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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hr 6LB&d_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'AlSq:gZ  
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, |] f"j':  
JJZXSBAOU  
9  lazo  
V.G9J!?<P  
  class filler ]!S)O|_D[  
  { emDvy2uA#  
public : Rh-8//&vZ/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qS[p|*BL  
} ; Qe=Q8cT  
n3@g{4~  
(B~V:Yt  
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: V HY<(4@  
vGMOXbq4&  
8b#Yd  
<LA`PbQa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h-v &I>  
|jCE9Ve#  
2w.9Q (Sn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]FnrbQ|  
7 +W?Qo  
9@&Z`b_  
~IN$hKg^  
二. 战前分析 yP=isi#dDY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qytGs@p_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qh'f,#dI}  
H ]N/Y{  
m3v* ,~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >p+gx,N  
  /* --------------------------------------------- */ 4 d1Y\  
vector < int *> vp( 10 ); <)*g7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q`wA"mw6k  
/* --------------------------------------------- */ C?c-V,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cB"F1~z  
/* --------------------------------------------- */ NbK?Dg8WJG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A#07Ly8kXn  
  /* --------------------------------------------- */ :+V1682u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b-=[(]_$h  
/* --------------------------------------------- */ 0 Vgn N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jKi*3-&  
e hB1`%@  
Q24:G  
QvQf@o  
看了之后,我们可以思考一些问题: u5)A+.v  
1._1, _2是什么? `?|]:7'<  
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。 M6d w~0e  
2._1 = 1是在做什么? o>,z %+  
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。 "5DAGMU  
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。 LB ^^e"  
.j'IYlv/P  
!Z2n;.w  
三. 动工 V6!73 iY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~q%9zO'  
#RIfR7`T  
=$z$VbBv  
s&_O2(l  
template < typename T > wyhf:!-I  
class assignment S2GBX1  
  { EqDYQ 7  
T value; qQR YHo>/e  
public : [/,6O  
assignment( const T & v) : value(v) {}  !'t2  
template < typename T2 > <"Cwy0V kp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pnw4QQ9  
} ; i&G`ah>  
EG8R*Cm,}  
JfINAaboi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4J$f @6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (cew:z H  
Q7aDl8Lxn  
3#ZKuGg=  
{3uSg)  
  class holder Wjk;"_"gd  
  { iOXP\:mPo  
public : $u.T1v  
template < typename T > |g^W @.P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s!!t  
  { eii7pbc  
  return assignment < T > (t); m%(JRh  
} PC7.+;1  
} ; )Ua2x@j'C@  
5GxM?%\  
9wJmX<Rm  
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: v@s`l#  
OQ*. ho  
  static holder _1; s(9rBDoY(8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K}(n;6\  
d_qVk4h\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '\YhRU  
而不用手动写一个函数对象。 $i] M6<Vxn  
%}5"5\Zz  
1mPS)X_  
Q+M3Pqy  
四. 问题分析 w% -!dbmb%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EUS]Se2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Y9ce"*b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <RsKV$Je I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Kd1\D!#!6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X}FF4jE]D(  
,#;ahwU~s  
五. 问题1:一致性 uM<+2S  
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?| jCv+m7Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VQx-gm8}!  
_1%^ ibn  
struct holder R~(.uV`#j  
  { Ym2m1  
  // A2bV[+Q  
  template < typename T > hs uJ;4}$q  
T &   operator ()( const T & r) const Vta;ibdeqW  
  { &.4a  
  return (T & )r; UVU*5U~  
} vt=S0X^$yc  
} ; e|9Bzli{  
3A1kH` X^q  
这样的话assignment也必须相应改动: Mxp4YQl  
] CE2/6Ph  
template < typename Left, typename Right > mW9b~G3k  
class assignment <W^~Y31:0  
  { K ePHn:c  
Left l; P#1y  
Right r; 8+|Lph`/?  
