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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F^"_TV0va  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h^,8rd  
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, fH`P[^N  
MObt,[^W  
#/"8F O%~p  
](tx<3h  
  class filler H1<>NWm!v7  
  { qPB8O1fyU  
public : |b-9b&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >_rha~   
} ; U~h'*nV&  
P 71(  
Qy<[7  
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: ur :i)~wXn  
=U8a ?0  
b KTcZG  
ul%h@=n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8^Hn"v  
4h5g'!9-g  
;\EiM;Q]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P\8@g U!uk  
A7(hw~+@  
7.DtdyM  
:4~g;2oag  
二. 战前分析 RoCfJ65  
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。 uwRr LF  
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 V"p!B f  
J]m{ b09F  
R[ 49(>7H4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OB[o2G<0  
  /* --------------------------------------------- */ *~m+Nc`D,N  
vector < int *> vp( 10 ); UzXE_ S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qwIa?!8 o  
/* --------------------------------------------- */ R!l:O=[<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !61Pl/uQ  
/* --------------------------------------------- */ ,J`'Y+7W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `ptj?6N-  
  /* --------------------------------------------- */ hp{OL<2M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nXjP x@  
/* --------------------------------------------- */ 5{n*"88  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J8Yd1.Qj  
3Tn)Z1o  
-s6![eV  
0 IQ'3_  
看了之后,我们可以思考一些问题: a0Ik`8^`  
1._1, _2是什么? @ym/27cRE  
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。 1sP dz L  
2._1 = 1是在做什么? +7t6k7]c  
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。 Rb(SBa  
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。 zG e'*Qei  
97K[(KE  
7\ nf:.  
三. 动工 |+`c3*PV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ='TE,et@d  
~+Z{Q25R  
Z}|(F RVk  
lV.F,3  
template < typename T > >5Wlc$bc  
class assignment - Ij&  
  { iS5W>1]  
T value; e@{i  
public : ;/j= Ny{9  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1^i Pji/  
template < typename T2 > E9V 5$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9<K j6t_  
} ; 0euuT@_$  
d&#~ h:~  
2< hAa9y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IF]lHB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &i!vd/*WlD  
D5~n/.B"  
hK<5KZ/4  
QMEcQV>  
  class holder J<Pw+6B~  
  { G|\^{ 5   
public : fvb=#58N_  
template < typename T > c*UvYzDZL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M4xi1M#%  
  { inlk++Og  
  return assignment < T > (t); vky.^  
} y*MF&mQ[  
} ; U\rh[0  
|a{Q0:  
\p%3vRwS%p  
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: @(C1_  
fu$R7  
  static holder _1; ~n}k\s~|4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7^T^($+6s&  
"*O4GPj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^*\XgX  
而不用手动写一个函数对象。 /pp1~r.s?>  
`-3o+ID\  
_e9:me5d"$  
?aW^+3i  
四. 问题分析 z#F.xVg'  
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。 e6_ZjrQf  
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。 {-BRt)L[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^}f -!nf[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /s];{m|>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *%vwM7  
DQwGUF'(  
五. 问题1:一致性 5Zw1y@k(  
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?| lg pW@g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RmrL^asg  
u{z``]  
struct holder 7RDDdF E!  
  { nL:SG{7  
  // 34!dYr%  
  template < typename T > SR*wvQnOx  
T &   operator ()( const T & r) const kM`l  
  { @E.k/G!~Nb  
  return (T & )r; &Z?ut *%S  
} ()sTb>L  
} ; h d~$WV0#  
tRpEF2  
这样的话assignment也必须相应改动: Ap{}^  
-*2Mf Mh  
template < typename Left, typename Right > `"@X.}\  
class assignment U}SXJH&&E  
  { y0~Ia:y  
Left l; a^5^gId5l!  
