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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4'&BpFDUb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .+h pxZ  
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, }* JMc+!9@  
a=VT|CX[  
x`i`]6q  
S\gP=.G  
  class filler *wcoDQ b;  
  { 4+,Z'J%\[7  
public : vyGLn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,5*xE\9G  
} ; uiA:(2AQ  
5T#D5Z<m  
RQNi&zX/  
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: %=y3  
Q}]kw}b  
j],.`Y  
1Z8oN3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ] Nipo'N;  
aZ`ags ofk  
$VIq)s2az|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I]1Hi?A2  
N\p]+[6  
N o\&~  
J5 ( D7rp#  
二. 战前分析 @rE )xco  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w{EU9C  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7#qL9+G  
6FMW g:{  
@6'E8NFl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #2ASzCe  
  /* --------------------------------------------- */ n3j h\  
vector < int *> vp( 10 ); *r$.1nke  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +Z2<spqG  
/* --------------------------------------------- */ KXCmCn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >I~z7 JS  
/* --------------------------------------------- */ ^QR'yt3e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }px]   
  /* --------------------------------------------- */ Kg-X]yu*0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i9U_r._qj;  
/* --------------------------------------------- */ G<6grd5PP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $50"3g!Y  
}(EOQ2TI  
z}2e;d 7  
WTs[Sud/  
看了之后,我们可以思考一些问题: G11.6]?Gg  
1._1, _2是什么? Jd"s~n<>K  
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。 #gJ~ {tA:  
2._1 = 1是在做什么? lNVAKwW2#  
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。 \[I .  
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。 $= xQX  
~<OjXuYu  
i/~QJ1C  
三. 动工 (ul-J4E\O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %kFELtx  
(H%d]  
CVG>[~}(9'  
EFt`<qwj  
template < typename T > <`UG#6z8  
class assignment rtmt 3  
  { 15o *r  
T value; ,Ysl$^\  
public : U]U)'  
assignment( const T & v) : value(v) {} L^{;jgd&T9  
template < typename T2 > $_zkq@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mKQST ]5  
} ; fB,1s}3Hn  
W)msaq,  
"u8o?8+q~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G,|]a#w&v.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B~g05`s  
;=\5$J9  
pQ^,.[[  
uPC qO+f  
  class holder R:BBNzY}f  
  { nk|N.%E  
public : &z X 3  
template < typename T > jl-Aos"/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RR"W O  
  { Y\Qxdq  
  return assignment < T > (t); ])j|<W/  
} skD k/-*R  
} ; 6 #x)W  
~73i^3yf  
<kXV1@>  
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,Wm{+H-O  
3 s_k>cO=  
  static holder _1; 0Q- Mxcj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ENx@Ex  
f,HzrHax  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [q+e]kD  
而不用手动写一个函数对象。 H@2"ove-uC  
fqk Dk  
h?3,B0G  
PUjoi@]  
四. 问题分析 Ie&b <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。 hp]ng!I{\u  
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。 v;bP8)mI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3ES[ N.V#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,*nZf|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g y e(/N+I  
xV>iL(?  
五. 问题1:一致性 [b i3%yWh  
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?| vMZ7uO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _95}ifSVm  
NBqV0>vR  
struct holder f5yux}A{  
  { _{c|o{2sj  
  // &I}T<v{f  
  template < typename T > Q),3&4pM  
T &   operator ()( const T & r) const NB W%.z  
  { lKV\1(`  
  return (T & )r; jq("D,  
} ,v}?{p c  
} ; *L;pcg8{  
Q%n{*py  
这样的话assignment也必须相应改动: P7wqZ?  
>)n4s Mq  
template < typename Left, typename Right > aq0iNbv@  
class assignment s@ 2 0#D  
  { ^?s~Fk_V  
Left l; R7B,Q(q2-  
Right r; :e&n.i^  
public : gVnws E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KM6N'x^z  
template < typename T2 > Y1fy2\<'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @ k+%y'Y?  
