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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `\FjO"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z{M,2  
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, L" ^366M!  
>yHnz?bf@  
|"E9DD]{  
r`"#c7)  
  class filler ,ce^"yG  
  { *L8HC8IbH  
public : 0*M}QXt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5 nIlG  
} ; fvfVBk#  
4 AmF^H  
-$|X\#R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {EHG |  
< 3+&DV-<N  
"}aM*(l+\  
t4c#' y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e ;u8G/  
=sVt8FWGY  
g~D6.OZU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L;t~rW!1  
6zZR:ej  
_5`S)G{  
#]/T9:  
二. 战前分析 O,Gn2Do  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O!+5As  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 xVX||rrh  
:%oj'm44!  
(SVr>|Db  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'n#S6.Y:  
  /* --------------------------------------------- */ tBUQf*B  
vector < int *> vp( 10 ); G")EE#W$}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'yjH~F.  
/* --------------------------------------------- */ (uc)^lfX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rw8m5U  
/* --------------------------------------------- */ fR;_6?p*B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9yAu<a  
  /* --------------------------------------------- */ GlD'?Mk1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0! %}  
/* --------------------------------------------- */ zm"g,\.d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &bK$!8Z  
DA@hf  
*lF%8k"Al  
 P;/wb /  
看了之后,我们可以思考一些问题: o_m.MMEU  
1._1, _2是什么? wcT6d?*5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }Cg~::,"  
2._1 = 1是在做什么? ;CBdp-BUj  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #vwXxr  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8{ t&8Ql n  
=6YO!B>7  
(.+n1)L?  
三. 动工 :[0 3upyS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uelTsn  
1e} 3L2rC  
qEz'l'%(  
K a|\gl;V  
template < typename T > +[`%b3Nk  
class assignment !2Iwur u  
  { ;mlIWn  
T value; ~-i?=  
public : VNXVuM )c  
assignment( const T & v) : value(v) {} #ySx$WT;  
template < typename T2 > zSCPp6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -y<uAI g  
} ; \M@8# k|  
bf(&N-"A  
Vrh],xK7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RVnYe='  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &X(-C9'j  
]Jq e)o  
$@wkQ%  
k]g\` gc  
  class holder `I$A;OPK7  
  { UkV] F]  
public : k 3XtKPO  
template < typename T > ;0gpS y$#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (J*0/7 eX  
  { &pz8vWCk  
  return assignment < T > (t); ~]W8NaQB(  
} 5yID%  
} ; k#n=mm'N9  
_: K\v8  
v2V1&-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: oMbCljUC  
2Oa-c|F  
  static holder _1; wBET.l'd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r~! lD9R~  
k_B^2=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1-#tx*>AY  
而不用手动写一个函数对象。 ~T~v*'_h  
KK6YA  
!TF VBK  
}d(6N&;"zN  
四. 问题分析 b&1@rE-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 YBP{4Rl  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (1^(V)@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U|nk8 6r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y<v55m-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ($kwlj~c  
lLhCk>a  
五. 问题1:一致性 2OTpGl  
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?| "6i9f$N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E_oe1C:  
(L1`]cp  
struct holder ./d (@@  
  { kXWx )v  
  // ]O."M"B  
  template < typename T > z0sB*5VH  
T &   operator ()( const T & r) const w3@ te\  
  { %0 4n,&mg  
  return (T & )r; fVM%.`  
} r!S iR(  
} ; !NCT) #G`  
(`xc3-,  
这样的话assignment也必须相应改动: B.?yHaMI[  
=%L^!//c  
template < typename Left, typename Right > vF,l?cU~  
class assignment ($wYaw z  
  { T*IudxW  
Left l; zkMQ= ,[  
Right r; IQDWH/ c  
public : R|suBF3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i]nE86.;  
template < typename T2 > m{*l6`dF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Hpt)(Nz:  
} ; ,J|};s+  
89paR[  
同时,holder的operator=也需要改动: ^{w&&+#,q  
ew(6;}+^/  
template < typename T > ",}VB8K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %_ ~[+ ~#  
  { t]x HM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L!5f*  
} sqw _c{9  
'.=Z2O3p  
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。 [Ue>KG62=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 % Y @3)  
,w6?} N  
return l(rhs) = r; 6-3l6q  
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。 )oj`K,#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =4zsAa  
!rWib` %  
template < typename Tp > `# R$  
class constant_t `9ieTt  
  { ;[xDc>&("Q  
  const Tp t; E8xXr>j>#  
public : mK4a5H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I$Z"o9"  
template < typename T > e9 NHbq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /EC m  
  { \||PW58j  
  return t; 0h7\zoZ5  
} $*PyzLS  
} ; Cxh9rUe.  
