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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda > 7!aZO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bp\io$(%  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, RBx`<iBe  
;a!o$y  
[rqe;00]  
7HPLD&WPt  
  class filler i=_leC)rl  
  { sb4)@/Q7j  
public : %u }|4BXoh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 322W"qduTZ  
} ; Qv8#{y@U  
T\c;Ra  
?>MD/l(l  
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: DHpU?;|3  
B%6bk.  
3DK^S2\zBm  
IcL3.(!]l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wy#`*h,  
AX**q$ 'R  
;]fpdu{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0!=e1_  
3sGrX"0D  
f[7'kv5S  
o0-e,F>u  
二. 战前分析 XBhWj\`(T  
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。 J'9&dt  
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 "W6 nW  
+WPi}  
yG&kP:k<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S "oUE_>  
  /* --------------------------------------------- */ <6/XE@"   
vector < int *> vp( 10 ); 6uDA{[OH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f<SSg* A;  
/* --------------------------------------------- */ x+B~t4A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X1<)B]y  
/* --------------------------------------------- */ Y'f I4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +lJuF/sS8m  
  /* --------------------------------------------- */ 37p0*%a":  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #BS]wj2#  
/* --------------------------------------------- */ B0p>'O2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SUD]Wl7G`r  
?Z4& j'z<  
};9dd3X  
 %W"\  
看了之后,我们可以思考一些问题: :Tuy]]k  
1._1, _2是什么? ?d+B]VYw  
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。 ;YZw{|gsh  
2._1 = 1是在做什么? };oRx)  
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。 zQ{ Q>"-  
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。 ("/*k  
7P/j\frW  
IX7d[nm39  
三. 动工 Ccz:NpK+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ';aPoaO %  
x(}tr27o  
p5F[( H|9  
^%_B'X9  
template < typename T > /<:9NP'^  
class assignment ;x^&@G8W`  
  { 1bzPBi  
T value; #PXl*~PrQ/  
public : |D]jdd@!a2  
assignment( const T & v) : value(v) {} _?G\^^  
template < typename T2 > D{N1.rSxv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  pMt]wyKr  
} ; a]X6)6  
eBU\&z[  
tHoFnPd\|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pvmm" f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9}}D -&Mc  
v@>hjie  
P]Gsc  
oeIB1DaI  
  class holder XQj`KUO@  
  { 9q* sR1  
public : Br#]FB|tD  
template < typename T > w-/bLg[L?$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s #L1:L  
  { :\80*[=;Z  
  return assignment < T > (t); yr sP'th  
} }GkEv}~t  
} ; nWXI*%m5  
BOwkC;Q[  
~Ag !wj  
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: ,?&hqM\  
(3]7[h7  
  static holder _1; -8 &f=J)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $6y1';A  
GQ8I |E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <R3S{ ty  
而不用手动写一个函数对象。 EXJ>Z  
B/5C jHz  
ev8 E.ehD  
}1R k]$XC  
四. 问题分析 W!tP sPM  
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。 I5x/N.  
