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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v^*K:#<Q!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;$wVu|&  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, U$A]8NZ$S  
^k">A:E2  
:OT0yA=U  
Y]2A&0  
  class filler qfm|@v|De5  
  { K?1W!fY  
public : /7F:T[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _Q4)X)F  
} ; dcN22A3  
_A9AEi'.  
N S[l/0F&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  d{3QP5  
}|NCboM^_  
Y.rsR 6  
e6$WQd`O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y_-0tI\J  
M!^az[[  
h3 }OX{k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4!no~ $b  
}WXi$(@v  
. 3T3E X|G  
@lrztM  
二. 战前分析 -x`@6  
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。 :*9Wh  
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 ;iL#7NG-R  
X\qNG]  
Fywv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #.)0xfGW)n  
  /* --------------------------------------------- */ RMu~l@  
vector < int *> vp( 10 ); -k e's  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'zuIBOH`j3  
/* --------------------------------------------- */ 1\2no{Vh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >U27];}y  
/* --------------------------------------------- */ fJ!R6D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .4!=p*Y  
  /* --------------------------------------------- */ `Eo.v#<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J}K$(;:  
/* --------------------------------------------- */ n9ej7oj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,R* ]>'  
p6!x=cW  
sS'm!7*(3  
T}v4*O.,  
看了之后,我们可以思考一些问题: <}9lZEqY  
1._1, _2是什么? [5Mr@f4I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~U&AI1t+J  
2._1 = 1是在做什么? d|Lj~x|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4O!ikmY:t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ar+9\  
x7<K<k;s  
0)Wltw~`&  
三. 动工 H8}oIA"b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X2~!(WxU F  
mtcw#D  
T!)(Dv8@F  
{q^[a-h>  
template < typename T > -k"/X8  
class assignment P8/0H(,  
  { 7Kxp=-k  
T value; lZKi'vg7  
public : a~y'RyA  
assignment( const T & v) : value(v) {} V/9!K%y  
template < typename T2 > ]2qo+yB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uiR8,H9*M  
} ; DT&@^$?  
U-tTW*[1]  
7a<DKB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }a(dyr`S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0*{%=M  
)|# sfHv7  
k!'a,R:  
,/|T-Ka  
  class holder m#\ dSl}  
  { {V CWn95Z  
public : )irEM  
template < typename T > ml }{|Yz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z9Rp`z&`E  
  { 3eQ&F~S  
  return assignment < T > (t); YNsJZnGr8#  
} oj+hQ+>  
} ; LyFN.2qw  
Bh-ym8D  
%:* YO;dw'  
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: :& ."ttf=  
8[{ Vu0R  
  static holder _1; @GW #&\yM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g}(L;fy>7  
=]0&i]z[.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Se =`N  
而不用手动写一个函数对象。 ,.FxIl ]  
t'k$&l}+  
3AN/ H  
I^$fMdT  
四. 问题分析 $*=<Yw4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bY~pc\V:`w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'E""amIJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oe-\ozJ0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0oIe> r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4 "'~NvO  
9InVQCf2J  
五. 问题1:一致性 T1=fNF  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "@2-Zdrr1<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S;`A{Mow  
Q>Yjy!. <^  
struct holder VRB;$  
  { ^s"R$?;h  
  // H$UcF1k<  
  template < typename T > {F.[&/A  
T &   operator ()( const T & r) const </*6wpN  
  { sLxc(d'A  
  return (T & )r; ER.}CM6{[  
} k@W1-D?  
} ; U&p${IcEm  
nb%6X82Q  
这样的话assignment也必须相应改动: [MY|T<q  
|Z +=  
template < typename Left, typename Right > =Jb>x#Y  
class assignment %n9aaoD  
  { RPRBmb940  
Left l; Z/+#pWBI!  
Right r; 6(ol1 (U  
public : oYH-wQj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C]A.i2o8  
template < typename T2 > $*fMR,~t&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l!u_"I8j5  
} ; 7hPY_W y  
3)ywX&4"L  
同时,holder的operator=也需要改动: ^k9I(f^c-_  
wI/iuc  
template < typename T > xU`p|(SS-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H9e<v4 c  
  { {R6ZKB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \bw2u!  
