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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l1^/Q~u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9tmYrhb$  
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, |ubDudzp  
`{fqnNJE  
u9>zC QRO  
*<*{gO?Q4  
  class filler 0'!v-`.  
  { m#SDB6l  
public : hQ&S*f&='  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M0`nr}g  
} ; $3BCA)5:  
R }M'D15  
=jvM$  
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: kR%bdN  
WrhC q6  
+}c '4hRv  
#*uSYGdc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 65bLkR{0  
?Dro)fH1  
5T,Doxo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gwk$|aT@  
ia15r\4j)  
<{@?c  
MdK!Y  
二. 战前分析 .J' 8d"+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ms5m.lX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 87%t=X  
Q\G8R^9j p  
q q}EXq^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <apsG7(7  
  /* --------------------------------------------- */ h: :'s&|  
vector < int *> vp( 10 ); 2V(ye9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A+%oE  
/* --------------------------------------------- */ F\ !;}z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =W)Fa6P3j(  
/* --------------------------------------------- */ hGi"=Oud2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MfUG@  
  /* --------------------------------------------- */ xkR--/f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "- xm+7  
/* --------------------------------------------- */ r{qM!(T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SeAokz>  
uEQH6~\{Nl  
I@P[}XS  
kzr9-$eb  
看了之后,我们可以思考一些问题: :@w ;no>=*  
1._1, _2是什么? 21GjRPs\  
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。 ,c"_X8Fkx$  
2._1 = 1是在做什么? QytqO {B^  
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。 FH}n]T  
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。 ]g-(|X~>  
#M*h)/d[A  
f XxdOn.  
三. 动工 sKIWr{D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b?7?iV4  
&n|! '/H  
P ETrMu<  
V ~w(^;o@  
template < typename T > pH.wCD:1n  
class assignment 6}mbj=E`  
  { " |RP_v2  
T value; <4}zl'.  
public : /b,M492  
assignment( const T & v) : value(v) {} `L`*jA+_  
template < typename T2 > ghd~p@4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <lZyUd  
} ; AbUPJF"F  
>FPE%X0+  
| Q:$G!/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qgrRH'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I_.(&hMn  
x{<WJ|'B  
$7gzu4f  
I z~#G6]M  
  class holder a`(6hL3IT  
  { Woa5Ov!n0  
public : x3>K{  
template < typename T > CF9a~^+%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b!SGQv(^M  
  { 6NJ"ty9Bp  
  return assignment < T > (t); |$Dt6{h  
} h8 >7si  
} ; u7G@VZ Ux5  
 'vj45b  
L?&+*|VxI  
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: .Tt \U  
x3T)/'(  
  static holder _1; ,eOOV@3C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :bwdEni1P  
{g\Yy(r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sLK J<=0i  
而不用手动写一个函数对象。 Gm^@lWzG  
EU]{S=T  
H,txbJ  
w/KHS#~  
四. 问题分析 1g9Q vz3  
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。 W%b<(T;  
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。 %1SA!1>j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aq~hl7MTj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W?~G_4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q,V JpqQ  
3 1KMn  
五. 问题1:一致性 G/_#zIN`8M  
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?| s4P8PDhz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n l Xg8t^G  
MBs]<(RJZ  
struct holder WK0?$[|=r  
  { \k0%7i[nZ/  
  // PXm{GLXRS;  
  template < typename T > 2G:)27Q-  
T &   operator ()( const T & r) const 7}-.U=tnP  
  { v 2k/tT$t  
  return (T & )r; |\@e  
} ?{%P9I  
} ; meu\jg  
5tHv'@  
这样的话assignment也必须相应改动: OP]=MZP|  
fJLlz$H  
template < typename Left, typename Right > -(~Tu>KaH  
class assignment l"o@.C} f/  
  { QKc3Q5)@j  
Left l; 6=A2Y:8  
Right r; }M?GqA=  
public : sY7:Lzs.,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D/:~# )  
template < typename T2 > QR2J;Oj_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } " jn@S-  
} ; 7oA$aJQ  
"UKX~}8T  
同时,holder的operator=也需要改动: n|lXBCY7K  
h'^7xDw  
template < typename T > 2/=CrK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )`F? {Sg  
  { #Bj{ 4OeV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LdR}v%EH  
} *ntq;]  
4Cke(G  
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。 ~cy/\/oO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WRZi^B8 @  
`GC7o DL  
return l(rhs) = r; dG.s8r*?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。 3ag*dBbs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MHVqRYz  
cKh{ s  
template < typename Tp > tf|/_Y2  
class constant_t #!rng]p  
  { iHr{ VQ  
  const Tp t; VF!?B>  
public : RO'MFU<g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZJsc?*@  
template < typename T > wX8T;bo&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~/Aw[>_;  
  { Qc\JUm]  
  return t; ':!w%& \  
} 6hXL`A&},  
} ; y`:}~nUdT  
T9KzVxHp5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '[I_Iu#,  
下面就可以修改holder的operator=了 8HX(1nNj}  
)+wBS3BC  
template < typename T > 4LtFv)i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K6@QZc5.!  
