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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Gy["_;+xU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SFuSM/Pf  
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, M8 Bp-_  
"\;n t5L  
Xqm ?@JN  
rBL2A  
  class filler kP('X/  
  { tuwlsBV  
public : `:r-&QdU o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .e3@fq  
} ; '*`n"cC:  
.,S`VNU  
k-^^Ao*@  
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: 16I[z+RG  
9&^5!R8  
yCkc3s|DA;  
J#@+1 Nt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e&ZTRgYdi  
\A\?7#9\  
d<OdQvW.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qu $FpOJ  
kl1Q:  
"Zn nb*pOM  
h|'|n/F  
二. 战前分析 _M7|:*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M"K$.m@t  
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 Xu#?Lw  
|)jR|8MAE  
P>~Usuf4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @Bkg<  
  /* --------------------------------------------- */ RlvvO  
vector < int *> vp( 10 ); U_aI!`WXd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G1zP^ogk  
/* --------------------------------------------- */ e9:pS WA-n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rd;t}E$  
/* --------------------------------------------- */ PW"?* ~&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =$^}"}$  
  /* --------------------------------------------- */ M54czo=l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZK2&l8  
/* --------------------------------------------- */ Fpn'0&~-fi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^P [#YO  
A`(Cuw-o  
O<>+l*bk  
.pl,ujv  
看了之后,我们可以思考一些问题: W!9~bBF',  
1._1, _2是什么? 8>vNa  
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\n  
2._1 = 1是在做什么? 5\JV}  
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。 y[cc<wm$  
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。 "k"+qR`fH  
 v1?G  
# E8?2]  
三. 动工 SZtSUt(ss  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "=40%j0  
D"fjk1  
k{Y\YG%b  
$OGMw+$C ^  
template < typename T > @#o 7U   
class assignment n@C#,v#^0  
  { 1UrkDz?X  
T value; rfgsas{F  
public : i6;rh-M?.  
assignment( const T & v) : value(v) {} /K+;HAUTn  
template < typename T2 > @LU[po1I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~Lu,jLKL=[  
} ; e+2lus,u6t  
~<Wa$~oY  
R*ex!u60M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I(j{D>v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l.}gWN9-  
T{#=A$vu  
/@&uaw  
0,__{?!  
  class holder v )2yR~J  
  { 0}k vuuR  
public : 3_eg'EP.E  
template < typename T > f e^s`dsG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b*nI0/cbR.  
  { K6~')9 Q  
  return assignment < T > (t); DEfhR?v  
} >E,/|K*  
} ; n|QA\,=  
Cf<TDjU`|  
xw1,Wbu]  
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: EW)r/Av:,  
cZWW[i  
  static holder _1; 4l/~::y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <X97W\  
+@@( C9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5':j=KQE_  
而不用手动写一个函数对象。 <P Vmr2Jp"  
q}g0-Da  
lKRp9isn^  
>M m.MNU  
四. 问题分析 l,b_' m@  
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。 t#]VR7]  
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。 8L@@UUjr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e5ww~%,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2|M,#2E-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T Q {8 ee{  
f,@~@f X  
五. 问题1:一致性 HE2t0sAYX  
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?| *9r 32]i;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]InDcE  
r9-)+R J  
struct holder d _=44( -  
  { y dzvjp=  
  // UyNP:q:  
  template < typename T > .e S* F  
T &   operator ()( const T & r) const )B5U0iIi  
  { "MOmJYH  
  return (T & )r; K<u~[^R  
} _xP@kN~  
} ; Tl^)O^/  
4)N~*+~\h  
这样的话assignment也必须相应改动: <S@2%%W  
;/^O7KM-  
template < typename Left, typename Right > j8t_-sU9 i  
class assignment !6s]p%{V  
  { !<>`G0  
Left l; qMBEJ<o  
Right r; @c,=c+-  
public : @oMl^UYM=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5pE@Ww  
template < typename T2 > -dUXd<=ue  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }-WuHh#  
} ; X=JAyxY  
JCITIjD7=  
同时,holder的operator=也需要改动: CT{ X$N  
f%STkL)  
template < typename T > IS!]!s'EI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lb2/ Te*  
  { *>j4tA{b@v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Bq85g5Dc  
} a'\fS7aE0l  
"&kXAwe  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t\<*Q3rl-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o6:p2W  
`+WQ^dP@  
return l(rhs) = r; tpKQ$) ed  
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。 MXY!N /  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'p'nAB''!  