} ; (3N"oE.b]  
.A*VLF*m  
同时,holder的operator=也需要改动: oGJ*Rn)Z  
5qd_>UHp  
template < typename T > XYb^C s;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KZrMf77=  
  { '6o`^u>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hEv=T'*,K)  
} CP]S-o}yd  
o=-Vt,2{  
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。 b\?7?g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gv#c~cX]  
&SjHrOG?  
return l(rhs) = r; ~&DB!6*  
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。 a/QtJwIV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /UpD$,T|^|  
~MhgAC  
template < typename Tp > +HOCVqx  
class constant_t )+n,5W  
  { JQ"`9RNb  
  const Tp t; Xq,UV  
public : BKC7kDK3H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ceb s.sF:  
template < typename T > gV"qV   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =f4[=C$&`  
  { <G~} N  
  return t; &2io^A P  
} '?"t<$b  
} ; ceFsGdS  
(odR'#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OU,PO2xX9  
下面就可以修改holder的operator=了 29Gwv  
&Y54QE".  
template < typename T > 0%xR<<gir  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sK`~Csb iB  
  { n#+%!HTh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )-+\M_JK5  
} x">W u2  
m]FaEQVoE  
同时也要修改assignment的operator() [j)\v^m  
.M9d*qp`S  
template < typename T2 > +Lm3vj_ N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j+DE|Q&]I  
现在代码看起来就很一致了。 3h9Sz8  
7P<r`,~k-  
六. 问题2:链式操作 [G{rHSK5tQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `fBG~NDw  
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。 OUEI~b1  
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。 7FmbV/&c  
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。 qwq/Xcv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct . i{>Z  
.FIt.XPzv  
template < typename T > omM&{ }8g  
struct result_1 ~ X-)_zH  
  { f._l105.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uiktdZ/f  
} ; vk  @%R  
u0m5JD0/  
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: $%7I:  
C#MF pT  
template < typename T > M{`/f@z(  
struct   ref :s'o~   
  { q} ]'Q -  
typedef T & reference; j/)"QiS*?  
} ; JDLTOLG  
template < typename T > &w+;N5}3  
struct   ref < T &> slU  
  { (k%GY< bP  
typedef T & reference; W8w3~  
} ; 01U *_\  
+>JdYV<?0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j?EskT6  
h ?uqLsRl  
template < typename T > 06 QU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5Z/yhF.{  
  { duX0Mc. 0P  
  return l(t) = r(t); M]}l^ m>L  
} 2Y400  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >(hSW~i~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cVO,~I\\  
8g\wVKkTQp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 hf;S]8|F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q5Fs)B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YiD-F7hf.*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IUOxGJ|rO  
最后的布局是: L2KG0i`+  
                Add -x{dc7y2  
              /   \ `/z_rqJ0CL  
            Divide   5 k@#5$Ejc2  
            /   \ ,zQo {.  
          _1     3 UQ/qBbn  
似乎一切都解决了?不。  s[3e=N  
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。 y8G&Wg aCi  
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。 P Q7A~dw9  
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: Y4d3n  
)FRM_$t  
template < typename Right > bF*NWm$Lf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |+>uA[6#  
Right & rt) const wZ#Rlv,3Wa  
  { 2@vJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KkEv#2n  
} A]7<'el=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >ajuk  
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。 *myG"@P4hW  
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。 Mtm/}I  
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。 pe9@N9_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。 d')-7C  
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? gw"~RV0  
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: o/C(4q6d  
g& k58{e  
template < class Action > )l_@t(_  
class picker : public Action $f#agq_  
  { ~4Pc_%&i  
