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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Co3:*nbRv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8{Fsm;UsY  
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, }ga@/>Sl&  
S*,rGCt'T  
w#g#8o>'  
P';?YV0  
  class filler @, Wvvh  
  { %3$*K\Ai  
public : Vb'7>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q;D0<Bv  
} ; -^ C=]Medl  
<!pvqNApg  
FSRj4e1y1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A l`e/a  
@S 7sr-  
NmSo4Dg`U  
}nMPSerE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,DZX$Ug~+E  
qVs\Y3u(  
e~"fn*"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $]q8, N|1  
3yNU$.g  
<$hu   
dzkw$m^@^  
二. 战前分析 0]jA<vLR  
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。 t2r?N}"P  
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 PClMQL#  
Zt3)]sB  
&RTX6%'KY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 25&J7\P*  
  /* --------------------------------------------- */ |eWjYGwJa  
vector < int *> vp( 10 ); mSo_} je(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;IpT} ,  
/* --------------------------------------------- */ pm6>_Kz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (X?/"lC)  
/* --------------------------------------------- */ q`G,L(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P06R JE  
  /* --------------------------------------------- */ ?]4>rl}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o,P.& m{?  
/* --------------------------------------------- */ qBT.x,$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =ID 2  
b%Eei2Gm%  
>B>CB3U  
BY]i;GVq  
看了之后,我们可以思考一些问题: p^pOuy8  
1._1, _2是什么? OGY"<YH6  
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。 chEn|>~  
2._1 = 1是在做什么? A=j0On  
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。 Wn>@9"  
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。 MG?0>^F  
}E7:ihy  
Q 3y;$"  
三. 动工  3S&U!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }>[G5[ \  
CV{r5Sye  
1=]kWp`i  
0Ld@H)  
template < typename T >  <Tot|R;  
class assignment -!\fpl{  
  { )nd\7|5#  
T value; @l0|*lo%  
public : .T*GN|@$!  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5IbJ  
template < typename T2 > UQ.7>Ug+8s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZlojbL@|4  
} ; EutP\K_Y  
\t|M-%&)4  
NzW`B^p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NxLXm,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /CIh2 ]#e  
XhPe]P  
g%k`  
fkSwD(  
  class holder ILic.@st  
  { GAc{l=vT'  
public : 0W%@gs5d&  
template < typename T > > MH(0+B*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E~kG2x{a  
  { _0 m\[t.  
  return assignment < T > (t); PG]%Bv57  
} Gx 72  
} ; WW@d:R  
(S^8UV  
Ou>vX[{  
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: )}L??|#  
BJS-Jy$-  
  static holder _1; ~j'l.gQb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "p3_y`h6+  
p\ Lq}tk<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mzd[fR5a8  
而不用手动写一个函数对象。 $@i"un;  
`.2h jO  
BQ jK8c<  
1R. 4:Dn_  
四. 问题分析 &''WRgZ}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K]xa/G(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Cb:gH}j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WGAXIQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !7d*v3)d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %5*@l vy  
BtY%r7^o  
五. 问题1:一致性  >Ng)k]G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1J? dK|% b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }!i` 0p  
{w <+_++  
struct holder CD0VfA>Z  
  { ;<Km 3  
  // jn.C|9/mj  
  template < typename T > 7}_!  
T &   operator ()( const T & r) const RB?V7uX  
  { T%R:NQf  
  return (T & )r; yE} dj)wd  
} 5yVkb*8HS  
} ; k6Cn"2q <  
H7[6yh  
这样的话assignment也必须相应改动: tM j1~ R  
Ay{t254/  
template < typename Left, typename Right > 7P7b8 ]  
class assignment g-vg6@6  
  { KTEZ4K^o=  
Left l; u? fTL2~  
Right r; #?B%Ja% ;W  
public : N:"C+ a(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~}DQT>7$  
template < typename T2 > >`jU`bR@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T5O _LCIws  
} ; NcM>{{8  
j 6ut}Uq  
同时,holder的operator=也需要改动: ,DnYtIERo  
mceG!@t  
template < typename T > q*)+K9LRk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rbqo"g`  
  { ,LOQDIyn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N]YtLa,t  
} Jg$xO@.  
