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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #M`ijN!Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M9f*7{c  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, E/s3@-/  
)[nzmL*w  
t'9E~_!C  
IyP\7WZ  
  class filler Ujj2A^  
  { ZklidHL');  
public : T_Y6AII  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %&gx@ \v  
} ; ?LNwr[C0  
o Y.JK  
4F:RLj9P!  
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: L</"m[  
gXw\_ue<  
}#E4t3  
u5R^++  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j/Bzbjq"  
2d3wQ)2  
SxH}/I|W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,#WXAA mm  
3 !}'A  
#Wc)wL-Tg  
bJBx~  
二. 战前分析 3`e1:`Hu  
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。 ^`dp!1.+  
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 '!f5|l9SC  
1.>sG2*P  
&kO4^ A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xq)'p8C?  
  /* --------------------------------------------- */ >nr1|2  
vector < int *> vp( 10 ); WMUw5h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ak}l6{ ..  
/* --------------------------------------------- */ `L;I/Hp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9L&AbmIr  
/* --------------------------------------------- */ BC4u,4S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a[#4Oq/t$  
  /* --------------------------------------------- */ BO h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Nxt/R%(  
/* --------------------------------------------- */ Hss{Sb(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %%k[TO  
HQUL?URt  
41C=O@9m  
KR522YW  
看了之后,我们可以思考一些问题: uNRGbDMA=  
1._1, _2是什么? 3(PU=  
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。 '*~{1gG `  
2._1 = 1是在做什么? :nXB w%0x  
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。 `b%/.%]$  
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。 <B``/EX^  
~;`i&s  
BM3)`40[]  
三. 动工 JTs.NY <z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fi,=z  
94lmsE  
L$ ON=$q5  
yNN2}\[.  
template < typename T > 74[}AA  
class assignment 'Uc|[l]  
  { 8?)Da&+f  
T value; f,uxoAS  
public : 9g*~X;`2  
assignment( const T & v) : value(v) {} {9=U6m^R2  
template < typename T2 > "3>#[o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5VPuHY2  
} ; 6>vj({,1Y*  
j<gnh  
}3i@5ctQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :#|77b0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \NSwoP  
?=T&|pp  
j1d=$'a "  
,~kMkBkl~  
  class holder iFDQnt [t  
  { +ypT"y  
public : o1g[(zky  
template < typename T > ~&q e"0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I7Eg$J&  
  { M1g|m|H7  
  return assignment < T > (t); '"KK|]vJ  
} U{_O=S u  
} ; >H%8~ Oek  
#".{i+3E  
aY?}4Bx  
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: P$oa6`%l  
]O\6.>H  
  static holder _1; L_A|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TfxKvol'  
3)eeUO+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6Q>w\@lF  
而不用手动写一个函数对象。 oJR!0nQ  
?O3 G  
~/Ry=8   
+tA rH C]  
四. 问题分析 9wwvh'T&NK  
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。 ,onv `  
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。 ~KNxAxyVi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3&zmy'b*:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f2Slsl;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。   C[Fh^  
zZ wD)p?_g  
五. 问题1:一致性 Iq52rI}  
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?| )a6i8b3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |On6?5((e  
mPh;  
struct holder LnL<WI*Pq  
  { fU8;CZnx  
  // m|y]j4  
  template < typename T > 4 IHl'*D[#  
T &   operator ()( const T & r) const Zsuh8t   
  { pp-Ur?PM  
  return (T & )r; [Q*kom :  
} IrVeP&KM+  
} ; Kfr?sX  
*GDU=D}  
这样的话assignment也必须相应改动: H9nq.<;p  
] x Kmz  
template < typename Left, typename Right > YA|*$$  
class assignment EHb:(|UA%8  
  { p$=3&qR 6  
Left l; FStfGN  
Right r; +Q '|->#  
public : o4J K$%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %DN& K  
template < typename T2 > zz9.OnZ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?|L)!LYx  
} ; .xD-eWw3R  
W)"q9(T?%  
同时,holder的operator=也需要改动: C&SYmYj^c  
HR}c9wy,q\  
template < typename T > AsLAm#zq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0<)8 ?ow  
  { +X&B'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [ wROIvV  
} $M8'm1R9  
B}jZ~/D}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J2R<'(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ug"B/UUFd  
l5MxJ>?4%B  
return l(rhs) = r; PFc02 w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hb_Ia]b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -R8RAwsLG  
a[u8x mH  
template < typename Tp > Zf"AqGP  
class constant_t r`krv-,O$  
  { {P]l{W@li  
  const Tp t; e 9:l  
public : $`Ou*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {L+?n*;CA  
template < typename T > l(`w]=t&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +j<Nu)0iY  
  { 7OZ s~6(  
  return t; 1idEm*3&(  
} :{fsfZXXr  
} ; q4Z \y  
 <O*q;&9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !1l2KW<be  
下面就可以修改holder的operator=了 dfrq8n]  
}l/md/C0  
template < typename T > KW 09qar  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5GY%ZRHh  
  { $""[( d?0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7!%cKZCY  
} YF"D;.  
