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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tn 38T%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L$t.$[~L  
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, #=uV, dw  
mswAao<y&x  
7?@ -|{  
QtHK`f>4#n  
  class filler [zJ|61^  
  { joA>-k04  
public : lJvfgP-j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qx5jaa3  
} ; _s18^7  
`(uN_zvH  
8hV>Q  
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: xp*Wf#BF  
A1Es>NK[qW  
2`^M OGYk  
 MFyi#nq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V7<w9MM  
fnJx$PD~  
.k -!/^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GLp~SeF#  
w ,*#z  
)vD:  
i~"lcgoO  
二. 战前分析 U! $/'Xi9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qDS~|<Y5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <5!)5+G  
qm/#kPlM  
H krhd   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XUVBD;"f!  
  /* --------------------------------------------- */ =d BK,/  
vector < int *> vp( 10 );  CH$K_\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <:>[24LJ{  
/* --------------------------------------------- */ "_0sW3rG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NT=)</v  
/* --------------------------------------------- */ Z&|Dp*Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eGW h]%  
  /* --------------------------------------------- */ 3Yf~5csY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OUhlQq\  
/* --------------------------------------------- */ tISb' ^T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e}NB ,o  
5SEGV|%  
LEg ?/!LIT  
1* ?XI  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~^/BAc  
1._1, _2是什么? ;TKsAU  
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。 2WS Wfh  
2._1 = 1是在做什么? *P\OP'o_  
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。 m KJO?7tj  
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。 |RH^|2:x9Q  
,f~)CXNT?  
kl|m @Nxp  
三. 动工 KwY6pF*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8/@*6J  
P N(<=v&E  
aJ J)ZP2+  
*XI- nH  
template < typename T > iU|X/>k?  
class assignment x<5;#  
  { 4D[(X=FSU  
T value;  c`}YL4  
public : J ql$ g  
assignment( const T & v) : value(v) {} =)%~QK {Y  
template < typename T2 > 79 \SbB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [5PQrf~Mo  
} ; F8J\#PW  
s( :N>K5*  
PKZMuEEy,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 * $|9e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jA3xDbM  
v2ab84 C*  
,Vy_%f  
lvG+9e3+  
  class holder To;r#h  
  { 8w ]'U  
public : 2]5ux!Lqln  
template < typename T > G%dzJpC(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z*Fn2I4  
  { _=K\E0I.m  
  return assignment < T > (t); ),@m 3wQ  
} 6u,w  
} ; b2^O$ l  
c3)6{  
+FC+nE}O  
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: #.2} t0*]5  
8#|PJc  
  static holder _1;  n[7=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2E.D0E Cu  
z>HM$n`YD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K7ZRj\(CJv  
而不用手动写一个函数对象。 lT8^BT  
/BrbP7  
g{Hb3id9  
L,3%}_  
四. 问题分析 CtHsi8m  
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。 2 U3WH.o  
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。 IIAm"=*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -yMD9b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?^U1~5ff)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0BN=>]V~j7  
Bam 4%G5  
五. 问题1:一致性 k^%F4d3z@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?| ={I(i6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [ z{ }?  
8p]Krs:  
struct holder "4CO^ B  
  { ei @$_w*TH  
  // Sj;:*jk!h  
  template < typename T > X1="1{8H  
T &   operator ()( const T & r) const KS;Wr6]@(O  
  { +2m\Sv V  
  return (T & )r; Cdc=1,U(  
} \O\veB8  
} ; R}$A>)%dx  
4Z/ ]7Ie  
这样的话assignment也必须相应改动: |Gt]V`4  
{WuUzq`  
template < typename Left, typename Right > #Qd"d3QG  
class assignment Gu%}B@4^  
  { (y?`|=G-xT  
Left l; wTn"  
Right r; 51puR8AG>  
public : *KPNWY9!W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} << aAYkx <  
template < typename T2 > { pu .l4nk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JjG>$z  
} ; ZRYHsl{F+  
+|Mi lwr  
同时,holder的operator=也需要改动: #+;0=6+SM  
0{>P^z  
template < typename T > $,jynRk7q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l_ycB%2e^  
  { [4HOWM>\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ANd#m9(x  
} yV5AVM o  
L)_L#]Yy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 BoXGoFn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Jek)`D  
**Q K}j[D  
return l(rhs) = r; P26YJMJ'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 oHx=Cg;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d<v)ovQJ]  
oBzjEv  
template < typename Tp > d+g+ {p>?  
