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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a6 :hH@,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <6.`(isph  
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, %=K[C  
"+O/OKfR0  
_Ad63.Uq))  
h]i vXF*  
  class filler XkUwO ]  
  { @||nd,i`n~  
public : &QQ6F>'T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %b_0l<+  
} ; 6j1C=O@S  
0r$n  
TEer>gD:v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: G,WLca[  
]!"7k_  
x5g&?2[  
8]#J_|A6Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H^o_B1  
@>ys,dy  
k&[6Ld0~56  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W"\`UzOLQ  
1)97AkN(O  
a|]deJU^  
?)<zzL",  
二. 战前分析 op-\|<i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /ioBc}]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {Qd oI Pr3  
A[fTpS~~%  
hDg"?{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'bH~KK5  
  /* --------------------------------------------- */ 8yOhKEPX  
vector < int *> vp( 10 ); o+k*ia~Fa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZjY?T)WE9  
/* --------------------------------------------- */ A ^hafBa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u!+;Iy7  
/* --------------------------------------------- */ >Z gV8X:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `l70i2xcj  
  /* --------------------------------------------- */ V#Y"0l+~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @|w/`!}9q  
/* --------------------------------------------- */ "85)2*+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e1V1Ae  
qOQ8a:]?  
+o,f:Ih  
%)d7iT~M  
看了之后,我们可以思考一些问题: `25<;@  
1._1, _2是什么? 9zx9t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p74Nd4U$s  
2._1 = 1是在做什么?  |#xBC+  
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。 805oV(-  
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。 P%R9\iajH  
;ioF'ov  
Zf??/+[  
三. 动工 BVus3Y5IJQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BSr#;;\  
c1R[Hck  
PN J&{4wY  
HHgv, bC!  
template < typename T > 23ho uS   
class assignment spQr1hx<  
  { ^)`e}}  
T value; 2"}Vfy  
public : Ed_Fx'  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5~[][VV^  
template < typename T2 > F]N?_ bo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5V/]7>b1  
} ; ,|#biT-<T  
@0tX ,Z9  
eQ[}ALIq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;jPiD`Kyv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f }.t  
c;a<nTLn  
V4n;N  
~(Q#G" t  
  class holder tK#/S+l  
  { '4M;;sKW  
public : WD kE 5  
template < typename T > y5^OD63s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &b%2Jx[+  
  { b8%TwYp  
  return assignment < T > (t); {od@S l  
} QWt3KW8)  
} ; Azr|cKu]  
Ll#W:~  
rAqS;@]0  
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: xd"+ &YT  
u2fp~.'P  
  static holder _1; ?V~vP%1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )3 f\H  
q^ &r<i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z/WGL  
而不用手动写一个函数对象。 !`W0;0'Zg  
c|k(_#\B  
Ff =%eg]  
oxI?7dy5  
四. 问题分析 f+)LVT8p  
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。 nq+6ipx  
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(ed,gH8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SY@;u<Pd   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jlqSw4_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MIiBNNURX  
'X4)2iFV  
五. 问题1:一致性 zR/mz)6_  
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?| xBf->o S?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g2M1zRm;  
zqQ[uO]m?  
