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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pSc<3OI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u[ "Pg  
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, fWF\ V[  
d;)Im "  
TzerAX^  
0xZq?9a  
  class filler [V}I34UN  
  { >qCUs3}C{*  
public : Exk[;lI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )2u=U9  
} ; %w_h8  
[ @&  
!</5 )B`5:  
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: VA.:'yQtJ  
7S1 Y)  
EC&w9:R  
o= N=W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d%5QEVV  
w\s$  
;R 'OdQ$o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V5%B ,.d:  
)^L+iht  
Z!7#"wO9+V  
j`ggg]"&$  
二. 战前分析  :v8j3=  
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。 l+y/Mq^QB  
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 ;40!2P8t  
doVBVTk^  
1k3wBc 5<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w\8grEj  
  /* --------------------------------------------- */ mEr* n  
vector < int *> vp( 10 ); \0'o*nlJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d,6 Z  
/* --------------------------------------------- */ C3hnX2";  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N:\I]M  
/* --------------------------------------------- */ R0, Q`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Vv0dBFe  
  /* --------------------------------------------- */ d]$z&E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  s>76?Q:i  
/* --------------------------------------------- */ FsTE.PT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $ZH$x3;  
?&pjP,a  
z?Hvh  
-=s7Q{O8Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2.Th29]  
1._1, _2是什么? O>lF{yO0`  
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。 +\?#8U/k  
2._1 = 1是在做什么? 6 80i?=z  
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。 e(O"V3wq*6  
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。 IM7k\  
/}]X3ng  
~^w;`~L  
三. 动工 $ThkK3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oJvF)d@gU  
(iIJ[{[H4)  
r8pTtf#Q  
JGHQ_AI  
template < typename T > QA+qFP  
class assignment w*eO9k  
  { JLp.bxx  
T value; .ss/E  
public : %($sj| _l  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9e@Sx{?r  
template < typename T2 > 5YQ4]/h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t.v@\[{ -  
} ; V)^nVD)e  
Q>cLGdzO  
5#!pwjt~7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,/BBG\mJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vClD)Ar  
CD:@OI  
_8)9I?jH  
=1!wep"  
  class holder sF :3|Yy0  
  { 5 S$*YRp  
public : \h~;n)FI  
template < typename T > 3l0x~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FZ DC?  
  {  P 1X8  
  return assignment < T > (t); B5hk]=Ud  
} RAxAy{  
} ; 4E}]>  
"<SK=W  
2VyLt=mdh  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MR=>DcR  
<v&>&;>3  
  static holder _1; _fz-fG 1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @]" :3  
*IJctYJaX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uli,@5%\  
而不用手动写一个函数对象。 ev7Y^   
)s4#)E1  
'9>z4G*Td  
M]oO1GM  
四. 问题分析 :PuJF`k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'Pk ( 1:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /!rH DcR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =ltT6of@o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a938l^@;s8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b/5  
Zmw'.hL  
五. 问题1:一致性 /\"=egB9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| hJ 4]GA'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 by,"Orpwq;  
h1} x2  
struct holder 6;i]v|M-  
  { )"s <hR ,  
  // f5<qF ]Y/  
  template < typename T > f mILkXKz  
T &   operator ()( const T & r) const N1`/~Gi  
  { q|0Lu  
  return (T & )r; +K,]#$k  
} ZNNgi@6>  
} ; T|`nw_0  
E+k#1c|v$  
这样的话assignment也必须相应改动: vzA)pB~;  
CKeT%3  
template < typename Left, typename Right > 4Z5ZV!  
