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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "w PA;4VQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @yGK $<R  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, JYAtQTOR  
v?s]up @@h  
 |UudP?E  
3`Ug]<m  
  class filler gs xT  
  { *btLd7c%  
public : P#0U[`ltK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LTn@OhC  
} ; '7Ad:em  
S= NGJ 0  
v$WH#;(\  
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: 6w?l I  
mJ'Q9x"  
N7wKaezE  
uVSc1 MS1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _v[yY3=3  
~BUzyc%  
/k$H"'`j4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3d1$w  
=7e|e6  
)335X wA+  
#Epx'$9  
二. 战前分析 We8n20wf<  
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。 o4[  
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 @|=JXSr!KY  
:2 Fy`PPab  
2\b 2W_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KTmduf7DL  
  /* --------------------------------------------- */ 7U3b YU~;  
vector < int *> vp( 10 ); @5[9iY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 03%`ouf  
/* --------------------------------------------- */ ~!Ar`= [  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Lddk:u&J  
/* --------------------------------------------- */ A>bpP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MF41q%9p  
  /* --------------------------------------------- */ WGK:XfOBQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K> rZJ[a  
/* --------------------------------------------- */ K1_]ne)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mDCz=pk)  
sC< B  
^D}]7y|fm  
5n1aRA1  
看了之后,我们可以思考一些问题: Qf'%".*=~8  
1._1, _2是什么? <=yqV]JR  
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。 &az :YTq  
2._1 = 1是在做什么? YF4?3K0F:k  
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。 #s}cK  
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。 {hNvCk  
(C&Lpt_  
%XQ!>BeE  
三. 动工 d3IMQ_k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2_i9 q>I  
j "^V?e5  
2!Gb4V  
O^2@9 w  
template < typename T > hoOT]Bsn  
class assignment M'gL_Xsei  
  { T, z80m}  
T value; 5gg Yg $  
public : b@> MA  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5;alq]m7  
template < typename T2 > )5j1;A:gr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } drM@6$k  
} ; oPbxe  
[bK5q;#U4  
hi.` O+;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fDzG5}i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^W*T~V*8  
&yabxl_  
} vzNh_  
C3hQT8~  
  class holder 4[.DQ#r  
  { '=V!Y$tn  
public : rD?G7l<~>_  
template < typename T > q!y6 K*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :|5 \XV)>  
  { O^L#(8bC  
  return assignment < T > (t); w y\0o  
} J?1U'/Wx2  
} ; "J_#6q*  
[#3*R_#8R  
Rt6(y #dF  
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: \I[f@D-J  
Osk'zFiL<  
  static holder _1; WxrG o o^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g2|qGfl{C  
kgl7l?|O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &| guPZ  
而不用手动写一个函数对象。 !VzbNJ&'  
+{5y,0R  
e{}oQK  
)<+t#5"  
四. 问题分析 )[]*Y]vSx  
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。 :MFF*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。 vTk\6o q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2x<A7l)6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 937 z*mh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ht,dMt>:  
7%0V?+]P  
五. 问题1:一致性 |l#<vw wE  
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?| h@H8oZ[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IHs^t/;Iv  
|ler\"Eu  
struct holder !Y95e'f.x  
  { @L/p  
  // e%wzcn  
  template < typename T > {pR4+g  
T &   operator ()( const T & r) const ~ 7^#.  
  { pFW^   
  return (T & )r; !!we4tWq  
} _=Eb:n+X  
} ;  ~0T;T  
tF&g3)D:NV  
这样的话assignment也必须相应改动: mV'XH  
q[ -YXO  
template < typename Left, typename Right > /]@1IC{Lk  
class assignment a:V2(nY  
  { 5nA *'($j  
Left l; *)| EWT?,  
Right r; IBn+4 2V  
public : oWP3Y.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~B704i  
template < typename T2 > <{Pr(U*7}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JsA.j qkB  
} ; [zw0'-h.  
