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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda djT. 1(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +=8X8<Pu  
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, dALK0U  
A1*4*  
gKL1c{BV  
XKq@]=\F  
  class filler V2yveNz\7  
  { \]Z&P,}w  
public : z};ZxN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {TL +7kiX/  
} ; F$*3@Y  
C(]'&~}(  
ARx0zI%N  
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: =w <VT%  
n9 fk,3  
Q#WE|,a  
(5;D7zdA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u3Do~RyL[  
k!doIMj  
5 R*lVUix  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g2'x#%ET  
EDN(eh(_  
/S/aUvN  
} gkP  
二. 战前分析 Tiprdvm<  
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。 ,U%=rfB~  
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 6+ 8mV8{-8  
y[:q"BB3  
hNO )~rt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ofm5[q=  
  /* --------------------------------------------- */ IIax gfhZ  
vector < int *> vp( 10 ); ] SK[C" S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |yAK@ Hl'  
/* --------------------------------------------- */ A7(M,4`6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E|,30Z+  
/* --------------------------------------------- */ 1CiA 8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8&T,LNZoY  
  /* --------------------------------------------- */ Uk02IOXQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m %Y( O  
/* --------------------------------------------- */ sJ7sjrEp 1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u 6(GM  
ss; 5C:*y  
OT+Ee  
\c68n  
看了之后,我们可以思考一些问题: \[k% )_  
1._1, _2是什么? /=trj5h  
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。 SW;HjQ>V  
2._1 = 1是在做什么? /p}{#DLB  
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。 {,F/KL^u  
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。 H`?* bG  
g9|qbKQ:[  
UnjNR[=  
三. 动工 d|3o/@k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H%cp^G  
CfY7<o1>  
hU)'OKe  
x?rbgsB5&  
template < typename T > oc((Yo+B  
class assignment [%t3[p<)O  
  { _^b@>C>O  
T value; ,wlbIl~  
public : N)P((>S;  
assignment( const T & v) : value(v) {} _lNC<7+#h  
template < typename T2 > XW^8A 77H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j,4,zA1j|  
} ; RZe#|k+ 8  
[]r T? -  
s1Okoxh/!V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r/^tzH's  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1GUqT 9)  
)X~#n  
2 mSD"[%  
,b:n1  
  class holder VOg/VGJ  
  { .E#<fz  
public : \ U Ax(;  
template < typename T > ;C+cE#   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9E^~#j@Zr  
  { "NJ ,0A  
  return assignment < T > (t); -!i;7[N  
} )&XnM69~b  
} ; 70duk:Ri0  
~c!Rx'  
v;Swo("  
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: tK*%8I\s  
Is<x31R  
  static holder _1; g;(_Y1YQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Fgskb"k/  
HgYc@P*b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y#&$ f  
而不用手动写一个函数对象。 ss/h[4h4h  
p "/(>8  
.4I w=T_  
^GE^Q\&D&  
四. 问题分析 B%TXw#|  
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。 5r^1CFO  
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。 7WgIhQ~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MRjH40" 2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ||yXp2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aB=vu=hF  
Hde]DK,d  
五. 问题1:一致性 >_&~!Y.Z=  
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?| wTB)v!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y>>vGU;  
SAd 97A:  
struct holder 5ze`IY  
  { P#w}3^  
  // o lYPlH F  
  template < typename T > rn5"o8|  
T &   operator ()( const T & r) const os}b?I*K  
  { FYp|oD2=1  
  return (T & )r; #L_@s d  
} Fl B, (Cm  
} ; _Wm(/ +G_|  
44'=;/  
这样的话assignment也必须相应改动: nu;} S!J  
Sg/:n,68  
template < typename Left, typename Right > [SCw<<l<  
class assignment 0\? _ lT2  
  { *eHA: A_I  
Left l; 4}.WhE|h  
Right r; ,:v.L}+Z  
public : .tZjdNE(h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8W19#?7>B  
template < typename T2 > Bv2z4D4f+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zWF 5m )-  
} ; [ED!J~lg8  
g,00'z_D  
同时,holder的operator=也需要改动: @/CRIei  
UiJ^~rn  
template < typename T > )p^m}N 6M]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 80{#bb  
  { eNI kiJ$uS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y3&Tv  
} $w|o@ Ml)  
aDm-X r  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *4(/t$)pEl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8vz_~p9%j  
}ZEfT]  
return l(rhs) = r; k)H[XpM  
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。 {toyQ)C7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: - XE79 fQ  
844tXMtPB\  
template < typename Tp > .yctE:n  
class constant_t 1$='`@8I  
  { '_q: vjX  
  const Tp t; qPFG+~\c  
public : ;whFaQi 4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /3)YWFZZc  
template < typename T > r*X}3t*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,^MW)Gf<  
  { AJ;u&&c4C\  
  return t; >>oASo  
} ) xfc-Q  
} ; Z$OF|ZZQ  
GW>7R6i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Hj5WJ{p.  
