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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J0! E@   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {4q:4 i  
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, *c c+Fd  
Y-{BY5E.  
Czxrn2p/  
cY]Y8T)  
  class filler <~*Ol+/  
  { j7+t@DqQ  
public : vp9<.*h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _ 7.y4zQJ  
} ; 5hK\YTU  
LkB!:+v |B  
GK%ovK  
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: *03/ :q^(  
v('d H"Y  
W>nb9Isp  
<BA&S _=4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "uC*B4`  
K7VG\Ec  
jdf@lb=5l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z!eq/  
w8ld* z  
=Q/>g6  
I*2rS_i[T  
二. 战前分析 #L$ I %L"  
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。 ,e_#   
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 [wG%@0\  
ljON_*  
]w_)Spo.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =lD]sk  
  /* --------------------------------------------- */ 34:EpZO@  
vector < int *> vp( 10 ); fMaNv6(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NyLnE  
/* --------------------------------------------- */ loe>"_`Cq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lM"7 Z  
/* --------------------------------------------- */ R  |%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d vxEXy  
  /* --------------------------------------------- */ 1iDo$]TEK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W10fjMC}^  
/* --------------------------------------------- */ @NE#P&f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b\S}?{m5  
~Xw?>&  
D|:sSld @  
.Tv(1HAc2l  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9#6/c  
1._1, _2是什么? #Q7$I.O]  
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。 V5 r7eC  
2._1 = 1是在做什么? 6Qu*'  
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。 FM[To  
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。 >#|Yoc  
vDvGT<d  
^W'[l al.  
三. 动工 o |iLBh$)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hspg-|R  
Am  $L  
eMzCAO  
-5.%{Go$[  
template < typename T > |hoZ:  
class assignment a6P.Zf7  
  { R?s\0  
T value; W F<V2o{k  
public : NkI:  
assignment( const T & v) : value(v) {} $:wM'&M  
template < typename T2 > ![^h<Om  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jRAL(r|  
} ; ;i>E @  
B,,d~\  
>,Z{wxz J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A o$z )<d'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DA~ELje^j  
Q;nr=f7Ys  
K/cK6Yr  
nUHVPuQ/'T  
  class holder O%e.u>=4%  
  { C|LQYz-{  
public : EQC  
template < typename T > P.DWC'IBN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?F{xDfqw  
  { 'O9=*L) X  
  return assignment < T > (t); @x +#ZD(  
} / u6$M/Cf>  
} ; ; bE6Y]"Rz  
B$EP'5@b  
\'*`te:{  
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: ,c l<74d  
[{$0E=&0  
  static holder _1; i]pG}SJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V"iLeC  
*'-^R9dN.S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +to9].O7y  
而不用手动写一个函数对象。 8 GN{*Hg  
F9r*ZyNlx  
vy2aNUmt  
ZQA C &:  
四. 问题分析 V.:A'!$#  
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。 )W|jt/  
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。 p>3'77 V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mC(t;{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %$| k3[4V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 " SqKS,J  
Y3>\;W*?  
五. 问题1:一致性 # HYkzjb  
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?| ?GU!ke p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %nF\tVP3]  
XtdLKYET  
struct holder S]O Hv6  
  { ,>v9 Y#U  
  // Ct+%  
  template < typename T > o1+]6s+j}  
T &   operator ()( const T & r) const ,6\f4/  
  { Z]\^.x9S  
  return (T & )r; $uynW3h  
} u6T?oK9j  
} ; % 6.jh#C  
U-<"i6mg ?  
这样的话assignment也必须相应改动: !5!$h` g  
rxeXz<  
template < typename Left, typename Right > [d>yo_iB  
class assignment ~')t1Ay s  
  { \zL7 j 4  
Left l; (`? snMc  
Right r; vK`h;  
public : :9#{p^:o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z}8L}:  
template < typename T2 > :=v{inN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #q.G_-H4J@  
} ; 6*33k'=;F  
_O9H. _E  
同时,holder的operator=也需要改动: Y_hRL&u3W  
ld:alEo  
template < typename T > ~ O=|v/]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )^f Q@C8  
  { R9G)X]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9yw/-nA  
} pu*u[n  
8w?\_P7QA  
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。 l{m~d!w`a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MPy][^s!  
