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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >TY;l3ew  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0y+^{@lU  
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, GBT|1c'i  
! |UX4  
X^K^az&L  
{-8Nq`w  
  class filler 'Grii,  
  { goA=U  
public : elQjPvb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z\xnPhV  
} ; yCav;ZS_  
`lWGwFgg(  
I`H&b& .`  
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: Sk/@w[  
) $b F*  
BV:Ca34&  
BQ)>}YHk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W/hzo*o'g  
vdC0tax  
[l3\0e6-/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B^r?N-Z A  
;?tH8jf>  
K) fKL   
{H)hoAenA  
二. 战前分析 {+=hYB|&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Z,e|L4&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R54ae:8  
]& ckq  
lnHY?y7{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T3@2e0u )  
  /* --------------------------------------------- */ >Zs!  
vector < int *> vp( 10 ); 6V%}2YE?X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vt2. i$u  
/* --------------------------------------------- */ G<D8a2q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \<*F#3U1  
/* --------------------------------------------- */ (${ #l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tWTHyL  
  /* --------------------------------------------- */ #~)A#~4O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =eUKpYI  
/* --------------------------------------------- */ 5X=1a*2']  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zk((VZ(y  
2[ofz}k]r)  
gBv!E9~l  
I`X!M!dB)  
看了之后,我们可以思考一些问题: [`b,SX x  
1._1, _2是什么? gac31,gH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +]A,fmI.  
2._1 = 1是在做什么? uX3yq<lK"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vJ}WNvncVF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qnboXGaFu  
RQ =$, i`  
zKGZg>q  
三. 动工 )'T].kWW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7PMz6  
T` h%=u|D  
&)tiO>B^6  
G=|?aK{p  
template < typename T > Zf3(! a[  
class assignment Ig}hap]G  
  { G\dPGPPM  
T value; i/+^C($'f  
public : g;'S5w9S  
assignment( const T & v) : value(v) {} H=C~h\me?  
template < typename T2 > # o/;du  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .1RQ}Ro,<  
} ; hdx_Tduue  
*6` ^8Y\  
LYECX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v#&;z_I+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  Y4 z  
jH9PD8D\  
@I?,!3`jS  
<Y7j'n  
  class holder /~u^@@.  
  { bWp:!w#K  
public : ^3$U[u%q/{  
template < typename T > a<q9~QS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,--#3+]XU  
  { f}(4v1 T  
  return assignment < T > (t); aOGoJCt C  
} p-{ 4 $W  
} ; F\xIVY  
S1Y,5,}  
T$"~V u  
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: fYy w2"  
pLCj"D).M  
  static holder _1; gi,7X\`KQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8xAIn>,_  
oQ r.cKD ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g $Y]{VM.J  
而不用手动写一个函数对象。 d.~ns4bt9  
G{fPQ=  
]vz6DJs  
nc:/GxP  
四. 问题分析 g4=1['wW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 t;VMtIW+E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7V::P_aUY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xIm2t~io  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rtz-kQ38R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X,l7>>L{g  
#)7`}7N  
五. 问题1:一致性 =@M9S  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z3i`O La  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yv]vl6<  
DSRc4 |L  
struct holder i4D]>  
  { ^UKY1Q .  
  // C;HEv q7  
  template < typename T > L;")C,CwQ  
T &   operator ()( const T & r) const \-]Jm[]^  
  { E*5aLT5!,  
  return (T & )r; * cW%Q@lit  
} ^-PYP:*  
} ; "r@#3T$  
5}hQIO&^%  
这样的话assignment也必须相应改动: z_xy*Iif  
9_5>MmiB  
template < typename Left, typename Right > 5A`>3w{3n  
class assignment ASoBa&vX  
  { a. D cmy{  
Left l; W?zj^y[w  
Right r; A'jL+dI.  
public : Q" h]p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mv:@D  
template < typename T2 > u-iQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \Qah*1  
} ; jm<^WQ%Cc  
Ry X11XU  
同时,holder的operator=也需要改动: *(yw6(9%  
;hq_}.  
template < typename T > ? 3fnt"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N7"cMAs\G  
  { 2Xv}JPS2As  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }rmr0Bh  
} Dz~^AuD6  
k8st XW-w  
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。 l H_pG~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )fXw~  
F~eYPaEKy!  
return l(rhs) = r; >Vq07R  
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。 /'DAB**  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4uO88[=  
xM<aQf\j  
template < typename Tp > /1/'zF&R-  
class constant_t G2wSd'n*y  
  { @*xP A  
  const Tp t; t&43)TPb.  
public : -!~pa^j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RjUrpS[I  
template < typename T > j7g>r/1eE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^^ix4[1$Z  
  { J#wf`VR%  
  return t; ,|$1(z*a{c  
} b)Nd}6}<?  
