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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d ]LF5*i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l V[d`%(  
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, fFG, ^;7-O  
Y..   
'n> ,+,&  
L4th 7#  
  class filler Fv n:V\eb  
  { "*o54z5"  
public : y( M-   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _I;+p eq  
} ; )9sRDNr  
& i,on6  
i#I+   
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: esCm`?qCP  
;lqtw]4v  
V=";vRS8  
?2ZggV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b-}nv`9C  
>h3r\r\n3  
)+]8T6~ N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q$vATT  
cP[3p :  
*2O4*Q1  
F.P4c:GD  
二. 战前分析 4_3O?IY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^4@~\#$z  
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 w*.q t<rH)  
Yk',a$.S  
]"SH pq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2ye^mJ17  
  /* --------------------------------------------- */ w3lR8R]  
vector < int *> vp( 10 ); )zK`*Fa az  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); neW_mu;~Z  
/* --------------------------------------------- */ "kC uCc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [jl'5ld  
/* --------------------------------------------- */ Uf^zA/33  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V|.3Z\(  
  /* --------------------------------------------- */ :O:Rfmr~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DXPiC[g]  
/* --------------------------------------------- */ ,: X+NQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /{pVYY  
eto3dJ!R  
9g3J{pKcZ  
~YO-GX(  
看了之后,我们可以思考一些问题: /60 `"xH  
1._1, _2是什么? g+8j$w}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 HA%% WSuf  
2._1 = 1是在做什么?  j I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tjZ.p.IlG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %)[mbb  
%MyA;{-F6  
@MIBW)P<  
三. 动工 jRN*W2]V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0ra VC=[  
UkrqHHpy  
W69 -,w/  
l,Un7]*  
template < typename T > JpN]j`  
class assignment EL+6u>\- k  
  { %V-\|cw   
T value; &.ZW1TxE8  
public : " @!z+x[8  
assignment( const T & v) : value(v) {} XHu Y'\;-  
template < typename T2 > g ]|K@sm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j""I,$t  
} ; )5Yv7x(K  
Z5juyzj  
,)mqd2)+"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1Sox@Ko  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BCV<( @c  
,eq[X\B>  
+5Z0-N@  
o)'u%m  
  class holder $ wGDk  
  { y'?|#%D  
public : /G$8j$  
template < typename T > J<x?bIetj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q g=k@  
  { z'a#lA.$}  
  return assignment < T > (t); G)\s{qk  
} c;_GZ}8  
} ; :+ksmyW  
Tj@}O:q7:  
GF5WR e(E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !=C4=xv  
<)y44x|S'  
  static holder _1; (g,lDU[=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q+XL,E  
v{Cts3?Br  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }$u]aX<  
而不用手动写一个函数对象。 .#R\t 7m%  
"sF&WuW|  
\KfngYD]W  
\3dM A_5  
四. 问题分析 KZO!  
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。 ~Nf0 1,F  
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。 dq%N,1.F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9_'xq.uP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b u%p,u!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QC0^G,9.  
T[M?:~  
五. 问题1:一致性 r{qM!(T  
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?| DZ~w8v7V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BMU}NZA  
<{m!.9g9  
struct holder lbrob' '+  
  { \FN"0P(G  
  // 21GjRPs\  
  template < typename T > G1M}g8 ]h  
T &   operator ()( const T & r) const ~k+"!'1  
  { P0U=lj/ b  
  return (T & )r; x8%Q TTY  
} ?RGL0`Lg  
} ; tr"iluwGc  
>XP]NY}Po[  
这样的话assignment也必须相应改动: i'J.c4  
kRNr`yfN  
template < typename Left, typename Right > 1\q(xka{  
class assignment Sr~zN:wn  
  { }Q_IqI[7  
Left l; zsA6(? )u  
Right r; %cG6=`vR  
public : 9 m&"x/k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [P)'LY6F  
template < typename T2 > y %Get  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W >eJGZ<  
} ; XG ]yfux`  
ju8tNL,J  
同时,holder的operator=也需要改动: $K^"a  
Z@&_ T3M  
template < typename T > +B^ / =3P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aB<~T[H%h  
  { B, nCx=\S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x3>K{  
} CF9a~^+%  
qdh;zAMx  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |J2_2a/"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a*hOT_;#  
5%D:w S1  
return l(rhs) = r; u7G@VZ Ux5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  'vj45b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )hK5_]"lmj  
%KNnss}  
template < typename Tp > aKS 2p3   
class constant_t HZCEr6}(  
  { Z `O.JE  
  const Tp t; /%}+FMj  
public : 0trVmWQ8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w=d#y )1  
template < typename T > 8lI#D)}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gbwKT`N*  
  { DbJ:KQ!*  
  return t; .g DWv  
} R'qB-v.  