class assignment ?(UeWLC#  
  { ohklLZoZ  
Left l; &[ejxK"  
Right r; cL}} ^  
public : ya8MjGo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8`l bKV  
template < typename T2 > :^]rjy/|+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bII pJQ1.[  
} ; '|V"!R)  
#e:cB'f  
同时,holder的operator=也需要改动: &6V[@gmD  
;5QdT{$H  
template < typename T > |tF:]jnIt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #m [R1G#  
  { 2 ZW {  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [S;ceORx  
} L,6v!9@  
.&fG_(6|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1 ~ fD:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C.`C T7  
Q'D%?Vg'  
return l(rhs) = r; hq[;QF:B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ud@D%?A7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~.\CG'g  
/Ilve U`E  
template < typename Tp > `F-<P%k  
class constant_t l12Pj02w  
  { N 0<([B;  
  const Tp t; 4h% G %>j  
public : }t5-%&gBY0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UqHk2h-  
template < typename T > fL-lx-~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W%Jw\ z=  
  { REqQJ7a/  
  return t; `b.KMOn  
} t @=*k9  
} ; W&MZ5t,k=  
=zaf{0c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Bgw=((p  
下面就可以修改holder的operator=了 Fl8*dXG&  
(.r9bl  
template < typename T > &|6 A 8,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aYy+iP'$  
  { p~LTu<*S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (^),G-]  
} w~+C.4=7  
5t('H`,2  
同时也要修改assignment的operator() 04o>POR  
R*S9[fqC[  
template < typename T2 >  DT2uUf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >]/RlW[  
现在代码看起来就很一致了。 ,#/%Fn%T  
/2s=;tA1  
六. 问题2:链式操作 <vb%i0+b.^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '.{tE*  
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。 yzH(\ x  
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。 ;,WI_iP(w  
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。 {e35O(Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;*J_V/&?  
e@j&c:p(Y  
template < typename T > %2q0lFdcM  
struct result_1 5I`_S Oa!  
  { ,`Yx(4!rR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v?Ds|  
} ; J]AkWEiCJ  
;L`NF"  
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: `<#Ufi*c  
yhPO$L  
template < typename T > )/:j$aq  
struct   ref G~ONHXL  
  { c*!xdK  
typedef T & reference; \Bvy~UeE)>  
} ; 7QX p\<7  
template < typename T > [Dq@(Q s'  
struct   ref < T &> S Bo i|  
  { &_1x-@oI2:  
typedef T & reference; ABIQi[A  
} ; 4 (>8tP\Y  
`Q1;Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w3>.d(Q  
/EvnwYQy  
template < typename T > LLV1W0VO=P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Io*mFa?  
  { IM(=j  
  return l(t) = r(t); ugy:^U  
} Xw'Y &!z  
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。 V9\y*6#Y,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  m1#,B<6  
CubBD+h l*  
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 :c3'U_H^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m`!Vryf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b8O }XB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3bK=Q3N  
最后的布局是: $=ua$R4Z+  
                Add Y- tK  
              /   \ Y![//tg  
            Divide   5 XJguw/[wm  
            /   \ b|-7EI>l9  
          _1     3 JfVGs;_,  
似乎一切都解决了?不。 M1,1J-h  
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。 qG8-UOUDt  
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。 Q39;bz  
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:  $1.l|  
gMB/ ~g5b0  
template < typename Right > [W--%=Ou  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I`KBj6n  
Right & rt) const be(p13&od  
  { NVG`XL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?t"bF:!  
} VK/i5yT5N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D]zpG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^SJa/I EZ.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :qxd s>Xm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 n,o;:c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >YP]IQ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X0zE-h6P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2@+ MT z  
b1t7/q  
template < class Action > OJ4-p&1  
class picker : public Action c[E>2P2-_  
  { r/B iR0$E  
public : QAK.Qk?Qu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o](nK5?  
  // all the operator overloaded pTzfc`~xv  
} ; &xjeZh4-  
a&~]77)  
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。 $jKeJn8,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Xn:ac^  
`Ef &h V  
template < typename Right > \`:LPe  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :fE*fU@  
  { !>L+q@l)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) bPF@'rF2  
} x1ID6kI[{*  
?FRQ!R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vy+9Q5@W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w=H4#a?fc  
j[o5fr)L  
template < typename T >   struct picker_maker )B' U_*  
  { gDJ@s    
typedef picker < constant_t < T >   > result; )gAFz+  
} ; : j m|)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Bt^];DjH  
  { 5`3f"(ay/  
typedef picker < T > result; D7Nz3.j  
} ; M B,P#7|  
sP NAG  
下面总的结构就有了: D3emO'`gQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "UY.; P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o ) FjWf;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !%2aw0Yv  
至此链式操作完美实现。 @9rmm)TZ  
fKY1=3  
8@a|~\3-  
七. 问题3 4IYC;J2L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #2!M+S  
tK|hC[  
template < typename T1, typename T2 > x6x6N&f?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |k4ZTr]?  
