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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }LryRcrD-n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6*s:I&  
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, CK8!7=>}^  
@O8X )  
V eLGxc  
tJpK/"R'  
  class filler 0W,.1J2*  
  { d_ji ..T  
public : oG=4&SQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +0M0g_sk  
} ; S6{u(= H  
h"dn:5G:=  
N a<);Pg  
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: Mh=j^ [4Q  
w\ddC DZ  
0A F}wz>  
 6Ok]E`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qP72JxT  
3ZhuC".c  
I~ e,']  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8b< 'jft  
!fG}<6&i  
s ?|Hw|j  
KVPWJHGr  
二. 战前分析 4E@_Fn_#  
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。 3zzl|+# 6  
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 Ag} P  
u_6x{",5I  
Jm,tN/o*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;Mz7emt  
  /* --------------------------------------------- */ \`-a'u=S  
vector < int *> vp( 10 ); :~'R|l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ITfz/d8  
/* --------------------------------------------- */ ?cB26Zrcb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rV B\\  
/* --------------------------------------------- */ N;* wd<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ->2m/d4a  
  /* --------------------------------------------- */ [p_<`gU?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2 @t?@,c  
/* --------------------------------------------- */ MGH2z:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ilwIqj  
{11xjvAD  
mj&$+zM>  
f}7/UGd  
看了之后,我们可以思考一些问题: nc;iJ/\4  
1._1, _2是什么? TnJNs  
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。 C;']FmK]  
2._1 = 1是在做什么? ;8yEhar  
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。 FMz>p1s|dK  
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。 abg` : E  
*@g>~q{`  
Gq{);fq  
三. 动工 l]S%k&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?fQ8Ff  
HH|N~pBJB  
5?8jj  
?4#wVzuzA  
template < typename T > \12y,fOJ  
class assignment L+_ JKc  
  { ^a=V.  
T value; 7myYs7N8[  
public : r+,JM L   
assignment( const T & v) : value(v) {} =L*-2cE6#  
template < typename T2 > Z*YS7 ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n,`j~.l-=>  
} ; C&;m56  
_xr@dK<   
N[;R8S P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !YX_k<1E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9}' 92  
S.!K  
-?vVV@W-O^  
`Af5%m[  
  class holder S>y}|MG  
  { -V=,x3Zew  
public : o>A']+`E u  
template < typename T > p:3 V-$4X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m3=Cg$n  
  { CQH^VTQ  
  return assignment < T > (t); vCn\_Nu;W&  
} na_Wp^;  
} ; JN3&(t  
Xr{ r&Rl  
UVgDm&FF  
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: &<t`EI];)4  
.Zr3!N.t  
  static holder _1; C5~ +"#B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9b)'vr*Hy7  
LrdX^_,nt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ksF4m_E>YB  
而不用手动写一个函数对象。 3V3q vd  
;I~ UQgE6H  
g:Fo7*i  
U3t) yr h  
四. 问题分析 Dw.Pv)'$  
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。 \omfWWpK  
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。 QG5)mIJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8$38>cGY^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8?h&FbmB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I36ClOG  
q0(-"}2l  
五. 问题1:一致性 60r0O5=|Fl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `Db%:l^e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G4wJv^6i9  
Wx8n)  
struct holder ]Ryg}DOQ  
  { }U qL2KXi4  
  // 2C#b-Y 1~N  
  template < typename T > f!J?n]  
T &   operator ()( const T & r) const CQ'4 ".7  
  { wc?YzXP+  
  return (T & )r; 6yXN7L==x  
} ##'uekSJ  
} ; fDwqu.K  
YZz8xtM<2  
这样的话assignment也必须相应改动: 4Q~++PKBe  
a@m  64l)  
template < typename Left, typename Right > :+%Yul  
class assignment bM"d$tl$?'  