下面就可以修改holder的operator=了 Ft%TnEp  
`nd#< w>  
template < typename T > % +kT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0[Xt,~  
  { &;6|nl9;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <?q&PCAn^  
} O?C-nw6kP  
"oE^R?m  
同时也要修改assignment的operator() }5o~R~H  
^*cMry  
template < typename T2 > @yU!sE:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D&z'tf5  
现在代码看起来就很一致了。 #lBpln9  
Ie^Dn!0S  
六. 问题2:链式操作 APHtJoS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _e:5XQ  
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。 1c<CEq:?e%  
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。 IS0HV$OI  
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。 6mI_Q2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5oT2)yz  
F(KH-  
template < typename T > s% L" c  
struct result_1 O, ``\(P  
  { <\}Y@g8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F653[[eQ  
} ; Z!*8JaMT  
DK@w^ZW6JA  
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: %|D\j-~  
RKo P6LGw  
template < typename T > ,IT)zCpaBP  
struct   ref aiR|.opIb  
  { "x:)$@  
typedef T & reference; PBAz` y2  
} ; {x&jh|f`g  
template < typename T > O)U$Ef  
struct   ref < T &> `jUS{ 3^  
  { So)KI_M  
typedef T & reference; .kB3jfw0,  
} ; S0Bl?XsD_  
TN |{P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~G{$P'[  
'.h/Y/oz  
template < typename T > (1elF)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w}bEufU+2  
  { DX%8. @  
  return l(t) = r(t); QN}3S0  
} d,oOn.n&  
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。 /ie3H,2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <_sT]?N #  
t7!>5e)C}  
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 ;GSFQ:m[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eX l%Qs#Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z z; <P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -EkDG]my  
最后的布局是: ,I2re G  
                Add Y%CL@G60  
              /   \ UwL"%0u  
            Divide   5 T24#gF~  
            /   \ -4^@)~Y  
          _1     3 Z'EO   
似乎一切都解决了?不。 qs c-e,rl  
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。 #`vGg9  
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。 !{]v='   
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: mk`cyN>m  
TNFm7}=  
template < typename Right > }_kI>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [>J~M!yu:r  
Right & rt) const l LD)i J1  
  { Acq>M^E3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Etr8lm E  
} 6dS1\Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E-U;8cOMv  
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。 7Yw\%}UL  
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。 :AE;x&  
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。 6m{$rBR  
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。 N>6yacTB  
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? }b ]y 0"  
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: Yq hz(&*)  
i8[Y{a *  
template < class Action > @#--dOWYR  
class picker : public Action = a.n`3`Q  
  { W Pp\sIP  
public : W$MEbf%1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %qjyk=z+Z  
  // all the operator overloaded seV;f^-hR  
} ; &CeF^   
:: 72~'tw  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >yT@?!/Q>'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: b}U&bFl  
8.%a"sxr  
template < typename Right > cA*X$j6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hv7D+ j8M  
  { v/ 00L R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X3=Jp'p$h  
} L z>{FOR  
rNzhP*Fw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s)DNLx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m6Cd^'J9^  
E~@HC5.M  
template < typename T >   struct picker_maker l0_E9qh-i  
  { [U7,\o4w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OTHd1PSOu  