} <7jW _R@  
8bld3p"^  
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。 ~b8]H|<'Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?$4 PVI}  
E r?&Y,o  
return l(rhs) = r; r_A$DaC]  
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。 vx5Zl&6r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TOQP'/   
4'=y:v2  
template < typename Tp > <wD-qTW  
class constant_t [/8%3  
  { S30%)<W  
  const Tp t; 0<@@?G  
public : IjnU?Bf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'TB2:W3  
template < typename T > .%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z~s PXGb  
  { 13x p_j  
  return t; b4N[)%@  
} m ~$v;?i  
} ; X!EP$!  
8YSAf+{FtK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :^h$AWR^f  
下面就可以修改holder的operator=了 X#^[<5  
LZxNAua  
template < typename T > 4BpZJ~(p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "f OV^B  
  { s!$a \k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :Zw2'IV  
} AH~E)S  
R.<g3"Lm>  
同时也要修改assignment的operator()  rjnrju+  
e$Pj.>-<=  
template < typename T2 > mQ"-,mMI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pOoEI+t  
现在代码看起来就很一致了。 DZtsy!xA  
[ub e6  
六. 问题2:链式操作 KF:78C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \YrUe1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,r_Gf5c  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bW(0Ng  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4;2uW#dG"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JNnDts*w  
&mS^ZyG  
template < typename T > (KZ{^X?a  
struct result_1 a/xn'"eli  
  { 19%i mf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \1M4Dl5!  
} ;  _;\_l  
SNk=b6`9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ysnx3(+|  
('+d.F[109  
template < typename T > F#5~M<`.o  
struct   ref 5'u<iSmBo  
  { R[]Mdt<  
typedef T & reference; EQSQFRk;  
} ; 2&J)dtqz  
template < typename T > 5146kp|1  
struct   ref < T &> mgU<htMr1  
  { 5L}/&^E#p  
typedef T & reference; W=+ Y|R!  
} ; =~LJ3sIX  
+k R4E23:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qwAT>4  
&m;*<}X  
template < typename T > Bdpy:'fJn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l,aay-E  
  { V0a3<6@4  
  return l(t) = r(t); 9_h[bBx-'Q  
} ZXPX,~ 5o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 p0eX{xm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J C}D` h  
|-~Y#]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Pr C{'XDlU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _ jlRlt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P@~yx#G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7tCw*t$  
最后的布局是: goWuw}?  
                Add 2y1Sne=<Kb  
              /   \ HTTC TR  
            Divide   5 % |L=l{g  
            /   \ `){.+S(5C  
          _1     3 %E;'ln4h&,  
似乎一切都解决了?不。 Qn2&nD%zi  
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。 buHJB*?9  
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。 Q22 GIr  
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: Q\0'lQJdy  
E' uZA  
template < typename Right > */S_Icf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ab;.5O$y  
Right & rt) const )0k53-h&  
  { )D%~` ,#pQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @IZnFHN  
} ~pky@O#b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uCB=u[]y4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ;722\y(Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;-Aa|aT!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +1!ia]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >+T)#.wo&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? f* wx<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fI|$K )K  
p5*jzQ  
template < class Action > 4?01s-Y  
class picker : public Action L-&\\{ X  
  { _,*r_D61S  
public : KqP#6^ _  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  4Wp=y  
  // all the operator overloaded ;mi%F3  
} ; bcz:q/f}@  
9: lFo=  
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。 -trkA'ewZ  
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: F((4U"   
;5AcFB  
