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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yc+ /="&z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z3T:R"l;  
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, Sh}AGNE'  
GYyP+7K4l[  
r4D6g>)h1q  
K%$%9y  
  class filler xsV(xk4  
  { )# M*@e$k  
public : Ga"$_DyM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5}E8Tl  
} ; UACWs3`s+  
qGr(MDLc  
KKl8tI\u~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0:Ak 4L6k  
f LxFF  
aZ@Ke$jD  
Z,_yE*q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N:Q}Lil  
00n6v;X  
bxK1v7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `4g m'C  
}`\+_@ w  
gNo.&G [  
~;3N'o  
二. 战前分析 LezM=om.  
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。 BoHMz/DB  
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 aKhI|%5kA  
WdnCRFO?l  
%7z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iK s/8n  
  /* --------------------------------------------- */ Nq"/:3@4  
vector < int *> vp( 10 ); xW#r)aN]p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2_R' Kl![  
/* --------------------------------------------- */ *R0Ae 4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8 U B?X  
/* --------------------------------------------- */ {xMY2I++  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1wi{lJaz  
  /* --------------------------------------------- */ W,}HQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =;i@,{ ~  
/* --------------------------------------------- */ CT6a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l{E+j%  
5kofO  
#xNLr   
ZS4lb=)G  
看了之后,我们可以思考一些问题: bWW$_S pr  
1._1, _2是什么? qWfG@hn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 AN\:  
2._1 = 1是在做什么? 6&`.C/"2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #7/_Usso  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #y~^!fdp9  
U(3{6^>Gc  
GBGGV#_q'}  
三. 动工 ;SEH|_/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (sq4  
CY <,p$  
o>';-} E  
2$jTj<.K  
template < typename T > Z1wN+Y.CA  
class assignment oL2|@WNj,  
  { o=X6PoJ N_  
T value; {]n5h#c 5*  
public : 1t WKH  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^EPM~cEY\  
template < typename T2 > 6OkN(tL&.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pkWzaf  
} ; I;S[Ft8d  
A<C`JN}  
:lcZ )6&S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ayadvi(@P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +FP*RNM  
YYzj:'  
XnHcU=~q  
\`-/\N  
  class holder loZJV M  
  { y<.0+YL-e+  
public : 4/e-E^  
template < typename T > HW;,XzP=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 82WXgB>  
  { [k ZvBd  
  return assignment < T > (t); KDhr.P.~  
} w*Vf{[a'  
} ; (`>RwooE  
%K@D{ )r_^  
559znM=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -n?}L#4%8  
h3$.` >l  
  static holder _1; U N1HBW;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 : |#Iw  
)@DH&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p6$ QTx  
而不用手动写一个函数对象。 z _~ 5c  
N 3 i ,_  
TL ;2,@H`  
+/*g?Vt  
四. 问题分析 4&~ft  
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。 0K <@?cI  
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。 ?"]fGp6y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jtnuo]{R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Uc/MPCqZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <03@cs  
^a4y+!  
五. 问题1:一致性 "45O!AjP  
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?| &~ QQZ]q6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s PYG?P(l  
R?a)2jl  
struct holder ()6)|A<^U  
  { D^W6Cq5\  
  // aL$m  
  template < typename T > h?jy'>T?b2  
T &   operator ()( const T & r) const `VCU`Y  
  { aT$q1!U`j2  
  return (T & )r; @C{IgV  
} 3<LG~HWST  
} ; IT5AB?bxH  
6?b 9~xRW  
这样的话assignment也必须相应改动: qcEiJ}-  
Y0:y72mK  
template < typename Left, typename Right > 8`XT`H  
class assignment 8aQ\Yx  
  { B<i )je!  
Left l; F2WUG  
Right r; )T/"QF}<T  
public : {y0#(8-&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `X'-4/Y  
template < typename T2 > !Sx }~XB<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KY9sa/xO  
} ; fo9O+e s  
]#]|]>& <  
同时,holder的operator=也需要改动: NWd%Za5K;  
&2C6q04b  
template < typename T > ~gQ$etPd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .<} (J#vC  
  { e;\g[^U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); - } \g[|  
} tz \7,yGT  
 m/gl7+  
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。 {|= 8wB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sh(  
; >Tko<  
return l(rhs) = r; mE^mQ [Dk  
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。 6"U&i9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [0U!Y/?6lA  
;A7HEx  
template < typename Tp > Ymkk"y.w  
class constant_t <yz)iCU?  
