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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >=+: lD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |3{"ANmm'  
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, \Hs*46@TC  
&h<\jqN/  
)nM<qaI{  
XTro;R=#  
  class filler _yN&+]c  
  { hq|I%>y  
public : hzcSKRm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L%Mj{fJ>Wm  
} ; \)'5V!B|s  
FMNT0  
oH ] _2[ !  
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: L#6!W  
^1mnw@04  
N}\%r&KR=  
o0}kRL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6a!b20IZh  
V<&^zIJUR  
ARd*c?Om  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nd #owjB  
WM8])}<L  
dMlJ2\ ]u  
&)ED||r,  
二. 战前分析 E gD$A!6N8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .:I^O[k  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 s$D"  
5>!I6[{  
^(+@uuBx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dzRnI*  
  /* --------------------------------------------- */ =!N,{V_  
vector < int *> vp( 10 ); "969F(S$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z(Z$>P&4  
/* --------------------------------------------- */ >.1d1#+b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mTU[khEmL=  
/* --------------------------------------------- */ Tf{lH9ca$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F"| ;  
  /* --------------------------------------------- */ s^R$u"pFs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3\2^LILLO  
/* --------------------------------------------- */ eZdFfmYW^R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9cXL4  
UpSa7F:Uw  
'Y22HVUX  
[R(dCq>  
看了之后,我们可以思考一些问题: dh-?_|"  
1._1, _2是什么? lKBI3oYn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q5G`N>"V  
2._1 = 1是在做什么? Y1-=H)G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 W1 \dGskV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m`9P5[m#x>  
S|  
@ *&`1  
三. 动工 !%/2^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .Mxt F\  
49tJ+J-N  
A)80qx:  
7TB&Q*Zf  
template < typename T > cMoBYk  
class assignment W_bA.z T{  
  { = J0r,dR  
T value; 2= )V"lR\  
public : J 7HOSFwXn  
assignment( const T & v) : value(v) {} RHu4cK!5  
template < typename T2 > RH^; M-'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WiqkC#N  
} ; -?L3"rxAP  
#:E^($v  
q-r5zGI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =6d'/D#J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Zfc{}ius  
T?KM}<$(O  
},%, v2}  
S76x EL  
  class holder $VJE&b  
  { "\O{!Hj8  
public : J?/NJ-F  
template < typename T > nkkUby9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j)mi~i*U  
  { ?OBB)hj  
  return assignment < T > (t); Z|BOuB^   
} +:3p*x%1H  
} ; )VeeAu)p  
L"'L@ A|U  
EASN#VG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @N6KZn |R  
nnuJY$O;M  
  static holder _1; |k<5yj4?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (AT)w/  
kPYQcOK8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RY9Ur  
而不用手动写一个函数对象。 X<uH [  
@#::C@V]  
^)1!TewCY  
h{CMPJjD  
四. 问题分析 8nTdZu  
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。 bJB* w  
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。 {W%/?d9m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BFPy~5W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Wl{wY,u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S~\u]j^%y  
QuBaG<  
五. 问题1:一致性 zvKypx  
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?| z<u@::  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v;:. k,E0  
tRXR/;3O  
struct holder *?!A  
  { 6D29s]h2  
  // puK /;nns  
  template < typename T > Ql9 )  
T &   operator ()( const T & r) const cpQhg-LY|  
  { 18JAca8Zs  
  return (T & )r; #4{9l SbU  
} +.|8W!h`1  
} ; lt|UehJ F  
ePY69!pO5e  
这样的话assignment也必须相应改动: ol@LLT_m  
dUP8[y  
template < typename Left, typename Right > RQW<Sp~  
class assignment YA@OA$`E  
  { 6@J)k V  
Left l; L7B(abT9e  
Right r; F17nWvF  
public : =Cp}iM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F2Co Xe7  
template < typename T2 > NplkhgSj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jHpFl4VPz  
} ; *h2)$^P%  
#6za  
同时,holder的operator=也需要改动: (\ Gs7  
^vr`t9EE  
template < typename T > -MItZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~ MW_=6U  
  { "%)^:('Ki  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u|8yV.=R  
} (Q6}N'T  
LE@`TPg$R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <'<{|$Pw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y0cB@pWp  
-\~D6OA  
return l(rhs) = r; oWdvpvO  
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。 r^!P=BS{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZH=oQV)6  
&g5+ |g (  
template < typename Tp > y%xn(Bn  
class constant_t dS"%( ?o  
  { ntEf-x<  
  const Tp t; UU 2 =W  
public : }~$96|J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N TL`9b  
template < typename T > (ZHEPN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?o.Q  
  { .RxAYf|  
  return t; Zn"1qLPF  
} \!,qXfTMB  
} ; |k=L&vs  
(f?&zQ!+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L\y>WR%s  
下面就可以修改holder的operator=了 2?nhkast#=  
;c;PNihg  
template < typename T > A+bU{oLr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PH3#\ v.   