template < typename Right > IdN41  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U #0Cx-E  
  { 0PCGDLk8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \z)%$#I  
} B`sAk %  
%@Jsal'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MnHNjsO#  
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。 ue>D 7\8  
/g.U&oI]D  
template < typename T >   struct picker_maker ksm~<;td  
  { ,`sv1xwd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I( Mm?9F  
} ; K@%].:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zKK9r~ M  
  { HK% 7g  
typedef picker < T > result; Pc]HP  
} ; y<.5xq5_3  
ez[Vm:2K  
下面总的结构就有了: 0tJ Z4(0  
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。 _tycgq#  
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。 BFt> 9x]T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o#N+Y?O  
至此链式操作完美实现。 @'|~v <<WZ  
6wg^FD_Q  
f?)-}\[IR{  
七. 问题3 @E8+C8'  
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。 HE\K@3-  
UGatWj  
template < typename T1, typename T2 > $Y gue5{c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A?0Nm{O;3v  
  { O33 `+UV"W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <{cQ2  
} O&hTNIfi  
e~(5%CO>#j  
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: -7|H}!DFT  
$Z>'Jp  
template < typename T1, typename T2 > .eC1qWZJpd  
struct result_2 8l">cVo]T  
  { [.}oyz; }N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;O #>Y  
} ; q0 \6F^;M  
]K%!@O!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]JR +ayk7  
这个差事就留给了holder自己。 EBmt9S  
    nT)vNWT=  
o<!?7g{  
template < int Order > &>}5jC.I  
class holder; I*^Ta{j[  
template <> -DAlRz#d,  
class holder < 1 > 9Gz=lc[!7  
  { =?`c=z3~i$  
public : ]]Ufas9  
template < typename T > !1b;F*H  
  struct result_1 ( uidNq  
  { )=-szJjXZ  
  typedef T & result; q" 5(H5  
} ; S`]k>' l  
template < typename T1, typename T2 > a-J.B.A$Z/  
  struct result_2 P1f[% 1  
  { ?Ss!e$jf  
  typedef T1 & result; ]J]h#ZHx  
} ; PmM3]xVzd  
template < typename T > 2b8L\$1q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QSf|nNT  
  { II=79$n`G  
  return (T & )r; An/|+r\  
} >c}u>]D  
template < typename T1, typename T2 > AkiDL=;w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .5{ab\_af  
  { p{dj~ &v  
  return (T1 & )r1; pI<f) r  
} ,MIV=*  
} ; S`Rs82>  
T&7qC=E#5  
template <> ={Qi0Pvt  
class holder < 2 > }SCM I4\  
  { #A8sLkY  
public : +[g,B1jt  
template < typename T > `~q<N  
  struct result_1 Rbv;?'O$L  
  {  "-V"=t'  
  typedef T & result; ?!/kZM_ts  
} ; h2J x]FJ  
template < typename T1, typename T2 > eh#(eua0/  
  struct result_2 vs{s_T7Mz]  
  { R0-j5&^jju  
  typedef T2 & result; y1L,0 ]  
} ; 7"D.L-H  
template < typename T > )@bQu~Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  #:%/(j  
  { Pj% |\kbNs  
  return (T & )r; V Jll  
} 'H<\x  
template < typename T1, typename T2 > Pg7Yp2)Oli  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 63B?.  
  { A&jlizN7  
  return (T2 & )r2; E8&TO~"a]e  
} , ++ `=o  
} ; ;gr9/Vl  
%H"47ZFxAs  
L_iFt!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7. ;3e@s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y"wShAR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Pk)1WK7E  
-A!%*9Z  
return l(i, j) = r(i, j); 7Hu3>4<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J5jvouR  
jEJT-*I1+  
  return ( int & )i; uM6+?A9@l  
  return ( int & )j; k"w"hg&e  
最后执行i = j; k|d+#u[Mj@  
可见,参数被正确的选择了。 jRV/A!4  
v|2T%y_ u  
iAU@Yg`pt  
=w0R$&b&  
:*\Pn!r  
八. 中期总结 H$4:lH&(  
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: *~i ])4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /&94 eC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,zY$8y]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lHX72s|V  
b;UJ 88  
cYt!n5w~W  
pz>>)c`  
4HA<P6L  
A3@6N(  
九. 简化 cExS7~*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *;*r 8[U}q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PwLZkr@4^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -3Vx76Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z?QC!bWb  
  +-*/&|^等 ekCC5P!  