S3 /Z]?o  
template < typename Tp > 2FTJxSC  
class constant_t $D#eD.  
  { )$FwB6^  
  const Tp t; gO! :WD  
public : *wz62p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #!M;4~Sfx  
template < typename T > HG})V PBa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9'\*Ip^  
  { SL%lY  
  return t; rEZMX2  
} hKp-"  
} ; W#<ZaGsq  
:B4X/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |Iq\ZX%q  
下面就可以修改holder的operator=了 Y3f2RdGl  
/ =:X,^"P  
template < typename T > <F5x}i~(C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EXbhyg  
  { +p)kemJ~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '\Hh  
} 3sBu`R*hk  
v!?>90a  
同时也要修改assignment的operator() GVzG  
;(9q, )  
template < typename T2 > X9n},}bJ"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C+c;UzbD  
现在代码看起来就很一致了。 u+vUv~4A6  
\!:^=2VF  
六. 问题2:链式操作 UPJ3YpK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x AR9* <-  
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。 ]W 6!Xw)[  
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。 #+Cu&l  
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。 djtCv;z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct elm]e2)F  
FQCz_ z  
template < typename T > Q>emyij  
struct result_1 bIahjxd:  
  { %,G0)t   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (y!<^ Q  
} ; 1-60gI1)  
Kr|9??`0E  
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: hbv>Jjd  
w#M66=je_  
template < typename T > \"@BZ.y  
struct   ref DkGC+Dw  
  { Y-Gqx  
typedef T & reference; +\n8##oAI  
} ; IH1 fvW e  
template < typename T > X8(, ,>_  
struct   ref < T &> ZkZTCb`/l  
  { yb:Xjg7   
typedef T & reference; 7Z+4F=2ff  
} ; z tLP {q#  
I+]q;dF;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CPCjY|w7   
2'zYrdem  
template < typename T > {m/h3hjFa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y9OxPq.Cy  
  { Eh&et0&=g  
  return l(t) = r(t); o%E^41M7E  
} +84JvOkWi  
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。 D> |R.{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 - W5ml @  
8f37o/L  
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 <g|\]\C|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J`*!U4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P<@V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 { ke}W  
最后的布局是: "[ 091<  
                Add "Y Z B@  
              /   \ YVMwb@|  
            Divide   5 oyS43/."  
            /   \ CE19V:zp  
          _1     3 VgHVj)ir  
似乎一切都解决了?不。 z+>FKAF  
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。 +p:#$R)MW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Qb}1tn)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ppjS|l*`  
0T{Z'3^=  
template < typename Right > Bg?f}nu7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DRC2U%[  
Right & rt) const y3 vDKZ  
  { t<Iy `r7 1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u&HLdSHe  
} HD1+0<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -^i[   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ps@a@d"83  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [J'O5" T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 l0^~0xlED  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y my/`%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Lb2bzZbhx  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: o\oS_f:RD  
&QaFX,N"  
template < class Action > Lc<v4Bp  
class picker : public Action TmZ% ;TN  
  { `@$qy&AJ  
public : bT^6AtsJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .</`#   
  // all the operator overloaded h/7m.p]  
} ; 1Y2]jz4  
n2NxO0  
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。 &R? \q*  
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: %s}c#n)N  
TC7Rw}jF  
template < typename Right > To_Y 8 G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :T62_cFG  
  { t u )kWDk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZK1H%&P=R  
} zGfF.q}  
T}%8Vlt]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i(hI\hD  
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。 n]?KDID;  
v{/z`J!JR  
template < typename T >   struct picker_maker f~HC%C YH  
  { EDMuQu/D8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sop *?0  
} ; 8F?6Aq1B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8zDLX,M-  
  { 7+!4pf  
typedef picker < T > result; g j(|#n5C  
} ; p$mx  
f6\`eLGi1  
下面总的结构就有了: #H0-Fwo  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }XJA#@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 it Byw1/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |ia#Elavo  
至此链式操作完美实现。 C`4m#  
PV[ Bqt  
Q L0  
七. 问题3 #(i9G^K  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FX"j8i/N  
Pv- i.  