  { 9|RR;k[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $.-\2;U  
} o;2QZ"v  
M}BqSzd*  
同时也要修改assignment的operator() \hFIg3  
ET}Dh3A  
template < typename T2 > 4^Ghn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _T[m YY  
现在代码看起来就很一致了。 d}RR!i`<N  
4]3(Vyh`  
六. 问题2:链式操作 'hl4cHk14  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J,j!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1VC:o]$  
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。 G!3d!$t  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #jNN?,ZK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iLD:}yK  
&ZUV=q%g9n  
template < typename T > T?'Vb  
struct result_1 o$-!E(p  
  { ds"q1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sZ9VXnz24  
} ; ESt@%7.F  
Zqnwf  
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: >gFEA0-  
=g+Rk+jn  
template < typename T > ]EZiPW-uy  
struct   ref MUfhk)"  
  { @>sZ'M2mq  
typedef T & reference; /htM/pR  
} ; f/6,b&l,  
template < typename T > jsOid5bs  
struct   ref < T &> =vZF/r  
  { f]Q`8nU  
typedef T & reference; sHQ82uX  
} ; y,QJy=?  
:gJ?3LwTf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t\%gP@?  
/"%(i#<)xs  
template < typename T > x[5uz))  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yq2pg8%  
  { I>(\B|\6  
  return l(t) = r(t); vMB`TpZ  
} 6@[7  
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。 lboi\GP|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rW(<[2vg  
V O= o)H\  
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  YXr"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ht 1d[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U4*Q;A#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c$ skLz  
最后的布局是: w`$M}oX(  
                Add 1$#{om9  
              /   \ fyE#8h_>4  
            Divide   5 s35`{PR  
            /   \ ^<VJ8jk<  
          _1     3 [|!A3o  
似乎一切都解决了?不。 OEFAL t  
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。 H<`<5M8  
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。 ;9rS[$^$O  
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: "bC1dl<  
k6?;D_dm  
template < typename Right > !ENDQ?1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F$k^px  
Right & rt) const $|V@3`0  
  { ?\.aq p1B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LnZC)cL P/  
} H ]x-s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %P2l@}?a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 = olmBXn/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yxx'g+D*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 iir]M`A.-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <_N<L\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Z/f%$~Ch  
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: <+mYC'p  
EkvTl-  
template < class Action > DZ7<-SFU  
class picker : public Action @z-%:J/$  
  { Q`kJ3b   
public : v?=y9lEH@%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mhDC1lXF  
  // all the operator overloaded v{[:7]b_=  
} ; t) :'XGk@  
Sb& $xWL  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 y9xvGr[l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >3Mzs AH\  
y`|86` Y  
template < typename Right > ,&5\`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ey#7L M)  
  { !\ 6<kQg#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4{rqGC /  
} !F|#TETrt  
Sbp].3^j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W:gpcR]>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 fZ5zsm'N  
nde_%d$  
template < typename T >   struct picker_maker <Cbi5DtR  
  { u9zEhfg8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5Y(<T~  
} ; Bgvv6(i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L HW\A8  
  { Qu;cl/&  
typedef picker < T > result; lPaTkZw  
} ; ;[-TsX:  
HPz3"3n!  
