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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9NC'iFQ#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \!r,>P   
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, *;<oM]W_  
`ItPTSOi  
}/%^;@q;  
U {s T %G  
  class filler =l}XKl->  
  { DDU)G51>d  
public : $-mwr,i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gJ5|P .  
} ; nrz2f7d$  
59a7%w  
L'x[wM0w;  
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: 0tN/P+!|  
p=f8A71  
_^] :tL6  
+H3;{ h9,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !O/(._YB`  
qMcOSZ%8J  
3Ett9fBd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :k oXS  
e?XQ,  
E#M4{a1  
V#d8fRm  
二. 战前分析 6vZ.CUK9  
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。 /q6 ^.>b  
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 um mkAeWb  
_n3"  
E&2mFg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FZJ sZeO  
  /* --------------------------------------------- */ "]1|%j  
vector < int *> vp( 10 ); 2c8e:Xgv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P&8QKX3 j^  
/* --------------------------------------------- */ #,\qjY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4-\gha  
/* --------------------------------------------- */ vsCy?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &UoQ8&  
  /* --------------------------------------------- */ ;rJ/Diz!g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZS?4<lXF  
/* --------------------------------------------- */ +Zi@+|"BCN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |),3`*N  
pU5t,  
/m+\oZ ]d  
PQ`~qM:3st  
看了之后,我们可以思考一些问题: N:7;c}~  
1._1, _2是什么? mM;p 7 sJ  
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。 B)(ZRH  
2._1 = 1是在做什么? m<e-XT  
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。 ^-pHhh|g  
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。 "_36WX  
Uz; pNWMk  
.VfBwTh7q8  
三. 动工 _6&TCd<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9A9yZlt  
*D$Hd">X  
*lws7R  
d^ YM@>%  
template < typename T >  N'e3<  
class assignment %oN5jt  
  { m}>#s3KPA  
T value; YA4;gH+  
public : D= LLm$y  
assignment( const T & v) : value(v) {} [(4s\c  
template < typename T2 > '6W|,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '"<h;|  
} ; *[O)VkL\%i  
/?g:`NT  
T@,tlIM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IA?v[xu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b#z{["%Zp  
p:8&&v~I  
sas:5iB5  
x9B{|+tIoc  
  class holder dw e$, 9  
  { h oL"K  
public : CYWL@<p,  
template < typename T > n{v[mqm^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |oI]  
  { $bT<8:g  
  return assignment < T > (t); 8<Yqpb  
} nq"U`z@R  
} ; pSlosv(6  
bB`p-1  
MZInS:Vj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @u}1 S1  
Xeo2 < @[  
  static holder _1; 'WLh D<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GH!Lu\y\  
EvEI5/ z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E[N3`"  
而不用手动写一个函数对象。 Y$ To)qo  
j)neVPf%v  
w-M,@[G  
z&r@c-l@  
四. 问题分析 \9GJa"xA`  
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。 *D$[@-7  
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。 mUW4d3tE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nd)bRB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nVVQ^i}`G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +8\1.vY  
*/JMPw&  
五. 问题1:一致性 W8R"X~!V  
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?| =u#xPI0:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  wN4N 2  
XFU['BI  
struct holder  "0( _  
  { $8"G9r  
  // ggn:DE "  
  template < typename T > C VyE5w  
T &   operator ()( const T & r) const vw/L|b7G  
  { ev_4!+ko  
  return (T & )r; k;bdzcMkQ  
} `/0S]?a.{B  
} ; zJ2dPp~u  
<$]=Vaq  
这样的话assignment也必须相应改动: /) Pf ]  
Nhnw'9  
template < typename Left, typename Right > dq&N;kk |  
class assignment g_l=z`,8  
  { ~j&#DG&L  
Left l; `X06JTqf:  
Right r; Ur/+nL{  
public : D|`I"N[<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :QV-!  
