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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CzG/=#IU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6yhRcvJ}  
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, oE$zOS&2  
:}[ D;cx  
9 N9Q#o$!.  
F{FSmUxzK  
  class filler Rj~y#m  
  { jP"yG#  
public : Zl{ DqC^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t[X,m]SX  
} ; Sbjc8V ut  
:0(:}V3z\  
CC XOxd  
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: ;-!O+c  
)C%S`d<%,  
tq2Ti Xo%  
-59;Zn/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;  8u5  
uEDvdd#V.  
l8RKwECdPn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [_zoJ  
o`7B@]  
W>m #Mz  
HQ`A.E2  
二. 战前分析 iS}~e{TP/  
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。 f^ 6da6Z  
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 );L+)UV  
^LAdN8Cbb  
4/E>k <MA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !E9A=u{  
  /* --------------------------------------------- */ jQY^[A  
vector < int *> vp( 10 ); 4L)Ox;6>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !k=~a]  
/* --------------------------------------------- */ -ZBSkyMGy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WZ^u%Z  
/* --------------------------------------------- */ <(B: "wI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  f%c-  
  /* --------------------------------------------- */ "Sd2VSLg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4Q^i"jT  
/* --------------------------------------------- */ r9$7P?zm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1zc-$B`t  
m'5rzZP  
JbW!V Y  
.$s=E8fW  
看了之后,我们可以思考一些问题: x<h-F  
1._1, _2是什么? O%rt7qV"g2  
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。 Tg/r V5@ka  
2._1 = 1是在做什么? J_>nn  
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。 5MS5 Q]/  
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。 {y==8fCJ  
_`q ei0  
Fn*)!,)  
三. 动工 PZSi}j/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &-4SA j  
=\)qUs\z  
#(d /A<  
# {|F2AM  
template < typename T > c4xXsUBQk  
class assignment G,A;`:/  
  { LJ mRa  
T value; h/\/dp/tt  
public : >y^zagC*  
assignment( const T & v) : value(v) {} If%**o  
template < typename T2 > 1}b1RKKj<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]|)M /U *  
} ; _dynqF8*  
VU(#5X%Pn  
>}>cJh6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L Olj8T8Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #;Z+ X)  
_:.'\d(  
(S k+nD  
%XK<[BF  
  class holder  \%/zf  
  { G~`nLC^Y  
public : 1JO@G3,  
template < typename T > #;9n_)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !UW{xHu  
  { _,5)  
  return assignment < T > (t); ?)'+l   
} =%$BFg1a(  
} ; S`Wau/7t  
GXx/pBdy[4  
iJ 8I# j+N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: vV 7L :>  
3M<T}>  
  static holder _1; t/0h)mL}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %eLf6|1x  
.T }q"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O7GJg;>?  
而不用手动写一个函数对象。 Hp?uYih0  
8cv[|`<  
a0[Mx 4  
CAV Q[r5y  
四. 问题分析  *"K7<S[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'Z ,T,zW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JBvP {5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )6,Pmq~)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ncle8=8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sH{ 4.tw  
ik Pm,ZN  
五. 问题1:一致性 ;c~%:|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| fN{JLp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l/o 4bkV  
;,F:.<P  
struct holder '*,P33h9<!  
