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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q8bS@\i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FH21mwV  
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, cRr `r[t  
MNmQ%R4jRN  
9k^=m)yS'  
iC+H;s5<  
  class filler o5x^"#  
  { /0B ?3&H  
public : {lUl+_58  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;1k0o.3  
} ; J+gsmP-_  
0_pwY=P  
SW'KYzn  
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: qm5pEort  
j77}{5@p  
~MQf($]  
Q%1;{5   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z|dZc wo  
WA5kX SdIb  
esFL<T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [eP]8G\ W  
#7T={mh  
J5IJy3d  
u.Yb#?  
二. 战前分析 X*"O'XCA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bd*(]S9d  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O~OWRJ@p  
l>?vjy65  
}B/xQsTx-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HKw:fGt/o^  
  /* --------------------------------------------- */ ]qHO{b4k  
vector < int *> vp( 10 ); deY<+!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2A ,36,  
/* --------------------------------------------- */ BVp.A]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "Oko|3  
/* --------------------------------------------- */ [E7@W[xr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *{s[$}uQ  
  /* --------------------------------------------- */ X6 '&X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J vsB^F.4  
/* --------------------------------------------- */ 'Jr*oru  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !|c5@0Wr  
2wsZ&y%  
(UXB#I~  
(Fd4Gw<sq  
看了之后,我们可以思考一些问题: io3'h:+9s  
1._1, _2是什么? K(<P" g(  
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。 #7ZBbq3=  
2._1 = 1是在做什么? p<19 Jw<  
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。 rNC3h"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。 ra2q. H  
)ixE  
Nq6CvDXi  
三. 动工 7~f6j:{|z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M0 8Y  
oU?X"B9  
W^Y(FUy~  
W%cPX0  
template < typename T > !{ lb#  
class assignment d6&tz!f  
  { 9Wrcl ai  
T value; 9 <m j@bI$  
public : GqxK|G1  
assignment( const T & v) : value(v) {} b;l%1x9r  
template < typename T2 > x=N;>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @R{&>Q:.  
} ; cEu98nP  
cfS]C_6d  
^dD?riFAk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fZgU@!z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  \RO Sd  
>WX'oP(<  
mIodD)?{  
^%JWc 3jZ  
  class holder tH(#nx8  
  { ,-kZ5&r  
public : i(HhL&  
template < typename T > ^O m]B;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yQ50f~9  
  { E5Jk+6EcMa  
  return assignment < T > (t); Y))sk-  
} vq:j?7  
} ; 6si-IJ  
r |/9Dn%  
p\\q[6  
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: pE,BE%  
PX)qA =4q  
  static holder _1; _P1-d`b0 a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ApB0)N  
Cx~z^YP'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8t!"K_Mkx  
而不用手动写一个函数对象。 #u@!O%MJ  
cTp+M L  
bxq`E!]  
cgOoQP/#  
四. 问题分析 v^ G5 N)F  
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。 ?VsZo6Z"  
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。 +%v4Ci"%y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;7>--_?=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S(l^TF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WcFZRy-erc  
|\t_I~de  
五. 问题1:一致性 =`H( `2  
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?| jN0v<_PJED  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w2L)f,X  
$h9!"f[|j  
struct holder "o^zOU  
  { 5H5Kt9DoW  
  // ]3'd/v@fT  
  template < typename T > M(f'qFY=K  
T &   operator ()( const T & r) const QNFrkel  
  { VuW19-G  
  return (T & )r; Xy +|D#b  
} B#yyO>0k]  
} ; {r)M@@[  
qFk(UazN  
这样的话assignment也必须相应改动: is$d<Y&F  
m<4Lo0?nS  
template < typename Left, typename Right > ZxW V ,s&p  
class assignment Op{Mc$5a  
  { $@Fj_ N  
Left l; ."O(Ig[  
Right r; ,e,{6Sg6gl  
public : )Be;Zw.|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Y$NGB=2[  
template < typename T2 > J:a^''  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QR)eJ5<  
} ; ZHJzh\?  
