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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U5Y*xm<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -I -wdyDr  
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, ZrTq)BZ  
/<mc~S7  
\sk,3b-&'  
[-l^,,E  
  class filler Uc4r  
  { e"v Eh  
public : eu# ||  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m'pihFR:f  
} ; '@$?A>.cj  
\R~Lf+q  
dgO2fI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >@t]M`#&h  
I0Vm^\8  
:7R\"@V4  
sIy  LW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U}UIbJD*=  
9`xq3EL2T  
XLtuck  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r@_;L>  
{vaq,2_w  
!l'Zar  
2-$R@ SVy  
二. 战前分析 0Vg8o @  
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。 $lO\eQGxB  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =%a.C(0&G  
"$WZd  
G",+jR]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D,NjDIG8  
  /* --------------------------------------------- */ rP*?a~<  
vector < int *> vp( 10 ); lY6U$*9c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j*CnnM#n  
/* --------------------------------------------- */ >9|Q,/b0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'HOt?lpu!  
/* --------------------------------------------- */ ;N)qNiJY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ztu N0}'  
  /* --------------------------------------------- */ [\I\).  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P| G:h&  
/* --------------------------------------------- */ (j2]:B Vu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z8gp<5=  
n.XT-X^  
poM VB{U  
_N<8!(|w  
看了之后,我们可以思考一些问题: f5'+F-`N  
1._1, _2是什么? #*~#t4S-  
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。 ^D!UF(H  
2._1 = 1是在做什么? -1fT2e  
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。 aa$+(  
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。 HbCM{A9  
kg_TXB  
Z{%h6""  
三. 动工 }APf^Ry  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f9; M"Pd  
A6-JV8^  
_v_ak4m>  
+|^rz#X  
template < typename T > ,UY],;ib  
class assignment ^G5 _d"Gr  
  { [~$9n_O94  
T value; ETYw  
public : O%rjY  
assignment( const T & v) : value(v) {} *`|F?wF  
template < typename T2 > XWK A0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1 ,Y-_e)  
} ; (d@lG*K  
s$mcIMqs  
ujHqw Rh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `2 {x 8A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tM~R?9OaJ  
,*Sj7qb#  
`^RpT]S  
D(yRI  
  class holder EWbFy"=  
  { B1 'Ds  
public : &g|-3)A  
template < typename T > 3. Kh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,LG6py&aT  
  { O"^KX5  
  return assignment < T > (t); gR%fv  
} 5r@x$*>e  
} ; "(/.3`g  
@ 3FTf"#Y  
![ Fb~Egc  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7n {uxE#U)  
q0$}MB6  
  static holder _1; Xn4U!<RT"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }VdohX-  
jeC3}BL }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C}#JvNyQ  
而不用手动写一个函数对象。 nT9B?P>  
vTN$SgzfCU  
8IbHDDS  
e5C560  
四. 问题分析 :4/RB%)"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [.dF)I3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mm'Pe4*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "4|D"|wI)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a//<S?d$:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o[0Cv*  
E\5t&jZr  
五. 问题1:一致性 BA53   
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?| |I6\_K.=L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WM~@/J  
/{^Qup  
struct holder o{lR_  
  { #1+1q{=Z<  
  // hgLwxJu  
  template < typename T > "}Vow^vb  
T &   operator ()( const T & r) const >d&B:  
  { N!{('po  
  return (T & )r; gYw4YP0Gz  
} z`y!C3w<  
} ; ilHZx2 k  
EE=!Y NP]  
这样的话assignment也必须相应改动: JT#jJ/^  
{rBS52,Z#  
template < typename Left, typename Right > FQ2 6(.  