  { =#^%; 66z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iOPv % [  
} '?E^\\"*  
ldrKk'S,B  
同时也要修改assignment的operator() P .3j |)NW  
Im{50%Y  
template < typename T2 > Vi23pDZ5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V;L^q?v !  
现在代码看起来就很一致了。 x8.7])?w  
p&B98c  
六. 问题2:链式操作 Me yQ`%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vi4u `  
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。 2al%J%  
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。 !Y!Cv %  
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。 @JT9utct  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5(1Zj`>'  
Ul^/Dh  
template < typename T > Z*.fSmT8)  
struct result_1 R3d>|`) +  
  { yX$I<L<Suz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i]Lt8DiRq  
} ; ,G e7 9(  
cn v4!c0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: gH Q[D|zu  
djS?$WBpU  
template < typename T > b(_PCVC  
struct   ref (u@[}!  
  { .6xP>!E}Q  
typedef T & reference; ,E3"Ai sI  
} ; {r`l  
template < typename T > zwN;CD1  
struct   ref < T &> -dsB@nPiUw  
  { 2WIL0Siwl  
typedef T & reference; Pr{?A]dQ  
} ; ?Bq"9*q  
$@FD01h.t3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m/| >4~  
(Z=ziopDE  
template < typename T > +G"=1sxJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {0q;:7Bt  
  { a~Sf~ka  
  return l(t) = r(t); 8*6vX!Z|  
} DOaEz?2)  
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。 Vs]+MAL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $/}*HWVZ  
lzBy;i  
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 w8wF;:>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ? 1?^>M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PYkcGtVa_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k[6@\D-  
最后的布局是: =8X`QUmT  
                Add v/c8P\  
              /   \ iH#~eg  
            Divide   5 VFT G3,kI  
            /   \ +&jWM-T"-  
          _1     3 u ?7(A %  
似乎一切都解决了?不。 sT[)r]`T  
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。 pL]C]HGv  
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。 C.C)&&|X  
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: H4 Ca+;  
>^Klq`"?g=  
template < typename Right > a^ <  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ({yuwH?tH  
Right & rt) const Cmm"K[>Rx  
  { d;Z<")  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >T%Jlj3ZG  
} ~cz] Rhq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Dn) =V.  
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。 &9$0v"`H  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fa=#S  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 SDcxro|8i  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ZwAX+0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? yHurt>8b[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y<m{eDV7  
S6B(g_D|  
template < class Action > k;3Bv 6  
class picker : public Action GfUIF]X  
  { (sW:^0p  
public : g.kpUs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k~>9,=::d  
  // all the operator overloaded DifRpj I-0  
} ; N;>>HN[bBP  
fGcAkEstT!  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 d@b0z$<s  
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: tE]g*]o  
,ZJI]Q=!  
template < typename Right > COOazXtW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VCiJ]$`M  
  { zid?yuP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #E2`KGCzW  
} bS3qX{5  
KunK.m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'd]9u9u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4\pi<#X  
*ys@ 'Ai?  
