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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S`4e@Z$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vRxL&8`&  
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, (a,6a  
4@gl4&<h  
>|(WS.n3C  
{8_:4`YZ  
  class filler ID&zY;f  
  { X=\x&Wt  
public : {<"[D([  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uz8nRS s  
} ; %bN"bxv^  
UX?X]ZYVR  
#i6[4X?  
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: R+C+$?4NG  
%uF:)   
WGluZhRuT3  
N:5b1TdI,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WI%zr2T  
V.+DP  
rC=f#YjR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h@ EJTAi  
<x^IwS  
Fv<]mu  
Gl=@>Dc%  
二. 战前分析 &MBOAHhze  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 I)qKS@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j^:b-:F  
A-}PpH~.Z  
+ESX.Vel  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CR P7U  
  /* --------------------------------------------- */ [@jp9D H  
vector < int *> vp( 10 ); iFY]0@yt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H)-L%l|9  
/* --------------------------------------------- */ (gFQ K[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `;R|V  
/* --------------------------------------------- */ <ihhV e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Gt?!E6^ !  
  /* --------------------------------------------- */ f45x%tha%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uV/)Gb*j  
/* --------------------------------------------- */ }6F_2S3c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NWaI[P  
}kpfJLjY  
%9fa98>  
!x+MVJ]  
看了之后,我们可以思考一些问题: h4B+0  
1._1, _2是什么? <#:Ebofsn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _Jt_2o%G  
2._1 = 1是在做什么? mOABZ#+Fk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "87O4 #$  
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。 a>#d=.  
(v9!g#  
0q-0zXlSL  
三. 动工 o<9yaQ;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _gis+f/8h  
2&3eAJC  
`kI?Af*;v  
!]n{l_5r  
template < typename T > uMljH@xBc  
class assignment 2y&_Z^kI?  
  { UXXqE4x  
T value; zEnC[~W  
public : fq)Ohb  
assignment( const T & v) : value(v) {} >^2ZM  
template < typename T2 > e/g<<f-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nn~tb2\vk  
} ; `HMligT  
Te{aB"B  
^R&_}bp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <T4 7kLI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZdJVs/33Vn  
yHV^a0e7EH  
E` :ZH  
h+ `J=a|\  
  class holder 5x93+DkO\  
  { eUGm ns  
public : r? 6Z1  
template < typename T > 8+@1wks  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R] V~IDs   
  { \rB/83[;u  
  return assignment < T > (t); a,F8+ Pb>  
} \{Ox@   
} ; j};pv2  
>vNk kxWyQ  
sWqPw}/3>  
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: tIgCF?  
a!SR"3 k  
  static holder _1; KBUAdpU8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 83p$!8]u  
s~IA},F,\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  h;:Se  
而不用手动写一个函数对象。 g(z#h$@S  
^"6D0!'N  
=B ,_d0Id  
=]2RC1#}e  
四. 问题分析 MfZ}xu  
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。 ~0Q\Lp);  
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。 @5dB b+0J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &D&5UdN x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PG-cu$\??  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !$ J)  
iPtm@f,bI  
五. 问题1:一致性  CU7iva  
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?| PEwW*4Xo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }(vOaD|k=  
^| a&%wxA  
struct holder _z_3%N  
  { s`$_  
  // R+@sHsZ@  
  template < typename T > qU /Wg  
T &   operator ()( const T & r) const O #p)~V8~  
  { i&SBW0)  
  return (T & )r; [h2p8i 'o  
} " N`V*0h  
} ; uV*f  
>k&lGF<nl  
这样的话assignment也必须相应改动: eW }jS/g`  
JXI+k.fi  
