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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rp4{lHw>C/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /#z"c]#  
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_chx-e}  
gC F9XKW  
[ahwJF#r  
K_n GZ/`[  
  class filler  9I:3  
  { 3mHP=)  
public : lvRTy|%[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j]U~ZAn,K  
} ; wv`ar>qVL  
@ M4m!;rM  
vw$b]MO!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: nly}ly Q/  
9f/l"  
Z&4L///  
w5yX~8UzJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0|]d^bo  
LqXVi80  
3<l}gB'S[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K,6{c^qf  
v0TbQ  
>oN Wf  
}]M'f:%b  
二. 战前分析 \=P(?!v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V(XZ7<& {  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^G 'n z  
*8+HQ[[#  
"bB0$>0,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %QQ 2u$  
  /* --------------------------------------------- */ >4q6  
vector < int *> vp( 10 ); `EfFyhG$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u9(42jj[$U  
/* --------------------------------------------- */ $=X>5B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0>46ZzxUZ  
/* --------------------------------------------- */ `e`DSl D>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,hr v  
  /* --------------------------------------------- */ "Ec9.#U/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c[V.j+Iy#^  
/* --------------------------------------------- */ ]rSg,Q >E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YNl".c  
(.iwD&  
sIbPMu`&U  
O)DAYBv^  
看了之后,我们可以思考一些问题: _;%l~q/  
1._1, _2是什么? x}O,xquY  
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。 R+t]]n6#  
2._1 = 1是在做什么? `mI5Z*]-  
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。 8GRB6-.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。 \3] O?'  
$BT[fJ'k  
GIT"J}b}  
三. 动工 HO_(it \  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?Q$a@)x#  
Q/]o'_[vW  
sxS%1hp3  
a#G3dY>  
template < typename T > 6xA xLZz<  
class assignment jse!EtB:  
  { (`_fP.Ogb  
T value; u.G aMl4 (  
public : FhPCFmmUT  
assignment( const T & v) : value(v) {} p-l FzNPc0  
template < typename T2 > ]d~{8h!G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DUH DFG  
} ; wW8[t8%43  
,j9?9Z7R  
._t1eb`m{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {-Mjs BR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fFoZ! H  
`KE]RTq  
I<XYLe[_S  
I-1NZgv  
  class holder SjY|aW+wAL  
  { )m[<lJ bw  
public : QoZZXCU  
template < typename T > s&'FaqE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const | lZJt  
  { Fa\jVFIQ  
  return assignment < T > (t); ?Z4%u8Krvz  
} Vy|4k2  
} ; Rry] 6(  
-rjQ^ze  
AlG5n'  
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: i~AReJxt7  
Gg]Jp:GF  
  static holder _1; %rgW}Z5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =F Y2O`%a  
pq\N 2d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ASrRMH[  
而不用手动写一个函数对象。 qJf\,7mi  
h{H*k#>  
-'L~Y~'.  
,Vo[mB  
四. 问题分析 H3`.Y$z  
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。 ~'0ZW<X.  
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。 )n 1[#x^I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F|R7hqf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <2]D3,.g.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _ WPt zL  
$uJc/  
五. 问题1:一致性 $duT'G, -  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| aJtpaW@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jN'h/\  
L, #|W  
struct holder '*&dP"  
  { { o5^nd  
  // I}5e{jBB  
  template < typename T > ](8F]J ,  
T &   operator ()( const T & r) const 1|!)*!hu  
  { %l#X6jkt  
  return (T & )r; P,a9B2  
} Q4/BpKL  
} ; ;Zj(**#H  
_Gaem"k|  
这样的话assignment也必须相应改动: arRU`6?  
>;bym)  
template < typename Left, typename Right > =$L+J O  
class assignment cDzb}W*UM  
  { }<@-=  
Left l; 1-N+qNSD`  
Right r; ~K;hXf  
public : A>e-eD xi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} | 5:2?S2R  
template < typename T2 > o1?-+P/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;ND[+i2MN  
} ; NP.i,H  
C984Ee  
同时,holder的operator=也需要改动: /988K-5k  
'6e4rn{  
template < typename T > )G?\{n-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 98O]tL+k/u  
  { GCiG50Z=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u*W! !(P/  
} zJl;| E".  