*<UQ/)\  
同时也要修改assignment的operator() A ssf f;  
h{! @^Q  
template < typename T2 > "&r1&StO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o1Xk\R{  
现在代码看起来就很一致了。 m$o|s1t  
XJlun l)(K  
六. 问题2:链式操作 Jd%#eD*k9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V^0*S=N  
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。 ?T^$,1 -  
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。 1"'//0 7  
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。 $v^F>*I1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D( _a Xy  
Gzs x0%`)  
template < typename T > '`RCN k5l  
struct result_1 e88JT_zrO  
  { DB*IVg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %0]&o, w{  
} ; [$V_qFv{  
s<5t}{x  
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: prwyP  
C*KRu`t  
template < typename T > \nJr jH A  
struct   ref X+*| nvq]  
  { 1|gEY;Ru  
typedef T & reference; j{HxX  
} ; :&a|8Wi[W  
template < typename T > RJWlG'i  
struct   ref < T &> A$oYw(m#  
  { +(<CE#bb[  
typedef T & reference; 9(iJ=ao (  
} ; +zlaYHj  
W<x2~HW(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6=&  wY  
KctD=6  
template < typename T > ^C'k.pV n~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4Q]+tXes  
  { 9<Bf5d   
  return l(t) = r(t); <y!BO  
} x3vz4m[  
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。 B!Qdf8We  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b\^.5SEw  
"'PDreS  
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 xLGAP-mx]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P#yS]F/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G U!XD!!&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eAl&[_o|S  
最后的布局是: #fFEo)YG  
                Add KN%Xp/lkX  
              /   \ P_qxw-s  
            Divide   5 <}UqtD F 0  
            /   \ NZD X93  
          _1     3 [pOU!9v4  
似乎一切都解决了?不。 1di?@F2f  
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。 }vm17`Gfy  
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。 nmgW>U0jZh  
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: E7*]t_p"  
yEz2F3[ S  
template < typename Right > `*~:n vU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G? [#<W@+  
Right & rt) const ]];7ozS)X  
  { ]{y ';MZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); # - kyZ  
} ? G3OAx?<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z1>pOJm  
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。 PvA%c<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。 i %z}8GIt'  
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。 lh5k@\X  
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。 2S/^"IM["  
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? 8Mp  
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: \"f}Fx  
Bd7A-T)q!  
