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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r 85Xa'hh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]YisZE4s  
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, yNhscAMNn  
2fj0 I  
/%ODJ1M  
, 6EZb[;g^  
  class filler ^*cMry  
  { 3<zTkI  
public : d I#8CO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M5cOz|j/*R  
} ; `_J^g&y~  
$L<_uqSk  
I{?E/Sc  
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: 7"a`-]Ap  
APHtJoS  
+!L_E6pyXE  
g:.,}L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *O(/UVuD\  
j,|1y5f  
p0[,$$pM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |"Xi%CQ2  
E]u'MX  
5oT2)yz  
 =BqaGXr  
二. 战前分析 5I8FD".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。 [x$eF~Kp  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -CU7u=*b  
A]tf>H#1  
Kh:#S|   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;G%wc!  
  /* --------------------------------------------- */ j$|Yd=  
vector < int *> vp( 10 ); G)tq/`zNw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E1l\~%A  
/* --------------------------------------------- */ 4PO%qO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yv!''F:9F  
/* --------------------------------------------- */ TzevC$m;z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X5L(_0?F1  
  /* --------------------------------------------- */ hdsgOu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8zCGMhd  
/* --------------------------------------------- */ yNLa3mW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X>6 ~{3  
U<g UX07  
 z~}StCH(  
7+D'W7Yx  
看了之后,我们可以思考一些问题: j^aQ>(t(9  
1._1, _2是什么? D)O6| DiO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  0'V-  
2._1 = 1是在做什么? _pH6uuB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 A5.'h<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (. quX@w"m  
,rH)}C<Q+  
&-8-xw#.  
三. 动工 ~P]HG;$?n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -h G 9  
F)E7(Un`8  
Cb@S </b  
ohc/.5Kl  
template < typename T > S0Bl?XsD_  
class assignment _ntW}})K  
  { I(?|Ox9"?  
T value; ziLr }/tg  
public : bn*{*=(|  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8)-t91hkL  
template < typename T2 > 5QL9 w3L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -aH?7HV}  
} ; XY+aunLf  
G"U>fwFuK  
2W"cTm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AG$-U2ap  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a_pCjG89  
llZ"uTK\M  
DETajf/<F  
Z|Lh^G  
  class holder ];b!*Z  
  { :i,c<k  
public : ,8J*S  
template < typename T > LKf5r,C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !aW*dD61  
  { :`>+f.)  
  return assignment < T > (t); Z z; <P  
} {Jw<<<G  
} ; W &0@&U  
XJxs4a1[t  
zFdz]z3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3U9+l0mBa  
od5w9E.  
  static holder _1; }d~FTre  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @8<uAu%  
L"[wa.<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z'EO   
而不用手动写一个函数对象。 p=`x  
hml\^I8Q>F  
se n{f^U  
~gi( 1<#  
四. 问题分析 L$TKO,T  
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。 p\]LEP\z,  
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。 DO-K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ji}IV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (y+5d00  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 li_pM!dWU_  
rCSG@D.  
五. 问题1:一致性 [-Dgo1}Qr  
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?| eVCkPv *  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?;KJ (@Va  
3Ibt'$dK  
struct holder _[OEE<(  
  { ZvnZ}t >?  
  // 1M~:]}*<  
  template < typename T > .{]c&Ef+f  
T &   operator ()( const T & r) const 8 {4D|o#O  
  { Lx:9@3'7'  
  return (T & )r; :AE;x&  
} <j8&u/Za~'  
} ; fkv{\zN  
N>6yacTB  
这样的话assignment也必须相应改动: u.L8tR:(  
g*AD$":  
template < typename Left, typename Right > u&d v[  
class assignment Yq hz(&*)  
  { 9uq+Ve>  
Left l; 8apKp?~yW  
Right r; Hj4w i|  
public : x+:,b~Skk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hq8/`u YF  
template < typename T2 > zUUxxS_?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _~S^#ut+  
} ; W Pp\sIP  
zRJKIm  
同时,holder的operator=也需要改动: O->(9k<  
'ZZ WH  
template < typename T > $:gSc &mx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C(|T/rQ-  
  { K9N0kBJ0<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >->xhlL*  
} >*i8RqU  
#2vG_B<M)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !lN a`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?nGf Wx^  
soVZz3F  
return l(rhs) = r; teS0F  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 h,6S$,UI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .' 2gJ"?,  
dR, NC-*  
template < typename Tp > ZNC?Ntw  
class constant_t /2\= sTd  
  { nIqY}??  
