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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^>,< *p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #JJp:S~`   
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, , aRJ!AZ  
r*X}3t*  
D%c7JK  
w?V[[$  
  class filler p/\$P=  
  { JLy)}8I  
public : w5dI k]T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d8Q_6(Ar|  
} ; XBfiaj  
,W)IVc   
q|47;bK'  
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: z;fd#N:  
l }2%?d  
%\(y8QV  
*_4n2<W$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `nd#< w>  
p|bc=`TD  
,<uiitOo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l5\B2 +}7  
:$SRG^7md  
; McIxvj  
r 85Xa'hh  
二. 战前分析 G+#| )V  
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。 F:*[  
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 LyJTK1]#  
a@5xz)  
877EKvsiC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q G :jnl  
  /* --------------------------------------------- */ j=xtnIq  
vector < int *> vp( 10 ); @\%)'WU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3PvZ_!G  
/* --------------------------------------------- */ P`Hd*xh".j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w-0O j  
/* --------------------------------------------- */ t6<sNz F&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /XWPN(JC?  
  /* --------------------------------------------- */ [#hl}q(P#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4pfix1F g  
/* --------------------------------------------- */ LH3N}J({  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }%o+1 <=  
c:?#zX  
5I8FD".i  
.q_uJ_qu-  
看了之后,我们可以思考一些问题: F9u:8;\@`  
1._1, _2是什么? rB.=f[aX[  
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。 eZR8<Z %  
2._1 = 1是在做什么? 9Th32}H  
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。 e\d5SKY  
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。 [5RFQ!  
E1l\~%A  
4PO%qO  
三. 动工 yv!''F:9F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TzevC$m;z  
L!8 -:)0b  
DmXDg7y7s  
6uCk0 B|  
template < typename T > BqLtTo?'  
class assignment "x:)$@  
  { o/  x5  
T value; wQdW lon  
public : !ulLGmUn  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5|6z1{g8  
template < typename T2 > ."!8B9 s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VJ6>3  
} ; 8H 3!; ]  
q5I4'6NF  
oxCs*   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~7ATt8T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uwH)/BW)[  
EMW4<na[  
9p[W :)P4d  
7uv/@(J"$  
  class holder 8JtI&aH-L  
  { Z0F>"Z _qn  
public : TN |{P  
template < typename T > l|ZzG4]+l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9?}rpA`P  
  { 0>~6Z  
  return assignment < T > (t); _V7^sk!  
} /SqFP L]  
} ; M|Dwk3#  
DX%8. @  
S,`Sq8H  
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: uZ0 $s$  
SRG!G]?-  
  static holder _1; !7ZfT?&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W kDn  
j6R{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0IPhVG~#  
而不用手动写一个函数对象。 >+; b>  
4M0v1`k  
ZB^4(F')H  
[#Nx>RY  
四. 问题分析 n7,6a  
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。 ~U7\ LBF  
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。 )Py+jc.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?^yh5   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uu@'02G8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G8(i).Q  
M;p q2$   
五. 问题1:一致性 [BZ(p  
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?| T24#gF~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E? m#S  
@rK>yPhf  
struct holder C>\!'^u1  
  { p=`x  
  // hml\^I8Q>F  
  template < typename T > se n{f^U  
T &   operator ()( const T & r) const ~gi( 1<#  
  { L$TKO,T  
  return (T & )r; >e$^# \D  
} h4B#T'b  
} ; TNFm7}=  
F&L?J_=  
这样的话assignment也必须相应改动: { Sliy'  
602eLV)  
template < typename Left, typename Right > xZ @O"*{  
class assignment zIYr0k*%  
  { ANpY qV  
Left l; WlQ&Yau  
Right r; Etr8lm E  
public : =iK6/ y`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GaK_9Eg-2  
template < typename T2 > E]eqvTNH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [;CqvD<S  
} ; 0Li'a{n2  
;DgX"Uzm  
同时,holder的operator=也需要改动: v/TlXxfil  
ik:)-GV;s  
template < typename T > ux 79"5qb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L%s4snE  
  { D 917[ <$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9y|&T  
} Fx88 R !  