  { hG .>>  
  const Tp t; xjB2?:/2  
public : _doX&*9u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dIgaw;Ch]  
template < typename T > Vui5ZK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const teH $hd-q  
  { 6Ko[[?Lf[  
  return t; E5qh]z (  
} ":EfR`A#  
} ;  KoVy,@  
]BGWJA5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7t=e"|^  
下面就可以修改holder的operator=了 m,NUNd#)\  
Y+ 75}]B  
template < typename T > DP**pf%j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xtMN<4#E  
  { xzTTK+D@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N+%E=D>  
} :=WiT_M  
OBaG'lrZy  
同时也要修改assignment的operator() @ de_|*c  
$BKGPGmh  
template < typename T2 > ]vj=M-:+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  F* "  
现在代码看起来就很一致了。 6KC.l}Y*  
a<9gD,]P  
六. 问题2:链式操作 Q= IA|rN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HTiqErD2_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |!:ImX@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 tn!z^W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n:d]Z2b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZLw7-H6Fh  
f(~xdR))eh  
template < typename T > ]ZKmf}A)1P  
struct result_1 ZRN*.  
  { t:NTk(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vn<z\wVbf  
} ; g]?&qF}  
m`C c U`s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4UD<g+|  
OZ<iP  
template < typename T > }z:g}".4  
struct   ref )\#w=P  
  { C9>tj=yEY  
typedef T & reference; Sn=|Q4ZN  
} ; AB<|iJC  
template < typename T > ?Iy$'am]L  
struct   ref < T &> ^Uss?)jN4  
  { .O! JI"?  
typedef T & reference; (PAkKY}  
} ; 4#Wczk-b  
Z]f_? @0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P @N7g`u3}  
>MD['=J[d  
template < typename T > 6U[`CGL66  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WBT/;),}:  
  { R{Q*"sf  
  return l(t) = r(t); U5Say3r  
} ,>%2`Z)  
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。 A*#.7Np!"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mOji\qia  
6vp\~J  
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 'F>eieO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "]h4L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ` b a}6D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6)63Yp(  
最后的布局是: [r,a0s  
                Add fa7Z=:a G  
              /   \ s&:LY"[`  
            Divide   5 L&V;Xvbu%  
            /   \ 8q9HQ4dsL  
          _1     3 Pf&\2_H3s9  
似乎一切都解决了?不。 x_Zi^]  
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。 NH&/=  
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。 3db ,6R  
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: Sc03vfmo"N  
}z{2~ 0,  
template < typename Right > l_tr,3_w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \HX'^t`  
Right & rt) const e~]3/0  
  { Za68V/Vj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y'\BpP  
} wBz?OnD/D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rMRM*`Q2  
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。 ^<X+t&!z  
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。 N~7xj?  
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。 `x%v& >  
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。 jo 0 d#  
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? 'z$BgXh\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: r}kQ<SRx  
&)`xlIw}  
template < class Action > >i^8K U  
class picker : public Action On x[}x  
  { zAT7 ^q^  
public : '&/ 35d9|*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qxS=8#-`(  
  // all the operator overloaded egQB!%D  
} ; W4n;U-Hb  
NA%M)u{|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l&3f<e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: NIZ N}DnP  
%Jy0?WN  
template < typename Right > h^_Sd"l3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~2 L{m[s|  
  { `4^-@}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E"d\N-I  
} _<tWy+.  
t^eWFX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "|P8L| @*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 irj{Or^k  
Ln6\Iis  
template < typename T >   struct picker_maker G.v zz-yG  
  { K_/-mwA v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P$LHsg]  
} ; O?`=<W/R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l 2&cwjc  
  { nx{_^sK  
typedef picker < T > result; QTZf e<m0  
} ; *12,MO>go  
i-1lppI  
下面总的结构就有了:  mZGAl1`8  
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。 .m--# r  
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。 ! 6y<jJ>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0 *!CJ;%N  
至此链式操作完美实现。 ]2O52r  
@JJ,$ ?  
