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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d{UyiZm\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F0O/SI(cA  
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, a| *{BlY  
ov{  
uIG,2u,  
ZE())W"  
  class filler wgK:^D P  
  { ;_.%S*W\  
public : !z !R)6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Sc!{ o!9\  
} ; :<    
;'.[h*u~<  
0u]!C"VX  
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: j0p'_|)(  
6iiH+Nc  
-/>SdR$D7  
=kp-[7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O<0G\sU  
z9k3@\7  
Z\{"/( Hi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ut;, Z  
`wJR^O!e  
6]=R#d 7U  
+Mb;;hb  
二. 战前分析 uY,(3x  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 TNA?fm  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6gLk?^.  
t,mD{ENm&  
y{.s 4NT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %<|w:z$vp  
  /* --------------------------------------------- */ -.8 nEO3  
vector < int *> vp( 10 ); mCa [?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }{J5)\s9  
/* --------------------------------------------- */ K5O#BBX=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zFy0Sz F  
/* --------------------------------------------- */ KaJCfu yp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vI<n~FHt  
  /* --------------------------------------------- */ 9oly=&lJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <q V<dK&W  
/* --------------------------------------------- */ 28KS*5S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  a=<l}`*  
`u%`N j  
c~B[ <.Qj  
<1H bjR w  
看了之后,我们可以思考一些问题: j4v.8;  
1._1, _2是什么? *C~O[:6D  
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。 9o|=n'o  
2._1 = 1是在做什么? 9sQ4 $  
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。 kKU,|> 3h  
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。 \ /3Xb  
O@@=ZyYwc  
GXV<fc"1  
三. 动工 WD=#. $z$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N`FgjnQ`  
"XWrd [Df  
CNCWxu  
}B{bM<dF  
template < typename T > K&zp2V  
class assignment uyt]\zVT  
  { qNI2+<u)j  
T value; ('qu#.'  
public : y$=$Yc&Ub  
assignment( const T & v) : value(v) {} uqaP\  
template < typename T2 > yF &"'L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \,<5U F0  
} ; zJnF#G  
0v%ZKvSID  
fVlTsc|e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o ]UG*2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $F|3VQ~  
[whX),3>  
N? r{Y$x  
c2aX_ "  
  class holder ZXP9{Hh  
  { 3g!tk9InG  
public : UADD 7d  
template < typename T > oe<9CK:?>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "*E#4e[  
  { Rf)lFi  
  return assignment < T > (t); & 5!.!Z3  
} :"Vfn:Q  
} ; Uq0GbLjv"  
qJ).;S{AAt  
|{ E\ 2U  
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: T %   
ys+ AY^/  
  static holder _1; E1(2wJ-3"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KkVFY+/)  
ZJCD)?]=3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZP>KHiA  
而不用手动写一个函数对象。 >7yOu!l  
>syQDB  
HmWU;9Vn+  
86bl'FdKS  
四. 问题分析 s8,N9o[.~P  
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。 L*TPLS[lh  
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。 xz1jRI$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ][ri A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zKycd*X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 's.%rre%  
UZ8 vZ  
五. 问题1:一致性 r;gtfX*  
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?| pBW|d\8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .VFa,&5;3  
t{\,vI  
struct holder {ZiZ$itf  
  { 9C?;'  
  // )<w`E{q  
  template < typename T > 6\MH2&L<  
T &   operator ()( const T & r) const g<,kV(_7  
  { [yzDa:%  
  return (T & )r; T~shJ0%  
} JZQT}  
} ; Gw3H1:yo  
PP\nR @  
这样的话assignment也必须相应改动: *\9JIi 2  
H5@N<v5 u  
template < typename Left, typename Right > RQzcsO  
class assignment rQ0V3x1"Qx  
  { o)_;cCr)q  
Left l; ?LP&VU1  
Right r; 7_,)"J2^  
public : wB(A['k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N1dp%b9W(  
template < typename T2 > 4a'GWzUtS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {fi:]|<1h  
} ; ES~ykE  
Ey5E1$w%&  
同时,holder的operator=也需要改动: Z:Hk'|q}I  
A"wor\(  
template < typename T > iHKWz)0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^j"*-)R  
  { m2!y;)F0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i qCZIahf  
} dA;f`Bi;Q  
%_*q'6K  
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。 B^W0Ik`m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yqdh LX|Mk  
|Gc2w]\3  
return l(rhs) = r; RS'%;B-)  
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。 p=T,JAIt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ol8ma`}Nq3  
j5lSu~  
template < typename Tp > m791w8Vr  
class constant_t 9UD~$_<\  
  { 2Z3c`/k  
  const Tp t; _7?LINF9  
public : /UG H7srx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~(2G7x)  
template < typename T > &"vh=Z-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9v_B$F$_T  
  { 0E9LZOw4T  
  return t; Mz}yf5{f  
} XWQp-H.  