public : Ht#@'x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Cezh l  
  // all the operator overloaded PocYFhWQ`  
} ; qD#VbvRc9+  
syv$XeG=}  
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。 x[QZ@rGIW  
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: 9M_(He -  
,|+Gls  
template < typename Right > vv6?V#{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j Fma|y  
  { petW M@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n"6;\  
} 2#3^skj  
[8"ojhdV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #Z\ O}<  
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。 Cp#)wxi6[y  
FXV`9uq}Z  
template < typename T >   struct picker_maker $J.T$0pFa  
  { k@V#HC{t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,_D" ?o  
} ; w1r$='*I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'CXRG$D  
  { r [s!F=^  
typedef picker < T > result; p~2UUm V  
} ; LvJGvj  
@wp4 |G  
下面总的结构就有了: [|[>}z:  
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。 `2 `fiKm  
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。 JS2nXs1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,m^;&&  
至此链式操作完美实现。 B<7/,d'  
=oX>Ph+ P  
1DE@N1l  
七. 问题3 eWvo,4  
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。 MAqLIf<G  
!"Q}R p  
template < typename T1, typename T2 > _n"Ae?TP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fj>C@p  
  { 09S6#;N&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {fV}gR2  
} xY\ 0 zQ  
auHFir 8f  
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: u3J?bR  
e8}Ezy"^  
template < typename T1, typename T2 > MgJ36zM  
struct result_2 $Z?\>K0i  
  { +Llo81j&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0:&ZnE}##  
} ; 6_gnEve h  
15{Y9!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GKiukX$'  
这个差事就留给了holder自己。 ~ttY(w CV  
    g> S*<  
Xl_Uz8Hp  
template < int Order > rR,2UZR  
class holder; TeQNFo^_8  
template <> ?":'O#E  
class holder < 1 > >u0w.3r#  
  { C`V)VJM  
public : T*~H m  
template < typename T > 3=  -pG  
  struct result_1 C+{l7QT$t  
  { (\a6H2z8l  
  typedef T & result; tNIlzR-  
} ; g~S)aU\:,  
template < typename T1, typename T2 > % ."@Q$lA  
  struct result_2 N^w'Hw0  
  { ~D[?$`x:  
  typedef T1 & result; re &E{  
} ; DJ@|QQ  
template < typename T > wmU0E/{9]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AoaN22  
  { [xb]Wf  
  return (T & )r; p?X02 >yA  
} %ZP+zh n}  
template < typename T1, typename T2 > c+dg_*^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?BA^YF  
  { q<#>HjC  
  return (T1 & )r1; "YU{Fkl#j  
} zsXoBD\h  
} ; wnLi2k/Dt<  
m-/j1GZ*  
template <> qTQ!jN  
class holder < 2 > "xRBE\B  
  { B>y9fI  
public : jZoNi  
template < typename T > }/P5>F<H[  
  struct result_1 B;K`q  
  { IJIzXU  
  typedef T & result; zTbVp8\pI  
} ; C0*@0~8$9  
template < typename T1, typename T2 > hsKmnH@#  
  struct result_2 fV:4#j  
  { )yK[Zb[  
  typedef T2 & result; HO)/dZNU  
} ; p&-'|'![l  
template < typename T > 'R<&d}@P*#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9@ 16w  
  { 9Z5D\yv?H  
  return (T & )r; 3q:n'PC)C  
} 3]&o*Ib1`_  
template < typename T1, typename T2 > evA/+F ,&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qFQ 8  
  { NS)}6OI3~"  
  return (T2 & )r2; &sXRN &Fp  
} h].~#*  
} ; COzyG.R.  
`(6r3f~XJ  
G rmzkNlN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OS|>t./U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C[!MS5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wCf~O'XLw  
{O<l[|Ip  
return l(i, j) = r(i, j); [+m?G4[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l7{oi!   
^ci3F<?Q=  
  return ( int & )i; 1?*  
  return ( int & )j; 0 [?ny`Y  
最后执行i = j; z7M_1%DEx  
可见,参数被正确的选择了。 7pA /   
I\~ G|B  
hI?sOR!  
~9)"!   
fb~=Y$|  
八. 中期总结 p[lNy{u~M  
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: $;M:TpX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <GHYt#GIZ+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [[d(jV=*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @~c6qh  
]ul$*  
x_Jwd^`t!  
