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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +zz\*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7Ne`F(c  
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, l0%qj(4`6&  
6)B6c. 5o  
$%ts#56*  
I8RPW:B;B  
  class filler .2V`sg.!  
  { !qjIhZi  
public : M],}.l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >,V~-Tp  
} ; K4V\Jj1l  
f 4Yn=D=_  
^3B&E^R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1dgy-$H~  
6zfi\(fop  
)`sEdVxbr  
L9G xqw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OE=]/([  
D$wl.r  
$&!i3#FF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :XP/`%:  
M-Tjp'=*  
kkz{;OW  
[-$:XOO  
二. 战前分析 {+&qC\YF  
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。 ('u\rc2 R  
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 {xGM_vH1  
*b@YoQe3!  
{"([p L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c[I4'x  
  /* --------------------------------------------- */ FYs-vW{  
vector < int *> vp( 10 ); !((J-:=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rh6gB]X]3:  
/* --------------------------------------------- */ #EO@<> I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gq^j-!Q)Q<  
/* --------------------------------------------- */ #nv =x&g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ("7rjQjRz  
  /* --------------------------------------------- */ P&s-U6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yi*2^??` 1  
/* --------------------------------------------- */ el;eyGa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #Pf?.NrTn  
"GTlJqhk  
_8f? H#&  
VT;Vm3\  
看了之后,我们可以思考一些问题: d*e0/#s  
1._1, _2是什么? d\_$Nb*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z~S(OM@olJ  
2._1 = 1是在做什么? b85r=tm   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p:GB"e9>H  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8-2e4^ g(  
xxsax/h  
7l%]/`Y-  
三. 动工 _Prh&Q1zs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1j9R^  
- DO  
Ob+Rnfx37  
ID#p5`3n  
template < typename T > m!qbQMXn  
class assignment IsC`r7  
  { z; dFS  
T value; 3Dd"qON!  
public : ZJ$nHS?ra  
assignment( const T & v) : value(v) {} @&AUbxoj  
template < typename T2 > ?OYK'p.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  <:,m  
} ; ^{IF2_h"  
3($cBC  
O)$rC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AO R{Xm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k`5jy~;  
"x+o(jOy  
1^x "P#u  
#s\HiO$BT  
  class holder C3XB'CL6  
  { [%);N\o2Y  
public : P0B`H7D  
template < typename T > v/fo`]zP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TQ{rg2_T  
  { Vw^2TRU  
  return assignment < T > (t); T ke3X\|  
} CWTPf1?eB  
} ; x'4q`xDa  
3?do|>  
[dQL6k";b  
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: kgq"b)  
y .O%  
  static holder _1; m>H+noc^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  ?)_?YLi  
fbG+.'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Mh 3v@K:  
而不用手动写一个函数对象。 &!xePKvO6k  
ko2T9NI:S  
W7F1o[  
$j+RUelFY  
四. 问题分析 9?jD90@ }  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |2$wJ$ I  
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。 V>$A\AWw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?F^$4:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }f~:>N#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 + Z7 L&BI  
,[} XK9  
五. 问题1:一致性 ,R-T( <r  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0gLl>tF[H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _i/x4,=xv  
(mNNTMe  
struct holder 0:CIM  
  { a7]wPXKq  
  // nRE(Rb Re  
  template < typename T > .qN|.:6a  
T &   operator ()( const T & r) const Yq$KYB j  
  { <r@w`G  
  return (T & )r; xF#'+Y  
} H n^)Xw  
} ; *&=sL  
u . xUM  
这样的话assignment也必须相应改动: k Y}r^NaQA  
[1LlzCAFBw  
template < typename Left, typename Right > pM|m*k  
class assignment DR%16y<h  
  { W RBCNra  
Left l; ZM6`:/lc  
Right r; K+s@.D9J  
public : Ao0p=@Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~$WBcqo  
template < typename T2 > c\J?J>xz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !Qqi%  
} ; eTeZ^G  
ef Moi'v  
同时,holder的operator=也需要改动: l\HLlwYO  
**D3.-0u&  
template < typename T > NMM$ m!zg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K&\ q6bU  
  {  W0&x0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )F$<-0pT  
} #[uDVCM  
]gw[ ~  
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。 9W7 ljUg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @MoBR.  