eE&F1|8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s#Le`pGoW  
下面就可以修改holder的operator=了 '~@WJKk  
5 `+*({  
template < typename T > <W?,n%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L^=>)\R2$[  
  { S2*:]pYf}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); EgY]U1{  
} [)*fN|Hy  
pS%Az)3RZ  
同时也要修改assignment的operator() f5G17: Q  
#C+0m`  
template < typename T2 > GL/\uq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PY^Yx$t9  
现在代码看起来就很一致了。 $Ec;w~e  
H P7Ec  
六. 问题2:链式操作 D^A_0@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P`"dj@1'  
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。 mb&b=&  
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。 G q 8/xxt  
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。 V{"5)Ly?fu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %(NRH?  
_|*j8v3  
template < typename T > J|ILG  
struct result_1 @<};Bo'  
  { f6m^pbQFl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &o?pZ(\C  
} ; }x%"Oq|2]x  
Me8d o; G|  
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: vv3dr_l:  
%TLAn[LW(  
template < typename T > wo*/{KFvh  
struct   ref 6 Fm.^9@  
  {  ztTpMj  
typedef T & reference; P[Qr[74 )  
} ; !Zs;m`j&9  
template < typename T > L\b$1U!i  
struct   ref < T &> bT8BJY%+  
  { cd:O@)i  
typedef T & reference; K46mE   
} ; 0AaN  
D 0(gEb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p1 o?^A&  
{!=I GFe  
template < typename T > V,>#!zUv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w("jyvV[C  
  { "U yw7  
  return l(t) = r(t); K[ylyQ1  
} QJ$]~)w?H  
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。 s_RYYaM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5uu{f&?u)  
D]4?UL  
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 )>=`[$D1t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4=1lyw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u'=#~'6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z9VQsC'K  
最后的布局是: t[#`%$% '  
                Add F9d][ P@@  
              /   \ 0ai4%=d-  
            Divide   5 N`#v"f<~Q  
            /   \ h>\}-|Ek  
          _1     3 @w2}WX>  
似乎一切都解决了?不。 dso\+s  
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。 'dBzv>ngD  
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。 BL]^+KnP  
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: IPJs$PtKok  
8y+Gvk:  
template < typename Right > xNjA>S\]W5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #?aR,@n  
Right & rt) const {VI%]n{M  
  { 2*Gl|@~N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b#$:XS  
} S:DB%V3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LxMOs Nv  
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。 {0e5<"i  
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。 b cOX/  
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。 y*zZ }>  
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。 r"rEVx#1=  
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? 1AhL-Lj  
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: S>**hM U%  
y 5=J6a2.  
template < class Action > ujwI4oj"c  
class picker : public Action I</Nmgf  
  { CIV6 Qe"<  
public : 2b!b-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G-rN?R.  
  // all the operator overloaded QAu^]1;  
} ; )TXn7{M:  
O  89BN6p  
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。 GhQ.}@*  
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: _)^(-}(_D  
4CNK ]2  
template < typename Right > #He:p$43  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iPE-j#|  
  { =#1/<q)L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :<nL9y jt  
} zu*h9}  
_gU [FUBtJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ULsz<Hj  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vn|X,1o  
M8 ++JI  
template < typename T >   struct picker_maker SUx\qz)  
  { ZVda0lex&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Kz'W |  
} ; &4DvZq=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M~3(4,  
  { pW!]  