} ; joa|5v'  
>L6V!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #q`-"2"|  
下面就可以修改holder的operator=了 1:I47/  
$0[T=9q <+  
template < typename T > MjIp~?*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tOn_S@/r  
  { n !ty\E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1-.UkdZ}  
} X|Gsf= 1S  
e<_p\LiOS  
同时也要修改assignment的operator() vh8{*9+  
Eeem y*U  
template < typename T2 > mz\d>0F U.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _KSYt32N  
现在代码看起来就很一致了。 N :E7rtT,M  
&r \pQ};  
六. 问题2:链式操作 VH3 j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fL[(;KcAa  
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。 n GE3O#fv  
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。 ht8%A 1|  
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。 8 Zy`Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b<UZD yN~  
K * Tj;  
template < typename T > `>^2MHF3LT  
struct result_1 X9^a:7(  
  { W(N@`^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZJz6 {cY  
} ; (;^VdiJ  
)M5:aSRz  
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: q5il9*)d (  
V!=1 !"}OG  
template < typename T > $j(2M?.>#  
struct   ref g%1FTl  
  { #S+GI!  
typedef T & reference; cE S3<`[K  
} ; " $5J7  
template < typename T > 0m?v@K' l  
struct   ref < T &> Vw7NLTE}`  
  { C!N&uNp@s  
typedef T & reference; f]F]wg\_f  
} ; m S[Vl6  
_aOisN{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `.PZx%=  
ax7]>Z=%d"  
template < typename T > 7T \}nX1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CrHH Ob  
  { a}l^+  
  return l(t) = r(t); !@E=\Sm8EV  
} RH+3x7 l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7o?6Pv%HJC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p;av63 i  
`PI,tmv!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WZ}c)r*R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "7_6iB&@<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yE3g0@*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M~Tq'>Fn  
最后的布局是: <'H^}gQow  
                Add |n-NK&Y(o  
              /   \ lUXxpv1m  
            Divide   5 U[9`:aV;  
            /   \ BwO^F^Pr?k  
          _1     3 f`@$ saFD  
似乎一切都解决了?不。 ^` N+mlh  
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。 BR5r K  
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。 nU$;W  
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: j*"V! d  
z38&7+  
template < typename Right > (7w`BR9B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const fk%r?K6K  
Right & rt) const ]Auk5M+  
  { aaf\%~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  ajF-T=5  
} $<c0Z6f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (xffU%C^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _uL{@(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )+2GF0%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?[Xv(60]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j["b*X`8G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d[ql7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )24r^21.q  
!K;\{/8  
template < class Action > Q jMH1S  
class picker : public Action Sw~jyUEr  
  { xMI4*4y(  
public : ,yW BO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D_r&B@4w  
  // all the operator overloaded hR" j[  
} ; p(/PG+  
F8S -H"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 XiE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d0YN :lJc  
 ~0 <?^  
template < typename Right > zrYhx!@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bY:A7.p7#  
  { omQa N#!,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C5;=!B  
} \O 9j+L"  