  { =:m6ge@C&H  
Left l; L<p.2[3  
Right r; >z k6{kC  
public : 7e6; |?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8^hbS%s!  
template < typename T2 > ]wEFm;N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mg<S7+  
} ; P>_ r6C  
ogG:Ai)90  
同时,holder的operator=也需要改动: 4\m#:fj %  
bP7_QYQ6  
template < typename T > " l>tFa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |]]Rp  
  { 6{H@VF<QY!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MsP`w3b  
} S&MF; E6  
?F9c6$|  
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。 fn Pej?f:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5wb R}`8  
q=;U(,Y  
return l(rhs) = r; `]5t'Ps  
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。 7kmd.<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T 5>'q;jM  
sDjbvC0  
template < typename Tp > <UbLds{+Uo  
class constant_t h3MZLPe  
  { ij02J`w:Ra  
  const Tp t; (~]0)J  
public : BP8jReX^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eV(   
template < typename T > I04c7cDp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6gB;m$:fV  
  { U^&y*gX1  
  return t; '(SqHP|8&g  
} h{?cs%lZ  
} ; )uy2,`z  
D()tP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ummoph7_@  
下面就可以修改holder的operator=了 B0m2SUC,H  
&cT@MV5  
template < typename T > (`&E^t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "$e p=h+  
  { 1.z]/cx<y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \)2~o N  
} lj@ ibA]  
kw5`KfG9  
同时也要修改assignment的operator() Dj'+,{7,u  
@H8CU!J  
template < typename T2 > cR!Mn$m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =o_zsDv  
现在代码看起来就很一致了。 (gF{S* `  
}!jn%@_y@  
六. 问题2:链式操作 *q0vp^?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  |I s"ov  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 y#-~L-J_R  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  zj7?2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (RI+4V1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Wqas1yL_  
r%xf=};  
template < typename T > #>O+!IH   
struct result_1 6kdcFcV-]  
  { 7loIjT7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m&+V@H  
} ; 7o$S6Y;c4  
rWN%Tai-  
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: }PxP J$o  
Gr !@ih^  
template < typename T > )m>Y[)8!  
struct   ref '%KaAi$  
  { 9&'HhJm  
typedef T & reference; _PGS"O?j  
} ; sQ8kLS_q8  
template < typename T > j&Y{ CFuZ  
struct   ref < T &> )q>q]eHz  
  { .Tc?PmN  
typedef T & reference; "T' QbK0  
} ; [ Ru ( H  
0;2ApYks  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ex4)R2c*  
a5uBQ?  
template < typename T > "1ov<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c>L#(D\\  
  { ^d!I{ y#  
  return l(t) = r(t); #oxP,LR  
} l#rr--];  
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。 Fqg*H1I[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (?#"S67  
YguY5z  
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 T!QAcO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {i/7Nx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h[r)HX0hA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /e]R0NI  
最后的布局是: :p.f zL6X  
                Add V7$-4%NL  
              /   \ c!J|vRA5  
            Divide   5 -Rj3cx  
            /   \ f- ~]  
          _1     3 k5eTfaxl  
似乎一切都解决了?不。 -5<G^AS  
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。 ?T_bjALW  
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。 +"JQ5~7  
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: 8W}rS v+  
MsjC4(Xla.  