} ; _z\oDd`'  
qu BTRW9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Lx,"jA/  
下面就可以修改holder的operator=了 l5Z=aW Q  
n )YNt  
template < typename T > cyA|6Ltg%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CeS8I-,  
  { l_iucN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7^'TU=ss_  
} 9>u2; 'Ls  
&#v^y 3r  
同时也要修改assignment的operator() A=!&2(  
} IFZ$Y  
template < typename T2 > z*ZEw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2\l7=9 ]\3  
现在代码看起来就很一致了。 pl Ii  
K CJ zE>  
六. 问题2:链式操作 1qbd6D|t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (7`goi7M  
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。 'IBs/9=ZC  
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。 Dk|S`3  
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。 _IOeO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &+6XdhX  
\c/jp5=}  
template < typename T > k#R}^Q  
struct result_1 %75|+((fC  
  { znhe]&Fw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ma@ws,H  
} ; <M nzR  
6#vD>@H  
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: m'Z233Nt"  
j]rE0Og  
template < typename T > >4}+\ Q`S  
struct   ref Bk a\0+  
  { _X;^'mqf~  
typedef T & reference; LdI)  
} ; 6[wej$ u  
template < typename T > ~[Mk QJxe  
struct   ref < T &> P~redX=t@  
  { kU_bLC?>D  
typedef T & reference; E:xpma1Qf  
} ; nf+8OH7  
$EW31R5h<s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ].]yqD4P  
kNUbH!PO  
template < typename T > HKv:)h{ ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QW6F24  
  { dr^pzM!N  
  return l(t) = r(t); dm,7OQ  
} ,$Qa]UN5Q  
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。 QX ishHk&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v3Tr6[9  
4pV.R5:  
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 tvP_LNMF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?'CIt5n+\{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pA"x4\s   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Namw[Tg J  
最后的布局是: /u!I2DF  
                Add ,d)!&y  
              /   \ vrm[sP  
            Divide   5 K+dkImkh  
            /   \ AR`X2m '  
          _1     3 7A8jnq7m/  
似乎一切都解决了?不。 eHF#ME  
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。 I8gGP'  
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。 eJilSFp1  
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: 5g&.P\c{  
r^ S 4 I&  
template < typename Right > WG NuB9R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E:4`x_~qQ  
Right & rt) const uTA /E9OY  
  { yJWgz`/L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 15r,_Gp8  
} hdW",Bf'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Kpz>si?CL  
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。 ) I 4d_]&  
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。 N6cf`xye  
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。 z!)_'A  
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。 SW UHHl  
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? wg^#S  
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: _xI'p6C  
qw&Wfk\}  
template < class Action > {CR~G2Z  
class picker : public Action i]Lt8DiRq  
  { VxLq,$B76  
public : (WR&Vt4Rh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;i^p6b j  
  // all the operator overloaded v#a`*^ ^  
} ; M<r' j $g  
Zn1+} Z@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。 .6xP>!E}Q  
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: ,E3"Ai sI  
{r`l  
template < typename Right > S9 <J \`FG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \U4O*lq  
  { VmF?8Vi4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pr{?A]dQ  
} ?Bq"9*q  
:7D&=n)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z}T<^  F  
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。 L^KGY<hp4  
O}MY:6Pe  
template < typename T >   struct picker_maker _Hl[Fit<j1  
  { Jn +[:s.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ox^gw)  
} ; q5 I2dNE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1B+MCt4  
  { Zd1+ZH  
typedef picker < T > result; "V&2 g?  