public : 8rNxd=!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TrA Uu`?#  
template < typename T2 > qz2d'OhmtH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]g!<5 w  
} ; V1qHl5"  
<v^.FxId  
同时,holder的operator=也需要改动: @h8~xs~DG  
lv&wp@  
template < typename T > @"2-tn@q_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9 9-\cQv  
  { ;<rJ,X#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]`m5!V_Y  
} h*%1Jkxu  
B ~GyS"  
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。 o#b9M4O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y +vcBuX  
5toNEDN  
return l(rhs) = r; 46`{mPd{aO  
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。 K_.x(Z(;4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (dZ&Af  
(<-0UR]%q;  
template < typename Tp > { ,srj['RS  
class constant_t KWMH|sxO=  
  { h UDEjW@S  
  const Tp t; 014!~c  
public : %"V,V3kw4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (U<wKk"  
template < typename T > 4TV9t"Dk+c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =T6\kz9)`  
  { zqn*DbT  
  return t; .YbD.{]D  
}  Jt][b  
} ; pqX=l%{4ES  
kXRD_B5&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *i90[3l  
下面就可以修改holder的operator=了 ~C+T|  
#2iA-5  
template < typename T > #+ =afJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T;7|d5][  
  { v\u+=}r l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 07&S^ X^/  
} .kV/ 0!q?  
Rk^&ras_  
同时也要修改assignment的operator() WOoVVjMM  
#,C{?0!  
template < typename T2 > SM?<woY=*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d7Z\  
现在代码看起来就很一致了。 u]-$]zIH  
1+zax*gO-  
六. 问题2:链式操作 wvY$ s;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @m4d4K@  
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。 nMqU6X>P!  
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。 NU"X*g-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。 $ :/1U$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S7]cF5N  
*2Kte'+q  
template < typename T > Ft7l/  
struct result_1 DoA f,9|_  
  { IFe[3mB5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -#h \8Xl  
} ; >FO=ioNY  
ygG9ht  
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: ektFk"W3A\  
r\?*?sL  
template < typename T > iuRXeiG8  
struct   ref UlR7_   
  { 54-x 14")  
typedef T & reference; Gl(,%~F9i  
} ; }z6HxB]$  
template < typename T > Y|bGd_j  
struct   ref < T &> L[efiiLh$  
  { p*G_$"KpP  
typedef T & reference; '=xl}v  
} ; "wc $'7M  
~j_H2+!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z;)% i f6  
,;g:qe3D$  
template < typename T > l\)Q3.w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a+d|9y/k  
  { BL7%MvDQ  
  return l(t) = r(t); O`4X[r1LD  
} Q{l;8MCL  
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。 <=lP6B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hsh W5j  
7e4\BzCC  
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 5 ,HNb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1RLSeT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BehV :M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lB3X1e9  
最后的布局是: XT\;2etVL  
                Add |?8wyP  
              /   \ Oc1ZIIkh\  
            Divide   5 ; 1WclQ!(  
            /   \ <qu\q \  
          _1     3 -HOCxR  
似乎一切都解决了?不。 E[y?\{  
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。 ["z$rk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a fjC~}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: x!J L9  
&,+ZN A`P  
template < typename Right > 'W)x<Iey1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %rYt; 7B  
Right & rt) const Mg].#  
  { 6%? NNEM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !eW<4jYB  
} a2zo_h2R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9Rpj&0Is  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 m@~HHwj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /*[a>B4-q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 CBc}N(9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8w$cj'  
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? z&eJ?wb  
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: PO #FtG  
FU<rE&X2:  
template < class Action > ezL*YM8?@  
class picker : public Action 5<61NnZ  
  { _=rXaTp  
public : ,YH.n>`s+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {)G3*>sG3  
  // all the operator overloaded 9P]TIV.  
} ; .Xr_BJ _  
1i{B47|  
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。 &]5<^?3  
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: :geXplTx  
d(&vIjy  
template < typename Right > T]+*} C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z]aSo07  
  { YWTo]DJV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sM4N`$Is23  
} m<j ^cU#J  
3B,nHU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L\"$R":3{d  
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。 .UJk0%1  
b{sFN !  
template < typename T >   struct picker_maker wM><DrQ  
  { =w8*n2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,y^By_1wS  
} ; ,5q^/h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Vi]D](^!  