T9A5L"-6T  
同时,holder的operator=也需要改动: 9'M_tMm5  
I j /J  
template < typename T > =g:\R$lQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jg(A_V  
  { ->(B: Cz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _G|6xlO  
} XQA2uR4h  
SEmD's  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ; o\wSHc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bOdD:=f  
%O${EN  
return l(rhs) = r; mVLGQlvVK  
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。 BJ5#!I%h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #z.x3D@^r6  
5{> cfN\q  
template < typename Tp > hGeRM4zVZZ  
class constant_t eu =2a>  
  { K2QD&!4/T2  
  const Tp t; By9/tB  
public : :`K;0`C +  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DH%X+r  
template < typename T > J98K:SAR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?0x;L/d])  
  { OZ6%AUot  
  return t; ]nh)FMo  
} uRIr,U^  
} ; ]+8,@%="  
@ h]H_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 809-p_)B  
下面就可以修改holder的operator=了 kAoai|m@R  
P_gQ-pF.  
template < typename T > cW RY[{v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {~SR>I3sv  
  { y[cAU:P?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >7 |37a  
} *K;~V  
2+.m44>Ti  
同时也要修改assignment的operator() z!%}0  
e#wn;wo?  
template < typename T2 > $f+9svq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 19S,>  
现在代码看起来就很一致了。  x^"OH  
@;0Ep 0[  
六. 问题2:链式操作 -3fvO~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P1kd6]s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 seq$]  
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。 FD<~?-  
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。 1gC=xMAT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7"NUof?i  
7j Q`i;L}Y  
template < typename T > e|I5Nx2)  
struct result_1 ,RZktWW_  
  { R?W8l5CIk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6=   
} ; Q|>y2g!  
D"MNlm  
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: VioVtP0  
KH;e)91  
template < typename T > &zZSWNW  
struct   ref ^%L$$V nG  
  { 3eB2= _V`  
typedef T & reference; (8I0%n}.Zo  
} ; <1y%ch;  
template < typename T > UX?_IgJh<"  
struct   ref < T &> 0V^?~ex  
  { Abl=Ev  
typedef T & reference; B 5?(gb"  
} ; ]OVjq ?  
by {~gu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \rpu=*gt  
T<OLfuV  
template < typename T > `27? f$,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dG| iA]  
  { CB~&!MdMr  
  return l(t) = r(t); u^ T2  
} hi37p1t   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *}?^)z7w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MV/JZ;55  
.JzO f[g5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  np~oF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lY~xoHT;[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 th]9@7UE,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xkX, l{6  
最后的布局是: S4Rv6{r:  
                Add (]ORB0kl  
              /   \ znM"P|A  
            Divide   5 S\C   
            /   \ lU@ni(69d  
          _1     3 gAE}3//  
似乎一切都解决了?不。 eC1cE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 rO-Tr  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }p#S;JZRu+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (\Dd9a8V-  
'\9A78NV{;  
template < typename Right > a9"Gg}h\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0c]Lm?&  
Right & rt) const 6gp3n;D  
  { IlwY5iL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E_xpq  
} bNqjjg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +%FG ti$[  
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。 lVqvS/_k$  
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。 sl)_HA7G  
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。 0n1y$*I4  
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。 uy B ?-Y+  
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? {&/q\UQ  
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: u~G,=n  
ZJ!/49c*>  
template < class Action > ^UJO(   
class picker : public Action r:u5+A  
  { JK_sl>v.7  
public : nOOA5Gz   
picker( const Action & act) : Action(act) {} #fa~^]EM]  
  // all the operator overloaded gP<l  
} ; Q tRKmry{  
T IS}'c'C  
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。 0BD3~Lv  
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: H*l8,*M}  
J L]6o8x  
template < typename Right > {4#'`Eejj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9ah,a 4  
  { |vzGFfRI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wKwireOs  
} 27;*6/>,  
* F&C`]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O10h(Wg  
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。 #.) qQ8*(  
/\2s%b*  
template < typename T >   struct picker_maker 3C.bzw^  
  { P_w+p"@m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w2Pkw'a{  
} ; -[ F<u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N>VA`+aFR  
  { n- p|7N  
typedef picker < T > result; Cgt{5  
} ; Dtelr=/s  
Nk]r2^.z[  
下面总的结构就有了: [t,7H  
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。 W| ~Ehg  
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。 U{HJNftdpm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sHKT]^7  
至此链式操作完美实现。 ca-|G'q  
1J^{h5?lU  
-p9|l%W  
七. 问题3 RzNv|   
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。 {V8 v  
~GMlnA]6  
template < typename T1, typename T2 > !K_%@|:7%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > `u} G1T\  
  { GYCc)Guc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eFbr1IV  
} g3j@o/Y  
:tNH Cx  
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: v2dCna\  
jiz"`,-},O  
template < typename T1, typename T2 > 8{@#N:SY  
struct result_2 NfKi,^O  
  { r\a9<nZ{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wn5CaP(]8  
} ; ->:G+<  
2{g~6 U.  