} ; ! o:m*:  
M-K<w(,X  
下面总的结构就有了: 'C1=(PE%`  
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。 =<_xUh.  
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。 Ra'0 ^4t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K0@2>nR  
至此链式操作完美实现。 G`ZpFg0Y  
00Tm0rY  
sD1L P  
七. 问题3 ;y%lOYm  
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。 bEV 9l  
Z 7t0=U  
template < typename T1, typename T2 > CCDoiTu!4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pL]C]HGv  
  { e,={!P"f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J|sX{/WT  
} 2*vOo^f  
VjtI1I  
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: xH; qJRHa  
C (vi ns  
template < typename T1, typename T2 > A-~#ydv  
struct result_2 xQ>c.}J/i  
  { iJ~5A'?6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dn) =V.  
} ; &9$0v"`H  
fa=#S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? B~cq T/\?  
这个差事就留给了holder自己。 p.n]y=o.)  
    Vl{CD>$,  
/u<lh. hPW  
template < int Order > K7F uMB  
class holder; i6-q%%]6  
template <> "FT5]h  
class holder < 1 > Cfyas'  
  { -OB72!sKU  
public : n&i WYECz  
template < typename T > 6dV@.(][a  
  struct result_1 xrA(#\}f$  
  {  .LEQ r)  
  typedef T & result; Bz_['7D  
} ; 1.o-2:]E  
template < typename T1, typename T2 > }; +'  
  struct result_2 >Gk<[0U  
  { +Q_X,gZ  
  typedef T1 & result; qBpv[m  
} ; GD}3 r:wDs  
template < typename T > JS642T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e!l!T@ pf  
  { aa_&WHXkt  
  return (T & )r; hQ i[7r($8  
} q =b.!AZy  
template < typename T1, typename T2 > /_rQ>PgSZW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (s %T1 8  
  { i92{N$*x  
  return (T1 & )r1; kI<C\ *N  
} ^LfCLI9Z  
} ; iH9g5G`O  
$ N5VoK  
template <> k)'hNk"x  
class holder < 2 > iv?'&IUfK  
  { i 6kW"5t  
public : iVd*62$@$  
template < typename T > yrdJX  
  struct result_1 +o?.<[>!GR  
  { h.%VWsAO7  
  typedef T & result; #~Lh#@h  
} ; rnIv|q6@  
template < typename T1, typename T2 > Xf:CGR8_  
  struct result_2 mbsdiab#N  
  { ^v}Z5,aN  
  typedef T2 & result; Mw?nIIu(@  
} ; C0jmjZ%w@  
template < typename T > uwj/]#`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Oe'Nn250  
  { c#OZ=`  
  return (T & )r; S&6}9r  
} )*G3q/l1u6  
template < typename T1, typename T2 > M`FsKK`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [])M2_  
  { }yLdU|'W  
  return (T2 & )r2; ;QR|v  
} 022YuqL<v  
} ; gu/eC  
Gu V -[  
doFp53NhV  
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> >。 %Wom]/&,'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3LG}x/l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EX>>-D7L  
rzDqfecOmW  
return l(i, j) = r(i, j); [{Fr{La`D'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $.QnM  
)"WImf:*  
  return ( int & )i; T5z %X:VD(  
  return ( int & )j; Bt Bo%t&  
最后执行i = j; "ltvD\  
可见,参数被正确的选择了。 =oluw|TCe7  
`-\4Dx1!q  
Z%`} `(  
Q[i;I bY  
x&l?Cfvv=  
八. 中期总结 lBR6O!sBP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Jb6rEV>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UIL5K   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]b'K BAMy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iEr|?,  
;G0~f9  
5BS-q"  
<.l5>mgkCw  
Y3-Tg~/~W  
 .#zx[Io  
九. 简化 mZ/?uPIa  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,'Y*e[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <s9Sx>Zb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W$EX6jTGI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K *{C:Y  
  +-*/&|^等 3_fLaf A  
2. 返回引用。 cK(}B_D$  
  =,各种复合赋值等 *Sz`=U7n  