template < typename T >   struct picker_maker 5>t&)g  
  { Tg&{ P{$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BcX}[?c  
} ; 2}'qu)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qDqIy+WR  
  { b+'G^!JR  
typedef picker < T > result; &vj+3<2  
} ; Bg-C:Ok 2'  
=w?-R\  
下面总的结构就有了: qRJg/~_h{  
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。 "z69jxXo  
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。 M/5/Tp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '/\@Mc4T  
至此链式操作完美实现。 FZ #ngrT  
WVftLIJ  
ndOPD]A'  
七. 问题3 U_ V0  
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。 D=mU!rjr1  
Lbq"( b  
template < typename T1, typename T2 > _0)#-L>xKF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fNFdZ[qOd  
  { ,yWTk ql  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?6p6OB  
} eE>3=1d]w  
X@b$C~+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :t(gD8;  
b)en/mz  
template < typename T1, typename T2 > C:hfI;*7  
struct result_2 H #J"'  
  { :u'X ~ID[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DGC -`z  
} ; 022YuqL<v  
[NFg9y;{h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3rZFN^  
这个差事就留给了holder自己。  s+[_5n~  
    k)[}3oq  
en=Z[ZIPO  
template < int Order > (iP,F]  
class holder; =gGK243  
template <> (u]ft]z,-B  
class holder < 1 > * <x]gV  
  { )"m FlS<I  
public : *-ZD-B*?  
template < typename T > C@buewk  
  struct result_1 hEl)BRJ  
  { Bo`fy/x#  
  typedef T & result; go]d+lhFB  
} ; )3.udx  
template < typename T1, typename T2 > 6O"Vy  
  struct result_2 'M_8U0k  
  { <eO 7b6_  
  typedef T1 & result; F@ZG| &  
} ; 69cOdIt^D  
template < typename T > t}cj8DC!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BC(f1  
  { ]gI XG`  
  return (T & )r; jn^i4f>N  
} Q&MZ/Nnf  
template < typename T1, typename T2 > 6aM`qz)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L FHyiIO  
  { |O+R%'z'<  
  return (T1 & )r1; VDPqI+z  
} k5w+{iOh  
} ; ? Q.Y  
CLQ\Is^]  
template <> Yl&eeM  
class holder < 2 > 5>j,P   
  { k|BY 7C  
public : Xvi{A]V  
template < typename T > 56>Zqtp*  
  struct result_1 GE Xz)4[  
  { sG}}a}U1  
  typedef T & result; 2a5yJeaIv*  
} ; *W(b=u  
template < typename T1, typename T2 > -3wg9uZ &  
  struct result_2 SQvicZAN)`  
  { y3 LWh}~E  
  typedef T2 & result; 4J!1$   
} ; QDBptI:  
template < typename T > bTA<AoW9="  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aMm`G}9n  
  { 2YuaPq/  
  return (T & )r; 2EG"xA5%  
} bkmX@+Pe  
template < typename T1, typename T2 > @`%.\_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #@2`^1  
  { }=?r`J+Ev;  
  return (T2 & )r2; AW+4Vm_!l  
} Cla Yy58v  
} ; p&Nw:S  
Kl(}s{YFn.  