~YH'&L.O  
return l(rhs) = r; -J06H&/k  
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。 X0}+X'3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6dN W2_  
6H#4iMeh  
template < typename Tp > ~ \{a<-R  
class constant_t M3 TsalF  
  { JZo18^aD"'  
  const Tp t; $$5E+UDOs  
public : Hdn%r<+c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  s-Z<  
template < typename T > >,9ah"K_x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wDvG5  
  { pz hPEp;  
  return t; kA"|PtrW  
} j@Ta\a-,x  
} ; VqIzDs  
}x9D;%)/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^5GyW`a}  
下面就可以修改holder的operator=了 )Z=S'm k4_  
r=J+  
template < typename T > eXYf"hU,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TdCC,/c 3  
  { B1U<m=Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sU=7)*$  
} ZHN@&Gg6)  
%3:[0o={d  
同时也要修改assignment的operator() J-k/#A4o  
K!+IRA@  
template < typename T2 > 8E+]yB"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } moOc G3=9  
现在代码看起来就很一致了。 +NT8dd  
O6[ 4=4L  
六. 问题2:链式操作 jY+u OH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .,9e~6}  
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。 n | M~C\*  
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。 Sc/\g  
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。 D^30R*gV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O u-/dE%  
yU{Q`6u T  
template < typename T > <NYf!bx  
struct result_1 0DB8[#i%:  
  { (>R   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h 3`\L4b  
} ; =>LQW;Sjz  
i[#XYX'\  
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: |b+ZKRW  
!!\x]$v  
template < typename T > }|j \QjH  
struct   ref _-R&A@  
  { y[64O x  
typedef T & reference; KB$S B25m  
} ; 6]^~yby P  
template < typename T > Pe,:FIp,  
struct   ref < T &> 0|=,!sY  
  { `mE>h4  
typedef T & reference; 7/969h^s  
} ; us7t>EMmB  
}HKt{k&$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r1A<XP|1?I  
49Q tfk  
template < typename T > QUO'{;,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yf?hl  
  { 51Q m2,P1^  
  return l(t) = r(t); Q|7$SS6$  
} Zn{Y+ce7d  
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 (( y D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TCLXO0  
Pea2ENe3  
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 B4M rrW4=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |6O7_U#q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NE)Yd7m-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5I6u 2k3  
最后的布局是: |\<L7|hb9  
                Add E rrs6  
              /   \ 8:sQB% BB  
            Divide   5 ]/6i#fTw  
            /   \  X? l5}  
          _1     3 /_D_W,#P  
似乎一切都解决了?不。 3Ow bU  
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。 &`%J1[dy  
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。 [lz#+~rOS  
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: L:_GpZ_  
)jPIBzMys  
template < typename Right > : =f!>_r+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i1 >oRT{Z  
Right & rt) const m|]:oT`M  
  { Ju@8_ ?8=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A:4?Jd>  
} xS+!/pBf"Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Aryp!oW  
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。 ?P%-p  
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。 % 4Gt^:J"  
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。 d^+0=_[PmK  
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。 Mpx98xcO  
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? 5rH?FQE  
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: ^r@,(r6w  
`Fx+HIng,  
template < class Action > H#/Hs#  
class picker : public Action ;-Ki`x.oJ  
  { ~Z:)Y*  
public : ufn% sA  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  Eyq4w  
  // all the operator overloaded v];P| Fi  
} ; j@s*hZ^J+  
9U4 D$M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 mfx-Ja_a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 5q;c=oRUj  
z)ndj 1,#)  
template < typename Right > Sfa;;7W@R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p|>m 2(|  
  { odTa 2$O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .G-L/*&%  
} 1$)}EL   
>+9:31p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e8 1+as  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ix_&os]L_  
GMlJM  
template < typename T >   struct picker_maker 8gxo{<,9  
  { |)y-EBZe\"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y~k,AJ{ ^  
} ; &)izh) FA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _%wB*u,X  
  { sQmJ3 (:HO  
typedef picker < T > result; sLd%m+*p  
} ; J -z <&9  
6>gm!6`  
下面总的结构就有了: 3Dx@rW\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ( TJGJY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9Cs/B*3)b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g=$nNQ \6=  
至此链式操作完美实现。 1T}jK^"  
NpH9}, 1i  
3/ '5#$  
七. 问题3 c"diNbm[  
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。 ! NJGW  
TDX~?> P  
template < typename T1, typename T2 > cI'su?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +y^'\KN  
  { #x6EZnG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #wZbG|%  
} 0|6Y% a\U  
a Z8f>t1Q  
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: Vy6~O|68=  
^"iJ  
template < typename T1, typename T2 > cs 58: G5  
struct result_2 T>|Y_3YO_a  
  { OHv4Yy]$B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zeD=-3  
} ; r72zWpF!Ss  
|$C fm}  
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? Gi\Z"MiBZ  
这个差事就留给了holder自己。 SB`xr!~A]  
    Y,?kS dS  
_:>t$* _  
template < int Order > n-{.7  
class holder; L]q%;u]8!  