template < class Action > ;z[yNW8  
class picker : public Action B'=*92i>S  
  { Oo#wPT;1^(  
public : #7g~U m%p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &'(:xjN  
  // all the operator overloaded zL> nDnL 4  
} ; zKI(yC  
F 6SIhf.;  
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。 xxedezNko  
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: kDm=Cjxv  
z~X]v["d  
template < typename Right > K7y}R%Q F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a#mdD:,cF  
  { $+rdzsf)+/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Wb),  
} ,@2O_O`:  
2 OGg`1XX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '9b<r7\@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3nG(z>  
b9:E0/6   
template < typename T >   struct picker_maker N($j;<Q  
  { qC]D9 A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %u!#f<"[  
} ; OtnYv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]P 2M  
  { (apAUIE  
typedef picker < T > result; uT=sDWD :  
} ; 2Yyc`o0R;h  
?X eRL<n  
下面总的结构就有了: <iTaJa$0m  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 dLo%+V#/A  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ] e&"CF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .kBAUkL:  
至此链式操作完美实现。 ()P?fed  
^^)Pv#[3  
{E@@14]g  
七. 问题3 &yYK%~}t[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 v1;`.PWD  
mjH8q&szf  
template < typename T1, typename T2 > tFb49zbk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8XTVpf4  
  { e+2!)w)[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J]Y." hi  
} Gd"lB*^Ht  
AR)&W/S)7,  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <FGM/e4  
S"fnT*:.%  
template < typename T1, typename T2 > rYc?y  
struct result_2 lMlXK4-  
  { w \85D|u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X, J.!:4`  
} ; [5:F  
CjIkRa@!x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Prr<:q  
这个差事就留给了holder自己。 a-O9[?G/x  
    Q%@l`V)Rs  
8 v&5)0u  
template < int Order > 0xH$!?{b  
class holder; 5vY1 XZt{  
template <> U^Hymgb%  
class holder < 1 > d<#Xqc  
  { VP|9Cm=Fg  
public : `kFxq<?aK  
template < typename T > jb77uH_  
  struct result_1 o.sa ?*  
  { 3}XUYF;  
  typedef T & result; ;)UZT^f`)K  
} ; II),m8G  
template < typename T1, typename T2 > =#uXO<   
  struct result_2 "j~=YW+l  
  { 9t;aJFI  
  typedef T1 & result; cITQ,ah  
} ; CK.Z-_M  
template < typename T > K\o!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |f`!{=?  
  { I_N"mnn@Nr  
  return (T & )r; lOYwYMi  
} e8P |eK  
template < typename T1, typename T2 > _RhCVoeB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,]Hn*\@p[c  
  { Jw9|I)H  
  return (T1 & )r1; 1jQz%^~  
} {s 4:V=J  
} ; [|uAfp5R  
u:fiil$  
template <> C9({7[k^%  
class holder < 2 > hX~IZ((Hi8  
  { #y2="$ V  
public : UB?a-jGZ K  
template < typename T > :aco$ZNH5  
  struct result_1 Qp%kX@Z'  
  { llQDZ}T  
  typedef T & result; k g+"Ta[9  
} ; >m%\SuXq  
template < typename T1, typename T2 > H6*F?a`)I  
  struct result_2 ;J2=6np  
  { ^'[Rb!Q8  
  typedef T2 & result; `P"-9Ue=  
} ; @;Yb6&I;  
template < typename T > Fy^!*M-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o^_z+JFwb  
  { KJJ8P`Kx  
  return (T & )r; DKYrh-MN  
} ,I'Y)SLx  
template < typename T1, typename T2 > Hd6Qy {,*-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pxy(YMv  
  { c~z{/L  
  return (T2 & )r2; dIMs{!  
} P2f~sx9  
} ; A+:K!|w  
Rnun() plJ  
p4|:u[:&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [WC-EDO2lb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ld`oIEj!P_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c tTbvXP  
)|'? uN7  
return l(i, j) = r(i, j); CP/`ON  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ef Ra|7!HK  
h dPK eqg7  
  return ( int & )i; O*!+D-  
  return ( int & )j; Q]7r?nEEhW  
最后执行i = j; 4 ILCvM  
可见,参数被正确的选择了。 p}O@ %*p .  
sR'rY[^/|  
E#8`X  
vpTS>!i  
d;H1B/  
八. 中期总结 HI)ks~E/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NCl$vc;,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 19&!#z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Dy0cA| E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cAA J7?  
V=\&eS4^"  
+X"TiA7{j  
6e/2X<O  
~@MIG  
[Gysx  
九. 简化 BX2&tQSp  
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。 ;sCX_`t0E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 03AYW)"}M  
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: yz,ak+wp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1&U'pp|T  
  +-*/&|^等 (\,mA-%E  
2. 返回引用。 =`Nnd@3v  
  =,各种复合赋值等 Fl^.J<Dz  
3. 返回固定类型。 nD!C9G#oS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *+lnAxRa?  
