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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R^}}-Dv r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]L'FYOfrpx  
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, e&Z\hZBb  
T;cyU9  
Wq bfZx  
g/)$-Z)Nu  
  class filler }PZz(Ms  
  { R&w2y$  
public : c0J=gZiP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /jR]sC)xs  
} ; i[:S *`@S  
2v!ucd}  
*WSH-*0  
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: 4=j,:q  
'Zq$ W]i  
j3Ng] @N  
 #RE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V#j|_N1hm  
Gj[+{  
MA:2]l3e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4_CV.?  
/UJ@e  
87/!u]q  
9n$0OH /q  
二. 战前分析 A),nkw0X  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 so* lV  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 GZL{~7n  
J`6X6YZ  
~~U2Sr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0D;MW  
  /* --------------------------------------------- */ oDyrf"dl  
vector < int *> vp( 10 ); 0nkon3H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -rU~  
/* --------------------------------------------- */ 2gn*B$a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n-h2SQl!  
/* --------------------------------------------- */ Nhh2P4gH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5:jbd:o  
  /* --------------------------------------------- */ P);: t~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5rAI[r 9  
/* --------------------------------------------- */ m oQ><>/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZE#f{qF(  
j@1rVOmK  
E,Q>jH  
GCxtWFXH  
看了之后,我们可以思考一些问题: _Qy3A T~  
1._1, _2是什么? )ca^%(25!z  
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。 @w1@|"6vF  
2._1 = 1是在做什么? | v? pS  
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。 DRldRm/  
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。 j8@ Eqh  
l@+WGh  
jB8n\8 Bs  
三. 动工 `={s*^Ta  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zNE"5  
;().  
*7"R[!9  
> ,L'A;c}  
template < typename T > Oeo:V"  
class assignment H].G%,2'  
  { UcCkn7}  
T value; s*R \!L  
public : JPS7L}Kv  
assignment( const T & v) : value(v) {} MCamc  
template < typename T2 > .xtjB8gc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B/IPG~aMEZ  
} ; !P7##ho0  
o C]tEXJ  
c65_E<5Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S- Mh0o"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xO2S|DH{  
Mis t,H7  
2#4_ /5(j*  
a8T<f/qW k  
  class holder (fgX!G[W  
  { O?uT'$GT  
public : )z0qKb \  
template < typename T > CroI,=a&,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gf]biE"k  
  { ({3hX"C@Q  
  return assignment < T > (t); VjU;[  
} =RR225  
} ; @l9qH1  
0NLoqq  
<BIj a  
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: Vp $]  
*|n::9  
  static holder _1; { 7y.0_Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P5;LM9W  
W11Wv&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w=I' CMRt  
而不用手动写一个函数对象。 ;!4Bw"Gg  
p*10u@,  
qC9$xIWq  
^/ K\a ,  
四. 问题分析 j(|G) F  
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。 9Vx2VjK2'  
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。 IVYWda0m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QDlEby m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o56_t{<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dc |!H{Yr  
]KGLJ~hm>  
五. 问题1:一致性 iw6qNV:\Z  
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?| @%L4^ms  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 daT[2M  
kBY54pl  
struct holder zdCeOZ 6  
  { _8C0z=hz  
  // *|MHQp'A  
  template < typename T > V\zf yH\~  
T &   operator ()( const T & r) const Wvl>iHB  
  { O YGh!sW  
  return (T & )r; (yFR;5Fo  
} PMk3b3)Z  
} ; ^5TSo&qZ  
C+-GE9=  
这样的话assignment也必须相应改动: jsS xjf;O  
qr%9S dvx  
template < typename Left, typename Right > "J]_B  
class assignment nAn/Vu  
  { @Md%gEh;&  
Left l; H{'<v|I  
Right r; :.['e`  
public : ^Ye i9bXl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0bxB@(NO  
template < typename T2 > 3X$)cZQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .$+]N[-=  
} ; ZCi~4&Z#  
uhL+bj+W  
同时,holder的operator=也需要改动: H4LZNko  
kVs'>H@FY  
template < typename T > =>Y b~r71  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &LE,.Q34  
  { Zam.g>{]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^yH!IRRAq  
} s z  
2wE?O^J  
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。 E"5 z T1d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #q1Qa_LXc  
0es[!  