template <> P8[k1"c!  
class holder < 1 > dKY#Tl]  
  { ?e\u_3- 9  
public : PPde!}T$  
template < typename T > a- lF}P\  
  struct result_1 kDG?/j90D  
  { XUA%3Xr  
  typedef T & result; Ya}}a  
} ; a@-bw4S D  
template < typename T1, typename T2 > qIxe)+.  
  struct result_2 IP^1ca#<  
  { %{jL+4veoL  
  typedef T1 & result; ,/"0tP&_;  
} ; 6]mAtA`Y  
template < typename T > Z= =c3~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iO"ZtkeNr  
  { @O|`r(le  
  return (T & )r; :jJ0 +Q  
} ,u9 >c*Ss\  
template < typename T1, typename T2 > ZAgtVbO7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >`<qa!9  
  { o7^0Lo5Z?  
  return (T1 & )r1; </b_Rar  
} xyHv7u%*  
} ; z'*{V\  
(+}44Ldt  
template <> 7=s7dYlu  
class holder < 2 > -"I9`  
  { "-\8Y>E  
public : DT_%Rz~<  
template < typename T > I|Mw*2U  
  struct result_1 qfRrX"  
  { .*Z#;3  
  typedef T & result; .EC~o  
} ; Y?-Ef sK  
template < typename T1, typename T2 > !$#5E1:\  
  struct result_2 >>cL"m  
  { n]t3d  
  typedef T2 & result; LP/SblE  
} ; a*t>Ks'C  
template < typename T > LYiIJAZ.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D~M*]&  
  { CF v]wS  
  return (T & )r; 8U n0<+b  
} -C8LM ls  
template < typename T1, typename T2 > )@<HG$#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,t!I%r  
  { {;O j  
  return (T2 & )r2; N36B*9m&p  
} cM\BEh h  
} ; mex@~VK  
t>x!CNb'C  
WO6+r?0M2  
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> >。 b;nqhO[f}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wr~Qy4 ny  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S]A[eUF~  
vQj{yJ\l1  
return l(i, j) = r(i, j); &*oljGt8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q\<NW%KtX  
[ua[A;K  
  return ( int & )i; V{ ~~8b1E  
  return ( int & )j; c7R&/JV  
最后执行i = j; c=^69>w  
可见,参数被正确的选择了。 BU7QK_zT:  
h)aLq  
k=G c#SD5_  
Cq3Au%7  
f0YBy<a  
八. 中期总结 7K+eI!m.s  
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: m>?|*a,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N`qGwNT%G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 16Jjf|]j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mo,"3YW  
L0w2qF  
4G hg~0  
mX, @yCI  
er2;1TW3E  
EfkBo5@Qi  
九. 简化 M:L-j{?y_  
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。 v- p8~u1N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >FJK$>[1:p  
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: Y![8-L|Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6q7jI )l  
  +-*/&|^等 02)Ybp6y  
2. 返回引用。 +UX} "m~W  
  =,各种复合赋值等 vl?fCO  
3. 返回固定类型。 54/ZGaonz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7[i&EPN  
4. 原样返回。 qD /h/  
  operator, r"p"UW9og  
5. 返回解引用的类型。 o{ccO29H/  
  operator*(单目) OAEa+V  
6. 返回地址。 EW3--33s  
  operator&(单目) i8DYC=r  
7. 下表访问返回类型。 uax kGEXr  
  operator[] ]7RK/Zu i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  =vDpm,  
  operator<<和operator>> F!2VTPm9z  
#-{ljjMQI  
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。 \`%#SmQF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;&kZ7%  
KXUJ*l-5  
template < typename Left > ?,C'\8'  
struct value_return f9hH{ ( A  
  { Ri}JM3\J  
template < typename T > ;!OME*?m<  
  struct result_1 zm4e+v-  
  { m`b:#z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NH1ak(zHW  
} ; y5Fgf3P@ju  
LmUR@ /V Q  
template < typename T1, typename T2 > <l>L8{-3  
  struct result_2 E/D@;Ym18  
