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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e~3]/BL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fjcr<&{:  
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, Qg[heND  
:MK:TJV  
xC'mPcU8  
(VfwLo>#  
  class filler (v]P<3%  
  { 7,f:Qi@g  
public : CcBQo8!G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]F !'M  
} ; J`4Z<b53  
-!@H["  
*3 !(*F@M,  
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: hK Fk$A  
MST:.x ;  
y2U/$%B)G  
+I*k0"gj6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EK^JLvyT  
eR7qE) h  
=sxkrih  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L7X7Zt8%  
,?Ok[G!cm  
>y]?MGk  
+d.u##$  
二. 战前分析 pi|\0lH6W  
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。 _c[|@D  
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 }*0,>w>  
|!{ z? i  
n; Lo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~azF+}x90N  
  /* --------------------------------------------- */ >Dk1axZ!>/  
vector < int *> vp( 10 ); ,NjX&A@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rH[5~U  
/* --------------------------------------------- */ d#E(~t(^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pTc$+Z7 3  
/* --------------------------------------------- */ bjuYA/w<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8w03{H 0  
  /* --------------------------------------------- */ s[Y)d>~\$=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xq+!eOT  
/* --------------------------------------------- */ .UNF~}^H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g7 .7E6%H  
>_rzT9gX&  
&B?@@ 6  
F~tm`n8Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: n;e."^5  
1._1, _2是什么? y2oB]^z&n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {CW1t5$*  
2._1 = 1是在做什么? Mr$# e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 FgXu1-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 lF0K=L  
t.3Ct@wK  
T+`xr0  
三. 动工 6\; 4 4,3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W Atg  
!Sh^LYqn  
< 8}KEe4  
59&T/  
template < typename T > RY>)eGJ  
class assignment ;b, -$A  
  { 2z'+1+B'  
T value; r^?)F?n!  
public : vF5wA-3&t  
assignment( const T & v) : value(v) {} (%``EIc<8  
template < typename T2 > p:DL:^zx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^L>MZA ?  
} ; *ge].E  
k! J4Z ${k  
"6NFe!/Y$*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =gxgS<bde  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {DKXn`V  
}"F ?H:\  
sN} s61  
ti$oZ4PpF  
  class holder h Jfa_  
  { \>*MMe  
public : >yV)d/  
template < typename T > +=|hMQ;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  ET >S  
  { pFpQ\xc9$  
  return assignment < T > (t);  l 'AK  
} #6Efev  
} ; .){e7U6b{  
0EL\Hd  
p)?qJ2c|  
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: fe& t-  
*G%1_   
  static holder _1; <7_ |Q   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U^E  
/3CHE8nSh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); blKDQ~T2  
而不用手动写一个函数对象。 c,#~L7  
^4xlZouCb  
p56KS5duI.  
5 {T9*  
四. 问题分析 fZka%[B  
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..N*6<X  
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。 H(5S Kv5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,wwU` U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8Pr&F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8]cv&d1f  
N>&{Wl'y\  
五. 问题1:一致性 1S*8v 7  
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?| gmF_~"^34  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R`Ys;g/!  
zh#OD{  
struct holder u%+6Mp[E  
  { nvO%  
  // sx)$=~o  
  template < typename T > E>l#0Zw  
T &   operator ()( const T & r) const ),D`ZRXS  
  { G<">/_jn  
  return (T & )r; E i\J9zt  
} Y5h)l<P>B  
} ; KV^:sxU  
}2iKi(io*  
这样的话assignment也必须相应改动: DU*g~{8T$  
4 BE:&A  
template < typename Left, typename Right > y]QQvCJr3d  
class assignment .  T6_N  
  { =#POMK".6  
Left l; #whO2Mv  
Right r; GM9]>"#o\  
public : 1eE]4Z4Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H649J)v+m  
template < typename T2 > Sg_-OX@f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cjy0s+>>  
} ; y:i[~y  
m5'__<  
同时,holder的operator=也需要改动: NR;S3-Iq(  
%4r!7X|O<  
template < typename T > FM;;x(sg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XDrlJvrPL  
  { eBSn1n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vZ_DG}n11  
} N) V7yo?  