E9 q;>)}  
return l(rhs) = r; D#}Yx]Q1  
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。 Am0C|(#Xm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q*TKs#3  
Ab<Ok\e5  
template < typename Tp > bv>lm56  
class constant_t jZ,[{Z(N   
  { h!CX`pBM  
  const Tp t; wD^do  
public : YKOO(?lv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &})d%*n  
template < typename T > ~<OjXuYu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i/~QJ1C  
  { h^$}1[  
  return t; 2BA9T nxC  
} - :z5m+  
} ; 4@iJ|l  
kS#DKo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q)xl$*g  
下面就可以修改holder的operator=了 v |2q2bz  
T&"dBoUq>G  
template < typename T > `G0rF\[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @"Fp;Je\bN  
  { w[oQ}5?9'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P`I G9  
} (,c?}TP  
A-C)w/7  
同时也要修改assignment的operator() ]O=S2Q  
-<JBKPtA  
template < typename T2 > [*{\R`M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +xBK^5/x  
现在代码看起来就很一致了。 |QNLO#$ -  
O| 6\g>ew  
六. 问题2:链式操作 05VOUa*pb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BI.k On=  
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。 D6)Cjc>a  
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。 S*m`'  
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。 ^~<Rzq!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RzJ}CT  
p6y0W`U  
template < typename T > &DQ4=/Z  
struct result_1 pkN:D+g S  
  { eGe[sv"k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6 #x)W  
} ; ~73i^3yf  
<kXV1@>  
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: &Pg-|Ql  
K&IrTA j}  
template < typename T > Q}?N4kg  
struct   ref Xm=^\K3  
  { ngY+Ym  
typedef T & reference; &*]{"^  
} ; cov#Z ux  
template < typename T > m{$tO;c/Q  
struct   ref < T &> %3c|  
  { H(G^O&ppdB  
typedef T & reference; ~d7Wjn$@  
} ; {q tc \O  
<+-Yh_D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l^UJes!  
VXc+Wm*W  
template < typename T > j*La ,iF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k4F"UG-`  
  { IgiF,{KE,  
  return l(t) = r(t); DR yESi  
} PVD ~W)0m*  
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。 ?%xhe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 teOBsFy/I  
"H="Ip!s  
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 x !:9c<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !` M;#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3q|cZQK!1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >4|c7z4  
最后的布局是: lKV\1(`  
                Add jq("D,  
              /   \ ,v}?{p c  
            Divide   5 Y7kb1UG  
            /   \ BU]WN7]D$  
          _1     3 *bxJ)9B  
似乎一切都解决了?不。 OSa}8rlr'  
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。 4Ay`rG  
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。 j.;  
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: fZ6 fV=HEF  
% L >#  
template < typename Right > "0'*q<8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \>Ga-gv6/  
Right & rt) const /K,|k EE'n  
  { s !hI:$J.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cl t5  
} ||=[kjG~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wm$`ae   
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。 2B9 i R  
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。 ovDJ{3L6O  
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。 t8DL9RW'  
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。 2 ]V>J  
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? LmXF`Y$  
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: xMNNXPz(  
xI@$aTGq  
template < class Action > A{aw< P|+  
class picker : public Action q[)q|R|  
  { ]|,q|c,  
public : hg?j)jl|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XVrm3aj(m  
  // all the operator overloaded so!w!O@@  
} ; -Wlp=#9  
]>)u+|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )+n,5W  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: JQ"`9RNb  
Xq,UV  
template < typename Right > ePq13!FC/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ceb s.sF:  
  { MegE--h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =f4[=C$&`  
} \LdmGv@ &  
wC(vr.,F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '?"t<$b  
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。 la\zaKC;>  
xS;|j j9  
template < typename T >   struct picker_maker OU,PO2xX9  
  { =My}{n[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &Y54QE".  
} ; F l_dzh,E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sK`~Csb iB  
  { *L%6qxl`V  
typedef picker < T > result; %RQC9!  