  const Tp t; ttq< )4  
public : -^xKG'uth  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J!fc)h  
template < typename T > =#")G1A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'S D|ObBY  
  { Y <i}"eI*  
  return t; -MW(={#   
} Y./}zCT  
} ; RdVis|7o  
K\E]X\:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4C9"Q,o%&  
下面就可以修改holder的operator=了 R6@~   
*Qwhi&k  
template < typename T > KRR^?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <<zz*;RJJ  
  { :2Rci`lp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); : )"jh`  
} W;g+R-  
$HCAC 4  
同时也要修改assignment的operator() Cv(N5mA2  
Ho8.-QSG  
template < typename T2 > d!z).G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H6\ x.J^,  
现在代码看起来就很一致了。 ihY^~  
ecI 2]aKi  
六. 问题2:链式操作 {2*l :'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iXS-EB/  
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。 [tK:y[nk  
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。 6V6g{6W,/  
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。 83,1d*`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #\ S$$gP  
eh7r'DmAR  
template < typename T > .,K?\WZ  
struct result_1 ~0r.3KTl"Y  
  { KY34 'Di  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7{6.  
} ; Y {|~A  
-j=&J8Za  
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: $`dNl#G,  
BRzWZq%r3  
template < typename T > ggsi`Z{j?  
struct   ref rxI&;F#  
  { tBI+uu aa2  
typedef T & reference; s=Q*|  
} ; '\E{qlI  
template < typename T > B|$13dHfa  
struct   ref < T &> aKzD63  
  { ~Q 9)Q  
typedef T & reference; a`X&;jH0ef  
} ; =X5&au o  
&vvx"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N\e@$1  
Au*?)X- $  
template < typename T > ygY+2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !vp!\Zj7o  
  { \HEo8~TY  
  return l(t) = r(t); Y[]+C8"O  
} ]`H.qV  
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。 :#htOsP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qr-J-2s?B  
7-g4S]r<  
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 +9F#~{v`4a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KXfW&d(Pk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y@S6m@.$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vg~ kpgB  
最后的布局是: }w^ T9OC  
                Add ZBq*<VtV  
              /   \ s1$#G!'  
            Divide   5 Cj9O [  
            /   \ iT9Ex9RL  
          _1     3 (Tb0PzA  
似乎一切都解决了?不。 |ylTy B  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 B(Q.a&w45t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {u6fa>R&$  
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: 6|qvo+%  
Y4!q 1]TGX  
template < typename Right > 'nt,+`.y6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <n#V  
Right & rt) const TZyQOjUu  
  { XJ/ kB8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rw0lXs#K<E  
} NKhR%H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (NN14  
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。 NG!Q< !Y  
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。 Zw\V}uXI?  
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。 Rj;e82%%N  
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。 |5B9tjJ"  
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? at]Q4  
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: =>%%]0  
5(`GF|  
template < class Action > -gGK(PIf  
class picker : public Action !TZ/PqcE  
  { @W- f{V  
public : 'c{]#E1}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ByvqwJY  
  // all the operator overloaded BXw,Rz }  
} ; )qXe`3 d5  
9<CUsq@i:  
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。 ;iNx@tz4  
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: '[8jm=Q#'  
[4rMUS7-m"  
template < typename Right > Cfb-:e$0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ; 2-kQK9  
  { Q&Ahr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rL3Vogw'e  
} (gB=!1/|G  
bx e97]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K -1~K  
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。 \ySc uT  
  NX_S  
template < typename T >   struct picker_maker >*xzSd? \  
  { ;FflEL<7Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t3JPxg]0k'  
} ; m48Y1'4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Vn;] ''_  
  { *tPY  
typedef picker < T > result; eW,Pn'  
} ; ~0Q72  
i>zyn-CuW  
下面总的结构就有了: Dy@NgHe  
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。 =JH,RQ *  
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。 wGX"R5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }"H900WE|  
至此链式操作完美实现。 $m oa8  
1*b%C"C  
gRI|rDC)B  
七. 问题3 nDw9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VSFl9/5?  
