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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kq8.SvIb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C[6} 8J|  
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, <Y:{>=  
Nu/wjx$b  
B/0Xqyu  
=+DfIO  
  class filler #p*D.We  
  { DS%~'S  
public : n 9PYZxy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0*]n#+=  
} ; x+EkL3{  
Je5}Z.3m  
ose(#n40  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: nm Y_)s  
nl5A{ s  
#oW" 3L{,  
< KG q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E2K{9@i  
X|y(B%:  
vJ9I z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Vdd HK  
d<K2 \:P{}  
r2yJ{j&s  
ti'B}bH>'  
二. 战前分析 70Jx[3vr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 jVi> 9[rz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 oq${}n<  
3>M%?d  
B\S}*IE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B>.x@(}V~  
  /* --------------------------------------------- */ & OYo  
vector < int *> vp( 10 ); x<5ARK6\=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %|j`z?i|  
/* --------------------------------------------- */ y^Uh<L0M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U}@xMt8@l  
/* --------------------------------------------- */ *IX<&u#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v|\3FEu@  
  /* --------------------------------------------- */ aKjP{Z0k$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5(>SFxz"t  
/* --------------------------------------------- */ ,2YZB*6h{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~=va<%{ U  
;NU-\<Q{  
`6$|d,m5  
)Zf1%h~0r  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0vX4v)-^u  
1._1, _2是什么? xt_:R~/[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {Y-~7@  
2._1 = 1是在做什么? 0FSNIPx  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "i#aII+T  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 % IHIXncv[  
"!+gA&  
{ETM >  
三. 动工 Z _Wzm!:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `AYq,3V  
}@eIO|  
:*f  2Bn  
@}=(4%  
template < typename T > hw$!LTB2  
class assignment d~1uK-L]*  
  { b9-IrR4h  
T value; nr2 Q[9~  
public : _Jy7` 4B.  
assignment( const T & v) : value(v) {} F~q(@.b  
template < typename T2 > 1U% /~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {{jV!8wK  
} ; pO_IUkt  
j$K*R."  
AbxhNNK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z',Fa4@z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I`zd:o]  
5r`rstV  
K+pVRDRcs  
yQuL[#p  
  class holder Xu8I8nAwl  
  { 6<2H 7'  
public : 9w$m\nV  
template < typename T > 3pg=9*{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *,mI=1  
  { AHRJ7l;a  
  return assignment < T > (t); ak7kb75o  
} XeX"IhgS>E  
} ; ')U~a  
MB!9tju  
zcKQD)]  
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: rUpe  ;c  
baBBn %_V  
  static holder _1; W#S82  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W%4=x>J-  
RWc<CQcL"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #~!"`B?#*  
而不用手动写一个函数对象。 xNzGp5H  
Nai5!_'  
?u|@,tQ[  
4qE95THB  
四. 问题分析 <q8@a0e@  
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。 q pCI [[  
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。 _]-4d_&3(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C,An\lsT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nq)F$@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z@yTkH_  
[ n7>g   
五. 问题1:一致性 7 p{Pmq[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7 !$[XD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s{-gsSmE  
n:,mo}?X  
struct holder e"ehH#i  
  { =5q<_as  
  // d=/0A\O  
  template < typename T > J0?kEr  
T &   operator ()( const T & r) const |M7cB$y  
  { qx t0Jr8  
  return (T & )r; X_]rtG  
} BH">#&j[  
} ; O2?C *  
1@DC#2hPr  
这样的话assignment也必须相应改动: 9@lWI  
ZEAUoC1E1  
template < typename Left, typename Right > JVYH b 60Z  
class assignment ;f =m+QXU  
  { <eoie6@3  
Left l; |^6{3a  
Right r; dE7S[O  
public : ^U }k   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t:2v`uk  
template < typename T2 > u= NLR\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ax;=Zh<DAv  
} ; 1z? }'&:  
l4>^79**  
同时,holder的operator=也需要改动: {'5"i?>s0>  
U[@y 8yN6M  
template < typename T > CIjc5^Y2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `ePC$Ovn  
  { 0f^{Rp6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jN\u}!\O  
} Cf 2@x  
-L1785pB85  
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。 T3X'73M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +(W1x C0  
FJ:^pROpm  
return l(rhs) = r; w&q[%(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。 !sb r!Qt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UFG_ZoD+  
uu9M}]mDl  
template < typename Tp > Ao\xse{E  
class constant_t " 8xAe0-4  
  { kAki 9a(=!  