template < typename Right > l`?4O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A\QrawBp0l  
Right & rt) const M`QK{$1p  
  { ?xb2jZ/0X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p9j2jb,qy  
} lfyij[6q+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |jyD@Q,4  
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。 xH{V.n&v  
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。 7!^Zsp^+  
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。 u^+ (5|  
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。 ]RTK:%  
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? T,5(JP(h3  
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: /|,:'W%U  
Q6=>*}Cm6m  
template < class Action >  h3z9}'  
class picker : public Action *M+CA_I(  
  { :[bpMP<bz;  
public : xZ>@wBQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0<42\ya  
  // all the operator overloaded /[>zFYaQ  
} ; ~  ve  
r,cK#!<%  
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。 _QiGrC  
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: ~Ut?'}L( d  
9DaoM OPEI  
template < typename Right > dyuT-.2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7*g'4p-  
  { 1-?TjR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0{sYD*gK]  
} >3)AO04=;  
GFgh{'|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q.v_?X<_  
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。 ?tf<AZ=+^L  
e4Xo(EY &  
template < typename T >   struct picker_maker yr34&M(a  
  { gbN@EJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \zV'YeG  
} ; T#D*B]oZ}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;N!W|G  
  { ki9vJ<  
typedef picker < T > result; ^1`T_+#[s  
} ; jn#Ok@tZ  
h SU|rVi  
下面总的结构就有了: f}{Oj-:"CC  
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。 xoNn'LF#u  
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。 A&=`?4>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  b~Oc:  
至此链式操作完美实现。 Pc=:j(  
 ){xMMQ5  
& 6~AY :0r  
七. 问题3 G-W(giF;NO  
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。  @po|07  
s]i<D9h  
template < typename T1, typename T2 > X.JPM{]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jjJ l\Vn  
  { SAGECK[Ix  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b"&1l2\ A  
} U$T (R2@  
BH^8!7dkT  
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: *;<>@*  
{iq)[)n  
template < typename T1, typename T2 > 6cbIs_ g  
struct result_2 a~O](/+p;  
  { CB>O%m[1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DK }1T  
} ; J)_IfbY  
99&PY[f:{  
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? MI*@^{G  
这个差事就留给了holder自己。 % !p/r`  
    z)&GF$*  
{b90c'8?a  
template < int Order > i-31Cxb  
class holder; p$bR M`R&s  
template <> ;Ak 6*Sr  
class holder < 1 > dJUI.!hv;  
  { `&qeSEs\  
public : J7s\  
template < typename T > c9axzg UA  
  struct result_1 n]J;BW& Av  
  { ,)P6fa/  
  typedef T & result; K 6HH_T  
} ; =YeI,KbA)  
template < typename T1, typename T2 > `#>JRQ=  
  struct result_2 a OTrng  
  { $Qq5Fx9kU  
  typedef T1 & result; 9$e6?<`(Y  
} ; ]6TX)1  
template < typename T > @-5V~itW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const - u'5xn7  
  { L$s ;tJ   
  return (T & )r; _chX {_Hu-  
} i`HXBq!|w  
template < typename T1, typename T2 > #dm"!I>g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pPt w(5bH  
  { +*P;Vb6D  
  return (T1 & )r1; yB,{:kq7D  
} yZ57uz  
} ; lO5*n|Ic,  
D-4\AzIb  
template <> Vh;P,no#  
class holder < 2 > ">NPp\t>/Z  
  { + hKH\]  
public : l?swW+ x\  
template < typename T > O5?3 nYHa  
  struct result_1 fDIKR[B  
  { L(i0d[F  
  typedef T & result; Z*Jp?[##  
} ; + q@g  
template < typename T1, typename T2 > sH{ 4.tw  
  struct result_2 ik Pm,ZN  
  { ;c~%:|  
  typedef T2 & result; fN{JLp  
} ; l/o 4bkV  
template < typename T > gCc::[}\Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FV W&)-I  
  { O^yD b  
  return (T & )r; }wR&0<HA  
} lpHz*NZ0  
template < typename T1, typename T2 > u &s>UkR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GK-__Y.  
  { b_xGCBC  
  return (T2 & )r2; k>dzeH  
} )A H)*Mg  
} ; r2;)VS  
 MuCnBx  
cp g+-Zf%  
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> >。 +^v]d_~w_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H@!kgaNF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v^QUYsar  
&[iunJv:eq  
return l(i, j) = r(i, j); 8ECBi(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8WvQ[cd  
v05B7^1@_  
  return ( int & )i; WjsE#9D!of  
  return ( int & )j; A~7q=-  
最后执行i = j; 0-a[[hL?  
可见,参数被正确的选择了。 3a\.s9A "  
li~#6$  
vynchZ+g]  
0?d}Oj  
5u3SP?.&  
八. 中期总结 i!9|R)c  
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: It8m]FN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Af%#&r7W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |37y ="  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?3) IzzO  
:UdH}u!Ek  
YoEL|r|  
L-\o zp  
1ZK~i  
 /i  
九. 简化 )zoO#tX  
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。 Xs7xZ$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l9up?opq  
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: FY6!)/P0I7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mrvPzoF,]  
  +-*/&|^等 V)g{ Ew]:  
2. 返回引用。 F;@A2WD  
  =,各种复合赋值等 6V@?/B  
3. 返回固定类型。 ?}g#Mc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )]~;A c^x  
4. 原样返回。 eED@Z/~6  
  operator, !c3li .  