*]h"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。 2<p@G#(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k9<UDg_ Y  
E i>GhvRM  
return l(rhs) = r; ^);M}~  
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。 %n8CK->  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6OAEAIh  
B:0oT  
template < typename Tp > g6P^JW}.  
class constant_t {^(uoB C/  
  { j (Q# NFT7  
  const Tp t; OI"g-+~  
public : H_t0$x(\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vr{|ubG]d  
template < typename T > $w <R".4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QRrAyRf[  
  { %8%|6^,  
  return t; s^IC]sW\%  
} r\F2X J^  
} ; $F9w0kz:,*  
]h' 38W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .-mIU.Nwi  
下面就可以修改holder的operator=了 DO~[VK%|  
j[FB*L1!D  
template < typename T > b]Kb ~y|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2#3`[+g<n  
  { <H-kR\HF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C4`&_yoP4-  
} ai1;v@1  
G3+e5/0  
同时也要修改assignment的operator() F E{c{G<  
S;gy:n!t  
template < typename T2 > QKx(S=4jQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o#1Ta7Ro  
现在代码看起来就很一致了。 &"gX 7cK8  
bc~$"  
六. 问题2:链式操作 9&Un|cr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aXQAm$/ >  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 '0 )`.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3)LS#=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #a~BigZ[G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }cGILH%  
z;2& d<h  
template < typename T > ?V+\E2  
struct result_1 ; S$  
  { L;?F^RK{U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cJ@fJ|  
} ; T,uF^%$@AQ  
m9sck:g#L1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9a`~ K L  
6SE^+@jR  
template < typename T > &08dW9H  
struct   ref Lb<IEy77\  
  { x|Pz24yP9  
typedef T & reference; IemhHf ^l  
} ; 4|I;z  
template < typename T > ((#BU=0iK  
struct   ref < T &> D_$N2>I-  
  { DbB<8$  
typedef T & reference; \b"|p%CL8  
} ; hEZo{0:b"  
9I [:#,zdf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 50Gu~No6  
!\d~9H%`B  
template < typename T > ^>!&]@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *S}CiwW>/  
  { )m8Gbkj<  
  return l(t) = r(t); ar,v/l>d4N  
} SFtcO  
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。 (G} }h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gg^iYTpt  
.E+O,@?<  
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 /ar0K9`c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C@t,oDU#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xr@;w8X`^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V_m!<s r(  
最后的布局是: 60n P'xfR  
                Add Opg_-Bf  
              /   \ iHc(e(CB<  
            Divide   5 e&:%Rr]x  
            /   \ L'`Au/%S}  
          _1     3 LJb=9tp~  
似乎一切都解决了?不。 d*04[5`  
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。 $|&<cenMT  
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。 O/ItN5B ;  
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: "s]  
XRQ1Uh6  
template < typename Right > [_3&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zos.WS#  
Right & rt) const M=95E$6  
  { O`%F{&;29  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -bdWG]w"  
} m;rr7{7X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8tv4_Lbx  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 D4y!l~_,%M  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +HWFoK  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FNOsw\Bo  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5bXpj86mY  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? P2`F" Qsq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (;05=DsO  
WoB'B|%  
template < class Action > H<q|je}e  
class picker : public Action I9aiAD0s  
  { 0m.`$nlV-  
public : <*^|Aj|#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kb"Fw:0  
  // all the operator overloaded q27q/q8  
} ; `EvO^L   
LD NdHG6  
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。 eAI|zk6  
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: N TDmOS\,  
_yH">x<  
template < typename Right > 3kUb cm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'WmjQsf  
  { NKB["+S<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l qh:c  
} B=^M& {  
n{~&^Nby*I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {jR3D!hK  
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。 j r .{M  
d_&pxy? >  
template < typename T >   struct picker_maker o+ {i26%  
  { '~f*O0_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ei+lVLoC  
} ; ht6}v<x.eA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6(htpT%J  
  { CKe72OC  
typedef picker < T > result; gp 11/ .  