hcWYz  
七. 问题3 <1")JDW  
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。 },r30`)Q  
:cDhqBMNr`  
template < typename T1, typename T2 > <}e2\x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fTQ_miAlP  
  { IQn|0$':Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kb"g  
} b{T". @b  
b4TZnO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c6 O1Z\M@\  
IE/F =Wr  
template < typename T1, typename T2 > sEBZ-qql  
struct result_2 Hn~=O8/2  
  { o1jDQ+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J\7ukm"9  
} ; tG!ApL  
06hzCWm#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? zj~(CNE  
这个差事就留给了holder自己。 =&Dt+f&  
    CM$q{;y  
3&H#LGoV$  
template < int Order > oWCy%76@  
class holder; 4sU*UePr  
template <> j?!BHNs  
class holder < 1 > ~Sq!P  
  { I~:vX^%9  
public : w8MQA!=l  
template < typename T > -e#~CE-  
  struct result_1 hN0Y8Ia/5%  
  { <P)U Ggd  
  typedef T & result; 8GRp1'\Hi  
} ; %V40I{1  
template < typename T1, typename T2 > g&z)y  
  struct result_2 Z0o+&3a6  
  { vTrjhTa\  
  typedef T1 & result; k7o49Y(#  
} ; Cs2hi,s  
template < typename T > .MoOjx?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \*>r[6]*&5  
  { K})=&<M0  
  return (T & )r; )SkJgzvC  
} bCv=Uo,+6  
template < typename T1, typename T2 > ;rBd_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a/})X[2  
  { PvmmyF  
  return (T1 & )r1; }b$?t7Q)  
} e_eNtVq  
} ; j$2rU'  
cJ CKxj  
template <> +ZuT\P&kR5  
class holder < 2 > OR{<)L  
  { :0G_n\  
public : u\L=nCtLby  
template < typename T > +Ce[OG.  
  struct result_1 M84{u!>[  
  { =bn(9Gm!J  
  typedef T & result; .9":Ljs(L  
} ; nC-=CMWWr  
template < typename T1, typename T2 > k,) xv?  
  struct result_2 i=m5M]Ef  
  { ,r$k79TI  
  typedef T2 & result; D'{NEk@  
} ;  18(hrj  
template < typename T > <>gX'te  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TH;kJ{[}  
  { 8$!&D&v  
  return (T & )r; Qqp_(5S|>  
} ySfot`LQ  
template < typename T1, typename T2 > &m=GkK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dA)JR"r2  
  { o'oA.'ul  
  return (T2 & )r2; (8Q0?SZN  
} )K=%s%3h<  
} ; {P'_s ]B)  
5y 9(<}z  
@W4tnM,#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .G ^-. p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #hp 7@ Tu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {}sF ?wZf  
gD13(G98  
return l(i, j) = r(i, j); uX.^zg]}%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e8WuAI86  
b" Z$?5  
  return ( int & )i; iy<|<*s2D  
  return ( int & )j; nC:>1 kt  
最后执行i = j; Q9i&]V[`  
可见,参数被正确的选择了。 qocN:Of1  
E{Kc$,y  
L|?$F*bs  
I_/E0qSJI  
Yk;-]qi7  
八. 中期总结 e;|:W A  
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: A"S F^p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J?oI%r7^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w5C$39e\G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m;_gNh8Ee  
\ oY/hT_  
lx'^vK%F  
;S&PLgZ  
mp !S<m  
.S5%Qa [uW  
九. 简化 '-,$@l#  
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。 ^"\3dfzKM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0[# zn  
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: _#dBcEH[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J]!&E~Y  
  +-*/&|^等 VW$a(G_h  
2. 返回引用。 Gu#Vc.e  
  =,各种复合赋值等 O(R1D/A[  
3. 返回固定类型。 TR<M3,RG#%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G!u+~{g  
4. 原样返回。 {Vw\#/,  
  operator, 6>yfm4o  
5. 返回解引用的类型。 >U~{WM$"Y  
  operator*(单目) }&*wJ]j`L  
6. 返回地址。 3P.v#TEst  
  operator&(单目) bwC~  
7. 下表访问返回类型。 RXi/&'+H  
  operator[] )Ja&Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =O1py_m  
  operator<<和operator>> W0I)< S  
PM?F;mj  
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。 K9HXy*y49  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D<QE?:#  
< dD)>Y.  