class assignment a^>0XXr}Y  
  { TDq(%IW  
Left l; a"4j9cO  
Right r; .k|8nNj  
public : 2c LIz@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R#DnV[!\  
template < typename T2 > U@ Y0 z.Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7='lu;=,  
} ; M3!A?!BU  
|9Q4VY'";  
同时,holder的operator=也需要改动: }vgeQh-G  
Z.ky=vCt  
template < typename T > TFjb1 a,)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %7 7v'Pz1  
  { l03{ ezJk[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bj=kqO;*O  
} Y92 w L}  
4"U/T 1&  
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。 O4dJ> O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q$^oIFb  
Ru9QQaHE  
return l(rhs) = r; _8P0iC8Zg#  
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。 b*&AIiT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z9,-FO{#3-  
F[R Q6 PW  
template < typename Tp > Nk*d=vj  
class constant_t CB]#`|f  
  { ^{lcj  
  const Tp t; Ii FeO  
public : Fuq ;4UcbL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V(3^ev/  
template < typename T > >Z r f}H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fP# !ywgr%  
  { +"Flu.+['  
  return t; wVX]"o  
} WdI9))J2S  
} ; Dukvi;\  
jfF   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !tJQ75Hwv  
下面就可以修改holder的operator=了 7uQiP&v  
N@6+DHt  
template < typename T > 4c^WQ>[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $P rji  
  { j1D 1tn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @K .{o'  
} &m[ZpJ9  
^,O%E;g^#  
同时也要修改assignment的operator() +?y ', Ir  
A{X:p3$eN  
template < typename T2 > blyU5 3g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0P i+ (X  
现在代码看起来就很一致了。  i;B &~  
Sy()r 6n  
六. 问题2:链式操作 v,]-;V~<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L8R{W0Zr>!  
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。 ?TTtGbvU  
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。 m#w1?y)Z@X  
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。 b?i5C4=K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f3PDLQA  
Bl[4[N  
template < typename T > ;GQCq@)-  
struct result_1 0+S ;0  
  { 7W[+e&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mk.1jx ?l  
} ; Hw29V //  
v *icoj  
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: O?,Grn%'.  
Kcl~cIh77  
template < typename T > o0ky]9 P  
struct   ref 5?l8;xe`{f  
  { 9B3+$uP  
typedef T & reference; tBU n KPT  
} ; %vn"tp  
template < typename T > |Yb]@9 >vn  
struct   ref < T &> zu/BDyF  
  { cPunMHD  
typedef T & reference; qh9d .Q+n  
} ; ;Qn)~b~  
QrBb! .r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L;RHs hTy  
!#&`1cYX  
template < typename T > Dxvizd>VU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1FA:"0lO  
  { ^k J>4  
  return l(t) = r(t); d)>b/0CZ  
} u~c75Mk_v  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 m3#rU%Wj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LUaOp "  
~cv322N   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 L`3;9rO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !(gMr1}w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R1 C}S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _w}l,   
最后的布局是: WU$l@:Yo  
                Add v_|k:l  
              /   \ H~$*R7~  
            Divide   5 1u8 k}  
            /   \ g{6FpuA|0  
          _1     3 5 6JxHQu  
似乎一切都解决了?不。 8&Md=ZvK`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  LA]UIM@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i2P:I A|@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: TI/5'Oke$  
~Z`Cu~7  
template < typename Right > +7 \"^D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  L}=DC =E  
Right & rt) const I|x? K>  
  { gCV+amP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f/95}6M  
} &M>o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YMn*i<m  
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。 [CG3&J  
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。 b^:frjaE3  
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。 ^]5^p9Jt"e  
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。 k3+LP7|*  
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? 1,7  
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: 3ncN) E/@  
;e)`C v  
template < class Action > ;RK;kdZ  
class picker : public Action Lm8uN?  