struct holder ^;[_CF _  
  { $Tt.r  
  // @W==)S%O  
  template < typename T > ;"RyHow  
T &   operator ()( const T & r) const V)u#=OS  
  { sK/ymEfRv  
  return (T & )r; FGm!|iI  
} TnKOr~@*  
} ; hOFvM&$  
YuJ{@"H  
这样的话assignment也必须相应改动: }!|$;3t+c  
>@-. rkd(  
template < typename Left, typename Right > q]Xu #:X  
class assignment 6p3cMJ'8y  
  { ZnuRy:  
Left l; '*@=SM  
Right r; A9J{>f  
public : F,K))325  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q['3M<q  
template < typename T2 > Ul 85-p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /L|x3RHs  
} ; TT#V'r\  
J*:_3Wsy  
同时,holder的operator=也需要改动: 497l2}0  
qwn EVjf  
template < typename T > 0~DsA Ua  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [T/S/@IT  
  { 0=40}n&`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m*i,|{UZ  
} Imclz4'8  
&h7 n>q  
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。 JP^x]t:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $GhL-sqm  
1 >2 /1>  
return l(rhs) = r; OCCC' k  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^'+#BPo9@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %@ q2  
Y9st3  
template < typename Tp > 9U )9u["DH  
class constant_t T@zp'6\H  
  { )!G 10  
  const Tp t; nT}i&t!q8@  
public : Q{miI N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gnb+i`  
template < typename T > _t4(H))]vG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uI9+@oV  
  { hew"p(`  
  return t; z  fy(j  
} 9d=\BBNZ  
} ; G_ ~qk/7mF  
~u[1Vz4#3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j|p=JrCJ  
下面就可以修改holder的operator=了 f%[xl6VE;  
x[+bLlb  
template < typename T > Ruwp"T}mF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,&* BhUC  
  { Y OvhMi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2jkma :$'  
} a`eb9o#  
pDhUD}1G  
同时也要修改assignment的operator() <1_3`t  
-0NkAQrg  
template < typename T2 > [I<J6=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >dwWqcP  
现在代码看起来就很一致了。 i;IhsKO0R  
Nm%#rZrN~Q  
六. 问题2:链式操作 Uw3wR!:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |X6R 2I  
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。 iorQ/(  
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。 <KoOJMx(  
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。 z  61Fq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e9QjRx  
G"6XJYoI  
template < typename T > 8"V1h72vcW  
struct result_1 Y%r>=Jvu6  
  { z XUr34jF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fy&u[Jd{  
} ; #nZPnc:  
M}=>~TA@  
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: [l<&eI&ln  
A2P.5EN  
template < typename T > Cj YI *  
struct   ref 2)QZYgfh  
  { +4[9Eb'k=  
typedef T & reference; ]-;JHB5A_:  
} ; zq3f@xOK  
template < typename T > :<5jlpV(  
struct   ref < T &> 6%wlz%Fp  
  { "t-9q  
typedef T & reference; t"MrrK>T  
} ; P1Iy >%3  
r-]%R:U*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (W[]}k ;  
z;N`jqo   
template < typename T > rc"8N<D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WHU l.h  
  { q; C6ID`  
  return l(t) = r(t); OF-g7s6VH  
} S&J5QZjC  
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。 \ *g3j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3Lv5>[MnN  
S{{wcH$n'i  
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 H"?Ndl:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IaO&f<^#o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~K(mt0T )  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2j ]uB0  
最后的布局是: $Ny:At  
                Add WfTl\Dxw  
              /   \ `9\^.g)  
            Divide   5 ;Qc^xIPy  
            /   \ 8-@H zS%  
          _1     3 G%K&f1q%  
似乎一切都解决了?不。 xNLgcb@v>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 q:vGGK^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 wZKmU  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .4<lw  
,;<M+V3+  
template < typename Right > HJlxpX$_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _|;{{8*?  
Right & rt) const w`dSc@ :  
  { 6k {gI.SG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pw6%,?lQ  
} 38:5g_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 > -(Zx  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e ]{=#  
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。 W?[ C au-  
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。 l?Ls=J*  
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。 E, oR.B  
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? ,VzbKx,  
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: gebL6oc%  
 ?H_>?,^  
template < class Action > \pP1k.~UnC  
class picker : public Action 4Bt)t#0  
  { T!^v^m@>y  
public : \+x#aN\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (io[O?te  
  // all the operator overloaded 4C*0MV  
} ; ,zZ@QW5  
^a1k"|E?f  
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。 z2#k /3%o=  
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: -*kZ2grLt  
@,LU!#y(  
template < typename Right > 4`Jf_C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'rVB2 `z-  
  { lfr^NxOU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :EH>&vm  
} us.IdG  
[EK^0g   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X|}Q4T`  
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。 5Z=GFKf|  
Il#ST  
template < typename T >   struct picker_maker _c(h{dn  
  { ^)aj, U[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _'n]rQ'  
} ; 9XUk.Nek  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b%0@nu4  
  { b7gN|Hw5 H  
typedef picker < T > result; b.9[Vf_G  
} ; HJd{j,M  
?>gr9w\  
下面总的结构就有了: $-s8tc(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /wkrfYRs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 MIN}5kc<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O:imX>|u  
至此链式操作完美实现。 a^Q ?K\c4N  
.*z$vl  
:% +9y @%  
七. 问题3 (.5Ft^3W  
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。 <vb7X  
uWP0(6 %  
template < typename T1, typename T2 > aNwx~t]G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UXw I?2L  
  { [<d_#(]h'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +G,_|C2J  
} _@ g\.7@0G  
a :cfr*IsK  
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: YtXd>@7  
Oh,Xjel  
template < typename T1, typename T2 > #5iwDAw:|r  
struct result_2 Z&7Yl(|  
  { !Fs<r)j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,8cVv->u/  
} ; p1T0FBV L  
%MCS_'N J  
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? voJJoy%  
这个差事就留给了holder自己。 |qU~({=b  
    43~v1pf{!  