Right r; g]UBZ33y  
public : d*pF>j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a{Esw`  
template < typename T2 > Z`3ufXPNlO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~el3I=KC}  
} ; .}')f;jH5<  
/MQU >&  
同时,holder的operator=也需要改动: 2FD=lR?6  
kqG0%WtQ  
template < typename T > 8vk..!7n}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {2`=qt2  
  { juBw5U<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x{ }z ;yG  
} (wmBjQ]B<  
Y,8KPg@W  
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。 fQ+VT|jzx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x( mE<UQN  
fQ>4MKLw=d  
return l(rhs) = r; B~'MBBD"  
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。 ;DnUQj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6I_Hd>4  
d +iR/Ssc  
template < typename Tp > 9]$8MY   
class constant_t hgRVwX  
  { iAMtejw  
  const Tp t; acd:r%y  
public : t)oapIeIe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sM1RU  
template < typename T > /RLq>#:h**  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ea=83 Zj  
  { K7I&sS^x  
  return t; &@"]+33  
} URcR  
} ; ! 0/z>#b  
ngulcv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "%8A :^1  
下面就可以修改holder的operator=了 xa( m5P  
+w| 9x.&W  
template < typename T > <I;*[;AK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M4Z@O3OI E  
  { V%HS\<$h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >zY \Llv  
} C-P06Q]  
bAxTLIf  
同时也要修改assignment的operator()  H'RL62!  
D y6$J3 r  
template < typename T2 > 5CJZw3q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V9x8R  
现在代码看起来就很一致了。 2^exL h  
X_; *`,<T  
六. 问题2:链式操作 9Z\z96O-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D1,O:+[;.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 IKvBf'%-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 QL"gWr`R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _J?SIm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tc ZnmN  
AZFWuPJo  
template < typename T > @kngI7=E  
struct result_1 7INk_2  
  { urY`^lX~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c|wCKn}`  
} ; 5!fSW2N  
UPCQs",  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ucg$Ed  
CKARg8o  
template < typename T > }$&WC:Lg  
struct   ref %u]6KrG18b  
  { 1czG55 |  
typedef T & reference; #!!AbuhzK{  
} ; =xEk7'W6k  
template < typename T > 7#4%\f+'t  
struct   ref < T &> \3NS>v[1  
  { q G ;-o)h  
typedef T & reference; ZW ye> ]  
} ; l[n@/%2  
+802`eax  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4e%8D`/=M  
6c\DJD  
template < typename T > D?u`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *8!w&ME+.  
  { IlHY%8F{  
  return l(t) = r(t); Fn,k!q  
} hYvNcOSks  
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。 .:0M+Jr"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eOrYa3hQ  
huAyjo  
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 ZH-5 Qy_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AUAI3K?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _@prmSc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7z<Cu<  
最后的布局是: nUqy1(  
                Add UD*+"~  
              /   \ q:yO92Ow  
            Divide   5 [-VGArD[k,  
            /   \ 7zI5PGWw  
          _1     3 UvD-C?u'  
似乎一切都解决了?不。 zUQe0Gc.b^  
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。 2Guvze_bU  
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。 b?k4InXh  
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: 1l]C5P}E  
,Oi^ySn  
template < typename Right > }N|\   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LVmY=d>  
Right & rt) const DyX0 xx^  
  { Q [:<S/w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _?Ckq  
} ?waebuj>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #11RLvDQd  
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。 IozNjII$:.  