In9|n^=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。 ;AL@<,8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tCCi|*P G  
iB`WXU  
return l(rhs) = r; x{`<);CQ  
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。 |7Xpb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u FYQ^  
7E75s)KH  
template < typename Tp > !qGx(D{\  
class constant_t p|9ECdU>;  
  { E5[]eg~w%{  
  const Tp t; ^Lv ^W  
public : d>"$^${  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _M]rH<h  
template < typename T > f_P+qm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Oi%~8J>  
  { @~U6=(+  
  return t; |8U7C\S[  
} Hv7D+ j8M  
} ; }Keon.N?   
.' 2gJ"?,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dR, NC-*  
下面就可以修改holder的operator=了 ZRq}g:  
e}O-I  
template < typename T > NF\^'W@N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gJFpEA {  
  { $*)(8Cl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 10I`AjF0  
} U;Y}2  
aj'8;E+  
同时也要修改assignment的operator() rIWN!@.J  
h`;F<PFW  
template < typename T2 > -"dy z(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |9"^s x  
现在代码看起来就很一致了。 =|V]8 tN  
Rb}&c)4  
六. 问题2:链式操作 ^`r|3c0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [BR}4(7  
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。 }}bi#G:R+  
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。 t5v)6|  
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。 GH+FZ (F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;s B:s9M  
)%@WoBRj  
template < typename T > A8Z?[,Mq!  
struct result_1 *2C79hi1  
  { mF:s-+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ABe^]HlH  
} ; lGHu@(n<  
{ugKv?e ;  
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: *9{Wn7pck/  
%TTL^@1!b  
template < typename T > ecI 2]aKi  
struct   ref {2*l :'  
  { iXS-EB/  
typedef T & reference; hsVJ&-#  
} ; Sq8Q *  
template < typename T > B';> Hk  
struct   ref < T &> T2_#[bk*d  
  { Ihq@|s8  
typedef T & reference; v4a4*rBI"  
} ; V?z{UZkR  
vyOC2c8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `1}?{ud  
`iayh  
template < typename T > )Gp\_(9fc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lLFBop  
  { KPe.AK,8  
  return l(t) = r(t); ;Owu:}   
} 'CAukk|  
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。 i|{nj\6w^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  p6l@O3  
TvG:T{jwy  
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 gsm^{jB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D!$ =oK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vyq<T(5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >A( C9_\  
最后的布局是: C2|2XL'l(C  
                Add Xg3[v3m|  
              /   \ XaS_3d  
            Divide   5 ^PR,TR.  
            /   \ @ZPTf>J}  
          _1     3 18tQWI$  
似乎一切都解决了?不。 A;`U{7IST  
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。 JG4*B|3  
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。 8+cpNX  
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: ` +UMZc  
-2ij;pkIW$  
template < typename Right > (BQ3M-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s /q5o@b{  
Right & rt) const s@[t5R  
  { U7%pOpO!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4S EC4yO  
} .EZ{d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D#[ :NXahn  
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。 (E(:F[.S  
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。 :;Rt#!  
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。 FY}*Z=D%  
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。 /lQ0`^yB  
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? v/+}FS=  
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: |ylTy B  
m`q> _*  
template < class Action > yBh"qnOT  
class picker : public Action sq|@9GS0T  
  { =\7p0cq&*  
public : }JMkM9]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pyJOEL]1F  
  // all the operator overloaded `+;oo B  
} ; zP'pfBgbJW  
>$52B9ie  
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。 LVl0:!>~  
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: w} q@VVB%  
>6834e  
template < typename Right > 4l UE(#kUM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Zw\V}uXI?  