{_}"USS  
template < typename T1, typename T2 > J"|$V#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ur7a%NH  
  { *OcptmY<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (5;xs  
} .e#j#tQp  
W78-'c  
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: !,uw./8@Ku  
`Db}q^mQ  
template < typename T1, typename T2 > _>64XUZ<n  
struct result_2 k]5L\]>y  
  { {v 0(0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "ZW*O{  
} ; O0YGjS|d  
vb!KuI!:p  
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? GefgOlg5"  
这个差事就留给了holder自己。 j,jUg}b  
    x#j_}L!V;  
]!w52kF7  
template < int Order > YO+d+5  
class holder; QLl44*@  
template <> <{kj}nxz  
class holder < 1 > =&GV\ju  
  { &pl;U\dc*a  
public : ~VF,qspO  
template < typename T > R8*4E0\br  
  struct result_1  I9 m  
  { BJ/%{ C`g  
  typedef T & result; 4HAfTQ 1G  
} ; uESHTX/[  
template < typename T1, typename T2 > ']x]X ,  
  struct result_2 ccAEN  
  { k2;yl _7  
  typedef T1 & result; uRg^:  
} ; 2=RDAipf59  
template < typename T >  >TgO|mq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NunT2JP.  
  { u 05O[>w  
  return (T & )r; q~C6+  
} 59u7q(  
template < typename T1, typename T2 > &#.&xc2sRZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j^M@0o  
  { ;H.r6  
  return (T1 & )r1; ?##GY;#  
} R?R6|4  
} ; kJ >B)  
( ;q$cKy  
template <> +dRTHz  
class holder < 2 > 1Cthi[ B  
  { Gf>T{Q`,is  
public : ;F5%X\ t-  
template < typename T > 6}0#({s:R  
  struct result_1 WqAP'x 1  
  { Bvwk6NBN  
  typedef T & result; ;2^=#7I?  
} ; }|;n[+}  
template < typename T1, typename T2 > }T6jQ:?@  
  struct result_2 42~;/4  
  { hLF@'ln  
  typedef T2 & result; LT!4pD:a  
} ; q#1um @m3  
template < typename T > &q+ %OPV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F-t-d1w6  
  { ~ lS3+H  
  return (T & )r; M II]sF  
} zKZ6Qjd8!  
template < typename T1, typename T2 > 8u4]@tJH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8G=4{,(A  
  { `YJ`?p  
  return (T2 & )r2; g6S8@b))|  
} \AG ,dMS  
} ; ~![R\gps  
cuHs`{u@P  
y}|zH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +VfJ: [q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7~ 2X/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &c'unKH  
-$*YN{D+  
return l(i, j) = r(i, j); }x+{=%~N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &Jj ?C  
&p*N8S8  
  return ( int & )i; MTQdyTDHl  
  return ( int & )j; _-^@Jx[  
最后执行i = j; {.sF&(e   
可见,参数被正确的选择了。 zOcMc{w0   
/bVI'fT  
}'3V(;9  
WZ ZD  
2>mDT  
八. 中期总结 = hpX2/]  
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: 6@ + >UZr\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WW&0FugY_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b'G4KNW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6SpkeXL  
GXwV>)!x  
"C>KKs }  
joa$Y6  
h/X),aK3  
aJ2-BRn  
九. 简化 *`\>J.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,30&VW##  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 btee;3`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4Hu.o7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^0VI J)y  
  +-*/&|^等 o] = &  
2. 返回引用。 `XTu$+  
  =,各种复合赋值等 3)=$BSC%  
3. 返回固定类型。 D[<8(~VP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &u8BGMl2  
4. 原样返回。 <yeG0`}t  
  operator, qsJo)SA  
5. 返回解引用的类型。 9nB:=`T9  
  operator*(单目) =U?"#   
6. 返回地址。 K,J:i^2  
  operator&(单目) EF}Z+7A  
7. 下表访问返回类型。 X)Kd'6zg  
  operator[] -~jM=f$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e-Eoe_k  
  operator<<和operator>> G.9?ApG9  
@]~\H-8  
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。 "# JRw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #T+%$q [:  
iNha<iS+  
template < typename Left > <^M`U>   
struct value_return 1Azigd0%  
  { norWNm(n  
template < typename T > W"$'$ h  