H.o3d/8:  
template < int Order > <UTO\w%  
class holder; Zcg-i:@  
template <> ,C:^K`k&  
class holder < 1 > J*AYZS-tSE  
  { R38 \&F  
public : Yjl:i*u/  
template < typename T > $I<\Yuy-M9  
  struct result_1 D u_ ;!E  
  { yQ&C]{>TS  
  typedef T & result; Ht@5@(W]I  
} ; &!FI!T -WH  
template < typename T1, typename T2 > itcM-?  
  struct result_2 #/\Zo &V8  
  { HYZp= *eb  
  typedef T1 & result; S>Gb Jt(]  
} ; z f >(Y7M  
template < typename T > o|_9%o52'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _B vGEM`o  
  { WmRu3O  
  return (T & )r; IGlM} ?x  
} }Nma %6PfV  
template < typename T1, typename T2 > V?-2FK]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E?VOst&  
  { ]O0u.=1k  
  return (T1 & )r1; PWO5R]  
} Q9Go}}n  
} ; m6Qm }""  
Z|A+\#'  
template <> M<Y{Cs  
class holder < 2 > %/SHB  
  { v+( P4f S  
public : p4 $4;)  
template < typename T > `7.$ A U  
  struct result_1 =GiN~$d  
  { phwBil-vUU  
  typedef T & result; Fc|N6I'o  
} ; #eF k  
template < typename T1, typename T2 > #T8PgmR  
  struct result_2 oxJAI4{y 4  
  { J<&?Hb*|  
  typedef T2 & result; omT^jh  
} ; r?pN-x$M=  
template < typename T > 3-)R'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pjq()\/[Z  
  { 7&(h_}Z  
  return (T & )r; IBW-[lr7  
} DU-dIq i  
template < typename T1, typename T2 > o@ L '|#e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e488}h6#m  
  { K 28s<i`  
  return (T2 & )r2; (-@I'CFd  
} KHM,lj*  
} ; D}N4*L1  
v|@EuN14<  
jY ;Hdb''  
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> >。 $^YHyfh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S8C} C#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E/gfX   
o?I`n*u"X  
return l(i, j) = r(i, j); Fz5eCe\B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ci2*5n<  
lbh7`xCR  
  return ( int & )i; /XdLdA!v  
  return ( int & )j; &3itBQF  
最后执行i = j; zKh<zj  
可见,参数被正确的选择了。 n' 1LNi  
c2]h.G83  
l-SVI9|<0  
4y $okn\}i  
|lyspD  
八. 中期总结 ?`75ah  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (@=h(u.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %UG|R:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8k_hX^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Un&rP70  
Dw,LB>Eq,  
-oY8]HrXfK  
cmY `$=  
)"63g   
V5 Gy|X  
九. 简化 8< J3Xe  
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。 Bm6t f}8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7lr;S(C  
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: >A}ra^gU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \vuWypo  
  +-*/&|^等 .s|5AC[  
2. 返回引用。 q77Iq0VR  
  =,各种复合赋值等 Pu'lp O  
3. 返回固定类型。 Ym$`EN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :j`XU  
4. 原样返回。 fe}RmnAC  
  operator, "kKIv|`  
5. 返回解引用的类型。 tv; ?W=&P  
  operator*(单目) 2/x~w~3U  
6. 返回地址。 -.-@|*5  
  operator&(单目) 5H( ]"C  
7. 下表访问返回类型。 w*u.z(:a`  
  operator[] iL~(BnsF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $-\%%n0>6  
  operator<<和operator>> :\%hv>}|  
B|=S-5pv*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Qh]k)]+*|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]|[mwC4  
7(H?3)%0  
template < typename Left > SE$l,Z"[*b  
struct value_return 6}*4co  
  { &0{&4,  
template < typename T > BT f  
  struct result_1 Hdjp^O!  