  { Wc>)/y5$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,[1`'nN@g  
} IX?%H!i  
<+,0 G`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =>%%]0  
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。 B^Mtj5Oc  
:!!`!*!JH  
template < typename T >   struct picker_maker !TZ/PqcE  
  { )stWr r&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B2WX#/lgd  
} ; 4EbiCSo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^Es)?>eah  
  { :I(gz~u6  
typedef picker < T > result; )nxIxr0d-  
} ; n<&R"89  
&+^ Y>Ke  
下面总的结构就有了: <qY>d,+E'  
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。 ^uEl QI  
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。 lG#&1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lA 0_I"b2Y  
至此链式操作完美实现。 &'\+Z  
gt(nZ  
gF5EtdN?|  
七. 问题3 V46[whL%r  
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。 !sQ8,l0h  
EZRZ)h  
template < typename T1, typename T2 > K -1~K  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ySc uT  
  { n(S-F g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); me^Gk/`Em  
} Vho0f<`E  
iquGLwJ  
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: v("vUqhx2+  
31Mc<4zI8  
template < typename T1, typename T2 > ]3jH^7[?  
struct result_2 TFPq(i  
  { "*\3.`Kd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XQ;d ew+  
} ; pT$AdvI]  
rqJj!{<B  
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? 3h4"Rv=,  
这个差事就留给了holder自己。 )!-'SH  
    e91d~  
&B7KWvAy  
template < int Order > Utp\}0GZY  
class holder; YKd?)$J  
template <> P32'`!/:  
class holder < 1 > bA,D]  
  { wVtBeZa  
public : C YKGf1;If  
template < typename T > #eyx  
  struct result_1 *OcptmY<  
  { (5;xs  
  typedef T & result; .e#j#tQp  
} ; W78-'c  
template < typename T1, typename T2 > !,uw./8@Ku  
  struct result_2 .6#2i <oPW  
  { M4\Io]}-M  
  typedef T1 & result; dL)5~V8s  
} ; _'a4I;  
template < typename T > TY?io@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x^BBK'  
  { (@ sKE  
  return (T & )r; n\9*B##  
} S-|$sV^cG  
template < typename T1, typename T2 > Ooy96M~_G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6mLE-( Z7  
  { <P- r)=^  
  return (T1 & )r1; K\Q 1/})  
} c7wgjQ[   
} ; QNEaj\   
]!w52kF7  
template <> 3i~{x[Jc  
class holder < 2 > r'?&VS-Cj  
  { QLl44*@  
public : Fj4:_(%nG  
template < typename T > CP^^ct-C  
  struct result_1 j<?4N*S  
  { ZVU)@[s  
  typedef T & result; li^E$9oWC  
} ; wE2?/wb  
template < typename T1, typename T2 > ,fFJSY^  
  struct result_2 z[OEg HI  
  { e(A&VIp  
  typedef T2 & result; BJ/%{ C`g  
} ; cG6+'=]3<  
template < typename T > \v Go5`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4+:u2&I  
  { v)EJ|2`  
  return (T & )r; r$zXb9a|<  
} E;0"1 P|S  
template < typename T1, typename T2 > rt z(Jt{<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F$C:4c  
  { C%"@|01cO  
  return (T2 & )r2; ,3u19>2  
} dtm@G|Ij  
} ; m e" <+6  
{S!~pn&^Y  
T^t`H p  
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> >。 NunT2JP.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u c8>B&B%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HtlXbzN%)  
(aLnbJeJ  
return l(i, j) = r(i, j); 3:S"!F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 59u7q(  
c\opPhJ! 0  
  return ( int & )i; 4 @h6|=  
  return ( int & )j; $MHc4FE[  
最后执行i = j; ww*F}}(  
可见,参数被正确的选择了。 UPsh Y  
:T2K\@  
\)hmg  
hQO~9mQ+!  