  const Tp t; X\AH^I6S  
public : G0E5Y;YIN$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Bqq=2lj  
template < typename T > an"&'D}U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *MP.YI:h  
  { : ?>7Z6  
  return t; CD$#}Id  
} 'X^auyL  
} ; #Wk=y?sn  
e-nA>v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @^P^- B  
下面就可以修改holder的operator=了 CKYg!\g(:  
+0'F@l  
template < typename T > fw%`[( hK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CSO'``16  
  { &{}Mds  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (W ~K1]  
} ZK5nN9`  
S+ kq1R  
同时也要修改assignment的operator() )cqD">vs  
F (*B1J2_g  
template < typename T2 > l~c[}wv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CMa6':~  
现在代码看起来就很一致了。 ~r1pO#r-  
&Y{^yb  
六. 问题2:链式操作 }LzBo\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JVZ-nHf(9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {.p.?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /jY u-H+C  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i"^>sk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a.Ho>(V/4  
^*K=wE}AG  
template < typename T > r|Ui1f5  
struct result_1 (}: s[cs  
  { P@{ x@9kI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; at: li  
} ; )@PnpC%H  
L, JQ\!c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =!q% 1mP  
|>.Q U3  
template < typename T > Cp8=8N(Xb  
struct   ref Nwvlv{k'  
  { RB5SK#z  
typedef T & reference; v pI9TG  
} ; Dw-d`8*  
template < typename T > vg z`+Zj*S  
struct   ref < T &> "y1Iu   
  { |=?#Xbxz  
typedef T & reference; NAbVH{*\U  
} ; dbI>\khI  
.tngN<f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~zVxprEf_  
mk-{@$QJb  
template < typename T > .iXN~*+g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $l7^-SK`E  
  { 64s;EC  
  return l(t) = r(t); AK:cDKBO  
} .E4* >@M5  
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。 E5k)~P`|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z _!ut  
B`*,L\LZ*  
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 | f#wbw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8nz({Mb9Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y G+|r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q;M\fBQO}&  
最后的布局是: ?,} u6tH  
                Add $3-v W{<  
              /   \ +>$]leqa  
            Divide   5 Q;h.}N8W  
            /   \ _Nx /<isdL  
          _1     3 e#"h@kZP  
似乎一切都解决了?不。 $|K d<wv  
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。 >Vuvbo   
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。 x#rgFY,TY  
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: dP5x]'"x  
 @/2Kfr  
template < typename Right > 9t`;~)o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $TQhr#C]  
Right & rt) const &!!*xv-z  
  { 5>k:PKHL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @u~S!(7.Wi  
} VF]AH}H8I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nm'l}/Ug  
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。 dC11kq qj  
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。 7Cgi&  
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。 /d`"WK,  
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。 ^^y eC|~N:  
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? fgLjF,Y  
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: \}jMC  
/ 3A6xPOg  
template < class Action > *Gsj pNr-  
class picker : public Action +y7z>Fwl  
  { ua\t5M5  
public : kaG/8G(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BZR{}Aj4pa  
  // all the operator overloaded 0[;2dc  
} ; X>q`F;W  
;KeU f(tH  
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。 ]hl*6  
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: 12$0-@U  
>)><u4}  
template < typename Right > ."Ms7=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1{}p_"s>  
  { U& ?hG>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SI(f&T(  
} | ,8z" g  
|s8N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @[GV0*yz$  
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。 6j#JhcS+  
d2\ !tJm  
template < typename T >   struct picker_maker Ni$'# W?t  
  { Epzg|L1)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fF Q|dE;cF  
} ; TlG>)Z@/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N&9o  1_}  
  { T j$'B[cv  
typedef picker < T > result; !avol/*  
} ; 9&mSF0q  
bO~y=Pa \  
下面总的结构就有了: mHD_cgKN  
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。 eP{srP3 9  
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。 J-W9Bamx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^-o{3Q(w  
至此链式操作完美实现。 /:dLqyQ_V  
l|5 h  
2YD\KXDo  
七. 问题3 j"W>fC/u  
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。 &kb`)F3nU  
FD=% 4#|  
template < typename T1, typename T2 > c*USA eP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n<?U6~F&~  
  { qxL\G &~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7 qKz_O  
} !_I1=yi  
spK8^sh  
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: bcIae0LZ  
iL/c^(1  
template < typename T1, typename T2 > hlVye&;b8  
struct result_2 st'T._  
  { U(&c@u%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %nA})nA7=  
} ; F^!D[:;jK  
3m1g"  
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? JWVV?~1  
这个差事就留给了holder自己。 JK,MK|  
    #w$Y1bjn  
V&Y`?Edc  
template < int Order > `Rq=:6U;3  
class holder; 8|&,JdT  
template <> qGk+4 yC  
class holder < 1 > #2Rz=QI  
  { `/| *u  
public : }F08o,`?  