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? Hb IRE  
这个差事就留给了holder自己。 K6_{AuL}4  
    < JA5.6<=  
,M5J~Ga  
template < int Order > T+RfMEdr  
class holder; KZJ;O7'`  
template <> aw {?UvL&  
class holder < 1 > ;E(%s=i  
  { <Sb W QbN  
public : $D\SueZ  
template < typename T > G5?Dt-;I  
  struct result_1 wSnY;Z9W_  
  { U!TFFkX[  
  typedef T & result; ]xb R:CYJ  
} ; (?D47^F &  
template < typename T1, typename T2 > b$H{|[  
  struct result_2 u\.7#D>  
  { K6{{\r  
  typedef T1 & result; o%5^dX&[  
} ; 2t*@P"e!  
template < typename T > "\U$aaF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >kd&>)9v  
  { O8r9&Nv  
  return (T & )r; w SBDJvI  
} v 4DF #O  
template < typename T1, typename T2 > ZWxq<& Cg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rhsSV3iM  
  { Z@=#ry  
  return (T1 & )r1; CFkM}`v0  
} *dL!)+:d  
} ; E_MGejm@  
G(EiDo&  
template <> SZea[~ &  
class holder < 2 > 1|Us"GQ (n  
  { &AG,]#  
public : ?`3` azfM  
template < typename T > #B_ ``XV  
  struct result_1 0Ou`& u  
  { ?n8gB7(FA  
  typedef T & result; ;gu_/[P  
} ; U8PSJ0ny  
template < typename T1, typename T2 > EQET:a:g  
  struct result_2 JF IUD{>fp  
  { Yc BY[i0  
  typedef T2 & result; %c*azo.  
} ; M`-.0  
template < typename T > cF7I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m\)z& hv<r  
  { D4?5 %s  
  return (T & )r; M8oI8\6[  
} H~^am  
template < typename T1, typename T2 > 2xN1=ug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TL U^ad#9E  
  { _p"nR  
  return (T2 & )r2; hS/oOeG<Y  
} 6Xu8~%i  
} ; b7^VWX%  
Y.$ '<1  
FY|.eY_7 {  
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> >。 <b~KR8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %qfql  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mx y>  
zB kS1qMn  
return l(i, j) = r(i, j); Q-k{Lqa-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fc% @  
w O;\,zU  
  return ( int & )i; gBA UrY%]  
  return ( int & )j; 6hv4D`d;o  
最后执行i = j; W2e~!:w  
可见,参数被正确的选择了。 SQ9s  
t9685s  
tIR"y:U+  
( 6|S42  
XbsEO>_Z'A  
八. 中期总结 {7LO|E}7  
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: jO)UK.H#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &`[y]E'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 </ 3 Shq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]([:"j  
`j{q$Y=AG  
uO%G,b  
\$n?J(N  
YKk?BQ"  
 c %w h  
九. 简化 /ldE (!^n  
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。 dq}60  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fOs"\Y4  
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: 6Lk<VpAa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bvj-LT=)  
  +-*/&|^等 0*o)k6?q3  
2. 返回引用。 k7yQEU  
  =,各种复合赋值等 >DeG//rv  
3. 返回固定类型。 .]}kOw:(#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }>Gnp c  
4. 原样返回。 ]V \qX+K  
  operator, mZDL=p  
5. 返回解引用的类型。 P#H|at  
  operator*(单目) KLK '_)|CT  
6. 返回地址。 Ao~ZK[u  
  operator&(单目) ;`Eie2y{M  
7. 下表访问返回类型。 WD c2Qt  
  operator[] O) NEt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \' (_r  
  operator<<和operator>> HQlhT  
H)tnxD0)  
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。 S(<r-bV<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ""Nu["|E  