} ; ^xNe Eb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A&lgiR*ObT  
  { ,N|R/Vk$+E  
typedef picker < T > result; 9oxf)pjw  
} ; JHh9> .1  
dj&m  
下面总的结构就有了: >Hzb0N!VJ  
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。 t?H;iBrpxd  
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。 nTy,Jml  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qbt>}?-  
至此链式操作完美实现。 ~Ow23N  
rKs WS~U  
?O>JtEz~lQ  
七. 问题3 L\?g/l+k  
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;g+R-  
5<BV\'  
template < typename T1, typename T2 > GGQ(|?w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =^AZx)Kwd  
  { +?txGHQq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C\ >Mt  
} 3k[<4-  
-5_xI)i  
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: 2gR_1*|  
CU^3L|f2N  
template < typename T1, typename T2 > @C [|'[xQ  
struct result_2 ,~?A. 5  
  { iK:qPrk-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -L50kk>h  
} ; P<JkRX  
e}yu<~v_  
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? }xlmsOHuI  
这个差事就留给了holder自己。  D6!+  
    _3G)S+ 7#  
+X(^Q@  
template < int Order > 3pjYY$'  
class holder; Jas|P}{=fT  
template <> {)gd|JV*  
class holder < 1 > l3#dfW{  
  { M9jo<+  
public : -/2$P  
template < typename T > 3b[+m}UWQ  
  struct result_1 D!$ =oK  
  { Vyq<T(5  
  typedef T & result; ,u^0V"hJ  
} ; #|1QA3KzO  
template < typename T1, typename T2 > =y]b|"s~2  
  struct result_2 R9-JjG2v  
  { eh/OCzWH  
  typedef T1 & result; ]S aH/$  
} ; pV|?dQ  
template < typename T > $M<4Bqr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WHLKf  
  { gN'i+mQcu  
  return (T & )r; v.v%k2;  
} E0A|+P '?  
template < typename T1, typename T2 > SFgIY]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bYB}A :  
  { &j@J<*k  
  return (T1 & )r1; 5Zm_^IS  
} l@J|p#0q  
} ; RGuHXf  
TaO;r=2  
template <> >^GCSPe  
class holder < 2 > g E+OQWu  
  { Z3~*R7G8>  
public : D2 cIVx3:(  
template < typename T > <$2zr4  
  struct result_1 ^o\p|f>f  
  { dq/?&X  
  typedef T & result; 5@A=, GPUn  
} ; Q~!hr0 ZR  
template < typename T1, typename T2 > Y4!q 1]TGX  
  struct result_2 'nt,+`.y6  
  { }JMkM9]  
  typedef T2 & result; Ngc+<  
} ; `e|Lw  
template < typename T > R eu J=|F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |&'] ms5J  
  { )t|Q7$ v1  
  return (T & )r; Kf^F#dA  
} ZDJWd=E  
template < typename T1, typename T2 > KY&,(z   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W@C tFU9  
  { >Io7h#[u  
  return (T2 & )r2; xxcDd_z  
} QF "&~  
} ; #LgoKiP!Y  
FtDA k?  
}v ,P3  
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> >。 .(]1PKW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8'Bl=C|0X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  AlaN;  
JP*mQzZL  
return l(i, j) = r(i, j); Nb^:_0&H@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <qY>d,+E'  
pv SFp-:_  
  return ( int & )i; k 0Yixa  
  return ( int & )j; gt(nZ  
最后执行i = j; e`1s[ ^B  
可见,参数被正确的选择了。 nqJV1h  
Q.$h![`6  
',7Z1O  
IjAity.Xrq  
{5-{f=Rk  
八. 中期总结 31Mc<4zI8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y'/9KrV T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gdNp2b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pT$AdvI]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3h4"Rv=,  
o}Np}PE6  
P"@^'yR5WK  
Mg/2 w  
%y+j~]^:  
0EU4irMa  
九. 简化 R)Fl@ Tn  
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。 FuBRb(I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dsuW4 ^ l  
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: zZiVBUmE<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _'a4I;  
  +-*/&|^等 x^BBK'  
2. 返回引用。 6I![5j  
  =,各种复合赋值等 _lqAxWH  
3. 返回固定类型。 E#p6A5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q)zvePO#  
4. 原样返回。 G[,VPC=  
  operator, Big-)7?  