class constant_t _"sFLe{  
  { 67dp)X  
  const Tp t; si|b>R&Z  
public : 1 =9 Kwd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d=:&tOCg2  
template < typename T > 0& ?/TSC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g}'(V>(  
  { f"A?\w @  
  return t; ,7izrf8  
} #zw 'H9l  
} ; &^JY  
Z sbE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <utD&D8w  
下面就可以修改holder的operator=了 +X7+:QQ }  
R6 dD17  
template < typename T > f*ZIBTb 9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uM9RlI5  
  { u6BLhyS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wQ/FJoB  
} X&({`Uw<K  
06vxsT@  
同时也要修改assignment的operator() }5sJd>u5^  
1R"ymWg"  
template < typename T2 > 9-N*Jhg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @|J+ f5O  
现在代码看起来就很一致了。 DmgWIede|:  
OcGHMGdn  
六. 问题2:链式操作 w1P8p>vA1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U/bQ(,3}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _sp/RU,J-3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s1NRUV2E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 '}T6e1#JV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =H2.1 :'  
;&G8e* bM2  
template < typename T > +BE_K_56  
struct result_1 &d^u$Y5  
  { \i$WXW]|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W]DZ'  
} ; IMay`us]:8  
aqAWaO  
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: 8k`rj;  
N>4uqFo  
template < typename T > vd'd@T  
struct   ref edD"jq)J  
  { _<1uO=km6  
typedef T & reference; o]|a5. O  
} ; Xm}~u?$3  
template < typename T > CJu3h&Rp  
struct   ref < T &> B?)=d,E  
  { FGG 7;0(  
typedef T & reference; v(2|n}qY  
} ; |,Xrt8O/[  
ghd*EXrF H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1f^4J~{  
\;Ywr3  
template < typename T > 53cW`F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jPf*qe>U  
  { fUg I*V  
  return l(t) = r(t); *k#M;e  
} pu +"bq  
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。 aPMqJ#fIr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aD:vNX  
|4s`;4c&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +]%d'h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: px1{=~V/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^N5BJ'[F:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H#B~ h4#  
最后的布局是: ,pz^8NJAI  
                Add <H)I06];  
              /   \ ki^c)Tqn  
            Divide   5 ymLhSF][  
            /   \ uT??t=vb  
          _1     3 ?E?dg#yk  
似乎一切都解决了?不。 $G5;y>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 yprf `D>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tj_+0J$sw:  
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:  `9  
&k+'TcWm  
template < typename Right > ,Si23S\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $MEKt}S  
Right & rt) const e)~7pXYV)  
  { t%n3~i4X:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @P^8?!i+  
} 0=r.I}x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FV&&  
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。 .Qp5wCkM  
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。 jtk2>Ol   
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。 b1}P3W  
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。 4#z@B1Jx  
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? ,afh]#  
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: yH8 N8  
8h#/b1\  
template < class Action > qxsK-8KT<  
class picker : public Action Jk)^6  
  { $#dPM*E  
public : q=5#t~?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +FWkhmTv  
  // all the operator overloaded Gv!* Qk4  
} ; r2T-=XWB  
/ W}Za&]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b0 CtQe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P{eL;^I  
hY.zwotH  
template < typename Right > |-hzvuSX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #KonVM(`  
  { rlvo&(a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T6|zT}cb  
} byYdX'd.  