  { RD~QNj9,T  
typedef picker < T > result; sQR;!-j  
} ; ] O 2_&cs  
b{(:'.  
下面总的结构就有了: Re=bJ|wo  
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。 CnO$xE|{  
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。 a-7nA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^s%Qt  
至此链式操作完美实现。 WvR}c  
"~GudK &  
 X(bb1  
七. 问题3 &Zov9o:gx  
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。 0DN:{dJz  
 3o/f#y  
template < typename T1, typename T2 > }3@`'i7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0<e7!M=U1  
  { -WEiY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1wwhTek  
} U5Rzfm4  
}D0j%~&"e  
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: `W"-jz5#=  
$ \jly  
template < typename T1, typename T2 > WS;3a}u  
struct result_2 8z@A/$T  
  { 5e/%Tue.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jJ9|  
} ; EQg 6*V  
o#;w >-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /+'@}u |  
这个差事就留给了holder自己。 -5.>9+W8I  
    w+}KX ><r  
_,vJ0{*  
template < int Order > F|V?Z  
class holder; 9) wjVk  
template <> rBpr1XKl,  
class holder < 1 > )Y)7p//  
  { wd u>3Ch"y  
public : SJw0y[IL6(  
template < typename T > |]Ockg[  
  struct result_1 vh T9#) HI  
  { L[IjzxUv  
  typedef T & result; m"u 9AOHk  
} ; qD 2<-E&M/  
template < typename T1, typename T2 > K?P.1H`  
  struct result_2 #E>f.:)  
  { 9;.dNdg>  
  typedef T1 & result; LM0 TSB?  
} ; !m78/[LW  
template < typename T > k~Gjfo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WMrK8e'  
  { T_pE'U%[  
  return (T & )r; 1298&C@  
} /K'Kx  
template < typename T1, typename T2 > |Y:T3hra61  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |`#[jHd  
  { Ie``W b=  
  return (T1 & )r1; p_tMl%K  
} =$f xK  
} ; O>H4hp  
\}Hk`n)Aq  
template <> jt?R a1Z  
class holder < 2 > z^ ~fVl  
  {  Zuwd(q  
public : BC&Et62*  
template < typename T > g~N)~]0{  
  struct result_1 ~bvx<:8*%  
  { vw3%u+Z&  
  typedef T & result; B f[D&O  
} ; GMd81@7  
template < typename T1, typename T2 > #~nI^ ggW  
  struct result_2 vrh}X[JEw'  
  { <PXA`]x~  
  typedef T2 & result; g`\Vy4w  
} ; NeUpl./b  
template < typename T > %$Mvq&ZZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M,|o2'  
  { q18dSu  
  return (T & )r; L[ rJ7:  
} lkBab$S)  
template < typename T1, typename T2 > O`H[,+vm[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +HUI1@ql  
  { (,HA Os  
  return (T2 & )r2; }?"f#bI  
} yU&A[DZQ  
} ; B-JgXW.\0  
CfA F.H  
S =eP/  
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> >。 *9*6n\~aI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ">NBPanJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'Zk&AD ~  
n6 )  
return l(i, j) = r(i, j); ptYQP^6S[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7 -bU9{5  
Yr!<O&=  
  return ( int & )i; Z5_MSPm  
  return ( int & )j; >L)Xyq  
最后执行i = j; v||8Q\d  
可见,参数被正确的选择了。 (eG#JVsm9  
[K%J t  
[JsQ/|=z  
lLo FM  
XgU]Ktl  
八. 中期总结 sg{>-KHM  
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: P !6r`d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [R6du*P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i7:j(W^I8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor no^I![_M  
n(-XI&Kn  
z$H |8L  
naW}[y*y;  
G$Z8k,g+<7  
( 8k3z`  
九. 简化 >lN{FJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r!#NFek}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Qq^>7OU>Co  