Ei({`^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 23DJV);g8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s0hBbL0DH  
;o<m}bGaT  
return l(rhs) = r; Tx%VU8\?n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b @;.F!x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pe&UQ C^  
]=F8p2w?  
template < typename Tp > fMf&?`V  
class constant_t kJ)gP2E  
  { 9TxyZL   
  const Tp t; as"N=\N  
public : /\Q*MLwD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =wq;@'U  
template < typename T > r(2 R <A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'PWQnt_U  
  { %G3sjnI;l  
  return t; xeTgV&$@  
} l|/:Ot  
} ; Z"I/ NGiU  
MQcr^Y_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |Wj;QO$C  
下面就可以修改holder的operator=了 \0FT!} L  
~9$X3.+  
template < typename T > ;9uRO*H?T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7k=fZ$+O  
  { m W`oq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g2p"LWex-  
} z"F*\xa  
=fyyqb 4  
同时也要修改assignment的operator() eR!G[Cw-  
@=uN\) 1  
template < typename T2 > $1*3!}_0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gH:ArfC  
现在代码看起来就很一致了。 Wf>^bFb"$  
t0m*PJcF  
六. 问题2:链式操作 W$?e<@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'qv;sB.  
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。 k<4P6?  
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。 19d6]pJ5  
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。 `Xo 4q3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XY+y}D %  
X,v4d~>]  
template < typename T > msk/p>{O  
struct result_1 $->d!  
  { Q1tpCT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6/mF2&&g  
} ; %(LvE}[RJ  
Ygkv7>?,  
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: o7xgRSz\  
.`C V^\  
template < typename T > _dU P7H (  
struct   ref Nf?\AK!  
  { LAZVW</  
typedef T & reference; [>w%CY<Fd  
} ; 5 d ;|=K  
template < typename T > r[HT9  
struct   ref < T &> E20 :uZ7\  
  {  U w Eiz  
typedef T & reference; U=!@Db5k~  
} ; &2.+I go|G  
C}CKnkMMD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V,LVB_6  
m4/}Jx[  
template < typename T > p#H]\ P'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v$$]Gv(  
  { m@ oUvxcd  
  return l(t) = r(t); fA8ozL T  
} g#W_S?  
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。 M#0 @X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7U:=~7GH  
6[==BbZ  
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 ,d 7Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =,Ttw>   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A4_>LO_qL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G :4;y7  
最后的布局是: &(O06QL  
                Add Q\#UWsN(T/  
              /   \ `fW{yb  
            Divide   5 _+zVpZ  
            /   \ S;}qLjT  
          _1     3 If.n(t[M9  
似乎一切都解决了?不。 |%ZpatZA5  
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。 fS./y=j(X  
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。 6GKT yN  
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: JE)J<9gf  
u7muaSy  
template < typename Right > 6q%ed UED  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }aZr ou3E  
Right & rt) const sb'p-Mj  
  { +"L$ed(=nJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "=A|K~b  
} B| Q6!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rl|Q)A{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~t9Mh^gij  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  ? ICDIn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /J;]u3e|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 qeMv Vf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? od,tfLw4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: p\+6"28{_~  
~V$ f #X  
template < class Action > @"8~Y|L93  
class picker : public Action jYdV?B  
  { ;](h2Z`3s  
public : aQh?}=da  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l;5`0N?QO  
  // all the operator overloaded }jcIDiSu  
} ; Opry`}5h  
CZfE |T~  
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。 b"P&+c  
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: `Qq/ F]  
#PH#2/[  
template < typename Right > ]BfR.,,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T?e9eYwS  
  { b_ JWnh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I{<;;;a  
} F '#^`G9  
` @>ZGL:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xA9V$#d|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i+RD]QL  
'Q`C[*c  
template < typename T >   struct picker_maker X X&K=<,Ja  
  { m >hovikY*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -eq =4N=s  
} ; uWrFunh%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UKYupLu5  
  { p5`ZyD ]+  
typedef picker < T > result; +3HPA#A  
} ; Z~R dFC  
Mz}i[|U\  
下面总的结构就有了: 54wM8'+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .xnQd^qoac  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Q;@X2 JSp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \6LcVik  
至此链式操作完美实现。 zf7rF}  
Zx9.pFc"  
kdd7X bw-  
七. 问题3 _r7=&oL.Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &@"w-M  
1:YAn  
template < typename T1, typename T2 > hy=u}^F.C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I1~G$)w#  
  { %Il;B~t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tgfM:kzw  
} H-m`Dh5{  
&]*|6cR$E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: aa!a&L|!  