template < typename T1, typename T2 > ,~ z*V;y)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zWN<"[agc  
  { v- 793pr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hH&A1vUv  
} XfYMv38(  
%QYH]DR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: QD2;JI2  
pTQ70V3  
template < typename T1, typename T2 > r |H 1Yy  
struct result_2 -2o_ L?  
  { DG%vEM,y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v(|Arm?  
} ; `>i8$q%  
YadG05PDe  
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? 50< QF  
这个差事就留给了holder自己。 QPc4bg\J~t  
    ZOAHM1ci  
&nKb<o  
template < int Order > <"GgqyRzv  
class holder; WQJnWe   
template <> ?M<q95pL  
class holder < 1 > 3PLYC}Jq  
  { PVCFh$pnw  
public : q(Q$lRj/I-  
template < typename T > yi29+T7j4S  
  struct result_1 UrMEL; @g  
  { n+'gVEBA  
  typedef T & result; IqA'Vz,lL  
} ; |~+i=y  
template < typename T1, typename T2 > j aU.hASj  
  struct result_2 Lrrc&;  
  { bgk+PQ#S-  
  typedef T1 & result; rpB0?h!$  
} ; X[e:fW[e)  
template < typename T > y7X2|$9z-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bjO?k54I  
  { ij=_h_nA  
  return (T & )r; ~K7$ZM  
} NFs Cq_f  
template < typename T1, typename T2 > {^z>uRZ3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |E}-j;(  
  { P]~apMi:  
  return (T1 & )r1; `X8wnD  
} /WxCsQn  
} ; QC,LHt?6  
_HAtTW  
template <> z^FJ  
class holder < 2 > rGn6S &-  
  { N6>ert1  
public : xlP0?Y1Bl  
template < typename T > K Y=$RO  
  struct result_1 ^b;3Jj  
  { 'PS_|zI  
  typedef T & result; p.ks jD  
} ; X-_ $jKfM  
template < typename T1, typename T2 > Ue?mb$ykC.  
  struct result_2 =$w QA  
  { ZL7#44  
  typedef T2 & result; ,6EFJVu \  
} ; l^cz&k=+  
template < typename T > 9OS~;9YR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hz >_tA"^T  
  { "XB6k 0.#  
  return (T & )r; o..iT:f;n  
} .FdzEauVc  
template < typename T1, typename T2 > %(X^GL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %7S{g  
  { ty>9i]Y-  
  return (T2 & )r2; u[<ij  
} h N U.y  
} ; Y(/y,bJ?jp  
k^{}p8;3  
4;|@eN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 h`@z61UI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e#<A\?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MwHxn%  
0hpU9w}12  
return l(i, j) = r(i, j); s}93nv*ez  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O4g2s8k  
ww5UQs2sn  
  return ( int & )i; sDZ<X A  
  return ( int & )j; ?X'l&k>  
最后执行i = j; NtDxwzj  
可见,参数被正确的选择了。 }nK=~Wcu\  
0-~F%:x  
uE ^uP@d  
Swxur+hfH  
qCI0[U@  
八. 中期总结 #ULzh&yO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: b(Nxk2uv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 peZ'sZ6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *G"}m/j-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NcyE_T  
i$g6C  
BmI'XB3'P  
nj <nW5[  
G Tz>}@W  
mcb|N_#n/  
九. 简化 m4@Lml+B,  
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。 qir8RPW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VfT@;B6ALF  
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: 1 uJpn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p_EWpSOt7  
  +-*/&|^等 8=,?B h".  