template < typename Left > r6b;v2!8  
struct value_return cXd?48O  
  { ee}HQ.}Ja  
template < typename T > up@I,9C/  
  struct result_1 8PB 8h  
  { FwjmC%iY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !RXG{1 :  
} ; {!L25  
oSl@EI  
template < typename T1, typename T2 > svaclkT=  
  struct result_2 *y0=sG1+D  
  { R1/h<I:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $(r/N"6)O2  
} ; V0/PjD,jP  
} ; T2dv!}7p  
J#*%r)  
rRQKW_9mB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xXRlQ|84  
ng{ "W|  
下面我们来剥离functor中的operator() .N>Th/K8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W\pO`FL  
m<e_Z~^G  
return l(t) op r(t) Xl %ax!/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?'IY0^  
return op l(t)  Tb[1\  
return op l(t1, t2) z[sP/{~z  
return l(t) op k d9<&.y{  
return l(t1, t2) op fZtuP1- 4  
return l(t)[r(t)] k0v&U@+-J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fe4Ki  
TF %MO\!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;{Nc9d  
单目: return f(l(t), r(t)); |[W7&@hF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5hvg]w95;  
双目: return f(l(t)); UOa n  
return f(l(t1, t2)); :pCv!g2  
下面就是f的实现,以operator/为例 P#l"`C /  
MJM<  
struct meta_divide ]ft}fU5C1  
  { _ *.ImD  
template < typename T1, typename T2 > YHOo6syk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M~ku4ZP  
  { NiSH$ MJ_  
  return t1 / t2; [vTk*#Cl4  
} ~wFiq)v(  
} ; 7t3ps  
DLH|y%"  
这个工作可以让宏来做: vACJE  
\(&UDG$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GWa:C\YK  
template < typename T1, typename T2 > \ ?0x=ascP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KQTv5|$?  
以后可以直接用 $1uT`>%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HZ[.,DuW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K"/3/`T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XM57 UG  
61W[  
^N&@7s  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  X]4j&QB  
]S 3l' "  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IKVFbTX:y  
class unary_op : public Rettype O^~Z-; FA  
  { +`f3_Xd  
    Left l; <lgX=wx L  
public : vLs*}+f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c->.eL%   
(b8ZADI*  
template < typename T > :pdl2#5H^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )wNcz~ Y  
      { [?55vYt  
      return FuncType::execute(l(t)); )m$MC25  
    } ;-^8lWt  
~7>D>!!  
    template < typename T1, typename T2 > KA? J:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F EA t6  
      { }u]7x:lh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KP&$Sl  
    } =`ECM7  
} ; |@BX*r  
[=TD)o>W(p  
)l H`a  
同样还可以申明一个binary_op 7d^ ~.F  
uK=)65]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JqV}>"WMV  
class binary_op : public Rettype fb8)jd'~}O  
  { !;Vqs/E  
    Left l; X?.tj Z,  
Right r; w/e?K4   
public : x c|1?AFj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E5yn,-GyE0  
J^-a@' `+  
template < typename T > abw5Gz@Ag  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T|-llhJ8  
      { )fl+3!tq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PJPKn0,W  
    } 5><T#0W?  
f0{j/+F_o  
    template < typename T1, typename T2 > xri(j,mU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k\X yR4r  
      { 8RT<?I^5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @=6oB3tQA  
    } bT^(D^  
} ; ^B!()39R?  