jDJ.  
template < typename T1, typename T2 > Hz5;Ruw'  
struct result_2 sM0c#YK?  
  { [[&)cbv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WRY~fM  
} ; F*X%N_n  
T7ki/hjRb  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G ;jF9i  
这个差事就留给了holder自己。 rBS2>?  
    ] 'E}   
9yDFHz w  
template < int Order > p/4S$ j#Tn  
class holder; ,?fN#gc :  
template <> rQ &S<  
class holder < 1 > @F~0p5I  
  { pNBa.4z:  
public : dJaEoF  
template < typename T > =;g=GcVK  
  struct result_1 QWKs[yfdo  
  { )I?RMR  
  typedef T & result; y 'mlee  
} ; jJ*=Ghu-  
template < typename T1, typename T2 > g"w)@*?K  
  struct result_2 6,a%&1_  
  { FE>3 D1\  
  typedef T1 & result; v'K % %z  
} ; _>;&-e  
template < typename T > !>q?dhw@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R&#[6 r(h  
  { df!+T0  
  return (T & )r; FSFFk~  
} N JXa_&_  
template < typename T1, typename T2 > 6/VNuQ_#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rXlx?GV  
  { { _-wG3f|  
  return (T1 & )r1; 9y;y7i{>?  
} xp~YIeSg  
} ; 8IpxOA#jQ  
otoBb^Mz  
template <> M9h<}mh\  
class holder < 2 > HUK" OH  
  { (K<Z=a  
public : Tln9q0"W  
template < typename T > w< v1 N  
  struct result_1 _F3KFQ4,S-  
  { `B:B7Cpvn  
  typedef T & result; (/('nY  
} ; 2B5A!? ~>  
template < typename T1, typename T2 > Jk%'mEGE  
  struct result_2 u mqLKf=x!  
  { o; 6fvn  
  typedef T2 & result; ~v^%ze  
} ; Ri9Kr  
template < typename T > id3)6}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^}>zYt  
  { q^)=F_QvG  
  return (T & )r; -*rHB&e  
} b{zAJ`|#[n  
template < typename T1, typename T2 > -3u@hp_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /rn"  
  { Gg'<Q.H  
  return (T2 & )r2; MJy;GzJ O  
} F\zkyk 4  
} ; P\Ai|"=&]  
~6\& y  
nMTLD  
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> >。 \FIa,5k8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gv!BB=ir(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #4Dn@Gqh.Y  
|if~i;VKL  
return l(i, j) = r(i, j); Y]hV-_2+Do  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bl$+8 !~  
N[#iT&@T}/  
  return ( int & )i; pk;ffq@  
  return ( int & )j; lb-S0plw  
最后执行i = j; y{@P 1{  
可见,参数被正确的选择了。 y;zt_O/  
}DJ|9D^yf  
Rrh<mo(yj#  
}Q47_]5  
:= ]sq}IN  
八. 中期总结 [`y:M&@  
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: cWgbd^J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MMd0O X)P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *?EO n-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pz5ebhgq  
IOSuaLH^  
k&MlQ2'!<  
Pd)K^;em  
z\xiACIc  
D?iy.Dg  
九. 简化 b*btkaVue  
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。 2N L:\%wz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ) j{WeG7L  
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: %bCcsdK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %KbBH:z05  
  +-*/&|^等 t-.2 +6"\  
2. 返回引用。 dE 3i=  
  =,各种复合赋值等 I;`Ko_i  
3. 返回固定类型。 04I6 -}6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y&oP>n! ei  
4. 原样返回。 d9`3EP)n  
  operator, 1mT|o_K{ T  
5. 返回解引用的类型。 cmwzKu%  
  operator*(单目) 34X(J-1\|i  
6. 返回地址。 f}L>&^I)  
  operator&(单目) u@GRN`yn  
7. 下表访问返回类型。 3X88x-3  
  operator[] DQ}_9?3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @4G.(zW  
  operator<<和operator>> r24\DvS  
ZcUh[5:|  
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。 E9L!O.Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WE+sFaKq-  
2(+RIu0d  
template < typename Left > m1^dT_7Z  
struct value_return &(5^v w<0  
  { 5W?yj>JR  
template < typename T > Uq9,(tV`6g  
  struct result_1 wQF&GGY R  
  { <7vIh0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ",MK'\E  