2. 返回引用。 TRq6NB  
  =,各种复合赋值等 yz8jw:d^-  
3. 返回固定类型。 v_-dx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c0u^zH<  
4. 原样返回。 DR<9#RRD  
  operator, G'A R`"F  
5. 返回解引用的类型。 0"bcdG<}  
  operator*(单目) ea')$gR  
6. 返回地址。 'b{]:Y  
  operator&(单目) `W*U4?M  
7. 下表访问返回类型。 _5N]B|cO  
  operator[] N ?"]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @sC`!Rmy'-  
  operator<<和operator>>  kPLxEwl  
W6/yn  
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。 :6\qpex  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]?[fsdAQW  
e^D]EA ]%  
template < typename Left > FJP-y5  
struct value_return s-T\r"d=j  
  { 0:Ol7  
template < typename T > )P|),S,;Z  
  struct result_1 "LTad`]<Ro  
  { s!7y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k+pr \d~  
} ; p= } Nn(  
65Yv4pNL  
template < typename T1, typename T2 > C>*u()q>4h  
  struct result_2 ?<'}r7D   
  {  a!AA]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SI-Ops~e  
} ; jtc]>]6i  
} ; NHZz _a=  
s,&Z=zt0R  
JnM["Q=`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '(|ofJe!  
dNeVo|Y~h  
下面我们来剥离functor中的operator() WEi2=3dV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @2 fg~2M1  
E09 :E  
return l(t) op r(t) :&9s,l   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DlMW(4(  
return op l(t) ]3.;PWa:  
return op l(t1, t2) x+@rg];m  
return l(t) op N5b!.B x-w  
return l(t1, t2) op HCC#j9UN6  
return l(t)[r(t)] @r/n F5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oEZdd#*;  
%M|hA#04vZ  
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: j HJ`,#  
单目: return f(l(t), r(t)); L0WN\|D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b!5~7Ub.No  
双目: return f(l(t)); XuM'_FN`A<  
return f(l(t1, t2)); 2!=f hN  
下面就是f的实现,以operator/为例 Qjv}$`M  
bAtSVu  
struct meta_divide 7! INkH]  
  { 5taT5?n2  
template < typename T1, typename T2 > {[?(9u7R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1NA.nw.  
  { ^sLdAC  
  return t1 / t2; Cd}<a?m,  
} 68WO~*  
} ; \n|EM@=eE  
nk' s_a*Z  
这个工作可以让宏来做: sN01rtB(UT  
6zuTQ^pz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fHd#u%63K  
template < typename T1, typename T2 > \ $C$V%5aA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V{3x!+q  
以后可以直接用 -fW*vE:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &(l9?EVq1  
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 Od,qbU4O  
(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。。。) K/yxE|w<  
Uf;^%*P4  
R|87%&6']  
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 K} X&AJ5A  
=R$u[~Xl2X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @>Km_Ax  
class unary_op : public Rettype -Cc^d!::  
  { h^(* Tv-!  
    Left l; +E(L\  
public : = x)-u8P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DAr1C+Dy  
'$]97b7G  
template < typename T > >$/>#e~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mLLDE;7|}  
      { V#gK$uv  
      return FuncType::execute(l(t)); gu.}M:u  
    } v\%HPMlh  
@>2i+)=E5  
    template < typename T1, typename T2 > hH8oyIC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YHygo#4=8  
      { 4yr'W8X_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ywmo#qYe  
    } !@*7e:l  
} ; `% "\@<  
#r~# I}U  
YWO)HsjP  
同样还可以申明一个binary_op bI9~jWgGp  
TpwkD_fg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^7WN{0  
class binary_op : public Rettype ~[nSXnPO  
  { yEoF4bt  
    Left l; Ww+IWW@  
Right r; 2*l/3VW  
public : ZI}Fom<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,K"U> &  
x}I+Iggi  
template < typename T > J$w<$5UY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C]`$AqKl  
      { qv KG-|j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z3m85F%dR  
    } WUXx;9>  
o&)8o5  
    template < typename T1, typename T2 > ?(F6#"/E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <7Or{:Sc90  
      { cO+qs[ BQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k&vz 7Q`T  
    } 2,b(,3{`4:  
} ; BLf>_b Uk  
h# o6K#  
g63(E,;;J  
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 /cQueUME`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _P 3G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ND#Yen ye  
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。 SaAFz&WRl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `*cxH..  