  {  -p2 =?a  
  // f+j-M|A  
  template < typename T > hp)k[|u;  
T &   operator ()( const T & r) const 3# r` e  
  { {[Vkht}  
  return (T & )r; + c"$-Jr  
} ? {vY3~  
} ; VN!+r7w'  
_4h[q4Z  
这样的话assignment也必须相应改动: 4Hcds9y9  
mzh7E[S_,i  
template < typename Left, typename Right > Wo8.tu-2  
class assignment z'd*z[L~  
  { NamO5(1C  
Left l; !JC!GS"M5  
Right r; A%dI8Z,  
public : Th[Gu8b3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v$i[dZSN[  
template < typename T2 > "I`g(q#Uo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j[y,Jc h  
} ; v a j  
h`:f  
同时,holder的operator=也需要改动: I&Y9  
li Hz5<|  
template < typename T > (S4[,Sx6E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CEr*VsvjsU  
  { gm}[`GMU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o?\v 8.n  
} &*3O+$L  
a}#Jcy!e  
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。 "T,^>xD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |<Gq^3 2  
]v{TSP^/  
return l(rhs) = r; m?#J`?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。 ? IHa>f:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H[KTM'n  
D%NVqk|  
template < typename Tp > BavGirCp  
class constant_t {s/u [T_D2  
  { 't:s6  
  const Tp t; &XE eJ  
public : 4|[)D/N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &!pG1Fp9  
template < typename T > ZyQ+}rO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .qjdi`v  
  { Udbz;^(  
  return t; !-gjA@Pk  
} 3A5:D#  
} ; Cvf^3~ q  
q VcZF7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L=9w 3VXS  
下面就可以修改holder的operator=了 .*>pD/  
v)AadtZ0d  
template < typename T > $IU|zda8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FaUc"J  
  { :0)nL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;x=r.3OQy  
} 6*92I  
ka$oUB)iQ  
同时也要修改assignment的operator() d/4kF  
lp=8RbQYC  
template < typename T2 > (#"iZv,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A>dA&'~R  
现在代码看起来就很一致了。 iig ({b  
IR<`OA  
六. 问题2:链式操作 XdR^,;pWE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F;,LY:s|Z  
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。 V;}6C&aP.  
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。 OG&X7>'3I{  
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。 4M4oI .  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BDCFToSf|  
3+v+_I>%k  
template < typename T > XK 09x1r  
struct result_1 z8"(Yy7m  
  { 9?xc3F2EBD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \X?GzQkr  
} ; 9uL="z$\  
yF#:*Vz>  
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: ~>]/1JFz  
WKwU:im  
template < typename T > m {)F9F  
struct   ref c 8 xZT  
  { d].(x)|st  
typedef T & reference; pd1V8PZSG  
} ; #g6*s+Gm  
template < typename T > VP<_~OLc  
struct   ref < T &> vKvT7Zxc  
  { u3>D vl@  
typedef T & reference; s{]2~Z^2od  
} ; %bs~%6)  
[qEd`8V (  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h5.>};"@ '  
%+y92'GqG/  
template < typename T > N))G/m3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X+*"FKm S.  
  { z&@Vg`w"  
  return l(t) = r(t); uWSfr(loX  
} /`j~r;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。 WF.y"{6>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9se ,c  
6*:mc  
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 Lb>UraUvL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $M(ZKS3,j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gpauy=4f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %HNe"7gk  
最后的布局是: = +=k(*  
                Add vV?=r5j  
              /   \ )Z2l*fV  
            Divide   5 @zHTKi`  
            /   \ ?+WSYg0  
          _1     3 BP7&w d  
似乎一切都解决了?不。 y,`SLgBID  
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。 re `B fN  
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。 aNW!Y':*  
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: u\JYxNj1  
MJ )aY2  
template < typename Right > u{-J?t&`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YlY3C  
Right & rt) const ]qLro<  
  { ua^gG3n0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); . >{.!a  
} #z*-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z\`i~  
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。 lR9~LNK?  
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。 abVz/R/o  
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。 Y`x54_32  
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。 f[b x|6  
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? jo-qP4w  
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: c-2##Pf_8O  
K`25G_Y3@  
template < class Action > ftqi>^i  
class picker : public Action 2bB&/Uumsd  
  { wV9[Jl\Z  
public : lAM"l)Ij  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Of*z9 YI  
  // all the operator overloaded &D|wc4+  
} ; }h6 N.vz  
{bSi3oI  
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[]v[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: {=Y.Z1E:  
*W#_W]Tu  
template < typename Right > L0Fhjbc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jG0o-x=X  
  { )T=cd   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "Zh6j)[o  
} !i|]OnJY  
k lRS:\dW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d`z),A=  
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。 aK%i=6j!  