4. 原样返回。 D("['`{  
  operator, FHqa|4Ie  
5. 返回解引用的类型。 enK4`+.7  
  operator*(单目) pA"pt~6  
6. 返回地址。 rh/3N8[6  
  operator&(单目) XNd:x {  
7. 下表访问返回类型。 %nVnK6[sox  
  operator[] H\ 8.T:>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4- N>#  
  operator<<和operator>> I)O%D3wfMW  
)"=BbMfhu  
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。 r]" >  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (a@cK,  
b{(!Ls_ &  
template < typename Left > WcbJ4Ore  
struct value_return B qKD+  
  { bP(V#6IJ8  
template < typename T > "n:L<F,g  
  struct result_1 ]oXd|[ G  
  { "f3, w   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 31<hn+pE &  
} ; u,4,s[  
%`-NWAXL  
template < typename T1, typename T2 > ^ D?;K8a-l  
  struct result_2 _Ev"/ %  
  { X*}S(9cg\i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JxNjyw  
} ;  2gb49y~  
} ; ZLxe$.V_  
5H""_uw  
C7eaioW$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IeZ}`$[H  
j#<#o:If  
下面我们来剥离functor中的operator() DZ(e^vq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X}h{xl   
Bn}@wO  
return l(t) op r(t) jFbz:aUF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ukzXQe;l1  
return op l(t) _av%`bb&z9  
return op l(t1, t2) bXC;6xZV  
return l(t) op b> &kL  
return l(t1, t2) op FV!  
return l(t)[r(t)] 64h r| v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `"Tx%>E(U  
3,S5>~R=  
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: `{ou4H\  
单目: return f(l(t), r(t)); \[ +ZKj:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 80c\O-{  
双目: return f(l(t)); %fK"g2:  
return f(l(t1, t2)); DyYl97+Z?  
下面就是f的实现,以operator/为例 J:5%ff~r\  
F#O.i,  
struct meta_divide nke[}Hqf  
  { }eULcgRG  
template < typename T1, typename T2 > /XtxgO\T.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QJvA  
  { \E]s]ft;+  
  return t1 / t2; +.b~2K1  
} \ bd? `."  
} ; a~:'OW:Q  
H:a(&Zb  
这个工作可以让宏来做: gy_n=jhi+  
+w%MwPC7`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ){L`hQ*=w  
template < typename T1, typename T2 > \ v|CRiwx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s:i$s")  
以后可以直接用 (B7M*e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /J wQ5  
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 ! FhN(L[=j  
(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。。。) wNcf7/ky  
11%^K=dq  
$ [M8G   
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 Cf@WjgR  
 Z\4l+.R`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E.}T.St  
class unary_op : public Rettype 6*tI~  
  { \6 2|w HX  
    Left l; rF>:pS,`&  
public : C4#'`8E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "Do9gW  
CdC&y}u  
template < typename T > ,d&~#W]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RVlC8uJ;P  
      { MJ4+|riB  
      return FuncType::execute(l(t)); oypX.nye_  
    } ft?J|AG  
pV<18CaJ  
    template < typename T1, typename T2 > p@YU7_sF^!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GwxfnC Ki9  
      { _u]Wr%D@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;~tKNytD`B  
    } dHg[0Br)r  
} ; f*p=]]y  
<Mxy&9}ic  
{Lrez E4  
同样还可以申明一个binary_op &5~bJ]P   
,K,n{3]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !1-:1Whz8  
class binary_op : public Rettype C[|jJ9VE,  
  { 6psK2d0  
    Left l; }gGcYRT  
Right r; /2~qm/%Q  
public : f0O"Hm$Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lk)38.  
nH/V2> Lm  
template < typename T > D}&U3?g=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tb"UGa  
      { v`*!Bhc-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e#<%`\qH  
    } ikw_t?  
