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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [x0*x~1B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WL;2&S/{@  
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, %F(lq*8X  
?>mpUH  
cK75Chsu  
V=E5pB`Pr  
  class filler j3fq}>=  
  { B %  
public : AIw~@*T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |5*:ThC[  
} ; <W/YC 2b  
#(-?i\i  
oTveY  
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: ;oOv~ YB7H  
0+k=gO  
vkLyGb7r<  
+< )H2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gyob q'o-  
 >1q:-^  
ckbD/+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,S1'SCwVdJ  
7e Hj"_;  
G5UNW<P2C  
v %S$5  
二. 战前分析 -pQ0,/}K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 uCj)7>}v{M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2,p= %  
IeB^BD+j  
V5+|H1=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 33NzQb  
  /* --------------------------------------------- */ LG=_>:~t>  
vector < int *> vp( 10 ); !X1 KOG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =g)SZK  
/* --------------------------------------------- */ Nk?L<'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ht*;,[ea  
/* --------------------------------------------- */ JQSczE3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O*9d[jw[  
  /* --------------------------------------------- */ 'Ecd\p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y7LM}dH#m  
/* --------------------------------------------- */ LHs^Xo18  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _ !k\~4U  
)_K:A(V>  
X`7O%HiX/`  
Hm_&``='  
看了之后,我们可以思考一些问题: =j8g6#'u  
1._1, _2是什么? uy([>8uu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p%5(Qqmlk  
2._1 = 1是在做什么? p+Fh9N<F9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vZIx>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o3.b='HAm  
87hU#nVYh  
Xliw(B'\a4  
三. 动工 {mA#'75a#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M2M&L,/O  
/?S,u,R  
"gt*k#  
c/,B?  
template < typename T > Lp{/  
class assignment on f7V  
  { U)SQ3*j2D  
T value; :D:J_{HJ  
public : ;RW5XnVx  
assignment( const T & v) : value(v) {} dDqT#N?Y  
template < typename T2 > z*WQ=l2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XpdjWLO]C<  
} ; n0w0]dJ&lc  
2l+t-  
sfC/Q"Zs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #ihHAiy3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uC"Gm;0  
8e_9u@p+w  
JgB"N/Oz  
<'O|7. ^^  
  class holder 3#h@,>Z;  
  { >x${I`2w  
public : #$JY &!M  
template < typename T > <KZ J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =@.5J'!  
  { 2~@Cj@P]  
  return assignment < T > (t); df9$k0Fx  
} =Ct$!uun  
} ; 2XV3f$,H  
$lF\FC  
/+f3jy:d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *m&(h@l  
jk5C2dy  
  static holder _1; \5F {MBx !  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U.J/ "}5`T  
?DC;Hk<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &FDWlrG g  
而不用手动写一个函数对象。 I_ na^s h*  
^/7Y3n!|3  
@&2# kO~=  
(?z"_\^n/  
四. 问题分析 yj mNeZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O2Tna<cR&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 I0OfK3!^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -aIB_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hFDo{yI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CoM?cS S  
9j$J}=y  
五. 问题1:一致性 s5oU  
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?| um$L;-2:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K[9{]$(Z  
86~q pN  
struct holder _8OSDW*D5t  
  { 7niI65  
  // Pol c.  
  template < typename T > "XKd#ncP  
T &   operator ()( const T & r) const kj!mgu#T  
  { nPjN\Es6  
  return (T & )r; <nF1f(ky  
} &=l aZxe  
} ; UvVq#<-  
f/g-b]0  
这样的话assignment也必须相应改动: Cx ;n#dn*  
[K`d?&  
template < typename Left, typename Right > 0[fqF^HEN  
class assignment ^vo]bq7  
  { $e,'<Jl  
Left l; DZV U!J  
Right r; ~ tqDh(  
public : ]}BT'fky#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  X&.LX  
template < typename T2 > 0/zgjT|fe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RU,!F99'1  
} ; )5ISkbsxD  
-\}Ix>  
同时,holder的operator=也需要改动: i,y7R?-K  
KgEfhO$W  
template < typename T > ;Y`k-R:E6A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x%, !px3s  
  { d ]Mjr2h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F6-U{+KU$!  