  { 3wfJ!z-E8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U.<ad  
} ; Eh[NKgYL  
} ; u/wWD@,  
Jq+@%#G  
@[n%q.|VB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EJJ&`,q  
B*^QTJ  
下面我们来剥离functor中的operator() M?kXzb\O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5 RYrAzQo  
+!G)N~o  
return l(t) op r(t) MW=rX>tE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tMo=q7ig  
return op l(t) APU~y5vG (  
return op l(t1, t2) pvRa  
return l(t) op s&DAO r!i  
return l(t1, t2) op 9'KOc5@l^  
return l(t)[r(t)] =S\pI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lg 1r]  
u:,B&}j  
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: : %U lNk  
单目: return f(l(t), r(t)); w2K>k/v{-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ytV4qU82G  
双目: return f(l(t)); Ev48|X6  
return f(l(t1, t2)); ~$7YEs)  
下面就是f的实现,以operator/为例 0f;|0siTAm  
u0$}VO5/a  
struct meta_divide wqyF"^It"  
  { s##XC^;p[  
template < typename T1, typename T2 > T'N/A9{q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gpCWXz')i  
  { &@qB6!^  
  return t1 / t2; ;3Q3!+%j  
} P+0 -h  
} ; p#gf^Y5  
cWI7];/d;  
这个工作可以让宏来做: 5)gC<  
^n\g,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #Q|ACNpYM  
template < typename T1, typename T2 > \ <,9rXjeRl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VxU{ZD~<Z"  
以后可以直接用 ,~NJ}4wP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .;&4'ga4  
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 ,@Elw>^  
(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。。。) !ed0  
<_4'So>  
_ n4C~  
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 xB}B1H%  
YH-W{].  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4>]B8ZxH  
class unary_op : public Rettype Qaiqx"x3  
  { =DI/|^j{ ;  
    Left l; ;]2d%Qt  
public : Nh6!h%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a3:1`c/~\  
mEV@~){  
template < typename T > rwAycW7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lK#uya g  
      { T lB+ tV>  
      return FuncType::execute(l(t)); 0'R}'  
    } AQ,%5MeqJ  
s6I/%R3  
    template < typename T1, typename T2 > B> zQ[e@t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DF"*[]^[  
      { So#>x5dL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z>spRl,dr  
    } >W'"xK|:  
} ; d*:J0J(  
PB@jh}  
M+L0 X$}NZ  
同样还可以申明一个binary_op "GAKi}y">v  
&GI'-i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RP 6hw|  
class binary_op : public Rettype w.Go]dpK  
  { bWMb@zm  
    Left l; 4& 9V  
Right r; et`rPK~m  
public : r#^uY:T%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gE6{R+sp  
B)Dsen  
template < typename T > (KT+7j0^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =5g|7grQ:`  
      { tU>4?`)E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =#vU$~a  
    } ]?hlpL  
!]P=v`B.  
    template < typename T1, typename T2 > ='HLA-uT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g"D:zK)  
      {  37|EG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4HyD=6V#  
    } ,f[Oy:fr  
} ; ZZW%6-B  
hj3wxH.}  
iD:T KB_r  
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 8{p#Nl?U1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kT&GsR/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (vbI4&r  
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。 Dfd%Z;Yu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4I;$a;R!  