template < typename Left, typename Right > ~$TE  
class assignment iX9[Q0g=oQ  
  { "cz]bCr8  
Left l; ^0BF2&Zx  
Right r; s/p>30Fg  
public : 9b=^"K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2kmna/Qa6  
template < typename T2 > sL[(cX?;2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j_YZ(: =  
} ; 8zB+%mcF  
EcS-tE 4%  
同时,holder的operator=也需要改动: bW 79<T'+  
ko7-%+0|]  
template < typename T > ,:Rq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6lH>600]u  
  { @Tm0T7C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0I ND9h. %  
} Z:o' +oh  
v'2OHb#  
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。 \Vhp B   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ah&plaVzC  
MM58w3Mz  
return l(rhs) = r; #VMBn}   
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。 N%M>,wT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BzG!Rg|J  
fAA@ziKg  
template < typename Tp > ss M9t  
class constant_t d9e H}#OY  
  { JwG5#CFu^  
  const Tp t; nH3b<k;S  
public : 0 S`b;f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oT5rX ,8  
template < typename T > JXa%TpI: E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :N'[d e  
  { h}VYA\+<B  
  return t; jJ{ w -$  
} iTBhLg,  
} ; ` a<|CcUGU  
@0@'6J04  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "=5vgg3  
下面就可以修改holder的operator=了 `efH(  
hcqmjqJ  
template < typename T > %+OPas8C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c K}  
  { V~^6 TS(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _$jJpy  
} !E.l yz  
[8J}da}  
同时也要修改assignment的operator() Zo638*32  
p=5H^E m1  
template < typename T2 > |(8Hk@\CT>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )bN3-_  
现在代码看起来就很一致了。 cd%g]T)#1  
2W-NCE%K)T  
六. 问题2:链式操作 ^}pREe c=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p-03V"^&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gZ%O<XO  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qFsg&<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 o4 OEA)k)=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y Z2VP  
j!8+|eA kk  
template < typename T > kk7: A0._  
struct result_1 ~X(xa  
  { w!9WCl]9M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k^%ec3l  
} ;  ,8 NEnB  
l$~bkVNL  
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: 7 |eSvC  
+Q#Qu0_   
template < typename T > {zN_l!  
struct   ref 5$G??="K  
  { Xq)%w#l5?  
typedef T & reference; q>oH(A  
} ; />I8nS}T  
template < typename T > 0*M}QXt  
struct   ref < T &> xr-`i  
  { _CwQ}n*  
typedef T & reference; %+W >+xRb  
} ; 1kw4'#J8  
%IXW|mi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %L|bF"K5;  
$U.'K!B  
template < typename T > *t*&Q /W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zMqEMx9  
  { \B ^sJ[n  
  return l(t) = r(t); tNf" X !  
} A =#-u&l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ?{P6AF-xcf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 scEQDV  
r{jD,x2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "@? kxRn!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nn7@+g)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8t \>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x{o5Ha{  
最后的布局是: ?Pw \&q  
                Add _5`S)G{  
              /   \ %~(i[Ur;  
            Divide   5 X',0MBQ0  
            /   \ q _|5,_a  
          _1     3 2/q=l?  
似乎一切都解决了?不。 +7OT`e %q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 exKmK!FT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4'b]2Mn3   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: v!9Imf  
i1 Sc/  
template < typename Right > ga9:*G!b{)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =0yJ2[R7Do  
Right & rt) const &/FwV'  
  { y%l#lz=6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ho$%7mc  
} trt\PP:H%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V/%;:u l.  