3. 返回固定类型。 <!y_L5S|   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .W,< ]L '  
4. 原样返回。 A{>]M@QC2  
  operator, z:+Xs!S  
5. 返回解引用的类型。 %p/Qz|W  
  operator*(单目) k|BY 7C  
6. 返回地址。 Xvi{A]V  
  operator&(单目) 56>Zqtp*  
7. 下表访问返回类型。 GE Xz)4[  
  operator[] sG}}a}U1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &'WgBjP  
  operator<<和operator>> *B#OLx  
E"#<I*b  
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。 =WyAOgy}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (-B0fqh=G  
5;`([oX|_  
template < typename Left > ?TMo6SU  
struct value_return t82Bp[t  
  { 2YuaPq/  
template < typename T > 2EG"xA5%  
  struct result_1 bkmX@+Pe  
  { @`%.\_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #@2`^1  
} ; }=?r`J+Ev;  
/J/r62  
template < typename T1, typename T2 > HZ[&ZNTa  
  struct result_2 twf;{lZ(  
  { @*is]d+Ya  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8Ral%I:gr  
} ; ;f?OT7>kN  
} ; M[<O]p6  
t^8#~o!%  
RZOk.~[v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~>>o'H6  
tI.(+-q  
下面我们来剥离functor中的operator() g|)e3q{M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bCd! ap+#  
Qyt6+xL  
return l(t) op r(t) 8uyVx9C0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sl:\5]'yJ  
return op l(t) - /#3U{O  
return op l(t1, t2) b'3#FI=:  
return l(t) op at7/KuY!~  
return l(t1, t2) op BAX])~_  
return l(t)[r(t)] bTO$B2eh|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {:4); .  
fkRb;aIl  
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: <u4GIi <sm  
单目: return f(l(t), r(t)); &bBp`h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h=`rZC  
双目: return f(l(t)); lba*&j]w=  
return f(l(t1, t2)); G`6U t  
下面就是f的实现,以operator/为例 eC[g"Ef  
o|^0DYb  
struct meta_divide '? yZ,t  
  { }!n<L:njX  
template < typename T1, typename T2 > {sX*SbJt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J)'6 z  
  { :JW~$4  
  return t1 / t2; O~'1)k>  
} HFo}r~  
} ; FuEHO6nx  
cTRCQ+W6:  
这个工作可以让宏来做: YH<@->Ip  
IEC:zmkn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eHqf3f   
template < typename T1, typename T2 > \ [jAhw>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cv#H  
以后可以直接用 JN|<R%hy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o<V-gS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g](m& O  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '\_ic=&u  
2"BlV *\lS  
yv$MQ~]  
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 Hsp|<;Yg  
Qf=%%5+?8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jLb3{}0  
class unary_op : public Rettype >z[d ~  
  { 2GZUMXK  
    Left l; HL88  
public : !p0FJ].g,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @M,KA {e  
Rw$ @%o%  
template < typename T > [K"v)B'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >!bYuVHA  
      { U$Ew,v<  
      return FuncType::execute(l(t)); +X Y}-  
    } dW:  
r9*{)"  
    template < typename T1, typename T2 > XZKOBq B]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ghms-.:b8  
      { Or_9KX2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SxOM@A  
    } h[XGFz  
} ; 9^c_^-8n<}  
W@UHqHr:\  
WZFV8'  
同样还可以申明一个binary_op fl)Oto7  
\>YXPMIk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ke&c<3m  
class binary_op : public Rettype Gi{1u}-0  
  { J+.t \R  
    Left l; >fb*X'Zi%  
Right r; Nc;7KMOIA  
public : m m`:ci  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xmVK{Q YT$  
8,['q~z  
template < typename T > FEdyh?$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }>tUkXlhJ<  
      { -Tz9J4xU&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ja 9y  
    } E )Hp.  