} be~'}`>  
Bc51 0I$c  
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。 <84d Vg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n; *W#c  
(c9!:  
return l(rhs) = r; ^I6GH?19>e  
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。 ri1:q.:I]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @8V~&yqq  
Mt+gg F.  
template < typename Tp > l*n4d[0J  
class constant_t JiCy77H  
  { BI 0 A0  
  const Tp t; <^wqN!/  
public : "QCViR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qn~:B7f  
template < typename T > 3dC ;B@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pn4~?Aua0/  
  { HDT-f9%}<4  
  return t; a1# 'uS9W  
}  g=x1}nm  
} ; "\1QJ  
*p7_rY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VNWa3`w  
下面就可以修改holder的operator=了 ^ l9NF  
PU^@BZ_m  
template < typename T > /a:L"7z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (Y$48@x  
  { Shb"Jc_i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RT+_e  
} M[,G#GO  
z+6%Ya&ls  
同时也要修改assignment的operator() DU1\K  
cp<jwcc!  
template < typename T2 > 9aZ^m$tAt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }uk]1M2=  
现在代码看起来就很一致了。 lF.yQ  
!0 -[}vvU  
六. 问题2:链式操作 '7TT4~F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #~`]eM5`J  
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。 Ve^rzGU  
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。 j\.\ePmk]  
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。 eFdN"8EW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 088"7 s  
9V( esveq  
template < typename T > ?br4 wl  
struct result_1 [u}2xsSx  
  { &%`Y>\@f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /f) #CR0$  
} ; It3.  
mY !LGN  
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: MJ0UZxnl  
(YH/#n1"{  
template < typename T > (GI]Uyn  
struct   ref Y+'522er  
  { gtV*`g  
typedef T & reference; 3&z.m/  
} ; >gLLr1L\  
template < typename T > f6zS_y9gn  
struct   ref < T &> JW-!m8  
  { 5D%gDw+"  
typedef T & reference; m5rJY/  
} ; !_SIq`5]@  
58H%#3Fy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u}~%9Pi  
+qzCy/_gd  
template < typename T > Yl$Cj>FG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Du."O]syD  
  { !wZ  9P  
  return l(t) = r(t); K]Onb{QY  
} aj)?P  
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。 a#o6Nv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N"wp2w  
%1jApCJ  
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 *.ZU" 5e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aR~Od Ys  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oe[qfsdW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <OC|z3na_  
最后的布局是: .&Ok53]b  
                Add xRU ~h Q  
              /   \ ~M4@hG!  
            Divide   5 Ee?+IZ H7|  
            /   \ a4L0Itrp  
          _1     3 ie%_-  
似乎一切都解决了?不。 lSk<euCYs  
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。 |ZnRr  
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。 |U4t 8  
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: I{0bs Tp;  
9x40  
template < typename Right > c@1q8,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @ dF]X  
Right & rt) const g2'Q)w  
  { t[-0/-4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HAr_z@#E  
} }.R].4gT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (&a<6k  
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。 WgK|r~  
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。 QP?Deltp  
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。 $=-Q]ld&]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ']]&<B}mz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? GXE6=BO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @\UoZv(  
>)IXc<"wq  
template < class Action > 4/B n9F  
class picker : public Action %g<J"/  
  { }_{QsPx9  
public : (s\":5 C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0fd\R_"d.  
  // all the operator overloaded U~w g'  
} ; MN22#G4j^w  
,LHQ@/}A C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 mzX <!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: l6S6Y  
&PAgab2$  
template < typename Right > %VCfcM}5I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1xkU;no  
  { #1C~i}J1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9C{\=?e;  
} 3koXM_4_{)  
3oCw(Ff  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ", :Ta|  
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。 G2,r %|7ta  
(cj3[qq  
template < typename T >   struct picker_maker #!FLX*,  
  { 9A4h?/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @-ma_0cZQ  
} ; /@.c 59r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q:x:k+O-  
  { ~BVK6  
typedef picker < T > result; h!*++Y?&0  
} ; WSY&\8   
-|DSfI#j  
下面总的结构就有了: @M V%&y*z.  