|y=;#A  
template < typename Left > gU1E6V-Jm  
struct value_return -S5M>W.Qb{  
  { vX|ZPn#  
template < typename T > # ~SuL3  
  struct result_1 R?@F%J;tx  
  { *IL x-D5qr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h$7rEs  
} ; d1$3~Xl]  
fZ!fwg$  
template < typename T1, typename T2 > VU6nu4   
  struct result_2 ^c",!Lp}{  
  { Mr'P0^^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /Ud<4j-  
} ; 2]W"sT[  
} ; a-w=LpVM  
Ba==Ri8$  
Gu} `X23  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `|@#~  
A;VjMfoB  
下面我们来剥离functor中的operator() &Ohm]g8{2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .1R:YNx{/  
_q*4+x  
return l(t) op r(t) AY{#!RtV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pMZKF=  
return op l(t) pGEYke NU  
return op l(t1, t2) ,Y 1&[  
return l(t) op ` QC  
return l(t1, t2) op Qx{k_ye`  
return l(t)[r(t)] $%~-p[)<(P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] + <AD  
2D|2/ >[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V?"X0>]0  
单目: return f(l(t), r(t)); v"'Co6fw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m>dZ n  
双目: return f(l(t)); Sj?u^L8es}  
return f(l(t1, t2)); `tZu~ n  
下面就是f的实现,以operator/为例 bH+x `]{A  
+76{S_CZ  
struct meta_divide ds@X%L;_  
  { g=w,*68vuy  
template < typename T1, typename T2 > A$*#n8 ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O%RkU?ME  
  { jSa9UD  
  return t1 / t2; TS0x8,'$q  
} 0].x8{~o  
} ; (bEX"U-  
1n}q6oa=  
这个工作可以让宏来做: c32IO&W4  
.Cv0Ze  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VxD_:USIF  
template < typename T1, typename T2 > \ C? pi8Xg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kjbt1n  
以后可以直接用 eZDqW)x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :B(F ?9qK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 o+(>/Ou  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~x<nz/^  
`m2e *  
(eX9O4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 huh-S ,M  
#T\Yi|Qs#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +Kc1a;  
class unary_op : public Rettype x1:#rb'  
  { K:PzR,nn  
    Left l; 08)X:@ w?  
public : mmk]Doy?#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [Xp{z tGE  
jDI)iW`P  
template < typename T > X r7pFw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }1]E=!?)&  
      { :eaqUW!Y  
      return FuncType::execute(l(t)); 3w&fN3 1  
    } -TnvX(ok4  
Fua:& 77  
    template < typename T1, typename T2 > 5rG&Z5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >r Nff!Ow  
      { w k1O*_76  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [hy:BV6H+  
    } cSdkhRAn  
} ; M6(oJ*  
&P8 Run  
`x;8,7W;B  
同样还可以申明一个binary_op Z2z"K<Z W  
:,.g_@wvG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W}+f}/&l  
class binary_op : public Rettype qGndh  
  { xEK+NKTeV  
    Left l; a`}b'X:  
Right r; bkmW[w:M  
public : L||_Jsu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dd+ f,$  
RusC5\BUX  
template < typename T > "BB#[@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |&IS ZFSv  
      { nquKeH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k;V4%O  
    } 7mulNq  
b XcDsP$.  