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。 )d_U)b7i  
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。 poY8 )2  
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。 [0(mFMC`  
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? 28+HKbgK  
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: r]-+bR  
!OQuEJR  
template < class Action > iPkT*Cl8  
class picker : public Action +U=KXv  
  { ER2V*,n@  
public : Bn_g-WrT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HSql)iT  
  // all the operator overloaded GDmv0V$6  
} ; hOn  
* 2%oZX F  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 D9G0k[D,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |DGCdB|`G  
(l2<+R%1  
template < typename Right > ]]3Q*bq4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p`L L   
  { }Oh5Nm)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \aB&{`iG  
} 1V\1]J/  
acy"ct*I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LiF.w:}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 '1lx{U zD  
65t[vi*C  
template < typename T >   struct picker_maker @@; 1%z  
  { "|\94  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4(;20(q]  
} ; LsnXS9_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h4hd<,  
  { s7AI:Zv  
typedef picker < T > result; eNivlJ,K|@  
} ; hPS/CgLq  
7~L|;^(  
下面总的结构就有了: R,XD6'Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "hfw9Qm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 we @Yw6<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sAf9rZt*'  
至此链式操作完美实现。 Us*Vn  
)~G8 LZ  
x[Hhj'  
七. 问题3 cFe V?a  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !(}OBZ[*  
@i\7k(9:A  
template < typename T1, typename T2 > m2wp m_vV#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sw/J+FO2  
  { z)r8?9u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }D(DU5r  
} T$f:[ye]Z  
N" 8*FiZ|  
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: 5X#i65_-  
-<H ri5  
template < typename T1, typename T2 > Al)lWD}j2g  
struct result_2 @<0h"i x  
  { l A 0-?k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7O]J^H+7  
} ; :LU"5g  
Jx)~kK  
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? 8|fLe\"  
这个差事就留给了holder自己。 "K/[[wX\b  
    @#'yPV1  
wV7@D[8  
template < int Order > <.y;&a o  
class holder; !k4 }v'=  
template <> p`shY yE  
class holder < 1 > nYmf(DV  
  { 6tDg3`w>  
public : oUnq"]  
template < typename T > W*1d X"S  
  struct result_1 $1:}(nO,  
  { i7Y s_8A"9  
  typedef T & result; `NYF?%  
} ; "it`X B.  
template < typename T1, typename T2 > nL "g23  
  struct result_2 yBU ZVqqDa  
  { yaCd4KP  
  typedef T1 & result; PmuEL@'^ U  
} ; Nv}U/$$S  
template < typename T > b|\{ !N]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S,ouj;B  
  { R!:eYoQ  
  return (T & )r; KqT#zj  
} v9X7-GJ~  
template < typename T1, typename T2 > E#IiyZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jV(xYA3  
  { }z9I`6[  
  return (T1 & )r1; `8$:F4%P  
} IN]`lJ  
} ; ej)BR'*  
tal>b]B;  
template <> a+4`}:KA#  
class holder < 2 > = !I8vQ>  
  { %RfY`n  
public : A1#4nkkc9  
template < typename T > Mm:a+T  
  struct result_1 Mo:!jS~a(Z  
  { <=5,(a5g  
  typedef T & result; -$sl!%HO%  
} ; d=xI   
template < typename T1, typename T2 > Y%n{`9=  
  struct result_2 8M".o n  
  { '/gxjr&  
  typedef T2 & result; Mdy0!{d  
} ; y4)ZUv,}  
template < typename T > .>AFf9P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @4W\RwD  
  { ".*a)  
  return (T & )r;  HzgQI  
} O|^6UH  
template < typename T1, typename T2 > wHo#%Y,Nmi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &\WkJ}&PnA  
  { ZPxOds1m  
  return (T2 & )r2; ^=-*L 3f  
} (|ct`KU0#  
} ; 5sA>O2Rt>  
6a2w-}Fs  
#C=L^cSx(  
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> >。 w'5dk3$"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |RvpEy7 6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >gS5[`xRE  
nCSd:1DY  
return l(i, j) = r(i, j); ')yF0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f4aD0.K.g|  
9^C!,A{u4  
  return ( int & )i; r,Y/4(.c7U  
  return ( int & )j; o<Rxt *B  
最后执行i = j; UmP?}Xw6  
可见,参数被正确的选择了。 dTU.XgX)1^  
_+ R_ms  
E%J7jA4  
@]VvqCk  
0F;(_2V-  
八. 中期总结 /K Jx n6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^JF_;~C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ig?.*j ]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S#%JSQo:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +_|cZlQ&  