typedef picker < T > result; k%c ?$n"  
} ; UIzk-.<  
hX YVi6(k  
下面总的结构就有了: R(x% <I  
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。 en#W<"_"  
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。 EEF}Wf$f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S0kH/A  
至此链式操作完美实现。 !74*APPHR  
JB* *z00;  
'?Hy"5gUA  
七. 问题3 ];oED?I  
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。 i"U3wt |A  
XMuZ 'I  
template < typename T1, typename T2 > T*'5-WV|3t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const arDY@o~  
  { d6~wJMFl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w=O:|Xu#*  
} $8X?|fV)  
b/WVWDyob/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: vE{QN<6T  
[NC^v.[1[  
template < typename T1, typename T2 > c9DX  
struct result_2 ]+,Z()  
  { ,ad~ 6.Z_)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iSHNt0Nl  
} ; gTiDV{ Ip  
qAkx52v6  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .viA+V  
这个差事就留给了holder自己。 `[Kh[|  
    |0mh*+i  
W@/D2K(  
template < int Order > Vs m06Rj{  
class holder; i_f"?X;D  
template <> 0vDP- qJV-  
class holder < 1 > P0UMMn\-#  
  { D3BX[  
public : mrk Q20D  
template < typename T > : 8(~{<R  
  struct result_1 ; N!K/[p=  
  { J:p nmZ`X  
  typedef T & result; pcm|  
} ; oa47TqFt  
template < typename T1, typename T2 > (\#j3Y)r  
  struct result_2 mqwN<:  
  { V?5QpBK I  
  typedef T1 & result; h4!$,%"''  
} ; ENjrv   
template < typename T >  m ,qU})  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7{/qQGL  
  { B8;_h#^q  
  return (T & )r; UV@<55)K  
} v" y e\ZG  
template < typename T1, typename T2 > Koahd =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q y$8!(  
  { &UQKZ.  
  return (T1 & )r1; Cg8{NNeD  
} Iu%/~FgPj{  
} ; T\. 8og  
[Zi\L>PHO  
template <> :IbrV@gN{@  
class holder < 2 > ]!0 BMZmf  
  { 0Rrz   
public : V ;"?='vVe  
template < typename T > >/ HC{.k  
  struct result_1 29x "E$e  
  { Br1JZHgA  
  typedef T & result; 3l<)|!f]g  
} ; 7s>d/F3*  
template < typename T1, typename T2 > (;C_>EL&u  
  struct result_2 vWjK[5 M%  
  { 'HPw5 L  
  typedef T2 & result; S3btx9y{  
} ; B~yD4^  
template < typename T > ]:m*7p\uk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m S!/>.1[  
  { tj{rSg7{  
  return (T & )r; D;d 'ss;  
} u\s mQhQGE  
template < typename T1, typename T2 > %Xkynso~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kd!f/'E!  
  {  nPvR  
  return (T2 & )r2; e>sr)M  
} %D e<H*  
} ; T*|?]k 8@*  
YPGn8A  
2*%0m^#^6  
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> >。 ag[yM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9bqfZ"6nXY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h, +2Mc<  
"2Js[uf  
return l(i, j) = r(i, j); N[dhNK"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7-6_`Q2}Y  
)wSsxX7:  
  return ( int & )i; V u;tU.  
  return ( int & )j; Lr40rLx;u  
最后执行i = j; O#cXvv]Z*  
可见,参数被正确的选择了。 ^9qncvV  
vnXpC!1  
@iao"&  
mZMLDs:  
B7N?"'$i  
八. 中期总结 wjKW 3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: gLd3,$ Ei  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f0MHh5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1u)I}"{W>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1fEV^5I  
L{<E'#@F  
7}TjOWC  
%8hhk]m\b>  
!{r Gt`y  
oAvL?2  
九. 简化 \T<?=A  
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。 .NwHr6/s*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |/YT.c%  
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: ]#+fQR$!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F0Rk[GM  
  +-*/&|^等 QJ>+!p*  
2. 返回引用。 w9c  
  =,各种复合赋值等 tw\/1wa.  