template < typename T2 > =83FCq"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gISG<!+X^  
} ; "DniDA  
muc>4!Q  
同时,holder的operator=也需要改动: d/fg  
 gh{Z=_  
template < typename T > '%2q'LqSA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9Rg|oCP_  
  { @6N$!Q?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?pF7g$>q  
} .(7 end<  
?7Y6: zo$^  
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。 YFF\m{#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {xzs{)9|Y4  
yp}a&Dg  
return l(rhs) = r; #@#/M)  
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。 2!u4nxZ.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (rM-~h6g  
,a&&y0,  
template < typename Tp > /kLG/ry8l:  
class constant_t PSM~10l,  
  { CSC sJE#4  
  const Tp t; *}hx9:9\B  
public : srbU}u3VZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E mUA38  
template < typename T > =68CR[H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z,"fr%*,N  
  { tS2Orzc>,  
  return t; {b<;?Dus^  
} 9F&s9(=\  
} ; NZ}DbA+g;|  
= %O@%v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hd@ >p.  
下面就可以修改holder的operator=了 ^` 96L  
8N8N)#A[  
template < typename T > n%M-L[n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {Gd<+tQg  
  { _qZ?|;o^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HFr#Ql>g  
} -/k;VT|  
]~!jf  
同时也要修改assignment的operator()  yO7xAb  
)_vE"ryThA  
template < typename T2 > 7 fE QD?C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a2{ nrGD  
现在代码看起来就很一致了。 phT|w H  
J(%Jg  
六. 问题2:链式操作 9 2e?v8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Od?M4Ed(  
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。 &rcC7v K9  
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。 /ynvQ1#uA  
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。 >8pmClVvmR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $<y10DfO  
zPC&p{S>  
template < typename T > ranLHm.nB  
struct result_1 X/5\L.g2  
  { Z`?Z1SBt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &_L FV@/  
} ; Kn WjP21  
!yo/ F& 6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L7_qs+  
9q ##)  
template < typename T > !zd]6YL$  
struct   ref {iyO96YI[^  
  { M=mzl750M  
typedef T & reference; C Rd1zDB  
} ; BRTM]tRZ  
template < typename T > F)W7,^=X>-  
struct   ref < T &> VUo7Evc:.P  
  { _o 2pyV&  
typedef T & reference; $6(,/}==0  
} ; v-V#?+#  
tP?pN]Q$,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t3~ZGOn  
bD&^-& G  
template < typename T > Qj?qWVapA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^* xhbM;  
  { HF3W,eaqK  
  return l(t) = r(t); b V)mO@N~w  
} <$f7&6B  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1YGj^7V)|Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /``4!jU  
[>B`"nyNQ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 DE{tpN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kc6p||<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2WP73:'t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BD)5br].  
最后的布局是: rQ^X3J*`  
                Add +YL9gNN>P  
              /   \ ZQZBap"  
            Divide   5 Po%+:0oX  
            /   \ @_gCGI>Q  
          _1     3 >O{U4_j@(  
似乎一切都解决了?不。 r[>=iim  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 DNP %]{J  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ST#OO!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X-tc Ud  
,[64$=R8  
template < typename Right > MOiTz L*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ur`jmB  
Right & rt) const yFIB/ln:  
  { O4Wn+$AN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VSK!Pc.G}  
} v<*ga7'S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1eg/<4]hA  
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。 CXb-{|I}d  
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。 -,M*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。 M^i^_}~S;  
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。 ;1S~'B&1Q  
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? Mr5E\~K>s  
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: @~4Q\^;NX  
e?Pzhh a  
template < class Action > 5 A/[x $q  
class picker : public Action ,rvw E  
  { S%h[e[[fST  
public : >)/,5VSE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /rKdxsI*  
  // all the operator overloaded 2wHvHH!  