return l(rhs) = r; X3#/|>  
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。 FL!W oTB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J#B% #X  
@-bX[}.  
template < typename Tp > &P&LjHFK  
class constant_t V6"<lK8"  
  { #|fa/kb~  
  const Tp t; h+Km|  
public : 4g]Er<-P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?Y2ZqI  
template < typename T > ~vnG^y>%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e2Sm.H '  
  { LtKiJ.j?A  
  return t; t3K7W2bz  
} D.o|pTZ  
} ; }fnp}L  
trmCIk&Fkj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  lk{  
下面就可以修改holder的operator=了 XnrOC|P$  
D/jB .  
template < typename T > G?!b00H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `HvU_ja;  
  { c%v[p8 %  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GHeJpS  
} jr{C/B}  
$$~x: iN  
同时也要修改assignment的operator() !7!xJ&/V  
X-9>;Mb~y  
template < typename T2 > N-|E^XIV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Et ty{r}  
现在代码看起来就很一致了。  sBY*9I  
tWQ_.,ld  
六. 问题2:链式操作 ;>_\oZGj_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  5<bc>A-  
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。 AEx I!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S?nk9 T+  
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。 %o9@[o .]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `E>HpRcxD  
L<!}!v5ja  
template < typename T > :#58m0YLA:  
struct result_1 V{;!vt~  
  { \y^Od7F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F+Rtoq|  
} ; 8*3o 9$Pj  
pDb5t>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'gk.J  
B PTQm4TN  
template < typename T > W-q2|NK  
struct   ref G$pTTT6#  
  { w*<XPBi  
typedef T & reference; NR-d|`P;  
} ; ?>5[~rMn  
template < typename T > BJ!b LQ  
struct   ref < T &> ?|'+5$  
  { B1T:c4:N  
typedef T & reference; 84^ '^nd  
} ; cjt<&b*  
F>Rz}-Fy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x@I*(I  
<l]P <N8^  
template < typename T > py.lGywb_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /%9D$\  
  { K: g_M  
  return l(t) = r(t); Nq1la8oQ3  
} }# 'wy  
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。 Kk1591'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HQ~`ha.  
%JM:4G|q  
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 $ysemDq-a\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `Bk7W]{L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R06L4,/b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )I'?]p<  
最后的布局是: C( 8i0(1  
                Add W[BZ/   
              /   \ )=l~XV  
            Divide   5 "a))TV%N  
            /   \ 1oD,E!+^d  
          _1     3 E8gXa-hv  
似乎一切都解决了?不。 B*btt+6  
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。 _#@n^c  
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。 k `JP  
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: ntbl0Sk  
hc OT+L>  
template < typename Right > L;zwqdI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k8H@0p  
Right & rt) const {Vw+~8  
  { CsHHJgx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r_nB-\  
} Qb<i,`SN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qd;P?W6  
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。 a5=8zO#%g  
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_l/Jpv!W  
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。 wBZ=IMDu\  
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。 1O@ qpNm  
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? q/U(j&8W{  
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: n&ZA rJ  
r(;oDdVc  
template < class Action > {Q],rv|;  
class picker : public Action FY_.Vp  
  { d%_=r." Y  
public : 6" fYSn>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q^X  
  // all the operator overloaded |{ W4JFKJ  
} ; ly"Jl8/<  
pgbm2mT9  
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。 4?Pdld  
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: FJ0Ity4u6  
gU\pP,a  
template < typename Right > gY\X?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -&4>>h9 _  
  { (5- w>(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 68Po`_/s  
} O b'B?  
]-[M&i=+&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :5Vk+s]8  
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。  [U9b_`  
xi['knUi2-  
template < typename T >   struct picker_maker J1OZG6|e  
  { \7rAQ[\#V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .nN=M>#/  
} ; 4x7(50hp#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6. N?=R  
  { "fK`F/  
typedef picker < T > result; YXCltM E  
} ; np2oXg%  
e R Y2.!  