3. 返回固定类型。 ~(4cnD)BO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,v>P05  
4. 原样返回。 LxsB.jb-  
  operator, M0"xDvQ  
5. 返回解引用的类型。 Tx],- U  
  operator*(单目) f u\M2"e  
6. 返回地址。 #}e)*(  
  operator&(单目) M^k~w{   
7. 下表访问返回类型。 au0)yg*V1  
  operator[] Q6"r^w Wx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,%>/8*  
  operator<<和operator>> bBC3% H^  
LI"ghz=F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :|N5fkhN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e9N"{kDs6  
b~%(5r.  
template < typename Left > lE$X9yIt  
struct value_return /R 2:Js  
  { QTtcGU  
template < typename T > a&wl-  
  struct result_1 vSPkm)O0)  
  { #RZW)Br  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; krI<'m;a  
} ; o;_v'  
^5j9WV  
template < typename T1, typename T2 > OpUC98p?@  
  struct result_2 h]vA%VuE'E  
  { iS=} | 8"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WPpl9)Qc  
} ; |V%Qp5 XJ  
} ; I tp7X  
/&cb`^"U^  
56d,Sk)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'SvYZ0ot  
1+.(N:) +  
下面我们来剥离functor中的operator()  K7 U`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7p@qzE  
q %8,@xg  
return l(t) op r(t) 3dQV5E.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jrZM  
return op l(t) !1w=_  
return op l(t1, t2) SA)}---"  
return l(t) op _l{G Hz  
return l(t1, t2) op *";,HG?|Iz  
return l(t)[r(t)] Ef:.)!;jy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]k " j  
rRly0H  
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: (7;}F~?h  
单目: return f(l(t), r(t)); ]'EtLFv)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]fnc.^{  
双目: return f(l(t)); w=e~ M  
return f(l(t1, t2)); BC 9rsb  
下面就是f的实现,以operator/为例 7rbl+:y2  
|Q?IV5%$  
struct meta_divide m}'kxZTOm  
  { )$]_;JFr  
template < typename T1, typename T2 > 7=aF-;X3jj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /P Qz$e-!Y  
  { `Q' 0l},  
  return t1 / t2; a=.A/;|0*  
} hwSn?bkw  
} ; sFT-aLpL@V  
c7[|x%~  
这个工作可以让宏来做: 4S`2")V  
)k.;.7dXe  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `lRZQ:27X  
template < typename T1, typename T2 > \ /608P:U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {AoH  
以后可以直接用 2bPrND\P=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t$m268m~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v2 T+I]I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  Cdin"  
E=_M=5]  
uosFpa  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /U4F\pZl  
!iN=py  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EC<g7_0F  
class unary_op : public Rettype f R$E*Jd  
  { NuRxkeEO  
    Left l; %AwR4"M  
public : a^ hDxeG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )$p<BLU  
kAsYh4[  
template < typename T > .DR^<Qy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "CI#2tnL7  
      { \dO9nwa?  
      return FuncType::execute(l(t)); v9QR,b` n  
    } pTT7#b(t  
9+k7x,  
    template < typename T1, typename T2 > (RW02%`jjy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iG()"^G  
      { &ejJf{id  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !ba /] A/  
    } Cbv$O o*  
} ; #EQwl6  
rtd&WkU rD  
d:cs8f4>  
同样还可以申明一个binary_op 00X~/'!  
Wnm?a!j5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UIPi<_Xa  
class binary_op : public Rettype owM3Gz%?UA  
  { wl|cipy"  
    Left l; A Ch!D>C1  
Right r; 9. :r;HG  
public : 1Tz5tU9kR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p_pI=_:  
IhoV80b  
template < typename T > s tvI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 29p`G1n  
      { \wwY?lOe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q}zAC2@L  
    } /UtCJMQ  
o?%1^6&HE  
    template < typename T1, typename T2 > X%w`:c&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1W*%}!&Gm  
      { `/$yCXy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :$4 atm  
    } +0) s {?  