    template < typename T1, typename T2 > z1\G,mJK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r4Ygy/%  
      { p'afCX@J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5ug?'TOj'  
    } />fP )56*  
} ; 33d86H% ;  
?DVO\ Cp  
$cO"1mu  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j=v1:E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \Cx) ~bq<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G9\Bi-'ul  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W(*:8}m,p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e_J_rx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]pLQ;7f7D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +Ux)m4}j  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NLDmZra  
下面是修改过的unary_op =J.)xDx*  
oRM EC7!A0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > od>DSn3T  
class unary_op y:!MWZ  
  { x&3!z[m@@  
Left l; {]ZZ]  
  `n8) o%E9  
public : 8$avPD3jx  
a/+tsbw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _I_Sq,Z#  
fk!wq. a  
template < typename T > 8VvoPlo  
  struct result_1 :oF\?e  
  { yWIM,2x}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8WWRKP1V  
} ; p$}iBk0B(z  
-@ #b<"1  
template < typename T1, typename T2 > <[xxCW(2  
  struct result_2 {+f@7^/i.  
  { =SLP}bP{:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |0(Z)s,  
} ; p}.P^`~j  
?8Cxt|o>  
template < typename T1, typename T2 > YZ\$b=-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pTZPOv#?Q  
  { %" $.2O@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !m pRLBH  
} x Mtl<Na   
%iIryv;  
template < typename T > >H@ dgb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ig1cf9 :  
  { kgK7 T  
  return OpClass::execute(lt(t)); v:CYf_  
} cl2@p@av  
aEX;yy*  
} ; ?7G?uk]3,@  
Z!6\KV]  
8_f0P8R!y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =(*Eh=Pw  
好啦,现在才真正完美了。 {i^ ?XdM  
现在在picker里面就可以这么添加了: E?z 3&C  
xN2M| E]  
template < typename Right > I Jq$GR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -'{ioHt&X/  
  { KK]AX;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8nES=<rz  
} {exF" ap  
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。 bEbO){Fe  
]*juF[r(  
s\o </ZDo  
S7wZCQe  
rf;R"Uc  
十. bind 4,FkA_k  
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。 lZ^XZjwoM  
先来分析一下一段例子 ]9zc[_ !  
a>sUq["  
`Lm ArW:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z^~uq:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S_c#{4n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 peGXU/5.I  
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。 HJBUN1n  
我们来写个简单的。 }K"=sE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A &w)@DOe  
对于函数对象类的版本: E3,Z(dpX!  
}'kk}2ej`  
template < typename Func > 8 gOK?>'9  
struct functor_trait 0plRsZ}  
  { k6[t$|lMy  
typedef typename Func::result_type result_type; j@UW[,UI  
} ; t]eB3)FX  
对于无参数函数的版本: 1ErH \!  
bL *;N3#E  
template < typename Ret > k>VP<Zm13  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z(1h^.  
  { CN brXN  
typedef Ret result_type; J;m[1Mae&  
} ; 6xnJyEQUM  
对于单参数函数的版本: M P0ww$(  
K+T`'J4  
template < typename Ret, typename V1 > F1Egcx/$V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3h 0w8(k;  
  { 0%F C;v0  
typedef Ret result_type; s.zH.q,  
} ; ^N Et{]x  
对于双参数函数的版本: ]3 0 7 .  