} ; f0 uUbJ5  
eVw\v#gd  
下面总的结构就有了: jl.okWuiY  
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。 -?< Ww{  
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。 `z|= ~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M.ZEqV+k  
至此链式操作完美实现。 -}{%Q?rYj  
Em e'Gk  
Sl3KpZ  
七. 问题3 Gb(C#,xbK  
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。 nG"tO'J6  
@+'c+  
template < typename T1, typename T2 > k}-yOP{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :/C ?FHs9  
  { ;^R A!Nj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .:}.b"%m  
} #ZG3|#Q=L  
<y@,3DD3A9  
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: p91`<>Iw  
|@ikx{W  
template < typename T1, typename T2 > V bg10pV0  
struct result_2 q} ]'Q -  
  { j/)"QiS*?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r<;l{7lY_  
} ; k? 3S  
;i<$7MR.e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ic%?uWN  
这个差事就留给了holder自己。 01U *_\  
    bTZ>@~$  
9$Ig~W)  
template < int Order > 0:Ar| to$m  
class holder; ;% 2wGT  
template <> LnP3z5d(  
class holder < 1 > U't E^W  
  { 6!P`XTTE  
public : Ne3R.g9;Z  
template < typename T > Lltc 4Mzw  
  struct result_1 LmP qLH'(Q  
  { q5Fs)B  
  typedef T & result; YiD-F7hf.*  
} ;  )|v^9  
template < typename T1, typename T2 > L2KG0i`+  
  struct result_2 -x{dc7y2  
  { !7}IqSs  
  typedef T1 & result; /-h6`@[  
} ; z5x _fAT(  
template < typename T > >A-<ZS*N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b9!.-^<8y  
  { <3d;1o   
  return (T & )r; Mr-DGLJ  
} 6yY.!HRkr  
template < typename T1, typename T2 > /QQ8.8=5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LH4>@YPGE#  
  { Ng\/)^  
  return (T1 & )r1; pD"YNlB^  
} /D]Kkm)  
} ; *c{wtl@  
J^ `hbP+2  
template <> 8O>}k  
class holder < 2 > *myG"@P4hW  
  { a Sf/4\  
public : # kyl?E  
template < typename T > oBr.S_Qe  
  struct result_1 gw"~RV0  
  { ][,4,?T7  
  typedef T & result; BT]ua]T+  
} ; 0o;O`/x  
template < typename T1, typename T2 > 'l~6ErBSg  
  struct result_2 oh6B3>>+  
  { rz6uDJ"  
  typedef T2 & result; :p' VbQZ{  
} ; qz9tr  
template < typename T > ~3gru>qI&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y$g}XN*)E  
  { n-$VUo  
  return (T & )r; s2FngAM;f  
} |g%mP1O  
template < typename T1, typename T2 > ;imRh'-V6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EeB ]X24  
  { 4e +~.5r@i  
  return (T2 & )r2; '0:i<`qv#g  
} 77V .["=7  
} ; 9}5K6aQ  
Cs wE  
 B$^7h!  
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> >。 R[LsE^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )t:7_M3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: scW'AJJq  
_d@=nK)  
return l(i, j) = r(i, j); 3J{vt"dS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZQ3_y $  
mffIf1f  
  return ( int & )i; k6!4Zz_8  
  return ( int & )j; (DDyK[t+VX  
最后执行i = j; 4,G w#@  
可见,参数被正确的选择了。 |ETiLR=&  
][d,l\gu+s  
y:d{jG^  
;gMgj$mI  
F[saP0 *  
八. 中期总结 n,j$D62[  
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: [iS,#w` 5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e'2Y1h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |%1?3Mpn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;;Ds  
{fV}gR2  
:m'+tGs  
vMla'5|l  
WZZ4]cC  
RKZ6}q1n  
九. 简化 :?Y$bX}a  
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。 @ {#mpDX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K>2#UzW  
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: :jEPu3E:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @]HXP_lyD/  
  +-*/&|^等 w!SkWS b,~  
2. 返回引用。 l&$$w!n0w  
  =,各种复合赋值等 T[?6[,.  
3. 返回固定类型。 PUdM[-zjh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,FZT~?  