下面总的结构就有了: :yi?<  
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。 9-3, DxZ}  
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。 . \t8s0A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rn9n_)  
至此链式操作完美实现。 Oe~x,=X)  
?-Zl(uX  
 J^V}%N".  
七. 问题3 s ]XZQr%  
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。 J_S8=`f%  
$&~moAl  
template < typename T1, typename T2 > 2t,N9@u=UN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J{!U;r!6  
  { |Fi{]9(G2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6|G&d>G$_  
} <%iRa$i5  
e1OGGF%E n  
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: $Vp*,oRL  
.US=fWyrb  
template < typename T1, typename T2 > ~~\C.6c#  
struct result_2 q)j_QbW)  
  { TKe\Bi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B{ Ab #  
} ; :*} -,{uX  
'EHt A9M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YWFq&II|Z  
这个差事就留给了holder自己。 uo8[,'  
    7M/v[dwL  
m!K`?P]:N  
template < int Order > ('k9XcTPP  
class holder; q S qS@+p  
template <> 2z9s$tp  
class holder < 1 > "P9(k>  
  { ?Qxf~,F  
public : FMi:2.E  
template < typename T > vvI23!H  
  struct result_1 2Onp{,'}  
  { vR3\E"Zi  
  typedef T & result; f OasX!=  
} ; bEKhU\@=J  
template < typename T1, typename T2 > %b[>eIJU#  
  struct result_2 2{Y~jYt{h  
  { z?^oy.  
  typedef T1 & result; K0YQ b&*k  
} ; m{;j r<  
template < typename T > |z7V1xF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hp1+9vEN  
  { OUk"aAo  
  return (T & )r; -3K01p  
} \(A A|;  
template < typename T1, typename T2 > GoLK 95"]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @jxP3:s  
  { ^6On^k[|fw  
  return (T1 & )r1; l0 8vF$k|d  
} xG(xG%J  
} ; bu9.Hv T'  
GXp`yK9c  
template <> J= [D'h  
class holder < 2 > yAiO._U  
  { kV+%(Gl8  
public : c'.XC}  
template < typename T > lvsj4 cT  
  struct result_1 !-t,r%CG  
  { O9C&1A|lA  
  typedef T & result; eaAGlEW6J  
} ; [ {$%9lm  
template < typename T1, typename T2 > Bd]k]v+  
  struct result_2 /%mT2  
  { ;1HzY\d%<  
  typedef T2 & result; ]rG/?1'^i  
} ; /9e?uC6  
template < typename T > n$F~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,$} xPC  
  { uGv|!UQw  
  return (T & )r; {Q}F.0Q  
} L>h|1ZK  
template < typename T1, typename T2 > yQ)&u+r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A;<wv>T  
  { gYCr,-_i  
  return (T2 & )r2; ?<`oKBn  
} :h(` eC  
} ; " Lh&s<[  
q;}iW:r&Q  
\_  V*Cs  
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> >。 _u+ 7>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mj{w/'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Pa6pq;4St  
r'`7}@H*  
return l(i, j) = r(i, j); * bd3^mP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $J^fpXO  
t/}NX[q  
  return ( int & )i; ^v `naA(  
  return ( int & )j; ftG3!}  
最后执行i = j; o] Xt2E  
可见,参数被正确的选择了。 41x"Q?.bY  
/O5&)%N  
d:k n%L6k_  
Wqkzj^;"G  
lYTQg~aPm  
八. 中期总结 X$;&Mdo.  
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: |his8\C+x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B>W8pZu-J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0-uw3U<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XZ . T%g  
_6Y+E"@zs  
9b&|'BBW  
9vz\R-un  
4-t^?T: qF  
5f{P% x(  
九. 简化 :\vs kk),  
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。 |{&M#qXe  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )S 7+y6f&*  
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: WR3,woo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `sCn4-$8  
  +-*/&|^等 ,sIC=V +  
2. 返回引用。 @AF<Xp{  
  =,各种复合赋值等 V^,eW!  
