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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mgS%YG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (d_{+O"  
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, GMFp,Df  
d"$ \fL  
BVG 3 T  
B6,"S5@  
  class filler MSw/_{  
  { uRJLSt9m  
public : _uL m!ku  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }nu hLt1  
} ; ceAK;v o  
Kx ';mgG#$  
xEGI'lt  
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: "#(]{MY  
+.{_n(kU  
aM~M@wS  
HnrT;!C~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6M F%$K3  
&`{%0r[UD#  
~,.Agx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P$\( Bd\76  
]e 81O#t3  
gZ:)l@ Wu  
vuA';,:~  
二. 战前分析 V\^?V|  
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。 gQh;4v  
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 jO3Z2/#  
{6*h';~  
$wAVM/u&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ]Ocf %(  
  /* --------------------------------------------- */ Lr_+) l  
vector < int *> vp( 10 ); Ggsfr;m\`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &$|k<{j[<f  
/* --------------------------------------------- */ f?[IwA`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %#Fd0L  
/* --------------------------------------------- */ P*Uu)mG)G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "EDn;l-Q  
  /* --------------------------------------------- */ >?'cZTNk]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8 }nA8J  
/* --------------------------------------------- */ P.=&:ay7?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _ z#zF[%  
pu=Q;E_f[  
l0 r Zril  
wqK>=Ri_  
看了之后,我们可以思考一些问题: :TxfkicN\  
1._1, _2是什么? Kw+?Lowp  
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。 dq[j.Nmq  
2._1 = 1是在做什么? W EZ(4ah  
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。 x?VX,9;j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 H@.j@l  
5a&[NN  
 3_+-t5  
三. 动工 It!PP1$   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HFB2ep7N  
w%g@X6  
:OUNZDL  
ubjuuha"  
template < typename T > AM#VRRTU  
class assignment _A;jtS)SY  
  { Y, )'0O  
T value; |.0/~Xy-  
public : !FX;QD@"  
assignment( const T & v) : value(v) {} -"UK NB!  
template < typename T2 > g~S>_~WL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [>=D9I@~  
} ; 9N:Bu'j&/  
m1heU3BUWU  
y4tM0h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p3M)gH=N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pej/9{*xg(  
F<M#T  
s*>s;S?{|  
kOmTji7  
  class holder \SHYwD}*Pr  
  { FVPhk2  
public : nw+L _b  
template < typename T > Zz'(!h Uy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 47ppyh6@  
  { :_~UO^*h  
  return assignment < T > (t); Xp[[ xV|  
} 4_ztIrw  
} ; L=O,OS+  
&cV$8*2b^  
+y!dU{L^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "CapP`:  
M`*B/Fh 2  
  static holder _1; @Kd1|K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9x0B9&  
bIu '^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &^Zo}F2V  
而不用手动写一个函数对象。 b8P/9D7K?  
/J]Yj,  
(YVl5}V  
OB)Vk  
四. 问题分析 9$c0<~B\  
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。 ({zt=}r,  
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。 p+ SFeUp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =;-/( C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $Q{)AN;m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \$}xt`6p  
_iLXs  
五. 问题1:一致性 ,>A9OTSN\  
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?| =G]} L<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UK*+EEv  
PX65Z|~>_  
struct holder <"{Lv)4  
  { \:mx Ri  
  // BQ{Gp 2N  
  template < typename T > y:WRpCZoa  
T &   operator ()( const T & r) const ol^V@3[<  
  { &Y%Kr`.h  
  return (T & )r; vmK<_xbwd  
} %Rj:r!XB:  
} ; g e)g?IP4  
8+{WH/}y8  
这样的话assignment也必须相应改动: lBqu}88q0  
2hdi)C,7Y  
template < typename Left, typename Right > M;OY+ |uA  
class assignment 9a9<I  
  { +8Yt91   
Left l; !SEHDRp  
Right r; LbOjKM^-  
public : x^^;/%p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A ^ $9[_  
template < typename T2 > 6[,*2a8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ';us;xR#  
} ; hAi50q;z  
fp|!LU  
同时,holder的operator=也需要改动: S9d+#6rn  
|C?<!6.QmV  
template < typename T > XKN`{h-@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6pDb5@QjTy  
  { ZGK*]o =)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L3lf28W  
} G 5w:  
QE[ETv  
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。 6 DqV1'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &MsnQP  
V^B'T]s  
return l(rhs) = r; U4qp?g+:  
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。 Z2~;u[0a[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,pE{N&p9  
Zm& X $U  
template < typename Tp > <\eHK[_*  
class constant_t ^]o]'  
  { jv<BGr=4;  
  const Tp t; O&!>C7  
public : S~0 mY} m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ta`=c0  
template < typename T > ,2q LiE>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )%Z<9k  
  { T5?@'b8F6  
  return t; `=0}+  
} Q!(16  
} ; tNg}: a|J  
M%pxv6?""{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f?kA,!  