template < typename T > 4pmeu:26  
  struct result_1 =lacfPS  
  { dSI"yz  
  typedef T & result; zzmC[,u}  
} ; _,3ljf?WQM  
template < typename T1, typename T2 > bG;fwgAr  
  struct result_2 Vaxg   
  { !-I,Dh-A  
  typedef T1 & result; DE13x *2  
} ; I8#2+$Be+@  
template < typename T > e =amh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ns[/M~_r  
  { 5eAZfe%H  
  return (T & )r; UmKE]1Yw4r  
} I}$`gUXX8x  
template < typename T1, typename T2 > 7?lz$.*Avp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bk8}K=%w  
  { <JPN< Kv  
  return (T1 & )r1; 2=cx`"a$  
} +LHU}'|  
} ; *CN *G"  
*)^6'4=  
template <> manw;`Q  
class holder < 2 > RB>=#03  
  { K)SWM3r  
public : #*A'<Zm  
template < typename T > /<[0o]  
  struct result_1 ?G{0{ c2  
  { >t+ ENYb  
  typedef T & result; &61U1"&$R  
} ; lZzW- %K  
template < typename T1, typename T2 > )@]%:m!ER  
  struct result_2 7w )?s@CD  
  { d<c29Y  
  typedef T2 & result; Omd;  
} ; HG"ZN)~  
template < typename T > oXo>pl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~M~DH-aX  
  { 5SFr E`  
  return (T & )r; }G4I9Py  
} "&L8d(ZuA  
template < typename T1, typename T2 > ,%!m%+K9a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VH7t^fb  
  { UiU/p  
  return (T2 & )r2; C T~6T&'  
} (g6e5Sgi>  
} ; Q  :kg  
!Uiq3s`1T  
_z p<en[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =7!s8D,[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rfV'EjiM}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (Ypy}  
jUT`V ZK4&  
return l(i, j) = r(i, j); *%uzLW0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U~ X  
@&T' h}|:  
  return ( int & )i; {7y;s  
  return ( int & )j; lpi"@3  
最后执行i = j; _hnsH I!oD  
可见,参数被正确的选择了。 #H$lBC WI  
e;i 6C%DB  
XtCIUC{r,  
.AN1Yt  
Om.%K>V  
八. 中期总结 $S>'0mL  
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: AKk=XAGW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eKLvBa-{@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }6Pbjm*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AA\)BNM  
<B@NSj  
F .S^KK  
F:/x7]7??Z  
j"Jf|Hq $  
|E~c#lV  
九. 简化 mG)5xD  
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。 t?hfP2&6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x'EEmjJ  
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: Jm!,=} oP'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?HG[N7=j  
  +-*/&|^等 d&3"?2 IQ  
2. 返回引用。 [aSuEu?mC  
  =,各种复合赋值等 @x `X|>&  
3. 返回固定类型。 %??v?M*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gf8^nfr  
4. 原样返回。 2: QT`e&  
  operator, l]G iz&  
5. 返回解引用的类型。 628iN%[-  
  operator*(单目) NV5qF/<M  
6. 返回地址。 #cQ5-R -1  
  operator&(单目) (iKJ~bJ  
7. 下表访问返回类型。 stG +4w  
  operator[] Cm;cmPPl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y)zZ:lyIq  
  operator<<和operator>> ?I]AE&4'  
^cZ< .d2  
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。 ##mZ97>$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RKLE@h7[?  