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。 Y rnqi-P  
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。 |^{" 2l"j  
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。 /\I%)B47^9  
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。 l#.,wOO{  
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? ;!sGfrs 0$  
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: r@UY$z  
0! %}  
template < class Action > 80>!qG  
class picker : public Action {S(T1ua  
  { XB 7^Ka  
public : uL AXN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,WK$jHG]  
  // all the operator overloaded jn Y3G  
} ; yyDBW`V((  
ZU'^%)6~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。 fOervo  
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: DN0b.*[`3  
wcT6d?*5  
template < typename Right > 0J</`/gH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o^6j(~  
  { X6 :~Rjim*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MCG~{#`  
} Q kpmPQK  
=)5a=^ 6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @23x;x  
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。 =6YO!B>7  
N,$o' \l  
template < typename T >   struct picker_maker shZ<j7gqI  
  { 'PbA/MN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S6X<3L`FfH  
} ; H2cc).8"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >vy+U  
  { 2MeavTr  
typedef picker < T > result;  gOAluP  
} ; =(\!,S'  
TvwIro  
下面总的结构就有了: :!h H`l}p  
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。 !S{<Xc'wv  
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。 !WnI`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ji=po;g=E  
至此链式操作完美实现。 XLxr~Yo  
S,%HW87  
B(dL`]@Xm  
七. 问题3 nJg2O@mRJ  
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。 Ma#-'J  
m/Z_HER^  
template < typename T1, typename T2 > 5C?1`-&65V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :h~!#;w_  
  { *^_!W'T{j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \M@8# k|  
} Ka{Zoi]  
5Oq;V: 7  
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: J< M;vB)  
tn1aH +  
template < typename T1, typename T2 > WQL`;uIX  
struct result_2 $g;xw?~#  
  { "FS.&&1(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L9)&9 /f  
} ; it vdzPO  
a| cD{d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >YhqL62!a  
这个差事就留给了holder自己。 .#|pje^  
    i[#Tn52D  
UkV] F]  
template < int Order > KW<CU'  
class holder; Um<vsR  
template <> -Ma"V  
class holder < 1 > tEs$+b  
  { ZeZwzH)BD  
public : FU3B;Fn^Z(  
template < typename T > xd@DN;e  
  struct result_1 p<e~x/@m*  
  { A[bxxQSP\H  
  typedef T & result; %-CC_R|0$  
} ; dz 2d`=`3  
template < typename T1, typename T2 > A>puk2s  
  struct result_2 ,V?,I9qf  
  { jU$PO\UTk  
  typedef T1 & result; a=dN.OB}F7  
} ; wBET.l'd  
template < typename T > i|mA/ e3b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nj$K4_  
  { k_B^2=  
  return (T & )r; H"l'E9k.&p  
} a{W-+t   
template < typename T1, typename T2 > kz^G.5n   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rge/jE,^~Z  
  { %*nZ,r  
  return (T1 & )r1; lOui{QU  
} yNL71>w4  
} ; Sj ?'T@  
VUb*,/hxa  
template <> ,+&j/0U  
class holder < 2 > rpmDr7G  
  { DV l: s  
public : x3 S  
template < typename T >  Eqc$*=  
  struct result_1 4Q5v8k=  
  { G w[&P%  
  typedef T & result; U9w*x/S wb  
} ; Cn<x  
template < typename T1, typename T2 > ?x97 q3I+]  
  struct result_2 K~]jXo^M  
  { jo~Pr  
  typedef T2 & result; #,56vVY  
} ; k s}o9[D3  
template < typename T > O}Jb,?p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :y)'qv[  
  { FcA0 \`0M  
  return (T & )r; p* @L1  
} i`~y %y  
template < typename T1, typename T2 > J"y@n ~*0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bBX~ZWw  
  { jVz1`\Nje  
  return (T2 & )r2; '<Gqu_-  
} @j6D#./7j  
} ; Ar==@777j  
xph60T  
)zN )7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 $gNCS:VG*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >@"j9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e9d~Xi16KY  
DKZ69^  
return l(i, j) = r(i, j); ARE~jzakg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4]bT O  
 oa|0=  
  return ( int & )i; L*z;-,  
  return ( int & )j; hk I$ow(  
最后执行i = j; |j,Mof  
可见,参数被正确的选择了。 J:5n/m^A  
RjDFc:bB  
L2qF@!Yy=  
r2G<::<zL  
Ij+zR>P8=\  
八. 中期总结 Fv9Z'#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: }5k"aCno  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $sJn: 8z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 { at; U@o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /y0 )r.R  