下面就可以修改holder的operator=了 _Z z" `  
Z12-Vps  
template < typename T > w^EAk(77  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0FD#9r  
  { 4CVtXi_Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hz{=@jX  
} ~K]5`(KV  
z[Xs=S!]I  
同时也要修改assignment的operator() J[2c[|[-  
6,*hzyy}Qu  
template < typename T2 > | YmQO#''  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <x@brXA  
现在代码看起来就很一致了。 fBBNP)  
7.-Q9xv  
六. 问题2:链式操作 f{MXH&d 1\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,<s'/8Ik  
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。 [t/7hx"2t  
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。 Ae R3wua  
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。 ce-5XqzY@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |1C=Ow*"  
VCfa<hn  
template < typename T > U|VF zpJ  
struct result_1 rdZk2\<  
  { )!J0e-T-8O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $K>'aI;|  
} ; &Iv3_T<AF  
Uu ~BErEC  
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: SE/GT:}  
*-"DZ  
template < typename T > W m\HZ9PN  
struct   ref unu%\f>^4  
  { $}RBK'cr}  
typedef T & reference; gBb+Q,  
} ; 3* C9;Q}  
template < typename T > |pxM8g1w  
struct   ref < T &> qE?*:$  
  { r(-`b8ZE  
typedef T & reference; 5<h7+ %?t9  
} ; ovJwo r  
7.7P>U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a[d6@!  
l2Z!;Wm(  
template < typename T > @)=\q`vV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $?RxmWsP  
  { &6 .r=,BO  
  return l(t) = r(t); e@N@8i"q5  
} H:byCFN-  
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。 tmEF7e`(o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &U/7D!^X  
W(U:D?e  
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 S_?{ <{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZP75zeH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7`-fN|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  l%XuYYQ  
最后的布局是: 5Y77g[AX2-  
                Add VBV y3fnj  
              /   \ ~5LlIpf36|  
            Divide   5 46`(u"RP  
            /   \ {]Tb  
          _1     3 uFPJ}m[>5  
似乎一切都解决了?不。 0\XG;KA  
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。 40,u(4.m*  
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。 k\(LBZ"vR  
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: pJ)PVo\cV  
!9w3/Gthj  
template < typename Right > 8+'9K%'@qX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ('k;Ikut  
Right & rt) const <j CD^  
  { <NRW^#g<x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P X/{  
} 5WJof`M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +b@KS"3h  
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。 !Ab4'4f  
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。 esE5#Yq4.k  
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。 2}:{}pw  
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。 XIQfgrGZ  
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? BPRhGG|9j  
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: *$+k-BV  
\/=w \Tj  
template < class Action > /S9s%scAy  
class picker : public Action "Z xM,kI  
  { *^agwQ`  
public : YI[y/~!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S ?v^/F  
  // all the operator overloaded xZ2^lsY  
} ; ~Q<h,P  
?+6w8j%\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `Hj{XIOx  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >IZ|:lsxE  
2Lravb3  
template < typename Right > l6o?(!:!%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const PEA<H0  
  { 2|a@,TW}-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tR`'( *wh  
} ;&="aD  
}t.J;(ff:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2Cy">Exl  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 N=4`jy =  
lJZ-*"9V  
template < typename T >   struct picker_maker +%Y`>1I^#  
  { }<G"w 5.<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "^?|=sQ  
} ; U9N1 )3/u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p\xi5z  
  { h$\+r<  
typedef picker < T > result; IC5[:UZ5]  
} ; 9hoTxWpmy  
jGV+ ~a  
下面总的结构就有了: i qLNX)  
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。 1E3'H7k\t  
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。 snU $Na3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 & QO9/!  