3$hIc)  
template < typename Left > s.4+5rE  
struct value_return E6 oC^,ZRy  
  { `E|i8M3g  
template < typename T > )>2L(~W  
  struct result_1 n1%2 sV)>  
  { /<_!Gz.@uG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WIU]>_$.  
} ; !<TkX/O  
zgY VB}  
template < typename T1, typename T2 > nlpEkq  
  struct result_2 VL)<u"d4  
  { D%+yp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FS}b9sQ)  
} ; }etdXO_^  
} ; +iQ@J+k  
k, N{  
F]M-r{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "R5G^-<h p  
YM`T"`f  
下面我们来剥离functor中的operator() S ,F[74K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *AV%=   
\me5"ZU  
return l(t) op r(t) +TbAtkEF*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )l9KDObis  
return op l(t) ECt<\h7}  
return op l(t1, t2) OPN\{<`*d  
return l(t) op e-*@R#x8+  
return l(t1, t2) op r10VFaly  
return l(t)[r(t)] 5Pf=Uj6D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o2dO\$'  
7;+G)44  
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: Z,"4f*2  
单目: return f(l(t), r(t)); %%ouf06.|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Yz[SK=U}  
双目: return f(l(t)); a0hBF4+6  
return f(l(t1, t2)); [.4{s  
下面就是f的实现,以operator/为例 e1g3a1tnWl  
/4O))}TX  
struct meta_divide WowT!0$  
  { $y6 <2w%b  
template < typename T1, typename T2 > 2.WI".&y=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _<RTes  
  { PR5N:Bw  
  return t1 / t2; |Uics:cQC  
} 6=n|Ha  
} ; 0g30nr)  
f I=G>[  
这个工作可以让宏来做: s! 2[zJ19p  
hZfj$|<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]y.V#,6e  
template < typename T1, typename T2 > \ G@/iK/>5|`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \dCGu~bT  
以后可以直接用 #f"eZAQ {  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) keC'/\e  
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 {@CQ (  
(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。。。) -+{[.U<1jk  
Tr_gc~  
sJKr%2nVV  
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 V?dwTc  
M~\dvJ$cH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ATqblU>D  
class unary_op : public Rettype O|sk "YXF  
  { O)`L( x  
    Left l; :+6W%B  
public : q83^?0WD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]=t}8H  
u `/V1  
template < typename T > UhqTn$=fb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 27 XM&ZrZ  
      { -&D=4,#  
      return FuncType::execute(l(t)); 3F]Dh^IR9  
    } #&T O(bk  
k Nc- @B  
    template < typename T1, typename T2 > 61Cc? a*_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /i8OyRpSyk  
      { C IMI?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~588M 8~  
    } P!Fy kg  
} ; VxDIA_@y  
kr+p&|.  
Uk]jy>7;!  
同样还可以申明一个binary_op V<#KFm$>C  
Hmr f\(x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t3<8n;'y:  
class binary_op : public Rettype 27N;>   
  { )qb'tZz/g_  
    Left l; OW#0$%f  
Right r; 6&0@k^7~  
public : D&F{0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N#Rb8&G)b  
EA(4xj&:U  
template < typename T > rl 7up  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7P2n{zd,  
      { f$QkzWvr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i[9yu-  
    } V K6D  
we[+6Z6J  
    template < typename T1, typename T2 > D(ItNMc Ku  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rmzzbLTu  
      { H2%Qu<Kg2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *V hEl7  
    } f~wON>$K  
} ; %B\x %e ;P  
3as=EYm  
d eT<)'"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "\EX)u9ze  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Xi%Og\vm5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i*/i"W<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 WfaMu| L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9[zxq`qT}+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A0 Nx?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *gH]R*Q[Rt  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b]b>i]n  
下面是修改过的unary_op y@l&B+2ks  
:pdX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OM0r*<D"!  