5. 返回解引用的类型。 ELWm>'Q#9  
  operator*(单目) t9yjfyk9W  
6. 返回地址。 P:8P>#L  
  operator&(单目) HD& Ag  
7. 下表访问返回类型。 d|c> Y(  
  operator[]  @rT}V>2I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +GqV9x 8  
  operator<<和operator>> $NG|z0  
tf+5@Zf]4  
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。 +W-,74A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jJfV_#'N'  
hi(u L>\  
template < typename Left > +,BJ4``*k  
struct value_return n-Qpg  
  { _x ;fTW0  
template < typename T > )5(Ko <"  
  struct result_1 9q=\_[\[  
  { <h"*"q|9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |Q _]+[  
} ; HECZZnM  
r{~@hd'Aj  
template < typename T1, typename T2 > y$n`+%_  
  struct result_2 RU' WHk  
  { cA8"Ft{P)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^%:syg_RM[  
} ; Q[M?LNE`  
} ; PN&;3z Z  
jdF~0#vH  
~>( N<:N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8a SH0dX  
T)QT_ST.9  
下面我们来剥离functor中的operator() EhBYmc" &  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;.g <u  
p*^[ ~}N  
return l(t) op r(t) F;&a=R!.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DY~zi  
return op l(t) =p lG9  
return op l(t1, t2) b&$sY!iU  
return l(t) op 5yhfCe m|  
return l(t1, t2) op * ydU3LG7  
return l(t)[r(t)] -'9sn/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'n)]"G|  
9se ,c  
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: jPjFp35;zb  
单目: return f(l(t), r(t)); wv eej@zs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8+irul{H_  
双目: return f(l(t)); ?z2k 74&M^  
return f(l(t1, t2)); ~e)`D nJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 <CJ`A5N  
d&'}~C`~k  
struct meta_divide #CaT0#v  
  { Ao:<aX,=  
template < typename T1, typename T2 > S1R:/9 z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >**7ck  
  { ua^gG3n0  
  return t1 / t2; Y_}DF.>I P  
} d1`us G"  
} ; m'Thm{Y,?n  
,/qS1W(  
这个工作可以让宏来做: .<!Jhf$  
K`25G_Y3@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n;eK2+}]  
template < typename T1, typename T2 > \ j0L A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BtZycI  
以后可以直接用 S$Cht6m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qOV6Kh)  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]y3'6!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?G#T6$E8  
\.R+|`{tf  
$Y mD;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FTihxC?.L  
Vko1{$}t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jtMN)TM  
class unary_op : public Rettype t/=xY'7  
  { ZS-O,[  
    Left l; K'`N(WiL  
public : `xO9xo#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g]=w_  
X"KX_)GZD  
template < typename T > 483BrFV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?E@ 9Nvr  
      { %D(% lh2  
      return FuncType::execute(l(t)); (5SN=6O  
    } \` |*i$  
uKI2KWU?2  
    template < typename T1, typename T2 > {jOCz1J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PF,|Wzx  
      { 6S;-fj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ax=k0%M[&  
    } -!dL <  
} ; g|W|>`>  
Lh%>> Ht{  
K% ) K$/A  
同样还可以申明一个binary_op +%$'( t s  
F8\nAX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  xZ*.@Pkr  
class binary_op : public Rettype [jD.l;jF  
  { pZu2[  
    Left l; pq"3)+3:  
Right r; , qj  
public : !+?,y/*5(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,FvBZ.4c3=  
: kVEB<G  
template < typename T > !<wM?Q:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hhTM-D1Ehs  
      { Mh04O@"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &></l| hY  
    } !$&3h-l[  
Z7<N<  
    template < typename T1, typename T2 > : QK )Ym  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qwlIz/j  
      { 7|A9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vHY."$|H  
    } 87P.K Yy  
} ; lNcXBtwK@#  
2=3pV!)4}  
IK%fX/tDyc  
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 f^8,Z+n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dMAd-q5{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -[cl]H)V  
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。 2Uf}gG)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l@ +]XyLj  
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。。。 \vBpH'hR,'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #tyHjk  
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) U"} ml  
下面是修改过的unary_op 2;@#i*\Y  
7-nz'-'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^^[MDjNy@  
class unary_op O]OZt,k(  
  { }MKm>N  
Left l; %Lec\(-4L  
  $a|DR  
public : \;w+_<zE5{  
#!wL0 p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~ {sRK  
%m:T?![XO  
template < typename T > T&_!AjH  
  struct result_1 C wKo'PAJ  
  { zG_e=   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |fXwH>'sw  
} ; WlHw\\ur  
*I0{1cST  
template < typename T1, typename T2 > p)d0ZAs  
  struct result_2 v3w5+F  
  {  -lM4*+f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mOj6 4}_`"  
} ; V 0Ul`  
Ol4 )*/oZ  
template < typename T1, typename T2 > >;S/$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zbt>5S_  
  { n>F1G MX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R v6 1*F4  
} YYFJJ,7?  