R" )bDy?  
uEyH2QO  
gBh;=vOD  
九. 简化 I+>%uShm  
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}ok*{"J<>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z[\ O=1E,  
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: pD]0`L-HJU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0;4t&v7  
  +-*/&|^等 @_:]J1jw7  
2. 返回引用。 mC?i}+4>4R  
  =,各种复合赋值等 K{b(J Nd  
3. 返回固定类型。 &[NG]V!Oc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8t@p @Td|  
4. 原样返回。 bl_H4  
  operator, y2]-&]&  
5. 返回解引用的类型。 ydw)mT44K  
  operator*(单目) >9RD_QG7  
6. 返回地址。 {u1V|q  
  operator&(单目) aL J(?8M@  
7. 下表访问返回类型。 [.RO'>2z  
  operator[] )o-Q!<*1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t#%R q  
  operator<<和operator>> '>$]{vQ3  
E0%~! b  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 b@3_L4~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .q&'&~!_  
k+I}PuG  
template < typename Left > !RyO\>:q  
struct value_return \#o2\!@`  
  { K=!Bh*  
template < typename T > fwK}/0%  
  struct result_1 (b'B%rFO  
  { VJ ^dY;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; it]E-^2>  
} ; p!k7C&]E  
b'6- dU%  
template < typename T1, typename T2 > \U|ZR  
  struct result_2 xss`Y,5?  
  { !mWiYpbU+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x.8TRMk^  
} ; ` PYJ^I0  
} ; f2,jh}4  
>pU:Gr  
*@d&5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %QKZT=}  
#2r}?hP/m  
下面我们来剥离functor中的operator()  /'31w9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +w=AJdc  
o9cM{ya/>  
return l(t) op r(t) 5M9 I,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &WNf M+  
return op l(t) JaB<EL-9r2  
return op l(t1, t2) Gmf B  
return l(t) op [<'-yQ{l\  
return l(t1, t2) op Us+pc^A  
return l(t)[r(t)] z<B8mB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `--TP  
A^q[N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j"AU z)x  
单目: return f(l(t), r(t)); r}uz7}z %"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D#&q&6P{  
双目: return f(l(t)); nLV9<M Zm  
return f(l(t1, t2)); y*D]Q`5cag  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oft4- 4$E  
sP^R/z|Y  
struct meta_divide "M|zv  
  { hKzSgYxP=t  
template < typename T1, typename T2 > tv!_e$CR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a'!zG cT  
  { Qt vYv!  
  return t1 / t2; 4)1s M=u  
} +la2n(CAK  
} ; pv&y91  
B<C*  
这个工作可以让宏来做: KiJT!moB  
O(+phRwJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4lBU#V7  
template < typename T1, typename T2 > \ D@!=d@V.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wm+/e#'&  
以后可以直接用 fu90]upz~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J!:SPQ  
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 eds26(  
(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。。。) bQ~j=\[r  
,=l7:n  
}1>[  
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 2(/g}  
i+gQE!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3E 3HL7  
class unary_op : public Rettype ,\qs4&  
  { $V1;la!  
    Left l; K~22\G`  
public : 6 ND`l5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 !'A:;  
4C FB"?n0  
template < typename T > Q'%PNrN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W3iZ|[E;  
      { _6wFba@>/n  
      return FuncType::execute(l(t)); }N*_KzPIa  
    } G#MdfKH  
gdkwWoN .  
    template < typename T1, typename T2 > Unsogd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Pg@M  
      { {#)0EzV6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -YsLd 9^4  
    } Nj?/J47?,  
} ; qu|B4?Y/CR  
.|/~op4;  
f]`vRvbe  
同样还可以申明一个binary_op S{Er?0wm.R  
y~75r\"R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^$ t7+g  
class binary_op : public Rettype 6oBfB8]:d  
  { >Jp:O 7  
    Left l; r3>i+i42  
Right r; 8jyG" %WO  
public : Sv  &[f}S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J9=m]R8T  
U*3uq7  
template < typename T > 5< ja3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zL\OB?)5J  
      { *6} N =Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VO"("7L  
    } Ntbg`LGf'!  