O{%yO=`r  
    template < typename T1, typename T2 > 4$@5PS#,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mj{TqF  
      { Vj2]-]Cm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (wo.OH  
    } |9@?8\   
} ; >#)^4-e  
l)4KX{Rz{A  
"2o)1G  
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 ")i4w{_y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .?@$Rd2@W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j_j~BXhIS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9]xOu Cb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tF O27z@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 wHEt;rc(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;Ze}i/l  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) VNp[J'a>VZ  
下面是修改过的unary_op DrC4oxS 1  
"6FZX~]s!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Kn?>XXAc  
class unary_op zL+jlUkE  
  { Gh>Rt=Qu%  
Left l; ~Yb5F YE  
  |zKFF?7#wE  
public : `DUMTFcMX  
'W@X139zq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9NBFG~)|l[  
t ux/@}I  
template < typename T > 6:fe.0H 9  
  struct result_1 @_J~zo  
  { >h(n8wTP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +ZQf$@+  
} ; bLhTgss](  
;wa- \Z  
template < typename T1, typename T2 > :54ik,l  
  struct result_2 LkK%DY  
  { O@ F0UM`!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N>/!e787OU  
} ; W_Z%CBjcT  
m6a`OkP  
template < typename T1, typename T2 > .hzzoLI2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w/IYQC\v  
  { 04D>h0yFf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #.'0DWT \-  
} '=Nb`n3%  
mCb(B48]%X  
template < typename T > %iPWg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nQy.?*X  
  { idPx! fe  
  return OpClass::execute(lt(t)); A,Wwt [Qw  
} ;6KcX\g-  
"v@Y[QI  
} ; lm i,P-Q  
 z"Miy  
~:'tp28?  
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 1hp`.!3]H  
好啦,现在才真正完美了。 ?#YheML?  
现在在picker里面就可以这么添加了: :PE{2*  
Qz=F nR  
template < typename Right > U*!q@g_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^ a^bsKW  
  { Ti$G2dBO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WK)hj{k  
} PV$)k>H-  
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。 't.I YBHx  
n?!XNXb  
S81% iz.n  
Yd'Fhvo8  
j)xRzImu  
十. bind lqe|1vN  
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。 Y3=5J\d!a  
先来分析一下一段例子 n("Xa#mY[  
lR5[UKr  
X6)%2TwO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U6cpj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1 j"G~TM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UTB]svC'  
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。 9: N[9;('  
我们来写个简单的。 = >CADTU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M(8dKj1+  
对于函数对象类的版本: n_QSuh/Wn  
)O\w'|$G  
template < typename Func > 10R#} ~D  
struct functor_trait @+Y ql  
  { S52'!WTq  
typedef typename Func::result_type result_type; ~tx|C3A`d  
} ; E)sC:oO  
对于无参数函数的版本: D+m#_'ocL  
_/V <iv  
template < typename Ret > !l NCuR/T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -w'  
  { G\&9.@`k  
typedef Ret result_type; mv] .  
} ; -UY5T@as  
对于单参数函数的版本: : N9,/-s  
E+z),"QA  
template < typename Ret, typename V1 > + OKk~GYf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k;/K']4y  
  { TWE>"8]  
typedef Ret result_type; 2iM]t&^<+  
} ; K|L&mL&8  
对于双参数函数的版本: vT@*o=I  
;>hRj!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > corNw+|/w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c"KN;9c,  
  { Db4(E*/pj!  