} ;  aX>4Tw  
?)A]q' O  
template < typename T1, typename T2 > x:f|3"\s  
  struct result_2 O vyB<r  
  { H B::0l<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sDzD 8as  
} ; W _PM!>8`  
} ; _9}x2uO~  
m NUN6qVP~  
LU-#=1Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k7z(Gbzu   
u\Nw:Uu i  
下面我们来剥离functor中的operator() "'Q"(S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kr/1Dsr4  
{u(}ED#p  
return l(t) op r(t) *eJhd w*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oyKt({  
return op l(t) a z:~{ f*-  
return op l(t1, t2) ?:#>^eWYe7  
return l(t) op Ez7V>FNX  
return l(t1, t2) op M^|"be~{'  
return l(t)[r(t)] Q9Y9{T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |x _ -I#H  
_|^&eT-u  
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: d&[M8(  
单目: return f(l(t), r(t)); *pcbwd!/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZaukMEq  
双目: return f(l(t)); wu&|~@_s@  
return f(l(t1, t2)); 'T&=$9g7  
下面就是f的实现,以operator/为例 ? e9XVQ*  
P+*rWJ8gQ  
struct meta_divide y]z)jqX<  
  { f^[{k {t  
template < typename T1, typename T2 > bMK#^ZoH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =\ti<  
  { "6I-]:K-  
  return t1 / t2; P-E'cb%ub  
} 9a"Y,1  
} ; )$gsU@H -  
+(I`@5  
这个工作可以让宏来做: giPhW>  
D]G'R5H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?c=R"Yg$  
template < typename T1, typename T2 > \ '?vgp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l ))~&  
以后可以直接用 %U=S6<lbj;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j(@g   
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  H3/Y  
(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。。。) Hg gR=>s  
gJcXdv=]2  
{E3<GeHw4  
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 {.' ,%)  
`aO@N(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RF,=bOr19  
class unary_op : public Rettype Mu_mm/U_  
  { N:PA/V^z  
    Left l; V:0uy>  
public : JEm?26n X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wH(vX<W-E  
C%95~\Ds  
template < typename T > +}`O^#<qLX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <QkN}+B=  
      { V~]'+A q>  
      return FuncType::execute(l(t)); n&3iv ^  
    } Gw\G+T?M-  
'sjJSc  
    template < typename T1, typename T2 > =7J|KoKK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :C|>y4U&(s  
      { g'}`FvADi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u]]5p[ |S  
    } Oc"'ay(g  
} ; :~0^ib<v;  
9(N)MT5F  
li 3PR$W V  
同样还可以申明一个binary_op v'bd.eqw  
Sf4h!ly  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ) v[Knp'  
class binary_op : public Rettype {>UMw>T[  
  { '^-4{Y^2E  
    Left l; RBK>Lws6  
Right r; ^qId]s  
public : qV,$bw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y 8d`},  
GmmT'3Q  
template < typename T > T^(n+lv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x3I%)@-Z  
      { c~pUhx1(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o trTrh  
    } gGiV1jN _  
#*>7X>,J  
    template < typename T1, typename T2 > @k:f}-t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N?mY|x\}wK  
      { pRxlvVt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q,,fDBN  
    } ko+M,kjwR  
} ; a`@<ZsR  
jB/q1vFO  
vRb(eg  
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 tN'- qdm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I 3zitI;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,QHx*~9  
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。 M#lVPXS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5rHnU<H@y  
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。。。 &J&w4"0N'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '/yx_R K2?  