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。 PZdYkbj  
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。 epH48)2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .2b) rKo~  
至此链式操作完美实现。 ^!*?vHx:  
Z-{!Z;T)z  
(&6C,O~n^.  
七. 问题3 /I' n]  
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。 ?]=fC{Rh  
lK? Z38  
template < typename T1, typename T2 > / h6(!-"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z`?<Ada  
  { q-.e9eoc\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E00zf3Jgv'  
} UEq;}4Bo  
I>27U<PX  
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: jj)9jU z  
O^ ]I>A#d  
template < typename T1, typename T2 > 8dw]i1t<  
struct result_2 :8_`T$8i4  
  { {tE/Jv $  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %(-YOTDr  
} ; -%=StWdb   
: {9|/a  
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? [hg|bpEG  
这个差事就留给了holder自己。 )Q\ZYCPOr  
    ."Yub];H  
xrT_ro8  
template < int Order > j}R4m h  
class holder; JXlFo3<  
template <> v`hv5wQ  
class holder < 1 > \ooqa<_  
  { Gc9^Z=  
public : ~^.&nph  
template < typename T > (%>Sln5hq  
  struct result_1 NEO~|B*oDU  
  { `~(C\+gUp  
  typedef T & result; S iw9_c  
} ; r2T?LO0N{  
template < typename T1, typename T2 > er5}=cFZ  
  struct result_2  =&fBmV  
  { F_~-o,\  
  typedef T1 & result; 33kI#45s  
} ; Yf:utCvv  
template < typename T > Kfj*uzKB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <LW|m7  
  { s8|#sHT  
  return (T & )r; A*pihBo7  
}  2H<?  
template < typename T1, typename T2 > Xh]\q)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b,a\`%m}  
  { ^+[o +  
  return (T1 & )r1; 2vnzB8 "k  
} .Qh8I+Q%  
} ; dITnPb)i  
G 7)D+],{Y  
template <> v%< _Mh  
class holder < 2 > fC3IxlG  
  { s/[i>`g/9  
public : ud:?~?j&w  
template < typename T > SEchF"KJQF  
  struct result_1 BHmA*3?  
  { W7A'5  
  typedef T & result; 4Sg!NPuu7&  
} ; cM4?G gn  
template < typename T1, typename T2 > \|>eG u  
  struct result_2 ^qbX9.\  
  { +$>ut r  
  typedef T2 & result; ):78GVp  
} ; 5 J|;RtcR  
template < typename T > gSj-~k P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CHpDzG>]4  
  { %,,h )9  
  return (T & )r; t=\V&,  
} wH Z!t,g  
template < typename T1, typename T2 > R~*Y@_oD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0h shHv-  
  { \N#)e1.0P  
  return (T2 & )r2; xN"KSQpu  
} \Di~DN1  
} ; pjj 5  
G^mk<pH  
'v|2} T*  
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> >。 $fKwJFr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L)nVNY@Mc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  (+]k{  
GPx S.&  
return l(i, j) = r(i, j); |>3a9]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x}x@_w   
h/TPd]  
  return ( int & )i; Bh' vr3|  
  return ( int & )j; eBAB7r/7  
最后执行i = j; KR^peWR  
可见,参数被正确的选择了。 ^YIOS]d>8#  
8v^i%Gg  
bOz\-=au  
LVEVCpp@  
<$yer)_J!k  
八. 中期总结 ,IJNuu\  
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: Ee|+uQ981>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @&ZTEznbyt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^LU[{HZV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k13/yiv  
+~fu-%,k  
M.8!BB7\8e  
w|nVK9.  