} ; Q7F4OS5b  
HGh)d` 8  
下面总的结构就有了: nSQ]qH&4d  
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。 Q"eqql<h#  
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。 >c Tt2v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3$K[(>s  
至此链式操作完美实现。 [okV[7  
Kx,X{$Pe  
s m G?y~  
七. 问题3 TxN+-< f  
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。 WL'!M&h  
dQ_'8 )  
template < typename T1, typename T2 > N M),2%<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hSAI G  
  { :@E^oNKa0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <?L5bhq  
} EW4a@  
IUh9skW5  
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: 'x? |tKzd  
8dt=@pwx&  
template < typename T1, typename T2 > mRyf+O[  
struct result_2 "d~<{(:N^  
  { jVGAgR=[G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %yKcp5_  
} ; vmOye/?k  
0;=]MEk?  
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? vlDA/( &  
这个差事就留给了holder自己。 E#tfCM6  
    vZS/? pU~~  
;"EDFH#W  
template < int Order > Xm(#O1Vm(l  
class holder; %t1Z!xv_  
template <> >,k2|m  
class holder < 1 > /FW$)w2{j  
  {  vmfFR  
public : '|v<^EH  
template < typename T > zT/woiyB`  
  struct result_1 =c#mR" 1  
  { |t3}>+"?z  
  typedef T & result; r]QeP{  
} ; F/j ; q  
template < typename T1, typename T2 > qQo*:3/];  
  struct result_2 yU7XX+cB7  
  { ND=JpVkvZ?  
  typedef T1 & result; F &5iA\  
} ; j1+I_   
template < typename T > XS^du{ai  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V8o, e  
  { {IBbN05 ;  
  return (T & )r; 5RO6YxQ  
} ).u>%4=6  
template < typename T1, typename T2 > /Hm/%os  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /J!hKK^k  
  { &pz`gna  
  return (T1 & )r1; e,#5I(E  
} ^Dfqc-]  
} ; K~^o06 Y  
LSXsq}  
template <> 5OO XCtIKf  
class holder < 2 > ,?%Y*?v  
  { )ytP$,r![S  
public : :AuKQ`c  
template < typename T > "OkZ [E)  
  struct result_1 ix?Z:pIS0  
  { rXTdhw?+  
  typedef T & result; "av/a   
} ; e9S*^2;  
template < typename T1, typename T2 > \fUVWXv  
  struct result_2 B"*PBJuOA  
  { r,vSDHb`j  
  typedef T2 & result; I7'v;*  
} ; KlBT9"6"  
template < typename T > l#+@!2z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |r+hj<K  
  { i \lr KA  
  return (T & )r; 7VkjnG^!:  
} 6BQq|:U  
template < typename T1, typename T2 > YCzH@94QeV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Sv>CVp*  
  { PIQd=%?'  
  return (T2 & )r2; qla=LS\-A+  
} b1=! "Y@  
} ; E J6|y'  
SwrzW'%A  
B*QLKO:)i  
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> >。 bsI?=lO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YVz,P_\(m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SST@   
^tjM1uaZ5(  
return l(i, j) = r(i, j); (0?FZ.9%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2U+Fa t@  
dOg c%(kz  
  return ( int & )i; mwz!7Q   
  return ( int & )j; H6 $pA^  
最后执行i = j; yB;K|MXy?  