ikf6Y$nWfF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >h>X/a(=~  
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。 !kZ9Ox9^  
3# G;uWN-  
template < typename T >   struct picker_maker 4R-Y9:^t  
  { ur^)bp<n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [eI{vH{  
} ; {Lu-!}\NP  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6tXx--Nh  
  { [80jG+6  
typedef picker < T > result; 9dl\`zlA*  
} ; iD=VNf  
v[VUX69  
下面总的结构就有了: nsWenf  
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。 INZycNqm,  
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。 JFe %W?}.D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wb^Yg9  
至此链式操作完美实现。 !\wdX7%  
Oz{.>Pjn^o  
(6i)m c(  
七. 问题3 1SoKnfz{6  
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。 L<bZVocOb_  
Onoi^MDy  
template < typename T1, typename T2 > NQzpgf|h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =qH9<,p`H  
  { |5|^[v   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L|4kv  
} a-\\A[E  
"5*n(S{ks  
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: p?S:J`q  
`WvNN>R  
template < typename T1, typename T2 > |r*btyOJk  
struct result_2 FT'_{e!M  
  { vq yR aaMf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S'~Zlv 3`  
} ; :Z|lGH =  
|&vQ1o|}  
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? | _/D-m*  
这个差事就留给了holder自己。 [V'3/#Z  
    tpw0j CVu  
iR j/Tm*T'  
template < int Order > a86m?)-c  
class holder; FtbqZN[  
template <> csZIBi  
class holder < 1 > j.O7-t%C  
  {  hM   
public : 5m2(7FC%su  
template < typename T > D6&fDhO27  
  struct result_1 kb<Nuw  
  { \q#s/&b   
  typedef T & result; z-(@j;.  
} ; GFd~..$  
template < typename T1, typename T2 > .sNUU 3xSC  
  struct result_2 *xB9~:  
  { jR<yV  
  typedef T1 & result; `M?C(  
} ; g;)xf?A9q  
template < typename T > - Z?rx5V;t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZAe>MNtW  
  { r:.5O F}  
  return (T & )r; M,1Yce%+}  
} ])paU8u  
template < typename T1, typename T2 > Gw3eO&X3i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iw(2D(se  
  { #W`>vd}  
  return (T1 & )r1; {?*3Ou  
} LQ4GQ qS*  
} ; ]UyIp`nV;  
Qo+_:N  
template <> pjr,X+6o  
class holder < 2 > yP2[!vYw  
  { %m[ :},  
public : J0xOB;rd  
template < typename T > SpbOvY=>  
  struct result_1 N\b%+vR  
  { [AE-~+m)^  
  typedef T & result; ypE cjVP D  
} ; AkdONKO8{  
template < typename T1, typename T2 > Ijq',@jE  
  struct result_2 H|>dF)%pj  
  { ?CGbnXZ4Ug  
  typedef T2 & result; F XJI,(:-  
} ; NyU~8?bp  
template < typename T >  Qj(q)!Ku  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q: ?]:i/*  
  { :@KU_U)\  
  return (T & )r; wWm 1G)  
} 1GB$;0 W),  
template < typename T1, typename T2 > krwY_$q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =1 g  
  { q:Gi Qk-  
  return (T2 & )r2; ^44AE5TO  
} =KJK'1m9  
} ; w^N xR,  
B6~a `~"  
lVY`^pw?  
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> >。 !fF1tW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D-*`b&i48  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S8;Dk@rr(y  
g+BW~e)  
return l(i, j) = r(i, j); RE/'E?G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ` oN~  
w^tNYN,i  
  return ( int & )i; lC&U9=7W  
  return ( int & )j; $/ ;:Xb=q  
最后执行i = j; 9?B}CCE<LR  
可见,参数被正确的选择了。 @f442@_4  
f h05*]r  
IT& U%hw  
^ sIxR*C[v  
{M: Fsay>p  
八. 中期总结 cl4`FU  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5]cmDk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [?u iM^&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 , Zs:e.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GKdQ  
vy W/f  
1zNH[   
# JHicx\8l  
M B|+F  
d U n+?  