5Re`D|8  
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。 ;8%@Lan  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %T,\xZ  
nI|Lx`*v  
return l(rhs) = r; pxCGE[@`  
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。 eHnei F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *xZQG9`kt  
g1hg`qBBW  
template < typename Tp > 0()9vTY+  
class constant_t eLt Cxe  
  { x w?9W4<  
  const Tp t; soQv?4  
public : qed!C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {6=H/g=:i  
template < typename T > `aX}.{.!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fbx;-He!  
  { i*cE  
  return t; 8tFyNl`c  
} I8-&.RE  
} ; /xrq'|r?C  
/bNVgK`L5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rfZj8R&  
下面就可以修改holder的operator=了 ?w5nKpG#RI  
! 4^L $  
template < typename T > Med"dHo7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lA^Kh  
  { 1^H<+0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e,j? _p  
} 6'sFmC  
<GFB'`L  
同时也要修改assignment的operator() -m x3^  
o}^vREO  
template < typename T2 > hk$nlc|$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Uf]Pd)D  
现在代码看起来就很一致了。 23n8,} H,  
``YL] <<  
六. 问题2:链式操作 kV(DnZ#jq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 / jL{JF>I  
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。 XY t8vJ  
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。 K/.hJ  
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。 TI7Ty+s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sxQ,x/O  
0Eg r Q  
template < typename T > vM3|Ti>a'  
struct result_1 `_{ '?II  
  {  v=Bh A9[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +sbacMfq  
} ; [\M?8R$)  
A[,"jh  
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: ` Ehgn?6'  
0@/E% T1c"  
template < typename T > BRok 89  
struct   ref xg5@;p  
  { 7u3b aM  
typedef T & reference; I;m@cSJ|j  
} ; fD}]Mi:V  
template < typename T > c"&!=@  
struct   ref < T &> 68br  
  { ]}Hv,a   
typedef T & reference; te4"+[ $|  
} ; Pc ?G^ Xol  
^EBM;&;7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9l^  
Ecl7=-y  
template < typename T > Zu73x#pI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $mg h.3z0  
  { Oy`\8*Uy__  
  return l(t) = r(t); 8;BwzRtgT  
} 9 v3Nba  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (>lqp%G~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;}9Ws6#XQs  
9@>hm>g.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 LzSusjEW@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^ J@i7FOb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,ui'^8{gK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _~&v s<  
最后的布局是: GT}#iM  
                Add NbMH@6%E  
              /   \ U5%]nT"[]  
            Divide   5 g#nsA(_L  
            /   \ ?Lb7~XKt\  
          _1     3 bN %MT#X  
似乎一切都解决了?不。 DQXx}%Px  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `l40awGCz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n&{N't  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >a~FSZf  
I,Y^_(JW  
template < typename Right > ,(?4T~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0`zq*OQ  
Right & rt) const Os]M$c_88  
  { j~> #{"C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Ne>'252y  
} XE%6c3s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I}3K,w/7mi  
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。 bv"({:x  
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。 Bm>(m{sX>  
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。 iEO2Bil]  
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。 Nxk'!:  
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? 9cPucKuj  
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: "Z?":|%7  
pl/$@K?L  
template < class Action > S$:S*6M@"  
class picker : public Action iJ#oI@s  
  { Q%d[ U4@  
public : *#9kFz-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I=I%e3GEm  
  // all the operator overloaded <xz-7EqbwX  
} ; NT:>.~ah@&  
JH,bSb  
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。 9jBr868  
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: /'+JP4mK  
5WG@ ;K%  
template < typename Right > 4tKf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AMfu|%ZL  
  { I#e*,#'S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QNBzc {XB  
} %?wE/LU>  
}+3~y'k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2Rt ZTn  
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。 (G'ddZAJV  
,urkd~  
template < typename T >   struct picker_maker ;!Bkk9r"H  
  { 5mBk[{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CBHWMetJ*  
} ; cne[-E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sTYl' Ieg  
  { 1 .k}gl0<  
typedef picker < T > result; ~kFRy{z  
} ; M" \y2   
n-WvIy  
下面总的结构就有了: B}T72!a  
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。 l/M+JT~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。 g}h0J%s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wpmtv325  
至此链式操作完美实现。 |Q+v6r(<zZ  
`buTP?]4.  
