operator>> !-,Ww[G>  
x_W3sS]ej  
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。 - wWRm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~bGC/I;W>  
%6HX*_Mr&  
template < typename Left > ?;RD u[eD  
struct value_return ^RDU p5,T  
  { _D JCsK|  
template < typename T > zR/IqW.`9  
  struct result_1 R\y'_S=#a  
  { gwq`_/d}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D )gD<  
} ; #g{Mne  
v2=/[E@  
template < typename T1, typename T2 > ;W6-i2?  
  struct result_2 Vd<K4Tk  
  { 'kQ~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9 rS, ?  
} ; z<h|#@\  
} ; /GN4I!LA  
(!-;T  
Km"&mT $  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {G%3*=?,j  
Y;g% e3nu  
下面我们来剥离functor中的operator() 0 Az/fzJlz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [S)G$JW  
}<&d]N  
return l(t) op r(t) Khap9a_q-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sZwZWD'  
return op l(t) &~ y{'zoL  
return op l(t1, t2) *v&*% B  
return l(t) op }H2#H7!H  
return l(t1, t2) op l?<q YjI  
return l(t)[r(t)] J'Gm7h{   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gi1j/j7  
 Oq}ip  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ck@M<(x  
单目: return f(l(t), r(t)); ^9=4iXd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :~er h}~ps  
双目: return f(l(t)); gCL{Cw  
return f(l(t1, t2)); <r3Jf}%tT  
下面就是f的实现,以operator/为例 W #47Cz  
MH FaSl  
struct meta_divide 3sb 5E]P  
  { vzcz<i )  
template < typename T1, typename T2 > l1DI*0@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J?,?fqb  
  { 2+Zti8  
  return t1 / t2; UO1$UF! QC  
} pl?kS8#U?  
} ; k,lqT>C  
-$9~xX  
这个工作可以让宏来做: %p*`h43;  
iJ4 <f->t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %Co b(C&}  
template < typename T1, typename T2 > \ kfRJ\"`   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /3F<=zikO  
以后可以直接用 z'*ml ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zhjJ>d%w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g&kH'fR8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) SM$\;)L  
G:DSWW}  
bOe<\Y$  
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 >] -<uT_  
p7$3`t 6u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )tvc/)&A}  
class unary_op : public Rettype _0m}z%rI  
  { F^]aC98]1  
    Left l; -F1P2 8<?  
public : 0$l&i=L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &1~Re.* B  
v4D!7 t&v"  
template < typename T > s.KOBNCFa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H4 =IY  
      { U1jSUkqb  
      return FuncType::execute(l(t)); I:HV6_/^-G  
    } $YPQC  
#r(a~  
    template < typename T1, typename T2 > c8q G\\t[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F'XlJ M  
      { 61kO1,Uz*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y}Cj#I+a  
    } 0f{IE@-b  
} ; C[g&F 0 6  
soDfi-2o3  
Yx!n*+:J  
同样还可以申明一个binary_op s<,"Hsh^CR  
QU,?}w'?d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y+= \z*9  
class binary_op : public Rettype ZRO.bMgZF  
  { )Yrr%f`\  
    Left l; ..aK sSm(  
Right r; }FZp 840  
public : g&P9UW>qS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -: C[P  
[RW, {A  
template < typename T > F=V oFmF@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a0 qj[+  
      { /CbkqNV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sY_fq.Z  
    } aC4m{F[  
pIL`WE1'  
    template < typename T1, typename T2 >  *6'_5~G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hl}dgp((  
      { N]*!8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Re{ej  
    } ^,>}%1\  
} ; (KZUvsSk  
_4O[[~  
ID&zY;f  
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 X=\x&Wt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {<"[D([  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8XgVY9]Qm  
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。 7@3M]5:3g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $*g{[&L|6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RR8U Cv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3EO#EYAHiM  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) aL{EkiR  
下面是修改过的unary_op 5t TLMZ`o  
j_hjCQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oA[2)BU  
class unary_op - f+CyhR"*  
  { @i;LZa  
Left l; 2~+'vi  
  MuN [U17FB  
public : +h9`I/R  
MV7}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j^:b-:F  
A-}PpH~.Z  
template < typename T > +ESX.Vel  
  struct result_1 !:&2+%  
  { 9.^-us1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z5 w`-#  
} ; RiwEuY  
`;R|V  
template < typename T1, typename T2 > <ihhV e  
  struct result_2 Gt?!E6^ !  