至此链式操作完美实现。 Y"eR&d  
sT&O%(  
UC@ &! kM  
七. 问题3 42 6l:>D(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [}p/pj=  
e* 2ay1c  
template < typename T1, typename T2 > OXT'$]p.*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PH,MZ"Z%  
  { t?bc$,S"\(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G'>?/l#  
} #~ikR.-+Eq  
%~z/,[wk  
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: BgPwIK x  
'j6)5WL$  
template < typename T1, typename T2 > "0BuQ{CQ  
struct result_2 ">$.>sn{  
  { |q0MM^%"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [):&R1U  
} ; I,rs&m?/m  
V s/Z8t  
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? > J!J:  
这个差事就留给了holder自己。 Mv\odf\]  
    ,gdf7&r  
p xj}%LH  
template < int Order > s#f6qj  
class holder; I @sXmC2$\  
template <> CqF= 5z:A  
class holder < 1 > ]m ED3#  
  { 4JOw@/nE  
public : <OYy ;s  
template < typename T > <4DSk9/  
  struct result_1 g)o?nAr  
  { ,B^NH7A:  
  typedef T & result; RU r0K#]  
} ; NTj:+z0  
template < typename T1, typename T2 > , [ogh  
  struct result_2 fi/[(RBG  
  { ,F4 _ps?(  
  typedef T1 & result; \I3={ii0  
} ; L%3m_'6QP  
template < typename T > oM')NIW@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $ N7J:Q  
  { fJjtrvNy)  
  return (T & )r; 4nIs+  
} ;,z[|"y  
template < typename T1, typename T2 > n\U3f M>N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R^nkcLFb/q  
  { b[mAkm?9+1  
  return (T1 & )r1; ig] hY/uT  
} k1EAmA l  
} ; |fQl0hL  
:tc]@0+  
template <> d|nJp-%V  
class holder < 2 > _t9@ vVQ  
  { N*dO'ol  
public : Q@7-UIV|q  
template < typename T > <G5d{rKZ  
  struct result_1 qTGEi  
  { im}=  
  typedef T & result; <($'jlZ  
} ; 3L;GfYr0  
template < typename T1, typename T2 > 4bT21J37  
  struct result_2 [c{/0*  
  { iMrNp  
  typedef T2 & result; NlBnV  
} ; ~"oxytJ  
template < typename T > W6b5elH@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p6qza @  
  { "`sr#  
  return (T & )r; 0st)/\  
} [&Kn&bdKW  
template < typename T1, typename T2 > Cg~GlZk}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5#v  
  { 3c#CEuu  
  return (T2 & )r2; {AJcYZV  
} ;au-NY  
} ; }d,iA FG  
sT.:"Pj$  
7 TTU&7l~  
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> >。 ) o)k~6uT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a<Ru)Q?=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I?) .D?o  
.?gpI Zv  
return l(i, j) = r(i, j); ;P` z ?>J:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kW v)+  
:{iS0qJ  
  return ( int & )i; }CR@XD}[  
  return ( int & )j; `iX~cUQ  
最后执行i = j; 3Mvm'T:[  
可见,参数被正确的选择了。 2#sJ`pdQ  
MroJ!.9  
J/M_cO*U  
=Q % F~  
L*2YAIG  
八. 中期总结 +V"t't7  
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: ail%#E8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9=(*#gRd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &ukYTDM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GqFDN],Wp  
=.@{ uu;  
'\I.P  
gNon*\a,-B  
WU:~T.Su  
G(LGa2;Zg  
九. 简化 }i32  
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。 JLS|G?#0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |1sl>X,  
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: !/+'O}@-E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b' 1%g}  
  +-*/&|^等 C;#-2^h  
2. 返回引用。 )aW;w|#n  
  =,各种复合赋值等 K{eq'F5M  
3. 返回固定类型。 Wb*A};wE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6#sd"JvtQ  
4. 原样返回。 w8!S;~xKI  
  operator, sdk%~RN0T  
5. 返回解引用的类型。 ![=C`O6K  
  operator*(单目) |@{4zoP_N  
6. 返回地址。 R`? '|G]P  
  operator&(单目) DnbT<oEL  
7. 下表访问返回类型。 -;5WMX 6  
  operator[] Czj]jA(0f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #t.)4$  
  operator<<和operator>> ~>h_#sIBC  
\-X Qo  
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。 ~p9nAACU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,>H(l$n  
dso6ZRx  
template < typename Left > -6wjc rTD  
struct value_return 8Z YF%  
  { H/qv%!/o  
template < typename T > ~RlsgtX"  
  struct result_1 Ce: 2Tw  
  { drr W?U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |y,%dFNLf  
} ; gXrPZ|iS  
u\LbPk  
template < typename T1, typename T2 > L>4!@L5)  
  struct result_2 ZbmBwW_ 7  
  { A .]o&S}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {bQi z  
} ; o>(I_3J[p  
} ; }n!$)W*?  