3. 返回固定类型。 gfs;?vP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zGFD71=#  
4. 原样返回。 i84!x%|P  
  operator, <:V~_j6P0  
5. 返回解引用的类型。 tEL9hZzI  
  operator*(单目) veHe   
6. 返回地址。 w`;HwK$ ,  
  operator&(单目) fz\Q>u'T  
7. 下表访问返回类型。 UXlZI'|He  
  operator[] puJB&u"4L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >v%js!`f  
  operator<<和operator>> J09jBQ] R  
y ?&hA! x  
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。 kzjuW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ujRXAN@mC  
+4.s4&f)  
template < typename Left >  #D4  
struct value_return {BmqUoZrC  
  { G.H8 ><%  
template < typename T > {g! 7K  
  struct result_1 : oXSh;\  
  { 4/Y?eUQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J\r\_P@;c  
} ; ]bJz-6u#:  
?0_<u4  
template < typename T1, typename T2 > V D~5]TQ  
  struct result_2 \4L ur  
  { 0eNdKE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %W"u4 NT7  
} ; {2h *NFp  
} ; vY-CXWC7  
CtXbAcN2B  
V6X )L>!xx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '< U&8?S  
-BH/)$-$  
下面我们来剥离functor中的operator() O|V0WiY<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !,$#i  
7ocUFY0"  
return l(t) op r(t) ]*#i_dho7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >!t3~q1Cn  
return op l(t) _6nAxm&x`%  
return op l(t1, t2) u<Kowt<ci  
return l(t) op UPI- j#yc  
return l(t1, t2) op "5&"Ij,/  
return l(t)[r(t)] ^o{{kju  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Qds<j{2  
rXi&8R[  
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: [zx|3wWAX-  
单目: return f(l(t), r(t)); l S)^8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {+WBi(=W  
双目: return f(l(t)); w6i2>nu_O  
return f(l(t1, t2)); ryVYY> *(K  
下面就是f的实现,以operator/为例 b^VRpv  
nwU],{(Hgr  
struct meta_divide &KjMw:l  
  { } Bf@69  
template < typename T1, typename T2 > az F!V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #4JMb#q0E  
  { r8s>s6vm  
  return t1 / t2; fAgeF$9@  
} rO7_K>g?  
} ; u%~'+=  
|%C2 cx  
这个工作可以让宏来做: [kg?q5F)  
!0W(f.A{K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `NN P<z+\  
template < typename T1, typename T2 > \ 8Yh'/,o=L#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~.: { Ik]  
以后可以直接用 :C*}Yg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]E-/}Ysz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^OKm (  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f~NS{gL*  
w7Yu} JY^  
KL'1)G"OH  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o8R_ Ojh  
itYoR-XJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EB}B75)x  
class unary_op : public Rettype a;xeHbE  
  { SZF 8InyF  
    Left l; ^2~ZOP$A  
public : Kk8wlC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8"j$=T6;W  
c["1t1G  
template < typename T > 6Qkjr</  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,`bW (V  
      { pG#tMec  
      return FuncType::execute(l(t)); _ LHbP=B  
    } ku5|cF*%  
Cw,a)XB  
    template < typename T1, typename T2 > G'\[dwD,u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yv4x.cfI2W  
      { \6|y~5Hw{r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1eD#-tzV  
    } pTCD1)  
} ;  ;j26(dH  
s9ix&m  
nK;d\DO  
同样还可以申明一个binary_op .V hU:_u  
t`8Jz~G`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R4'.QZ-x  
class binary_op : public Rettype G`!,>n 3  
  { a51(ySC}<s  
    Left l; ;\7`G!q  
Right r; I6^y` 2X  
public : k*C69  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l$gJ^Wf2gY  
A;;#]]48  
template < typename T > =3035{\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nX (bVT4i  
      { Z?+ )ox  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }dN\bb{#  
    } tx5bmF;b)  
xw8k<`  
    template < typename T1, typename T2 > Yh1</C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6]1RxrAV  
      { gX{j$]^6G8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q#%LIkeq  
    } SSI> +A  
} ; b$'%)\('g  
5;XC!Gz  
%$&eC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?ES{t4"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  vc: kY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eQ'E`S_d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >Lcu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ? X8`+`nh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 f! +d*9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x<l 5wh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) WfO EI1  
下面是修改过的unary_op z -?\b^  
(csk   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sccLP_#Z  
class unary_op gveGBi  
  { |B (,53  
Left l; aG7Lm2{c"  
  Q,.dIPla  
public : @wXYza0|d  
=#2%[kGq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NN7KwVg  
- k0a((?  