8Ral%I:gr  
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> >。 ;f?OT7>kN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d^ipf*aLC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A |NX"  
OTN"XKa$  
return l(i, j) = r(i, j); U=Z@Ipu5T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %04>R'mN  
Y +HVn0~qz  
  return ( int & )i; -<ZzYQk^h  
  return ( int & )j; tDy1Gh/c  
最后执行i = j; RvDqo d  
可见,参数被正确的选择了。 "9LPq  
`dEWP;#cp  
[<wy @W  
/PPk p9H{  
BAX])~_  
八. 中期总结 bTO$B2eh|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d`({z]W;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *'d5~dz=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IdzF<>;W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %m+Z rH(  
+=\S"e[F  
SkvKzV.R;  
uKpl+>  
%{zM> le9  
8y|(]5 'r  
九. 简化 fQOaTsyA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %6Hn1'7+v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Gps  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: t:m t9}$d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =xG9a_^v  
  +-*/&|^等 s15f <sp  
2. 返回引用。 H#w?$?nIWu  
  =,各种复合赋值等 KgAc0pz{7H  
3. 返回固定类型。 AuO%F YKY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 07/5RFmJ  
4. 原样返回。 -BEPpwb<g  
  operator, QfcW  
5. 返回解引用的类型。 gMHH3^\VH)  
  operator*(单目)  9FWn  
6. 返回地址。 tG%R_$*  
  operator&(单目) <9@VY  
7. 下表访问返回类型。 1/HPcCsHb  
  operator[] uA}asm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZJR{c5TE  
  operator<<和operator>> b#82G`6r  
N|[a<ut<  
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。 v]!|\]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2cy{d|c  
v7&$(HJ>]L  
template < typename Left > ?KS9Dh  
struct value_return *}[@*  
  { M~"]h:m&'v  
template < typename T > +X Y}-  
  struct result_1 dW:  
  { r9*{)"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XZKOBq B]  
} ; ghms-.:b8  
<<UlFE9"  
template < typename T1, typename T2 > k{@z87+&  
  struct result_2 Ch7eUTq A@  
  { AiO,zjM=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i"_f46r P  
} ; tH W"eag  
} ; YI\^hP#  
oiFtPki  
n`^</0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (TnYUyFP`  
v- {kPc=:#  
下面我们来剥离functor中的operator() `P# h?tZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *YtITyDS3>  
0 _&oMPY  
return l(t) op r(t) `bH Eu"(,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uQ8]j.0  
return op l(t) :+-s7'!4  
return op l(t1, t2) mtTJm4  
return l(t) op _a.Q@A4'  
return l(t1, t2) op *qpmI9m  
return l(t)[r(t)] -n Hc52,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /iukiWeW  
F,lQj7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xX|-5cM;  
单目: return f(l(t), r(t)); Jwa2Y0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g$]9xn#_[  
双目: return f(l(t)); VF[]E0=u6  
return f(l(t1, t2)); '4O1Y0K  
下面就是f的实现,以operator/为例 3}N:oJI$z  
Kt`0vwkjvI  
struct meta_divide E~N}m7kTl/  
  { =)y=M!T2  
template < typename T1, typename T2 > X7n~Ws&s@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B*?v`6  
  { ueqR@i  
  return t1 / t2; qbT].,?!U  
} $(_i>&d<  
} ; c\RDa|B,  
v$,9l+p/  
这个工作可以让宏来做: 5gEUE{S  
!hJKI.XH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,:;_j<g`e  
template < typename T1, typename T2 > \ V qYe0-^=P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cdEZ Y  
以后可以直接用 q@^=im  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e|{6^g<ru  
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 Xw![}L >  
(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。。。) 7H./o Vl  
K}a[~  
l(<o,Uv[`  
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 IS8ppu&E  
fQe-v_K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {@C+Js5  
class unary_op : public Rettype R%5\1!Fl=G  
  { mD0pqK  
    Left l; KU$.m3A>  
public : Q+ uYr-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Rg84tz  
<0lfkeD  
template < typename T > rb,&i1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *8MU,6  
      { b$M? _<G  
      return FuncType::execute(l(t)); ]Oe#S"-Oo  
    } B)Gm"bLCOZ  
XmXHs4  
    template < typename T1, typename T2 > MMcHzRF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GJH6b7I  
      { #n0P'@d,r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `U?;9!|;6  
    } `cf&4Hn  
} ;  |\,e9U>  
}rOO[,?Y  
[kn`~hI  
同样还可以申明一个binary_op oOSw> 23x  
sLB{R#Pt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;pC-0m0Y  
class binary_op : public Rettype ]Nm_<%lT  
  { {mI95g&  
    Left l; E8)C_[QJ`  
Right r; s>_ne0  
public : z3>}(+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kgYa0 e5  
YSeXCJ:Iy  
template < typename T > 8)M . W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^i@tOtS  
      { C}W/9_I6Uo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BQ".$(c q  
    } s8 3_Bd  
)e Ub@Eu  
    template < typename T1, typename T2 > UWmWouA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8R-?x/:  
      { .F> c Z,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fr:RiOPn  
    } Yuh t<:`  
} ; 5 {'%trDEy  
y 37n~~%  
]D(%Ku,O%  
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 DBVe69/S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @(oz`|*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8l)^#"ySA  
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。 $ V}s3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .D>%-  
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。。。 \@tt$ m%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f{ENSUtCrR  
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) E Sb  
下面是修改过的unary_op %*:-4K  
n,n]V$HFGh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7GE.>h5  
class unary_op a^~l[HSF  
  { MW`q*J`Yo  
Left l; "r.pU(uxt  
  %6*xnB?  