2. 返回引用。 Ro.br:'Bw  
  =,各种复合赋值等 U}<'[o V  
3. 返回固定类型。 cq4sgQ?sW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b ~C^cM  
4. 原样返回。 YfUo=ku  
  operator, ZPlY]e  
5. 返回解引用的类型。 9`Y\`F#}q  
  operator*(单目) rebWXz7  
6. 返回地址。 !a7YM4D  
  operator&(单目) _ YcIG OL  
7. 下表访问返回类型。 CTf39R|7_  
  operator[] ,aU8. J_U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 THcX.%ToT  
  operator<<和operator>> B42qiV2/k  
P0l.sVqL  
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。 *EF`s~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :+v4,=fHy  
qpX`Z Y^  
template < typename Left > jJK@i\bU_  
struct value_return gJJBRn{MI  
  { \Z^Tk   
template < typename T > 2!nz>K  
  struct result_1 Id?2(Tg  
  { C4|H 5H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yaK4% k  
} ; ,D93A  
+-PFISa<r  
template < typename T1, typename T2 > F @uOXNz)  
  struct result_2 NI2-*G_M  
  { uX8G<7O^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *d}{7UMy#  
} ; Os[50j!4>  
} ; UJ^-T+fut  
T5+ (Fz  
>8EmfjUoc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;BW-ag \9  
,L;%-}#$  
下面我们来剥离functor中的operator() G8@LH   
首先operator里面的代码全是下面的形式: X-F:)/$xG  
J8@7 5p9  
return l(t) op r(t) K{`3,U2Wx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  <xwaFZ  
return op l(t) qj*77  
return op l(t1, t2) b/&{:g!B  
return l(t) op nzl3<Ar  
return l(t1, t2) op :Y[?@/m4  
return l(t)[r(t)] {TC_ 4Y|8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hEfFMi=a`  
x-H R[{C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %!V=noo  
单目: return f(l(t), r(t)); ?dQ#%06mn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |K'7BK_^J  
双目: return f(l(t)); D)J'xG_<O  
return f(l(t1, t2)); f=Kt[|%'e  
下面就是f的实现,以operator/为例 10ZL-7D#m  
+5ue) `  
struct meta_divide 3bR 6Y[  
  { 1V;m8)RF  
template < typename T1, typename T2 > ZnRE:=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ke5_lr(  
  { %VGQ{:  
  return t1 / t2;  4FcY NJq  
} Wq/0}W.  
} ; ($s%B  
cE3V0voSw1  
这个工作可以让宏来做: 4/QQX;w  
FSyeDC^@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3.D|xE]g  
template < typename T1, typename T2 > \ --g? `4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l1D"*J 2`  
以后可以直接用 DTM xfQdk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J85Kgd1 \a  
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 W%P0X5YQ  
(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。。。) fXB64MNo  
jWerX -$  
d>jRw  
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 ul ag$ge  
zHt}`>y&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1/ vcj~|)t  
class unary_op : public Rettype e(EXQP2P>  
  { Yc~c(1VRz  
    Left l;  *egAx  
public : U?yKwH^{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %|gj46  
]?j[P=\  
template < typename T > Avo"jN*<d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y )9]I6n7  
      { QTuj v<|  
      return FuncType::execute(l(t)); m|cT)-  
    } tC'@yX  
^|h})OHV  
    template < typename T1, typename T2 > DX4"}w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ${w\^6&  
      { #>(h!lT_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I DtGtkF  
    } \:d|'r8OCM  
} ; h2fTG  
* 57y.](w  
4I<U5@a  
同样还可以申明一个binary_op pk:2>sx/  
qC$h~Epp4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^fbw0  
class binary_op : public Rettype <P)0Yu  
  { zFGZ;?i  
    Left l; SBqx_4}  
Right r; *<T,Fyc|  
public : K)8N8Js(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4f{(Scg  
]Qb85;0)  
template < typename T > Q]2v]PJ6"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bx8|_K*^  
      { !mtX*;b(e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *Wmn!{\g  
    } YF(TG]?6  
UXN!iU)  
    template < typename T1, typename T2 > _b1w<T `  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bi|XdS$G  
      { $l!+SLK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D_4UM#Tw  
    } dr8`;$;G*  
} ; ILq"/S.  