  { Ueyt}44.e2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g loo].z  
} _u:4y4}  
~;;_POm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &xqe8!FeA  
Y e}y_W  
template < typename T1, typename T2 > ku'%+svD  
struct result_2 NW9k.D%  
  { qpl"j-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A{E0 a:v  
} ; EtH)E)  
(t9qwSS8z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? LE Y Y{G?  
这个差事就留给了holder自己。 lm&C!{K  
    Dg#Ab8  
5Wi5`8m  
template < int Order > ,U'Er#U  
class holder; 7q|(ZZa  
template <> b}$m!c:<8  
class holder < 1 > T[XI  
  { Y#6@0Nn[G  
public : jq["z<V )x  
template < typename T > 't{=n[  
  struct result_1 "MXd!  
  { \FTv N  
  typedef T & result; d<6L&8)<  
} ; RkLH}`#  
template < typename T1, typename T2 > 9~,eu  
  struct result_2 &nn.h@zje  
  { X2i<2N*@  
  typedef T1 & result; `bT{E.(T  
} ; oT|E\wj  
template < typename T > =10t3nA1$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i%*x7zjY{  
  { SsznV}{^  
  return (T & )r; H[,.nH_>+  
} O:7y-r0i  
template < typename T1, typename T2 > rP`\<}a.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K?T)9  
  { |x<  
  return (T1 & )r1; \Y!Z3CK  
} Lp ]d4"L;3  
} ; ,(`@ZFp$  
g'Xl>q  
template <> 2|%30i,vV  
class holder < 2 > D}"GrY 5  
  { }(tGjx]  
public : { J0^S  
template < typename T > uEi!P2zN  
  struct result_1 2qr%xK'^B  
  { #Y18z5vo  
  typedef T & result; 2s{yg%U(  
} ; pb{P[-f  
template < typename T1, typename T2 > OC>" +  
  struct result_2 e2*^;&|%  
  { >Le mTr  
  typedef T2 & result; MJg^ QVM  
} ; zIo))L  
template < typename T > v l*RRoJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 84 knoC  
  { 5%>U.X?i  
  return (T & )r; q$t& *O_  
} vGAPQg6*  
template < typename T1, typename T2 > tRv#%>fj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zka;}UL&Q  
  { e+6~JbMV  
  return (T2 & )r2; }%1E9u  
} fzKKK+   
} ; 3Q]MT  
U=yD!  
#YNb&K n  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,H%\+yn{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ml3F\ fAW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HIU@m<  
4YCGh  
return l(i, j) = r(i, j); YW}/C wB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) foFn`?LF  
lR(&Wc\j  
  return ( int & )i; W[?B@sdSZ  
  return ( int & )j; {e@1,19  
最后执行i = j; 0PfFli`2;  
可见,参数被正确的选择了。 ec0vg.>p  
oD8-I^  
`Q8 D[  
7/1S5yUr|  
}n=NHHtJ  
八. 中期总结 q38; w~H  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: w#1dO~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }Q=Zqlvz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8vRiVJ8QS:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d;^?6V  
/7#&qx8  
0%t|?@HoN  
}cT}G;L'-  
Lv4=-mWv&0  
TGNeEYr  
九. 简化 \\qg2yI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 p\WUk@4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J$Q-1fjj  
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: t5k&xV=~ #  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cTnbI4S;  
  +-*/&|^等 ,54<U~Lg:  
2. 返回引用。 O>GP>U?]  