5. 返回解引用的类型。 pl&GFf o  
  operator*(单目) M - TK  
6. 返回地址。 0X w?}  
  operator&(单目) &pl;U\dc*a  
7. 下表访问返回类型。 6fyW6xv[,  
  operator[] 0AenDm@9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2&#iHv  
  operator<<和operator>> H5)WxsZ R  
!>j- j  
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。 2c]O Mtk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s]OXB {M  
#*@Yil=1  
template < typename Left > J( 60eTwQ  
struct value_return u e~1144  
  { '#?hm-Ga  
template < typename T > NunT2JP.  
  struct result_1 )DMbO"7  
  { 0c) 19Ig  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #a| 5A:g%  
} ; d1N&J`R\1  
j^M@0o  
template < typename T1, typename T2 > a*`J]{3G  
  struct result_2 seim?LK  
  { $ a7^3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O.!?O(  
} ; ( ;q$cKy  
} ; f,*e?9@;s  
0vEa]ljS  
=n!8>8d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N?p $-{  
E#OKeMK  
下面我们来剥离functor中的operator() _G42|lA$/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qabM@+m[  
<JlKtR&nSo  
return l(t) op r(t) bbnAmZ   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F-t-d1w6  
return op l(t) =y ff.3mW\  
return op l(t1, t2) hH~Z hB  
return l(t) op aG!!z>  
return l(t1, t2) op {k>m5L  
return l(t)[r(t)] 'ga@=;Wj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VrDvd  
K>-m8.~\E  
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: `S2=LJ  
单目: return f(l(t), r(t)); /#HY-b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8K$:9+OY  
双目: return f(l(t)); OT zh=Z^r  
return f(l(t1, t2)); ?mMd6U&J  
下面就是f的实现,以operator/为例 )pJzw-m"  
X~x]VKr/  
struct meta_divide nHhg#wR  
  { umj7-fh  
template < typename T1, typename T2 > hFKYRZtP.8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dW91nTQ:  
  { A ="h}9ok  
  return t1 / t2; X"R;/tZ S4  
} X|b~,X%N  
} ; xv /w %  
Z0x N9S  
这个工作可以让宏来做: 4Hu.o7  
+Q{jV^IT9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yjr!8L:m  
template < typename T1, typename T2 > \  oo2VT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R|_?yV[  
以后可以直接用 p%n}a%%I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ")TI,a`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 % Dya-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %H:!/'45  
LJT+tb?K  
S\Q/ "Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [z?q -$#  
_m@QeO'yh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kfn5y#6NZ  
class unary_op : public Rettype m]V5}-?al  
  { CFVe0!\  
    Left l; ]NN9FM.2b/  
public : &K}!R$[,:P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /QG8\wXE2  
RTSg=    
template < typename T > 5pz%DhjLo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZNzye1JSm  
      { %3Y&D]  
      return FuncType::execute(l(t)); `_<K#AGAi  
    } m39 `f,M  
ze]2-B4  
    template < typename T1, typename T2 > faThXq8B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Exj|Y&  
      { p1CY?K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EI]NOG 0  
    } |0dmdrKD  
} ; kE=}.  
10{ZW@!7  
(@~d9PvB>  
同样还可以申明一个binary_op N^B YNqr  
4$@)yZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GAV|x]R  
class binary_op : public Rettype jCxw|tmgq  
  { B$sB1M0q  
    Left l; g*TAaUs|n  
Right r; $Ic: c  
public : * 3WK`9q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x)h5W+$  
)EcE{!H6+  
template < typename T > 1 f).J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 @tVfn}  
      { Y&'Bl$`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E$T)N U\  
    } ?dY}xE  
QD-#sU]  
    template < typename T1, typename T2 > + v{<<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7'k+/rAO  
      { L]I)E` s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HI*xk  
    } y4^6I$M7V  
} ; -$!`8[fM  
3FR'N%+  
;<O Iu&,*  
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 B0T[[%~3M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;Z\jX[H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uW },I6g  
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。 *+{umfZy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~m2tWi@  
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。。。 (hEqh nnm`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g-q~0  
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) ,dOd3y'y  
下面是修改过的unary_op wM8Gz.9,  
UJ3l8 %/`k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O'a Srjl  
class unary_op M#c.(QdF  
  { -}_-#L!Q  
Left l; -SnP+X!  