93WYZNpX  
wO!hVm,T a  
九. 简化 R-Fi`#PG2  
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。 g?$9~/h :;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Lv^j l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !F<?he<U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4P~<_]yf  
  +-*/&|^等 &\X;t|  
2. 返回引用。 /3TorB~Y  
  =,各种复合赋值等 I@S<D"af  
3. 返回固定类型。 xRY5[=97  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \QMSka>  
4. 原样返回。 ?@#}%<yEq  
  operator, Ys_YjlMIbl  
5. 返回解引用的类型。 Qx,G3m[}  
  operator*(单目) .4Ny4CMHZ  
6. 返回地址。 o7T|w~F~R  
  operator&(单目) 1 I+5  
7. 下表访问返回类型。 :> q?s  
  operator[] Y>#c2@^i<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j d8 1E  
  operator<<和operator>> W_ 6Jl5]  
7}x-({bqy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >@L HJ61C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a2 rv4d=  
#`fT%'T!  
template < typename Left > |@g1|OWd|  
struct value_return 5->PDp  
  { OX`n`+^D  
template < typename T > jF;4 8g@^  
  struct result_1 OWjZ)f/  
  { 8 KkpXaz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vx*q'~4y!|  
} ; O+8`.  
UJH{vjIv  
template < typename T1, typename T2 > *@& "MZ/M  
  struct result_2 1wgu%$|d  
  { Yq^y"rw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Zb }PP;O  
} ; g7P1]CZ}  
} ; `@e H4}L*  
( 7?%Hg  
fA8+SaXW%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Fq9[:  
9vbh5xX   
下面我们来剥离functor中的operator() 7xc<vl#:q7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xdq, =;  
JB(;[#'~  
return l(t) op r(t) R,\ r{@yrz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0c5_L6_z  
return op l(t) O%&@WrFq  
return op l(t1, t2) dvD<>{U,8  
return l(t) op eI}VHBAz  
return l(t1, t2) op HIq1/)  
return l(t)[r(t)] ]2(c$R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eFio,  
4PWr;&  
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: -"zu"H~t4  
单目: return f(l(t), r(t)); 8[C6LG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,2TqzU;  
双目: return f(l(t)); Y2X1!Em>B  
return f(l(t1, t2)); ~{+{pcO}  
下面就是f的实现,以operator/为例 upDQNG>d  
88>Uu!M=f  
struct meta_divide Z~(XyaN  
  { RNdnlD#P  
template < typename T1, typename T2 > y2R=%EFh6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $P(nh'\  
  { #FB>}:L{h*  
  return t1 / t2; [!&k?.*;<  
} A,{D9-%  
} ; xiF%\#N  
M: "ci;*$  
这个工作可以让宏来做: rl%Kn^JJ~  
9>R|k$`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'u[o`31.  
template < typename T1, typename T2 > \ sPg6eAd~?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k^pu1g=6I  
以后可以直接用 >p*HXr|o$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 42CMRGv  
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 uC(S`Q[Bg  
(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。。。) N >!xedw=  
gJ.6m&+  
h`]/3Ma*:  
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 5uo(z,WLR  
=BS'oBn^6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XQOprIJ U  
class unary_op : public Rettype SSLs hY~d  
  { ^qx\e$R  
    Left l; a{*'pY(R0$  
public : Z5Ihc%J^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dCP Tpm  
 s7 o*|Xv  
template < typename T > #`4^zU)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t4@g;U?o  
      { 6\Vu#r  
      return FuncType::execute(l(t)); MNqyEc""  
    } g u =fq\`  
\hW73a!  
    template < typename T1, typename T2 > eH955[fVd4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q "D L6 >j  
      { !>y}Xq{bm3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +)JqEwCrq  
    } |u;BAb  
} ; / JeqoM"x  
W<91m*  
&PuJV +y  
同样还可以申明一个binary_op 3cO[t\/up  
+g6j =%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )ek 5  
class binary_op : public Rettype aRKRy  
  { o:D BOpS  
    Left l; }8M`2HMFR  
Right r; kQd[E-b7  
public : S1juAV=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0 a6@HwO  
0^.4eX:E_  
template < typename T > +N$7=oGC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /v)!m&6]>  
      { }r~l7 2 `  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'Y{ux>  
    } wT~;tOw~  
,DuZMGg  
    template < typename T1, typename T2 > s<_LcQbt{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [RFK-E  
      { ?VZXJO{^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (vsk^3R[6  
    } }0*ra37z>  
} ; sq(Ar(L<  
E'S;4B5?  