  { BaVooN~C  
public : =28ZSo^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?WP*At0  
  // all the operator overloaded ^ 0.`1$  
} ; xs6kr  
eC3 ~|G_O  
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。 G\z5Ue*  
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: 8kLHQ0pmu  
QXu[<V  
template < typename Right > !$NQF/Ol  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WJJmM*>JW  
  { Z'UhJuD5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }Uu#N H  
} hnimd~E52k  
p%R+c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +'/C(5y)0X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~ <36vsk  
I@oSRB  
template < typename T >   struct picker_maker \`0s %F:V}  
  { p`2Q6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 11vAx9  
} ; ~8&P*oFC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y?V^S;}&]  
  { oj/#wF+  
typedef picker < T > result; %Yt;)q3U  
} ; K&VMhMVb  
r=HL!XFk  
下面总的结构就有了: ;i?rd f  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 G<-<>)zO!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 */HW]x|?V~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sd9b9?qiu  
至此链式操作完美实现。 I!#WXK  
8VtRRtl  
|>RNIJ]  
七. 问题3 sd%m{P2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Bg[_MDWc-P  
xO^lE@a o  
template < typename T1, typename T2 > }_BNi;H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nAC>']K4$  
  { Eunmc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3 a|pk4M  
} h1H$3TpP  
QHxof7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H$V`,=H  
dT0>\9ZNr  
template < typename T1, typename T2 > 1Va=.#<  
struct result_2 F9"Xu-g  
  { b<%c ]z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wecxx^vtv6  
} ; :uJHFF xg  
8aJJ??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? FTr'I82m(  
这个差事就留给了holder自己。 cm0$v8  
    UfIr"bU6  
- ~4na{6x  
template < int Order >  =W&m{F96  
class holder; D|amKW7  
template <> z9!OzGtIR  
class holder < 1 > /ykc`E?f  
  { _K&Hiz/'  
public : XG!6[o;  
template < typename T > ]j!pK4  
  struct result_1 h@z0 x4_])  
  { %LM6=nt  
  typedef T & result; L?Ys(a"k  
} ; 5$$# d_Gj  
template < typename T1, typename T2 > CG95ScrX  
  struct result_2 E0x\h<6W~  
  { =XtQ\$Pax  
  typedef T1 & result; 4K\o2p?4  
} ; !9{UBAh  
template < typename T > O._\l?m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qea"49R  
  { F2\&rC4v  
  return (T & )r; 9|3sNFGX  
} /OYa1,  
template < typename T1, typename T2 > E%( s=YhW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ex Q\qp3  
  { 4*L* "vKa  
  return (T1 & )r1; fC 3T\@(&  
} `x=$n5= 8  
} ;  !^8X71W|  
Dw.I<fns^B  
template <> 5F!Qn\{u{  
class holder < 2 > `*elzW  
  { ak-agH  
public : [?hvx}  
template < typename T > [Y~~C J  
  struct result_1 MN8>I=p  
  { &CcW(-  
  typedef T & result; ]Y-Y.&b7t  
} ; |N^"?bSt  
template < typename T1, typename T2 > Qwt0~9n(  
  struct result_2 ZJenwo  
  { x.4z)2MO  
  typedef T2 & result; 4U_+NC>b  
} ; 73]8NVm  
template < typename T > F,A+O+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g$jTP#%b  
  { )[J @s=  
  return (T & )r; )iM( \=1ff  
} =36fS/Gb  
template < typename T1, typename T2 > mj&OZ+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tGgDS)  
  { SO.u0!  
  return (T2 & )r2; j RcE241  
} kG{};Vm  
} ; Y9|!= T%  
4'=Q:o*w`  
8zpzVizDG  
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> >。 "\O7_od-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '`|j{mBhG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6PYm?i=p?  
z HvE_ -  
return l(i, j) = r(i, j); [^?i<z{0C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z'>UR.g  
;HH%OfQq  
  return ( int & )i; `^,E4Qy  
  return ( int & )j; oH+PlL  
最后执行i = j; /Jc{aw  
可见,参数被正确的选择了。 8nu!5 3  
Pc=ei  
FwlD P  
8'L:D  
vBOY[>=  
八. 中期总结 p^*a>d:d]  
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: H8I)D& cw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AT+ l%%   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "?F[]8F.b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V8):!  
uS,?oS  
 Igmg&  
(oR~%2K  
xZ)K#\  
Y.) QNTh  
九. 简化 d,N6~?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。 -(F} =o'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dqJ 8lU?  
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: ]Q ]y*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M9A1 8d|  
  +-*/&|^等 zn 0y`9!n?  