  n.Iu|,?q  
public : icLf; @  
c;C:$B7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *_ {w0U)  
|#fqHON  
template < typename T > 3R>U^ Y  
  struct result_1 }D-h=,];  
  { pHSq,XP-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ()i8 Qepo}  
} ; ;"l>HL:^  
t&MJSFkiA  
template < typename T1, typename T2 > jr29+>  
  struct result_2 Ke@zS9  
  { #Y6'Q8g f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #0V$KC*>  
} ; q|xJ)[AO  
ZbD_AP  
template < typename T1, typename T2 > r PWn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^dj avJ  
  { O+~.p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eAR]~ NiW  
} Op%}.9ed  
H*BzwbM?  
template < typename T > 8DHohhN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AC :cV='  
  { !l-^JPb  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]"Z*Hq z  
} +MU|XT_5|6  
aUUr&yf_L  
} ; ;dgxeP;mp  
# Un>g4>Rh  
:I*G tq   
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 7)aitDD  
好啦,现在才真正完美了。 AvnK?*5!@  
现在在picker里面就可以这么添加了: f.SV-{O_  
x@/ N9*  
template < typename Right > h.+{cOA;n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const No#1Ikw  
  { w],+lN;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p w(eWP  
} r6k0=6i  
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。 HF>Gf2- C  
=>Ss:SGjT  
Jv(9w[  
S?_/Po|  
*[K\_F?^h  
十. bind Ct2m 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。 IO3`/R-  
先来分析一下一段例子 ~u| k1  
C":i56  
wi]ya\(*yl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t:y} 7un  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7 $AEh+f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ernZfd{H  
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。 k/[*Wz$W  
我们来写个简单的。 "#Ov!t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]gI>ay"\QA  
对于函数对象类的版本: 49. @Uzo  
R(_UR)G0 @  
template < typename Func > XwWp4`Fd  
struct functor_trait wc@X:${  
  { ]r++YIg!j  
typedef typename Func::result_type result_type; |KEq-  
} ; )\fAy  
对于无参数函数的版本: S ykblP37  
"o" ujQ(v  
template < typename Ret > wV\;,(<x=%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a|aRUxa0"  
  { H{}0- 0o  
typedef Ret result_type; f`Km ctI  
} ; f44b=,Lry5  
对于单参数函数的版本: iEd%8 F h  
Y JzKE7%CO  
template < typename Ret, typename V1 > M-> /vi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t [gz#'  
  { #m 2Ss  
typedef Ret result_type; $v|/*1S  
} ; 7)iB6RB K  
对于双参数函数的版本: &.XYI3Ab1  
zdY+?s)p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0a<:.}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?1%/G<  
  { 8z,i/:  
typedef Ret result_type; N$u;Q(^  
} ; 'nH/Z 84  
等等。。。 (Uk1Rt*h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eteq Mg}M  
Vf?+->-?{  
template < typename Func > =apcMW(zn  
struct func_return #H]b Xr  
  { g )H>Uu5@  
template < typename T > Q.SLiI  
  struct result_1 8j~:p!@  
  { +)8,$1[p|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jY^wqQls  
} ; |0!oSNJ  
7)Zk:53]  
template < typename T1, typename T2 > /58]{MfrJ  
  struct result_2 q:Lw!'Z h  
  { N^i<A2'6S;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }~gBnq_DDU  
} ; )Rhy^<xH  
} ; E+XpgR5  
8)I,WWj  
UuDT=_1Sh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m(Hb! RT  
( `V  
template < typename Func, typename aPicker > f n]rMH4>  
class binder_1 kaSi sjd  
  { @  s  
Func fn; ;qM I3wF  
aPicker pk; InI^,&<  
public : WH`E=p^x4  
pUs:r0B  
template < typename T > {a>a?fVU  
  struct result_1 (dSf>p r2  
  { H8^U!"~E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IYtM'!u  
} ; 4=]CAO=O  
CH |A^!Zm  
template < typename T1, typename T2 > OGmOk>_  