wHIS}OONz  
    template < typename T1, typename T2 > aZBaIl6I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'i`;Frmg  
      { y<;#*wB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {ifYr(|p`  
    } l@Ml8+  
} ; <m)@~s?D  
V}aXS;(r%  
wz:wR+  
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 i 5_g z>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d}WAP m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) re^1fv  
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。 0} {QQB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H:~LL0Md%  
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。。。 qbT].,?!U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .WtaU  
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) F] ~`57  
下面是修改过的unary_op I[F.M}5:z  
^l iyWl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OSq"q-Q  
class unary_op l'o'q7&=z  
  { gbSZ- ej  
Left l; wk-ziw  
  H"n"Q:Yp  
public : Llg[YBJ7>  
/5wvXk|@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1;H(   
K}a[~  
template < typename T > xkqt(ng(  
  struct result_1 Z7%>O:@z  
  { `aSz"4Wd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F%< 0pi  
} ; rV1JJ.I  
\hm=AGI0  
template < typename T1, typename T2 > 98V9AOgk  
  struct result_2 ~rKo5#D  
  { <k^h&1J#g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ob0clJX  
} ; rZzto;NDS  
o"5R^a@  
template < typename T1, typename T2 > uK t>6DN.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6wxQ_Qz:Q  
  { Uh&MoIBs#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dj %jrtT  
} ?BLd~L+  
kOkgsQQ  
template < typename T > o[8Y%3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H!vvdp?Z  
  { > Y[{m $-  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1UmV &  
} o&X!75^G>  
9i9VDk{  
} ; D^f;dT;-  
fxyPh  
lN^L#m*@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .|_+>){$w  
好啦,现在才真正完美了。 rK"$@ tc  
现在在picker里面就可以这么添加了: F lbL`@4M  
w3B*%x)  
template < typename Right > 0HF",:yl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LQR9S/?Ld  
  { "Tfbd^AU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >. zk-`>-  
} S . 1~#  
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。 Hk.+1^?%  
$~U_VQIA^  
yyBfLPXZ  
}Z%*gfp  
j!jZJD  
十. bind dNbN]gHC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tl0_as  
先来分析一下一段例子 \N7 E!82  
5 {'%trDEy  
y 37n~~%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jJg 'Y:K9q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HnU}Lhjzj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |-2,k#|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 l |\Q~ D!o  
我们来写个简单的。 _DH,$evS%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .D>%-  
对于函数对象类的版本: \@tt$ m%  
fMhMB |W.  
template < typename Func > @hg1&pfxZ<  
struct functor_trait Elm/T]6  
  { pdmeB  
typedef typename Func::result_type result_type; L?0dZY-"  
} ; &]uhPx/  
对于无参数函数的版本: ^[d)Hk}L  
.GkH^9THP  
template < typename Ret > xS*f{5Hr8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &OWiA;e?f  
  { FFP>Y*v(  
typedef Ret result_type; +&Sf$t 1  
} ; ?%;)> :3N  
对于单参数函数的版本: m#DC;(Pn  
.4.zy]I  
template < typename Ret, typename V1 > 6 {5*9!v63  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z]"ktb;+[  
  { `2Ff2D ^ ?  