Dq)j:f#QM  
    template < typename T1, typename T2 > hXA6D)   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]8T!qS(UJd  
      { sVl-N&/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VZ\B<i  
    } A,`8#-AX  
} ; VqS#waNrx  
i F+vl]  
n/h,Lr)Z  
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 %?m$`9yU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HQB(*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8H_l:Z[: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。 D_x +:1(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4T=u`3pD7l  
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。。。 kV3 8`s>+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N2w"R{)j\  
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) 3"P }n  
下面是修改过的unary_op 5sb\r,kW  
eQ&ZX3*}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > . Z%{'CC  
class unary_op 3K_A<j:  
  { PTEHP   
Left l; ldp%{"ZZ  
  L@gWzC~?Q  
public : LU9A#  
"70WUx(\t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W>O~-2  
39=1f6I1  
template < typename T > :duo#w"K  
  struct result_1 =dFv/F/RW  
  { kSDZZx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ mI0Bk  
} ; vPD] hs  
0q'w8]m  
template < typename T1, typename T2 > $5*WLG&AK  
  struct result_2 PpgP&;z4  
  { lhkwWbB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [B|MlrZ  
} ; M{*Lp6h  
Uy$)%dYfq5  
template < typename T1, typename T2 > p1|f<SF')  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o9H^?Rut  
  { nG;8:f`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xQ@^$_  
} |JVk&8 ?8  
_~T!9  
template < typename T > 1u6^z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _-#'j2  
  { ka3u&3"  
  return OpClass::execute(lt(t)); vo#UtN:q  
} +mp@b942*  
<-u8~N@43W  
} ; X0n~-m"m  
%b"\bHH  
1[yq0^\]M[  
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 ('hE r~&  
好啦,现在才真正完美了。 E~_]Lfs)  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^/U|2'$'>E  
8f3vjK'  
template < typename Right > YWxc-fPZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UNkCL4N  
  { l'TWkQ-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \xS&v7b  
} z d-Tv`L#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 EMfdBY5  
EeF'&zE-  
ANps1w#TP  
R@`y>XGNJ  
.Fa4shNV  
十. bind ZAXN6h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y2?.}ZO  
先来分析一下一段例子 yd?x= |  
#jxe%2'Ot  
q2et|QCru  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fOMvj%T@2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zBe8,, e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `IY/9'vT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n8D xB@DI  
我们来写个简单的。 KFFSv{m[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?IGVErnJJC  
对于函数对象类的版本: [NTtz <i@  
:P(K2q3  
template < typename Func > &Ky_v^  
struct functor_trait :"!9_p(,,  
  { r!{LLc}>  
typedef typename Func::result_type result_type; hc'-Dh  
} ; %Pqf{*d8  
对于无参数函数的版本: C,.Ee3T  
*Otg*, \  
template < typename Ret > (1NA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W<E47  
  { .({smN,B  
typedef Ret result_type; q| LDo~H  
} ; Co3:*nbRv  
对于单参数函数的版本: 17OH]  
4~N[%>zJ  
template < typename Ret, typename V1 > }ga@/>Sl&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S*,rGCt'T  
  { w#g#8o>'  
typedef Ret result_type; P';?YV0  
} ; @, Wvvh  
对于双参数函数的版本: %3$*K\Ai  
H8'Z#"h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DHY@akhrK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !eUDi(   
  { K/}rP[H  
typedef Ret result_type; bpxeznz  
} ; P8?Fm`  
等等。。。 pm9%%M$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gB4U*D0[e~  
+a*^{l}AST  
template < typename Func > p+Y>F\r&w  
struct func_return <dvy"Dx   
  { + Q6l*:<|c  
template < typename T > Zw~+Pb  
  struct result_1 uy}%0vLo  
  { `3Uj{w/Q:L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q pmsOp|  
} ; E=#0I]v[  
%bdjBa}  
template < typename T1, typename T2 > "1-}A(X  
  struct result_2 4DOK4{4?5  
  { |#*'H*W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o#hjvg  
} ; m{7(PHpw  
} ; Ogp"u b8  
\~5C7^_  
S*sT] J`!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y9`5G%  
DzheoA-+L'  
template < typename Func, typename aPicker > XyOl:>%L!P  
class binder_1 %DQhM,c@  
  { V3ndV-uQE  
Func fn; RTFZPq84  
aPicker pk; V14B[|YM<  
public : .YZgOJi  
_Dwqy(   
template < typename T > R+7oRXsu  
  struct result_1 yZWoN&  
  { 1u|Rl:Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZZyDG9a>7  
} ; j6g[N4xr  
xrN &N_K#  
template < typename T1, typename T2 > # (- Qx  
  struct result_2 %~QO8q_7  
  { LbII?N8`N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T t>8?  