下面总的结构就有了: aT}Mn(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。 ?;84 M@  
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。 D4,kGU@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;1qE:x}'H  
至此链式操作完美实现。 8B#;ffkmN  
tLCu7%P>  
O~ a`T  
七. 问题3 qLrvKoEX2  
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。 &"H xAK)f  
O/g|E47  
template < typename T1, typename T2 > p3tu_If  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hOYm =r  
  { 9R_2>BDn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9/A$ 3#wF  
} 5=/&[=  
/`(Kbwh   
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(r }D$u<  
_vOV(#q2a  
template < typename T1, typename T2 > ,n\"zYf ]^  
struct result_2 _Z~cJIEU  
  { =KQQS6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; & Tz@lvOv%  
} ; vBy t_X  
=&+]>g{T  
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? 5)h#NkA\J  
这个差事就留给了holder自己。 &L7u//  
    C]S~DK1  
B ~u9"SR.  
template < int Order > $t*>A+J  
class holder; |-Rg].  
template <> =$bJ`GpJ  
class holder < 1 > GJZGHUB=>  
  { PJd7t% m;  
public : Pdgn9  
template < typename T > 3a9%djGq  
  struct result_1 5)712b(&  
  { 758`lfz=_  
  typedef T & result; nW)-bAV<  
} ; =^liong0  
template < typename T1, typename T2 > lMkDLobos  
  struct result_2 .CJQ]ECl7p  
  { s|er+-'  
  typedef T1 & result; qHwHP 1  
} ; ]5(T{  
template < typename T > 'I$-h<W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8: #\g  
  { pe^hOzVv  
  return (T & )r; (EW<Ggi  
} 5>9KW7^L  
template < typename T1, typename T2 > i4<&zj})  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -,xCUG<g  
  { :Y? L*  
  return (T1 & )r1; ;8F|Q<`pV  
} /zt9;^e  
} ; \9;SOAv  
vjo@aY.x  
template <> j^4KczJl  
class holder < 2 > zk6al$3R  
  { RYhaQ &1i  
public : $ ~>3bik@  
template < typename T > a[e&O&Z  
  struct result_1 [tN^)c`s/  
  { 2!-?  
  typedef T & result; oJ\)-qSf  
} ; (CUrFZT$  
template < typename T1, typename T2 > 1Yr&E_5/  
  struct result_2 N5W;Zx]  
  { b5!\"v4c  
  typedef T2 & result; NO$n-<ag  
} ; |E{tS,{OhJ  
template < typename T > ]JGh[B1gh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FEOr'H<3x  
  { L >* F8|g  
  return (T & )r; +SM&_b  
} 9gu$vF]9!  
template < typename T1, typename T2 > w$5~'Cbi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !v/j*'L<M}  
  { GUX! kj  
  return (T2 & )r2; $O\I9CGr$  
} >Xz=E0;^Ua  
} ; ? PIq/[tk  
"zN2+X"&  
r'TxYM-R  
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> >。 yQP!Vt^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U,G!u=+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $x5,Oen  
b*;zdGX.A9  
return l(i, j) = r(i, j); N 3M:|D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N+)gYb6h  
;N+ v x  
  return ( int & )i;  {J aulg  
  return ( int & )j; /5x~3~  
最后执行i = j; }kNbqwVP  
可见,参数被正确的选择了。 ]m fI$p%  
<V> [H7  
rwZI;t$hf  
tQ:g#EqL9B  
KBUClx?  
八. 中期总结 C(=$0FIR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: h;q= <[h\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m=s aUhI*9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {"^LUw8fd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q+j.)e  
s=[Tm}[  
uq/z.m  
m7dpr$J  
`5HFRgL`.  