可见,参数被正确的选择了。 =3 ;! 5P  
`VglE?M  
~_-+Q=3  
{K/xI  
i5*/ZA_  
八. 中期总结 !g~u'r'1  
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: #Wv8+&n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uBM%E OE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4QNwu7TeR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QNj6ETB-d  
nnd-d+$  
$V_w4!:Q  
$B%3#-  
*;T HD>  
i(q a'*  
九. 简化 O G7U+d6  
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。 v}^uN+a5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v?DA>  
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: 5'(#Sf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ET6}V"UD  
  +-*/&|^等 3|/zlKZz  
2. 返回引用。 }~<9*M-P  
  =,各种复合赋值等 /9-kG  
3. 返回固定类型。 DPl&e-`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }.<]A  
4. 原样返回。 lOIf4  
  operator, -li;w tCS  
5. 返回解引用的类型。 >+ Im:fD  
  operator*(单目) f+QDjJ?z  
6. 返回地址。 7zXX& S  
  operator&(单目) h~&5;  
7. 下表访问返回类型。 DwXSlsN3v  
  operator[] {=y~O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0INlo   
  operator<<和operator>> M8FC-zFs  
%#lJn.o  
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。 j5 W)9HW:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {w9GMqq  
1-pxM~Y  
template < typename Left > tW3Nry  
struct value_return o{K#LP  
  { E-$N!KY  
template < typename T > U+ief?;4F  
  struct result_1 {'f=*vMI  
  { MrS~u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l;;"v) C8  
} ; r@H7J 5<Y-  
cbX  <  
template < typename T1, typename T2 > KMV&c  
  struct result_2 +"[}gss!@  
  { -[5yp 2F-{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g; ZVoD  
} ; m<:g\_<  
} ; tWI4x3 &2  
9,A HC2kn%  
8lT2qqlr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *W1:AGpz  
>iWw i'T=  
下面我们来剥离functor中的operator() u-X P `  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _R|8_#yM  
_/a8X:[(  
return l(t) op r(t) um mkAeWb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _n3"  
return op l(t) E&2mFg  
return op l(t1, t2) FZJ sZeO  
return l(t) op vA@\V)s  
return l(t1, t2) op EY.Z.gMZI(  
return l(t)[r(t)] @ u2 P&|:{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |(UkI?V  
!XrnD#  
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: fGDjX!3-S  
单目: return f(l(t), r(t)); VaFv%%w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K<D=QweOon  
双目: return f(l(t)); EN@Pr `R  
return f(l(t1, t2)); Kd^,NAg  
下面就是f的实现,以operator/为例 G\o *j |  
eTY" "EWU  
struct meta_divide aEC&#Q(]q  
  { L[p[m~HjG^  
template < typename T1, typename T2 > Eza B}BLQ9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CB%O8d #  
  { p?4h2`P  
  return t1 / t2; a*KJjl?k  
} pksF| VS  
} ; )\Ay4 d  
W{*w<a_ `  
这个工作可以让宏来做: sRf?JyB  
VA@t8H,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |H@1g=q  
template < typename T1, typename T2 > \ YWUCrnr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hG%J:}  
以后可以直接用 }SF<. A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I?IAZa)  
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 hS7o=G[  
(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。。。) -PH!U Hg  
2ID]it\5  
#MI4 `FZ  
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 IAa}F!6Q1  
P[bj {lo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XCU>b[Cj,  
class unary_op : public Rettype (cEjC`]  
  { w%Tjn^d  
    Left l; > z1q\cz  
public : 6. 6g9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p:8&&v~I  
]W>kbH Imz  
template < typename T > 9 54O=9PQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )M(-EDL>Qk  
      { 2K&5Kt/  
      return FuncType::execute(l(t)); pz@wbu=($4  
    } n{v[mqm^  
dAj;g9N/h  
    template < typename T1, typename T2 > C@Fk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0]^ke:(#  
      { '-5Q>d~&h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); is [p7-  
    } A5LTgGzaW  
} ; g4 G?hv`R  
C Nt  
@u}1 S1  
同样还可以申明一个binary_op =]yzy:~ey  
Y< drRK!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !XJS"owr  
class binary_op : public Rettype b )mU9   
  { vpl> 5%  
    Left l; 3BWYSJ|  
Right r; y&$v@]t1  
public : xsIuPL#_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XAf,k&f3  
iw ==q:$  
template < typename T > op]HF4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7`IoQvX  
      { %uWq)D4r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !uJD hC  
    } 2En^su$  
[ym ynr3M  
    template < typename T1, typename T2 > b _#r_`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  !xz0zT.  