tcYbM+4e  
template < typename T > zmf`}j[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5}3Q}o#  
  { 38IVSK_  
  return OpClass::execute(lt(t)); #t /.fd  
} J]8nbl  
FL 5u68  
} ; k,>sBk 8  
_@3?yv~ D  
(`}O!;/E}  
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 |r"1 &ow5  
好啦,现在才真正完美了。 %C*oy$.  
现在在picker里面就可以这么添加了: PJu)%al  
yZ t}Jnv  
template < typename Right > "|{O%X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *bu/Ko]  
  { 0Zkb}F2-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~8AcW?4Z  
} Gd$odKtI  
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。 MF/359r)Et  
Ob+L|FbnN  
EB'(%dH  
tp2CMJc{L  
;\=W=wL(  
十. bind hv 18V>8  
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。 yyJ4r}TE  
先来分析一下一段例子 _K{hq<g  
N%{&%C6{  
;+XiDEX0}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :_YpS w<Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *h Ph01  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &) 7umdSgi  
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。 ye1kI~LO(  
我们来写个简单的。 L 0k K'n?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !n4p*<Y6  
对于函数对象类的版本: (9x8,f0z  
{.2A+JT,  
template < typename Func > b'`8$;MII  
struct functor_trait V2kNJwwk  
  { E<;C@B  
typedef typename Func::result_type result_type;  gc@,lNmi  
} ; jj8AV lN  
对于无参数函数的版本: C.dN)?O  
P`wp`HI  
template < typename Ret > w^09|k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WZaOw w  
  { uUb[Dqn  
typedef Ret result_type; SEQ bw](ss  
} ; QSf{V(fs  
对于单参数函数的版本: S/pTFlptCa  
n'ft@7>%h  
template < typename Ret, typename V1 > d V#h~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H"f%\'  
  { s<x2*yVUA  
typedef Ret result_type; <N^2|*3  
} ; `WHP#z  
对于双参数函数的版本: `V[{(&?,n  
|) QE+|?P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RP&H9>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GYYk3\r  
  { 'VCF{0{H~  
typedef Ret result_type; "Q]`~u':  
} ; T:S+P t~  
等等。。。  g!5`R`7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x]6OE]]8L  
Zuod1;qIh  
template < typename Func > aB~?Y+m  
struct func_return ;,n{6`  
  { q?'*T?|  
template < typename T > !Y/$I?13Z  
  struct result_1 !q!.OQ  
  { 1t/#ZT!X/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; & D4'hL3  
} ; %{s<h6{R  
=xFw4 D9  
template < typename T1, typename T2 > 62Yi1<kV@  
  struct result_2 `yJpDGh  
  { !]7r>NS>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '"Q;54S**  
} ; lw0l86^Y  
} ; IBr?6_\%"4  
I:[^><?E  
n%? bMDS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HkFoyy  
!Z2?dhS  
template < typename Func, typename aPicker > DQY*0\  
class binder_1 u-0-~TwD  
  { !\.x7N<)0  
Func fn; *j RNpB{)z  
aPicker pk; UOy9N  
public : '+^HeM^;  
<7cm[  
template < typename T > !lp *0h(7  
  struct result_1 hl?G_%a  
  { U7(84k\j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C]K|;VQ  
} ; lO>w|=<  
-kT *gIJ}  
template < typename T1, typename T2 > j-@3jFu  
  struct result_2 J@w Q3#5a  
  { eS9uKb5n(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ` WIv|S  
} ; }8Tr M0q8  
]Ec\!,54u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wB}s>o\  
]Sg4>tp  
template < typename T > EOWLGleD1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XqMJe'%r  
  { &=y)C/u  
  return fn(pk(t)); {b~l [  
} 4JSf t t  
template < typename T1, typename T2 > tWy0% -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -v#0.3zm  
  { -R@mnG 5  
  return fn(pk(t1, t2)); #x! h BS!  