template < typename T > D\G 8p;  
  struct result_1 |KJGM1]G  
  { r3Ol?p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YHN6/k7H  
} ; @lzq`SzM  
Jj ]<SWh  
template < typename T1, typename T2 > l3u[  
  struct result_2 bmHj)^v 5]  
  { A5R"|<UPR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 46f- po_  
} ; qg j;E=7  
Z%?>H iy'o  
template < typename T1, typename T2 > GNW$:=0u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y0 vo-Q  
  { w8+ phN(-M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d*u3]&?x&f  
} %;wD B2k*  
z/j*zU `  
template < typename T > /*g0M2+OZo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ (Y@  
  { %Ok#~>c  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7 :\J2$P  
} pp|$y\ZzB  
6U).vg<  
} ; MZ)lNU l  
R UCUEo63  
|3k r*#  
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 VnN(lJ  
好啦,现在才真正完美了。 Y3|_&\ v6  
现在在picker里面就可以这么添加了: Oh}52=  
}G(#jOYk  
template < typename Right > V~Guw[RA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vb\^xdL>  
  { O4nA ?bA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #}1yBxB<=  
} :tENn r.9v  
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。 ([m4 dr  
<OiH%:G/1  
ke6,&s%{j  
MNh:NFCRA  
{%2p(5FB  
十. bind 5bZ0}^FYF  
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。 JiqhCt\  
先来分析一下一段例子 rxx VLW  
N/C$8D34  
#x;d+Q@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?RE"<L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )3F}IgD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =m|<~t  
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。 2n"-~'3\  
我们来写个简单的。 dM"5obEb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YxnZ0MY  
对于函数对象类的版本: DW,Z})9  
dRs\e(H'  
template < typename Func > # - L<  
struct functor_trait 'QpDx&~QP  
  { 87pu\(,'  
typedef typename Func::result_type result_type; 7iy2V;}  
} ; uEsF 8  
对于无参数函数的版本: 6Po {tKU  
asW W@E  
template < typename Ret > {#t7lV'4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E?&YcVA  
  { R<3 -!p1v  
typedef Ret result_type; iQ;lvOja  
} ; s_Z5M2o  
对于单参数函数的版本: U+-;(Fh~  
x[&)\[t  
template < typename Ret, typename V1 > MTR+|I3V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C,O9?t  
  { A{3nz DLI  
typedef Ret result_type; CTqhXk[  
} ; &i805,lx  
对于双参数函数的版本: *>GRU8_}  
%U[H`E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n-?zH:]GG{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B0g?!.#23  
  { uxX 3wY;M  
typedef Ret result_type; \R 3O39[  
} ; >kuu\  
等等。。。 Vo%ikR #  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `/G9*tIR8g  
-lfbn =3  
template < typename Func > {rF9[S"h  
struct func_return ),,0T/69+9  
  { dF&@q,  
template < typename T > DEPsud;  
  struct result_1 (nkiuCO  
  { N7q6pBA"E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uowdzJ7  
} ; x=W5e ^0?  