} ; J>I.|@W4  
C q/936`O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Q7 dXTS4H  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [k"@n+%  
Ig9gGI,  
template < typename Right > SDdefB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *rY@(|  
  { ~1x,m.f8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `/zx2Tkk  
} a(+.rf;  
?2Q9z-$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tBtG- X2  
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。 &f}a`/{@  
ZnX]Q+w  
template < typename T >   struct picker_maker *W'F 6Hpu  
  { a3&&7n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2"31k2H[  
} ; y"|QY!fK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z9@Tg= #i  
  { $1QQidB  
typedef picker < T > result; `MMh"# xN  
} ; #=tWjInm  
qIbp0`m  
下面总的结构就有了: 0P(U^rkR~  
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。 F9hh- "(Z  
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。 E0;KTcZi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kC =e>v  
至此链式操作完美实现。 orGNza"A  
6$1dd#  
M;BDo(1  
七. 问题3 9uV'# sR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'baew8Q#  
\q2#ef@2  
template < typename T1, typename T2 > CNC3">Dk~9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {-(}p+;z  
  { +*dG 'U6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MXS N <  
} }gk37_}X\I  
l 8I`%bu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gW{<:6}!*  
'cs!(z-{x  
template < typename T1, typename T2 > KO`ftz3 +  
struct result_2 k7rFbrL Z  
  { G_GPnKdd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7M#eR8*[se  
} ; ?(9/V7HQ.5  
t> D|1E"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %SKp<>;9  
这个差事就留给了holder自己。 Uu~7+oaQ  
    <h(KI Y9T  
tx$kD2  
template < int Order > P8tpbdZE-  
class holder; l+6y$2QR  
template <> }T@^wY_Ow  
class holder < 1 > J%G EIe|  
  { vwVK ^B  
public : & PHejG_#  
template < typename T > 3F5Y#[L`  
  struct result_1 RlRkw+%m  
  { 8dg \_H_  
  typedef T & result; I{8fTod  
} ; hT `kma  
template < typename T1, typename T2 > dP>~ExYtm  
  struct result_2 6S#Y$2 P  
  { 8@Zg@>,  
  typedef T1 & result; VR86ok  
} ; ?F{sym@i  
template < typename T > hlY]s &0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Lu.D,oP  
  { q^:>sfd  
  return (T & )r; ~r<@`[-L  
} x -wIgo+  
template < typename T1, typename T2 > pGQP9r%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MAhJ>qe8 p  
  { k[TVu5R  
  return (T1 & )r1; mAycfa  
} j]-0m4QF  
} ; 3j'A.S  
,EkzBVgo  
template <> W[pOLc-  
class holder < 2 > I r8,=  
  { .hBq1p  
public : G?:{9. (  
template < typename T > ~7!=<MW  
  struct result_1 \!!qzrq  
  { QucDIZ  
  typedef T & result; |Z]KF>S]  
} ; l;*/F`>c  
template < typename T1, typename T2 > "gm[q."n<  
  struct result_2 ~0}gRpMW  
  { i!H)@4jX  
  typedef T2 & result; &|/@;EA$8  
} ; 4o+SSS  
template < typename T > !+sC'/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RMinZ}/  
  { s)Gnj;  
  return (T & )r; bYPkqitqz  
} U3Fa.bC6}  
template < typename T1, typename T2 > vrRbUwL!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z XCq>  
  { } tq  
  return (T2 & )r2; C5}c?=#bdf  
} 6`K R  
} ; ,2t|(V*"&  
$8/=@E{51  
b3/@$x<  
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> >。 #@ClhpLD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]><K8N3Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: oRf.34  
cyM9[X4rC  
return l(i, j) = r(i, j); eUBf-xA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D-{;;<nIr`  
'eyzH[l,(  
  return ( int & )i; lk.]!K$}  
  return ( int & )j; wM$N#K@  
最后执行i = j; `ChS$p"A  
可见,参数被正确的选择了。 mf~Joluc J  
a ~s:f5S>  
j6!C/UgQ  
"_LDs(&  
Rz sgPk  
八. 中期总结 o,-p[1b  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qPI\Y3ZU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s9[?{}gd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R07]{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cTC -cgp  