aa!c>"g6  
七. 问题3 6?~pjMV  
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。 N|d@B{a(  
| mX8fRh  
template < typename T1, typename T2 > C*<LVW{P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $nN$"  
  { }e w?{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S)h1e%f, f  
} =]Bm>67"  
EaL+}/q&  
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: P0<uF`87  
\hX^Cn=6  
template < typename T1, typename T2 > 8ttw!x69)_  
struct result_2 Ric$Xmu  
  { VW/1[?HG5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h@8  
} ; W`kgYGnFG  
AS ul  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )A"7l7?.n)  
这个差事就留给了holder自己。 :W55JD'  
    dD!SgK[Jv  
N9Vcp~;  
template < int Order > A&#Bf#!G  
class holder; b*7i&q'H  
template <> z""(M4  
class holder < 1 > uEY5&wX`  
  { ,;}RIcvQV  
public : (~4AG \  
template < typename T > =cY]cPO  
  struct result_1 ~*Wb MA  
  { H2p;J#cv@  
  typedef T & result; .d,Zx  
} ; >n62csO  
template < typename T1, typename T2 > ==9Ez  
  struct result_2 Pd?YS!+S  
  { }qg&2M%\  
  typedef T1 & result; ,.B8hr@H6-  
} ; >~ :]+q  
template < typename T > )c_ll;%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _\zf XHp  
  { \/%mabLK  
  return (T & )r; 9:>vl0  
} yo=d"*E4^  
template < typename T1, typename T2 > 7t QiKrhp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LgYzGlJp  
  { P7!Sc  
  return (T1 & )r1; 3m'6cMQ  
} 5irOK9hK  
} ; ah.Kb(d:  
`Hqu 2 '`  
template <> %|~ UNP$  
class holder < 2 > Y,r2m nq  
  { SQ[}]Tm;n  
public : . j },  
template < typename T > hB4.tMgZ  
  struct result_1 bBf+z7iyc  
  { |m% &Qb  
  typedef T & result; g}7B0 yo  
} ; O_q_O  
template < typename T1, typename T2 > s&l[GKR  
  struct result_2 PsVA>Q,4!.  
  { mCo5 Gdt  
  typedef T2 & result;  u[u=:Y+  
} ; uBXI*51{  
template < typename T > b~p <   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \$I )}  
  { ueOvBFgZ  
  return (T & )r; f\JyN@w+  
} hV%l}6yS&  
template < typename T1, typename T2 > qi$8GX=~r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r_",E=e  
  { ~*qGH  
  return (T2 & )r2; E*$:~w  
} spf}{o  
} ; R.7" ZG  
<5 +?&i  
{>qCZ#E5WO  
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> >。  i.]}ooI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YZ}gZQ.A0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /\.kH62  
4#T'Fy].  