  { \JP9lJ3<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -tp3qi  
} ; .m xc~  
YDgG2hT/2  
template < typename T1, typename T2 > cu#r#0U-  
  struct result_2 'yh)6mid  
  { +u lxCm_lV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6 I43a1[s  
} ; cq/@ng*o  
} ; R0F&!y!B  
*~.'lE%[U  
BM87f:d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Xod/GY G  
Q{ { =  
下面我们来剥离functor中的operator() A^4#6],%v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s1X?]A  
^xr & E  
return l(t) op r(t) X& XD2o"rt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B~ j3!?  
return op l(t) !VHw*fL|r  
return op l(t1, t2) ~b[5}_L=>  
return l(t) op hl8oE5MU  
return l(t1, t2) op G%CS1#  
return l(t)[r(t)] q{!ft9|K\d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  7uzc1}r  
G420o}q  
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: >B.KI}dE  
单目: return f(l(t), r(t)); nr&9\lG]G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &7eN EA  
双目: return f(l(t)); 6?/f $,v  
return f(l(t1, t2)); /KlSI<T@  
下面就是f的实现,以operator/为例 )1<GSr9  
oF s)UR  
struct meta_divide xzf/W+.>.  
  { _znpzr9H  
template < typename T1, typename T2 > e_FoNT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XFi9qL^  
  { 2l~qzT-  
  return t1 / t2; 8w~X4A,  
} 31p7oRzr  
} ; g c<Y?a-  
|}d+BD  
这个工作可以让宏来做: MQX9BJ%  
|"}rC >+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A|m0.'/   
template < typename T1, typename T2 > \ QjTs$#eMW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -r[O_[g w  
以后可以直接用 :GM3n$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `/(9 #E  
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 {k']nI.>  
(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。。。) (Y"./BDY  
p<B*)1Tj0  
; Ji3|=4u  
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 >ffQ264g=i  
UxnZA5Lk*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _t6 .9CXl  
class unary_op : public Rettype mzf^`/NO  
  { P+rDln {  
    Left l; PE6ZzxR|U<  
public : x. /WP~I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %KR2Vlh0  
NHhKEx0Gtu  
template < typename T > BD M"";u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*y7 4j,  
      { I0_>ryA  
      return FuncType::execute(l(t)); Qn@[{%),4  
    } Yr>7c1FZi  
.gCun_td#  
    template < typename T1, typename T2 > hh-sm8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |gfG\fL3V  
      { | 8akp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U bh)}G,Mg  
    } )OFf nKh  
} ; fD2 N}  
Na+3aM%%  
Qgq VbJP"  
同样还可以申明一个binary_op |sAl k,8s  
,F=FM>o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X6r3$2!  
class binary_op : public Rettype ,oJ$m$(Lj  
  { 2rM/kF >g  
    Left l; IG!(q%Gf  
Right r; AzSmfEaU0  
public : {7EpljH@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w%%*3[--X  
J #;|P-pt  
template < typename T > H9[0-Ur5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w|-m*v .  