>n/QKFvV5  
八. 中期总结 +H_Z!T.@  
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: nS#;<p$\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X8<ygci+.5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TkykI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pQD8#y)`C  
WD]dt!V%  
#'T@mA  
8dfx _kY`/  
3:RZ@~u=  
iC">F.9#  
九. 简化 6|9fcIh]B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dc* #?G6^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UNJ|J$T]  
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: 4e4$AB"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $!t!=  
  +-*/&|^等 KT}}=st%  
2. 返回引用。 X |as1Y$O+  
  =,各种复合赋值等 BScysoeD  
3. 返回固定类型。 1'=brc YR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )xU70:X  
4. 原样返回。 G[<iVt$y  
  operator, TG($l2  
5. 返回解引用的类型。 DE tq]|80m  
  operator*(单目) TQ FD  
6. 返回地址。 quR':=S5f  
  operator&(单目) ;a|A1DmZ  
7. 下表访问返回类型。 6K &V}  
  operator[] 3e"G.0vJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f7L|Jc  
  operator<<和operator>> Xc.~6nYp  
^,50]uX_  
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。 @/~41\=e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qe0@tKim  
{=kA8U  
template < typename Left > ITTC}  
struct value_return !&X}? NK  
  { L/shF}<  
template < typename T > +] uY  
  struct result_1 a)xN(xp##  
  { ,PnEDQ|l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l\bBc, %jt  
} ; 8d]= +n !  
SU:Cm: $  
template < typename T1, typename T2 > .w`8_v&Y  
  struct result_2 J{91 t |  
  { 2>mDT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; = hpX2/]  
} ; +`ZcYLg)#  
} ; r$+9grm<  
~k&b3-A}  
edm&,ph]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mu*wX'.'  
2'++G[z  
下面我们来剥离functor中的operator() "<kmiK/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }[1I_)  
TJCoID7a8  
return l(t) op r(t) -7lJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dJ$}]   
return op l(t) lA{Sr0f TP  
return op l(t1, t2) ~-,<`VY  
return l(t) op - Q,lUP  
return l(t1, t2) op 5dhRuc  
return l(t)[r(t)] F3?v&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V&gUxS]*  
_M 7AQ5  
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:fj  
单目: return f(l(t), r(t)); @wB$qd;v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \jC}>9  
双目: return f(l(t)); EF}Z+7A  
return f(l(t1, t2)); Y40{v(Pi  
下面就是f的实现,以operator/为例 e-Eoe_k  
[z?q -$#  
struct meta_divide H4)){\  
  { "g0L n5&  
template < typename T1, typename T2 > f9!wO';P6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~6R| a  
  { |n0 )s% 8`  
  return t1 / t2; {BgGG@e  
} wAITE|H<zj  
} ; B4I|"5G2y  
J)66\h=  
这个工作可以让宏来做: C8i}~x<  
s`&8tP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Lt_7pb%  
template < typename T1, typename T2 > \ T*z >A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O||M |  
以后可以直接用 I#m5Tl|#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .HMO7n6)8l  
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 H!,#Z7s  
(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。。。) m"`&FA  
#lNi\Lw+j  
<s  $~h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d!8`}L:=M  
]XU?Wg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +DksWb D  
class unary_op : public Rettype }9jy)gF*e  
  { \acjv|]  
    Left l; gVk_<;s  
public : +oeO 0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w$pBACX  
[CJ&Yz Ji  
template < typename T > 0IxXhu6v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @2]_jW  
      {  z>hA1*Ti  
      return FuncType::execute(l(t)); S's\M5  
    } 7\eN 8+  
-k= 02?0p+  
    template < typename T1, typename T2 > we!}"'E;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R9~%ORI#;  
      { nxCwg>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rk{DrbRx  
    } <1>\?$)D  
} ; yX?& K}JI  
rE EWCt  
AW1691Q  
同样还可以申明一个binary_op }_Jr[iaB  
h0L *8P`t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h`,dg%J*B  
class binary_op : public Rettype [<7Hy,xr_  
  { cOq^}Ohan  
    Left l; _da>=^hFJ  
Right r; Kr!8H/Z  
public : pX+`qxF\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r1 )Og  
R6*:Us0\FJ  
template < typename T > Pqi>,c<&mL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const noV]+1#"V  
      { rXdI`l#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r1]shb%J?  