return l(i, j) = r(i, j); w K+2;*bI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =W6P>r_  
:zCm$@  
  return ( int & )i; +q(D]:@,[  
  return ( int & )j; .T7ciD  
最后执行i = j; T &1sfS,  
可见,参数被正确的选择了。 E_z@\z MB  
Zo` ^pQS  
)xeVoAg  
7hc(]8eP  
t%%I.zIV7  
八. 中期总结 `u-}E9{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n\ZFPXP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5"sF#Y&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q'N<jX[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W$&Q.Z  
6 B )   
]PFc8qv{  
fAK  
+1Uw<~  
!(]|!F[m  
九. 简化 $t]DxMd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _MR2,mC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >2rFURcD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z<ek?0?yS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `U1"WcN  
  +-*/&|^等 f,$CiZ"  
2. 返回引用。 `4o;Lz~  
  =,各种复合赋值等 &45.*l|mo  
3. 返回固定类型。 9H<:\-:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o8" [6Ys  
4. 原样返回。 c}Qc2D3*  
  operator, 4DNZ y2`  
5. 返回解引用的类型。 I|.B-$gH  
  operator*(单目) ,Ubnz  
6. 返回地址。 $?GF]BT  
  operator&(单目) zUh(b=,  
7. 下表访问返回类型。 D -jew&B  
  operator[] ,UP6.C14  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R'{V&H^Z  
  operator<<和operator>> UY==1\  
@U&|38  
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。 GV9"8M Z6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k`?n("j  
f7`y*9^  
template < typename Left > sU8D;ML7  
struct value_return \nLO.,  
  { \3KCZ  
template < typename T > `@ObM[0p(  
  struct result_1 {>i'Pb0mG|  
  { v4&*iT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :{sX8U%  
} ; 3 3V/<v  
XdB8Oj~~  
template < typename T1, typename T2 > d#(xP2  
  struct result_2 Z/0M9 Q%  
  { >Nov9<p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PBUc9/  
} ; r1[0#5kJ;J  
} ; .8,lhcpY  
!,\]> c  
N=wB1gJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }SYvGp{J,  
=IUTU4!]  
下面我们来剥离functor中的operator() V'9 k;SF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6PTD%Rf\  
,0~'#x>  
return l(t) op r(t) |OC6yN *P)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wk3yz6V2  
return op l(t) )qKfTt N`  
return op l(t1, t2) n>@(gDq  
return l(t) op L 0|u^J  
return l(t1, t2) op rR7}SEa  
return l(t)[r(t)] m1(rAr1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dkXK0k  
T# 8O:  
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: 4g6d6~098;  
单目: return f(l(t), r(t)); eX=W+&lj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AttDD{Ta  
双目: return f(l(t)); Q%85,L^U  
return f(l(t1, t2)); lwK Au!l  
下面就是f的实现,以operator/为例 I|p(8 R!  
6VA@;g0$  
struct meta_divide ^rx]Y;  
  { UCl,sn  
template < typename T1, typename T2 > {6n B83BB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5VISP4a  
  { GI/g@RV  
  return t1 / t2; ~O<Bs{8  
} !#>{..}}3  
} ; _xbVAI4  
3 D\I#g  
这个工作可以让宏来做: lc*<UZR  
#t;@x_2yD\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -qs9a}iL  
template < typename T1, typename T2 > \ WT1ch0~2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P[D ^*}  
以后可以直接用 W# ev  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2?HLEiI1  
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 HQ]g{JVld\  
(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。。。) 7ZN0_Q s  
!"_\5$5i<X  
fu33wz1$}B  
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 "*?^'(yA@  
/Wt<[g#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A_CK,S*\,&  
class unary_op : public Rettype Iz VtiX  
  { >R :Bkf-  
    Left l; O[$ &]>x]]  
public : 8E|S`I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `|I h"EZ  
Lg-Sxz}P!  
template < typename T > ]81P<Y(7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'b%S3)}  
      { h\jwXMi,tj  
      return FuncType::execute(l(t)); d?'q(6&H  
    } XO219   
YX- G>.Pc  
    template < typename T1, typename T2 > *;Sj&O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b1_HDC(  
      { *_@8v?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _},u[+  
    }  z7>  
} ; KYMz  
SxH b76 ;  
PY~cu@'k{  
同样还可以申明一个binary_op $o5<#g"/T  
cR _ 8 5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V D-,)f  
class binary_op : public Rettype [$f  
  { Bh<)e5lP:  
    Left l; {4\(HrGNk  
Right r; .t$~>e .  