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。。。 u:\DqdlU`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {uiL91j.  
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) v79\(BX  
下面是修改过的unary_op V"|j Dnn5  
wUmcA~3D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xc$jG?83#  
class unary_op X1%_a.=VF  
  { eo4v[V&  
Left l; p 4lB#  
  `AhTER  
public : 4J2C# Cs  
O4,? C)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NQ\<~a`Eq  
:z+l=d:4  
template < typename T > f >\~h,SLL  
  struct result_1 (EOYJHZB!  
  { Gv 6#LcF#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k)S'@>n{u  
} ; }zHG]k,j  
x]|-2t  
template < typename T1, typename T2 > Ba;tEF{X  
  struct result_2 2r#W#z%vS  
  { <VmEXJIk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ert` ]s~  
} ; DgC;1U'  
W/<C$T4  
template < typename T1, typename T2 > 93y!x}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lhJZPnx~  
  { &y:SK)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6>/g`%`N  
} e}W|wJ):j@  
6ieP` bct  
template < typename T > 'E#Bz"T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  x5W. 3*  
  { !a9/8U_>XF  
  return OpClass::execute(lt(t)); >66v+  
} @Yh%.#\i%  
&, WQr  
} ; }%k 3  
%ZJ;>a#  
$U}GX'1LZ  
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 bF? {  
好啦,现在才真正完美了。 O.OSLezTQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: &e1(|qax  
R}\n @X*  
template < typename Right > z4*`K4W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k54Vh=p  
  { 1WLaJ%Fv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :%"$8o*0W  
} psE&Rx3)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 UWq[K&vQZ  
SFa~j)9'n  
M`.v/UQn  
r WPoR/M  
x<[W9Z'~?9  
十. bind _tpqo>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <>^otb,e$  
先来分析一下一段例子 yX|0 R H  
/FA0(< -}  
KJN{p~Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^`oyf{w@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .wz.Jr`{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S(h+,+289  
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。 uY Y{M`  
我们来写个简单的。 8yn}|Y9Fu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^jZ4tH3K  
对于函数对象类的版本: haIH `S Y  
1A-ess\  
template < typename Func > R3gg{hQ  
struct functor_trait 8iwqy0<  
  { tJ!s/|u(  
typedef typename Func::result_type result_type; NU$?BiB?R  
} ; 8^6dK  
对于无参数函数的版本: 8!u8ZvbFG  
mA>u6Rlc  
template < typename Ret > T_b$8GYfCY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dg2=;)"L  
  { khtYn.eaL  
typedef Ret result_type; \t\ZyPxn  
} ; uGH>|V9'c  
对于单参数函数的版本: %,[p[`NRYR  
H8'_.2vwX  
template < typename Ret, typename V1 > QAmb_:^"d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )Y@mL/_  
  { W: vw.  
typedef Ret result_type; l|p \8=  
} ; ?:XbZ"25pJ  
对于双参数函数的版本: "OO"Ab{t  
l9Sx'<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $M 1/74  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T`.RP&2/d  
  { yUzpl[*e^o  
typedef Ret result_type; 1lLL9l{UVw  
} ; 0413K_  
等等。。。 MC&sM-/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vTY+J$N__  
sM$gfFx  
template < typename Func > a+Z95~*sZ"  
struct func_return W_ hckq.  
  { # ^~[\8v>  
template < typename T > N++jI(  
  struct result_1 P(#by{s  
  { 7Ta",S@m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m?Qr)F_M  
} ; 3>t^Xu~  
8Qt'Y9|  
template < typename T1, typename T2 > :;(zA_-  
  struct result_2 dJ}E,rW}  
  { ApxGrCu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9dFSppM  
} ; Z U^dLN- N  
} ; KixS)sG  
Q-g}{mFS  
2po>%Cp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1^4z/<ZWm  
nR1QS_@{L  
template < typename Func, typename aPicker > Dtw1q-  
class binder_1 >uN)O-  
  { rG*Zp7{  
Func fn; Y}pCBw  
aPicker pk; Q(\U'|%J  
public : 8NRc+@f|m  
<p74U( V  
template < typename T > !K~:crUV|S  
  struct result_1 tuF hPqe {  
  { lSzLR~=Au  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Z:5E  
} ; <cn{S`  
E8=8OX/{Y  
template < typename T1, typename T2 > Pgg\(D#X`  
  struct result_2 DcQ[zdEz+  
  { NlS/PWc6(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }bxW@(bs  
} ; 8 ;C_@  
x!08FL)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F.0CJ7s  
3 0fsVwE2  
template < typename T > 23AMrDF=N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D/ SM/  
  { lj4D: >Ov  
  return fn(pk(t)); H8g1SMT  
} 1j7sJ" *  
template < typename T1, typename T2 > ?/ @~ d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K5fL{2V?  