dU>R<jl!$  
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 liw 9:@+V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +'j*WVE%5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OO\biYh o  
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):V4!j),  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! uxMy 1oy  
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。。。 <Mn7`i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &iiK ZZ`_o  
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) !BQ ELB$0  
下面是修改过的unary_op K: o|kd  
;=VK _3"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ICCCCG*[  
class unary_op QGv:h[b_  
  { ~q?"w:@;x  
Left l; G'?f!fz;  
  7cmr *y  
public : ]7S7CVDk4  
sJI -  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '"]>`=R  
0?Tk* X  
template < typename T > o%^k T&  
  struct result_1 }Q r0T  
  { 2}`Vc{\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g1 Wtu*K3  
} ; yp2'KES>  
TQ\wHJ  
template < typename T1, typename T2 > fFZ` rPb  
  struct result_2 ,gL)~6!A  
  { N 1f~K.e\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .H (}[eG_  
} ; oF b mz*  
1Q&WoJLfR  
template < typename T1, typename T2 > t:"=]zUU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {`Fx~w;i  
  { G<u.+V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *VC4s`<  
} ?9zoQ[  
 sx(l  
template < typename T > z^!A/a[[!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j&[3Be'pQ  
  { oY2?W  
  return OpClass::execute(lt(t)); w] 5U  
} fv j5[Q  
Ro'4/{}+  
} ; \p@nH%@v  
j^$3vj5E[  
JM+sHHs  
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 xH`j7qK.  
好啦,现在才真正完美了。 $~G0#JL  
现在在picker里面就可以这么添加了: h*\TCl)  
M~z (a3@[V  
template < typename Right > }lC64;yo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g"Q}h  
  { 3h[:0W!C]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'x45E.wYw  
} U8WHE=Kk\h  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ))CXjwLj;  
M89-*1  
?`T6CRZhr  
)Vg{Y [!  
OHtgn  
十. bind }W@#S_-e8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,Og[[0g  
先来分析一下一段例子 VO @ 4A6  
zy5s$f1IA  
fV A=<:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cFI7}#,5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^`TKvcgIc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3D$\y~HU  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0+n&BkS'  
我们来写个简单的。 7SA-OFM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TRySl5jx@  
对于函数对象类的版本: ?HEtrX,q  
 J:~[ j  
template < typename Func > p-Rm,xyL%  
struct functor_trait l?@MUsg+  
  { " g0-u(Y  
typedef typename Func::result_type result_type; O{")i;v @  
} ; y?Hj %,  
对于无参数函数的版本: w8ZHk?:  
Y>78h2AU  
template < typename Ret > BYr_Lz|T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J:g<RZZ1  
  { Z/NGv  
typedef Ret result_type; 1C}pv{0:&  
} ; A"\P&kqMV  
对于单参数函数的版本: f74%YY  
~ C/Yv&58  
template < typename Ret, typename V1 > e_I; y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \'s$ZN$k  
  { xJ=ZQ)&]  
typedef Ret result_type; QLF,/"  
} ; ;l/}Or2  
对于双参数函数的版本: +K$5tT6b  
XQ0#0<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u5cVz_S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > To#E@Nw  
  { LY\ddI*s  
typedef Ret result_type; KlVi4.]  
} ; >YJ8u{Z{o  
等等。。。 ]/ZA/:Oa+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  Vp(D|}P  
8m/FKO (r  
template < typename Func > hapB! ~M?  
struct func_return TdNuD V  
  { Xb(CH#*{z  
template < typename T > w&wA >q>&  
  struct result_1 {(m+M  
  { ibZt2@GB)I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pPiYPfs  
} ; TZ&4  
n=<NFkeX  
template < typename T1, typename T2 > ;xW8Z<\-  
  struct result_2 y+ 6`| h_  
  { QQ^Gd8nQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8X}^~e  
} ; 45Nv_4s  
} ; b"ol\&1 #  
r,`Z.A  
y'J:?!S,Yu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (xk.NZn F  
`DgaO-Dg3  
template < typename Func, typename aPicker > #Acon7R p  
class binder_1 (TT3(|v  
  { :DOr!PNA  
Func fn; o9KyAP$2  
aPicker pk; bc3|;O  
public : [+hy_Nc$  
V]l&{hl,  
template < typename T > t7jh ?]  