 VV  
1 f=L8Dr  
}=U\v'%m  
<da! #12L  
=T$E lXwJ  
九. 简化 g@Zc'g/XB  
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。 (GQy"IuFh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?vVkZsU  
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: ,"'agg:St  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6]Jv3Re'(I  
  +-*/&|^等 "#7i-?=  
2. 返回引用。 ;Y"J j  
  =,各种复合赋值等 4g 1h:I/  
3. 返回固定类型。 +FiV!nRkZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n'ro5D  
4. 原样返回。 =N=,;<6%A  
  operator, G<-.{Gx)  
5. 返回解引用的类型。 Z8 T{Xw6%  
  operator*(单目) 0pR04"`;  
6. 返回地址。 3 *G=U  
  operator&(单目) ty78)XI  
7. 下表访问返回类型。 [D t`@Dm  
  operator[] ct  ZW7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hCmOSDym  
  operator<<和operator>> z'fS%uI  
d|TIrlA  
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。 UW+I 8\^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )L{\k$r!EM  
C?O{l%0  
template < typename Left > E8xXr>j>#  
struct value_return U0rz 4fxc  
  { &^<94l  
template < typename T > I$Z"o9"  
  struct result_1 +|.#<]GA  
  { {b?)|@)is  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /EC m  
} ; _ReQQti[  
zm e:U![  
template < typename T1, typename T2 > 0h7\zoZ5  
  struct result_2 1)r1/0  
  { ,y0kzwPR1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;#;X@BhS  
} ; gQ?k}D  
} ; y?rsfIth`  
s#Le`pGoW  
Ev()2 80  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %$cwbh-{{  
5 `+*({  
下面我们来剥离functor中的operator() 9J?j2!D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %=]{~5f>  
r[gV`khka  
return l(t) op r(t) +q4T];<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '.iUv#j4Sh  
return op l(t) EgY]U1{  
return op l(t1, t2) J ^v_VZ3  
return l(t) op ?832#a?FZ;  
return l(t1, t2) op pS%Az)3RZ  
return l(t)[r(t)] {*|yU"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mz#(\p=T  
hE=cgO`QU  
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: %pMW5]H  
单目: return f(l(t), r(t)); $]Q_x?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'g^]ZTxb  
双目: return f(l(t)); T|E;U  
return f(l(t1, t2)); EGs z{c[8@  
下面就是f的实现,以operator/为例 / g&mDYV|  
I@hC$o  
struct meta_divide :g,rl\S7  
  { toQn]MT  
template < typename T1, typename T2 > F/!C=nS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v7ae^iU  
  { #&@&BlIe  
  return t1 / t2; 5'o.v^l  
} OxD\e5r  
} ; v9<p@GY"\  
d`:0kOF+  
这个工作可以让宏来做: 04( h!@!g:  
# mzJ^V-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `Q{kiy  
template < typename T1, typename T2 > \ 7mu%|!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {_ #   
以后可以直接用 74KFsir@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )X@(>b{  
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 wHAh6lm  
(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。。。) ]Rw,5\0  
k<:!^_3H  
D`LwW` 9  
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 rz3&khi  
A1:Fe9q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p0@iGyd  
class unary_op : public Rettype rf9RG!  
  { #0mn_#-P)  
    Left l; !0w'S>e  
public : uZqo"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x$Lt?'  
qOng?(I  
template < typename T > /kn t5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xUG|@xIwc  
      { _]<]:b  
      return FuncType::execute(l(t)); A$-{WN.W  
    }  Pg`^EJ+  
EqOB 0\  
    template < typename T1, typename T2 > t rHj7Nw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i1/FNem  
      { K46mE   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QJv,@@mu  
    } B aXzz  
} ; HVC\(h,)i  
\TKv3N  
ncWASw`  
同样还可以申明一个binary_op [%b<%m}L-  
87*R#((  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s&c^Wr  
class binary_op : public Rettype |C5i3?  
  { !x,3k\M  
    Left l; AKS(WNGEp  
Right r; -5E<BmM  
public : FMR0?\jnT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E P<U:F  
:\.v\.wm  
template < typename T > `_f3o,5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MM^tk{2?.  
      { C#gQJ=!B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Wve ^2lkoK  
    } wv1?v_4  
/1O6;'8He  
    template < typename T1, typename T2 > +wQ GC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,x_g|J _Y  
      { w| >Y&/IX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /a]+xL  
    } * yt/ Dj  
} ; I{M2nQi  
{8t;nsdm!  