  { IP 9{vk  
  return fn(pk(t1, t2)); !u0qF!/W  
} U?}>A5H  
} ; Gs% cod  
q@}eYQ=P|e  
!e}LB%zf  
一目了然不是么? .1[[Y}  
最后实现bind ;;2Yfn'`9  
RvQl{aL  
AI|8E8h+D  
template < typename Func, typename aPicker > o6PDCaT7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Tjfg[Z/x  
  { J4Ix\r_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fgmIx  
} pa6.Tp>  
MMZdF{5@G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sMq*X^z )?  
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。 ;!JI$_ -\  
~e ,D`Lv  
十一. phoenix i9qn_/<c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =-r[ s%t &  
yH'vhtop  
for_each(v.begin(), v.end(), *h`%u8/{  
( X5|<qu  
do_ @C]Q;>^|  
[ QeK@ ++EVc  
  cout << _1 <<   " , " 1q])"l"<  
] <F=U(WWn9  
.while_( -- _1), 3=reN6Q  
cout << var( " \n " ) thYG1Cs  
) E0miX)AG  
); H>x(c|ZBp  
.KA){_jBp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #sn2Vmi  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Jzg>Y?jN R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \M H\!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RGw=!0V  
{c'2{`px 5  
CMm:Vea  
template < typename Cond, typename Actor > %V>Ss9;/8  
class do_while NDJIaX:]  
  { iBq|]  
Cond cd; PhHBmM GL  
Actor act; = h _>OA  
public : {R2gz]v4  
template < typename T > 6/m|Sg.m  
  struct result_1 (~R[K,G  
  { s)=fs#%  
  typedef int result_type; x:h0/f  
} ; D5wy7`c  
kj o,?$r %  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A/XY' 3  
5Iv3B|u  
template < typename T > 9 a ED6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TTS.wBpR,  
  { %>dCAj"  
  do u7_IO  
    { U;Iqz1S  
  act(t); ^^u{W|'CaH  
  } hPs7mnSW  
  while (cd(t)); _B@=fY(g!  
  return   0 ; g:l5,j.K  
} woctnT%"Q/  
} ; nN=o/zd  
K0|8h!WF+  
Ue>;h9^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~nQv yM!$  
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。 R6^U9 fDG  
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。 dE<}X7J%  
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。 }klET   
下面就是产生这个functor的类: He#5d!cf:M  
CCCd=s.  
W 6_~.m"b  
template < typename Actor > 0Q81$% @<  
class do_while_actor XYJ7k7zc+Y  
  { 4z^ ?3@:K  
Actor act; U*G8 }W  
public : P}] xz Vy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Uxla,CCp-  
~ .}  
template < typename Cond > PSOW}Y|q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SLzxF uV  
} ; 8 JOfx  
'W!N1W@  
8oM]gW;J~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?-40bb  
最后,是那个do_ |\yVnk!c  
9n#Q1Xq  
G~SgI>Q  
class do_while_invoker [^rT: %Z  
  { f`zH#{u  
public :  Q.3oDq  
template < typename Actor > Q&zEa0^rG6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gnW]5#c@  
  { c-|~ABtEpX  
  return do_while_actor < Actor > (act); "pP5;*^f  
} V-#OiMWa~  
} do_; AqPE.mf  
T7vSp<i/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YL(7l|^!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <M(Jqb cWa  
最后来说说怎么处理break和continue 2~:jg1  
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。 E5-f{Qc  
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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