  struct result_1 G|.>p<q   
  { <pz;G}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $U<xrN>O  
} ; ,Xao{o(  
CfAX,f"ZP  
template < typename T1, typename T2 > bd9]'  
  struct result_2 '9-8_;  
  { .F9>|Xx[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D\>CEBt  
} ; S&9{kt|BI  
} ; i_V~SC`  
55fV\3F|R  
U nGG%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]^"*Fdn  
TR]~r2z  
下面我们来剥离functor中的operator() 'Exj|Y&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u=A&n6Q[Vo  
MAhcwmZNy  
return l(t) op r(t) J-hP4t&x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T0v;8E e  
return op l(t) u3Ua>A-  
return op l(t1, t2)  &+u$96  
return l(t) op x# 0(CcKK  
return l(t1, t2) op GV* B$  
return l(t)[r(t)] G=(F-U;*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rj<r6  
K t9:V,  
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: !|hv49!H  
单目: return f(l(t), r(t)); 2?#IwT'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nJlrBf_Kj  
双目: return f(l(t)); rE EWCt  
return f(l(t1, t2)); AW1691Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 }_Jr[iaB  
h0L *8P`t  
struct meta_divide hQvSh\p  
  { l$z\8]x  
template < typename T1, typename T2 > ggfL d r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6;k#|-GU&  
  { $s$z"<  
  return t1 / t2; hC=9%u{r?  
} V07e29w  
} ; BJ wPSKL  
t=Tu-2,k  
这个工作可以让宏来做: ]HCu tq  
b&. o9PV"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /X {:~*.z  
template < typename T1, typename T2 > \ 6MqJy6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \|RP-8  
以后可以直接用 LS*^TA(I[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E$T)N U\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Op A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XTyJ*`>  
}hv>LL  
22)2o lU  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7FMO' 'x  
aHvTbpJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d#T~xGqz  
class unary_op : public Rettype KpA iKe  
  { I MpEp}7  
    Left l; QG$LbuZ`  
public : Tn8Z2iC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FT!|YJz<K  
$_%yr ~2  
template < typename T > *2Il{KO A^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "z8L}IC!e5  
      { POdk0CuX  
      return FuncType::execute(l(t)); 8xW_N"P.>  
    } Tl6%z9rY@  
FhVi|V a  
    template < typename T1, typename T2 > "hdc B 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e/'d0Gb-  
      { h/W@R_Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wz3BtCx  
    } Ox#%Dm2  
} ; ^&>(_I\w.6  
UEbRg =6  
RBd{1on  
同样还可以申明一个binary_op 6lpfk&  
7g^=   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <nOK#;O)  
class binary_op : public Rettype s>~ h<B  
  { +}@1X&v:  
    Left l; b`)^Ao:  
Right r; +ffs{g{  
public : %}t.+z(S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dcew`$SJp  
-$yNJ5F`  
template < typename T > 8wKF.+_A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tG+ E'OP  
      { )o-rg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HdQd =q(  
    } ~_OtbNj#  
()i8 Qepo}  
    template < typename T1, typename T2 > ;"l>HL:^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t&MJSFkiA  
      { jr29+>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /"Ws3.p  
    } q^ lx03   
} ; L?T%;VdG'>  
M}MXR=X,  
AX! YB'm-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Uax[Zh[Cg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [x Xa3W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ="hh=x.5J  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fS+Ga1CsH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =QXLr+ y@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bq{":[a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U2l7@uDr;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "$#X[ .  