  =,各种复合赋值等 LJy'wl  
3. 返回固定类型。 (Gn[T1p?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -AT@M1K7%  
4. 原样返回。 0- UeFy  
  operator, "v1(f|a  
5. 返回解引用的类型。 q T].,?  
  operator*(单目) 9zyN8v2  
6. 返回地址。 vFOv IVp  
  operator&(单目) ,ln uu  
7. 下表访问返回类型。 ~30Wb9eL  
  operator[] Cf7\>U->  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _&/Zab5  
  operator<<和operator>> o zYI/b^  
qM0MSwvC=  
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。 ^H4i Hjg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ej;ta Kzj  
(UZ*36@PJx  
template < typename Left > xgz87d/<:  
struct value_return b-?o?}*  
  { m_2P{  
template < typename T > ib_Gy77Os  
  struct result_1 |S{P`)z%f  
  { aA`q!s.%A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3kCbD=yF  
} ; aS vE  
yU"G|Ex  
template < typename T1, typename T2 > Rda1X~-g  
  struct result_2 )VMBo6:+  
  { j9}0jC2Tb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h50StZ8Yr  
} ; U.U.\   
} ; wW8 6rB  
nq f<NH3i  
dyzw J70K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0:'jU  
fVUBCu  
下面我们来剥离functor中的operator() \GvY`kt3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x{>Y$t]  
;jU-<  
return l(t) op r(t) yH%+cmp7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U;{,lS2l  
return op l(t) MLBg_<  
return op l(t1, t2) `u~  
return l(t) op Kxc$wN<  
return l(t1, t2) op R+K&<Rz  
return l(t)[r(t)] f WjS)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v^W?o}W  
d Zz^9:C+  
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: $&=;9="  
单目: return f(l(t), r(t)); mK40 f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mc7<[a  
双目: return f(l(t)); ~hz@9E]O  
return f(l(t1, t2)); /;nO<X:XV  
下面就是f的实现,以operator/为例 `s83r hs`!  
92aDHECo  
struct meta_divide .;Utkf'I  
  { J )8pqa   
template < typename T1, typename T2 > Ot$cmBhw!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P}+|`>L  
  { qa$[L@h>  
  return t1 / t2; EkStb#  
} OpbT63@L  
} ; Wqs.oh  
t6bWSz0  
这个工作可以让宏来做: }8V;s-1  
hw ;dm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e,#+Xx0M  
template < typename T1, typename T2 > \ oa&US_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  _WDBG  
以后可以直接用 Og$eQS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vQBY1-S  
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 Nx4DC  
(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。。。) @%G'U&R{  
P96Cw~<Q?  
F@_Egi  
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 ;ad9{":J#B  
uF]D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o^_W$4Fc  
class unary_op : public Rettype \}u7T[R=`  
  { M=\d_O#;Z  
    Left l; ^b"x|8  
public : lk*0c {_L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '#McY'.D T  
f>s#Ngvc  
template < typename T > 6z p@#vYI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2pxWv )0  
      { ui.QYAYaV  
      return FuncType::execute(l(t)); l${Hgn+  
    } ,<;l"v(  
=0PNHO\gl  
    template < typename T1, typename T2 > }"&n[/8~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9LqMQv"xW  
      { kH>vD = q>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )I Y 5Y  
    } GG@I!2,_  
} ; q(ZB.  
]|C_`,ux  
SmT+L,:D  
同样还可以申明一个binary_op vu_>U({. T  
_q$0lqq~u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yn IM-  
class binary_op : public Rettype 8(vC jL  
  { 5bF9I H  
    Left l; z^ aCQ3E  
Right r; .^[fG59  
public : {dy` %It  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |aI|yq)  
t5ny"k!  
template < typename T > r%g <h T 8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K)Df}fVOc  
      { vWqyZ-p,q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g( ]b\rj  
    } $n=W2WJ6f  
hb /8Q  
    template < typename T1, typename T2 > vpeq:h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dJdD"xj  
      { dxzvPgi?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i63`B+L{  
    } 8~&F/C*  
} ; RJtix uvh@  
tl{]gz  
_9Dn \=g  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6T^N!3p_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  uD.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \b_-mnN"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E@5zd@[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VRtbHam  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |QnUK5D$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rtB|N-  
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) &q ," !:L]  
下面是修改过的unary_op X)FL[RO%q  
C $]5l; `  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B]'e$uyL7  
class unary_op /`7 IK  
  { (/T +Wpy?  