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。 &7@6Y{!/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2Y wV}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5j ]}/Aq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dDpe$N  
N# ,4BU  
五. 问题1:一致性 k(^zhET  
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?| HwU \[f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *3 9sh[*}  
+!_^MBkk  
struct holder #G*z{BRQ  
  { |;D[Al5AMc  
  // a'T|p)N.;T  
  template < typename T > j,1,;  
T &   operator ()( const T & r) const <EBp X   
  { sXhtn' <v  
  return (T & )r; 8:t-I]dzk  
} a[(n91J0  
} ; i(c2NPbX  
m%Ef]({I  
这样的话assignment也必须相应改动: 2&tGJq-E  
u|QfCwQ  
template < typename Left, typename Right > 6eS#L21*  
class assignment :=i0$k<E/  
  { /au\OBUge  
Left l; cOUO_xp(  
Right r; hlUF9}  
public : Nju7!yVM_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W1: o2 C7  
template < typename T2 > ,Y`C7Px  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^2mXXAQf7^  
} ; "%.#/!RG  
3}h&/KN{  
同时,holder的operator=也需要改动: a#raUF7e  
8AefgjE  
template < typename T > p O: EJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x&9 I2"  
  { <c\aZ9+V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B]Zsn`n  
} LG,RF:  
e,4!/|H:  
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。 n:#ji|wM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xp{gh@#dr  
JGO>X|T  
return l(rhs) = r; $~:hv7%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4uu*&B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wPc,FH+y  
Zy!\=-dSm  
template < typename Tp > ~Yr.0i.W  
class constant_t QY^ y(I49  
  { EI_J7J+  
  const Tp t; IsRsjhg8x  
public : @ym7hk.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Yb?#vpI  
template < typename T > o&CvjE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wc]Fg9E  
  { ~Snw':  
  return t; qy-BZ%3  
} 2XXEg> CU  
} ; mYy3KqYu  
d->b9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UWusSi3+LG  
下面就可以修改holder的operator=了 {K|{a  
~(&xBtg:}  
template < typename T > jWoo{+=D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z?gJHN<  
  { Zv-6H*zM6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k,@1rOf  
} Cu?$!|V  
&1?Q]ZRp  
同时也要修改assignment的operator() qh&K{r*T  
6Edqg   
template < typename T2 > QU#/(N(U#T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '8Gw{&&  
现在代码看起来就很一致了。 snK9']WXo  
H~$|y9>qI  
六. 问题2:链式操作 #`W8-w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XG [%oL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -#i%4[v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3{_+dE"9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G6J3F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ILVbbC`D  
X:e'@]Z)?  
template < typename T > N&GcWcq  
struct result_1 3{c&%F~!  
  { *FAg^G&1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N&ddO-r[s  
} ; WI6er;D  
jxoEOEA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *1%g=vb  
pTN_6=Y"  
template < typename T > zCQv:.0L  
struct   ref TxiJ?sDh*  
  { DBv5Og  
typedef T & reference; Th8Q ~*v  
} ; pE`( kD  
template < typename T > \UC4ai2MK  
struct   ref < T &> 1rKR=To  
  { .DX#:?@4@Y  
typedef T & reference; ~kHir]jc  
} ; @%TQ/L^|  
ECSC,oJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m&%N4Q~X>  
m:^@AR1%d  
template < typename T > Kr#=u~~M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6%'{Cq1DE  
  { mrbIoN==`  
  return l(t) = r(t); ydFY<Mb(o  
} >:xnjEsi$/  
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。 >2|#b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [L\w] 6  
0hv[Ff  
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 Z/I!\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4v!@9.!vQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6JL 7ut  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 | -R::gm  
最后的布局是: f>'7~69  
                Add =?2y <B  
              /   \ c]LH.  
            Divide   5 e Jwr  
            /   \ L"Gi~:z  
          _1     3 *[U:'o `67  
似乎一切都解决了?不。 q+DH2&E'  
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。 fg9sZ%67]\  
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。 _I!Xr!!)a0  
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: _x \Ll?,  
lAGxE-B^a"  
template < typename Right > 5bAXa2Vt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h}oQr0"c  
Right & rt) const #[si.rv->  
  { H z6H,h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q[#\qT&QU  
} u1"e+4f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9@j~1G%^  
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。 <V, ?!}V  
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。 l&rDa=m.J  
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。 [0}471  
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。 5>=tNbk"s  
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? eS"gHldz  
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: Brl6r8LGi  
SN+Bmdup  
template < class Action > V?"^Ff3m!  