typedef Ret result_type; =yvyd0|35  
} ; 2h u;N  
对于双参数函数的版本: :DQHb"(  
(x#4BI}L9)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;^t<LhN:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QH#|R92:  
  { @P[Tu; 4  
typedef Ret result_type; qnru atA  
} ; X[BKF8,  
等等。。。 PNc^)|4^Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m {wMzsQ  
obS|wTG~  
template < typename Func > iK'bV<V&7  
struct func_return S}ZM;M  
  { H@5:x8  
template < typename T > )2u=U9  
  struct result_1 QvjsI;CQ-  
  { U0UOubA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =f=MtH?0y  
} ; 9C3q4.$D  
+7d%)t  
template < typename T1, typename T2 > |.)dOk,o  
  struct result_2 f; >DM  
  { 7S1 Y)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9cX ~  
} ; @yS  
} ; ,Q >u N  
zVJ wmp^  
xH e<TwkI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uRwIxT2  
{i`BDOaL  
template < typename Func, typename aPicker > g:O~1jq  
class binder_1 ImyB4welo  
  { DX4uTD  
Func fn; zeNvg/LI^  
aPicker pk; *W%HTt"N  
public : l`fjz-eE  
h#'(UZ  
template < typename T > <~vamim#K  
  struct result_1 F;5.nKo  
  { } 3 RqaIY}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =w_y<V4  
} ; X=mzo\Aos  
+n9]c~g!T0  
template < typename T1, typename T2 > bgL`FW i3  
  struct result_2 8%>  Ls  
  { BTgL:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @T>)fKCg  
} ; \oLRNr[F  
wp$C J09f*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lMFj"x\  
~'=s?\I  
template < typename T > P ;PS+S9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N1zB; -0t  
  { srO {Ci0  
  return fn(pk(t)); HG5|h[4Gt  
} |:L<Ko  
template < typename T1, typename T2 > )pW(Cp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W2qW`Ujo{  
  { -U'6fx) +  
  return fn(pk(t1, t2)); L&][730  
} k 2_ "  
} ; 4:y;<8+j\  
q --NLm@;  
w<.{(1:v  
一目了然不是么? WojZ[j>  
最后实现bind O>lF{yO0`  
7Ha +@  
:p%nQF,*f  
template < typename Func, typename aPicker > VfAIx]Fa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vZq7U]RW  
  { &d[&8V5S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0bzD-K4WVd  
} -r_z,h|  
$._p !,<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;.'2ZNt2  
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。 $ThkK3  
LK)0g4{  
十一. phoenix ,H'O`oV!1E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: & 2& K9R  
o{(-jhR  
for_each(v.begin(), v.end(), i:ZpAo+Z{  
( tE/j3  
do_ {UT^p IP\  
[ :%{MMhb x  
  cout << _1 <<   " , " #Kyb9Qg  
] Vdjf F&q  
.while_( -- _1), /g< T)$2  
cout << var( " \n " ) JLp.bxx  
) g0 \c  
); IwiR2K  
7ZI!$J|  
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: .zAB)rNc |  
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 EXK~Zf|&Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1X.5cl?V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &D\~-fOGb  
<2HI. @^  
q UY;CEf  
template < typename Cond, typename Actor >  U(dT t  
class do_while = iB0ak  
  { -^Baxkq(YM  
Cond cd; \=?f4*4|/  
Actor act; L!|c: 8  
public : XwOj`N{!H  
template < typename T > ]/XNfb  
  struct result_1 ^ D/:[  
  { l Ztq_* Fl  
  typedef int result_type; HWi0m/J  
} ; SuMK=^>%  
.36z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~ T|?!zML  
JM0'V0z  
template < typename T > WJ9Jj69  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {*bXO8vi((  
  { 7[[XNJP  
  do EX7gTf#  
    { -\:pbR  
  act(t); .Vj;[p8  
  } 6=3}gd5  
  while (cd(t)); osB[KRT>("  
  return   0 ; ~vy_~|6s  
} CL5u{i5  
} ; B5hk]=Ud  
iEux`CcJ.  
=5a~xlBjD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q+*o-  
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。 {0WLY@7 2?  
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。 L5 Rj;qhi  
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)?I]j/  
下面就是产生这个functor的类: iqig~fjK ~  
U{ gJn#e/.  
]7}2"?J4v  
template < typename Actor > eNY$N_P   
class do_while_actor 0.4c|-n  
  { &Y;z[+(P  
Actor act; r in#lu& N  
public : &]iX>m.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !n~p?joJ*  
'KMyaEh.u  
template < typename Cond > -)(HG)3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uli,@5%\  
} ; m*tmmP4R  
Sp: `Z1kH  
h`F8GNx(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gdq_T*  
最后,是那个do_ a]|P rjPI  
&uI`Xq.  
_V^^%$  
class do_while_invoker 3N|,c]|  
  { /!rH DcR  
public : x>m_ v  
template < typename Actor > #8z2>&:|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r5t C  
  { sc\4.Ux%Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8q{ %n   
} glbU\K> >  
} do_; _[zO?Div[  
@{\q1J>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1Rc'2Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xw(KSPN  
最后来说说怎么处理break和continue SE&J)Sj]  
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。 S-Mn  
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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