4. 原样返回。 06*rWu9P3  
  operator, `zpbnxOL$T  
5. 返回解引用的类型。 ^YvB9XN  
  operator*(单目) g~S)aU\:,  
6. 返回地址。 % ."@Q$lA  
  operator&(单目) N^w'Hw0  
7. 下表访问返回类型。 1tMQqI`N  
  operator[] !k&Q 5s:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @}s$]i$|-  
  operator<<和operator>> 6rN(_Oi-  
x;\wY'  
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。 X|DO~{-au  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QHt4",Ij  
RthT \%R  
template < typename Left > ^pnG0(9  
struct value_return wnLi2k/Dt<  
  { Yw; D:Y(  
template < typename T > *e#<n_%R  
  struct result_1 H ?M/mGP  
  { !0,Mp@ j/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IJIzXU  
} ; TBrGA E  
]rN5Ao}2  
template < typename T1, typename T2 > D4JLtB'=  
  struct result_2 k0-G$|QgIp  
  { e`>{$t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b6(p  
} ; X^9d/}uTa  
} ; )~6zYJ2  
W5L iXM  
&k7;DO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VdSv  
YC_5YY(k  
下面我们来剥离functor中的operator() OS|>t./U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >>i@r@  
xM[Vc  
return l(t) op r(t) :,b iyJt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l1U=f]  
return op l(t) dC\ZjZZ  
return op l(t1, t2) *=V7@o  
return l(t) op klgy;jSEr  
return l(t1, t2) op W!!S!JF  
return l(t)[r(t)] NLPkh,T:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oh"O07  
r0d35  
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: zk*c)s  
单目: return f(l(t), r(t)); e$ThSh\+(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ){+.8KI  
双目: return f(l(t)); S`ax*`  
return f(l(t1, t2)); -q'xC:m  
下面就是f的实现,以operator/为例 *?EO n-  
{E;2&d  
struct meta_divide ^2C0oX  
  { muL>g_H  
template < typename T1, typename T2 > LvSP #$f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b`(yu.{Jn  
  { sKe9at^E]>  
  return t1 / t2; `Ev A\f  
} Uuwq7oFub  
} ; +vSCR (n  
*p""YEN  
这个工作可以让宏来做: `G_(xN7O  
Es.toOH$S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7p P|  
template < typename T1, typename T2 > \ 9(QU2QY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "z^BKb5  
以后可以直接用 2$o2.$i81  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L@)b%Q@a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 E}xz7u   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3I'M6WA  
l9M#]*{  
~a|^?7@p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #)W8.  
?)Tz'9l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B, QC -Tn  
class unary_op : public Rettype A8_\2'b  
  { kS@9c _3S  
    Left l; I>A^5nk  
public : 4]Un=?)I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Paae-EmC  
U@o2gjGN  
template < typename T > OVDMC4K2z!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )![f\!'PI  
      { n/KI"qa]9  
      return FuncType::execute(l(t)); K[iY{  
    } Y|hzF:ll  
G;PbTsW  
    template < typename T1, typename T2 > {{^Mr)]5K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const btUUZ"q<  
      { ZTQ$Ol+{ q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4@/q_*3o  
    } H B::0l<  
} ; sDzD 8as  
*b$z6.  