} ; j07A>G-=  
q/*veL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3:WHC3}W  
下面就可以修改holder的operator=了 <bW~!lv  
<Sd ef^  
template < typename T > (kX:@9Pn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3; z1Hp2X  
  { uYlyU~M:D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m=h/A xW  
} !sI^Lh,Y  
P*;[&Nn4  
同时也要修改assignment的operator() s~(`~Y4  
)Az0.}  
template < typename T2 > b (@GKH"W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^"lEa-g&  
现在代码看起来就很一致了。 ^2BiMH3j  
Q$p3cepsK  
六. 问题2:链式操作 ;8MQ'#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M*T!nwb  
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。 :_HdOm  
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。 /z!y[ri+J  
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。 W^HE1Dt]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B)DuikV.D  
nvQX)Xf  
template < typename T > jpYZ) So-  
struct result_1 KIY`3Fl09  
  { N?rE:0SJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y#9bM $x7  
} ; 5>S1lyam  
^ux'-/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L"1AC&~ u  
_ j'm2BA O  
template < typename T > "u sPzp5  
struct   ref G 9 &,`  
  { 7ieAd/:_  
typedef T & reference; w ?"M  
} ; Zr6.Nw  
template < typename T > s4f{ziLp  
struct   ref < T &> h~%8p ]  
  { vY4}vHH2  
typedef T & reference; WyB^b-QmDh  
} ; 73u97oe>1  
mcQ A'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pR2U&OA  
wLI1qoDM  
template < typename T > S Cn)j:gH;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W4P\HM>2  
  { dqB N_P%  
  return l(t) = r(t); FD%OG6db];  
} 'bH~KK5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8yOhKEPX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TntTR"6aD  
ZjY?T)WE9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z&#^9rM"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XLYGhM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >Z gV8X:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X<W${L$G  
最后的布局是: b ~]v'|5[  
                Add V4Qy^nn1  
              /   \ PD^ 6Ywn>s  
            Divide   5 /={N^8^=x  
            /   \ u^'X>n)oL#  
          _1     3 H;AMRL o4z  
似乎一切都解决了?不。 ]d{lS&PRlg  
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。 Wzff p}V  
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。 "Il) _Ui  
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: i;qij[W.z  
q!><:"#[G  
template < typename Right > 5mL4Zq"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *(wxNsK  
Right & rt) const dqgr98  
  { &+hk5?c /  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fpO2bD%$8  
} l  LBzY`j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c1R[Hck  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 H<nA*Zf2@R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 HHgv, bC!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 23ho uS   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 spQr1hx<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^)`e}}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2"}Vfy  
Ed_Fx'  
template < class Action > 5~[][VV^  
class picker : public Action [T [] U   
  { nsq7dhq  
public : T^$`Z.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i3L2N~:V  
  // all the operator overloaded f }.t  
} ; eqOT@~H  
9R-2\D]  
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。 d mTZEO  
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: <wd;W;B  
?} E M,  
template < typename Right > -i91nMi]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,E%O_:}R  
  { {C8IYBm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *].qm g%  
} j]-_kjt  
>-3>Rjo>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  -V"W  
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。 |v#D}E  
Zrgv*  
template < typename T >   struct picker_maker +.rOqkxJ  
  { k3Puq1H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {}RU'<D  
} ; {z;K0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0#m=76[b  
  { E*,nKJu'r  
typedef picker < T > result; 6u`$a&dR'l  
} ; v7hw%9(=  
m9D Tz$S.  