6k ^vF~  
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 u]zb<)'_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9%)'QDVGLf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;T/' CD  
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。 ~kYF/B2*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H9&? <j1n  
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。。。 SH5k^EJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S?D2`b  
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) %,>,J`  
下面是修改过的unary_op |FKo}>4  
v}iJ :'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #ReW#?P%b/  
class unary_op =r GkM.^  
  { YXBS!89m  
Left l; |px4a"  
  ;1"K79  
public : I2zSoQ1P  
Jq.26I=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #{N#yReh  
\Z)'':},C  
template < typename T > u |#ruFR  
  struct result_1 N["(ZSS   
  { :s8,i$Ex  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [J:vSt  
} ; !WbQ`]uN/#  
Th"7p:SE?  
template < typename T1, typename T2 > r"rEVx#1=  
  struct result_2 ,E/vHI8  
  { !&#CEF@J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xv1$,|^ts  
} ; % 3FI>\3  
B[y1RI|9  
template < typename T1, typename T2 > K5k,47"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ukri7 n*  
  { @89mj{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &\1Dy}:  
} M?]ObIM:5  
} 1c5#Ym  
template < typename T > C?b Mj[$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !(+?\+U lE  
  { e _,_:|t  
  return OpClass::execute(lt(t)); L9G=+T9  
} rNI3_|a  
4 9#I  
} ; aHb,4 wY  
sYXVSNonm  
J| 3CG;+  
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 bEPXNN  
好啦,现在才真正完美了。 s'/ug  
现在在picker里面就可以这么添加了: 64zO%F*  
&(wik#S  
template < typename Right > Av/|={i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .k[Ptx>  
  { ^QXUiXzl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |Z!C`G[  
} ?5Lom#^  
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。 vR:t4EJ`  
q!Nwf XJM  
qf ]ax!bK  
{'{ssCL  
RCoz;|c`P  
十. bind F[~qgS*;  
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。 # U!J2240  
先来分析一下一段例子 ~lQ]PKJ"  
mB_ba1r  
R[o KhU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ' Bdvqq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zYH6+!VBH#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /GCSC8T  
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。 Qa"R?dfr  
我们来写个简单的。 pQW^lqwZ:6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hu6)GOZbv  
对于函数对象类的版本: |[xi"E\  
MJ>(HJY6?%  
template < typename Func > -7\RO%U  
struct functor_trait 6I 2`m(5  
  { gSC8qip  
typedef typename Func::result_type result_type; =(v/pLLK?  
} ; a!wPBJJ  
对于无参数函数的版本: sd>#Hn  
{*tewF)|  
template < typename Ret > RU[{!E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I7]45pF  
  { @-Gf+*GZys  
typedef Ret result_type; a#KxjVM  
} ; nj)M$'  
对于单参数函数的版本: k98--kc5  
\#~~,k 6f  
template < typename Ret, typename V1 > gNe{P~ $=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !L>'g  
  { v82@']IN  
typedef Ret result_type; OhIUm4=|$  
} ; }p."7(  
对于双参数函数的版本: 3",6 E(  
ISOPKZ#F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %K?~$;Z.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cjH ~H8  
  { ijC;"j/(  
typedef Ret result_type; <w08p*?  