} ; \ t4:(Jp 3  
O75^(keW  
@AET.qGC  
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 y;aZMT.YI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,kS3Ioj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sx7;G^93  
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。 B7HNNX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W?is8r:  
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。。。 Hs,pY(l ^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6%?bl{pNn  
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) 6^_:N1 @  
下面是修改过的unary_op T:k-`t0":N  
n3Uw6gLD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CEbZj z|  
class unary_op aly1=j  
  { ;n1< 1M>!  
Left l; ]'+PJdA  
  $3.hZx>  
public : c%,@O&o  
2wCTd:e:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kYMKVR  
2GB)K?1M  
template < typename T > 6xI9 %YDy  
  struct result_1 2UqLV^ZY  
  { P| c[EUT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $d\]s]}`  
} ; ai|d`:;  
D2<(V,h9  
template < typename T1, typename T2 > =SMI,p&  
  struct result_2 $hv o^$  
  { gT3i{iU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oTS/z\C"<u  
} ; KA^r,Iw  
phkfPvL{  
template < typename T1, typename T2 > W>[0u3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pgNyLgN  
  { Jw"fqr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q[sj/  
} i b$2qy  
fH{ _X  
template < typename T > ^&^~LKl~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >|[ l?`  
  { ;.dyuKlI  
  return OpClass::execute(lt(t)); woI.1e5  
} r5#8V zr  
?4QX;s7  
} ; m3Ma2jLWC  
DNYJR]>  
h zv4+1Wd[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u Uy~$>V  
好啦,现在才真正完美了。 ~%.<rc0  
现在在picker里面就可以这么添加了: C|or2  
#>[BSgW  
template < typename Right > .r=F'i}-j*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b9 Gq';o  
  { OH+kN /Fd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Lt 8J^}kwl  
} YC,)t71l{  
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。 _'OXrT#Q  
SLGo/I*  
Lt|'("($*  
:U>[*zE4&  
St`3Z/|h  
十. bind M9*#8>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q-tm `t*7  
先来分析一下一段例子 hW~XE{<  
0 rge]w.X  
w^/jlddF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #Cy9E"lP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CRpMpPi@}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ()cqax4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ON()2@Y4  
我们来写个简单的。 ;&K +x@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g+:Go9k!F  
对于函数对象类的版本: <r`^iR)%  
m@A?'gD  
template < typename Func > 3]z%C'  
struct functor_trait u[Ij4h.  
  { )c; YR}tC  
typedef typename Func::result_type result_type; =uG}pgh0  
} ; BNj@~uC{  
对于无参数函数的版本: 4ju=5D];   
;kE|Vx  
template < typename Ret > Of@ LEEh6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \x(ILk|'c  
  { [v%j?  
typedef Ret result_type; p$S\l] ,  
} ; f[wA ]&  
对于单参数函数的版本: |L}1@0i  
BSyl!>G6n8  
template < typename Ret, typename V1 > 45 \W%8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > igGg[I1?  
  { 1Uy'TEk  
typedef Ret result_type; IGKtugU%  
} ; D~^P}_e.  
对于双参数函数的版本: $F#eD 0|  
#uc9eh}CWO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j92X"yB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d~hN`ff  
  { |mS-<e8LY4  
typedef Ret result_type; gt>k]0  
} ; WR<,[*Mv^  
等等。。。 OZ SM2~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c04;2gR  
G*y! Q  
template < typename Func > 50E?K!  