2. 返回引用。 <Vk}U   
  =,各种复合赋值等 @IsUY(Gu  
3. 返回固定类型。 ?4U4o<   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S*=^I2;  
4. 原样返回。 LdH1sHy*d`  
  operator, S9P({iZK  
5. 返回解引用的类型。 oJ %Nt&q  
  operator*(单目) m3Wc};yE*Q  
6. 返回地址。 W{.:Cf9  
  operator&(单目) $*G3'G2'iS  
7. 下表访问返回类型。 p0 X%^A,4  
  operator[] rP'%f 6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $.pCoS]i  
  operator<<和operator>> =WUL%MfW  
vR:#g;mnk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D.:`]W|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vT0Op e6m  
Pe,ky>ow  
template < typename Left > TK18U*z7J  
struct value_return 'g,_lF  
  { gJX"4]Ol#}  
template < typename T > __xmn{{L6P  
  struct result_1 o]4BST(A  
  { &_-=(rK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5I2 h(Td  
} ; '%t$m f!nV  
ed/B.SY  
template < typename T1, typename T2 > hBX.GFnw  
  struct result_2 gEsD7]o(=  
  { 8)eRm{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U ->vk{v  
} ; APF`b  
} ; 8v2Wi.4T  
d;p3cW"  
H @k }  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MYvz%7  
t2{(ETV  
下面我们来剥离functor中的operator() -e(<Jd_=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -s2)!Iko&  
*Vq'%b9  
return l(t) op r(t) Qc-W2%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l<uI-RX "  
return op l(t) Uz,P^\8^$  
return op l(t1, t2) Jj [3rt?8  
return l(t) op Mn/  
return l(t1, t2) op !PGCoI  
return l(t)[r(t)] { CR`~)v&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,"`3N2!Y}  
\mGb|aF8  
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:  *\xRNgEQ  
单目: return f(l(t), r(t)); Cj3Xp~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 c9$cnQ  
双目: return f(l(t)); xjU0&  
return f(l(t1, t2)); hz;SDaBA  
下面就是f的实现,以operator/为例 Od;k}u6;<  
@w==*.x  
struct meta_divide #e-7LmO~  
  { paD[4L?4Hk  
template < typename T1, typename T2 > fgtwV ji  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !gRU;ZQU_  
  { 0 fT*O  
  return t1 / t2; y~#5!:Be  
} rU"AO}6\@  
} ; .O0eSp|e  
T+P{,,a/]  
这个工作可以让宏来做: 4`#%<G  
eyDI>7W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hr.mzQd  
template < typename T1, typename T2 > \ .aa7*e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DL~! ^fx  
以后可以直接用  lY`WEu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "~=}&  
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 T<7}IH$6xE  
(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。。。) E#m^.B-}  
YK8l#8K  
gM1:*YK  
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 ~oSA&v4V  
CpN*1s})d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XU}i<5  
class unary_op : public Rettype \)\n5F:Zu  
  { E5P.x^  
    Left l; nY1PRX\  
public : xP1D 9   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aMydeTCHi  
p + JOUW  
template < typename T > EiM\`"o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0W6= '7  
      { 79)iv+nf\l  
      return FuncType::execute(l(t)); E"BW-<_!  
    } S?v;+3TG  
u_ :gqvC=  
    template < typename T1, typename T2 > 9} C(M?d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L)|hjpQ  
      { FN sSJU3ld  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U/U_q-z]  
    } 0[ n;ZL~  
} ; *yI( (G/  
O[1Q#  
, 82?kky  
同样还可以申明一个binary_op 2-g 5Gb2|  
d<\X)-"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E(S$Q^  
class binary_op : public Rettype Us&~d"n  
  {  :5^5l  
    Left l; H9VdoxKo  
Right r; ?5d[BV   
public : A#~CZQY^$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PL\4\dXB  
u?g;fh6  
template < typename T > +)( "!@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K nn<q=';G  
      { UG}"OBg/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =x^IBLHN  
    } \"K:<+RH  
W-RshZ\  
    template < typename T1, typename T2 > %I)*5M6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O'~^wu.  