  struct result_2 :4o08M%  
  { zk)9tm;i{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q_p!;3  
} ; 7D5;lM[_  
v0pyyUqS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5_4Y/2_|  
^Y mq<*X  
template < typename T > i21ybXA=Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8)(<U/  
  { SSi-Z  
  return fn(pk(t)); ~(%TQY5  
} Dx<">4   
template < typename T1, typename T2 > P(z#Wk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8;'fWV? U  
  { Z<j(ZVO  
  return fn(pk(t1, t2)); b"`Vn,  
} :mwNkT2et  
} ; qw]:oh&G  
,~ ;_ -  
1UR ;}  
一目了然不是么? [3Qu @;"&  
最后实现bind mDn*v( f  
l}|KkW\y  
$@8$_g|Wz  
template < typename Func, typename aPicker > Ift @/A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YXD6GJWo  
  { 3$YgGum  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); caA>; +aBH  
} tx-HY<  
SoS GQ&k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $6p_`LD0  
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。 n0o'ns  
\k6Ho?PL  
十一. phoenix +.i?UHNB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C^uH]WO  
P#`Mg@.  
for_each(v.begin(), v.end(), <8yv(  
( +-=o16*{ !  
do_ 3U#z {%  
[ d',OQ,~{  
  cout << _1 <<   " , " 9v7l@2/  
] *G{%]\s?  
.while_( -- _1), ?t LJe  
cout << var( " \n " ) XY(3!>/eQ[  
) 5w:   
); -Fcg}\9  
Y6(I %hE`  
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: "^A4!.  
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 5<-_"/_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]ZkhQ%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j~+<~2%c  
kj(Ko{  
,3^gB,ka  
template < typename Cond, typename Actor > _c}@Fi+E  
class do_while R-Y|;  
  { *&VH!K#@{  
Cond cd; u(ep$>[F#_  
Actor act; ]lj,GD)c  
public : -eKi}e  
template < typename T > FI,>v`  
  struct result_1 *Vk%"rwaG  
  { xFZA1 8  
  typedef int result_type; ~GL"s6C$`;  
} ; xA;o3Or  
aL\vQ(1zO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?b?`(JTR  
;k6>*wFl|!  
template < typename T > np|3 os  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r3a$n$Qw  
  { 4@6!E^  
  do }kg?A oo  
    { hQ!slO  
  act(t); ~RSOUrR  
  } lWj|7  
  while (cd(t)); K9v@L6pY=  
  return   0 ; hX#s3)87  
} J)O1)fR  
} ; 3e UTV<!  
nBs%k!RR  
qx0RCP /s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ( yk^%  
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。 7.4Q  
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。 \VL[,z=q.  
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。 i~\fpay  
下面就是产生这个functor的类: -uZ bVd  
+QNFu){G  
$~UQKv>  
template < typename Actor > AJ-p|[wPz  
class do_while_actor "kC uCc  
  { [jl'5ld  
Actor act; Uf^zA/33  
public : 5ru&In&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C2GF N1i  
I8r5u=PH  
template < typename Cond > X#9}|rT56  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b-e3i;T!}~  
} ; 1(C3;qlVD  
uWw4l"RK`  
Skgvnmk[U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 41luFtE9  
最后,是那个do_ @DgJxY|  
(fON\)l  
[;M31b3  
class do_while_invoker [u[`!L=  
  { f$a%&X6"-  
public : k)D:lpxv  
template < typename Actor > q1j<p)(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '0_Z:\ laU  
  { k 8^!5n  
  return do_while_actor < Actor > (act); nOxCni~ T  
} 2XJn3wPi  
} do_; $ JI`&  
JlAUie8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YH33E~f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0-~Y[X"9.  
最后来说说怎么处理break和continue /3D!,V,  
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。 <b!ieK?\F3  
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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