class picker : public Action =UV?Pi*M>  
  { Y[H_?f=;%  
public : .x x#>Y-\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0L1P'*LRU  
  // all the operator overloaded %pt $S~j  
} ; 4/jY;YN,2  
J!H5{7.efN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \w:u&6,0O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: qYh,No5\;t  
-3V~YhG  
template < typename Right > RpXQi*c0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l=oVC6C  
  { x B?:G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -r2cK{Hhp&  
} cU>&E* wD  
7m jj%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QA3l:D}u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 KZE.}8^%D  
ZChY:I$<  
template < typename T >   struct picker_maker e!8_3BE  
  { R*y[/Aw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .~8+s.y  
} ; :+5afv}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gv,T<A?Z2  
  { <\8   
typedef picker < T > result; =oTYwU  
} ; U&5zs r  
SQ!lgm1bA  
下面总的结构就有了: ]UI+6}r  
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。 t[maUy _A  
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。 >R: +ml  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b[k 1)R"  
至此链式操作完美实现。 GlZ9k-ZRF  
[E^X=+Jnz  
g-^m\>B  
七. 问题3 oD7H6\_  
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。 oL@ou{iQ  
-7$'* V9$  
template < typename T1, typename T2 > ]~zJ7I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h=tu +pn  
  { 16y$;kf8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c-T ^ aR  
} gh}AD1TN]  
>(rB[ZJ  
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: ^;3rdBprm  
_HK& KY  
template < typename T1, typename T2 > 8?YW i  
struct result_2 `|w#K28t"  
  { +m.8*^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; of`]LU:  
} ; "6d bRo5%  
Zz-;jkX)  
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? \k=Qq(=  
这个差事就留给了holder自己。 O}-7 V5  
    {|h"/   
{t:ND  
template < int Order > -X[[ OR9+  
class holder; \?^wu  
template <> PQ]9xzOg[  
class holder < 1 > AL7O-D  
  { O-5U|wA  
public : h yKg=Foq  
template < typename T > Zsogx}i-  
  struct result_1 w2+]C&B*  
  { ?<?C*W_  
  typedef T & result; KUutC :  
} ; +I n"OR%  
template < typename T1, typename T2 > g)A0PvEu  
  struct result_2 f B96Q  
  { mv.I.EL  
  typedef T1 & result; V^z;^mdd  
} ; )T5h\ZO`;  
template < typename T >  ;"^9L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .^S78hr]n  
  { F\R}no5C  
  return (T & )r; cOZ^huK  
} y7-:l u$9  
template < typename T1, typename T2 > :"^< aLj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /&:9VMMj  
  { .K1E1Z_  
  return (T1 & )r1; BDRVT Y(s  
} Vk_&W.~  
} ; xg^^@o  
@%nUfG7TQ  
template <> xJLO\B+gM  
class holder < 2 > TY\"@(Q|G  
  { <57l|}8  
public : /VO@>Hoh  
template < typename T > _0q~s@-  
  struct result_1 8{fz0H.<?  
  { FqxOHovE  
  typedef T & result; VQ<i$ I  
} ; TDE1z>h+"  
template < typename T1, typename T2 > X&?lDL7?  
  struct result_2 T\!SA  
  { T;r];Y(b*  
  typedef T2 & result; (OcNC/9  
} ; )v{41sM+  
template < typename T > -xu.=n@,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R(83E B~_  
  { nvK7*-  
  return (T & )r; <`_OpNxqW  
} niEEm`"  
template < typename T1, typename T2 > yLO &(Mb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :@`(}5F4  
  { s|j<b#<xQ  
  return (T2 & )r2; &9_\E{o%]  
} <o7#?AcPu  
} ; yX V|4  
(g/X(3  
5[2.5/  
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> >。 50GYL5)q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )R)$T'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I/V )z9  
zO5u{  
return l(i, j) = r(i, j); $%%>n ^??  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vZeYp  
$`5lvy^  
  return ( int & )i; I,<54? vS  
  return ( int & )j; <S8W~ wC  
最后执行i = j; o+_/)c  
可见,参数被正确的选择了。 &<V_[Wh"  
;#yu"6{  
QS [B  
"gvw0)  
h@,e`Z  
八. 中期总结 IO!1|JMr6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )=E~CpKV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,J (5@8(>a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T$^>Fiz{Se  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $#7J\=GZ+  
4%fN\f  
y{`(|,[  
@>Ghfh>~D  
&:;;u\  
f;Bfh3  
九. 简化 .eabtGO,  
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。 B>|U-[A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;*-@OLT_K  
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: |aS~"lImh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S $_Y/x  
  +-*/&|^等 $EQT"ZX>%i  
2. 返回引用。 [|[sYo  
  =,各种复合赋值等 mfngbFa1  