_+OCI%=:  
Zi}j f25  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 E:y^= Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n.XgGT=L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,uPN\`.u8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >P ~j@Lv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P)O:lYX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 uann'ho?q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s6k(K>Pl  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S1#5oy2  
下面是修改过的unary_op c8Nl$|B  
Nw '$r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q^8/"aV\  
class unary_op P4:Zy;$v!  
  { 0),fY(D2T  
Left l; Fl!D2jnN  
  &88c@Ksn  
public : _ glB<r$  
 =>XjChM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yO` |X  
>T)tAZ?WK  
template < typename T > @F/,~|{iM  
  struct result_1 2({|LQqk  
  { n~ZZX={a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <}G/x*N  
} ; rv c%[HfW;  
1DlXsup&?#  
template < typename T1, typename T2 > =7[}:haB{  
  struct result_2 Zb&"W]HSf  
  { zt!7aVm n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }tL]EW^  
} ; kN6 jX  
R$`%<Y3)  
template < typename T1, typename T2 > xDNXI01o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @hwNM#>`  
  { <{j;']V;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h; 6G~D  
} fw5+eTQ^  
PQUJUs  
template < typename T > Z3U%Afl2{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3WpQzuHPT  
  { Y;@]G=a   
  return OpClass::execute(lt(t)); gvr&7=p  
} !>f:wk2  
-s0\4  
} ; > Edsanx  
86>@.:d  
sN K^.0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ZYt1V"2VJ  
好啦,现在才真正完美了。 WD1>{TSn  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1'P4{T0 [  
bokr,I3  
template < typename Right > _9dW+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NKc<nYdK?  
  { (*kKfg4Wj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?_r{G7|D  
} G7i0P j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 N)PkE>%X  
9z`72(  
{y B0JL}n  
]L2b|a3  
!MVf(y$  
十. bind x.$cP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ttls.~DG  
先来分析一下一段例子 wp83E,  
Bw~jqDZ}|  
L9oLdWa(C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hAt4+O&P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;GKL[ tI"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oF a,IA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1M b[S{  
我们来写个简单的。 ObJ-XNcNH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <oi'yr  
对于函数对象类的版本: 3h$E^"  
~7FS'!W,F  
template < typename Func > 1CR\!?  
struct functor_trait <Mu T7x-  
  { xel|,|*Yq  
typedef typename Func::result_type result_type; =oM#]M'G+(  
} ; =l:k($%%  
对于无参数函数的版本: maa$kg8U*!  
KoA+Vv9  
template < typename Ret > 7w]3D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N|%r5%  
  { =k,?+h~  
typedef Ret result_type; X,Rl&K\b"  
} ; #;5Q d'  
对于单参数函数的版本: hk$I-  
O hRf&5u$  
template < typename Ret, typename V1 > g7^|(!Y%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !D?(}nag  
  { YQtq?&0Ct  
typedef Ret result_type; ]')y(_{  
} ; %YbL%i|U  
对于双参数函数的版本: 9_4(}|"N|  
:pNS$g[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .R#-u/6g(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U#bmMH  
  { Ya> AI.!K  
typedef Ret result_type; [qxU \OSC  
} ; Vf.*!`UH  
等等。。。 F|VKrH.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?|pP&8r  
jE=m4_Ntn  
template < typename Func > BsL+9lNue  
struct func_return @!j6y (@  
  { 8TG|frS  
template < typename T > UG_ PrZd  
  struct result_1 h?$J;xn  
  { E 0l&d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x^ `IZ{!  
} ; cr|]\  
CU*TY1%  
template < typename T1, typename T2 > t)uxW 7  
  struct result_2 kr@!j@j$  
  { ! 2knS S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~H:=p  
} ; U&=pKbTe  
} ; Rkp +}@Y_  
Bo14t*(  
q`.=/O'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lb?q5_  
)q.ZzijG/  
template < typename Func, typename aPicker > 8 R7w$3pp\  
class binder_1 Nr+~3:3  
  { OCJt5#e~A  
Func fn; ~ ^D2]j  
aPicker pk; p~Cz6n  
public : 7+}WU4  
[8q`~S%-]  
template < typename T > XT*/aa-1'  
  struct result_1 |z"$^|@d?  