nt 9LBea  
zd%n)jlwR  
Lud[.>i  
f ZEyXb  
A-n@:` n~  
九. 简化  Mi>!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U yb-feG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,/fB~On-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: FUt{-H!<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \d'>Ky;GD  
  +-*/&|^等 x;^DlyyYU  
2. 返回引用。 _GhP{ C$  
  =,各种复合赋值等 |IcA8[  
3. 返回固定类型。 0oNNEC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L3/SIoqd  
4. 原样返回。 ^}w@&Bje  
  operator, d4ga6N3'  
5. 返回解引用的类型。 9"W3t]  
  operator*(单目) Yvi.l6JL  
6. 返回地址。 O{vVW9Q  
  operator&(单目) ~U;M1>  
7. 下表访问返回类型。 YkN0,6  
  operator[] ^Z |WD!>`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &i(\g7%U  
  operator<<和operator>> VyMFALSe]h  
?l> <?i  
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。 Vn=K5nm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?[Sac]h ys  
0 ~a9gBG  
template < typename Left > k)3b0T@b  
struct value_return B*OEG*t  
  { >='y+ 68  
template < typename T > 0?$jC-@k:  
  struct result_1 /` ;rlH*  
  { ;L*Ku'6Mt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ym_w09   
} ; La2f]+sV  
qjm6\ii:)  
template < typename T1, typename T2 > V}Ok>6(~  
  struct result_2 U/#X,Bi~  
  { KgH_-REN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1 $m[# 3  
} ; +L\Dh.Ir  
} ; gmqL,H#  
[PIh^ DhK  
5cF7w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QmKEl|/{u  
nk*T x  
下面我们来剥离functor中的operator() Z[ 53cVT^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LJgGX,Kp  
v:IpZ;^  
return l(t) op r(t) iW?z2%#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qg06*$%  
return op l(t) ip+?k<]z  
return op l(t1, t2) L eu93f2  
return l(t) op &cpqn2Z  
return l(t1, t2) op -=InGm\Y  
return l(t)[r(t)] 20,}T)}Tm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \H4$9lPk  
D7lRZb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: TWeup6k  
单目: return f(l(t), r(t)); H5eGl|Z5]^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H3xMoSs  
双目: return f(l(t)); Q{o]^tN  
return f(l(t1, t2)); Z[G[.\0  
下面就是f的实现,以operator/为例 =h>jo&=Wad  
|e_'% d&  
struct meta_divide `C&@6{L  
  { ;%Zu[G`C  
template < typename T1, typename T2 > Z#t}yC%^d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o.g)[$M8cF  
  { 01 <Ti"  
  return t1 / t2; a7>^^?|  
} Wx`$hvdq  
} ; Ln$= 8x^T  
Z]SUr`Z  
这个工作可以让宏来做: m4on<5s/  
wBlo2WY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;S?ei>Q  
template < typename T1, typename T2 > \ 1>=]lMW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mVd%sWD  
以后可以直接用 K2qKkV@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P,s>xM  
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 M nnVk=  
(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。。。) ZK4d;oa",  
7P bwCRg  
TtWWq5X|  
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 >sGiDK @  
"rnVPHnQR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W|L#Q/ RX  
class unary_op : public Rettype !!<H*9]+W;  
  { E#~J"9k98  
    Left l; Ly-}HW(  
public : _Wtwh0[r*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gX~lYdA  
qQwf#&  
template < typename T > `sLD>@m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $}t;c62  
      { XD%GNZ  
      return FuncType::execute(l(t)); Q%QIr  
    } c=f;3N  
v=~+o[  
    template < typename T1, typename T2 > 2Ah B)8bG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ew&"n2r  
      { cS%;JV>C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a] P0PH~  
    } >ra)4huZ  
} ; gs(ZJO1 /L  
6J<R;g23R]  
*o=[p2d"X  
同样还可以申明一个binary_op &9EcgazV  
2-%9k)KH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wW, n~W  
class binary_op : public Rettype tfdb9# &?  