*>m,7} L  
5u\#@% \6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait woQ UrO(  
%}T' 3  
下面我们来剥离functor中的operator() $~$NQe!/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $K_G|Wyi  
2)_Zz~P^f  
return l(t) op r(t) 58TH|Rj+I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a]JQZo1$  
return op l(t) Qn=#KS8=J  
return op l(t1, t2) XsOz {?G  
return l(t) op l1<]pdLTR  
return l(t1, t2) op i3bDU(GS  
return l(t)[r(t)] E5>y?N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UEm~5,>$0  
 l,}^<P]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9E@}@ZV(  
单目: return f(l(t), r(t)); OI@;ffHSW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Ryae/Nk  
双目: return f(l(t)); hv]}b'M$  
return f(l(t1, t2)); $w:7$:k  
下面就是f的实现,以operator/为例 fga{ b7  
|sG@Ku7~4  
struct meta_divide bcVzl]9  
  { oRp;9   
template < typename T1, typename T2 > at N%csA0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aPELAU-  
  { y<r@zb9  
  return t1 / t2; 1Tb'f^M$  
} \J)ffEKIp  
} ; JPs R7f  
&Fw8V=Pw  
这个工作可以让宏来做: S2^Ckg  
oBBL7/L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @Czj] t`  
template < typename T1, typename T2 > \ LTof$4s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  !623;   
以后可以直接用 CrTGC%w{=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U]8 @  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I: j!A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O8!> t7x  
sKIpL(_I$  
KS9 e V  
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 /4Df 'd  
)P)Zds@F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |aaoi4OJ  
class unary_op : public Rettype \!]Zq#*kH  
  { Q?1' JF!G  
    Left l; ZRD@8'1p  
public : ~_;x o?@ba  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L\`uD  
65@,FDg*i  
template < typename T > sz7|2OV"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Msk^H7  
      { 7yp}*b{s  
      return FuncType::execute(l(t)); Q\!0V@$  
    } yv2&K=rZp  
ec$kcD!  
    template < typename T1, typename T2 > f{[] m(X;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9=-d/y?  
      { 8M"0o}wx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s}O9[_v  
    } @~Uu]1  
} ; CP%?,\  
xDJs0P4  
YNRorE   
同样还可以申明一个binary_op nw)yK%`;M  
"1#piJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9q4%s?)j  
class binary_op : public Rettype N'!:  
  { O.9r'n4f  
    Left l; *k(|r>  
Right r; }8zw| (GR,  
public : "IvFkS=*Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hxw 7Q?F  
t:SME'~.P  
template < typename T > RTEzcJ>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =/|2f; Q  
      { '5*8'.4Sy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8ph*S&H  
    } >7fNxQ  
[Ju5O[o  
    template < typename T1, typename T2 > `L. kyL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `u *:wJsv  
      { Q`ALyp,9b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q#Vg5H4  
    } 5V{> 82  
} ; y\xa<!:g  
Y[8GoqE|  
qi&;2Yv  
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 m7F"kD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _tJm0z!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $U]KIHb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .}O _5b(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y>5??q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 DC5^k[m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E;m-^dxc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _!} L\E~  
下面是修改过的unary_op t.ci!#/d  
(sfy14>\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DC-tBbQkk  
class unary_op @rV|7%u  
  { T- |36Os4  
Left l; 8vK$]e36  
  bRhc8#kw)  
public : VsrYU@V  
T|L_ +(M{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZITic&>W  
u@{z xYn  
template < typename T > JJ+A+sfdk  
  struct result_1 `> :^c  
  { .EXe3!J)!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \%! t2=J!  