九. 简化 WCxt-+#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oLVy?M%{P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H%NP4pK  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B$A`-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1<a+91*=e  
  +-*/&|^等 8 _0j^oh  
2. 返回引用。 wN/d J  
  =,各种复合赋值等 o>x*_4[  
3. 返回固定类型。 r@L19d)J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q?Vq/3K;  
4. 原样返回。 +')\,m "z  
  operator, Sz4YP l  
5. 返回解引用的类型。 {8D`A;KD  
  operator*(单目) I]N?}]uZ  
6. 返回地址。 $ ;cZq  
  operator&(单目) Ut4cli&cC  
7. 下表访问返回类型。 VS0 &[bl  
  operator[] 6QVdnXoG/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <a%9d<@m  
  operator<<和operator>> v <1d3G=G  
bqpy@WiI S  
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 zmg'Br  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eqD|3YX  
-g8G47piX:  
template < typename Left > K!^x+B|  
struct value_return $%!'c# F  
  { zr%2oFeX,  
template < typename T > In)8AK(Hw  
  struct result_1 } MBxfZ4I  
  { dc UaZfON  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W/COrgbW  
} ;  m~"<k d  
cLl=?^DB  
template < typename T1, typename T2 > K#q1/2  
  struct result_2 _jt>%v4}4  
  { 5X>b(`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gs]m; "o|  
} ; t.|b285e  
} ; M.|O+K z  
K?0f)@\nx  
"<6X=|C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {xb8H  
dLl/V3C6t  
下面我们来剥离functor中的operator() -Z )j"J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q_PxmPE@3v  
5P~{*of  
return l(t) op r(t) =Tv;?U C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~/LO @  
return op l(t) !}7FC>Cx  
return op l(t1, t2) z0[_5Cm/  
return l(t) op u|prVzm\m  
return l(t1, t2) op iX4?5yz~<  
return l(t)[r(t)] 4DaLt&1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n$B SO  
';"W0  
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: ;]AJ_h(<`  
单目: return f(l(t), r(t)); hh\}WaY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2LS03 27  
双目: return f(l(t)); @ *W)r~ "~  
return f(l(t1, t2)); Z_vIGH|1  
下面就是f的实现,以operator/为例 -0[?6.(s"  
yn=BO`sgW  
struct meta_divide Ax &Z=  
  { j} ^?3<  
template < typename T1, typename T2 > e7X#C)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,S(^r1R   
  { eZpyDw C{  
  return t1 / t2; OxGKtnAjf  
} ( )K,~  
} ; 1#LXy%^tO  
._2#89V  
这个工作可以让宏来做: +[386  
7,0^|P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G&qO{" Js  
template < typename T1, typename T2 > \ .f)&;Af^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F*" "n  
以后可以直接用 wyF' B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +u+|9@  
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  l* C>  
(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。。。) i\E}!Rwl+  
z7B>7}i-  
'%U'%')  
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 WE;QEA/  
5[<" _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #O3Y#2lI  
class unary_op : public Rettype 9eOP:/'}w  
  { .W4P/P w'  
    Left l; -|s w\Q  
public : N.r8dC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f.Wip)g  
(bpO>4(S  
template < typename T > CG@3z@*?.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5P=3.Mk  
      { OU2.d7  
      return FuncType::execute(l(t)); Wp7lDx  
    } 2>%|PQ  
?\|QDJXY  
    template < typename T1, typename T2 > -J7BEx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?#N: a  
      { >uHU3<2&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KtTlc#*KU  
    } +XL^dzN[|$  
} ; p5RnFe l  
*4]u?R  
KZ8Hp=s  
同样还可以申明一个binary_op 5q<cZ)v#&  
%t&   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s2SxMFDP  
class binary_op : public Rettype MR")  
  { (i..7B:  
    Left l; ylFoYROO  
Right r; \gz(C`4{j  
public : ..FEyf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $7J9Yzp?L  
2HA-q),6  
template < typename T > {owXyQ2mK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rlUo#  
      { q<Tx'Ya  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8PKUg "p  
    } 80(Olf@PE  
.|XG0M  
    template < typename T1, typename T2 > ^/'zU,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 8*M  
      { *dmB Ji}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SX/ E@vYb  
    } Os)jfKn2  
} ; z@za9U`6i  
nZtMF%j'  
e3o?=;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *A<vrkHz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \zCw&#D0Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _E\Cm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V{A_\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E`0mn7.t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gc<w nm|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c{"=p8F_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {J&[JA\   
下面是修改过的unary_op ;?{[vLHDL  
!841/TRb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +8xC%eE  
class unary_op != uaB.  