    } hU@ 9vU<U  
$xJVUV  
    template < typename T1, typename T2 > Rcfh*"k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Z,^4 6J  
      { ANZD7v6a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1 ^TOTY  
    } Vnlns2pQl  
} ; UF3WpA  
}mzM'9JH  
tgKmC I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,~p'p)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VD#`1g<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f =B)jYI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s8Xort&   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 17 Hdj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 q4C$-W%rj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HNu/b)-Rb  
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) |9$K'+'  
下面是修改过的unary_op t 5g@t0$  
wK!4:]rhG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 18jI6$DY  
class unary_op 7;ZSeQ yC  
  { +pURF&Pr  
Left l; 3@f@4t@5V  
  S;[9 hI+  
public : (hEqh nnm`  
g-q~0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,dOd3y'y  
wM8Gz.9,  
template < typename T > UJ3l8 %/`k  
  struct result_1 O'a Srjl  
  { .gh3"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 21_>|EKp  
} ; Wt*&_+ae  
icLf; @  
template < typename T1, typename T2 > c;C:$B7  
  struct result_2 )/A IfH  
  { ) ,1MR=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7+QD=j-  
} ; dOh`F~ Y)e  
EW7heIT$  
template < typename T1, typename T2 > tQ=M=BPZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;"l>HL:^  
  { t&MJSFkiA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jr29+>  
} /"Ws3.p  
q^ lx03   
template < typename T > WB<_AIt+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wyvrNru<l4  
  { M}MXR=X,  
  return OpClass::execute(lt(t)); o[pv.:w  
} %Aq+t&-BCX  
{P ZN J 2~  
} ; {L^b['h@  
}c?/-ab>  
#&a-m,Y$sx  
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 9 &a&O Z{  
好啦,现在才真正完美了。 {fW(e?8)  
现在在picker里面就可以这么添加了: /X>Fn9 mM  
/2Q@M>  
template < typename Right > m08:EX P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?UuJk  
  { cD5c&+,&I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (lBgW z  
} ASME~]]?  
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。 :d\ne  
7/%{7q3G>  
oju)8H1o#  
qP@d)XRQ  
4 qMO@E_  
十. bind IMjz#|c  
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。 #Ux*":  
先来分析一下一段例子 GAG=4 g  
QwPL y O  
.4DX/~F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~7a(KJgvd"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 szW_cjS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b/65Q&g'  
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。 ,5`pe%W7  
我们来写个简单的。 e%. Xya#\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FrXFm+8 F  
对于函数对象类的版本: ;T6{J[ h  
U"\$k&  
template < typename Func > wi]ya\(*yl  
struct functor_trait t:y} 7un  
  { 7 $AEh+f  
typedef typename Func::result_type result_type; ernZfd{H  
} ; CZaUrr  
对于无参数函数的版本: evOy Tvc  
qOOF]L9r%u  
template < typename Ret > {hYH4a&Hb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4pNIsjl}  
  { 1UG5Q-  
typedef Ret result_type; p4mlS  
} ; J?4aSssE  
对于单参数函数的版本: {KkP"j'7h  
V}<Hx3!  
template < typename Ret, typename V1 > P>q"P1&{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `\!oY;jk  
  { R&Mv|R   
typedef Ret result_type; #lDf8G|ST~  
} ; Z +%Uwj  
对于双参数函数的版本: \z'A6@  
44;ZX$HL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X]up5tk~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ukM11LD5x  
  { ;:(kVdb  
typedef Ret result_type; f%r0K6p  
} ; {c5%.<O  
等等。。。 ,=o)R,[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LvP{"K;   
|KSd@   
template < typename Func > Fh  t$7V  
struct func_return Z#H] yG  
  { q:2Vw`g'  
template < typename T > $r0~& $T&  
  struct result_1 x\HHu]  
  { t\YN\`XD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d:KUJ Y.  