} ; xX5EhVR   
?##3E, /"9  
template < typename T1, typename T2 > gjGKdTr'  
  struct result_2 n$03##pf  
  { *>#mI/#}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "~|;XoMU  
} ; m,"N 4a@  
{+SshT>J  
template < typename T1, typename T2 > &-h z&/A,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l5*sCp*Z  
  { X S&oW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cr  a@  
} .GM}3(1fX`  
&W|r P(  
template < typename T > 5x} XiMM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;G=:>m~  
  { {=q$k=ib  
  return OpClass::execute(lt(t)); itpljh  
} '/[9Xwh9  
S Y7'S#  
} ;  uK_R#^  
="<S1}.  
N;6@f*3_i  
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 c@ea ;Cv  
好啦,现在才真正完美了。 YO3$I!(  
现在在picker里面就可以这么添加了: d ~`_;.z  
s.8]qQRr  
template < typename Right > (oiF05n h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pVGH)6P>|  
  { ]\8{z"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YcQ3 :i  
} M.loG4r!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 </%n:<z4  
-y+u0,=p.  
@|1/yQgi  
}z/Y Hv%  
m K);NvJ!  
十. bind <jnra4>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \B$Q%\-PX  
先来分析一下一段例子 eT4+O5t  
' >F_y t9  
x|6# /m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }$zJdf,\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~:|qdv%\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L+b"d3!G&%  
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。 3o>.Z;  
我们来写个简单的。 'h:[[D%H`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qU/,&C  
对于函数对象类的版本: u{/!BCKE  
hny):59f  
template < typename Func > o YZmz  
struct functor_trait &7gE=E(M  
  { v.aSf`K  
typedef typename Func::result_type result_type; Q.dHg7+D  
} ; unUCn5hJ=  
对于无参数函数的版本: P!Mz5QZ+  
"E><:_,\  
template < typename Ret > 9m:qQ1[\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F%v?,`_&I  
  { r$7D;>*O{  
typedef Ret result_type; z [qO5z~I  
} ; X[XSf=  
对于单参数函数的版本: 0k];%HV|  
#&hu-gMV  
template < typename Ret, typename V1 > >H ,t^i}@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D-zqu~f`  
  { @Lj28&4:<  
typedef Ret result_type; |c]Y1WwDx  
} ; Ff\U]g  
对于双参数函数的版本: mxpncM=q  
X5@rPGc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u.}z}'-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bB^SD] }C  
  { "ct_EPr`  
typedef Ret result_type; C7]K9  
} ; =a_B'^`L  
等等。。。 @nJ#kd[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <3!jra,h  
iG[an*#X  
template < typename Func >   0%  
struct func_return J% B(4`  
  { C#5z!z/:%  
template < typename T > | Wrf|%p  
  struct result_1 >Ic)RPO9  
  { (wNL,<%~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PZQb.QAn  
} ; zl: 5_u=T  
'w+T vOB  
template < typename T1, typename T2 > !9l c6W  
  struct result_2 B6gSt3w.  