typedef Ret result_type; t 2x2_;a  
} ; zVt1Ta:j  
等等。。。 lCafsIB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `A\,$(q+  
h4p<n&)F  
template < typename Func > '3<T~t  
struct func_return Z9wKjxu+  
  { Fi+8|/5  
template < typename T > ^AhV1rBB  
  struct result_1 ~:FF"T>  
  { xVxN @[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s.|OdC>U =  
} ; ly[j=vBV  
^_\S)P2c  
template < typename T1, typename T2 > \-Vja{J]  
  struct result_2 H(?)v.%  
  { CP0;<}k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [nc-~T+Mo  
} ; )[b\wrc   
} ; B]2m(0Y>>v  
l bs0i  
izDfpr}s4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m^!Kthq  
0<i8 ;2KD  
template < typename Func, typename aPicker > srlxp_^  
class binder_1 >Nam@,hm  
  { ZLDO&}  
Func fn; "DO|B=EejP  
aPicker pk; |N5r_V  
public : ~ =GwNo_  
P2Jo^WS  
template < typename T > joz0D!-"#  
  struct result_1 ^F)t>K$0m  
  { Mz7qC3Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; knn9s0'Q  
} ; nsL"'iQ  
v6U Gr4  
template < typename T1, typename T2 > *{:Zdg'~E  
  struct result_2 5GK> ~2c(  
  { 'XJqh|G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LZtO Q__B)  
} ; &|-jU+r}B  
?B+]Ex(\B,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {x,d9I  
d\ I6Wn  
template < typename T > |.*nq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mE\)j*Nnv  
  { ]z O6ESH  
  return fn(pk(t)); ;fW`#aE  
} BOfl hoUX  
template < typename T1, typename T2 > y(ceEV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 23d*;ri5  
  { redMlHM  
  return fn(pk(t1, t2)); Sx:JuK@  
} 0fGt7 "Q  
} ; xX?9e3(  
d>gQgQ;g  
r>#4Sr  
一目了然不是么? frokl5L@  
最后实现bind 2BKiA[ ;;  
HTLS$o;Q  
0"}=A,o(w  
template < typename Func, typename aPicker > D&o ~4Qvc]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J#IVu?B  
  { z6*r<>Bf+b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^ Paf-/  
} B&QEt[=s  
{ SF'YbY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Q8`5h   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 i>7]9gBm1q  
)3f<0C>  
十一. phoenix K=! C\T"I%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  :yw8_D3  
XXw>h4hl  
for_each(v.begin(), v.end(), NQxx_3*4O  
( D GL=\  
do_ wg+[T;0S  
[ j #~ S"t  
  cout << _1 <<   " , " ov<vSc<u  
] O7]kcA  
.while_( -- _1), OI_Px3) y  
cout << var( " \n " ) Kv)Kn8df  
) -mP2}BNM  
); 5)Z:J  
N1}r%!jk/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 27i-B\r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor l_s#7.9$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O=eU38n:5u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HVdB*QEH  
xS(VgP&YGO  
d}aMdIF!e  
template < typename Cond, typename Actor > ~W-l|-eogz  
class do_while f %3MDI  
  { /2''EF';  
Cond cd; 1,Es'  
Actor act; Ey.%: O-Dv  
public : KjMwrMgC  
template < typename T > ]XcWGQv~  
  struct result_1 Ng1bjq}E2  
  { Pv=]7> e  
  typedef int result_type; f9OY> |a9  
} ; *k Tj,&x[  
g*Pn_Yo[.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EL%Pv1  
j<QK1d17  
template < typename T > ,k1ns?i9KH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p-m\0tQ  
  { iMv):1p>8  
  do D^xg2D  
    { P1z:L  
  act(t); }~Do0XUH  
  } _>a`dp.19  
  while (cd(t)); yRi5t{!V  
  return   0 ; mo9(2@~<  
} @HTs.4  
} ; /eT9W[a  
]heVR&bQ  
xi=0 kO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vT MCZ+^g  
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。 OLWn0  
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。 3kh!dL3D  
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。 k%8kt4\wn6  
下面就是产生这个functor的类: M;W&#Fz%  
03A QB;.  
AHMvh 7O?  
template < typename Actor > S?zP; iFj  
class do_while_actor [0 rH/{  
  { O 3?^P"C  
Actor act; Rqbz3h~  
public : [?=DPE%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TD-B\ @_  
P)LQ=b}V#;  
template < typename Cond > wz@[rMf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,gW$m~\  
} ; @=}NMoNH  
w#_7,*6]  
qY!LzKM0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H]*B5Jv~  
最后,是那个do_ "$b{EYq6  
N A_8<B^  
c6 .j$6t  
class do_while_invoker 'K}2m  
  { 3DxgfP%n  
public : ]T(qk  
template < typename Actor > oCLM'\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <(~Wg{  
  { vXZP>  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?%%vQ ?  
} 3 g:P>(  
} do_; ]k BC,m(  
t0Lt+E|J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N"0>)tG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gK"(;Jih$  
最后来说说怎么处理break和continue <IBUl}|\  
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。 *y(UI/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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