      { )$_b?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gnPu{-Ec*  
    } _9Zwg+oO[  
} ; +vh 4I  
o> i`Jq&  
W~e/3#R\=  
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 ;j]-;wg-;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 & NO:S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _:0  
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。 v0}R]h~>\H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b^~"4fU  
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。。。 !.nyIA(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N-O"y3W}  
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) ev_4!+ko  
下面是修改过的unary_op /T_@rm  
?onTW2cG;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FnFJw;:,{  
class unary_op Z*Fxr;)d  
  { zJ2dPp~u  
Left l; U:n3V  
  KPcOW#.T  
public : A=S_5y  
1D/9lR,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y "RjMyQh  
N @24)g?  
template < typename T > z[q#Dw  
  struct result_1 O-D${==  
  { YA vOV-L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gLyE,1Z}u  
} ; 18xT2f  
lS.&>{  
template < typename T1, typename T2 > S?k G|y  
  struct result_2 C;C= g1I}  
  { TZ2-%k#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; n)9  
} ; d/fg  
n\ yDMY  
template < typename T1, typename T2 > ?'dsiA[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Zcw G(o0  
  { 9Rg|oCP_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cy6lsJ"?  
} 5A~lu4-q  
HoIK^t~VT#  
template < typename T > ?Thh7#7LM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X_6h8n}i  
  { \ LQ?s)~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6!eI=h2P  
} "?<$>\@; q  
lLb"><8a  
} ; X{j`H\'L  
t%`GXJb  
t[ Zoe+&  
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 {|;5P.,l  
好啦,现在才真正完美了。 ,o3{?o]s  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;6T>p  
$Z!$E,@c  
template < typename Right > ve [*t`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GRt1]%l#$  
  { U;l!.mze  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2th>+M~A  
} M :4N'#`  
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。 dZ1/w0<M2  
rX-V0  
0pYCh$TL1  
7NY9UQ  
1m52vQSo3l  
十. bind 2,nVo^13}  
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。 ;U02VguC  
先来分析一下一段例子 1${lHVx]  
_.ny<r:g  
xzqgem`[\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \,b@^W6e>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @.PVUP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <)vjoRv  
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。 ]%RX\~Q.4  
我们来写个简单的。 K|n$-WDG}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^WZcM#~TL  
对于函数对象类的版本: |)7dh B  
[HV>4,,3"  
template < typename Func > 2Op\`Ht &  
struct functor_trait wcdD i[E>i  
  { w;RG*rv  
typedef typename Func::result_type result_type; \sUk71L` j  
} ; u;[*Z  
对于无参数函数的版本: O[tOpf@s.  
]Tb ?k+a  
template < typename Ret > Vh.9/$xQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^X&n-ui   
  { rM sd)  
typedef Ret result_type; <0Mc\wy  
} ; 0nh;0Z  
对于单参数函数的版本: UJqDZIvC  
vbDSNm#Yv  
template < typename Ret, typename V1 > +, SUJ|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9vAY|b^  
  { ~F</ s.  