      { <3k9 y^0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \@6w;tyi  
    } k lr1"q7  
} ; =cR=E{20  
0F 4%Xz  
+>mU4Fwp  
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 Z79Y$d>G<E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ir )~T0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Vc|QW  
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。 Mm"0Ip2"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >?X(, c  
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。。。 F JxH{N6a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .ddf'$6h  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z{> )'A/  
下面是修改过的unary_op <e8Ux#x/  
3AuLRI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L{6Vi&I84[  
class unary_op R /c-sV  
  { Wzh#dO?7  
Left l; NydoX9  
  NzID [8`  
public : );z/ @Q  
9@p+g`o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g7LS  
7tT L,Nxe  
template < typename T > +^aM(4K\  
  struct result_1 @F5QgO J&r  
  { ?0+J"FH# W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?B4X&xf.D  
} ; Fmrl*tr  
\%;5$ovV  
template < typename T1, typename T2 > _vE[TFy  
  struct result_2 ~{yQsEU  
  { "g;}B"rG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fJG!TQJ[Y  
} ; Ria*+.k@"B  
]:]w+N%7  
template < typename T1, typename T2 > <m?/yRE K2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dy0xz5N-  
  { O#D N3yu?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {D8[pG%z  
} V0$:t^^  
-+|{#cz  
template < typename T > '%A*Z,f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V)r6bb{^  
  { ^5gB?V,  
  return OpClass::execute(lt(t)); |f&=9%  
} &uTK@ G+  
7;:Uv=  
} ; o>4GtvA*  
(=i+{ 3`|  
_Nq7_iT0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9"k^:}8.  
好啦,现在才真正完美了。 =dI2j@}c  
现在在picker里面就可以这么添加了: +D+Rf,D  
w=75?3c7F  
template < typename Right > 2SVJKX_V+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z2A1h!Me  
  { 1:iT#~n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?`D/#P  
} Y]t)k9|vv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 };;6706a  
7 S2QTRvH  
+~\c1|f  
IOOAaa @(  
A4|a{\|$  
十. bind HOAgRhzE  
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。 y]ZujfW7  
先来分析一下一段例子 .EoLJHL }  
vwQ6=  
7~Md6.FtM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} % g*AGu`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o]*#|4-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 09u@-  
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。 onAC;<w  
我们来写个简单的。 Vnq&lz%QqC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )o8]MWT\;  
对于函数对象类的版本: rYMHc@a9(  
+gOv5Eno-  
template < typename Func > :CAbGs:56  
struct functor_trait ep2#a#&'  
  { t<2B3&o1  
typedef typename Func::result_type result_type; eE-@dU?  
} ; $]yHk  
对于无参数函数的版本: 'hi.$G_R  
=m?x|Zc_v  
template < typename Ret > 9 nPc>O$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^.@BD4/RPt  
  { hzjEO2  
typedef Ret result_type; 2aUy1*aM  
} ; YAf`Fnmw  
对于单参数函数的版本: x7]Yn'^'  
&*#- %<=1  
template < typename Ret, typename V1 > ! uyC$8V*l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AGxG*KuZ  
  { #2023Zo]  
typedef Ret result_type; ,2YkQ/ >  
} ; KDX34Fr1  
对于双参数函数的版本: \{ui{8+G  
nZ 0rxx[V?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U&\8~h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <X_I`  
  { 3o=K?eOdg  
typedef Ret result_type; pkL&j<{  
} ; Yw\PmRL"p  
等等。。。 fc #zhp5bX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &u'$q  
f6h!wx  
template < typename Func > [nam H a  
struct func_return X_eh+>D  
  { =i/7&gC  
template < typename T > uxd5XS  
  struct result_1 5xawa:K  
  { (ft8,^=4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >wpC45n)9N  
} ; f|f9[h'  
j[fVF3v  
template < typename T1, typename T2 > D|}%(N@sl  
  struct result_2 b!R\u1b  
  { U h'1f7%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q~A25Jf .  