,jc')#]9B  
同时,holder的operator=也需要改动: - fx?@  
&&s3>D^Ta  
template < typename T > f$|AU- |<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ix59(g  
  { ~ _G W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |~d8j'rt  
} TaqqEL  
.VG5 / 6zp  
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。 rQLl[a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 02RZ>m+  
CUI\:a-   
return l(rhs) = r; ^lP;JT?  
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。 +f"q^RIU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6M^NZ0~J  
}1}L&M@  
template < typename Tp > iU1yJ=  
class constant_t pcC/$5FQ  
  { hziPHuK9,  
  const Tp t; vvwQ/iJO4Q  
public : \nbGdka  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "+sl(A3`U  
template < typename T > j0q:i}/U,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =Y]'wb  
  { ,3P@5Ef  
  return t; S9mcThcZ  
} wOLA8UYW  
} ; ^NB\[ &  
9,J^tN@^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AL{r/h  
下面就可以修改holder的operator=了 hVe39BBtO  
,u@Vi0  
template < typename T > ZT d)4f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b uOpHQn  
  { bZ-_Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gCjW !t  
} /<e<-C*d&<  
(Z |Nz*<  
同时也要修改assignment的operator() ^/M-*U8ab  
l+XTn;cS  
template < typename T2 > sogdM{tz\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6cVJu%<V  
现在代码看起来就很一致了。 jV 98 2Y  
[~Vj(H=KwI  
六. 问题2:链式操作 [yn\O=%5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \NF5)]:  
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。 b sM ]5^  
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。 m#Dae\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。 HOSt0IHzty  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *$ kpSph  
kW4B @Zh  
template < typename T > $GJuS^@%  
struct result_1 &$NYZ3?9  
  { )C&'5z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O-,0c1ts  
} ; ;_iDiLC;  
x"83[0ib  
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: (CR]96n  
kD\7wz,ui  
template < typename T > yLgv<%8f  
struct   ref oU)Hco"_k  
  { LM2S%._cj;  
typedef T & reference; Q^} Ib[  
} ; 6^VPRp  
template < typename T > L )53o!  
struct   ref < T &> 5D6 ,B  
  { ,ui=Wi1  
typedef T & reference; _)XZ;Q  
} ; !lxq,Whr{  
`)TuZP_)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c_Lcsn  
EGw;IFj)  
template < typename T > vT{+Z\LL=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const khQ@DwO*\=  
  { h]>7Dl]  
  return l(t) = r(t); ko+fJ&$  
} _uq[D`=  
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。 :x[SV^fw[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ep)O|_=  
H~<w*[uT  
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 Y ow  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yB5JvD ?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4'# ?"I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OVUJiBp  
最后的布局是: vJ9IDc|[  
                Add /I48jO^2  
              /   \ {JlSfJw !  
            Divide   5 qtlcY8!  
            /   \ L]Dq1q8`  
          _1     3 A/TCJ#>l  
似乎一切都解决了?不。 b<27XZ@  
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。 wBI>H 7A  
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。 A/sM ?!p>_  
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: &HB!6T/  
| {Tq/  
template < typename Right > K};~A?ET,h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1"S~#  
Right & rt) const P^^WViVX  
  { {wh, "Ok_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' '<3;  
} jT*?Z:U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7-VP)|L#G  
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。 *X\J[$!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0q o]nw  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3W3)%[ 5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 f-`C1|\w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ] XjL""EbC  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: e]*@|e4b  
U W' @3#<?  