class unary_op FA*$ dwp  
  { P 9yMf~  
Left l; =gI41Y]  
  OJpfiZ@Q_  
public : 9no<;1+j,  
WF`%7A39Af  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E>s+"y  
zQulPU  
template < typename T > >fWGiFmlk  
  struct result_1 3!l>\#q6  
  { 9{OO'at?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Op-z"inw  
} ; )9"^ D  
2pdeJ  
template < typename T1, typename T2 > FShjUl>mV  
  struct result_2 I;NW!"pU  
  { Ur#jJR@%3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +Mq\3  
} ; P4Pc;8T@!  
N\*oL*[j  
template < typename T1, typename T2 > <b H *f w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nC p/.]Y*  
  { k!x|oC0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =KHb0d |.  
} @CzFzVmF"  
3GF67]  
template < typename T > lo>9 \ Po  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - $<oY88  
  { :rU.5(,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3S3(Gl  
} +"-l~`+<es  
u!|_bI3  
} ; ,Suk_aX>  
Axsezr/  
jKmjZz8L]%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug # &.syD#  
好啦,现在才真正完美了。 T" {~mQ*  
现在在picker里面就可以这么添加了: kMCP .D45;  
:Q DkaA  
template < typename Right > AuQ|CXG-\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4Y?2u  
  { 5kw  K%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gw3+TvwU+Q  
} QIMd`c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 SX"|~Pi(  
uX_#NP/2  
cEu_p2(7!B  
B1_9l3RM  
g ZtQtFi  
十. bind Ob]\t/:%P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b5)^g+8)w  
先来分析一下一段例子 "b`#RohCi  
dh`s^D6Q>  
[T_[QU:A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aeUgr !  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }{N#JTmjB#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'O)v@p "  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <@(\z   
我们来写个简单的。 >u> E !5O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b\ED<'  
对于函数对象类的版本: :bct+J}l~  
O80Z7  
template < typename Func > T+Re1sPr?  
struct functor_trait > Hv9Xz  
  { `3\U9ZH23  
typedef typename Func::result_type result_type; M}o.= Iqa  
} ; zNX=V!$  
对于无参数函数的版本: {mD0 ug  
Db Qp (W0  
template < typename Ret > ;xiN<f4B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )8oyo~4?  
  { .t\J @?Z  
typedef Ret result_type; L;opQ~g  
} ; ra*|HcLD  
对于单参数函数的版本: 6<W^T9}v@/  
h>!h|Ma  
template < typename Ret, typename V1 > :epBd3f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A x8>  
  { >I@&"&d  
typedef Ret result_type; e">&B]#}  
} ; ]\fHc"/  
对于双参数函数的版本: pP.`+vPi  
(9]1p;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $O\m~r4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ThX3@o  
  { 9ad)=3A&L  
typedef Ret result_type; 1oO(;--u_  
} ; ;U4O` pZ  
等等。。。 uxxk&+M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [,Rc&7p~R  
1sg:8AA  
template < typename Func > cZN<}n+q  
struct func_return h!dij^bD  
  { 17'd~-lE  
template < typename T > t8RtJ2;  
  struct result_1 eg*aVb  
  { )8^E{w^D}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pxf>=kY  
} ; >6Pe~J5,:  
EgG3XhfS  
template < typename T1, typename T2 > 00;SK!+$  
  struct result_2 ef*Z;HI0  
  { Y`22DFO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;v]C8}L^  
} ; ROTKK8:+:  
} ; FFZ?-sE  
0@?m"|G  
tLKf]5}f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2gK]w$H7!  