下面是修改过的unary_op ]c%yib  
})f4`$qf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L8sHG$[  
class unary_op :\[W]  
  { 5RD\XgyN]  
Left l; $Kw)BnV  
  R1u1  
public : ". #=_/op  
T5(]/v,UT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'i#m%D`dt  
|>(d^<nR^v  
template < typename T > f Glvx~  
  struct result_1 Gu?O yL  
  { %GG:F^X#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t ' _Au8  
} ; p w(eWP  
r6k0=6i  
template < typename T1, typename T2 > HF>Gf2- C  
  struct result_2 =>Ss:SGjT  
  { ~$xLR/{y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |eH >55 b  
} ; e%. Xya#\  
Hg$t,\j  
template < typename T1, typename T2 > ~u| k1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U"\$k&  
  { )pELCk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6apK]PT  
} `D)ay  
-ZwQL="t  
template < typename T > |L|)r)t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CGmObN8~'F  
  { M\\t)=q  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;o* n*N  
} GPP{"6q5'  
a![x^@nF  
} ; =xz Dpn>f  
z/09~Hc  
DL0jA/f  
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 )9LlM2+y  
好啦,现在才真正完美了。 hwgLJY?  
现在在picker里面就可以这么添加了:  "";[U  
Q(Q .(  
template < typename Right > fT9z 4[M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uLFnuK  
  { " o.V`Bj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {@j0?s  
} N0A PX4j  
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。 1NJ,If]  
[4Tiukk(  
022nn-~  
mY[s2t  
g+shz{3zvz  
十. bind t [gz#'  
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。 \GA6;6%Oo  
先来分析一下一段例子 `R:p-"'b  
Fh  t$7V  
Ut"~I)S{LT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8z,i/:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ch2Qk8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H(f~B<7q  
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。 Y4E UW%  
我们来写个简单的。 Tc{r;:'G<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $gKMVgD"  
对于函数对象类的版本: 0sxZa+G0o  
Om #m":  
template < typename Func > 5:[<pY!s#  
struct functor_trait ^@W98_bd;  
  { *5KV DOd  
typedef typename Func::result_type result_type; }*vUOQQp*  
} ; />1Ndj  
对于无参数函数的版本: (S ~|hk^  
43_;Z| T  
template < typename Ret > j TVh`d< N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :|%dV}j  
  { )Rhy^<xH  
typedef Ret result_type; s"1:#.u  
} ; rKZ1 c,y  
对于单参数函数的版本: Bl,rvk2  
Fqtgw8  
template < typename Ret, typename V1 > c*0pF=3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T(UdV]~]"  
  { -9Iz$ (>a  
typedef Ret result_type; I_vPGafMx  
} ; w7n6@"q  
对于双参数函数的版本: M9mC\Iz[  
M7D@Uj&xx(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]7H ?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &S\q*H=}i  
  { @WcK<Qho  
typedef Ret result_type; (W*~3/@D  
} ; z\iz6-\&y  
等等。。。 Z+jgFl 4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K(*QhKX  
%EC{O@EAk  
template < typename Func > w-~u[c  
struct func_return z'cK,psq(  
  { I'"b3]DXG  
template < typename T > ]-  
  struct result_1 S@Rw+#QE  
  { -w8c;5X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8Lm}x_  
} ; 8 1Ar.<  
OyTEd5\3  
template < typename T1, typename T2 > lZyxJDZ A  
  struct result_2 B o@B9/ABv  
  { ^4jIT1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K \?b6;ea  
} ; M>Y ge~3  
} ; }%j@%Ep[  
[c6I/U=-  
eUiJl6^x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x --buO  
PFP/Pe Ng;  
template < typename Func, typename aPicker > Qg dHIMY  
class binder_1 L2v j)(  
  { UNc!6Q-.  