public : 1<ZvHv  
}vp\lK P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <7u*OYjA  
_ @ \  
template < typename T > !^B`7  
  struct result_1 .4.zy]I  
  { RqH"+/wR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rs5G5W@"A  
} ; nj #Ab  
&!m;s_gi  
template < typename T1, typename T2 > 2h u;N  
  struct result_2 :DQHb"(  
  { (x#4BI}L9)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;^t<LhN:  
} ; QH#|R92:  
@P[Tu; 4  
template < typename T1, typename T2 > qnru atA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X[BKF8,  
  { &LHQ) ?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [V}I34UN  
} Mg-Kh}U  
iK'bV<V&7  
template < typename T > S}ZM;M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }U%2)M  
  { jjEkz 5  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;o"}7'4*R%  
} O_(/uLH  
tAc[r)xFw  
} ; LlX 7g _!  
El]Rrku  
c,4UnEoCR  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug EC&w9:R  
好啦,现在才真正完美了。 uiM*!ge  
现在在picker里面就可以这么添加了: rhwY5FD?  
d%5QEVV  
template < typename Right > 5\RKT)%X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pA4oy  
  { ;lnh;0B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;R 'OdQ$o  
} d; V  
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。 |"vqM)V$  
Y0aO/6  
e{c%o;m(  
jK3% \`o  
j`ggg]"&$  
十. bind S1*n4w.H  
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。 :!'aP\uE  
先来分析一下一段例子 4LJUO5(y@  
|oC&;A  
x gnt)&7T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #Ubzh`v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z(K[i?&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1k3wBc 5<  
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。 * t{A=Wk  
我们来写个简单的。 ?VO*s-G:J  
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*}C.E!  
对于函数对象类的版本: pZ%/;sxYa  
95[yGO>ZYz  
template < typename Func > ~'=s?\I  
struct functor_trait T&X*[kP  
  { F=$2Gz 'RT  
typedef typename Func::result_type result_type; ={YW*1Xw  
} ; 9Clddjf?c  
对于无参数函数的版本: <eI7xifD  
f-tjMa /_  
template < typename Ret > thl{IU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > # ]&=]K1V  
  { <Y9((QSM4  
typedef Ret result_type; )pW(Cp  
} ; 03iO4yOu  
对于单参数函数的版本: ^SVdaQ{7  
W2qW`Ujo{  
template < typename Ret, typename V1 > -U'6fx) +  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L&][730  
  { z?Hvh  
typedef Ret result_type; _<=U.T`  
} ; b~y1'|}g  
对于双参数函数的版本: B/c_pRl;  
`GUj.+u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G@BF<e{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !2>gC"$nv  
  { "ALR)s,1,  
typedef Ret result_type; Z,! w.TYo  
} ; g\OPidY  
等等。。。 AhiZ0W"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M)!8 `]  
C>4y<,Q  
template < typename Func > ,a~- (@  
struct func_return l;b5v]~  
  { ,3!l'|0jJ  
template < typename T > #]q<fhJhr$  
  struct result_1 ^mm:u<Yt  
  { oJvF)d@gU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =Bu d!  
} ; .3Jggp  
wk<QYLEk  
template < typename T1, typename T2 > dNB56E)5`J  
  struct result_2 JGHQ_AI  
  {  M#IGq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Kyb9Qg  
} ; Vdjf F&q  
} ; GX4# IRq  
g0 \c  
IwiR2K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B!jT@b{  
+D& W!m  
template < typename Func, typename aPicker > s,\!@[N  
class binder_1 9\0  
  { 6(f[<V!r  
Func fn; UW8b(b[-6b  
aPicker pk; {()8 W r  
public : lGwX.cA!'  