}  2bwf(  
} ; 'Y{fah  
fF37P8Ir  
={y Mk  
一目了然不是么? @w|'ip5@  
最后实现bind dBkw.VO W  
u*0Ck*pZ  
OI</o0Ca  
template < typename Func, typename aPicker > vfPL;__{Y]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .XQ_,  
  { ;:NW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `b 6j7  
} fOs}5J  
gB,~Y511  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1:5jUUL8  
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。 B*#lkMr  
t=\y|Idc  
十一. phoenix daS l.:1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6jT+kq)  
aj;OG^(!2_  
for_each(v.begin(), v.end(), F @ lJk|*_  
( R@Ch3l@  
do_ X}C }  
[ 6?u9hi  
  cout << _1 <<   " , " ~ {OBRC  
] W Z`u"t^2V  
.while_( -- _1), M:i;;)cq  
cout << var( " \n " ) swEE >=  
) BMMWP   
); ?v?b%hK!;  
~ _R 8; b  
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: 0w[#`  
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 60?/Z2w5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2;N)>[3*J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *CG-F=  
W,'30:#Fr7  
H|&[,&M>  
template < typename Cond, typename Actor > w3oh8NRs_  
class do_while Ux5pw  
  { cC@B\Q  
Cond cd; k4Ed7T-  
Actor act; <RQ\nU  
public : `{BY {  
template < typename T > = rDoXm  
  struct result_1 co^kP##Y  
  { * 0M[lR0t  
  typedef int result_type; dNd(57  
} ; z.EpRJn  
ZdQt!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,kiyx h^  
U'8+YAgc  
template < typename T > 4 0as7.q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {T EF#iF  
  { AP*Z0OFE  
  do }cUq1r-bW  
    { Hxe!68{aR  
  act(t); dJ~AMol  
  } O~Eju  
  while (cd(t)); z2:^Qg  
  return   0 ; +zM WIG  
} 8XFs)1s[  
} ; q^5j&jx Vl  
tB-0wD=PR  
JRfG]u6GU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CHxu%- g  
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。 ! *Snx  
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。  vV5dW  
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。 $mf Z{  
下面就是产生这个functor的类: `a *_b9  
7OSk0%Q,  
-DWyKR= j"  
template < typename Actor > oT9dMhx8  
class do_while_actor 90ZMO7_  
  { P_Rh& gkuK  
Actor act; O2z{>\  
public : z^;0{q,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }.bhsy  
h0i/ v  
template < typename Cond > @ Gxnrh6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KY}c}*0  
} ; @K{1O|V  
%#5yC|o9Pn  
(t$jb |Oa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3-^z<*  
最后,是那个do_ xLID @9Hbu  
\v|nRn,`-  
2/[J<c\G  
class do_while_invoker f,S,35`qa  
  { {,V.IDs8[  
public : %+BiN)R*x  
template < typename Actor > ~MuD`a7#G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s#phs `v  
  { t]dtBt].:  
  return do_while_actor < Actor > (act); LU'<EXUbY  
} la37cG  
} do_; mar6/*`I#+  
B4fMD]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (6b*JQ^^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uO=yQ&  
最后来说说怎么处理break和continue hn-+]Y:  
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。 \OR=+\].9  
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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