6+MZ39xC  
template < typename T >   struct picker_maker oWZbfR9R  
  { 0V5 RZ`.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s4$Z.xwr  
} ; >l\?K8jL9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6%K,3R-d  
  { *o/ Q#  
typedef picker < T > result; O>=D1no*  
} ; `g;`yJX<  
3MR4yw5v  
下面总的结构就有了: +,xl_,Z6  
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。 ;+dB-g[  
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。 `dH[&=S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uqhNi!;  
至此链式操作完美实现。 '$]u?m  
A 'Q nL  
p&nIUx"  
七. 问题3 ?#8s=t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *Ge2P3  
k+au42:r  
template < typename T1, typename T2 > ddDl~&}o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?jywW$   
  { pU4 B6KTW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O\64)V 0  
} 0L "+,  
tN' -4<+  
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: p/|": (U  
Z|YiYQl[)  
template < typename T1, typename T2 > A9_)}  
struct result_2 3Z *'  
  { k!gft'iU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z:l.{3J$  
} ; \}0J%F1  
kKV`9&dZe  
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? hw?'aXK{  
这个差事就留给了holder自己。 kI>Iq Q-h  
    Fd:A^]  
k_rtsN  
template < int Order > ;%r#p v~  
class holder; p{knQ],   
template <> E\5cb[Y  
class holder < 1 > w l.#{@J]<  
  { A$K>:Tt>  
public : (fc /"B-  
template < typename T > 0jY#,t?>  
  struct result_1 8Y.25$  
  { 7-nz'-'  
  typedef T & result; 3,@I` M  
} ; KGCm@oy  
template < typename T1, typename T2 > . Q3GA0O  
  struct result_2 i^[yGXtW  
  { V9:h4]  
  typedef T1 & result; DP=4<ES%+  
} ; n3, ?klK  
template < typename T > D2$"!7O1H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'Ldlo+*|5  
  { FF:Y7wXW  
  return (T & )r; #P,mZ}G\  
} *5$$C&@o9  
template < typename T1, typename T2 > M<t>jM@'A#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,LjB%f[  
  { 0*66m:C2  
  return (T1 & )r1; WH F>J  
} qRMH[F$`  
} ; Jsee8^_~  
^c1%$@H  
template <> |k~\E|^  
class holder < 2 > gkdd#Nrk  
  { =]h5RC  
public : zbt>5S_  
template < typename T > n>F1G MX  
  struct result_1 R v6 1*F4  
  { w(kN0HD  
  typedef T & result; ;m{*iKL6{  
} ; yM%,*VZ  
template < typename T1, typename T2 > F&}>2QiL  
  struct result_2 uJ<sa;  
  { ;H5H7ezV  
  typedef T2 & result; 3%Jg' Tr+  
} ; J]8nbl  
template < typename T > sy+o{] N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r40#-A$  
  { \S(:O8_"68  
  return (T & )r; #/'5N|?  
} )Yvf9dl  
template < typename T1, typename T2 > $ig%YB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7dl]f#uZU  
  { JV|GE n\@N  
  return (T2 & )r2; C<CE!|sfr  
} k$nQY  
} ; yBKkx@o#z  
{s}@$rW  
K8y/U(@|D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =T$-idx1l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k36%n *4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >&h#t7<  
K29]B~0%E  
return l(i, j) = r(i, j); 1<_i7.{k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EB'(%dH  
tp2CMJc{L  
  return ( int & )i; ;\=W=wL(  
  return ( int & )j; hv 18V>8  
最后执行i = j; yyJ4r}TE  
可见,参数被正确的选择了。 _K{hq<g  
"=I ioY  
lJ!+n<K+  
{uEu ^6a5  
T69'ta32V  
八. 中期总结 HVzG }r(J  
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: :&Xy#.un  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CK1Xdyf_S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |,F/_    
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )P\Vd #  
,mH2S/<}S  
]Lq9Ompf(t  
cCN[c)[c|  
YK#bzu ,!  