typedef Ret result_type; 'pJ46"D@m  
} ; qMk"i@"  
对于双参数函数的版本: `qNhB\  
*$t<H-U-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N^G:m~>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kiW|h)w_,v  
  { ]/o0p  
typedef Ret result_type; MQ9Nn|4  
} ; (Hr_gkGtM  
等等。。。 ;Y&<psQeb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1kiS."77x  
k,~I>qg  
template < typename Func > HF3W,eaqK  
struct func_return b V)mO@N~w  
  { <$f7&6B  
template < typename T > R::0.*FF  
  struct result_1 /``4!jU  
  { [>B`"nyNQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DE{tpN  
} ; Kc6p||<  
2WP73:'t  
template < typename T1, typename T2 > 5$v,%~$Xds  
  struct result_2 @AXRKYQ{t  
  { +YL9gNN>P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZQZBap"  
} ; Po%+:0oX  
} ; @_gCGI>Q  
>O{U4_j@(  
^!={=No]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H%!ED1zpA  
M@G <I]\  
template < typename Func, typename aPicker > ^yO+-A2zC  
class binder_1 wkO8  
  { ,?OV39h  
Func fn; qdlz#-B  
aPicker pk; .,)C^hs@  
public : o3_dHbdI  
 #E[{  
template < typename T > 6D[m}/?Uy  
  struct result_1 u afSz@`  
  { ?0v(_ v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `)9nBZ  
} ; 4K_fN  
qjK'sge/  
template < typename T1, typename T2 > 6#,VnS)`q  
  struct result_2 4CzT<cp  
  { m&GxL T6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )1PZ#  
} ; X3C"A|HE9  
XHX\+&6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .{cka]9WJz  
C q/936`O  
template < typename T > -Y*"!8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -~nU&$ccL  
  { Hs%;uyI@$  
  return fn(pk(t)); ])d_B\)Kck  
} E]^wsS>=  
template < typename T1, typename T2 > cULASS`,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a(+.rf;  
  { ?2Q9z-$  
  return fn(pk(t1, t2)); tBtG- X2  
} &f}a`/{@  
} ; ZnX]Q+w  
*W'F 6Hpu  
&P+7Um(  
一目了然不是么? E%R^ kqqr  
最后实现bind >~;MQDU5*Y  
Kq`C5  
sh $mOy  
template < typename Func, typename aPicker > Z9:erKT   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )2@_V %  
  { x%acWeV5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *Q?ZJS ~  
} V3<baxdE  
y*Egt`W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #6XN_<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `+IB;G1  
6g/ <FM  
十一. phoenix 2>l =oXq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~$#"'Tl4J  
(dOC ^i  
for_each(v.begin(), v.end(), 1_D|;/aI  
( o80"ZU|=  
do_ M YQZqlV  
[ #Y*?k TF  
  cout << _1 <<   " , " 41c]o<!=)j  
] Dc,h( 2  
.while_( -- _1), 6mP s;I  
cout << var( " \n " ) <kQ 5sG  
) rJ LlDKP-(  
); }GIwYh/  
UL81x72O  
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: OnNWci|7  
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 #~A(%a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m).S0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QvM+]pdR6  
kz|2PP  
p0 @ ,-  
template < typename Cond, typename Actor > `[hc{ynO|  
class do_while X^!n'$^u  
  { {1RI!#[\  
Cond cd; ff.(X!  
Actor act; T#;W5<"  
public : }?"}R<F|M,  
template < typename T > ]*I:N  
  struct result_1 Z`5jX;Z!  
  { X$o$8s  
  typedef int result_type; hT `kma  
} ; dP>~ExYtm  
6S#Y$2 P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8@Zg@>,  
>]6f!;Rt  
template < typename T > :n'$Txf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :%[=v (G[  
  { q=NI}k  
  do i/ED_<_ Vg  
    { 0GUm~zi1  
  act(t); s@USJ4#  
  } l)V!0eW  
  while (cd(t)); R+'$V$g\X  
  return   0 ; BCDmce`=l  
} $XBn:0U  
} ; tUS)1*{_  
]V|rOtxb  
3 [R<JrO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H .F-mm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 zV)(i<Q  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 K gN=b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UKYQ @m  
下面就是产生这个functor的类: F32N e6Y6"  
8v$ 2*$  
XJx$HM&0M  
template < typename Actor > $uw[X  
class do_while_actor DtXQLL*fl(  
  { $;kFuJF  
Actor act; !Zo we*`  
public : (mO{ W   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j_` [Z  
s}2TJa  
template < typename Cond > D{-h2=V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "4Joou"U  
} ; ;yfKYN[  
;kSRv=S  
3Go/5X/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -s?f<f{  
最后,是那个do_ = NHE_ 4/p  
rF9|xgFK  
[}xVz"8V  
class do_while_invoker 6`K R  
  { ,2t|(V*"&  
public : $8/=@E{51  
template < typename Actor > baLO~C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [NG~FwpRf  
  { ~q5aMy d<  
  return do_while_actor < Actor > (act); UQ0Sf u  
} F52%og~N  
} do_; Hrjry$t/J  
`SFA`B)[5@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AcZ{B<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }BF!!*  
最后来说说怎么处理break和continue bQU{)W  
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。 |PGF g0li  
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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