Left l; v t^r1j  
  GAg.p?Sq  
public : [TRGIGtq  
#D!$~ h&i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fl!mYCPv  
'4af ],  
template < typename T > iP~sft6  
  struct result_1 ::4"wU3t  
  { 1k!D0f3qb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,3G$`  
} ; .[edln  
i{<8 hLO  
template < typename T1, typename T2 > R!sNg   
  struct result_2 |C~Sr#6)7  
  { 5\uNEs$T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8&?^XcJ*x  
} ; V^j3y`K  
MNkKy(Za  
template < typename T1, typename T2 > 929#Q#TT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \V._Z>]  
  { b OW}"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OpYmTep#T\  
} ].LJt['%8  
gs$3)t  
template < typename T > [Dnusp7e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (:ZPt(1  
  { l#b:^3  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6!*K/2:O  
} G?>qd}]y0L  
rU],J!LF  
} ; #1MKEfv(~  
,Yo: &>As  
bSQ_"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O ,l\e 3;  
好啦,现在才真正完美了。 3)dP7rmZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: wtlB  
5@K\c6   
template < typename Right > RvWFF^,.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ldP3n:7FS  
  { 6 tX.(/+L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VcP:}a< B\  
} SF0Jb"kS  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6{L F-`S%  
Ec+22X  
61G|?Aax  
9-B@GFB;8  
#&k8TY  
十. bind .-J`d=Krp  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  2mQOj$Lv  
先来分析一下一段例子 av$  
#0(fOHPQ  
]XY0c6 <  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {JTmP`&l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Dp^95V@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W.IH#`-9E  
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。 y!F:m=x<  
我们来写个简单的。 h5 j<u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9g96 d-  
对于函数对象类的版本: L,6MF,vx  
<H!O:Mf_p  
template < typename Func > FbmsN)mv!%  
struct functor_trait nVNs][  
  { lelMt=  
typedef typename Func::result_type result_type; 1}`2\3,  
} ; }H5/3be  
对于无参数函数的版本: %Or2iuO%-,  
* ]>])ms)  
template < typename Ret > W5 |j1He&  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  Ll?g.z"  
  { 0Lx3]"v  
typedef Ret result_type; Q]^Yi1PbS  
} ; @FU~1u3d  
对于单参数函数的版本: 3Mur*tj#  
O hi D  
template < typename Ret, typename V1 > kwO eHdV^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X'jr|s^s  
  { Jb9F=s+  
typedef Ret result_type; Q4=|@|U0  
} ; C>NQ-w^  
对于双参数函数的版本: ^B|YO8.v  
* O5:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %/Bvy*X&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ",T` \8&@e  
  { svqvG7  
typedef Ret result_type;  tq0;^L  
} ; .x>HA^4  
等等。。。 v[smQO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $M39 #a  
fy`+Efuj  
template < typename Func > H}B2A"  
struct func_return ?|lIXz  
  { 7pP+5&*  
template < typename T > f0u56I9  
  struct result_1 z(rK^RT  
  { 9{$8\E9*nd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X5 j=C]  
} ; :6zC4Sr^  
`\ R{5TU  
template < typename T1, typename T2 > p&\K9hfi  
  struct result_2   Y<aO  
  { bQ"N ;d)e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \q,s?`+B  
} ; Tt%}4{"  
} ; ,z G(u 1  
c_Tzyh7l4  
8""mp]o9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wA631kr  
bNXAU\M^  
template < typename Func, typename aPicker > GkciA{  
class binder_1 26 ?23J ;  
  { D'n L  
Func fn; =LK}9ViH  
aPicker pk; kN.B/itvA  
public : |(RZ/d<X\a  
[IMQIX  
template < typename T > <6R"h-u"  
  struct result_1 9x[ U$B  
  { Z\'wm'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AEqq1A   
} ; >(3'Tnu  
U!0E_J  
template < typename T1, typename T2 > {+Sq<J_`M  
  struct result_2  NpR6  
  { nj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZV( w  
} ; n,sY\=vB  
# 66e@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fhr-Y'  
;s}3e#$L  
template < typename T > 6__K#r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yl/a:Q  
  { I="oxf#q  
  return fn(pk(t)); {*$9,  
} GS4_jvD-  
template < typename T1, typename T2 > CV3DMA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !F$R+A+L  
  { h)@InYwu7  
  return fn(pk(t1, t2)); I7zn>^0}  
} VaJfD1zd1  
} ; !+KhFC&Py  
c&m9)r~zP  
eO[c lB  
一目了然不是么? 2yxi= XWZ  
最后实现bind ;{Jb6'K1h  
gt@SuX!@{^  
l;0y-m1  
template < typename Func, typename aPicker > y<*-tZV[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |7c `(.  