{@u;F2?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _-*Lj;^V  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V=}b>Jo2j  
9tVA.:FOZ  
template < typename T >   struct picker_maker `":ch9rK  
  { VN[h0+n4Th  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /! kKL$j  
} ; ;wfzlUBC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Nt^R~#8hF>  
  { r[zxb0YA  
typedef picker < T > result; &WIiw$@  
} ; \k1psqw^O  
J(0.eD91v  
下面总的结构就有了: D 5]sf>~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Nw}y_Qf{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !aD/I%X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l K%pxqx  
至此链式操作完美实现。 TE4{W4I  
J 21D/#v  
XQhBnam%  
七. 问题3 j(!M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2B7X~t>8a  
w<*tbq  
template < typename T1, typename T2 > > _1*/o JO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zxtx~XO  
  { cjU*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c<j2wKz  
} LXaT_3 ;  
31LXzQvFG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yAoJ?<4^W  
:luVsQ  
template < typename T1, typename T2 > E8WOXoP(  
struct result_2 LoLmT7  
  {  M SU|T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B~cQl  
} ; q28i9$Yqj\  
AHP_B&s,Qe  
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? lkK+Fm  
这个差事就留给了holder自己。 mu2r#I  
    o Q= Q}  
 KAmv7  
template < int Order > 1e*+k$-{  
class holder; FW:x XK  
template <> T=}(S4n#BX  
class holder < 1 > D;It0"  
  { -cCujDM#T  
public : "w0>  
template < typename T > }\`MXh's  
  struct result_1 RF 4u\ \  
  { (bi}?V*  
  typedef T & result; S*6P=O*  
} ; 1Tf"<D p  
template < typename T1, typename T2 > o~,dkV  
  struct result_2 sB ]~=vUP  
  { kC"<4U  
  typedef T1 & result; <8p53*a  
} ; zCT Wi  
template < typename T > Z9s tB>?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]lzt "[  
  { "jzU`  
  return (T & )r; !CROc}  
} jQzq(oDQw  
template < typename T1, typename T2 > rl9YB %P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AoL4#.r3H  
  { [Z|R-{"  
  return (T1 & )r1; '$W@I  
} kJqgY|  
} ; Qwb=N  
n4+l, ~  
template <> 0.C y4sH'  
class holder < 2 > _rXTHo7P  
  { "o/:LCE  
public : @ 9D, f  
template < typename T > &,2h=H,M  
  struct result_1 7jT]J   
  { 1q<BYc+z  
  typedef T & result; {wRsV=*  
} ; |ul25/B B  
template < typename T1, typename T2 > Mo|[Muj8b  
  struct result_2 <\GP\G  
  { 2J =K\ L  
  typedef T2 & result; LFob1HH*8  
} ; Z:W6@j-~  
template < typename T > *{8K b>D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Eym<DPu$n  
  { hm>JBc:n-  
  return (T & )r; `uy)][j-  
} ,qV8(`y_  
template < typename T1, typename T2 > f8kPbpV,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .{x-A{l  
  { 9l9 nT  
  return (T2 & )r2; Ub*Gv(Pg  
} zE5%l`@|o  
} ; 9(DS"fgC  
$-m@cObw!.  
C Fq3  
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> >。 N"/jn_>+j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $Zp\^cIE+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z9pv|  
Lt0JUUa0  
return l(i, j) = r(i, j); u HqPb8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~~k_A|&  
rvuskXdo  
  return ( int & )i; MZ o\1tU-i  
  return ( int & )j; z=B*s!G  
最后执行i = j; $^?"/;8P5  
可见,参数被正确的选择了。 Ehu^_HZ  
nIJ2*QJ  
f4)fa yAVp  
`P<}MeJ\l  
sL|*0,#K  
八. 中期总结 7N,E%$QL  
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: n#Xi Co_\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "hi?/B#d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?47q0C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S/ )P&V%  
VV O C-:  
P:vAU8d>  
{/G~HoY1i  
)WavG1  
4;'o`K~*  
九. 简化 Aq%TZ_m  
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。 __M(dN(^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +<7~yZ[Z8  
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: %!I7tR#;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gs;wx_k^  
  +-*/&|^等 m`gH5vQa  
2. 返回引用。 e/JbRbZX  
  =,各种复合赋值等 b?eIFI&w^l  
3. 返回固定类型。 \,)('tUE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L,c@Z@  
4. 原样返回。 =B@+[b0Z  
  operator,  P_6oMR  
5. 返回解引用的类型。 42E]&=Cet  
  operator*(单目) lJ;7sgQ#  
6. 返回地址。 rpH ,c[D  
  operator&(单目) esU9  
7. 下表访问返回类型。 ;+] mcgN!  