 Me z&@{  
template < typename Func, typename aPicker > UBW,Q+Q  
class binder_1 y$fMMAN7  
  { W3/] 2"0  
Func fn; uzQj+Po  
aPicker pk; VOj7Tz9UD  
public : \1<aBgK i  
cPZ\iGy  
template < typename T > F6 ~ ;f;  
  struct result_1 /D9#v1b  
  { _}47U7s8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jl}9R]Y_2  
} ; rx| ,DI  
4j0;okQWV'  
template < typename T1, typename T2 > 8cZ[Kl%  
  struct result_2 FP&Ykx~  
  { lGahwn:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O6$,J1 2l  
} ; S ^~"#   
, SUx!o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F}mt *UcMG  
GTbV5{Ss  
template < typename T > M3UC9t9]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OD[=fR|cp  
  { & +`g~6U  
  return fn(pk(t)); < `;Mf>V  
} [}Xw/@Uc;  
template < typename T1, typename T2 > Wx#l}nD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? Lxc1  
  { Z~(X[Zl :  
  return fn(pk(t1, t2)); VG7#C@>Z  
} vt"bB  
} ; bO$KV"*!  
xH28\]F5n  
<J~6Q  
一目了然不是么? XjzGtZ#6  
最后实现bind g3'dkS!  
PfYeV/M|  
]4c*Nh%8  
template < typename Func, typename aPicker > "MzBy)4Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A]QGaWK  
  { ;XNC+mPK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KRm)|bgE  
} 9qi|)!!L  
.(p_YjIA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9`qw,X&AK_  
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。 WllQM,h  
p:tp |/  
十一. phoenix 'Kmf6iK>[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {pXX%>  
c'?EI EP  
for_each(v.begin(), v.end(), "<egm^Yq  
( RI'}C`%v  
do_ Z8h;3Ek  
[ MsIaMW_  
  cout << _1 <<   " , " bly `m p8#  
] 3LQ u+EsS  
.while_( -- _1), ?^:5`  
cout << var( " \n " ) }|/<!l+;$  
) e GAto  
); \{*`-P v  
g|^U?|;p  
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: TRgj`FG  
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 lM#/F\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X pK eN2=p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yN[i6oe  
S h5m+>7K  
VtN@B*  
template < typename Cond, typename Actor > eGKvzu  
class do_while kG4])qxC'  
  { j/wQ2"@a  
Cond cd; k;Qm%B  
Actor act; 2GigeN|1N  
public : :Eg4^,QX  
template < typename T > [70 _uq  
  struct result_1 5 <KBMCn  
  { b H5lLcdf  
  typedef int result_type; B|^=2 >8s  
} ; P"Q6wdm  
dZkKAK:v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1'&HmBfcb  
B&!>& Rbx  
template < typename T > ~t*_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Nz?fJ:$@  
  { Z~w?Qm:/  
  do `]6W*^'PD  
    { c.-dwz  
  act(t); 6~!7?FK  
  } KCa @0  
  while (cd(t)); um". Z4S  
  return   0 ; [BKTZQ@G@  
} {vd +cE  
} ; g_Y$5ft`  
+4IaX1.  
P|fh4b4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N- <,wUxf  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?6\A$?  
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。 Y)S f;  
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。 QUXr#!rPY|  
下面就是产生这个functor的类: XGnC8Be{4  
R6GlQ G  
bV)h\:oC  
template < typename Actor > F&+_z&n)  
class do_while_actor 0x,4H30t(  
  { }lx'NY~(W  
Actor act; }vF=XA  
public : p7Yb8#XfU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +q432ZG  
7S_"h*Ud  
template < typename Cond > 5Yk|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  GXTjK!  
} ; q+4<"b+6G  
7bM H  
i94)DWZ^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6l|SGt\  
最后,是那个do_ Q^lgtb  
cR6 #$-a  
R|O^7o  
class do_while_invoker %yVP@M  
  { VRv.H8^{  
public : t<p4H^  
template < typename Actor > XPi5E"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NQbgk+&wD  
  { Es:oXA  
  return do_while_actor < Actor > (act); EF6"PH+J@  
} m FC9\   
} do_; <;Td8T;  
,UT :wpc^i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~05(92bK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8\`otJY  
最后来说说怎么处理break和continue *U,W4>(B  
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。 S }G3ha  
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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