0n FEPMO  
九. 简化 ^Vbx9UN/  
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。 !b !C+ \v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qcNu9Ih  
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: Ou26QoT9XI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i146@<\G{P  
  +-*/&|^等 L9lNAiOH  
2. 返回引用。 |*G$ilu  
  =,各种复合赋值等 dz3KBiq  
3. 返回固定类型。 xH,D bAC;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2&e2/KEWR  
4. 原样返回。 \+?>KpE,b  
  operator, [RAzKzC\M  
5. 返回解引用的类型。 Fi7G S;  
  operator*(单目) 'zRi ;:UHA  
6. 返回地址。 $ 8"we  
  operator&(单目) a\K__NCrX  
7. 下表访问返回类型。 tQ,,krw~  
  operator[] Z.4 vKO[<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a&sVcsX  
  operator<<和operator>> "w PA;4VQ  
a {4Wg:  
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。 9s#Q[\B!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^#6"d+lp  
&Zxo\[lP  
template < typename Left > |b BA0.yS  
struct value_return J|O=w(  
  { -\6";_Y  
template < typename T >  |UudP?E  
  struct result_1 $0kuR!U.N  
  { [N35.O6P6u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5s5GBJ?  
} ; 5l(8{,NDt  
X0QY:?  
template < typename T1, typename T2 > "8.to=Lx  
  struct result_2 _f"HUKGN  
  { /~8<;N>,+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %^`b)   
} ; ^~p^N <  
} ; n+sV $*wvS  
wqB 5KxO  
3Y;<Q>roT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9_$i.@L 1  
i)@IV]]6yL  
下面我们来剥离functor中的operator() YK=o[nPmK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bOB<m4  
1WTDF  
return l(t) op r(t) ak SUk)}e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sI/]pgt2  
return op l(t) \zdY$3z  
return op l(t1, t2) _`oP*g =  
return l(t) op hc2AGeZr  
return l(t1, t2) op >}uDQwX8  
return l(t)[r(t)] *y}<7R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $] gwaJ:  
p)x*uqSd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @4O;dFOQ)  
单目: return f(l(t), r(t)); ZaNZUVBh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kVqRl%/3Tb  
双目: return f(l(t)); f;PPB@ :`$  
return f(l(t1, t2)); ~.:9~(2;  
下面就是f的实现,以operator/为例 b}f#[* Z  
j O-H 1@;  
struct meta_divide J~e%EjN5e  
  { eU*0;#  
template < typename T1, typename T2 > Gz_[|,i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &7fwYV  
  { (G E)  
  return t1 / t2; u|G&CV#r  
} j;BMuLTm1  
} ; 7U3b YU~;  
]_hrYjX;  
这个工作可以让宏来做: >*wF~G*k  
1"hd5a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hoj('P2a#n  
template < typename T1, typename T2 > \ |}?o=bO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CnXl 7"  
以后可以直接用 9 rMP"td  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <[oPh(!V  
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 5z T~/6-(  
(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。。。) ]Qu.-F#g  
WGK:XfOBQ  
tM% f#O  
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 u@@0YUa  
AZHZUd4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hoLQuh%2%  
class unary_op : public Rettype  pxuZ=<  
  { Bd8{25{c  
    Left l; dF`\ewRFn  
public : +A!E 6+'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c; MF  
Li?_P5+a  
template < typename T > &*e(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ycPGv.6  
      { qH8d3?1XO  
      return FuncType::execute(l(t)); TwaK>t96[  
    } ZaZm$.s n  
_MI8P/  
    template < typename T1, typename T2 > 46(=*iT&V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Y>J,c  
      { _Yms]QEZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }+m")=1{  
    } Sc?UjEs  
} ; 2~wIHtd  
3j h: K   
; 1^ ([>|  
同样还可以申明一个binary_op O} &%R:  
,$,c<M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 82>90e(CH]  
class binary_op : public Rettype iPuX  
  { 1Z$` }a  
    Left l; K<g<xW*X  
Right r; Ofm?`SE*|  
public : IQm[ ,Fh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >QcIrq%=  
Vzmw%f)_+  
template < typename T > 7<Yf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L3@upb  
      { Ld9YbL:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $*k9e^{S  
    } I\8F.J1_  
CI}zu;4|  
    template < typename T1, typename T2 > 4H]~]?F&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lG>,&(  
      { !#[=,'Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `a+"[%  
    } tx9;8K3  
} ; X9S` #N  
2d:5~fEJp  
cU[^[;4J<  
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 BPwn!ii|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w Jr5[p*M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H?a1XEY/  
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。 l`wF;W!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RP9jZRDbZ  
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。。。 m) -D rbE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JHvawFBN<u  
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) A#@9|3  
下面是修改过的unary_op !,0%ZG}]7  
q\r@x-&g+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qx;8Hq(E[  
class unary_op |u@/,x/t  
  { ->rr4xaKC  
Left l; t!285J8tn  
  kgZiyPcw  
public : YPU*T&~  
N+3]C9 2o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4owM;y  
#86=[*Dr  
template < typename T > >Hd0l L  
  struct result_1 >%?kp[  
  { .:U`4 ->E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -V_iv/fmM  
} ; $.0l% $7  
@L/p  
template < typename T1, typename T2 > {pR4+g  
  struct result_2 ~ 7^#.  