1Si$Q  
template < typename T1, typename T2 > ;Rxc(tR!n  
  struct result_2 aMK\&yZD  
  { z2A,*|I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9+Wf*:*EW  
} ; Ln4Dq[M  
} ; f(EO|d^u  
1#zD7b~  
i\>?b)a>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^= kr`5  
'~{kR=+  
template < typename Func, typename aPicker > V_4=0(  
class binder_1 MHCwjo"  
  { CQ{pv3)  
Func fn; YvUV9qps~  
aPicker pk; -|:mRAe  
public : Q}^qu6  
I 'ha=PeVn  
template < typename T > =+VDb5= TV  
  struct result_1 msq2/sS~  
  { :@Ml-ZE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JGYJ;j{E]  
} ; gP ^A  
I!Fd~g9I4  
template < typename T1, typename T2 > Vc8w[oS  
  struct result_2 `Gg,oCQg  
  { 5p7i9"tgn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KO))2GET  
} ; e[QEOx/-h2  
yx<-M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4^^=^c  
jU{~3Gn?  
template < typename T > K7,Sr1O `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; Yt'$D*CP  
  { `@&WELFv{  
  return fn(pk(t)); ]0")iY_  
} EO/TuKt  
template < typename T1, typename T2 > ,H/BW`rL]#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N.V5>2  
  { $b )k  
  return fn(pk(t1, t2)); ] $F%  
} uOx"oR|  
} ; BWkTQd<t  
3'55!DE  
d263#R  
一目了然不是么? )SaMfP1=v  
最后实现bind Q^'xVS_.  
^ b{~]I  
> =Na,D  
template < typename Func, typename aPicker > N8*QAe kN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m&- -$sr  
  { qjN*oM,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;YrmT9Jx6  
} |-]'~ @~  
!3ji]q;uF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c`UizZ  
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。 ]_m(q`_  
4SIS #m  
十一. phoenix ^aqBL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q3u:Tpn4%  
);xTl6Y9  
for_each(v.begin(), v.end(), gZL,xX  
( DLoH.Fd  
do_ VP }To  
[ A ? [Wfq|  
  cout << _1 <<   " , " MwD8a<2Dg  
] LKM;T-  
.while_( -- _1), K*tomy  
cout << var( " \n " ) xE6hE'rh.O  
) p%+'iDb  
); _"#n%@  
5~RR _G  
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: xQxq33\  
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 mfk^t`w_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3oApazH*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V+$fh2t  
._6Q "JAB  
nCLEAe$W\=  
template < typename Cond, typename Actor > XrGP]k6.^  
class do_while 2zkO s:  
  { ,a ":/ /[  
Cond cd; @h%Nn)QBq  
Actor act; dTQW/kAHQ  
public : To,*H OP  
template < typename T > whQJWi=ck  
  struct result_1 CS;4ysNf  
  { 5M#L O@U  
  typedef int result_type; n}8}:3"  
} ; ~6#O5plKc  
p<\7" SB=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E_#?;l>  
rs0Wy  
template < typename T > lB   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RVh{wg  
  { Lwo9s)j<e  
  do YLb$/6gj6  
    { Oh,]"(+  
  act(t); +?6@%mW'  
  } 5jsZJpk$  
  while (cd(t)); wB"`lY   
  return   0 ; X?'pcYSL  
} ]3L/8]:  
} ; }qBmt>#  
5I/lFoy7  
fN6n2*wr(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "Ve9\$_s  
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。 yKC1h`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。 1H8/b D  
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。 Q6xA@"GJ  
下面就是产生这个functor的类: Yb%#\.M/y  
vU9:` @beu  
L fZF  
template < typename Actor > U,Fyi6{~  
class do_while_actor sA oxLI  
  { YVPLHwh/5  
Actor act; 6K^O.VoV^J  
public : wQ81wfr1:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} No*[@D]g  
H`rd bE  
template < typename Cond > (btm g<WT"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EKEJ9Y+47H  
} ; 'i4L.&  
cVDcda|PE  
bP&1tE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N t\ZM  
最后,是那个do_ VPb8dv(a3  
Qw<&N$  
LHSbc!Y'.  
class do_while_invoker JB'XH~4H  
  { @I#uv|=N  
public : P+DIo7VTX  
template < typename Actor > dj{~!}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0!M'z  
  { -! ^D8^s  
  return do_while_actor < Actor > (act); rl]K :8*  
} Y} 6@ w  
} do_; Zr[B*1,ZV  
`Ay:;I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -\2hSIXj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \}_,g  
最后来说说怎么处理break和continue eg24.W9c  
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。 N! I$Qtr,  
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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