public : :Fu.S1j$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O\8_;Gc;  
WF`y j%0  
template < typename T >  {|a=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .r$d 8J  
      { &E0P`F,GQA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XhhV 7J_F  
    } |aIY  
,p {|f}0  
    template < typename T1, typename T2 > 9/'zk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [AA'Ko  
      { *`7cvt5]IM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7G z f>n  
    } fIWOo >)D  
} ; 4'_PLOgnX  
1U^;fqvja  
<#k(g\/R  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n j0!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D% v{[ KY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2= S;<J  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Db3# ;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1<IF@__  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3+ JkV\AF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HN?NY  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^`?2g[AA  
下面是修改过的unary_op !#xk?LyB  
)! +~q!A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P;G Rk6  
class unary_op D;*P'%_Z  
  { L"e8S%UqX  
Left l; 2 ,RO  
  bVO{,P2 o  
public : qp;eBa  
B~xT:r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} js^+{~  
Ti:PKpc  
template < typename T > K8,Q^!5]"  
  struct result_1 .ww~'5b0  
  { :|%k*z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %zsY=qT  
} ; @A?Ss8p'  
c%tb6@C  
template < typename T1, typename T2 > % s&l^&ux  
  struct result_2 N/CL?Z>c  
  { ny'?Hl'Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #k?uYg8  
} ; ~?E.U,R  
\2]M &n GT  
template < typename T1, typename T2 > qD!qSM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,E ]vM&  
  { s aY;[bz}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #$-{hg{  
} ]l/ PyX  
^E-BB 6D  
template < typename T > 7\.{O$Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oA+/F]XJ  
  { GP<PU  
  return OpClass::execute(lt(t)); CvkZ<i){  
} b%A+k"d  
$DS|jnpV  
} ; meJ%mY  
Pnl+.?  
csK;GSp}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Qze.1h  
好啦,现在才真正完美了。 3&`LVhx  
现在在picker里面就可以这么添加了: fD:BKJQ  
L"[2[p  
template < typename Right > d0U-:S-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !DU4iq_.  
  { -}:; EGUtd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V)<Jj  
} p#;I4d G  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }%) ]b*3  
05SK$ Y<<  
:LrB9Cf$n  
:[\M|iAo  
tleWJR8oc  
十. bind "@ 1+l&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P z< \q;  
先来分析一下一段例子 "WF@T  
T@H<Fm_  
G1tua"Px  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  4>R)2g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /Pv dP#!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CNMcQP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 VPi*9(LS  
我们来写个简单的。 &d sXK~9M>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xwSi.~.  
对于函数对象类的版本: 'LX]/ D  
b%wm-p  
template < typename Func > +Z7:(o<  
struct functor_trait BS*Y3$  
  { 15J t @{<r  
typedef typename Func::result_type result_type; vCX 54  
} ; 0]k-0#JM  
对于无参数函数的版本: 4"^v]&I  
}j`#s  
template < typename Ret > jCp^CNbA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;M<R e  
  { 3sD/4 ?  
typedef Ret result_type; nVyV]'-z  
} ; >S}^0vNZX  
对于单参数函数的版本: +d!"Zy2|B  
`=%mU/v  
template < typename Ret, typename V1 > C.`!?CW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *N65B#  
  { r7FFZNs!  
typedef Ret result_type; \DMZ M  
} ; qbx}9pp}g  
对于双参数函数的版本: _=Y HO.  
2'U+QK@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &"6%D|Z0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +bdjZD3  
  { L)"E_  
typedef Ret result_type; FE'F@aS\  
} ; h?7@]&VJ  
等等。。。 b}HwvS:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CaB@,L  
4{6XZ_J1  
template < typename Func > wX+KW0|>  
struct func_return jJqq:.XqB8  
  { )0XJOm  
template < typename T > eKvQS}11  
  struct result_1 "30R%oL]=  
  { hqc)Ydg_%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |C`.m |  
} ; 5H!6m_,w  
E}lNb  
template < typename T1, typename T2 > A}W}H;8x  
  struct result_2 v|IG G'r  
  { _1ax6MwX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >NJ`*M  
} ; $s<bKju  
} ; AGMrBd|J{  
.azA1@V|  
M0K+Vz=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _>u0vGF-  
_FxQl ]@  
template < typename Func, typename aPicker > 5: vy_e&  
class binder_1 gJYX  
  { ?4sF:Y+\  
Func fn; i%# <Hi7  
aPicker pk; dOFK;  
public : 5pz(6gA  
}J+ \o~  
template < typename T > 9jf2b  
  struct result_1 <sor;;T  
  { snvixbN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |PutTcjQ  
} ; ><w=  
cz;gz4d8  
template < typename T1, typename T2 > I?X!v6  
  struct result_2 F.$NYr/|y  
  { }%Vx2Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RxUzJ  
} ; X;QhK] Z  
wPQRm[O|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q3e^vMK"  
nO;t5d  
template < typename T > s5&v~I;>e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zC|y"PTw  
  { (aX6jdvo  
  return fn(pk(t)); xB|?}uS-  
} EL:Az~]V  
template < typename T1, typename T2 > o l8|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &uLC{Ik}  
  { {wCzm  
  return fn(pk(t1, t2)); !~QmY,R  
} hx:"'m5  
} ; 't#E-+o  
k*k 9hv?  