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: m`E8gVC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2A {k>TjQ  
  +-*/&|^等 ]`]m41+w  
2. 返回引用。 cD]{ Nn  
  =,各种复合赋值等 L@9"6&  
3. 返回固定类型。 bZ:w_z[3=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZN',=&;n'  
4. 原样返回。 5H`k$[3V  
  operator, ?ZE1>L7e  
5. 返回解引用的类型。 8x[q[  
  operator*(单目) !Vv$  
6. 返回地址。 ^=FtF9v  
  operator&(单目) [P,1UO|$B  
7. 下表访问返回类型。 ;&?NuK  
  operator[] {>>f5o 3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]hN%~ ~$>  
  operator<<和operator>> A1>R8Zuhy  
9Jaek_A`  
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{<j%PdC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d|w% F=  
zT`LPs6T  
template < typename Left > K%$%9y  
struct value_return xsV(xk4  
  { $yHlkd`Y  
template < typename T > s0qA8`Yu  
  struct result_1 5}E8Tl  
  { kMf]~EZ?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )nTOIfP2  
} ; mvlK ~c8  
n"-cX)  
template < typename T1, typename T2 > J*A<F'^F1  
  struct result_2 )!e-5O49r  
  { \HV%579  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dEJ>8e8  
} ; %dKUB4  
} ; ,=R->~ J  
)9l5gZX'I  
+^{yJp.H#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6ZR'1_i6i=  
+wgNuj0=*  
下面我们来剥离functor中的operator() gBf %9F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {{SeD:hx  
l%rwJLN1  
return l(t) op r(t) /t(dhz&xN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  5!NK  
return op l(t) y`!3Z} 7  
return op l(t1, t2) f'TdYG  
return l(t) op =uIu0_v  
return l(t1, t2) op 9^c\$"2B  
return l(t)[r(t)] zgJ%Zr!~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cc Z A  
t%/Y^N;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: G<Z|NT  
单目: return f(l(t), r(t)); GNT1FR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hF.9\X]  
双目: return f(l(t)); Yhb=^)@))  
return f(l(t1, t2)); tHJ#2X#Y.  
下面就是f的实现,以operator/为例 "fL:scq@0  
th2a'y=0  
struct meta_divide ZH~T'Bg  
  { *U)!9DvA  
template < typename T1, typename T2 > h7wm xa;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v;80RjPy>  
  { /~K-0K#w  
  return t1 / t2; Wm7Dy7#l  
} &w- QMj M>  
} ; uF+if`?  
)?:V5UO\  
这个工作可以让宏来做: 7eqax33f  
1ZOHyO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |l 03,dOF  
template < typename T1, typename T2 > \ Q+U}    
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mh2t ' O  
以后可以直接用 ?*tb|AL(R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u0Fu_Rtr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pBG(%3PpW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `sAz1/N  
[2a*TI  
_}vD?/$L  
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 FQ*4?D,A  
2fu|X#R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |nk&ir6  
class unary_op : public Rettype W8'cAY  
  { qHt!)j9GKv  
    Left l; A<C`JN}  
public : :lcZ )6&S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S2HGf~rE  
&s>HiL>f  
template < typename T > 1l"A7 V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zC\ pd#  
      { k`F$aQV9`  
      return FuncType::execute(l(t)); Q?B5@J  
    } )F,H(LblH  
kQxY"HD  
    template < typename T1, typename T2 > !i&^H,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <iajtq<Z  
      { ek1YaE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q.`+d[Q2  
    } z)='MKrEt-  
} ; Ix93/FAn  
qrsPY d  
 yS_,lS  
同样还可以申明一个binary_op cE '`W7&A  
Y4sf 2w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  (f,D$mX  
class binary_op : public Rettype 0Y,_ DU  
  { 7?:7}xb-  
    Left l; GU8b_~Gk?  