      { 4@Bl 1b[<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 12}!oS~_  
    } j!IkU}*c  
Z3-=TN  
    template < typename T1, typename T2 > |zy` ]p9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 43!E>mq  
      { UDlM?r:f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TjjR% 3  
    } i`!>zl+D  
} ; xQNGlVipZ@  
p,3}A( >  
352RJC  
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 M'@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bMqFrG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {wf5HA  
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。 u/J1Z>0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tSVS ogGd  
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。。。 $,nidK!"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ru$%gh>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) /'bX}H(dq  
下面是修改过的unary_op l(8@?t^;  
#d$lN}8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r>6FJ:Tx  
class unary_op 7MhaLkB_6  
  { :,.HJ[Vg&  
Left l; &_'3(xIO  
  ~e686L0j  
public : n/% M9osF  
q<cxmo0S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D_BdvWSxj  
_CizU0S  
template < typename T > UXOf  
  struct result_1 %kuUQ%W1  
  { Pje 1,B q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jPs{Mr<  
} ; 6h1pPx7zU  
K}p0$Lc  
template < typename T1, typename T2 > ]<u%jTQREd  
  struct result_2 x.'Ys1M  
  { 9T<k|b[6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "71Y{WQ   
} ; EnEaUb?P  
<=%G%V_s  
template < typename T1, typename T2 > LKg9{0Y:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tYx>?~   
  { k|cP]p4,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;b 'L2  
} N({-&A.N  
_RWH$L9  
template < typename T > M`?ATmYy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "||' -(0  
  { Rpxg 5  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y0ACJ?|  
} l7(p~+o?h>  
QiNLE'19^  
} ; 27Vx<W  
&Zo+F]3d  
D 75;Y;E  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \OkJX_7  
好啦,现在才真正完美了。 ,8stEp9~h]  
现在在picker里面就可以这么添加了: -9R.mG  
e+y%M  
template < typename Right > w^[:wzF0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '_" S/X +v  
  { <WL] (-9I:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -5@hU8B'a  
} b\H,+|i K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9jllW[`2F  
,W>-MPJn[8  
G~/*!?&z  
K~~LJU3  
/pJr%}sc  
十. bind \+<=O`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 d26#0Gt-4i  
先来分析一下一段例子 e/$M6l$Q*4  
ONLhQJCb  
`* cJc6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :e\M~n+y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z.N9e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k-sBf Jy\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CH$* =3M  
我们来写个简单的。 0bjZwC4J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v 1 f^gde  
对于函数对象类的版本: b 2~5LZ  
<@;bxSUx  
template < typename Func > _$KkSMA~_  
struct functor_trait ;.7]zn.X]2  
  { w} r mYQ  
typedef typename Func::result_type result_type; J,k.*t:  
} ; #,OiZQJC  
对于无参数函数的版本: i"n1E@  
sfsK[c5bm  
template < typename Ret >  9-y<= )  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xet} J@C  
  { GQ*or>R1  
typedef Ret result_type; bs)Ro/7}  
} ; ^%qQ)>I=j  
对于单参数函数的版本: O)`ye5>v  
\4uj!LgTb  
template < typename Ret, typename V1 > P,k=u$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1(jx.W3  
  { |2I/r$Q  
typedef Ret result_type; @`HW0Y_:  
} ; aQV?}  
对于双参数函数的版本: KD'}9{F,  
j{H IdP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;kD Rm'(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0I*{CVTQj  
  { ;>Z0e`=  
typedef Ret result_type; vH6.;j'^  
} ; th+LScOX  
等等。。。 }L>0}H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wLo<gA6;  
IC-W[~  
template < typename Func > BuS[(  
struct func_return 3*eS<n[uG  
  { Jv~^hN2  
template < typename T > s_U--y.2r(  
  struct result_1 %\!@$]3q  
  { o1[[!~8e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HyIyrUrYW  
} ; I1JF2" {c  
mA5sK?W  
template < typename T1, typename T2 > \Lm`jU(:l  
  struct result_2 "f-HOd\=  
  { HcHwvf6y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vP,$S^7$  
} ; _]us1  
} ; (_fovV=  
aQ0pYk~(  
](z*t+">  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,6x>gcR  
RF'&.RtVa  
template < typename Func, typename aPicker > ~P"o_b6,k  
class binder_1 A#]78lR  
  { 5PE}3he:  
Func fn; u3IhB8'  
aPicker pk; "nU] 2  
public : P-X2A2  
^N O4T  
template < typename T > MK <\:g  
  struct result_1 P5v;o9B&  
  { LVJn2t^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VhU,("&pm  
} ; c+:^0&l  
LmPpt3[  
template < typename T1, typename T2 > )&ucX  
  struct result_2 H_w?+Rig  
  { ZN!<!"~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {}BAQ9|q  
} ; 3lN@1jlh  
l_P90zm39!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U"L-1]L  
BxB B](  
template < typename T > fRp(&%8E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . $ HE  
  { wM! dz&  
  return fn(pk(t)); NBA`@K~4  
} MaZS|Zei[  
template < typename T1, typename T2 > FDuIm,NI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G'{&*]Z\:  
  {  |?ZNGPt  
  return fn(pk(t1, t2)); 8I0G%hD  
} ."ytBF  
} ; }+K=>.  