RZ,<D I  
Q+%m+ /Zq  
v,x%^gv0  
#9W5  
n9-q5X^e>  
九. 简化 )1tnZ=&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {$QF*j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {/|8g(  
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: iHG:W wM&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XKPt[$ab  
  +-*/&|^等 ZZ.0'   
2. 返回引用。 XtH_+W+O  
  =,各种复合赋值等 O'sr[  
3. 返回固定类型。 !+26a*P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .1?i'8TF  
4. 原样返回。 '>WuukC  
  operator, "j@IRuH  
5. 返回解引用的类型。 {c EK z\RX  
  operator*(单目) MVU'GHv  
6. 返回地址。 f!kdcr=/"  
  operator&(单目) k49n9EX  
7. 下表访问返回类型。 #Uk6Fmu ]  
  operator[] wNZS6JF.d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v&/-&(+  
  operator<<和operator>> G;#t6bk  
X1PlW8pd  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )^2jsy -/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !rmo*-=^=  
( =/L#Yg_  
template < typename Left > R\=\6("  
struct value_return ;%.k}R%O@  
  { 2o3k=hKS  
template < typename T > Hw.@Le>  
  struct result_1 4)Wzj4qW  
  { P*=3$-`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IG@&l0ARL  
} ; [B;Ek \5W  
RpXGgw  
template < typename T1, typename T2 > [?o v J  
  struct result_2 @{GxQzo  
  { mztq7[&-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4U1fPyt  
} ; >!.lr9(l  
} ; pY5HW2TsY|  
Jy NY *  
?PtRb:RHt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g 5N<B+?!i  
5Kxk9{\8  
下面我们来剥离functor中的operator() [4yQbqe;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5Jd {Ev  
wD Y7B  
return l(t) op r(t) | (9FV^_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) } ZGpd9D  
return op l(t) xJ5!` #=  
return op l(t1, t2) lD=j/    
return l(t) op Gf.o{  
return l(t1, t2) op l+qtA~V&2  
return l(t)[r(t)] &Y2P!\\2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eV}Tx;1|}  
>5W"a?(  
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: Pt;Ahmi  
单目: return f(l(t), r(t)); BkqW>[\5xm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dR{ V,H7N  
双目: return f(l(t)); Y}z?I%zL  
return f(l(t1, t2)); =xP{f<`   
下面就是f的实现,以operator/为例 |.W;vc<  
[)c|oh%  
struct meta_divide 4=cq76  
  { HKw4}FC*  
template < typename T1, typename T2 > k= 1+mG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zwK;6&(W  
  { 2 -8:qmP(  
  return t1 / t2; |:BYOxAYZ8  
} bUL9*{>G  
} ; nP5fh_/  
E.9k%%X]  
这个工作可以让宏来做: >xgd<  
fdHxrH >*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S`.-D+.68  
template < typename T1, typename T2 > \ ZM!~M>B9R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F x8)jBB_  
以后可以直接用 {m GWMv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JFdzA  
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 T0jJp7O  
(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/  
H4jqF~  
v21?  
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 1^dWmxUZH  
n3,wwymQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j]SkBZgik  
class unary_op : public Rettype KR0 x[#.*  
  { gvYs<,:  
    Left l; < Ifnf 6~  
public : :"]ei@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _r'M^=yx[  
W -&5 v  
template < typename T > U7?ez  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wYG0*!Vj  
      { V;(LeuDH|  
      return FuncType::execute(l(t)); l[k$O$jo  
    } ~yN,FpD  
;wrgpP3  
    template < typename T1, typename T2 > YvX I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *6tN o-)^  
      { 2oLa`33c1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UtN>6$u  
    } R3A^VE;qP  
} ; (z7#KJ1+Aw  
@35 shLs  
,vPF=wq  
同样还可以申明一个binary_op AAcbY;  
K2 2Xo<3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y rk#)@/m  
class binary_op : public Rettype ev $eM  
  { eHR<(8c'f  
    Left l; .EO1{2=  
Right r; >^&+,*tsS4  
public : 2X_ef  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .&y1gh!=  
m@ YL Z  
template < typename T > 3 6 ;hg #  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7}k8-:a%  
      { 5mU_S\)4:z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ZtVa*xl  
    } \BL9}5y  
e^yB9b  
    template < typename T1, typename T2 > Pp2 )P7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o6 /?WR9  
      { 32yNEP{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x<(h9tB  
    } DZue.or  
} ; OjZ@_V:  
g5)VV"  
8{C3ijR  