template < class Action > 4`/Td?THx  
class picker : public Action 9GtVcucN  
  { p8(Z{TSv  
public : `5 Iaz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a`6R}|ZB  
  // all the operator overloaded Dg}$;PK  
} ; $ww0$  
;[B-!F>  
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。 +'9E4Lpx  
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: agd^ga3  
D9JHx+Xf>  
template < typename Right > UIC~%?oIA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yrG=2{I  
  { S*V!t=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &3f^]n!@  
} .&2~g A  
g4^3H3Pd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yY_#fJj  
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。 zuS4N?t`p  
uc Ph*M  
template < typename T >   struct picker_maker 0]xp"xOwW  
  { MW|R)gt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f~:wI9  
} ; gMsB1|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z '~Ie~  
  { j:7AVnt  
typedef picker < T > result; u;9a/RI  
} ; ^@f.~4P*I  
heScIe N^`  
下面总的结构就有了: .oqe0$I  
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。 LRqlK\  
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。 j8W<iy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0M!GoqaA  
至此链式操作完美实现。 e.WKf,e"X  
uxlrJ1~M  
v}TFM  
七. 问题3 d' l|oeS  
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。 (,D:6(R7t  
y I}>  
template < typename T1, typename T2 > kD}vK+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y)2#\ F   
  { (qzBy \\p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '7 t:.88  
} 2  ZyO  
"R]wPF5u  
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: '"T9y=9]s  
fZb}-  
template < typename T1, typename T2 > Gn^m541  
struct result_2 $"ACg!=M  
  { X#tCIyK,nV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y|S>{$W  
} ; $r)NL  
1E=E ?$9sg  
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? x/0loW?q^  
这个差事就留给了holder自己。 x/ix%!8J  
    =w/AJ%6  
N@X(YlO  
template < int Order > LfN,aW  
class holder; R>B6@|}?  
template <> h@dy}Id  
class holder < 1 > tLcw?aB  
  { og&-P=4O  
public : zUq(bD  
template < typename T > Qna*K7kv  
  struct result_1 fr`Q 5!0  
  { ~ R eX$9  
  typedef T & result; Q/0oe())  
} ; 1A[(RT]  
template < typename T1, typename T2 > VfwH:  
  struct result_2 S6Y:Z0  
  { $\q.Zb  
  typedef T1 & result; f)mOeD*u|  
} ; DFvGc`O4  
template < typename T > "^)GnK +-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^!z(IE'  
  { MT6"b  
  return (T & )r; -Jt36|O  
} biV NZdA  
template < typename T1, typename T2 > gwr?(:?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <[K3Prf C  
  { q:=jv6T#  
  return (T1 & )r1; Dus!Ki~8(t  
} 0lV;bVa%  
} ; Mh MXn;VKj  
HPg%v |  
template <> N`~f77G  
class holder < 2 > F\^\,hy  
  { +ViL"  
public : Q\>mg*79  
template < typename T > X#HH7V>  
  struct result_1 nu Vux5:  
  { %y7ZcH'  
  typedef T & result; .osG"cS  
} ; qWf[X'  
template < typename T1, typename T2 > USaa#s4'  
  struct result_2 ) O&zb_{n  
  { q[ 9N4nj$<  
  typedef T2 & result; r&IDTS#  
} ; DP;:%L}  
template < typename T > 'Va<GHr>+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .PV(MV  
  { _Tm]tlV  
  return (T & )r; UA(4mbz+  
} @v3)N[|d  
template < typename T1, typename T2 > 3D^cPkX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qHT73_R  
  { }=Xlac_U  
  return (T2 & )r2; gAVD-]`  
} !c dY`f6x  
} ; K-@\";whF  
p5% %k-  
/nv+*+Q?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> >。 : dNJ2&kJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gpi_p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,Xr`tQ<@  
bI`JG:^b  
return l(i, j) = r(i, j); bZr,jLEf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?1zGs2Qs  
^;F5ymb3U  
  return ( int & )i; +25=u|#4r  
  return ( int & )j; aqWlX0+  
最后执行i = j; A3*(c3  
可见,参数被正确的选择了。 NC Y2^  
z`.<dNg  
'$eJATtC  
{> 8?6m-  
Z/!awf>  
八. 中期总结 *_7/'0E(3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o';/$xrH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8vtembna4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @WJ\W`P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \Rb:t}  
^do6?e`?-  
>#'?}@FWQN  
^b}Wl0Fn  
C/H;|3.X  
bwcr/J( Nb  
九. 简化 LAY:R{vI  
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。 _*n `*"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m OE!`fd  
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: FD&^nJ_{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J#ClQ%  
  +-*/&|^等 qS"#jxc==+  
2. 返回引用。 ]T)<@bmL  
  =,各种复合赋值等 !dU$1:7  
3. 返回固定类型。 t%J1(H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }}ic{931  
4. 原样返回。 */_'pt  
  operator, IF-y/]  
5. 返回解引用的类型。 Jz3,vV fQ:  
  operator*(单目) !s?SI=B8  
6. 返回地址。 FvYciU!  
  operator&(单目) a s('ZD.9  
7. 下表访问返回类型。 L &hw- .Q  
  operator[] >fth iA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s$? LMfT  
  operator<<和operator>> &CSy>7&q  
hvQXYo>TZx  
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。 %4Qs|CM)m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {qbe ye!  