  { e1dT~l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^G,]("di`  
} ; T(<C8  
} ; F3\'WQh  
mis cmD  
yIwAJl7Xf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !\a'GO[  
CQo<}}-o  
template < typename Func, typename aPicker > Q0f7gY1-%  
class binder_1 h Znq\p~  
  { 9=D\xBd|w  
Func fn; kzhncku  
aPicker pk; ;zD1#dD  
public : ).TQYrs  
slV+2b  
template < typename T > VRYj&s'@  
  struct result_1 k0{5)Su"xr  
  { 6@-VLO))O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ocCC63J  
} ; I3QK~ V*j)  
#Sj:U1x  
template < typename T1, typename T2 > TOo0rcl  
  struct result_2 c|[:vin  
  { W8Z&J18AU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EKsL0;FV  
} ; |->{NU Z{  
7z'l}*FRD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k&4@$;Ap  
>-YPCW  
template < typename T > &Avd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SF2A?L?}+  
  { >OVi{NyT  
  return fn(pk(t)); D.H$4[u;j  
} $d M: 5y  
template < typename T1, typename T2 > f} g)3+i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E.]sX_X?  
  { p#W[he  
  return fn(pk(t1, t2)); =.,]}  
} RKsr}-1 8  
} ; AAjsb<P  
W-:gU!{*#  
|'WaBy1  
一目了然不是么? |e@9YDZ  
最后实现bind kVk^?F  
"h'0&ZP~_  
d?(#NP#;  
template < typename Func, typename aPicker > a<l(zJptG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (.a:jL$  
  { 'NF_!D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >|%m#JG  
} :nYl]Rm  
lj $\2 B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %m]9";   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 59gt#1k  
; mF-y,E  
十一. phoenix 8MgoAX,p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;u!qu$O  
hko0 ?z  
for_each(v.begin(), v.end(), p_S8m|%  
( Yz;Hu$/  
do_ a9PSg/p  
[ vt}+d StUm  
  cout << _1 <<   " , " p ASNiH698  
] | Zx  
.while_( -- _1), 1lZl10M:f  
cout << var( " \n " ) laN:H mR8  
) /gT$d2{  
); CrC1&F\dq  
e`ti*1]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:  b=v  
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 d)F~)}TFM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O_aZ\28};C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]kA0C~4   
BYt#aqf  
:5hKE(3Q  
template < typename Cond, typename Actor > S05+G}[$  
class do_while +@[T0cXp  
  { E>f+E8?  
Cond cd; T!e ]=  
Actor act; {pMbkA Q@  
public : x>vC;E${"  
template < typename T > HbQ `b  
  struct result_1 D+?/MrP  
  { 0A\OZ^P8  
  typedef int result_type; )*@n G$i99  
} ; x!GHUz*:uz  
U 2am1}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x`K<z J   
!'uL  
template < typename T > V(Ll]g/T_;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PjZsMHW%  
  { {]1o($.u  
  do Yl%1e|WV  
    { `>&V_^y+  
  act(t); a;JB8  
  } (A(7?eq  
  while (cd(t)); 8&?Kg>M  
  return   0 ; _7r<RZ  
} i"mN0%   
} ; i[1K~yXq:  
QcJ?1GwA"  
=.`(KXT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .lnyn|MVb  
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。 S]&f+g}&w  
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。 :VpRpj4f  
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。 o1<Y#db[  
下面就是产生这个functor的类: 4ti\;55{W  
X!Ag7^E  
P{j2'gg3  
template < typename Actor > g&eIfm  
class do_while_actor AsJN~<0h  
  { I3`WY-uv  
Actor act; 5%,5Xe4p  
public : E~vM$$O$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tY~gn|M  
.vsrZ_y?  
template < typename Cond > <[mT*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u6^cLQO+  
} ; jp=z ^l  
xR;>n[6  
r >bMx~a]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vb^P{F  
最后,是那个do_ x=>B 6o-f  
gDbj!(tm  
B].V|8h  
class do_while_invoker 3z7SK Gy  
  { UhKC:<%  
public : w#|uR^~  
template < typename Actor > ~q]@Jp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mQEE?/xX;  
  { $yxwB/O(  
  return do_while_actor < Actor > (act); ILi{5L  
} /}+VH_N1  
} do_; ~[n]la  
8@;|x2=y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fz/Ee1T\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cbe&SxJ  
最后来说说怎么处理break和continue Bgb~Tz'  
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。 9C&Xs nk  
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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