  operator[] (CFm6p'RZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZN#mu]jC?  
  operator<<和operator>> NovF?kh2  
"/[xak!g  
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。 low 0@+Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >Lj0B%^EvM  
LdnHz#  
template < typename Left > =]jc{Y%o  
struct value_return 2#LTd{  
  { jsB%RvX  
template < typename T > =n .d'  
  struct result_1 w%F~4|F  
  { <]<P<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^k6 A,Ak  
} ; ,]RMa\Q4Wg  
f Ne9as  
template < typename T1, typename T2 > .anXsjD%W  
  struct result_2 RQhS]y@e  
  { =p~k5k4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tb36c<U-  
} ; `L# pN5  
} ; :b t;DJ@  
-P#PyZEH&I  
Ahl-EVIr<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4.Luy  
-{[5P!  
下面我们来剥离functor中的operator() R5OP=Q8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r Q)?Bhf  
ZLm?8g6-  
return l(t) op r(t) nk=+6r6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2$ m#)*\  
return op l(t) *|WS,  
return op l(t1, t2) \Gm$hTvB&  
return l(t) op Ok63 w7  
return l(t1, t2) op qj|P0N{7  
return l(t)[r(t)] ou8V7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ai>=n;  
iQs^2z#Bd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &w15 GO;4  
单目: return f(l(t), r(t)); w]<V~X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V$wW?+V  
双目: return f(l(t)); 2OT RP4U  
return f(l(t1, t2)); 6L5j  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q8-;w{%  
8i$quHd&x  
struct meta_divide i/UDda"E  
  { J:W|2U="  
template < typename T1, typename T2 > E%Tpby}^'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  W^dk:  
  { })#VO-J  
  return t1 / t2; T($d3Nn1  
} uBpnfIe  
} ; @ ;T|`Y=7  
5PF?Eq   
这个工作可以让宏来做: 0 PdeK'7  
E3..$x-/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _A]8l52pt  
template < typename T1, typename T2 > \ 7Yv1et |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rgq~lZ.U4K  
以后可以直接用 Qc4r?7S<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @QOlo -u  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1f}YKT  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ZVu_E.4.  
6g fn5G  
=n@"lY u[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .,({&L  
wPr9N}rf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ygeg[S!7  
class unary_op : public Rettype t)qu@m?FZ)  
  { HpLCOY1-  
    Left l; 9j94]w2v  
public : -9PJ4"H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +"mS<  
FS'|e?WU  
template < typename T > 8-#_xsZ^;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ov3FKMG?  