} ; $\? yAE  
Rd>B0;4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a:_I  
2r 6'O6v  
template < typename T > m B\C?=_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zR32PG>9  
  { yu;SH[{Wi  
  return fn(pk(t)); _kY#D;`:r  
} W.w)H@]7m  
template < typename T1, typename T2 > r lKlpl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H&yD*@  
  { XB[<;*Iz  
  return fn(pk(t1, t2)); 0j_bh,zG#  
} 8O"U 0  
} ; .E@|D6$D  
9Mgq1Z  
d|iy#hy"_  
一目了然不是么? Q*XE h  
最后实现bind q}FVzahv  
4);)@&0Md~  
B7Tk4q\;Q  
template < typename Func, typename aPicker > . ]8E7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y8\S}E 0  
  { @EoZI~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dCFlM&(i  
} ZY56\qcY  
d;+[i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e9E\% p  
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。 l)-Mq@V  
@K:N,@yq  
十一. phoenix w ;e(Gb%9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A4QcQ"  
W8g' lqc|  
for_each(v.begin(), v.end(), h},oF!,  
( p\ Lq}tk<  
do_ JO'>oFv_W  
[ c )7j QA  
  cout << _1 <<   " , " :h1pBEiH  
] zW8*EE+,  
.while_( -- _1), d` Sr4c  
cout << var( " \n " ) v0Ir#B,[H  
) ]p!Gt,rYq  
); -TV?E%r  
cc44R|Kr$$  
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: O6].*25  
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 {ccIxL /~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7_# 1Ec|;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4c+$%pq5  
^W7X(LQ*+  
'>(.%@  
template < typename Cond, typename Actor > Y\=FLO9  
class do_while 6yy;JQAke  
  { } 17.~  
Cond cd; &Z^ l=YH,  
Actor act; Em7 WDu0  
public : J# kl 7  
template < typename T > vJ`.iRU|  
  struct result_1 .O0O-VD+a  
  { 9GdB#k6W`  
  typedef int result_type; 3u33a"nL8  
} ; 8by@iQ  
Y $-3v.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9,]5v +  
?tg  y|  
template < typename T > *XWq?hi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \VSATL:]  
  { >b.^kc  
  do /b;K  
    { 4eH.9t  
  act(t); ai*b:Q  
  } Z"s|]K "  
  while (cd(t)); nmjm<Bu  
  return   0 ; 8I,QD` xu  
} (3dPLp:K  
} ; m%#`y\]I  
j'p1q  
\ /|)HElKR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *U l*%!?D  
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。 19q{6X`x  
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。 @InZ<AW>|  
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。 !Ss HAE|  
下面就是产生这个functor的类: ,DnYtIERo  
mceG!@t  
1t9.fEmT  
template < typename Actor > rbqo"g`  
class do_while_actor ,LOQDIyn  
  { N]YtLa,t  
Actor act; Jg$xO@.  
public : _;RVe"tR#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {I{:GcS  
$ex!!rqN|  
template < typename Cond > {0YAzZ7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N{d@^Yj  
} ; Br d,Eg  
Cz^Q5F`  
fYrGpW( `  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VK3it3FI>3  
最后,是那个do_ o5aLU Wi-  
c3 &m9zC  
;pRcVL_4  
class do_while_invoker T{vR,  
  { )$x_!=@1  
public : $(q>mg:H  
template < typename Actor > y0ckm6^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P|jF6?C  
  { SJgY  
  return do_while_actor < Actor > (act); o{-<L  
} ;2giZ\  
} do_; f*xpE`&  
7 boJ*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kVDe6},D7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %|XE#hw  
最后来说说怎么处理break和continue Rn+4DcR  
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。 1QJBb \  
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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