LBk1Qw}-  
template < typename T > 6-{QU] #  
  struct result_1 #f5-f  
  { _1VtVfiZ{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D[x0sly  
} ; l Ztq_* Fl  
_Y40a+hk]  
template < typename T1, typename T2 > Y4YA1F  
  struct result_2 8B"jvrs  
  { _S7GkpoK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Yv"=  
} ; WFocA:  
<VS\z(K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U{"&Jj  
Wo<zvut8  
template < typename T > B<T wTv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8j. 9Sk/  
  { hub1rY|No  
  return fn(pk(t)); Mf^ ;('~  
} wLAGe'GX  
template < typename T1, typename T2 > Nc()$Nl8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~M6Q8Y9  
  { ~Y<x-)R  
  return fn(pk(t1, t2)); {e/Qs|a R  
} '-p<E"#4Z  
} ;  ]O3[Te  
yk5-@qo  
4nzUDeI3MG  
一目了然不是么? \::<]  
最后实现bind S\ JV96  
AfpB=3  
E)|fKds  
template < typename Func, typename aPicker > 2~AGOx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6Daz1Pxd+  
  { -z)I;R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !n~p?joJ*  
} qiV#T +\  
7Q7z6p/\v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZY-W~p1:G  
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。 ,~w)~fMb8  
x3xBl_t  
十一. phoenix  s de|t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O:"gJ4D  
;]34l."85  
for_each(v.begin(), v.end(), m;)[gF  
( $/ew'h9q  
do_ &uI`Xq.  
[ _V^^%$  
  cout << _1 <<   " , " 3N|,c]|  
] /!rH DcR  
.while_( -- _1), dU+28  
cout << var( " \n " ) tJy6\~  
) w&:"x@ -|  
); Gt{~u^<  
!>W _3Ea  
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: glbU\K> >  
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 _[zO?Div[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @{\q1J>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1Rc'2Y  
xw(KSPN  
by,"Orpwq;  
template < typename Cond, typename Actor > 23 BzD^2a  
class do_while f8'D{OP"G  
  { r%A-  
Cond cd; c&z@HEzV7  
Actor act; vG`R.  
public : _ #288`bU  
template < typename T > .YKqYN?y4  
  struct result_1 C vfm ,BL  
  { dp\pkx7  
  typedef int result_type; H@GiHej  
} ; Ufd{.o[{-  
6|+I~zJ88  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;0(|06=  
*6=2UJcJ  
template < typename T > ,{MA90!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `O ?61YUQH  
  { AI}29L3C  
  do fT9$0:eO  
    { 422d4Zu  
  act(t); ~ \z7$9Q  
  } }"BXqh"\`  
  while (cd(t)); gf7%vyMo$  
  return   0 ; RI9&KS  
} ;2 y3i5^k  
} ; {>'GE16x  
@ eu4W^W  
6a5 1bj!f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |{udd~oE&  
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。 gZF-zhnC  
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。 g0NtM%  
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。 W;en7v;#I}  
下面就是产生这个functor的类: =S7Xj`/  
?G%C}8a  
MlVN'w  
template < typename Actor > 'F.Da#st!}  
class do_while_actor -}Vnr\f  
  { RuSKJ,T:9  
Actor act; ' ^L|}e  
public : .6z8fjttOC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~{lSc/SP|  
D#R5G   
template < typename Cond > 9}LcJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {?yZdL:m)  
} ; ZT;$aNy  
},zP,y:cH  
31v0V:j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tjYqdbA)  
最后,是那个do_ g.$a]pZz  
7 06-QE^  
Dz4e.tvN  
class do_while_invoker KPc`5X  
  { U7i WYdt$  
public : ErmlM#u  
template < typename Actor > ;zk& 7P0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =E?kxf[X  
  { ~~,] b  
  return do_while_actor < Actor > (act); (U bz@s^  
} M,nX@8 _h  
} do_; D>neY9  
c&4EO|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~.\CG'g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;Qe-y|>  
最后来说说怎么处理break和continue wj$l 093  
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。 2loy4f  
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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