      { E5 ;6ks)  
      return FuncType::execute(l(t)); bF2RP8?en  
    } ?Z^?A^; }$  
DUrfC[jpv  
    template < typename T1, typename T2 > ?.{SYaS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 90"&KDh  
      { >b;o&E`\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4*0C_F@RX  
    } sA(d_ Yu_  
} ; wak:"B[  
 _BFDsQ  
WHF[l1  
同样还可以申明一个binary_op MiK -W  
k`we_$/Gw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cMU"SO  
class binary_op : public Rettype lwSZ pS  
  { }yzCq+  
    Left l; V><,.p8  
Right r; @5RbMf{  
public : )tvP|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :?!b\LJ2^  
{<}9r6k;f  
template < typename T > #Vy8<Vy&w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const omP\qOc  
      { @1w[~QlV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z@<OR$/`L  
    } u+7S/9q8  
Vb @lK~  
    template < typename T1, typename T2 > G-6k[-@-v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1G'D'  
      { IgIM8"N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9}|x N8  
    } WqO4_;X6/  
} ; jd.{J{o  
PQd*)6K:A  
wPE\?en  
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 ROhhd.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H8x66}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T? g%I  
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。 c 8t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !kxJ&VmeF  
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。。。 P @Jo[J<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %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) 0SV<Pl^  
下面是修改过的unary_op eF"k"Ckt'  
Yi?v |H<a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5i@WBa  
class unary_op 41v#|%\w  
  { 1j*E/L  
Left l; y3 "+4e  
  5La' I7q  
public : `nCVO;B  
eH_< <Xh!v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Ahw{z`H#  
J))U YJO  
template < typename T > fi~jT"_CI  
  struct result_1 ,W|cyQ  
  { _. &N@k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Y':raP  
} ; gF>t+"+ x  
im3BQIPR  
template < typename T1, typename T2 > 4%$#   
  struct result_2 J#DN2y <  
  { )Drif\FF)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +;ylld  
} ; I=pFGU  
|s'5 ~+  
template < typename T1, typename T2 > *!.anbo@?z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8|{d1dy  
  { N mA6L+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |{ @BH  
} z*)kK  
N(l  
template < typename T > eakQZ-Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r3NdE~OAi  
  { "x0/i?pqa  
  return OpClass::execute(lt(t)); D0}r4eA  
} /o^/ J~/3  
_+9o'<#u(  
} ; >} E  
G3o`\4p  
}60/5HNr  
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 $jOp:R&I^3  
好啦,现在才真正完美了。 r+!29  
现在在picker里面就可以这么添加了: hCb2<_3CR  
 r4M;]  
template < typename Right > I8/tD|3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c2u*<x  
  { {G+iobQdd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /5Sd?pW;  
} [(2XL"4D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。  u]OYu  
+~V)&6Vn  
IuY4R0Go  
&^7(?C' u  
Qd/x{a8  
十. bind 4" pU\g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u` ;P^t5  
先来分析一下一段例子 FR']Rj  
sp&gw XPG  
]*hH.ZBY"^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pj1k?7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F_Gc_eT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P]O=K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &I:ZJuQ4  
我们来写个简单的。 OtbPr F5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^fQa whub  
对于函数对象类的版本: uD?Rs`  
%NDr5E^cc  
template < typename Func > ,h9?o  
struct functor_trait _C)\X(;  
  { 3lTnfc&  
typedef typename Func::result_type result_type; &x\cEI)!  
} ; 4t-l@zFWb  
对于无参数函数的版本: [V_+/[AA)  
Q-7L,2TL  
template < typename Ret > 26;Gt8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {rwT4]4  
  { "d`u#YmR  
typedef Ret result_type; 7&dK_x,a  
} ; 6!se,SCvw  
对于单参数函数的版本: (((|vI3 <  
4y.qtiIP>$  
template < typename Ret, typename V1 > &smZ;yb|'h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8F&Y;  
  { m8V}E& 6  
typedef Ret result_type; Q_Wg4n5  
} ; `2/V.REX$h  
对于双参数函数的版本: yJ="dEn>i"  
dQz#&&s-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [FZq'E"87  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TPs ]n7]:  
  { "|Kag|(qB  
typedef Ret result_type; _'4S1  
} ; }kF?9w  
等等。。。 k?rJGc G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]:;dJc'  
*I[tIO\  
template < typename Func > :H:Se  
struct func_return aU@1j;se@  
  { 4bcd=a;  
template < typename T > ?E<9H/  
  struct result_1 \8g= Ix  
  { W4bN']?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;E ,i  
} ; p: )=i"uL  
S503b*pM  
template < typename T1, typename T2 > da i+"  
  struct result_2 yzMGZi`ut  
  { fwiP3*j+Nn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K {  FZ/  
} ; nwMq~I*1  
} ; _ds;:*N+qA  
%E"v@  
JL>frS3M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UZs'H"K  
G{{M' 1  
template < typename Func, typename aPicker > 0":k[y  
class binder_1 LJom+PxF$x  
  { *<[zG7+&[  
Func fn; t 4VeXp6  
aPicker pk; 1=,y +Xpw  
public : 4U16'd  
WEJ-K<A(  
template < typename T > !iq|sXs  
  struct result_1 E *IP#:R  
  { =ZO lE|4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]1pB7XL  
} ; 1w,34*-}  
M%Ksyr9  
template < typename T1, typename T2 > vt n T   
  struct result_2 CZ'm|^S  
  { I~6 o<HO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $4}G  
} ; 0qIg:+l+  
7A) E4f'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X# /c7w-  
rLE+t(x(0  
template < typename T > AW E ab  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?z <-Ww  
  { JypP[yQ  
  return fn(pk(t)); bdLi _k  
} 6(BgnH8oc  
template < typename T1, typename T2 > 9UVT]acq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }-J0cV  
  { Nu OxEyC  
  return fn(pk(t1, t2)); }%-iJ\  
} @OGG]0 J  
} ; fUGappb  
Zxhbnl6  
N|Ag8/2A  
一目了然不是么? q3#+G:nh  
最后实现bind (Q @'fb9z  
x$bUd 9  
aL`wz !  