  { }_oQg_-7e  
    Left l; 5i-VnG  
Right r; IOY<'t+  
public : *&~(>gNF,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zg3 /,:1  
VKcVwq  
template < typename T > b/d 1(B@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tq,dlDDOR  
      { -#Jp@6'k%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lvH} 8 lJ  
    } G4^6o[x  
i|xC#hV  
    template < typename T1, typename T2 > ! Q8y]9O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a(AYY<g  
      { /<k]mY cu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m>f8RBp]'  
    } 0|| 5 r#  
} ; 32p9(HQ  
,rX|_4 n*  
~Kt2g\BSok  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0.&-1pw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;!B,P-Z"g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bb}Fu/S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _2WW0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A$n:   
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。。。 qS?^(Vt|R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ! u9LZ  
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) ;( (|0Xa  
下面是修改过的unary_op \s6 VOR/  
*-&+;|mM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L]E.TvM1*  
class unary_op oxug  
  { C8O<fwNM  
Left l; qG3MyK%O\  
  <l< y R?  
public : C6qGCzlG`  
A+Kp ECP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -ZoAbp$  
U lPhW~F)  
template < typename T > y;f nC5Q  
  struct result_1 r` sG!  
  { H#3Ma1z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d wku6lCk  
} ;  Q!(qb  
lL,0IfC,  
template < typename T1, typename T2 > 4'y@ne}g!  
  struct result_2 |?v+8QL,;t  
  { Oo/@A_JO@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pk&$ #J_  
} ; jEm =A8q  
juQ?k xOB  
template < typename T1, typename T2 > yJdkDVxYr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h*?]A  
  { fs2y$HN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w& )ApfL  
} i^)JxEPr w  
KB$Y8[  
template < typename T > ++BQ==@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2p~G][  
  { @2sr/gX^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 71Y3.1+  
} _ Gkb[H&RZ  
U.1&'U*  
} ; %>1C ($^  
4JL]?75  
*t`=1Ioj  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug nq\~`vH|Gd  
好啦,现在才真正完美了。 rxOv YF  
现在在picker里面就可以这么添加了: sW&h?jdf  
&X,6v  
template < typename Right > B;t{IYhq{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (d['f]S+&  
  { Wu)An  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n`D-?]*  
} m,Mg  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2^)_XVX1  
-kb;h F}.  
rnC<(f22  
C|RC9b  
cXNR<`   
十. bind p+CK+m   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !gi3J @  
先来分析一下一段例子 d!y_N&z|(  
{(Ba  
e!w#{</8Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i<!1s%i}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T/tCX[}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R#Z m[S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6%&DJBU!  
我们来写个简单的。 o97*3W]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &H%z1Lp  
对于函数对象类的版本: 4{%-r[C9k  
o`nJJ:Cxq-  
template < typename Func > 5:T}C@  
struct functor_trait HG3iK  
  { #66u<FaG  
typedef typename Func::result_type result_type; 54Vb[;`Kkb  
} ; n66b(6"mO2  
对于无参数函数的版本: UW&K\P  
Mr@{3do$  
template < typename Ret > c LfPSA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E0eZal],  
  { Dk}txw}#  
typedef Ret result_type; ckbD/+  
} ; ,S1'SCwVdJ  
对于单参数函数的版本: 7e Hj"_;  
Fu65VLKh  
template < typename Ret, typename V1 > hmI> 7@&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %V92q0XW  
  { x) R4_ 3  
typedef Ret result_type; )jMk ~;'r  
} ; Zig3WiD&  
对于双参数函数的版本: +XAM2uN5_.  
fwSI"cfM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6\x/Z=}L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oP:/%  
  { Lt {&v ^y  
typedef Ret result_type; uf`/-jY  
} ; wpOM~!9R  
等等。。。 @"afEMd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \o5/, C  
*a` _,Q{x  
template < typename Func > FB O_B  
struct func_return wdRk+  
  { >viLvDng  
template < typename T > o:@A%*jg  
  struct result_1 X + B=?|M  
  { \n-.gG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2lxA/.f  
} ; Rc}#4pM8  
3# idXc  
template < typename T1, typename T2 > G$jw#a[L  
  struct result_2 oSH]TL2@Cd  
  { 1t7T\~ +F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UC!"1)~mt`  
} ; 9)'wgI#  
} ; H4BuxM_r  
+[#^c3x2  
fAD {sg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (n2=.9k!  