  { xaw)iC[gI{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |Vj@;+/j  
} ; -H+<81"B#  
dW4FMm>|  
template < typename T1, typename T2 > p "Cxe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R?E< }\!  
  { Xk]:]pl4W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /]@1IC{Lk  
} Q/2(qD; u  
5nA *'($j  
template < typename T > *)| EWT?,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IBn+4 2V  
  { oWP3Y.  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~B704i  
} <{Pr(U*7}  
7J6D wh{  
} ; m(0c|-  
`m_ ('N  
z=[?&X]O9b  
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 , |lDR@  
好啦,现在才真正完美了。 $E,,::oJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: S!@h\3d8{  
g7-*WN<  
template < typename Right > W)z@>4`Bb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9[@K4&  
  { ri?k}XnhX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H~ `JAplr  
} ^lP;JT?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +f"q^RIU  
6M^NZ0~J  
}1}L&M@  
iU1yJ=  
/9o gg  
十. bind cqSo%a2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NSV;R~"  
先来分析一下一段例子 gZW(z  
>gSiH#>  
7mT iO?/y<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TYH4r q &  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,3P@5Ef  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S9mcThcZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 TR J5m?x  
我们来写个简单的。 sn.0`Stt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lq_(au.  
对于函数对象类的版本: (M;jnQ0  
Zjq(]y  
template < typename Func > eR|u']Em>T  
struct functor_trait d #vo)>  
  { RqU^Q*/sF  
typedef typename Func::result_type result_type; ?igA+(.  
} ; p*5QV  
对于无参数函数的版本: ~bnyk%S o  
VoG:3qN  
template < typename Ret > 69iY)Ob/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cME|Lg(J$  
  { {?YBJnG}x  
typedef Ret result_type; u_*DS-  
} ; (O-.^VV  
对于单参数函数的版本: k,h /B  
jnzOTS   
template < typename Ret, typename V1 > 9=5xt;mEs}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K*sav?c  
  { w'Vm'zo  
typedef Ret result_type; W&Xm_T[ Q  
} ; uWjSqyb:  
对于双参数函数的版本: +L hV4@zC  
1@<PcQBp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s%/x3anz=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L} Rsg'U  
  { {Lg]chJq?  
typedef Ret result_type; ;%a  
} ; 8:gUo8  
等等。。。 f=T-4Of  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w,!IvDCAw  
Y2d(HD@  
template < typename Func > m4_ZGjmJM  
struct func_return  sg9  
  { nmWo:ox4;(  
template < typename T > AO~f=GW  
  struct result_1 k%Wj+\93 f  
  { EC`=nGF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6 qK`X  
} ; 8~j1  
DcRvZH  
template < typename T1, typename T2 > k; (r:k^  
  struct result_2 R|'ftFebB.  