template < typename Func, typename aPicker > 7(oA(l1V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VX82n,'=t  
  { TVx `&C+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "wuO[c&%/  
} K[ [6A:  
%q~q,=H$]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fm`V2'Rm  
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。 +iFt)  
| oK9o6m4  
十一. phoenix Aq*?Q/pV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HsUh5;  
@K+gh#  
for_each(v.begin(), v.end(), uo J0wG.  
( f$6N  
do_ 7Xu#|k  
[ zA8@'`Id  
  cout << _1 <<   " , " 1DhC,)+D}q  
] d6 ef)mw  
.while_( -- _1), vV*J;%MO  
cout << var( " \n " ) 1+WVh7gF  
) i>]PW|]  
); `}KxzD  
g2m* Q%  
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: 0 p ?AL=  
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 lux g1>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @fJsRWvGq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CoNaGb  
-4sKB>b  
ux)*B}/xh  
template < typename Cond, typename Actor > M?UUT8,  
class do_while 6% ofS8 [  
  { $Seh4  
Cond cd; @+H0D"  
Actor act; l EzN   
public : T'vI@i9  
template < typename T > c9fz x  
  struct result_1 ~/9RSdv7  
  { VOZxLyj^9  
  typedef int result_type; kHylg{i{"  
} ; #IZh}*$  
r A(A$VR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0VSIyG_Z  
"n` z`{<n  
template < typename T > <<CWN(hQWO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j&_>_*.y  
  { }`Ya;  
  do 7/51_=%kR  
    { P1T {5u!T  
  act(t); pR93T+X  
  } Ao$k[#px  
  while (cd(t)); _<FUS'"  
  return   0 ; J  sz=5`  
} g:a[N%[C  
} ; W h9L!5  
;"x+V gS'  
S-88m/"]s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qbfX(`nS  
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。 q%e'WMG~n  
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。 H~nX! sO  
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。 >MN"87U6  
下面就是产生这个functor的类: ?%UiW7}j';  
oJr+RO  
p|2GPrA]aL  
template < typename Actor > [B+F}Q^;  
class do_while_actor 4S ~kNp$  
  { A1-,b.Ni  
Actor act; \ *[Ht!y  
public : T@U,<[,   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BJWlx*U]  
9!Q ZuZY  
template < typename Cond > /go[}X5QR[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  gmbRH5k  
} ; 8]^|&"i.\d  
Wn+s:o v  
X5[vQ3^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 anbw\yh8  
最后,是那个do_ \f? K74  
`| ?<KF164  
O5-GrR^yt  
class do_while_invoker U(y8nI]  
  { W j^@Zq#  
public : $j\>T@  
template < typename Actor > QrK%DN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B os`+Y  
  { .Iqqjk  
  return do_while_actor < Actor > (act); {%u^O/M  
} j67ppt  
} do_; ah,f~.X_|  
' Xj^cX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d=qVIpZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PHqg~q;*  
最后来说说怎么处理break和continue J.R\h!  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 6384$mT,S  
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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