sf.E|]isW  
同样还可以申明一个binary_op M3ecIVm8(  
ir?Uw:/f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }vXA`)Ns  
class binary_op : public Rettype 1Y H4a|bc  
  { ?#VP)A  
    Left l; N}8HK^n*  
Right r; "Cb.cO$i;  
public : qB+:#Yrx/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #U ",,*2  
"sX [p  
template < typename T > +t7c&td\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n.Ur-ot  
      { %0ll4"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TS\A`{^T  
    } *3w/`R<\  
z/eU^2V  
    template < typename T1, typename T2 > FT|/ WZR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;55tf l  
      { ?L<UOv7;t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S7Iu?R_I  
    } C:tSCNH[  
} ; [I+)Ak5  
+WV_`Rx#  
e5WdK  
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 aIzp\$NWVK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [#STR=_f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zVc7q7E  
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。 \,@Yl.,+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V'HlAQr  
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。。。 `&|l;zsS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (/9.+V_  
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) -7Aw s)  
下面是修改过的unary_op a0V8L+v(  
DWm;&RPJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Pv{,aV\I}  
class unary_op Ab^>z  
  { l ))~&  
Left l; %U=S6<lbj;  
  j(@g   
public :  H3/Y  
Hg gR=>s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gJcXdv=]2  
{E3<GeHw4  
template < typename T > 0aTEJX$iZ  
  struct result_1 `aO@N(  
  { RF,=bOr19  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mu_mm/U_  
} ; N:PA/V^z  
V:0uy>  
template < typename T1, typename T2 > JEm?26n X  
  struct result_2 wH(vX<W-E  
  { C%95~\Ds  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +}`O^#<qLX  
} ; <QkN}+B=  
Fl#VKU3h  
template < typename T1, typename T2 > ERX|cc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !5E%W[  
  { XW&8T"q7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q[ 9rA  
} (8@h F#N1  
:ET3&J L  
template < typename T > MoKXl?B<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |;Se$AdT#  
  { >DL-Q\U  
  return OpClass::execute(lt(t)); R>e3@DQ~  
} >arO$|W  
7n\j"0z  
} ; (4{@oM#H6  
oQ-|\?{;A  
hD6ur=G8u  
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 Vhbj.eX.)  
好啦,现在才真正完美了。 x^='pEt{  
现在在picker里面就可以这么添加了: [:R P9r}  
q~g&hR}K  
template < typename Right > [! dnm1   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <R`,zE@t'(  
  { P/gb+V=g!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y_7XYT!w  
} ?{.b9`  
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。 8x^H<y=O  
T`w};]z^d2  
RESGI}u  
"13 :VTs[5  
53u.p c  
十. bind (;Q <@PZg  
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。 &6|^~(P?  
先来分析一下一段例子 {HRxyAI!  
A^r [_dyZ  
9tc@   
int foo( int x, int y) { return x - y;} C!/8e (!N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `i>B|g-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z_OqXo=  
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。 9h,yb4jPP  
我们来写个简单的。 v4k=NH+w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :DX/r  
对于函数对象类的版本: C1P t3  
` .sIZku  
template < typename Func > [@. jL0>  
struct functor_trait .k:&&sAz  
  { {z[HNSyRs  
typedef typename Func::result_type result_type; ukDH@/  
} ; Alk* "p  
对于无参数函数的版本: YI),q.3X~  
9 <kkzy  
template < typename Ret > %yuIXOJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W}e[.iX;  
  { A^Hp#b @  
typedef Ret result_type; 9 K /  
} ; %wjU^Urya  
对于单参数函数的版本: TNPGw!  
>A'!T'"~  
template < typename Ret, typename V1 > VzYP:QRz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ubCJZ"!  
  { aXK%m  
typedef Ret result_type; EPd.atA  
} ; U5ud?z()OA  
对于双参数函数的版本: n,Mw# r?y  
@%@^5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %{VI-CQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %"KWjwp  
  { l-h7ksRs  
typedef Ret result_type; "RJk7]p`*  
} ; TcKKI  
等等。。。 7E6?)bgh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'a{5}8+8  
em9]WSfZ@`  
template < typename Func > 8^"|-~#<  
struct func_return qyBK\WqaP  
  { )J6b:W  
template < typename T > fi4/@tV?$L  
  struct result_1 % /4_|@<'  
  { J%[N-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T#^6u)  
} ; "KT nX#<0  
{FmFu$z+[  
template < typename T1, typename T2 > u/:Sf*;?  
  struct result_2 53&xTcv}x  
  { \utH*;J|x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dv9Pb5i  
} ; nu9k{owB T  
} ; e4W];7_K!  