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 U{EW +>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rzu^br9X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n[@Ur2&)  
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。 {\B!Rjt[T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4rm/+Zes  
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。。。 J}JnJV8|G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S4w/ kml3  
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) \cG'3\GI  
下面是修改过的unary_op #XsqTK_nk  
uT1x\Rt|e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @UKd0kxPN{  
class unary_op Gkl#s7'  
  { Q*I/mUP&f  
Left l; iQKfx#kt  
  DxlX-  
public : !duR7a  
]Uu/1TTf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 157X0&EX  
o! 8X< o  
template < typename T > 4:.M*Dz  
  struct result_1 .eE5pyw+C  
  { Oe$C5KA>LW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $Ix^Rm9c  
} ; Yr+&|;DB  
"jSn`  
template < typename T1, typename T2 > D<MtLwH  
  struct result_2 /vu7;xVG  
  { &\LbajP:+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wNlp4Z'[  
} ; b#sO1MXv  
Jps!,Mflc  
template < typename T1, typename T2 > <%5ny!]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -8]$a6`{_  
  { v[m>;Ubg&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hYLu   
} m`/OO;/;  
COap*  
template < typename T > ||hd(_W8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y=t -/*K  
  { Cd4G&(=  
  return OpClass::execute(lt(t)); NunT1ved  
} J&Ah52  
.m .v$(  
} ; "h "vp&A  
r_QWt1K  
@ Fu|et  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug b<%6aRC\  
好啦,现在才真正完美了。 k3&Wv  
现在在picker里面就可以这么添加了: B{44|aq1|  
d;`JDT  
template < typename Right > Ra/S46$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;e+ErN`a.~  
  { GE|V^_|i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gd!y,n&s  
} ,+ WDa%R  
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。 E;yP.<PW  
YtFtU;{  
YQ]W<0(  
yJ?6BLJi  
-LUKYGBK  
十. bind Au9Rr3n  
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。 ikUG`F%W  
先来分析一下一段例子 "lB[IB)  
m}rUc29cS,  
Wh,p$|vL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yTv#T(of  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v81<K*w`P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?e0ljx;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Mp}U>+8  
我们来写个简单的。 _G@)Bj^*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J%{>I   
对于函数对象类的版本: *&XOzaVU  
MGK%F#PM  
template < typename Func > !IcP O  
struct functor_trait r3'0{Nn+  
  { nwf(`=TC  
typedef typename Func::result_type result_type; 12.|Ed*72  
} ; "_W[X  
对于无参数函数的版本: |Y4c+6@_  
p[>! ;qI  
template < typename Ret > ,XU<2jv]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tw,uV)xm  
  { 0tK(:9S  
typedef Ret result_type; !#3v<_]#d  
} ;  Vmt$]/  
对于单参数函数的版本: <v%Q|r  
I|(r1.[K  
template < typename Ret, typename V1 > }"Clv /3_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~ 6DaM!  
  { 4}`z^P<C  
typedef Ret result_type; vhvFBx0  
} ; B 1je Ik,  
对于双参数函数的版本: shKTj5s?  
}20~5!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sFt"2TVr3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A`71L V%  
  { }p5_JXBV  
typedef Ret result_type; Q`kV| pjg  
} ; 5X&Y~w,poU  
等等。。。 wDR/Vr"f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i]9C"Kw$L  
{>g{+Eq  
template < typename Func > >e^bq/'  
struct func_return MroN=%|t  
  { T[Lz4;TRk5  
template < typename T > %:t! u&:q  
  struct result_1 ZmI0|r}QbY  
  { G>=Fdt7Oc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L+N\B@ 0-  
} ; Fs"i fn0  
rU+3~|m  
template < typename T1, typename T2 > xpX<iT>5u  
  struct result_2 bFjH* ~ P  
  { F42<9)I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZLP/&`>8  
} ; e>6|# d  
} ; JR8|!Of@B  
x$;RfK2&p  
}{y)a<`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "}MP{/  
0<7sM#sI!  
template < typename Func, typename aPicker > &(oA/jFQ  
class binder_1 ,Qx]_gZ`  
  { ~UJ.A<>Fh  
Func fn; URceq2_  
aPicker pk; 3Q'vVNFh<  
public : C$q};7b1N  
hr;^.a^  
template < typename T > 8OKG@hc  
  struct result_1 ^D<CoxG  
  { ( +Sv3h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ugNt7P,^  
} ; !m^;wkrY  
,`JYFh M  
template < typename T1, typename T2 > e8rZP(g&g  
  struct result_2 \_WR:?l  
  { Vbt!, 2_)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =* G3Khz!  