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。。。 3-qr)h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !v_|zoCEj  
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) Ru!iR#s)!  
下面是修改过的unary_op 'ud{m[|  
x$.^"l-vX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )9'K($  
class unary_op RVA (Q[ ;  
  { Val|n*%  
Left l; :W.(S6O(  
  p\tm:QWD;  
public : kY|utoAP  
H.|#c^I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (Ag1 6  
FF(#]vz'  
template < typename T > `O!X((  
  struct result_1 K6/Q}W   
  { CR`Q#Yi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $m{:C;UH  
} ; M2>Vj/  
M l{Z  
template < typename T1, typename T2 > ,,&* :<Q  
  struct result_2 kYqU9cB~  
  { 6azGhxh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Aazy'/  
} ; ~Z?TFg  
Xq]w<$  
template < typename T1, typename T2 > Fa Qe_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b_#m}yZ6  
  {  gmO!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9`A;U|~E@  
} H z1%x  
t?x<g<PJ4  
template < typename T > DJXmGt]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3G)#5 Lf<  
  { ?GoR^p #p  
  return OpClass::execute(lt(t)); l|~A#kq  
} rb2S7k0{  
Jr ,;>   
} ; D3Ig>gKo?m  
"$Z= %.3Q  
Vod\a 5c  
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 qo90t{|c  
好啦,现在才真正完美了。 Ustv{:7v  
现在在picker里面就可以这么添加了: <ro7vPKNa  
uk< 4+x,2)  
template < typename Right > 8 S:w7Hr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &Fzb6/  
  { B:;pvW]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8>2.UrC  
} j9x<Y]  
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。 3LJ+v5T~  
MSQEO4ge  
+j`5F3@  
3nIU1e  
fo*2:?K&  
十. bind \ =?a/  
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。 J{p1|+h%  
先来分析一下一段例子 6y%qVx#!  
g 2LM_1\  
#zv3b[@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2\A$6N ;_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DkY4MH?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |"X*@s\'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8rnwXPBN  
我们来写个简单的。  N_kMK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7u -p%eq2  
对于函数对象类的版本: Z58 X5"  
(Ft+uuG  
template < typename Func > jiV<+T?  
struct functor_trait ^EtMxF@D  
  { k2omJ$?v  
typedef typename Func::result_type result_type; ITE{@1  
} ; Xk~D$~4<  
对于无参数函数的版本: Gv!2f  
#l\=}#\1Wb  
template < typename Ret > =t#llgi~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~9a<0Mc?  
  { j\[dx^\=  
typedef Ret result_type; )0.kv2o.  
} ; [64:4/<}  
对于单参数函数的版本: Sxt"B  
7{e  4c  
template < typename Ret, typename V1 > fIx+IL s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4x=v?g&  
  { %B2'~|g  
typedef Ret result_type; ~RW+ GTe  
} ; |B?m,U$A!  
对于双参数函数的版本: APn|\  
m)ky*"(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :[p}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XV7Ex\D*  
  { )al]*[lY  
typedef Ret result_type; VZp5)-!\  
} ; !_]Y~[  
等等。。。 O@T9x$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2@n{yYwy  
[`#CXq'  
template < typename Func > @ wGPqg  
struct func_return SB;&GHq"n  
  { G, }Yl  
template < typename T > !fV+z%:  
  struct result_1 Avge eJi  
  { j"t(0 m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0cv{  
} ; YquI$PV _  
/QK6Rac-  
template < typename T1, typename T2 > uanhr)Ys  
  struct result_2 8l>?Pv  
  { 6 C1#/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bQzZy5,  
} ; 1jmjg~W  
} ; JK7G/]j+Ez  
EKYY6S2  
P>y@kPi   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WA<v9#m  
5N#aXG^9  
template < typename Func, typename aPicker > a(m2n.0'>  
class binder_1 b <tNk]7  
  { >2Y=*K,:  
Func fn; ]{;gw<T  
aPicker pk; ^rB8? kt  
public : aj-Km`5r}  
k%]3vRo<  
template < typename T > YU'k#\gi*  
  struct result_1 aG-vtld  
  { $f$SNx)),  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f%A;`4 `q  
} ; #>a\>iKQ2q  
J@/kIrx  
template < typename T1, typename T2 > <.%4 ! }f8  
  struct result_2 Ij7p' a  
  { rP'me2 B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0.Q Ujw  
} ; %HhBt5w  
2,y|EpG#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'NbHa!  