} ; At.WBa3j%{  
等等。。。 CYG'WFvZZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I%p Q2T$;  
?c(f6p?%  
template < typename Func > G=\rlH]N  
struct func_return =OhhMAn  
  { gM_Z/$  
template < typename T > Qb9) 1  
  struct result_1 l--xq^,`o]  
  { Cf8(J k`v|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Gxk~p<  
} ; `[Kh[|  
.LV=Z0ja  
template < typename T1, typename T2 > 7*u0)Hog  
  struct result_2 } %rF}>$A  
  { 7Nx@eoZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wgfn:LR  
} ; jhK&Z7;  
} ; ^Fy) oWS  
Tf*X\{"  
|+ @  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +)Z,%\)Z  
D3BX[  
template < typename Func, typename aPicker > Sd}fse  
class binder_1 B*K%&w10~  
  { /|BzpIfpN  
Func fn; 9OP d'f  
aPicker pk; -N*g|1rpa  
public : >q4nQ/eP  
oa47TqFt  
template < typename T > Hya*7l']B  
  struct result_1 ;I]TM#qGF  
  { Hm1C|Qb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d$b{KyUA  
} ; Yb414K  
'j>^L  
template < typename T1, typename T2 > m[]p IXc(  
  struct result_2 P?\rRB  
  { cXtL3T+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q >)?_O(  
} ; 1*G7Uh@K}  
7ugmZO}lL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @^#y23R U  
u.$.RkNMQ  
template < typename T > B% BO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tWL9>7]G  
  { U#@:"v|  
  return fn(pk(t)); Q y$8!(  
} > aN@)=h}  
template < typename T1, typename T2 > eGtIVY/D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {ZN{$Ad3/  
  { 6WI_JbT~  
  return fn(pk(t1, t2)); [,xFk* #  
} B<LQ;n+  
} ; .|x0du|  
b< Pjmb+  
sRt|G  
一目了然不是么? P4Wd=Xoz6  
最后实现bind (47jop0RDQ  
jAN(r>zVL  
80l(,0`,  
template < typename Func, typename aPicker > l.fNkLC#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l<GRM1^kU  
  { I\`:(V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B3)#Ou2  
} GsE?<3  
|LiFX5!\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s^js}9]p  
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。 9]7+fu  
DEqk9Exk`  
十一. phoenix Ay"x<JB{U2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (Q#ArMMORI  
vWjK[5 M%  
for_each(v.begin(), v.end(), bbA+ZLZJn  
( _ 4Hf?m7z  
do_ S3btx9y{  
[ 9CUMqaY2  
  cout << _1 <<   " , " 8I NVn'G  
] "x3_cA~  
.while_( -- _1), [Z~>7ayF+)  
cout << var( " \n " ) ^EZ)NG=e5  
) S7~yRIjB  
); ~8}"X] 4  
m6+2r D  
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: PY)C=={p  
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 si%f.A#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F''4j8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z8vF QO\I"  
Xqf"Wx(X  
 nPvR  
template < typename Cond, typename Actor > HgduH::\#  
class do_while "c1vW<;  
  { %D e<H*  
Cond cd; \'BKI;  
Actor act; x/bO;9E%U4  
public : AUzJ:([V  
template < typename T > q'",70"\  
  struct result_1 ^=.|\ YM  
  { LvhF@%(9J  
  typedef int result_type; lt5~rH2  
} ; ag[yM  
khc5h^0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x\I9J4Q  
h, +2Mc<  
template < typename T > mY dU`j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G4=%<+  
  { HPtaW:J  
  do h9g5W'.#  
    { V@e0VV3yx%  
  act(t); /rKrnxw  
  } #^xiv/ sV  
  while (cd(t)); ~wh8)rm  
  return   0 ; ~)sb\o  
} AO>K 6{  
} ; C0KP,JS&  
*kZJ  
ikyvst>O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AkT_ZU>  
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。 m' z<d  
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。 +%'0;  
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。 g&riio7lx  
下面就是产生这个functor的类: T~`m'4"+c  
u+XZdV  
-%%2Pz0I  
template < typename Actor > N@;6/[8  
class do_while_actor r|?2@VE  
  { J=zh+oLCV  
Actor act; e?RHf_d3T-  
public : 1u)I}"{W>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b3y@!_'c  
]*I&104{  
template < typename Cond > QP[w{T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  =Lp0i9c  
} ; ^J@Y?CQl\  
[8O`VSV3  
vTP'\^;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /$+ifiFT  
最后,是那个do_ xxiEL2"`>  
8~}Ti*Urc  
\T<?=A  
class do_while_invoker jc)D*Cf  
  { pA1Tod  
public : *8X: fq  
template < typename Actor > :N%]<Mq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o5 . q  
  { <=^YIp  
  return do_while_actor < Actor > (act); +4B>gS[ F  
} QJ>+!p*  
} do_; g0_8:Gs}^  
jNrGsIY$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j/dNRleab  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AGPZd9  
最后来说说怎么处理break和continue !3?HpR/nV  
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。 YuLW]Q?v  
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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