|YWX.-aeo  
一目了然不是么? D)GD9MJ  
最后实现bind s^>1rV]=(`  
$[M5V v  
YdF\*tZ  
template < typename Func, typename aPicker > *,#T&M7D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [*z`p;n2D  
  { o}6d[G>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VhX~sJ1%Gp  
}  o\-:  
BiI`oCX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {N`<TH PP  
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。 c5AEn -Q  
a[ A*9%a  
十一. phoenix X%]m^[6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /5r!Fhx  
yQdoy^d/4  
for_each(v.begin(), v.end(), I1fUV72  
( BjAmM*k  
do_ M'}iIO`L  
[ 3}V -'!  
  cout << _1 <<   " , " cRS2v--\-  
] ? yek\X  
.while_( -- _1), {3){f;b  
cout << var( " \n " ) eG\`SKx_  
) 9xM7X?  
); ctT6va  
pHv~^L%=  
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: sFa5#w*>  
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 $^louas&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B,avI&7M;S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Jwe9L^gL  
KV]8o'  
C ]+J  
template < typename Cond, typename Actor > (f>~+-IL  
class do_while qb?9i-(  
  { A i5|N  
Cond cd; d,*#yzO  
Actor act; L_QJS2  
public : /d-d8n  
template < typename T > $Y&rci]  
  struct result_1 !R"iV^?V  
  { k+`e0Jago  
  typedef int result_type; yp\s Jc`  
} ; CI~ll=9`  
WbH#@]+DN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .wJv_  
RqE|h6/  
template < typename T > 4.qW ~ W{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :8jaW?~  
  { _|} GhdYE  
  do Gk2R:\/Y  
    { _NkbB"+L  
  act(t); 2#t35fU  
  } uwhb-.w  
  while (cd(t)); iES?}K/q  
  return   0 ; iU9>qJ]  
} %VmHw~xyF:  
} ; Y=YIz>u  
<P#]U"?A  
oY8S-N;(t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {v~.zRW%]r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ! C|VX,w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |Y|gT*v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lCC(N?%Q  
下面就是产生这个functor的类: 7qT>wCVT  
1:VbbOu->V  
<{k r5<  
template < typename Actor > &(t/4)IZox  
class do_while_actor c]!Yb-  
  { 0OAHD'  
Actor act; +c-?1j  
public : B?p18u$i#l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4;.y>~z  
iQJ[?l`  
template < typename Cond > 0tyS=X;#e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UqEpeLK  
} ; wU1h(D2&h  
_pe_w{V-b6  
|)WN%#v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XLxr@1   
最后,是那个do_ R0_O/o+{  
"l.1 UB&  
41Htsj  
class do_while_invoker  mZ^ev;  
  { WZ]f \S  
public : dzn[4  
template < typename Actor > C=uYX"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FEzjP$  
  { 'I8K1Q=/  
  return do_while_actor < Actor > (act); f!n0kXVu6U  
} d]<S/D'i  
} do_; 7GVI={ b  
/swNhDQ"o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? di5>aAJ)D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N6wCCXd  
最后来说说怎么处理break和continue ]> 36{k]&  
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。 ic]b"ItD  
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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