Right r; rZ/,^[T  
public : /%\E2+6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "2o,XF  
g 7res  
template < typename T > 12M&qqV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rhO ]4A  
      { E)DdiB'Rh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zRbooo{N  
    } JV=d!Gi[C  
^a4y+!  
    template < typename T1, typename T2 > //2G5F;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -x=abyD  
      { 3@kiUbq7Eu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6UXa 5t  
    } (Hb i+IHV  
} ; 8zS't2 u  
Ad xCP\S&  
!([Q1r{u  
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 br*L|s\P\9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JhRXfIK>{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5M4mFC6  
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。 "K5n|{#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x48Y#"'  
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:"i,K#P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eN fo8xUG  
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) b*S :wfw  
下面是修改过的unary_op ,'?%z>RZm  
7^P!@o$v!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Pou-AzEP$  
class unary_op F2WUG  
  { )T/"QF}<T  
Left l; {y0#(8-&  
  p:U9#(v)  
public : =PWh,lWS  
Z;M]^?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /.l8Jb4  
O'{UAb+-  
template < typename T > =G2D4>q  
  struct result_1 S/Pffal  
  { HUiW#x%;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vi')-1Y KM  
} ; w'oP{=y[  
) E.KB6  
template < typename T1, typename T2 > /~)vma1<  
  struct result_2 >H?l[*9  
  { 9 =7),`$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j38>,9u,  
} ; 1A"h!;0  
*xR;}%s\  
template < typename T1, typename T2 > 4 :RL[;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y Dg  
  { gVjI1{WTK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <yz)iCU?  
} hG .>>  
xjB2?:/2  
template < typename T > [ &RZ&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ESp)%  
  { ~n9BN'@x  
  return OpClass::execute(lt(t)); L!s/0kBg  
} ,R]hNjs-{  
S G|``}OA  
} ; Tu2BQ4\[  
2mN>7Tj:  
WW82=2rJ9  
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 7t=e"|^  
好啦,现在才真正完美了。 m,NUNd#)\  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~9c?g(0  
*@[DG)N  
template < typename Right > "W$,dWF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fx(^}e  
  { =$;i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6<jh0=$  
} l&2A]5C  
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。 5RCQ<1  
c'B6E1}sx  
v1%rlP  
)X2=x^u*U  
u~FXO[b  
十. bind j H#Tt;  
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。 ykcW>h  
先来分析一下一段例子 6!7LgM%4  
}w .[ZeP  
Y^$^B,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o"dX3jd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  w=5D>]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ovJ#2_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8wz%e(  
我们来写个简单的。 t:NTk(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vn<z\wVbf  
对于函数对象类的版本: g]?&qF}  
3;( ;'5|Z  
template < typename Func > #ky]@vyO  
struct functor_trait l6Wa~E  
  { LN}eD\  
typedef typename Func::result_type result_type; Nr)v!z~y   
} ; ][3H6T!ckL  
对于无参数函数的版本: pwAawm  
SQx%CcW9d  
template < typename Ret > bE:oF9J?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kcv7C{-/  
  { V)#se"GV  
typedef Ret result_type; lj0"2@z3"E  
} ; VL= .JwK  
对于单参数函数的版本: ;1PnbU b  
_V\rs{ 5  
template < typename Ret, typename V1 > #T:#!MKa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6Yhd[I3  
  { )cOw9&#s  
typedef Ret result_type; %&m/e?@%I  
} ; A_3V1<J`]  
对于双参数函数的版本: m`luMt9  
8JxJ>I-9p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1FCqkwq[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mOji\qia  
  { j}R!'m(P'  
typedef Ret result_type; <y#-I%ed  
} ; H0<(j(JK  
等等。。。 |>o]+V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 88(h`RGMh  
h?E[28QB  
template < typename Func > Gq%q x4  
struct func_return 3\_ae2GW  
  { T(t@[U2^  
template < typename T > kSx^Uu*  
  struct result_1 L1=+x^WQ  
  { %xZYIY Kf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BUT{}2+K  
} ; 2@K D '^(  
_h|rH   
template < typename T1, typename T2 > *ue- x!"c  
  struct result_2 /Y$UJt  
  { eF+:w:\h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g-`HKoKe  
} ; C "XvspJ  
} ; G|eY$5!i  
rMRM*`Q2  
^<X+t&!z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a+A^njk  
+oa\'.~?  
template < typename Func, typename aPicker > ,#&\1Vxf  
class binder_1 KwGk8$ U  
  { gB/4ro8  
Func fn; f P'qUN  
aPicker pk; 7u[U%yd  
public : cQ( zBf  
&)jBr^x#>  
template < typename T > 4q sIJJ[.  