  { f45x%tha%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tPQ2kEW  
} ; /%c+ eL}l  
<1v{[F_  
template < typename T1, typename T2 > 'Wd3`4V$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ikeJDKSG  
  { @?(nwj~ s`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); + ?[ ACZF  
} QJb7U5:B+  
'cWlY3%t  
template < typename T >  eYPt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /2=_B4E2  
  { f'8B[&@L  
  return OpClass::execute(lt(t)); i+kFL$N  
} "0p +SZ~D  
HE8'N=0  
} ; *)2x&~T*|  
"'Q$.sR  
})h'""i&xn  
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 `<. 7?  
好啦,现在才真正完美了。 `\4RFr$  
现在在picker里面就可以这么添加了: btJ,dpir  
N4[ B:n  
template < typename Right > yL^M~lws  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >^2ZM  
  { e/g<<f-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Nn~tb2\vk  
} `HMligT  
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。 &6=TtTp"9  
Q%_!xQP`  
g^Ugl=f,  
/S-/SF:>g  
[J[ysW})W  
十. bind 9u-M! $  
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。 i!/h3%=  
先来分析一下一段例子 I_R5\l}O+D  
TZvBcNi   
&z{dr ~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *RUd!]bh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VuYWb)@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z/Mhu{ttL  
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。 7zz(#  
我们来写个简单的。 ][T9IAn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fJ|Bu("N  
对于函数对象类的版本: 3"2<T^H]  
n]kQtjJ  
template < typename Func > fS8XuT  
struct functor_trait _ d(Ks9  
  { k}+MvGq  
typedef typename Func::result_type result_type; HZ[68T[8b  
} ; %Hh &u .  
对于无参数函数的版本: < |]i  
Rz])wBv e  
template < typename Ret > S|z(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =X%R*~!#Of  
  { !/=9VD{U!  
typedef Ret result_type; =l?"=HF  
} ; qW`XA  
对于单参数函数的版本: J"a2 @S&  
@5dB b+0J  
template < typename Ret, typename V1 > &D&5UdN x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PG-cu$\??  
  { umHs" d  
typedef Ret result_type; 9>} (]T  
} ; !Ed<xG/  
对于双参数函数的版本: *cb D&R\  
(<AM+|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > { 8|Z}?I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  5Fl  
  { H8=vQy  
typedef Ret result_type; /(WX!EEsB  
} ; }AeE|RNc  
等等。。。 Npg5Z%+y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0N} wD-  
ho SU`X  
template < typename Func > }y -AoG  
struct func_return 8m1 3M5r  
  { l yLK$B?/  
template < typename T > s K$Sar  
  struct result_1 D3ZT''  
  { iX9[Q0g=oQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "cz]bCr8  
} ; {) '" k6w  
^0 ,&R\e+  
template < typename T1, typename T2 > d/-]y:`f`  
  struct result_2 h>`'\qy  
  { ~n]2)>6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6m;wO r  
} ; R;Ix<y{U  
} ; Hhce:E@K  
b$$L]$q2  
6r-<XNv)0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V }r_   
UU:QK{{E  
template < typename Func, typename aPicker > 0I ND9h. %  
class binder_1 Z:o' +oh  
  { v'2OHb#  
Func fn; Kw5+4R(5  
aPicker pk; bju,p"J1-E  
public : +XaO?F[c  
  _c7  
template < typename T > kdueQ(\  
  struct result_1 1H2u,{O  
  { KI? 1( L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :8GxcqvCWq  
} ; nbkky .e  
f^yLwRUD  
template < typename T1, typename T2 > kosJ]q'U  
  struct result_2 ;r@R (Squ  
  { bU g2Bm!y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +Muia5G  
} ; y[7xK}`_  
`'k's]Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5F_:[H =   
kod_ 1LD  
template < typename T >  "lnk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0T{Y_IG  
  { 9[]"%6  
  return fn(pk(t)); gQzJ2LU(  
} 0_xcrM  
template < typename T1, typename T2 > bU +eJU_%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J;]@?(  
  { pQm!Bt L  
  return fn(pk(t1, t2)); ]C:Ifh~  
} 0R!}}*Ee>q  
} ; gu%'M:Xe  
AZ Lt'9UD  
V/[,1W[B  
一目了然不是么? B[m{2XzGH  
最后实现bind )^' B:ic  
moM&2rgdrQ  
e^fKatI1  
template < typename Func, typename aPicker > $A!h=]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qFsg&<  
  { o4 OEA)k)=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y Z2VP  
} j!8+|eA kk  
{,mRMDEy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v}*u[GWl]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N)I T?  