+x"cWOg  
jM  DG  
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 om'DaG`A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  2t7Hu)V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rezH5d6z62  
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。 = ;"$t_t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #{u>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @x z?^20N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KZ}F1Mr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fb||q-E  
下面是修改过的unary_op B)cVbjTn  
G~;hD-D~.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WSPlM"h  
class unary_op h% T$m_  
  { ]jL`*tI\S  
Left l; d 9n{jv|  
  .^J7^ Ky,  
public : ]C me)&hX  
h"~GaI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |2eF~tJqc  
Pxn;]!Z #  
template < typename T > "|:I]ZB  
  struct result_1 ve|`I=?2  
  { `*nK@:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M!ra3Y  
} ; 6s"Erq5q  
_4VS.~}/R  
template < typename T1, typename T2 > )~X*&(7RR}  
  struct result_2 wEImpsC`  
  { ]%K 8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mjd9]HgN  
} ; ~!w()v n  
E'g2<k  
template < typename T1, typename T2 > J0hY~B~X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *?#t (Y[  
  {  j`9+pI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jJmg9&^R  
} @fH?y Z=>  
3 #zw Y  
template < typename T > |H)WJ/`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +I?T|Iin  
  { Hlw0i a  
  return OpClass::execute(lt(t)); \y%:[g}Fvw  
} W~1MeAI  
I&e ,R  
} ; =v$H8w  
r"MKkS EM  
MpV6Vbp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xCd9b:jG  
好啦,现在才真正完美了。 k-( hJ}N  
现在在picker里面就可以这么添加了: Us ]Uy|j  
a%-P^M;a2  
template < typename Right > Xj\SJ*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^%v<I"<Uq5  
  { .kT5 4U;{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BW>f@;egg  
} `NC{+A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HgwL~vG  
aQ ~  
VvwQz#S  
VK+#!!Ha  
~67L  
十. bind 5@+8*Fdk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;mXr])J  
先来分析一下一段例子 7/;Xt&  
7CGKm8T  
2w=0&wG4K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /hue]ZaQq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #![i {7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #]ii/Et#x  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'iN8JO>  
我们来写个简单的。 :8;8-c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?o h3t  
对于函数对象类的版本: uOEFb  
ku*|?uF  
template < typename Func > {Ex0mw)T  
struct functor_trait a$I; L  
  { K<b -|t9f  
typedef typename Func::result_type result_type; )gNHD?4x  
} ; %D z|p]49!  
对于无参数函数的版本: S:] w@$  
@:i>q$aF  
template < typename Ret > a%f5dj+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > apUV6h-v  
  { }k}5\%#li5  
typedef Ret result_type; t=~5 I >  
} ; 3Gt'<E|"  
对于单参数函数的版本: Dj>.)n  
`S Wf)1K  
template < typename Ret, typename V1 > &adKKYN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7/(C1II.Q  
  { B$Jn|J"/6  
typedef Ret result_type; SSi}1  
} ; bTKzwNx  
对于双参数函数的版本: Tk/K7h^  
A 20_a;V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3Nw9o6`U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A]B D2   
  { W"|89\p}  
typedef Ret result_type; $,icKa   
} ; THK)G2 =  
等等。。。 6R@ v>}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [kz<2P  
wmY6&^?uS  
template < typename Func > jKQnox+=  
struct func_return <s-_ieW'  
  { LP_ !g  
template < typename T > >'Nrvy%&0  
  struct result_1 Oa7`Y`6  
  { fCZbIt)Eh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; blaxUP:  
} ; n?aogdK$V  
2hf]XV\  
template < typename T1, typename T2 > Yk<?HNf  
  struct result_2 Ik=KEOz  
  { I2|iqbX40Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~oT0h[<  
} ; mRfF)  
} ; {Ca#{LeLk  
:?jOts>uP  
suPQlU>2sj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z\i@Qa+r  
yBauK-7*c  
template < typename Func, typename aPicker > SLz^Wg._  