3. 返回固定类型。 NB3Syl8g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XiRT|%j  
4. 原样返回。 C9mzg  
  operator, ;o)=XEh8P  
5. 返回解引用的类型。 ]]uzl0LH  
  operator*(单目) >C:"$x2"#(  
6. 返回地址。 Z;fm;X%4  
  operator&(单目) 0Z A#T:4  
7. 下表访问返回类型。 '9 *|N=  
  operator[] &:DCtjK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y*}vG}e%  
  operator<<和operator>> DN"S,  
(K*/Vp  
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。 &e ?"5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UbY~xs7_  
f3zfRhkIk  
template < typename Left > c}IX"  
struct value_return 9iGE`1N%E  
  { S!jF:Uc  
template < typename T > 5 dfe@$  
  struct result_1 N[,VSO&  
  { :kb1}Wu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8<yV  
} ; KUp   
T/GgF&i3  
template < typename T1, typename T2 > \)^,PA3  
  struct result_2 T2 :oWjC3$  
  { 8tLT'2+H#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {=bg5I0|a  
} ; ]&C:>  
} ; <78$]Z2we  
Ha)3i{OM  
3?.1~"-J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I&pr_~.  
R=vbUA  
下面我们来剥离functor中的operator() .DDg%z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lL(p]!K'  
&G-#*OG  
return l(t) op r(t) ;|>q zx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0i8[=  
return op l(t) !,Xyl} #  
return op l(t1, t2) 5)d,G9  
return l(t) op sf |oNOz  
return l(t1, t2) op YN,y0t/cQ  
return l(t)[r(t)] vzY'+9q1.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }BI~am_  
,DQGv_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L$Hx?^3  
单目: return f(l(t), r(t)); {cR_?Y@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a=J@y K  
双目: return f(l(t)); iK5]y+@8  
return f(l(t1, t2)); +{,N X  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vs_\ykO  
r6d0x  
struct meta_divide k4qLB1&,  
  { z5XYpi_;[  
template < typename T1, typename T2 > _M8G3QOx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z/2,al\  
  { 3]O`[P,*%  
  return t1 / t2; IL~]m?'V(  
} P0%N Q1bn  
} ; n-b>m7O(  
S}oG.r 9  
这个工作可以让宏来做: 7?6xPKQ)H  
e[x?6He,$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A Gv!c($  
template < typename T1, typename T2 > \ rNxrQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K\RWC4  
以后可以直接用 J+ Jt4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AMbKN2h1f  
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 DMF?5GX  
(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。。。) J[ e}  
F&=I7i  
; cGv] A+  
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 U91 &|  
k2EHco0BG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B#FHf Z  
class unary_op : public Rettype 9#v-2QY  
  { F>(qOH.I  
    Left l; E rr4 %-  
public : YV5Yx-+3w$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ q%mu  
z-n>9  
template < typename T > R[x7QlA;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v1 LKU  
      { OENzG~  
      return FuncType::execute(l(t)); Y\.-v\uJu  
    } r?fH &u  
h/,R{A2mO  
    template < typename T1, typename T2 > u@<Pu@?xm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :lUX5j3  
      { K@B" ]6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <^d!Vzr]  
    } cNe0x2Z$?  
} ; h,^BC^VU9-  
U z"sdi  
?n)Xw)]  
同样还可以申明一个binary_op Z:K+I+:t  
}1 $hxfb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + c`AE  
class binary_op : public Rettype M2}np  
  { Vwjk[ DOL  
    Left l; ov8 ByJc  
Right r; ? Phk~ jE  
public : kW#S]fsfU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `YPe^!` $  
]JH64~a  
template < typename T > 9/#0?(K8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1o8wy_eSs  
      { rvW!7 -R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2;8Xz 6T  
    } $30oc Tt{  
W7t >&3l  
    template < typename T1, typename T2 > }*NF&PD5RU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *P`v^&  
      { xdPcsox~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YQ; cJ$  
    } Rq) 0i}F  
} ; yH^f\u0  
"u_i[[y  
tv0Ha A  
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 2gt+l?O<PS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9z:K1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :Zza)>l  
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。 UVrQV$g!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xq2V0Jp1u  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ndw7v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #<4--$Xo  
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) ylu2R0] (  
下面是修改过的unary_op @dl8(ILk'  
-OrR $w|e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +]c/&Xo!  