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) )ejXeg  
下面是修改过的unary_op &PQ{e8w  
e/HX,sf_g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZAo)_za&mH  
class unary_op Y%?!AmER  
  { W-]yKSob  
Left l; |E_+*1lq.  
  r/q1&*T  
public : T`'3Cp$q  
d$?n6|4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,f /IG.  
?j4,^K3  
template < typename T > )oxP.K8q)U  
  struct result_1  ]O9f"cj  
  { Uwm[q+sTp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sm&rR=b  
} ; JmJ,~_  
B=Jd%Av  
template < typename T1, typename T2 > 0.Ol@fO  
  struct result_2 =<FZ{4  
  { a+a%}76N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >A'!T'"~  
} ; m1$P3tZPn  
VzYP:QRz  
template < typename T1, typename T2 > ,YMdXYu`s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k#=leu"I  
  { 7quwc'!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l& ^B   
} @n;YF5  
1d@^,7MF-  
template < typename T > J>|:T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f?<M3P  
  { v!'@NW_  
  return OpClass::execute(lt(t)); {u=\-|t  
} Mn\ B\  
?e_}X3{  
} ; x]J-q5  
W lLZtgq  
\=G Xe.}4d  
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 MdoWqpC  
好啦,现在才真正完美了。 9B;Sk]y  
现在在picker里面就可以这么添加了: eP'kY(g8   
sK9h=J;F/  
template < typename Right > -qCJwz30  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }9Dv\"t5  
  { $Q$d\Yvi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vLT12v:)`  
} fm:{&(  
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。 zUgkY`]:BJ  
G-i_s6Wu  
a5~C:EU0  
n_Hn k4  
3{L vKe  
十. bind +VW]%6 +  
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。 2Ku#j ('  
先来分析一下一段例子 <sFf'W_3{  
yExyx?j.  
m}'@S+k^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Rw=E_q{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 , G/X"t ~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'nDT.i  
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。 I/-w65J]  
我们来写个简单的。 L2O57rT2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gGdYh.K&e5  
对于函数对象类的版本: Z!i'Tbfn  
wkpVX*DfRE  
template < typename Func > kuud0VWJ  
struct functor_trait adE0oXQH"  
  { IlL   
typedef typename Func::result_type result_type; .&Gtw _  
} ; qmyZbo|8&  
对于无参数函数的版本: 9a Ps_|C  
!skWe~/  
template < typename Ret > +~k,4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z iGL4c0p  
  { l45F*v]^  
typedef Ret result_type; i&Cqw~.H  
} ; tJ_@AcF  
对于单参数函数的版本: hgr ,v"  
qhf/B)  
template < typename Ret, typename V1 > <0qY8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]G&\L~P  
  { K:50?r_-6  
typedef Ret result_type; %t|2GIu  
} ; zw9ULQ$#  
对于双参数函数的版本: ;S27m]Q?  
XN%D`tbvJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  F%$Ws>l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 00wH#_fm  
  { ]Oh>ECA|D  
typedef Ret result_type; CrX-?$  
} ; ?iO^b.'I#  
等等。。。 7IW7'klkvD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \mit&EUh}  
kV%y%l(6  
template < typename Func > ,^66`C[G  
struct func_return ywtDz8!^u  
  { +Ws}a  
template < typename T > EMH}VigR  
  struct result_1 Cu<ojN- $  
  { .z7f_KX^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pnb$lpxt  
} ; FsZEB/c  
sh3}0u+  
template < typename T1, typename T2 > Ec/+9H6g  
  struct result_2 BU\NBvX$  
  { uH h2>Px  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -xEg"dY/  
} ; mYRR==iDL  
} ; r~a}B.pj  
[/^g) ^s:  
m,_oX1h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1fp&"K:yR  
yf>,oNIAg  
template < typename Func, typename aPicker > 1@@]h!>k:  
class binder_1 md_s2d  
  { \aRB   
Func fn; ;b2>y>?[  
aPicker pk; Raqr VC  
public : {lw ec"{  
udr'~,R  
template < typename T > U.)eJ1a  
  struct result_1 u-cC}DP  
  { CA~S$H\"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yE/I)GOQjs  
} ; %['F[Mo  
Nq1RAM  
template < typename T1, typename T2 > 8u23@?  