+X\FBvP&  
template < typename T > N_LM/of|D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IY1 //9  
  { 8$] 1M,$r  
  return fn(pk(t)); 7RQR)DG  
} &.F4 b~A7  
template < typename T1, typename T2 > `{8K.(])s!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1;* cq  
  { <q)#  
  return fn(pk(t1, t2)); K$z2YJ%  
} DVO.FTV^`  
} ; i:dR\|B  
f'F?MINJP  
Q*GN`07@?d  
一目了然不是么? mwO6g~@ `  
最后实现bind %J}xg^+f  
*j|~$e}C  
3h]g}&k  
template < typename Func, typename aPicker > mupT<_Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ynp8r f  
  { YByLoM*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +l42Awl>K  
} }czrj%6  
l&[O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ),_@WW;k  
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。 uIY#e<)}G  
n5|fHk^s  
十一. phoenix ]|#+zx|/D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "BAK !N$9  
xKbXt;l2  
for_each(v.begin(), v.end(), SA:Zc^aV  
( D=TvYe  
do_ (xycJ`N  
[ ?C]vS_jAh  
  cout << _1 <<   " , " >:SHV W  
] PhLn8jNti  
.while_( -- _1), Q(G#W+r  
cout << var( " \n " ) pt?bWyKG  
) NCveSP  
); )',R[|<  
Q;Ak4 [  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: YH$-g  
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 53_Hl]#qZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pR<`H'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SV4E0c>  
p;a,#IJu  
v{RZJ^1  
template < typename Cond, typename Actor > aNsBcov3O  
class do_while W@>% {eE  
  { &{5,:%PXw  
Cond cd; EZgwF =lO  
Actor act; \eTwXe]Pv  
public : F k7?xc  
template < typename T > " > ypIR<  
  struct result_1 .Cv6kgB@c  
  { 8H[<X_/ke  
  typedef int result_type; Y+pHd\$-4  
} ; TT%M' 5&  
_IMW {  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e v}S+!|U  
hXw]K"  
template < typename T > AhN4mc@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BX/8O<s0  
  { NCXRevE  
  do 3=#<X-);  
    { O *C;Vqt  
  act(t);  y`iBFC;_  
  } q~Hn -5H4Q  
  while (cd(t)); Xxj- 6i  
  return   0 ; 8bGd} (  
} Mc lkEfn  
} ; W_293["lS  
S)(.,x  
+ /G2fhE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {L971W_L  
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。 2YL?,uLS  
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。 U)TUOwF  
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。 299H$$WS,Z  
下面就是产生这个functor的类: g @Z))M+  
b1q"!+8y  
j8i[ONq^  
template < typename Actor > >IafUy  
class do_while_actor te`$%NRl  
  { W ~<^L\Lu  
Actor act; y8y5*e~A-)  
public : 1dY}\Sp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K`eCDvlH  
%fZJRu 1b  
template < typename Cond > ';Ea?ID  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UBKu /@[f@  
} ; n6=By|jRh  
D>r&}6<  
&A/]pi-\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  0q  
最后,是那个do_ &, vcJ{.  
G&SB-  
k8yEdi`  
class do_while_invoker of~4Q{f$6  
  { &3>)qul  
public : m,28u3@r  
template < typename Actor > cU (D{~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y|m +dT6  
  { j3oV+zZ49  
  return do_while_actor < Actor > (act); \&:nFb%=  
} l9~e". ~'  
} do_; h8j.(  
OnziG+ak  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $p8xEcQdU#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T~?Ff|qFC  
最后来说说怎么处理break和continue udH7}K v  
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。 ]]![EHi(\  
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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