class unary_op WSRy%#  
  { n0Go p^3  
Left l; G8eD7%{b:)  
  z Ct\o  
public : ygN>"eP  
pV7N byb4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ry&q1j  
)>\4ULR83  
template < typename T > !DPF7x(-{  
  struct result_1 |m)kN2w  
  { K/^ +eoW(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WfZF~$li`  
} ; OiF{3ae(  
i\)3l%AK]T  
template < typename T1, typename T2 > Ql8bt77eI-  
  struct result_2 );Z]SGd  
  { Ry?4h\UX5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e # 5BPI  
} ; P>(P2~$Y"  
*:g_'K"+  
template < typename T1, typename T2 > gyev5txn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z, T#,  
  { y%S})9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pLnB)z?  
} h./P\eDc  
yoQ\lk  
template < typename T > 4/'N|c.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XV>@B $hu  
  { :Xfn@>;3ui  
  return OpClass::execute(lt(t)); }$&xTW_  
} 6V1:qp/6  
$e }n  
} ; l'6d4 DZ  
z\TLsx  
^z~~VBv  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +6l]]*H  
好啦,现在才真正完美了。 9[VxskEh  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8.QSqW7t  
>zs5s  
template < typename Right > <^8*<;PaG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4r&f%caU  
  { oh~: ,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M&KyA  
} +Rwx% =  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 wfR&li{  
o r2|O#=  
)K;]y-Us[  
kccWoU,  
Y/fJQ6DY  
十. bind k_ Y~;P@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Dz;HAyPj  
先来分析一下一段例子  \S4SI  
bcH_V| 5}  
U]R~gy}#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zgamd1DJ[l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 })Yv9],6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P`(Mk6gE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6B" egYv  
我们来写个简单的。 0 )}$^TV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X(*!2uS  
对于函数对象类的版本: L(G92,.  
z-r2!^q27  
template < typename Func > XRtD< jlA"  
struct functor_trait 'wQv3 ;  
  { Fky?\ec  
typedef typename Func::result_type result_type; D-&a n@  
} ; "& 25D  
对于无参数函数的版本: 2S ~R!   
ZVih=Y-w  
template < typename Ret > !<<AzLVL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q.Aa{d9e  
  { Kz?#C  
typedef Ret result_type; 8)j@aiF`  
} ; eE(b4RCM  
对于单参数函数的版本: skg|>R,kE  
C vDxq:x  
template < typename Ret, typename V1 > 6RoAl$}'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =qu(~]2(  
  { w7TJv4_  
typedef Ret result_type; vScjq5 "p  
} ; r!GW= u'  
对于双参数函数的版本: 8b(!k FxD  
N ( Oyi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "_1)CDqP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J G$Z.s  
  { G~,:2 o3  
typedef Ret result_type; )[Z!*am  
} ; li oc`C:  
等等。。。 Dw6fmyJ:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b:W-l?  
E4z)Mr#  
template < typename Func > 6.WceWBR  
struct func_return >''U  
  { <vV_%uo M  
template < typename T > aYn^)6^  
  struct result_1 K> g[k_  
  { }G V X>p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GVGlVAo|@  
} ; V3Z]DA  
g}LAks  
template < typename T1, typename T2 > lLhL`C!  