PHL@1K{)  
十一. phoenix TXOW/{B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M>z7H"jCu  
Q1&dB{L  
for_each(v.begin(), v.end(), B+H9c~3$  
( rls#g w  
do_ \rnG 1o  
[ FoXQ]X7"  
  cout << _1 <<   " , " *L8HC8IbH  
] tS\NO@E_Jh  
.while_( -- _1), Y,Zv0-"  
cout << var( " \n " ) :H8L(BsI  
) g[+Q~/yq  
); ZJ}LnPr  
.Qw@H#dtW  
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: Jt, 4@  
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 ~ai' M#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HaN _}UMP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4g^+y.,r_f  
rxk{Li<9  
\osQwGPV  
template < typename Cond, typename Actor > :Ty*i  
class do_while +&8Ud8Q  
  { 4W-+k  
Cond cd; 1E_Ui1[  
Actor act; g~D6.OZU  
public : Gv3Fg[MA@c  
template < typename T > /g7?,/vnZ  
  struct result_1 6zZR:ej  
  { (eE}W~Z  
  typedef int result_type; ' 1]bjW*!  
} ; f0bV]<_9  
}? '9L:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =v=!x  
yQ&%* ?J  
template < typename T > 1 b%7FrPkd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 3w{h d  
  { cW^) $>A  
  do i1 Sc/  
    { O7*i;$!R  
  act(t); 3s$.l }  
  } To? bp4  
  while (cd(t)); a-2 {x2O  
  return   0 ; zW`koRH@  
} U+M?<4J) "  
} ; cyeDZ)  
0\^2HjsJ  
Rw8m5U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q31c@t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 oT{yttSNo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9yAu<a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]7 mSM  
下面就是产生这个functor的类: B;je|M!d  
X_@@v|UF  
zm"g,\.d  
template < typename Actor > <]qd9mj5  
class do_while_actor ~o5iCt;w  
  { PzkXrDlB7  
Actor act; fsuvg jlE  
public : yyDBW`V((  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -s "$I:v  
o_m.MMEU  
template < typename Cond > g$LwXfg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PdBhX  
} ; L4Y3\4xXO  
dV  
hkI);M+@6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QLg9aG|  
最后,是那个do_ Xe+FMbBco  
>iJuR.:OO  
i_ TdI  
class do_while_invoker 3mz>Y*^?0  
  { Yk&{VXU<  
public : HNT8~s.2  
template < typename Actor > e/\_F+jyc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r0bPaAKw  
  { T bWZw  
  return do_while_actor < Actor > (act); >vy+U  
} 1e} 3L2rC  
} do_; dq(L1y870  
e1Hx"7ew_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K a|\gl;V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3vD,hL`&  
最后来说说怎么处理break和continue y@JYkp>I  
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。 XjU;oh4:.  
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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