nkN]z ^j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P[XE5puC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N@Slc 0  
  { v~uwQ&AH  
typedef Ret result_type; T a/G  
} ; ,iSs2&$ m  
等等。。。 ~&B_ Bswf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rQisk8 %  
0C3Yina9 *  
template < typename Func > Vx* =  
struct func_return %5F=!( w  
  { oVC~RKA*  
template < typename T > 8{?Oi'-|0  
  struct result_1 NTAPx=!1*  
  { ) 3Y E$,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q%>L/KJ#  
} ; 4,$x~m`N  
Fzu"&&>0$  
template < typename T1, typename T2 > "me J n/  
  struct result_2 I"@5=m5  
  { H%faRUonz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~=0zZTG  
} ; [%QJ6  
} ; |L`w4;  
]^Q`CiKd  
x5PQ9Bw,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "F%cn@l  
vRT1tOQ$  
template < typename Func, typename aPicker > e?Cbl'  
class binder_1 (V e[FhA  
  { zD)2af  
Func fn; b,318R8+G  
aPicker pk; n$b/@hp$z  
public : 1YM04*H  
CiPD+I  
template < typename T > ]MB ^0:F-  
  struct result_1 :Z=A,G  
  { vhhsOga  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uOW9FAW  
} ; umls=iz  
_/MKU!\l  
template < typename T1, typename T2 > `7N[rs9|S  
  struct result_2 C@Wm+E~;8  
  { YtIJJH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; urog.Q  
} ; !T @|9PCp  
M>T#MDK\(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %W`pTvF  
L"('gc!W  
template < typename T > LClPAbr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fNB*o={r|  
  { # <&=ZLN  
  return fn(pk(t)); U15Hq*8Z  
} YjG0: 9  
template < typename T1, typename T2 > $9ON 3>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bJ/~UEZw  
  { T8qG9)~3  
  return fn(pk(t1, t2)); Ui1K66{  
} e#W@ep|n  
} ; r*,]=M W  
t/q\Ne\\,  
O gycP4z[  
一目了然不是么? ][qZOIk@  
最后实现bind LXw&d]P  
8qBw;A)  
rtUd L,Hx  
template < typename Func, typename aPicker > c?z% z&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Bpqq-_@  
  { ^{Mx?]z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z2,rnm)Q  
} 8I~H1  
*W i(%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lz# inC|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lUWjm%|  
k"L_0HK  
十一. phoenix a_Xh(d$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OGae]O<  
^(6.P)$  
for_each(v.begin(), v.end(), 4I2ppz   
( zM)o^Fn2  
do_ vguqk!eo4  
[ |r3eq4$Am  
  cout << _1 <<   " , " ,@>B#%Nz  
] !X#=Pt[,  
.while_( -- _1), U>:p`@  
cout << var( " \n " ) A}oR,$D-  
) cvc.-7IO  
); 'MC) %N,  
"w|GIjE+  
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: e4?}#6RF  
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 eQYW>z'%,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0ED(e1K#B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QMkLAZ  
s[Njk@y,  
1FY^_dvH  
template < typename Cond, typename Actor > Q OdvzVy<  
class do_while  ^mG-O  
  { 9-L.?LG  
Cond cd; )~!Gs/w6  
Actor act; WlG/7$  
public : @3b0hi4  
template < typename T > ^yBx.GrQc  
  struct result_1 `)SkA?yKI  
  { b}k`'++2,  
  typedef int result_type; Aja'`Mu  
} ; G =lC[i  
-<CBxyZa&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (\SxG\`  
<4Ujk8Zj  
template < typename T > |ukEnjI`u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rsiG]o=8  
  { V_Y SYG9f  
  do !QC->  
    { N!HiQ  
  act(t); 'm-s8]-W  
  } Vwl`A3Y  
  while (cd(t)); 6h;$^3x$  
  return   0 ; tohYwXN  
} QDSB <0j  
} ; 2uqdx'^"  
H%sbf& gi  
&o)j@5Y?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g3"`b)M  
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。 |-Y,:sY:  
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。 9g " ?`_  
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。 9n44 *sZ  
下面就是产生这个functor的类: `_z8DA}E  
Riu0;U( \  
D(L%fK`+  
template < typename Actor > %hOe `2#$  
class do_while_actor 6kYn5:BhIi  
  { Vx?a&{3]-  
Actor act; .!=2#<  
public : wVw3YIN#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _`ot||J  
wYNh0QlBH  
template < typename Cond > ~hz]x^:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .}]5y4UQ.  
} ; iv3NmkP1  
p6I@o7f  
[ tm J6^s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jfo#IRC  
最后,是那个do_ *`mwm:4  
R%54!f0 %  
Hz+edM UL  
class do_while_invoker u9}=g%TV  
  { s6!aGZ  
public : 3kQky  
template < typename Actor > qfG`H#cA<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MJDFm,  
  { }6ec2I%`o  
  return do_while_actor < Actor > (act); keCM}V`?"  
} J`V7FlM  
} do_; \$GlB+ iCx  
N(&,+KJ)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }!5"EL(L80  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o'r?^ *W  
最后来说说怎么处理break和continue -*+7-9A I  
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。 'TezUBRAz  
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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