Func fn; P%Fkd3e+  
aPicker pk; \k6Ho?PL  
public : nxzdg5A(w  
y1DP`Ro  
template < typename T > {~=Edf  
  struct result_1 !ueyVE$1  
  { 8FY.u{93  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }m6zu'CV  
} ; zB6u%uWR  
kNX"Vo]1  
template < typename T1, typename T2 > X2 {n&K  
  struct result_2 fJ!i%</V  
  { qMD!No  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]e0yC  
} ; Vc!` BiH  
?A|8J5E V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hr%O4&sa  
x,W)qv  
template < typename T > 1i;-mYGaMn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d/>owCwQ  
  { (;1FhIi&  
  return fn(pk(t)); |1d;0*HIgX  
} hQ!slO  
template < typename T1, typename T2 > l#P)9$%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _= RA-qZ"  
  { =2HR+  
  return fn(pk(t1, t2)); M{Ss?G4H  
} J(*QtF  
} ; !,}W|(P)  
w3lR8R]  
(P;z* "q  
一目了然不是么? =ogzq.+|  
最后实现bind .k5 TQt  
}V.Wp6"S   
ZA@QP1  
template < typename Func, typename aPicker > b&.j>=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oY@4G)5  
  { 9z9z:PU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >Lo 0,b$  
} 8>.l4:`  
jg8j>" Vj>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7Mxw0 J  
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。 _RG!lmJV  
eto3dJ!R  
十一. phoenix 9g3J{pKcZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @NMFurm  
p"4i(CWGS  
for_each(v.begin(), v.end(), k$</7 IuH  
( f$a%&X6"-  
do_ td^2gjr^5  
[ ;Ab`b1B  
  cout << _1 <<   " , " *ayn<Vlh`^  
] mQt';|X@  
.while_( -- _1), %1ofu,%  
cout << var( " \n " ) h4C DZ  
) r(`;CY]@  
); UkrqHHpy  
 8U!;  
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: '0g1v7Gx  
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 #yZZ$XOk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q0Fq7rWP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uN bOtA  
*z4n2"<l  
'$u3i #. \  
template < typename Cond, typename Actor > BCV<( @c  
class do_while ) |`eCzCB  
  { +}c '4hRv  
Cond cd; 65bLkR{0  
Actor act; ,]@K6  
public : %zE_Q  
template < typename T > (j8tdEt  
  struct result_1 _+0l+a*D  
  { Ms5m.lX  
  typedef int result_type; FUzIuz 6  
} ; ^_b+o  
Mw!?2G[|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "sF&WuW|  
P_+S;(QQ~d  
template < typename T > Saa# Mj`M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PT4Xr=z =  
  { ay6G1\0W  
  do Q&:% U  
    { "~x\bSY  
  act(t); Tz.!  
  } ]xQPSs_  
  while (cd(t)); KL]K< A  
  return   0 ; ~rE U83  
} b)@%gS\F  
} ; a?6 r4u0  
b?7?iV4  
Z!=/[,b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B&A4-w v  
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。 8'J> @ uW  
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。 B1m@  
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。 i_ws*7B<  
下面就是产生这个functor的类:  X>OO4SV  
Acr\2!))  
dA> t  
template < typename Actor > e:{v.C0ez  
class do_while_actor .$)'7  
  { #C,M8~Q7  
Actor act; 4xhV +Y  
public : )hj77~{ +  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2D`@$)KL  
#*q`/O5n  
template < typename Cond > /s& xI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QlI g'B6  
} ; p3I{  
)0`;leli  
 =IV_yor  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ])}{GW  
最后,是那个do_ 9'3%%o  
w[\*\'Vm0  
wl^bvHG  
class do_while_invoker 4XK*sR0-`  
  { Cl[ '6Lk  
public : o!L1Qrh  
template < typename Actor > `;WiTE)&)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z `O.JE  
  { /%}+FMj  
  return do_while_actor < Actor > (act); Yo @>O98  
} 1B= vrGq  
} do_; Da1BxbDeI  
=[(1u|H 9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X;flA*6V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /pgfa-<  
最后来说说怎么处理break和continue GdEkA  
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。 <ro0}%-z>M  
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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