:>r W`= e'  
template < typename Left > yTh%[k  
struct value_return (x?Tjyzw  
  { 9thG4T8  
template < typename T > psc Fb$b  
  struct result_1 i;s;:{cn  
  { kU=U u>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m(}}%VeR"z  
} ; 2  
A<"< DDy  
template < typename T1, typename T2 > GBWL0'COV  
  struct result_2 UV0[S8A  
  { ,|}mo+rb-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V=% ;5/  
} ; __FEdO  
} ; yN0`JI  
^Y+Lf]zz*  
GN9kCyPK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a@ <-L  
%+Y wzL{  
下面我们来剥离functor中的operator() ?@;)2B|q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z<^!N)  
,W|-?b?   
return l(t) op r(t) 02trjp.f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B>m*!n: l  
return op l(t) 9xhc:@B1J  
return op l(t1, t2) V>,=%r4f  
return l(t) op 'P" i9j  
return l(t1, t2) op 9=3DYCk/  
return l(t)[r(t)] &e;Qabwxva  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c-}[v<o  
% @+j@i`&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .-/IV^lGv  
单目: return f(l(t), r(t)); **kix  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /*k_`3L  
双目: return f(l(t)); jl&Nphp  
return f(l(t1, t2)); 6}e*!,2Xj  
下面就是f的实现,以operator/为例 6]d]0TW_  
qP<D9k>  
struct meta_divide SY[3O  
  { LX oJw$C  
template < typename T1, typename T2 > x.wDA3ys  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7`&ISRU4  
  { $7c,<=  
  return t1 / t2; 3\Q9>>  
} /e?0Iv" 8>  
} ; dt,Z^z+" E  
d[J_iD{ &  
这个工作可以让宏来做: ^ r(My}  
$--+M D29Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f$:SacF  
template < typename T1, typename T2 > \ h_S>Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L YF|  
以后可以直接用 P/|1,S k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c$71~|-[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K)~aH  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {vCtp   
1^X)vck  
;l0 dx$w  
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 o0f`/ 6o  
y32$b,%Xi,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KNd<8{'.  
class unary_op : public Rettype L/exR6M7  
  { /*,_\ ;  
    Left l; ?_^{9q%9  
public : Q N#bd~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j]<K%lwp  
B5|\<CF  
template < typename T > dCTyfXou[=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OQB7C0+ &  
      { HNv~ZAzBG-  
      return FuncType::execute(l(t)); Cd"{7<OyM4  
    } wN4#j}C  
]lBCK  
    template < typename T1, typename T2 > C` ky=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >20dK  
      { `(0B09~7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z<vh8dNl  
    } 4,c6VCw3+  
} ; SnQT1U%  
ybE 2N  
YnU)f@b#  
同样还可以申明一个binary_op pC>h"Hy  
CCe>*tdf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |&rCXfC  
class binary_op : public Rettype BB(6[V"SV  
  { LrbD%2U$j5  
    Left l; o!":mJy  
Right r; y7fy9jQ 8.  
public : SnmUh~`L~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a~$Y;C_#<  
bC1G5`v_D  
template < typename T > !LwHKCj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dM^Z,; u  
      { )B0%"0?`8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >!xyA;  
    } GgG #]a!_f  
pcwYgq#5  
    template < typename T1, typename T2 > t'Wv? ,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 s5(eQI  
      { ufL<L;Z\;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R~k`KuY@!  