4!s k3Cw{  
.W+4sax:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i K[8At"Xo  
|b;M5w?  
template < typename Func, typename aPicker > 6C51:XQO  
class binder_1 oD}FJvV  
  { WT {Cjn  
Func fn; Vq7 kA "  
aPicker pk; "yq;{AGOGl  
public : BMj&*p8R  
]<_!@J6k  
template < typename T > %C][E^9  
  struct result_1 >]|^ Ux,WZ  
  { dvWlx]'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; __n"DLW  
} ; (X7yNIPfA  
HY|SLk/E  
template < typename T1, typename T2 > ,Y5 4(>>%  
  struct result_2 #<>E+r+  
  { }N9a!,{P=b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^A<.s_  
} ; m)RxV@  
b`Ek;nYek  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fl>j5[kLZ  
<0qY8  
template < typename T > ~4` ec   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &ziB#(&:H  
  { R#bV/7Ol  
  return fn(pk(t)); "lzg@=$|)  
} 9U1!"/F  
template < typename T1, typename T2 > Ae zXou&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const os ud  
  { .7Bav5 ;  
  return fn(pk(t1, t2)); CMjPp`rA  
} P3FpU<OBwp  
} ; ;ypO'  
JJOs L!@  
o@~gg *  
一目了然不是么? h4xdE 0  
最后实现bind #{`NJ2DU]  
=,Um;hU3r  
uH h2>Px  
template < typename Func, typename aPicker > F+^[8zK^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r~a}B.pj  
  { ]>!_OCe&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V0B4<TTAo~  
} T js{ )r9  
d-&dA_ ?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o%Q'<0d  
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。 cwU6}*_zn  
r 24]2A  
十一. phoenix [o6<aE-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uV\#J{'*  
3VgH* vAU}  
for_each(v.begin(), v.end(), I`lH6hHp  
( ~%q e,  
do_ <"9Z7" >  
[ P9~kN|  
  cout << _1 <<   " , " 3CL:VwoW  
] RS=7W._W  
.while_( -- _1), fP*C*4#X  
cout << var( " \n " ) Gwk@X/q  
) 3p#^#1/_  
); lsxii-#O  
../(gG9  
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: |'(IWU  
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 h 'CLf]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SK2pOZN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t/c^hTT  
#Z5~a9rO  
"lMWSCas  
template < typename Cond, typename Actor > #jR?C9&!(  
class do_while 6n4S$a  
  { \EqO;A%<  
Cond cd; ,peFNpi  
Actor act; 0(.C f.B~  
public : <m\TZQBD  
template < typename T > v2SsfhT  
  struct result_1 S+ x [1#r  
  { U_04QwhK7  
  typedef int result_type; 8 F 1ga15  
} ; !"">'}E1  
4^A'A.0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !b Km}1T  
<Z wEdq  
template < typename T > B W1O1zIh\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v7RDoO]I  
  { TR;-xst@  
  do <]J5AdJ  
    { ![Y$[l  
  act(t); ijT^gsLL  
  } ?/g(Y  
  while (cd(t)); R2gax;  
  return   0 ; FL}8h/  
} @bE?WXY  
} ; 7X"cu6%\  
@B <_h+  
dWEx55>,1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m[rJFSpef  
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。 -R]S)Odml  
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。 F.6SX (x  
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。 Z7/lFS'~N  
下面就是产生这个functor的类: f+RDvgkKU  
?J AzN  
9w|q':<  
template < typename Actor > 3H2'HO  
class do_while_actor NiF*h~ q  
  { /vU31_eZt  
Actor act; A1@a:P=  
public : C.Yz<?;S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0 $r{h}[^c  
eAEVpC2  
template < typename Cond > UbXz`i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xC]/i(+bA  
} ; aeIR}'H|  
g>{=R|uO5  
+-i@R%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s4\2lBU?  
最后,是那个do_ -u(#V#}OV?  
HvU)GJ u b  
yCVBG  
class do_while_invoker :nn'>  
  { xMu6PM<l  
public : )XWL'':bF  
template < typename Actor > N[%IrN3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ex{]<6UAu  
  { `K.yE0^i  
  return do_while_actor < Actor > (act); o>h>#!e  
} m;|I}{r  
} do_; y+_U6rv[  
4ai3@f5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G9TUU.T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  K!j2AP3  
最后来说说怎么处理break和continue W&nVVV8s@  
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。 G}x^PJJt  
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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