  struct result_1 _IzJxAcJ  
  { y+b4s Ff  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9gNQ,c \gT  
} ; <vxj*M;  
7)&}riQ  
template < typename T1, typename T2 > _'pow&w~  
  struct result_2 $="t7C9S  
  { 2R9AYI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 533n z8&9@  
} ; J2A+x\{<  
k#mQLv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1>hY!nG h  
y/U(v"'4U  
template < typename T > kA3nhBH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :`('lrq  
  { MmUtBT  
  return fn(pk(t)); vv='.R, D  
} =!}n .  
template < typename T1, typename T2 > Uedzt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &o{=  
  { ~ *:{U   
  return fn(pk(t1, t2)); nnr g^F  
} `/]Th&(5  
} ; #p'Xq }]  
+ob<? T  
9 0PF)U  
一目了然不是么? .|>zQ(7YC  
最后实现bind q\+khy,k  
OZ{YQ}t{^1  
S$9>9!1>*  
template < typename Func, typename aPicker > SN w3xO!;&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BET3tiHV  
  { +; /]'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [[uKakp  
} FR%9Qb7  
zadn`B#2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Md!L@gX6<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 b| e7mis@  
yGGQ;!/  
十一. phoenix K@uUe3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {+D 6o  
E?$|`<o{|`  
for_each(v.begin(), v.end(), uu08q<B5b)  
( TL^af-  
do_ nR%ASUx:Y  
[ 06hzCWm#  
  cout << _1 <<   " , " zj~(CNE  
] =&Dt+f&  
.while_( -- _1), "ecG\}R=  
cout << var( " \n " ) -nBb - y  
) ZR|)+W;  
); q. zBm@:  
TVaD',5_V%  
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: LJ^n6 m|_  
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 kjCXP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y2"PKBK\_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Xx.4K>j+j  
3O{*~D&n  
?&qa3y)wX:  
template < typename Cond, typename Actor > 1oD1ia#  
class do_while |jh&a+4W  
  { 4k}3^.#  
Cond cd; )- 2sk@y  
Actor act; 9 \2<#,R1q  
public : < 5 Ft3sd  
template < typename T > U[l7n3Y=  
  struct result_1 PwF 1Pr`r  
  { <d2?A}<  
  typedef int result_type; (~C_zG  
} ; uJBs3X  
;rBd_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a/})X[2  
*,C[yg1P  
template < typename T > rL{3O4O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Yr-aDV  
  { {_#~&IQ  
  do #Az#dt]H  
    { Z )Imj&;  
  act(t); |r5e#3w  
  } kNC.^8ryz[  
  while (cd(t)); {VB n@^'s  
  return   0 ; , `4chD  
} i}fAjS:W  
} ; t r)[6o#  
*$U+  
87QK&S\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7'c ;$~  
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>u${sVx*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 uc.dtq!   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U[4Xo&`  
下面就是产生这个functor的类: ll]MBq  
KKrLF?rc  
Z%h _g-C  
template < typename Actor > [ " n+2;  
class do_while_actor u%TZ),ny-  
  { U;o$=,_p  
Actor act; Iq76JJuCb  
public : z%lu%   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YY! Lv:.7>  
[r[IWy(}  
template < typename Cond > .f1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }OQaQf9V{  
} ; U9?fUS  
% oPt],>  
{P'_s ]B)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5y 9(<}z  
最后,是那个do_ @W4tnM,#  
.G ^-. p  
#hp 7@ Tu  
class do_while_invoker 'H19@b5rx  
  { K;:_UJ>t  
public : gdPPk=LD  
template < typename Actor > cst}/8e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J^!2F}:  
  { fGeDygV^`  
  return do_while_actor < Actor > (act); y4@zi"G  
} E{LLxGAEZ  
} do_; oFO)28Btv  
r JvtE}x1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  X.q,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _H,xnh#nZ  
最后来说说怎么处理break和continue 5Kadh2nz  
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。 & bKl(,  
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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