} ; yUj`vu 2  
y_X jY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q66 +  
 V1B!5N<  
template < typename T > U|]cB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]L97k(:Ib  
  { a M9v  
  return fn(pk(t)); VE-l6@`  
} XHekz6_  
template < typename T1, typename T2 > XjF@kQeM=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D#UuIZ  
  { 0CX,"d_T,  
  return fn(pk(t1, t2)); ._^}M<o L  
} RI@\cJ\}  
} ; Ux7LN @4og  
.ojEKu+EJ'  
(B>/LsTu  
一目了然不是么? :a6LfPEAX  
最后实现bind `*Yw-HL  
SK lvZ  
W w,\s5Uw  
template < typename Func, typename aPicker > _;B wP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (iX8YP$%  
  { sqrLys_S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X>8,C^~$1  
} >x{("``D0y  
Jqj!k*=/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q2*A'C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "iA0hA  
#7 3pryXV  
十一. phoenix  !BsQJ_H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !l9{R8m>eJ  
-B;#pTG  
for_each(v.begin(), v.end(), iM@$uD$_Q2  
( ZeP=}0TGjn  
do_ k ucbI_  
[ qD{1X25O  
  cout << _1 <<   " , " ~Q&J\'GQH  
] U05;qKgkDF  
.while_( -- _1), R9U{r.AA  
cout << var( " \n " ) 'OsZD?W{  
) )A\ ZS<@Z7  
); Am<5J,<uy  
uzBQK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W:_-I4 q~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pR61bl)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M7TLQqaF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aUaeK(x:H  
AJ\&>6GZ(b  
ib=)N)l  
template < typename Cond, typename Actor > J8 qFdNK  
class do_while 4j={ 9e<  
  { pey=zR!  
Cond cd; h p]J> i.  
Actor act; ev4[4T-( @  
public : n9B5D:.G  
template < typename T > YzESV Th  
  struct result_1 UxGu1a  
  { wZ(1\ M(  
  typedef int result_type; Y4rxnXGw  
} ; YO$Ig:a#  
ON,[!pc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S(gr>eC5  
KN}#8.'>3  
template < typename T > Tqt-zX|>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 9>@0P  
  { f/)Y {kS6  
  do M~A# _%2U  
    { *ERV\/  
  act(t); z@,pT"rb  
  } $94lF~  
  while (cd(t)); 8 0tA5AP  
  return   0 ; wW%b~JX  
} p*Z<DEh#  
} ; Z[#8F&QV!m  
t\M6 d6  
cXq9k!I%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W Z'<iI  
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。 1CC0]pyHX  
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。 Qc7*p]E&  
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。 W`[VLi}fe  
下面就是产生这个functor的类: rS [4Pey  
n9Fq^^?  
!]F`qS>  
template < typename Actor > I): c#  
class do_while_actor \l/(L5gY  
  { d]E=w6 +;Q  
Actor act; Zz0er|9]Q  
public : HhynU/36  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ae2N"%Ej  
%e:+@%]  
template < typename Cond > jkk%zu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lV'?X%  
} ; *$9U/  d  
!KI^Z1dP(  
!j$cBf4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U6-47m0%  
最后,是那个do_ lat5n&RP Y  
H,D5)1Uu  
]WMzWt:L  
class do_while_invoker - +a,Ej  
  { wqG#jC!5  
public : `+Nv =vk  
template < typename Actor > Tgpu9V6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^li3*#eT  
  { Z` kVyuQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); UlWmf{1%]?  
} OG{*:1EP  
} do_; 3FvVM0l"  
?GX@&_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S:z|"u:+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 huZ5?'/Fg  
最后来说说怎么处理break和continue l$5nv5r  
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。 k;cIEEdZD  
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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