}?xu/C  
九. 简化 1,fjdd8OM;  
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。 q: . URl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E!J;bX5  
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: 4J*%$Vxv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "FI]l<G&  
  +-*/&|^等 GkjTE2I3  
2. 返回引用。 -p =b5L  
  =,各种复合赋值等 UahFs  
3. 返回固定类型。 4-efnB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H)1< ;{:  
4. 原样返回。 xfw)0S  
  operator, 6bCC6G  
5. 返回解引用的类型。 |S#)[83*3  
  operator*(单目) O G#By6O  
6. 返回地址。 DzX5_ kA  
  operator&(单目) M H }4F  
7. 下表访问返回类型。 eS9/- Y  
  operator[] HErTFY+vC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2bU 3*m^M  
  operator<<和operator>> weC$\st:D  
SLRQ3<0W_  
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。 (u@p[ncN}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `WHP#z  
iF2/:iP  
template < typename Left > `V[{(&?,n  
struct value_return +~RiCZt  
  { ='<0z?Af  
template < typename T > qCOe,$\1/  
  struct result_1 G@b|{!  
  { bWAhK@epI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; knZee!FA7  
} ; g&;:[&% T]  
s)W^P4<  
template < typename T1, typename T2 > 8E1swH5 z  
  struct result_2 3=V79&  
  { NK'awv),pM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iO4YZ!  
} ; +K2jYgy  
} ; =p|,~q&i  
?cf9q@eAH  
YuXq   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'cJHOd  
[9NzvC 9I  
下面我们来剥离functor中的operator() SN O'*?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *KSQ^.sYh  
^'r/;(ZF*/  
return l(t) op r(t) %gDMz7$~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) he;;p="!*  
return op l(t) 1I^[_ /_\y  
return op l(t1, t2) s<LF=qGu  
return l(t) op ziCTvT  
return l(t1, t2) op 9.f/d4  
return l(t)[r(t)] B'B,,Mz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 37Vs9w  
%g}ri8  
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: PvX>+y5  
单目: return f(l(t), r(t)); sF}T9 Ue  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8@ck" LUzD  
双目: return f(l(t)); 4v cUHa|4  
return f(l(t1, t2)); z/aZD\[_  
下面就是f的实现,以operator/为例 !_)*L+7f_  
n#,|C`2r  
struct meta_divide 1foy.3g-  
  { rI)op1K  
template < typename T1, typename T2 >  Hrm^@3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z/(^E8F  
  { E9t[Mb %0  
  return t1 / t2; }N!I|<"/  
} h^ea V,x>=  
} ; lAz.I  
u{maE ,  
这个工作可以让宏来做: 4~=/CaG~  
V9qA.NV2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,[ &@?  
template < typename T1, typename T2 > \ 0q(}nv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8.bIP ju%v  
以后可以直接用 W>+\A"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k\X1`D}R  
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 sui3(wb  
(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。。。) q"4{GCavN  
<5 G+(vP  
#-kG\}  
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 >AI65g  
8?AFvua}r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S*<+vIo  
class unary_op : public Rettype 7<['4*u  
  { 1*<m,.$  
    Left l; jh \L)a*  
public : W3K?K-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $-'p6^5  
F[mL_JU  
template < typename T > S,,,D+4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V(n7hpS  
      { qB PUB(  
      return FuncType::execute(l(t)); G$&SlJZEk  
    } +x$GwX  
~p^&` FA  
    template < typename T1, typename T2 > NrPs :`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cX u"-/  
      { zsnXPRF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WVlyR\.  
    } GF[onfQY7  
} ; $ \0)~cy  
qg6283'?  