} ; .1F(-mLd  
xRu m q  
template < typename T1, typename T2 > UG)J4ZX  
  struct result_2 zQY|=4NP  
  { N~I2~f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qn`$xY9mT  
} ; 1O" Mo  
} ; yL =*yC  
]WZ_~8  
Ml &Cr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r0 %WGMk2  
A4!IbJD,0  
template < typename Func, typename aPicker > nsO!   
class binder_1 ~3p :jEM.[  
  { ^(,qkq'u D  
Func fn; `<R;^qCt  
aPicker pk; p4} ,xQzB  
public : eK]g FXk  
M#v#3:&5  
template < typename T > 8S;]]*cD~  
  struct result_1 ;O8Uc&:P  
  { m e\S:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G)qNu}  
} ; +<cvyg5U  
8NY $Iw  
template < typename T1, typename T2 > 9rhIDA(wc  
  struct result_2 m~KGB"  
  { w]n ,`r^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %3v:c|r  
} ; {P'TtlEp  
B+e$S%HV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u$T`Bn  
3&*_5<t\X  
template < typename T > 6k?,'&z|~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B(}u:[ b^S  
  { i1ph{;C  
  return fn(pk(t)); KIt:ytFx  
} dQhh,}  
template < typename T1, typename T2 > DK2m(9/`3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +(>!nsf  
  { 5p9zl=mT  
  return fn(pk(t1, t2)); ;Dl< GW3<  
} *e E&ptx1  
} ; Obl']Hr{y9  
:]?y,e%xu,  
RRYm.dMIw  
一目了然不是么? ~(%TQY5  
最后实现bind 'G3;!xk$  
:\ %.x3T'  
6U{&`8C  
template < typename Func, typename aPicker > f? sW^ d;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4[@`j{  
  { j 8lWra\y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -b1VY4m-  
} o_un=ygU  
1UR ;}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d'1 L#`?  
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。 uFd.2,XNP  
5)=XzO0  
十一. phoenix Z4eu'.r-y~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [/.5{|&GSt  
iUcDj:  
for_each(v.begin(), v.end(), eBZ^YY<*g  
( hdFIriE3  
do_ L2v j)(  
[ d,"?tip/SX  
  cout << _1 <<   " , " -C9 _gZ  
] a-I3#3VJ@  
.while_( -- _1), Vq)6+n8o  
cout << var( " \n " ) @S3G>i  
) 7_$Xt)Y{  
); <8yv(  
zP\n<L5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #lA8yWxr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor & w{""'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kYxb@Zn=|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M[wd.\ %  
Q}G'=Q]Juz  
aL63=y  
template < typename Cond, typename Actor > 3EGQ$  
class do_while K]mR9$/  
  { I`%\ "bF@  
Cond cd; A aLj.HR  
Actor act; "^A4!.  
public : fJ!i%</V  
template < typename T > d8 1u  
  struct result_1 f<.43kv@  
  { d ]LF5*i  
  typedef int result_type; 5B+>28G%  
} ; >Le L%$  
_c}@Fi+E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R-Y|;  
|R Ux)&  
template < typename T > Fv n:V\eb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oObm5e*Z  
  { x,W)qv  
  do P 19nF[A  
    { E|u#W3-:  
  act(t); ~GL"s6C$`;  
  } G\8ps ~3T  
  while (cd(t)); ?`+46U%  
  return   0 ; P.bBu  
} cnm&o C 6  
} ; :Mz$~o<  
S1Q2<<[  
\79KU   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). voRr9E*n  
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。 S4RvWTtQV  
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。 m&)5QX  
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。 L(tA~Z"k  
下面就是产生这个functor的类: _= RA-qZ"  
t7|uZHKK  
(eS/Q%ZGK  
template < typename Actor > MB42 3{j  
class do_while_actor b2;+a(  
  { >t2E034_  
Actor act; Ux_tHyc/  
public : 19od# d3+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2mS3gk  
fuM+{1}/E  
template < typename Cond >  |*079v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0T,Qn{  
} ; fm2,Mx6  
H\A!oB,sw  
bSmF"H0cP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $YvT* T$_  
最后,是那个do_ XGE:ZVpW  
%AbA(F  
p"4i(CWGS  
class do_while_invoker Sbub|  
  { q1j<p)(  
public : \tFg10  
template < typename Actor > %MyA;{-F6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nOxCni~ T  
  { n`";ctQT  
  return do_while_actor < Actor > (act); $ JI`&  
} l,Un7]*  
} do_; 3ThCY`  
4`@]jm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eCB(!Y|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V6l*!R  
最后来说说怎么处理break和continue iTgGf  
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。 *z4n2"<l  
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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