} ; 2=TQU33#  
} ; Uva b*9vX  
(*Jcx:rH  
.(0'l@#fT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aAr gKM f  
v/E_A3Ay&  
template < typename Func, typename aPicker > ;9r`P_r  
class binder_1 8)D5loS  
  { Ck|3DiRQ  
Func fn; !kl9X-IiI  
aPicker pk; S WYIQ7*  
public : ;:[!I]E0  
2?9SM@nAY  
template < typename T > EVW{!\8[  
  struct result_1 JEK 6Ms;)A  
  { w}<CH3cx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u2SnL$A7  
} ; (C RY$+d  
*.UM[Wo  
template < typename T1, typename T2 > \)=X=yn2  
  struct result_2 yE(>R(^  
  { a+TlZE>8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pFLR!/J  
} ; 9~^%v zM  
n y7 G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $W 46!U3  
J2BW>T!tuw  
template < typename T > MjAF&bD^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ub%al D  
  { o!`.LL%  
  return fn(pk(t)); !}D!_z,)u  
} GB1[`U%  
template < typename T1, typename T2 > uM\(#jZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  m/)Wn  
  { pv.0!a/M  
  return fn(pk(t1, t2)); =gCv`SFW  
} bY4~\cP.  
} ; 3d^zLL  
sD,[,6(  
;~Ke5os=s  
一目了然不是么? *<yKT$(+_  
最后实现bind mX)UoiXue  
Vu DSjh  
Kf<-PA  
template < typename Func, typename aPicker > X&1R6 O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -'FzH?q:  
  { c]`}DH,TJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ds4n>V,o  
} #:{Bd8PS  
O Xy>Tlv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 36154*q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4#$~gTc@  
qm-G=EX  
十一. phoenix x[+t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #2thg{5  
Vx5ioA]{  
for_each(v.begin(), v.end(), _cqB p7  
( 8}3dwr;-  
do_ c7mIwMhl~  
[ n&Q{ [E  
  cout << _1 <<   " , " *Z! #6(G  
] 'k=GSb  
.while_( -- _1), A2{u("^[6  
cout << var( " \n " ) #>+O=YO  
) - Dm/7Sxd`  
); Yyq:5V!  
S3V3<4CB  
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: w /$4 Rv+S  
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 p/|]])2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ozZW7dveU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $=7[.z&  
'u }|~u?m  
;iJ*.wVq  
template < typename Cond, typename Actor > 5CZii=@  
class do_while e"u=4nk  
  { WQ/H8rOs  
Cond cd; {=W TAgP  
Actor act; C zKU;~D=B  
public : 9NTBdo%u  
template < typename T > COe"te  
  struct result_1 C%ibIcm y  
  { zQJ9V\0  
  typedef int result_type; fD3}s#M*G  
} ; Zgt:ZO  
9(>]6|XS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?mxBMtc  
[A?Dx-R;(  
template < typename T > ?\MvAG7Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xc.(-g[  
  { V @A+d[  
  do \2(Uqf#_  
    { `9a %vN  
  act(t); "oZ-W?IKE  
  } 6-U+<[,x  
  while (cd(t)); \F;V69'  
  return   0 ; ,bhOIuep3  
} fZK&h.  
} ; ezRhSN?  
( H/JB\~r  
pi)7R:i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w%jc' ;|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .i[rd4MCK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ek|#P{!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6/`$Y!.ub  
下面就是产生这个functor的类: (| DmYn!  
S '>(4a  
+cQGX5 K  
template < typename Actor > tz&'!n}  
class do_while_actor Z?k4Kb  
  { C8qA+dri  
Actor act; 5)fEs.r0U  
public : {ndL]c'v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |7Fe~TC  
J;|r00M  
template < typename Cond > 7`;55Se  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~kUdHne (  
} ; #9aB3C  
1&A@Zo5|  
W99MA5P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G8%Q$  
最后,是那个do_ H)&6I33`  
%a%x`S3  
'\qd{mM\r  
class do_while_invoker Vb>!;C  
  { c,a+u  
public : 0j*-ZvE)30  
template < typename Actor > G}1?lO_d`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [ t@  
  { ~^*IP1.3  
  return do_while_actor < Actor > (act); >Q&E4jC  
} \ .H X7v  
} do_; <}S1ZEZcQ  
B{'x2I#,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5y07@x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YEF|SEon0  
最后来说说怎么处理break和continue _:ypPR J  
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。 R/8>^6  
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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