  { G 6r2 "  
Left l; Jy^.L$bt  
  .ei5+?V<i  
public : <cof   
$O'IbA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;!~&-I0l  
Am'%tw ~  
template < typename T > M6nQ17\{  
  struct result_1 `[)!4Jb  
  { _^%DfMP3i\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -- >q=hlA  
} ; U ;%cp  
"26=@Q^Y  
template < typename T1, typename T2 > R$|"eb5  
  struct result_2 5&C:&=Y  
  { m%ec=%L9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }srmG|@:  
} ; j^1Yz}6nR  
4*U5o!w1{  
template < typename T1, typename T2 > ur$=%3vM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (IXUT6|  
  { VY#nSF`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?zk#}Ex1  
} A<s zY92&5  
y2`},  
template < typename T > .Qv H7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @S<6#zR  
  { uh<e- ;vU  
  return OpClass::execute(lt(t)); [d?tf  
} ;T\+TZtI  
dZWO6k9[H  
} ; saa3BuV 6  
5:yRFzhqd  
#c%F pR4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v ^R:XdH  
好啦,现在才真正完美了。 f1$'av  
现在在picker里面就可以这么添加了: <9dfbI)  
YB}m1 g`  
template < typename Right > 4{lrtNd~K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^TZ`1:oL#  
  { ;Yve m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +HT?> k  
} xNd p]u  
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。 Oq9E$0JW  
B&+)s5hh  
dW5@Z-9  
?E}9TQ  
-UoTBvObAm  
十. bind ]r\FC\n6e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :Tcvj5  
先来分析一下一段例子 e>T;'7HSS"  
po!bRk[4  
Zmc"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3\ {?L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;XIDu6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r"|UgCc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5AbY 59  
我们来写个简单的。 {ePtZyo0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vR7S !  
对于函数对象类的版本: ^M)+2@6  
7G+E+A5o&  
template < typename Func > lyD=n  
struct functor_trait yvWM]A  
  { XI+GWNAmJ  
typedef typename Func::result_type result_type; Y#t9DhzFWo  
} ; X#>:9  
对于无参数函数的版本: C %i{{Y&l  
g#q7~#9  
template < typename Ret > FnPn#Cv>*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U4N H9-U'  
  { zRMz8IC.  
typedef Ret result_type; r"9hpZH  
} ; I {%Y0S  
对于单参数函数的版本: 4YSVy2x  
Lz&FywF-l  
template < typename Ret, typename V1 > D>-srzw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7 <ZGNxZ~  
  { gHtflS  
typedef Ret result_type; f hjlt#  
} ; hTQ8y10a  
对于双参数函数的版本: (?x R<]~g*  
y8ODoXk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,R\ex =c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J=J!)\m  
  { ^ 4Uk'T7V  
typedef Ret result_type; jcp6-XM  
} ; 25j?0P"&  
等等。。。 d%K&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VXnWY8\  
D}`MY\H  
template < typename Func > t2Px?S?  
struct func_return TQtHU6  
  { %O$=%"D6  
template < typename T > R"y xpw  
  struct result_1 ;$67GK  
  { AqAL)`#K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h0 Xc=nj  
} ; ? q_%  
0a2#36;_IK  
template < typename T1, typename T2 > j 8)*'T  
  struct result_2 ,e^~(ITaq  
  { Zu*7t<W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G{!(2D4!  