    } r9})~>   
} ; 5P-t{<]tx  
([dd)QU  
X$ ZVY2  
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 A!B.+p[ G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4v hz`1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) za@/4z  
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。 uwSSrT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0>N6.itOz  
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。。。 J4"Fj, FS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fyb;*hgu  
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) lt&(S)  
下面是修改过的unary_op SULFAf<  
daI_@kY"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z%qtAPd  
class unary_op 3>aEP5  
  { bPU i44P  
Left l; r_#dh  
  zR^Gy"  
public : gYc]z5`  
QH9t |l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :]@c%~~!&  
tO3R&"{  
template < typename T > S-7&$n  
  struct result_1 _NsEeKU  
  { K8sRan[4}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~I@ls Ch  
} ; W-n4w Ij"  
T"_'sSI>tF  
template < typename T1, typename T2 > *(F`NJ 3  
  struct result_2 WYUDD_m  
  { mOsp~|d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z)#UCoK!c  
} ; QkdcW>:a7  
4\Y5RfLB_  
template < typename T1, typename T2 > L>h8>JvQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nTEN&8Y>R  
  { Gs,:$Im  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -V|"T+U  
} %'=*utOxy  
zXn-E  
template < typename T > PC#^L$cg}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #_wq#rF  
  { 2M-[x"\1/  
  return OpClass::execute(lt(t)); P9 <U+\z  
} &3[oM)-V  
^es]jng`  
} ; W-=6:y#A  
tNi>TkC}`  
`x9Eo4(/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug J, 9NVw$  
好啦,现在才真正完美了。 ##7y|AwK  
现在在picker里面就可以这么添加了: GkIY2PD  
}aVZ\PDg  
template < typename Right > 3 !@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "d_wu#fO)  
  { YNEwX$)M,B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JNfL jfE)<  
} ) CP  
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。 (j&:  
\!-BR0+y;  
"+F'WCJ-(*  
y>P+"Z.K%}  
$oK&k}Q  
十. bind *|fF;-#v  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +(3_V$|Dv  
先来分析一下一段例子 ::|~tLFu  
qz-QVY,  
2X?GEO]/4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hzqJ!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U#` e~d t<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mLX/xM/T?/  
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。  x]+PWk  
我们来写个简单的。 "jFf}"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )D,KG_7l  
对于函数对象类的版本: HeRi67  
L=r*bq  
template < typename Func > *VZ|Idp  
struct functor_trait hH8&g%{2  
  { $ F2Uv\7=  
typedef typename Func::result_type result_type; dZU#lg  
} ; iVXt@[  
对于无参数函数的版本: lK0ny>RB  
[0 F~e  
template < typename Ret > $.SBW=^V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \#{PV\x:Nn  
  { *; Jb=  
typedef Ret result_type; /T w{JO#Q  
} ; 6_Fr\H  
对于单参数函数的版本: P8tdT3*6/  
: uncOd.  
template < typename Ret, typename V1 > HL38iXQ( 3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h: ' |)O  
  { #Iw(+%D  
typedef Ret result_type; $ Habhw  
} ; jx: IK  
对于双参数函数的版本: q< JCgO-F<  
;w7mr1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y6XOq>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WAa45G  
  { B*(]T|ff<  
typedef Ret result_type; p)y5[HX  
} ; j/O~8o&  
等等。。。 i5VZ,E^E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )6OD@<r{  
-50DGA,K6  
template < typename Func > ;CYoc4e  
struct func_return _fHC+lwN  
  { B/twak\  
template < typename T > sdFHr4  
  struct result_1 `H+"7SO  
  { p}1i[//S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G{U#9   
} ; .H" ?& Mf  
)9]a  
template < typename T1, typename T2 > ".?4`@7F\  
  struct result_2 XUqorE  
  { Eb8pM>'qM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; //R"ZE@d\  
} ; 8 #_pkVQw:  
} ; O=B =0  
H+v&4}f  
&."$kfA+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bn}woyJdx  
\T7Mt|f:5  
template < typename Func, typename aPicker > (jT)o,IW&  
class binder_1 Y6` xb`  
  { 1EyN |m|  
Func fn; k# [!; <  
aPicker pk; y>I2}P  
public : l5[5Y6c>  
2Ez<Iw  
template < typename T > E9:@H;Gc  
  struct result_1 cS ~OxAS  
  { 3:)z+#Uk6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ARKM[]  
} ; NXW*{b  
u,^CFws_  
template < typename T1, typename T2 > l2D*b93  
  struct result_2 F2"fOS  
  { +jm,nM9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \TQZZ_Z  
} ; @-U\!Tf  
_D '(R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [&)]-2w2  
OUX7 *_  
template < typename T > 9/ <3mF@E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ['d9sEv.  