  { &\m=|S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,p)Qu%'  
} ; 12o6KVV^x  
} ; <X "_S'O  
4d63+iM+}  
]9lR:V sw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H#:Aby-d}  
w<SFs#Z  
template < typename Func, typename aPicker > JuD&121N*  
class binder_1 =OamN7V=  
  { &B?*|M`)k  
Func fn; F&u)wI'  
aPicker pk; wB+X@AA  
public : >!3r7LgK  
;)23@6{R%  
template < typename T > $i|d=D&t  
  struct result_1  wzf  
  { CNl @8&R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wBI>H 7A  
} ; A/sM ?!p>_  
3,yzRb  
template < typename T1, typename T2 > tRVz4fk[G  
  struct result_2 lnQY_~s  
  { IBYSI0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1"S~#  
} ; FSD~Q&9&  
F10TvJ U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [9d4 0>e  
=:*2t  
template < typename T > E(!b_C&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [=]LR9c4  
  { ,B1~6y\b  
  return fn(pk(t)); ?bGk%jjHXM  
} h|%a}])G)  
template < typename T1, typename T2 > zGtv(gwk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ht_'GBS)  
  { ZtGtJV"H  
  return fn(pk(t1, t2)); Vb,'VN%   
} jK\AVjn  
} ; XsGc!  o  
C;I:?4  
^t Y _ q  
一目了然不是么? 3YD.Fjz$  
最后实现bind xQDWnpFc  
#<DS-^W!  
W|(U} PrC  
template < typename Func, typename aPicker > jidRh}>a=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O"~CZh,:r}  
  { KnC:hus  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F$@(0c  
} _c>8y  
4SJb\R)XK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I~Q G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <.=-9O6  
  bKt4  
十一. phoenix I9L7,~s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~oz??SX  
3c+ps;nh  
for_each(v.begin(), v.end(), Ejj+%)n.  
( QxT\_Nej*n  
do_ oVQbc \P3  
[ R!rj:f!>  
  cout << _1 <<   " , " ~EM(*k._  
] |#ZMZmo{  
.while_( -- _1), 'x<o{Hi"\B  
cout << var( " \n " ) (W |;gQ  
) b6! 7 j  
); ^{a_:r"  
zs.@=Z"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H;MyT Vl  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `r]C%Y4?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =Q#d0Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2H/{OQ$  
mo"1|Q&  
y\_k8RqE^  
template < typename Cond, typename Actor > #ri;{d^6  
class do_while &l0 ,q=T  
  { et=i@PB)  
Cond cd; l4ru0V8s7  
Actor act; 3fxcH  
public : ^s\T<;  
template < typename T > 4{ [d '-H5  
  struct result_1 5c$\DZ(  
  { `_SV1|=="8  
  typedef int result_type; Z8`Y}#Za[  
} ; uM,R+)3  
X#tCIyK,nV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V[0 ZNT&  
F *1w8+  
template < typename T > |t~*!0>3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fR]KXfZ  
  { KNjU!Z/4  
  do A<+1:@0  
    { !oYNJE Y7  
  act(t); =w/AJ%6  
  } 3_"tds <L  
  while (cd(t)); o,RiAtdk  
  return   0 ; #, h0K  
} W3jwc{lj  
} ; c7D{^$L9 v  
7^<6|>j4  
3mhjwgP<nn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i,wZNX  
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。 G5ShheZd  
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。 u82(`+B  
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。 J,J6bfR/  
下面就是产生这个functor的类: gYBMi)`RT  
v.hQ 9#:  
$HCgawQ  
template < typename Actor > *U- :2uf  
class do_while_actor .DM-&P  
  { \h?6/@3ob  
Actor act; @VQ<X4 Za  
public : l{*Ko~g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _*E j3=u  
tX6_n%/L  
template < typename Cond > n=?wX#rEC#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *fz#B/ _o  
} ; 10xza=a  
a(LtiO  
,(&Fb~r]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M 5$JBnN  
最后,是那个do_ I&`aGnr^^  
GT\ yjrCd  
 ozKS<<  
class do_while_invoker l,Fn_zO  
  { fL*+[v4  
public : }<zbx*!  
template < typename Actor > S gssNv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )Y6\"-M[  
  { {yDQncq'^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 33&l.[A"!}  
} lOM8%{.'_x  
} do_; eAStpG"*  
.osG"cS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qWf[X'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8`6G_:&X  
最后来说说怎么处理break和continue 2A:&Cqo  
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。 WNt':w^_  
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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