struct func_return l>t0 H($  
  { +m>)q4e  
template < typename T > .,l4pA9v  
  struct result_1 J]-z7<j']  
  { B3';Tcs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aS $ J `  
} ; q RbU@o.3  
~'.SmXZs  
template < typename T1, typename T2 >  WBd$#V3  
  struct result_2 uH.1'bR?a  
  { .0a,%o 8n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6o cTQ}=  
} ; .Xm?tC<   
} ; K'@lXA:  
~c\iBk  
4^IqHx;bj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J=`2{ 'l  
Rk$  
template < typename Func, typename aPicker > CTP!{<ii  
class binder_1 d"nms\=p  
  { +N>z|T<  
Func fn; *~%QXNn`  
aPicker pk; :|z.F+-/  
public : =cwdl7N&I  
]fdxpqz  
template < typename T > 25H=RTw  
  struct result_1 CU+H`-+"J  
  { tZz *O%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %8hx3N8>  
} ; PJn|  
eelkK,4  
template < typename T1, typename T2 > Co^^rd@  
  struct result_2 G|eJac>  
  { IW$qP&a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XlaGR2-%  
} ; k )=Gyv<  
d>1cKmH!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IA3m.Vxj ^  
M/5+AsT  
template < typename T > 'mm~+hp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HbZFL*2x3  
  { 9:4m@dguh-  
  return fn(pk(t)); T$&vk#qr  
} KfkU_0R+~v  
template < typename T1, typename T2 > vo!QJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 .3?$(  
  { 1>'xmp+#  
  return fn(pk(t1, t2)); -E +LA  
} ?Hrj}K27  
} ; VC.zmCglo^  
XbYST%| .  
E06)&tF  
一目了然不是么? UPGS/Xs]1  
最后实现bind s)-O{5;U  
4DV@-  
GWCU 9n  
template < typename Func, typename aPicker > ?d5_{*]+v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pzFM#   
  { o56UlN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iu.$P-s  
} Zk<Y+!  
8k9q@FSln  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0 ~^l*  
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。  <6STw  
4sM9~zC5  
十一. phoenix pdq5EUdS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SpA-E/el  
*OU&`\bmE  
for_each(v.begin(), v.end(), fI"OzIJV  
( t+t D  
do_ qL2Sv(A Z!  
[ D^<5gRK?  
  cout << _1 <<   " , " )>r sX)  
] X ApSKJ  
.while_( -- _1), D&|HS!  
cout << var( " \n " ) ,UATT]>  
) iNG =x   
); V:h3F7  
g..&x]aS(  
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: G"|c_qX  
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 -40s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ::k cV'*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y*vg9`$k  
X(qs]:  
]\6*2E{1m  
template < typename Cond, typename Actor > /:+MUw7~  
class do_while z"$huE>P6  
  { [n2)6B\/  
Cond cd; 4Pkl()\c  
Actor act; WJBwo%J  
public : dCO7"/IHW  
template < typename T > >7(7  
  struct result_1 ['DYP-1J  
  { x#jJ 0T  
  typedef int result_type; }S=m: VKH  
} ; @ev8"JZ1  
AVi,+n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Zd~Q@+sH  
E, ;'n  
template < typename T > 5.U4P<qS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mp_SL^g|  
  { U*cWNn:."  
  do kPezR: 31  
    { fK; I0J  
  act(t); 7z9[\]tt  
  } V\P .uOI  
  while (cd(t)); -5u. Ix3  
  return   0 ; 8ps1Q2|  
} >d<tcaB  
} ; <hB~|a<#  
G`R_kg9$  
l *]nvd_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3}x6IM 2  
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。 $&KiN82,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M <c cfU!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >gZ"^iW  
下面就是产生这个functor的类: qLk7C0  
F ,h}HlU  
y;ymyy&  
template < typename Actor > e?\34F  
class do_while_actor `XK#sCC  
  { Wf>=^ ~`  
Actor act; , %$Cfu  
public : fk'DJf[M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q|tzA10E  
6UAw9 'X8  
template < typename Cond > jM;?);Dd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CQI\/oaO  
} ; o0#zk  
IIUTo  
l ^;=0UR_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dEK bB  
最后,是那个do_ 4ad-'  
Tk:%YS;=  
~NB lJULS  
class do_while_invoker #waK^B)<a  
  { f ( ug3(j  
public : 0*50uK=5  
template < typename Actor > (F'?c1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6;p"xC-  
  { L]3gHq  
  return do_while_actor < Actor > (act); #p/'5lA&j  
} t[%ELHV  
} do_; (k24j*1e$  
&n9 srs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {IT;g9x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 31{) ~8  
最后来说说怎么处理break和continue VCc57 Bo  
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。 iuHs.k<z  
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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