ousvsP%'  
同样还可以申明一个binary_op n 5h4]u  
Lq.aM.&;#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IF-g %  
class binary_op : public Rettype FY h+G-Y#  
  { ^\:"o  
    Left l; udYk 6  
Right r; +Zgh[a  
public : R: 8\z0"L*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S?n,O+q  
[O92JT:li  
template < typename T > | wuUH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eCHT) 35u  
      { uzjP!qO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C,$$bmS =  
    } ea!_/Y  
,q$'hYTaJ  
    template < typename T1, typename T2 > d*;wHA,}F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MBZ/Pzl~  
      { *mH++3h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P5/\*~}  
    } Fy_D[g  
} ; kpFt  
e7rD,`NiV  
";\na!MT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5{ ?J5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {z:aZ]QhKc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T;jy2|mLo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,kiyx h^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U'8+YAgc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4 0as7.q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {T EF#iF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >;I$&  
下面是修改过的unary_op b7&5>Q/ g  
[k qx%4q)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wJ 0KI[p(S  
class unary_op (Q~ p"Ch  
  { 8{QN$Qkn  
Left l; iupuhq$ ]  
  >p"ytRu^  
public : 4 XSEN ]F  
"tax  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N,N9K  
vhe[:`=a  
template < typename T > R0|dKKzS  
  struct result_1 h$3o]~t  
  { 1yHlBeEC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K1i@.`na/$  
} ; B.)!zv\{  
53>y<  
template < typename T1, typename T2 > tS|gQUF17  
  struct result_2 RE~9L5i5  
  { Z]U"i1lA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k0[b4cr`  
} ; 'vbrzI5m  
$,Q0ay  
template < typename T1, typename T2 > Vu6$84>-,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A{3VTe4TV  
  { Ll 4/P[7:?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $H}G'LqiG  
} [1Cs  
ry^FJyjW  
template < typename T > .;),e#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ']]C zze  
  { N$cm;G=]  
  return OpClass::execute(lt(t)); fGK=lT$  
} /K!&4mK  
UEkn@^&bg  
} ; K ?R* )_  
ep|>z#1  
6k569c{7  
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 v D"4aw  
好啦,现在才真正完美了。 RRXnj#<g  
现在在picker里面就可以这么添加了: \9r1JP0  
~=xiMB;oH  
template < typename Right > 2VB|a;Mo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ANqWY &f  
  { 5%`fh%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =~qQ?;o n  
} .x6c.Y.S  
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。 #J4{W84B  
'E_M, Y  
v2Lx4:dzi  
l~_] k  
SQ$|s%)oB  
十. bind gXrXVv<)yw  
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。 qIXo_H&\C  
先来分析一下一段例子 ,# i@jB  
T9&-t7:  
32#|BBY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M`_RkDmy<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Tf0"9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1a_R8j  
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。 D7v-+jypp  
我们来写个简单的。 }bkQr)us  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vp"=8p#k  
对于函数对象类的版本: 1W@ C]n4  
k 5~#_D>  
template < typename Func > h`{agW B  
struct functor_trait 0j@nOj(3  
  { #ZzFAt  
typedef typename Func::result_type result_type; NoSq:e  
} ; | DB7o+4  
对于无参数函数的版本: i!AFXVX  
$-x@P9im  
template < typename Ret > }MW7,F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PIo8mf/  
  { p= fj1*  
typedef Ret result_type; i\h"N K  
} ; HV*D l$  
对于单参数函数的版本: SK6?;_  
[SJ-]P|^l  
template < typename Ret, typename V1 >  M{!Y   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J #ukH`|-  
  { )iKV"jsC  
typedef Ret result_type; pv3SAO4  
} ; /"Z6\T9  
对于双参数函数的版本: __B`0t  
oSAO0h>0N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @ OSSqH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wWh)yfPh8H  
  { htgtgW9 ^P  
typedef Ret result_type; &>jSuvVT  
} ; ON.1'Wk?  
等等。。。 !L|}/u3v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lla?;^,  
LtJl\m.th  
template < typename Func > bi01]  
struct func_return \ytF@"7  
  { F\K&$5J{p  
template < typename T > 5*~]=(BE  
  struct result_1 Es7+bFvsE8  
  { 3zr95$Mt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t9C.|6X  
} ; XA1gV>SJ  
~4T:v _Q7g  
template < typename T1, typename T2 > ulA||  
  struct result_2 3?n2/p 7=  
  { AlVB hR`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @N(*1,s2  
} ; OrG1Mfx&2%  
} ; w$`[C+L  
i(hL6DLD  
6=aXz2.f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [B2g{8{!  