[L?WM>]%  
template < typename Func, typename aPicker > VQbKrnX  
class binder_1 /Mw0<#  
  { 1+Bj` ACP  
Func fn; YGZa##i  
aPicker pk; !uhh_3RH  
public : &izk$~  
8zpTCae^=7  
template < typename T > `'ak/%Krh  
  struct result_1 $ 3R5p  
  { xS_tB)C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;eP. B/N  
} ; nDXy$f8  
Suk;##I  
template < typename T1, typename T2 > v#9Uy}NJ9  
  struct result_2 E\VKlu4  
  { .WlZT-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |qb-iXW=  
} ; &IFXU2t}  
<^adt *m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f4^\iZ{`G  
_j]vR  
template < typename T > \m+;^_;5GW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %D[6;PT  
  { w=ZK=@  
  return fn(pk(t)); 5- "aK~@+  
} Bacmrf  
template < typename T1, typename T2 > CMYkxU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `W%R  
  { B{NGrC`5)  
  return fn(pk(t1, t2)); 78E<_UgcB  
} }nWW`:t kx  
} ; W<H<~wf#  
#a!qJeWm0  
K}Lu1:~  
一目了然不是么? Sp@{5  
最后实现bind e it%U  
0V'XE1h  
!3Q^oR  
template < typename Func, typename aPicker > G V%@A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y{QF#&lW  
  { |]OI)w*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zmU>  
} cnM`ywKW  
^ ]SU (kY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :Q>{Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 x-SYfvYY  
Xl/2-'4  
十一. phoenix 19i [DR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \`YV)"y" ~  
fCi1JH;  
for_each(v.begin(), v.end(), `^ uX`M/  
( h5@JS1cY  
do_ qa5 T(:8  
[ |$c~Jq  
  cout << _1 <<   " , " #mc6;TRZO  
] n#)kvr  
.while_( -- _1), jn>RE   
cout << var( " \n " ) ^-K ~y  
)  t/a  
); >>0c)uC|W  
,kE"M1W  
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: CDWchY  
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 3mXRLx=0>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oY7 eVuz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +'9eo%3O  
6g'+1%O  
]}BT'fky#  
template < typename Cond, typename Actor > t+n+_X  
class do_while f_ UwIP  
  { I=}R Z9  
Cond cd;  X&.LX  
Actor act; hi9@U]H#  
public : i}Cy q  
template < typename T > gv9z`[erS  
  struct result_1 tCr? !Y~  
  { jUy$aGX  
  typedef int result_type; ]f3R;d  
} ; 1)ZdkTF@H  
jLreN#:9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PA>su)N$  
1'9YY")#  
template < typename T > k_7agW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cy#N(S[ 1  
  { ]o*-|[^?  
  do D,, x<JG|  
    { s%t =*+L\  
  act(t); *gN)a%9  
  } t`vIcCXqyl  
  while (cd(t)); \m1jV>q  
  return   0 ; ??=7pFm  
} oOHr~<  
} ; IsP!ZcV;  
ph=U<D4  
bd3q207>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S&;D  
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。 |=ljN7]!  
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。 nWv6I&  
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。 M7SVD[7~HM  
下面就是产生这个functor的类: VseeU;q  
s@5r}6?M  
IP l]$j>N  
template < typename Actor > VHTr;(]hk  
class do_while_actor +v"%@lC};  
  { oHkjMqju  
Actor act; qn~:B7f  
public : 5`[B:<E4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w1 tg7^(@  
Q)}z$h55  
template < typename Cond > 5tl uS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HDT-f9%}<4  
} ; D^\2a;[AxA  
2V=bE-  
"3:TrM$|A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $7bux 1L  
最后,是那个do_ $#d.@JWi  
pt- 1>Ui  
+@5*_n\e`  
class do_while_invoker y7Sj^muBY  
  { m6M:l"u  
public : Zywx.@!  
template < typename Actor > ]eIV'lP,j/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~3s\Q%   
  { =hB0p^a  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7NDjXcuq  
} 8S7 YVsDz"  
} do_; ouR(l;  
gPg2Ve0Qy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DU1\K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?<-ins  
最后来说说怎么处理break和continue  0@dN$e  
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。 6i_dL|c  
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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