  struct result_1 T7>4 8eH  
  { egZyng pB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pcs^@QP  
} ; 8 *4@-3Sx  
R4#;<)  
template < typename T1, typename T2 > CTh1+&Pa  
  struct result_2 ]^iFqQe  
  { |_l<JQvf`E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0OleO9Ua  
} ; A5CdLwk  
i&A{L}eCr:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .+{nA}Bc  
8fJR{jD(s  
template < typename T > :[y]p7;{f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+imn&FK8  
  { MZCL:#  
  return fn(pk(t)); .@y{)/  
} bWGyLo,  
template < typename T1, typename T2 > 6@"Vqm|HD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -rE eKt  
  { %iK%$  
  return fn(pk(t1, t2)); Nc G,0K  
} e%PC e9  
} ; fC=fJZU7$  
<T(s\N5B=  
=}~NRmmF  
一目了然不是么? I["F+kt^^  
最后实现bind e(?:g@]-r  
6?53q e  
GLo\q:5A  
template < typename Func, typename aPicker > 0L!er%GM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4fu'QZ(}  
  { WuBmdjZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); * <B)Z  
} yr FZ~r@-  
*D\0.K,o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p G)9=X!9  
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。 P#AAOSlLV  
"V:   
十一. phoenix v*&Uk '4E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Vh 2Bz  
hmc\|IF`  
for_each(v.begin(), v.end(), 1Z\(:ab13  
( 5gO /-Zj  
do_ %l Q[dXp  
[ J$1j-\KS  
  cout << _1 <<   " , " N YCj; ,V  
] 5){tBK|  
.while_( -- _1), zx ct(  
cout << var( " \n " ) q]F4Lq(  
) EYA/CI   
); q!ee g  
U'rr?,RML  
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: A|2 <A !  
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 $8jaapNm@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d/l,C4p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6,B-:{{e"  
?lF mXZy`  
0('OyH)  
template < typename Cond, typename Actor > aL88E  
class do_while \s,Iz[0Vfz  
  { 7@FDBjq  
Cond cd; Kp8fh-4_  
Actor act; )V=0IZi  
public : V{43HA10b  
template < typename T > xC<R:"Mn  
  struct result_1 |a%B|CX  
  { 5i|s>pD4z1  
  typedef int result_type; ):/,w!1  
} ;  ~q*i;*  
PoJmW^:}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dAL0.>|`0  
(RExV?:  
template < typename T > Kl2}o|b   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #>BX/O*D  
  { $+7ci~gs  
  do *U M! (  
    { >H$;Z$o*(  
  act(t); o1e4.-xI  
  } 3 sl=>;-  
  while (cd(t)); kmIoJH5  
  return   0 ; {nTG~d  
} ]y.R g{iv  
} ; VF\{ra;  
l`DtiJ?$$0  
Y=9qJ`q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F@<O;b#Ip  
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。 it~Z|$  
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。 +a #lofhv  
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。 Gv;;!sZ  
下面就是产生这个functor的类: Jff 79)f  
Bw6L;Vu  
;xhOj<:  
template < typename Actor > y">fN0{<  
class do_while_actor `n6/ A)  
  { Sobtz}A*  
Actor act; 2%5?F n=  
public : %Mh Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <3lUV7!  
l"kx r96  
template < typename Cond > c!mG1lwD.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CldDr<k3  
} ; Mxo6fn6-46  
h!v/s=8c  
'5AvT: ^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。 .?B{GnB>  
最后,是那个do_ l^ARW E  
\9'!"-i  
p'gb)nI  
class do_while_invoker ?d4Boe0-a2  
  { NIaF5z  
public : YwGH G{?e  
template < typename Actor > lu]o34  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #9i6+. Z  
  { ujx@@N  
  return do_while_actor < Actor > (act); %Z7%jma  
} fSjs?zd`  
} do_; l~rb]6E  
oKRFd_r+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? alc]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DKTD Z*  
最后来说说怎么处理break和continue %MbyKz:X  
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。 t-!m vx9Z  
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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