  { 7"K^H]6u30  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D:m#d.m  
} ~-<:+9m  
g_M ^E-3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C0(sAF@  
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。 kFLT!k  
Nv3tt  
十一. phoenix Y|RdzC M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q~h:<,5  
s.rT]  
for_each(v.begin(), v.end(), ANb"oX c  
( }e2F{pQ  
do_ QptOQ3!  
[ choL %g}  
  cout << _1 <<   " , " 1Z 6SI>p  
] 4m /TW)  
.while_( -- _1), =YHt9fb$c  
cout << var( " \n " ) i| 4_ m  
) %)JRbX<c  
); tW(+xu36  
m^A]+G#/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 85hQk+Bu4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor U`1l8'W}:#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0'@u!m?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BKZ v9  
Pi){h~B>  
d$[8w/5Of  
template < typename Cond, typename Actor > @h(!<Ux_  
class do_while WgPgG0VJE  
  { [>p6   
Cond cd; ^#w{/C/n  
Actor act; [-58Ezyr  
public : _[JkJwPTx  
template < typename T > LzE/g)>  
  struct result_1 Bk@WW#b  
  { <m1sSghg  
  typedef int result_type; 1|/'"9v  
} ; o8tS  
]#5^&w)'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {XHk6w *-  
A$<>JVv  
template < typename T > 4 l1 i>_R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PY -+Bf  
  { gVA; `<  
  do xE1rxPuq)d  
    { *]2R.u  
  act(t); ^W}MM8 '  
  } xD0NZ~w%  
  while (cd(t)); u}m.}Mws  
  return   0 ; !;+U_j'Pg  
} agW9Go_F[  
} ; iD`k"\>9  
pU hc3L  
M5 `m.n<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e/@29  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v~`*(Hh  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [?I/Uo8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 pw;r 25   
下面就是产生这个functor的类: B0"0_n7-  
:o l6%Z's  
'%ebcL  
template < typename Actor > 6?!I  
class do_while_actor ctK65h{Eo  
  { x5PPu/  
Actor act; yl]UUBcQ  
public : &N9IcNP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D2)i3vFB  
117c,yM0  
template < typename Cond > /sV?JV[t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |i u2&p >  
} ; oR#my ^  
SXh?U,5u  
KqK9X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5Edo%Hd6  
最后,是那个do_ T*R{L  
.OV-`TNWj  
*.3y2m,bZ  
class do_while_invoker !pl_Ao~(  
  { jOv~!7T  
public : {!y<<u1  
template < typename Actor > KD=bkZ&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t*s!0 'Y  
  { ZqFUPHc  
  return do_while_actor < Actor > (act); V pH|R  
} ?y46o2b*)  
} do_; 1xIFvXru  
D Kq-C%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Wxc^_iqA1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,0h3x$l)   
最后来说说怎么处理break和continue La]4/=a  
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。  VmYBa(  
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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