  struct result_2 QzvHm1,@  
  { oUZoj2G1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2JGL;U$  
} ; H`9Uf)  
} ; ~f\G68c  
(p#0)C  
88s/Q0l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8' DW#%  
> L2HET  
template < typename Func, typename aPicker > _}xd}QW  
class binder_1 I:cg}JZ>|  
  { i1lBto[  
Func fn; S$,'Q^~K  
aPicker pk; u\yVR$pQ  
public : w;6bD'.>;  
Lh.b 5Q|  
template < typename T > M5357Q  
  struct result_1 NPa\Cg[  
  { co8"sz0(U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ').}Nz  
} ; tBbOY}.VD  
yw-8#y  
template < typename T1, typename T2 > 'a6<ixgo0  
  struct result_2 O^Q7b7}y  
  { nI.x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pz*_)N}j >  
} ; m0n)dje  
r0;:t   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \_V-A f{6  
/ P|fB]p  
template < typename T > Fb`a~c~s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GzXUU@p  
  { *iBTI+"]  
  return fn(pk(t)); a8k;(/  
} ~}EMk3  
template < typename T1, typename T2 > \wcam`f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {%lXYMyu  
  { W]M)Q}:Y  
  return fn(pk(t1, t2)); Mips.Bx  
} D"(L5jR8m@  
} ; g[RI.&?  
S{pXs&4O  
~c^>54  
一目了然不是么? e}/Lk5q!  
最后实现bind &s Pq<lo  
Z>c3  
lGwl1,=  
template < typename Func, typename aPicker > RqEH| EUZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,mhQ"\+C  
  { R'EUV0KX>Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7w,FX.=;cv  
} DI+]D~N  
d@`M CchCB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JWvjWY2+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。 x3jb%`o#!  
%VYAd)gC  
十一. phoenix x-OA([;/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f=C,e/sw  
eAv4FA4g  
for_each(v.begin(), v.end(), wO ?+Nh  
( |(5W86C,ju  
do_ kpL@P oQ/r  
[ FuI73  
  cout << _1 <<   " , " *f& EoUk}F  
] {!6/x9>  
.while_( -- _1), |8mhp.7  
cout << var( " \n " ) t@u7RL*n:<  
) w(kf  
); pyLRgD0 g  
kB?al#`  
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: ]f+ csB  
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 8Ac)'2t;U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Bm&kkx.9P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~|<WHHN (  
\fA{1  
bM8If"  
template < typename Cond, typename Actor > mPI8_5V8]  
class do_while 0/S_e)U  
  { L}@c6fHG  
Cond cd; :RoBl3X=  
Actor act; y_\p=0t8  
public : }*.0N;;C  
template < typename T > *K> l*l(f]  
  struct result_1 =]:>"_jN  
  { GKN%Tv:D_  
  typedef int result_type; GpZ c5c  
} ; !Mi;*ZR  
64hk2a8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q+g!V5'  
b Q]/?cCYV  
template < typename T > (Qa/EkE^*w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cmc3k,t  
  { foJdu+^  
  do ,9WBTH8  
    { aW>6NDq(  
  act(t); bh^LIU  
  } ,-7R(iMd  
  while (cd(t)); =-_B:d;  
  return   0 ; %f($*l.  
} jqPkc28  
} ; =bEda]  
I\YV des#  
PO 6&bIr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m0v:\?S:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &f&z_WU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 J_s>N  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <.Nx[!'~&d  
下面就是产生这个functor的类: G:zua`u[  
Me 5_4H&Sg  
|SyMngIY  
template < typename Actor > r*Yi1j/  
class do_while_actor }Ho Qwy|&  
  { >JiltF7H0  
Actor act; sQMFpIrr  
public : ! u:Weoz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rETRTp0HT  
H^YSJ 6  
template < typename Cond > oWYmj=D~2z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a'z)  
} ; +nJUFc  
lo[.&GD  
foQ#a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6`f2-f9%iq  
最后,是那个do_ ">#wOm+ +  
 cReB~wk  
M bb x`  
class do_while_invoker Nm |!#(L  
  { `ho1nY$)CE  
public : O%FPS=  
template < typename Actor > S#+h$UVh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *4V=z#  
  { \hB5@e4i2  
  return do_while_actor < Actor > (act); uDEvzk42  
} hZ.Z3`v70  
} do_; L:FoSCN Y(  
mauI42  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k+ze74_"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0}b tXh  
最后来说说怎么处理break和continue ^<e.]F25M  
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。 rwGKfoKI  
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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