class binder_1 )e9(&y*o  
  { VILzx+v M  
Func fn; (sO;etW  
aPicker pk; YG?W8)T  
public : 5H==m~  
8Z/P<u  
template < typename T > 7Y @ &&  
  struct result_1 athU  
  { qN+ngk,:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 33[2$FBf  
} ; wvJm)Mj+  
%S.R@C[3  
template < typename T1, typename T2 > wC<!,tB(8  
  struct result_2 v2JC{XqrI  
  { Aq QArSu,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Thw E1M  
} ; 4\ H;A  
"+&|$*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0l^-[jK)  
Sxjwqqv  
template < typename T > Q>JJI:uC4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2@:Go`mg  
  { 5"^$3&)  
  return fn(pk(t)); 6/.-V1*O  
} ?$pp%  
template < typename T1, typename T2 > Bz9!a k~4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DDc?G Y:  
  { ,t5Ku)eNm  
  return fn(pk(t1, t2)); J03yFT,dF  
} yXR$MT+~  
} ; d1``} naNw  
cm6cW(x6  
#s)6u?N  
一目了然不是么? kVy%y"/  
最后实现bind @aY 8VL7C0  
& 2>W=h  
+<|6y46  
template < typename Func, typename aPicker > I r<5%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e6QUe.S  
  { @lDoMm,m'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j5G8IP_Wx  
} `kVy1WiY  
p_) V@ 7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K.",=\53  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HPg@yx"U  
#l+U(zH:JG  
十一. phoenix ,g 6w2y7 ]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /b@8#px  
GO+cCNMa"  
for_each(v.begin(), v.end(), bh3}[O,L A  
( u! x9O8y  
do_ +i4S^B/8i  
[ }O<=!^Y;A  
  cout << _1 <<   " , " %mt|Dl  
] 3!,XR\`[  
.while_( -- _1), } R;.~F  
cout << var( " \n " ) 3/@7$nV  
) bQr H8)  
); Tc T%[h!  
SwV0q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *y='0)[BD  
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 b{b2L.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O!\P]W4r$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ym8G=KA  
O0i_h<T  
o(u&n3Q'  
template < typename Cond, typename Actor > '_@Y  
class do_while 5nkx8JJ  
  { >hJ$~4?  
Cond cd; |K,9EM3  
Actor act; &Op, ?\   
public : vjhd|  
template < typename T > YRfs8I^rg  
  struct result_1 }'b 3'/MJ  
  { _b&Mrd  
  typedef int result_type; FL,jlE_  
} ; 6p1\#6#@  
S>/p6}3]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M-e!F+d{od  
^}8(o  
template < typename T > )~rf x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {W)Kz_  
  { (vB aem9  
  do S1E =E5  
    { ug.mY=n '  
  act(t); 1y2D]h/'  
  } {Uz@`QO3  
  while (cd(t)); 9gZMfP  
  return   0 ; JN .\{ Y  
} /!=uM .  
} ; TUw^KSa  
u}\F9~W-{  
}/nbv;)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X};m\Bz  
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。 me_DONW  
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。 =!w5%|r.  
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。 v~H1Il_+  
下面就是产生这个functor的类: mS p -  
*`mPPts}  
zH0%; o}  
template < typename Actor > yM}}mypS  
class do_while_actor $3[IlQ?  
  { WS/^WxRY  
Actor act; n#uH^@#0  
public : +iz5%Qe<f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5Q#;4  
Kfa7}f_  
template < typename Cond > Wb+^Ue  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; # =V%S 2~  
} ; e6z;;C@'G  
lM86 *g 'l  
K_{f6c<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4v_?i @,L  
最后,是那个do_ m2E$[g  
-wH#B<'  
 }fpK{db  
class do_while_invoker %6+J]U  
  { orVsMT[A  
public : b'Pq [ )  
template < typename Actor > ?&I gD.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q&] }`Rp=  
  { H%t/-'U?  
  return do_while_actor < Actor > (act); O$k;p<?M  
} 7!+kyA\}r^  
} do_; nd3=\.(P  
D9zw' R Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rlT[tOVAY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XSyCT0f08  
最后来说说怎么处理break和continue lhw]?\  
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。 *:J#[ET,  
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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