k{cPiY^  
@ 6H7  
一目了然不是么? S]Aaf-X_  
最后实现bind br*PB]dU  
&5hs W1`  
Uv!VzkPfo  
template < typename Func, typename aPicker > rv2;)3/*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v(P <_}G  
  { m1M6N`f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^[Y/ +Q.J  
} 8qoA5fW>  
z<8VJZd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ei89Ngp\}  
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。 3Qu-X\  
D0h6j0r 5  
十一. phoenix C{,Vk/D-0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T75N0/teS  
4K,S5^`Gx  
for_each(v.begin(), v.end(), m,ur{B8 :  
( o 80x@ &A:  
do_ {HjJ9ZGQ  
[ JI /iq  
  cout << _1 <<   " , " 6#HnA"I2n  
] N3w y][bo  
.while_( -- _1), hz5t/E  
cout << var( " \n " ) Q<(aU{  
) SZvC4lOn#  
); 7yOBxb   
sY?sQ'E2]  
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: =]1g*~%  
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 }$s QmR R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gZ=$bR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N:,V{Pw  
EB p g  
HstL'{&,-m  
template < typename Cond, typename Actor > h;~NA}>  
class do_while +P.JiH`\=  
  { l`a_0  
Cond cd; "e/"$z'ca  
Actor act; =`l><  
public : " +hUt  
template < typename T > fyxc4-D  
  struct result_1 ^1Bk*?Yx\x  
  { \jAI~|3  
  typedef int result_type; ,C|aiSh0-  
} ; )))AxgM  
cG4}daK]d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BRv#`  
Cj J n  
template < typename T > Sp]ov:]%f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y@+9Ukd/  
  { [YJ*zO  
  do u\km_e  
    { U@:l~ xJ  
  act(t); OK2\2&G  
  } hPUZ{#;n  
  while (cd(t)); ?"@SxM~\  
  return   0 ; {ea*dX872:  
} Zt 1nH  
} ; *Zn,v-d  
"@rHGxK  
 _w FK+>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !. :b}t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v+CW([zAx#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 PmT<S,}L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o%K1!'  
下面就是产生这个functor的类: pE$*[IvQ'  
y8]vl;88yY  
CS0q#?  
template < typename Actor > 5'_:>0}  
class do_while_actor kqGydGh*"  
  { 0UQ DB5u  
Actor act; m`jGBSlw_  
public : l I2UpfkBP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l>)+HoD  
%m$t'?  
template < typename Cond > 2 S2;LB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,/[1hhP@  
} ; OOYdrv,  
Vc+~yh.)  
;}k_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T;i+az{N:V  
最后,是那个do_ ?XVox*6K&  
m3|l-[!OA"  
=UxKa`  
class do_while_invoker zoj w^%W  
  { ZT+{8,  
public : 8an_s%,AW  
template < typename Actor > DXK\3vf Ot  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \p)eY#A  
  { 9xL` i-7]  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2-^ ['R  
} w7~&Xxa/  
} do_; _HkQv6fXpE  
F0'8n6zj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,u14R]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uC2 5pH"  
最后来说说怎么处理break和continue +\J+?jOC4S  
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。 .C1g Dry]  
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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