  { [b&V^41W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4mKH |\g  
} ; m@lUJY  
%#PWD7a\  
template < typename T1, typename T2 > ^TjC  
  struct result_2 r> Xk1~<!  
  { 9W+DW_M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xK)<7 63q>  
} ; M2RkrW#  
s;E(51V<>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W}"tf L8  
y\(xYB>T  
template < typename T > hoM%|,0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 {hUp81>  
  { Fw{68ggk  
  return fn(pk(t)); 8SL E*c^8  
} n*' :,m  
template < typename T1, typename T2 > u 8<[Q]5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m #G,m  
  { ssS"X@VZ \  
  return fn(pk(t1, t2)); 08{^Ksg  
} -;ra(L`  
} ; r}sO},i  
?'|GGtvm  
c HR*.  
一目了然不是么? E.sZjo1  
最后实现bind -q[x"Ha%  
mxBx?xM-  
O!hp=`B,jf  
template < typename Func, typename aPicker > sZxTsUW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e=p_qhBt  
  { 6rWq hIaI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R,["w9 8a  
} \ltS~E uWU  
xLLTp7b(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'p\&Mc_Gu  
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。 Cg%Owe/E?0  
ki}Li*)7  
十一. phoenix Y~Vc|zM^(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |pbetA4&  
_(~LXk^C  
for_each(v.begin(), v.end(), Y2tBFeWY  
( !4gHv4v ;  
do_ n[r1h=?j3  
[ ujN~l_ 4  
  cout << _1 <<   " , " {dP6fr1z  
] $)c[FR~a  
.while_( -- _1), MxI*ml8z?  
cout << var( " \n " ) S 1^t;{"  
) g.blDOmlc  
); KHx;r@{<  
O"kb*//  
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: ZR0 OqSp]  
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 'vu]b#l3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZZwIB3sNhf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zBwqIJfM  
u|.|dv'mbp  
:xq{\"r  
template < typename Cond, typename Actor > "VHT5k  
class do_while ~`^kP.()  
  { BB9eQ: xO  
Cond cd; $cuBd  
Actor act; 1{]S[\F]  
public : Y,yU460T8  
template < typename T > s]`6u yW"  
  struct result_1 2 M\7j  
  { n@h$V\&\iM  
  typedef int result_type; `F1Yfm jZT  
} ; yS:w>xU @<  
:w Y%=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ahZ@4v  
lKU{jWA  
template < typename T > `#85r{c$:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C+ Y;D:  
  { Z+EZ</'(a  
  do \}9)`1D  
    { \o3s&{+ y,  
  act(t); l-20X{$m:  
  } uPN^o.,/.  
  while (cd(t)); I![/bwObG  
  return   0 ; m@*aA}69  
} e]ST0J"  
} ; TOgH~R=  
8tf>G(I{  
]]`[tVaFr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z,\(bW qF  
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。 N%q{CYF6  
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。 :SO4@JT{W  
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。 >ifys)wg>  
下面就是产生这个functor的类: :RZ'_5P[If  
"\rO}(gC;`  
{M=B5-  
template < typename Actor > >Wx9a"H^(  
class do_while_actor `mYp?N jR_  
  { LkK[,Qj  
Actor act; zL50|U0H  
public : d!Ws-kzE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yt:%)&50}-  
 r3OtQ  
template < typename Cond > `*yOc6i]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _Gb 7n5p  
} ; ,1!Y!,xy  
W np[8IEU  
X|g5tnsj`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qC& xuu|  
最后,是那个do_ .#a7?LUH  
|a /cw"  
%iYro8g!,  
class do_while_invoker +!`$(  
  { Ln+ k_  
public : *!Gb_!98  
template < typename Actor > ;[g~h |{6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A,4} $-7  
  { =z<sx2#*  
  return do_while_actor < Actor > (act); `'mRGz7t  
} v$q\3#5|'  
} do_; .{bT9Sc5  
s2 aFme  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i?#U>0!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I{H!K rM!  
最后来说说怎么处理break和continue &Q\k`0vzVB  
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。 [Q6$$z92Q  
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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