  { #N|\7(#~u  
  return fn(pk(t)); OF-k7g7  
} ~tDYo)hH8  
template < typename T1, typename T2 > aJu&h2 G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7sot?gF  
  { %yRXOt2(  
  return fn(pk(t1, t2)); mQ"~x]  
} "Ep"$d  
} ; eg0_ <  
iq#{*:1  
"+HJ/8Dd1  
一目了然不是么? 70'OS:J=\  
最后实现bind LEb$Fd  
s,z~qL6&  
19 !?oeOU  
template < typename Func, typename aPicker > *1|7%*!8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ACszx\[K3  
  { ,06Sm]4L,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'Y 38VOI%  
} ]C_+u_9  
BU`X_Z1)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -f+#j=FX  
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。 JcAsrtrG]  
S 'a- E![  
十一. phoenix kDmm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R9XU7_3B  
>F/^y O  
for_each(v.begin(), v.end(), ) .~ "  
( Kk3+ ]W<  
do_ p3s i\Fm!  
[ V9c.(QY|f  
  cout << _1 <<   " , " <c+.%ka  
] 1`cH EAa  
.while_( -- _1), 2t= = <x  
cout << var( " \n " ) Ge^`f<f  
) ejN/U{)jK'  
); u`bD`kfT>  
'eM0i[E+`  
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: JEUU~L;  
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 0TU3 _;o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 57\ 0MQO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c=! >m  
9&+]YY CS-  
K<S3gb?0  
template < typename Cond, typename Actor > n`Q@<op  
class do_while K;F1'5+=D  
  { .. `I <2  
Cond cd; #M-!/E  
Actor act; SUS=sR/N  
public : fG0?"x@>  
template < typename T > a6{Zp{"Y  
  struct result_1 J8ni}\f  
  { 4cjfn'x  
  typedef int result_type; fdl.3~.C  
} ; uwe#& V-  
H:fKv7XL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I}C2;[aB  
'l*X?ccKy  
template < typename T > %>KbaM1b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pMfb(D"  
  { wQxI({k@  
  do 1@]&iZ]  
    { )[rVg/m  
  act(t); C'6I< YX  
  } '$ei3  
  while (cd(t)); YxF@1_g  
  return   0 ; sd%j&Su#4  
} (7 I|lf e  
} ; nrac )W  
t G_4>-Y#w  
ASqYA1p.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U1\7Hcs$  
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。 4 m:h&^`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。 Wjb_H (D  
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。 R)NSJ-A!2  
下面就是产生这个functor的类: R1];P*>%gZ  
BT7{]2?&V  
gInh+XZs  
template < typename Actor > ,!orD1,'  
class do_while_actor h}O tz "  
  { `/O`%6,f1!  
Actor act; QLqtE;;)JK  
public : J0xHpe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6bm7^e(  
,#Z%0NLe  
template < typename Cond > [LoQYDku  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HP# SR';E  
} ; (W}F\P  
WZQ2Mi<&1'  
c'oiW)8;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。 $ XjijD9R  
最后,是那个do_ P6+ B!pY  
nI:M!j5s`  
5(>=};r+  
class do_while_invoker ">}6i9o  
  { uw;Sfx,s  
public : VF`!ks  
template < typename Actor > fyQOF ItM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Giyh( DL  
  { {&5lZ<nu8A  
  return do_while_actor < Actor > (act); m8sd2&4  
} .}==p&(  
} do_; f-%M~:  
QjTSbHtH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (/:m*x*6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {JE [  
最后来说说怎么处理break和continue IkCuw./  
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。 "6B@V=d  
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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