  struct result_2 ]qQB+]WN  
  { Fd0FG A&L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,FPgs0rrS  
} ; z$,hdZ]  
(VR nv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a[#BlH  
~_6rD`2cJ  
template < typename T > +o5rR|)M+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \EqO;A%<  
  { VJPPHJ[-  
  return fn(pk(t)); UcIR0BYa  
} ku=q:ry O  
template < typename T1, typename T2 > zy5bDL -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  n6dg   
  { \Bf{/r5x  
  return fn(pk(t1, t2)); ON^u|*kO  
} g:V6B/M&  
} ; ;0WlvKF  
<CdO& xUY  
<7h'MNf&  
一目了然不是么? Z.:A26  
最后实现bind WV5R$IqY  
HKf3eC  
V!4E(sX  
template < typename Func, typename aPicker > ;">hCM7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ttOsL')|  
  { DenCD9 f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *9 xD]ZZF  
} |9@;Muq;  
R 1\]Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }'JPA&h|  
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。 !h;VdCCi#  
=!2   
十一. phoenix e<pojb1Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _TiF}b!hi  
Z H*?~ #  
for_each(v.begin(), v.end(), &'j77tqOk  
( ;* Jd#O  
do_ hy rJu{p  
[ pwQ."2x  
  cout << _1 <<   " , " MsiSC  
] n%hnL$!z  
.while_( -- _1), fz\Az-  
cout << var( " \n " ) ?z.`rD$}(n  
) l K%Hb=  
); a$-ax[:\sm  
_t7A'`Dh]  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g.qp _O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hHQt4 r'd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Obm\h*$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :>u{BG;=79  
e!y t<[ph  
0Oq1ay^  
template < typename Cond, typename Actor > mNzZ/*n:  
class do_while # jyAq$I0  
  { 6C=.8eP  
Cond cd; nfEk,(:  
Actor act; xae7#d0  
public : o@-cT`HP  
template < typename T > V"z0]DP5~  
  struct result_1 9lwg`UWl,  
  { mD:!"h/  
  typedef int result_type; ]cK@nq)  
} ; 4D5)<3N=d'  
Y-9F*8<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [Pl$=[+  
Yp$lc^)c>  
template < typename T > S45jY=)z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _`_$U MK;  
  { od>.5{o  
  do XooAL0w  
    { z'o+3 zq^  
  act(t); O@VmV>m  
  } {1 mD(+pJ{  
  while (cd(t)); c'C2V9t  
  return   0 ; TOs|f8ay  
} `CBTZG09  
} ; }T@AoIR0t  
>2r/d  
gvX7+F=}B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5;+Bl@zGu  
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。 x[E`2_Ff0  
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。 U8z,N1]r*`  
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。 YZd4% zF  
下面就是产生这个functor的类: x1Uj4*Au  
;%&@^;@k%  
4_eq@'9-q  
template < typename Actor > BR*U9K|W  
class do_while_actor G!uxpZ   
  { wS*UXF&f  
Actor act; te_D  ,  
public : .$rcTZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B7 T+a  
W#$rC<Jh]  
template < typename Cond > asb") NfIm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R[6&{&E:  
} ; V_:/#G]jeG  
&F)lvtt|  
*@< jJP4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jw H)x  
最后,是那个do_ -c. a7  
`%VrT`  
6mZFsB  
class do_while_invoker .nnAI@7E  
  { _nF_RpS  
public : Ec|#i  
template < typename Actor > S; >_9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IcN|e4t^J+  
  { N 6eY-`4y  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2gi`^%#k]  
} }6\p7n  
} do_; 3Dy.mtP  
5,A/6b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "{}5uth  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z`W$/tw"  
最后来说说怎么处理break和continue BX?Si1c  
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。  z>!b  
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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