} ; 8!{ }WLwb  
} ; u+O"c  
KF6N P  
]9-iEQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PXG@]$~3  
bcUSjG>  
template < typename Func, typename aPicker > EbeSl+iMx_  
class binder_1 DX^8w?t  
  { Xf[;^?]X  
Func fn; r PTfwhs  
aPicker pk; %d%FI"!K  
public : P]iJ"d]+X  
!"ir}Y%  
template < typename T > H.;2o(vD  
  struct result_1 9^&B.6!6  
  { -Q/wW4dE=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wRZFBf~ :  
} ; 3 Q~0b+k  
lcM  
template < typename T1, typename T2 > DL#y_;#3_  
  struct result_2 1*e7NJ/.,  
  { dlA0&;}z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X f{9rZ+  
} ; OnH3Ss$  
)gD2wk(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F|G v  
k[}WYs+r  
template < typename T > k(M"k!M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !*3]PZ25a(  
  { AV4fN@BX  
  return fn(pk(t)); XSCcumde!  
} @ M4m!;rM  
template < typename T1, typename T2 > M~h.M PI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A)gSOC{3F)  
  { .mNw^>:cq  
  return fn(pk(t1, t2)); oVr:ZwkG3  
} wwet90_g  
} ; gi>W&6  
0e07pF/!  
cE>m/^SKr  
一目了然不是么? d+vAm3.Dg  
最后实现bind xSm~V3b c  
&JYkh >  
N{}8Zh4op  
template < typename Func, typename aPicker > 7[mP@ {  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /bn$@Cy@  
  { F2MC)&#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4\ |/S@.  
} z7z9lDS  
%QQ 2u$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >4q6  
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。 `EfFyhG$  
u9(42jj[$U  
十一. phoenix $=X>5B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0>46ZzxUZ  
`e`DSl D>  
for_each(v.begin(), v.end(), bPif"dhHe  
( ?D,j!Hy  
do_ aI=Q_}8-  
[ Nc HU)  
  cout << _1 <<   " , " ao0^;  
] orYZ<,u  
.while_( -- _1), U<r!G;^`  
cout << var( " \n " ) =.OzpV)=V  
) K}M lC}oIt  
); |3~]XN-  
7z$bCO L=S  
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: *FC|v0D  
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 :yE0DS<_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &*E! %57  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L7nG5i  
(>Nwd^  
E!.&y4  
template < typename Cond, typename Actor > :xTm- L  
class do_while (74y2U6  
  { V2xvuDHI  
Cond cd; BPl% SL  
Actor act; a@Zolz_Z  
public : e2BC2K0  
template < typename T > f`*VNB`  
  struct result_1 H+5+;`;  
  { Q1{9>NI  
  typedef int result_type; FA\U4l-  
} ; _>aP5g?Ep  
~{);Ab.9+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S>p0{:zM  
,jtaTG.>  
template < typename T > +Wgfxk'{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \YFM5l;IU  
  { 8^D1u`  
  do ]5K(}95&'  
    { <`G-_VI  
  act(t); fP6.  
  } QC!SgV  
  while (cd(t)); Xh}D_c  
  return   0 ; fYzP4  
} X$@qs9?)^  
} ; 00s)=A_  
XPZ8*8JL  
k.jBu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 49<t2^1q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )y Zr]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AlG5n'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i~AReJxt7  
下面就是产生这个functor的类: Gg]Jp:GF  
%rgW}Z5  
=F Y2O`%a  
template < typename Actor > fBh/$    
class do_while_actor Hq,@j{($  
  { tl*h"du^  
Actor act; 8h4]<T  
public : "nb.!OG~(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~R~.D  
~)`\ j  
template < typename Cond > <3/_'/C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GD'Z"rhI  
} ; ~t/i0pKq.  
M# -E  
x,cvAbwS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c`UFNNm=  
最后,是那个do_ 5W&L cBB  
6$f\#TR  
3:8p="$F  
class do_while_invoker >p0,]-.J,r  
  { WC37=8mA  
public : <%`Rku  
template < typename Actor > :<k (y?GB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }@ktAt  
  { ~(yW#'G  
  return do_while_actor < Actor > (act); "vQ%` Q  
} rlawH}1b  
} do_; LH=^3Gw  
diVg|Z3T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JZ*.;}"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,!GoFu  
最后来说说怎么处理break和continue 2K o]Q_,~  
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。 fH?A.JP=a  
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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