CO<P$al  
template < typename Func, typename aPicker > MS>QU@z7c  
class binder_1 n7>L&?N#y#  
  { "t ^yM`$5[  
Func fn; VGe OoS  
aPicker pk; $\9M6k'  
public : CogN1,GJ  
+N3f{-{"Yo  
template < typename T > Dr_ (u<[  
  struct result_1 zJMm=Mw^  
  { >QA;02  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^!FLi7X  
} ; .XZq6iF9  
l`mNOQ@}'  
template < typename T1, typename T2 > 5`3Wua  
  struct result_2 >508-)'  
  { SJ%h.u@&@F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (X{o =co,  
} ; =Z(_lLNmh  
H1fKe=$1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cYeC7l "  
N -z  
template < typename T > izvwXC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O8mmS!  
  { O]1aez[  
  return fn(pk(t)); -Uj3?W  
} x("V +y*  
template < typename T1, typename T2 > 1SwKd*aRR?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const phc9esz  
  { JNx;/6'd,  
  return fn(pk(t1, t2)); 3~ptD5@WF  
} ^sP-6 ^  
} ; "<=HmE-;  
|jhu  
m\DI6O"u'  
一目了然不是么? \Ctl(uj  
最后实现bind Vx#n0z  
UVUoXv)N  
,ozgnhZY  
template < typename Func, typename aPicker > jqJ't)N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #Ave r]eK  
  { H[e=^JuD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `^G?+p2E  
} B]lM69Hz  
{Y6;/".DM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nX>HRdC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u]$e@Vw.  
A?;KfVq  
十一. phoenix vFx0B?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0)0,&@])7  
I%b}qC"5M  
for_each(v.begin(), v.end(), <fm<UO,%  
( D\LXjEm e.  
do_ P:QSr8K  
[ <?E~Qc t  
  cout << _1 <<   " , " Oe_*(q&  
] `%<^$Ng;  
.while_( -- _1), H3Zs m)+:  
cout << var( " \n " ) J};=)xLX;  
) IPa)+ ZQ  
); ;%YAiW8{Xk  
(DTXc2)c  
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: of<(4<T  
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 %-Oo9 2tP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p O O4fc  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  C4.g}q  
sqE? U*8.-  
]N4?*S*jd)  
template < typename Cond, typename Actor > nf,u'}psdJ  
class do_while ~}@cSv'(1  
  { ^)i1b:4  
Cond cd; 7@u:F?c  
Actor act; {IG5qi?/E)  
public : [39  
template < typename T > Ra-%,cS  
  struct result_1 RKtU@MX49  
  { .DN)ck:e;  
  typedef int result_type; Y| 2Gj(*8  
} ; 5m\T~[`%  
+m]Kj3-z@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;+NU;f/WM  
fZNWJo# `.  
template < typename T > %VsIg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NA-)7i*>J  
  { {[Z}<#n)  
  do I?~iEO\nh  
    { ;cfmMt!QWJ  
  act(t); aS)Gj?Odf  
  } W*jwf@ 0  
  while (cd(t)); syB.Z-Cpd  
  return   0 ; grbUR)f<?-  
} ?_BK(kL_  
} ; yRtxh_wr9  
6Sr}I,DG  
T^1]|P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1J?x2  
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。 89+Q^79m  
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。 eUZvJTE  
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。 Z+M* z;  
下面就是产生这个functor的类: {<#~Ya-  
>[&Zs3>  
oJln"-M1nx  
template < typename Actor > dHJ#xmE!pP  
class do_while_actor *)0-N!N#)  
  { 5fuB((fd(  
Actor act; |x$2- RUP  
public : Qk#`e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]zUvs6ksLG  
TBr@F|RXiO  
template < typename Cond > d"~-D;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {~a+dEz  
} ; 4O1[D? )`x  
# *)X+*  
:}{,u6\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @q<F_'7is  
最后,是那个do_ m |%ly  
l/:23\  
 /gUD!@  
class do_while_invoker T/Fj0'  
  { ;lU]ilYv  
public : ")i>-1_H  
template < typename Actor > I] vCra  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (n {,R  
  { hY[Vs5v  
  return do_while_actor < Actor > (act); :W*']8 M-  
} kD{qW=Lpn  
} do_; _=ziw|zI  
w\(; >e@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xn3 \a81  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x !^u$5c  
最后来说说怎么处理break和continue CTh!|mG  
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。 ReZ&SNJ  
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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