下面总的结构就有了: v<(+ l)Ln  
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。 $|[N3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k#/cdK!K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #2Vq"Zn  
至此链式操作完美实现。 ])?h ~  
w~=xO_%  
#IDLfQ5g  
七. 问题3 *L Y6hph"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OOABn*  
Fs=)*6}&  
template < typename T1, typename T2 > <{YzmN\Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 23'{{@30  
  { /Ah'KN|EN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %z.d;[Hs  
} im)r4={ 9  
P{J9#.Zq&s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: JFNjc:4{0  
!HhF*Rlr  
template < typename T1, typename T2 > s%~Nx3,  
struct result_2 5'`DrTOA  
  { Nm-E4N#'i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0;OZ|;Z  
} ; )1GJ^h$l  
n\BV*AH  
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? */@I$*  
这个差事就留给了holder自己。 :hWG:`  
    +^AAik<yl  
*xj2Z,u  
template < int Order > VP~%,=  
class holder; zYWVz3l  
template <> Z0XQ|gkH  
class holder < 1 > <y7Hy&&y-  
  { ~RBa&Y=Mb  
public : -r~9'aEs  
template < typename T > <*/Z>Z_c2  
  struct result_1  b=Ektq  
  { ,[dvs&-*  
  typedef T & result; [a~@6*=  
} ; ~,8#\]xR  
template < typename T1, typename T2 > q@ wX=  
  struct result_2 L`9.Gf  
  { E7w^A  
  typedef T1 & result; y4=T0[ V  
} ; F8/n;  
template < typename T > Qs8yJH`v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g 4 $  
  { VyNU<}  
  return (T & )r; e(&u3 #7Nn  
} )Q}Q -Zt  
template < typename T1, typename T2 > R,OT\FQ<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \TDn q!)?  
  { Zz 'g&ewo  
  return (T1 & )r1; `/i/AZ{  
} WOeLn[  
} ; 1L?W+zMO  
6O0aGJ,H  
template <> $j@P 8<M7  
class holder < 2 > uI9+@oV  
  { hew"p(`  
public : adgd7JjI*  
template < typename T >  s%5XBI  
  struct result_1 ,u- 9e4  
  { E4.A$/s8[  
  typedef T & result; pY%KI  
} ; x[+bLlb  
template < typename T1, typename T2 > BXz g33  
  struct result_2 xnw'&E  
  { (VHPcoL  
  typedef T2 & result; WV p6/HS  
} ; ]zIIi%  
template < typename T > \SYeDy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &#.>-D{  
  { 2Ib 1D  
  return (T & )r; sP=^5K`g  
} ]j$(so"  
template < typename T1, typename T2 > mGF)Ot R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &Rz-;66bN  
  { K&"X7fQ  
  return (T2 & )r2; OW!y7  
} +-5YmN'  
} ; I@#IXH?6  
,WW=,P  
DC_k0VBn  
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> >。 CqU^bVs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QXy= |  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \E05qk_;K  
]<Q&  
return l(i, j) = r(i, j); fy&u[Jd{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #nZPnc:  
P9q=tC3^  
  return ( int & )i;   
  return ( int & )j; $ma@z0%8}  
最后执行i = j; %):pfM;b  
可见,参数被正确的选择了。 h2?\A%  
3m$Qd#|  
VT#`l0I }  
|S:erYE,G  
@,W5K$Ka=  
八. 中期总结 p&HO~J <w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: EV|W:;Sg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _[wG-W/9R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |=:hUp Jp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r;wm`(e  
Z:2%gU&W  
)?6%d  
={o)82LV  
lB#7j  
5as5{"l  
九. 简化 'cc{sjG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Np$ue }yr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l2Rnyb<;;  
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: 'UuHyC2Ha3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IQ xi@7%&  
  +-*/&|^等 J 5xZL v  
2. 返回引用。 <P]%{msGH  
  =,各种复合赋值等 O+[s4]  
3. 返回固定类型。 1/?K/gL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rcH{"\F_/  
4. 原样返回。 3`NSSS  
  operator, Tv~Ho&LS  
5. 返回解引用的类型。 ^D ;EbR  
  operator*(单目) 9}a&:QTHR  
6. 返回地址。 m)r,  
  operator&(单目)  &!wtH  
7. 下表访问返回类型。 K\mFb  
  operator[] y!q`o$nK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b+$wx~PLi  
  operator<<和operator>> ;r.#|b  
0eK>QZ_  
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。 M<Dvhy[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t=jG$A  
^U,Dx  
template < typename Left > gplrJaH@  
struct value_return i#*lK7  
  { p$*P@qm  
template < typename T > ~I~lb/  
  struct result_1 F9A5}/\  
  { =&DuQvN,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sJ5#T iX  
} ; %D% Ok7s})  
+NeoGnj  
template < typename T1, typename T2 > $)6M@S  
  struct result_2 Wo,93]  
  { 0;4 YU%u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <vxTfE@>bp  
} ; }2Y`Lr  
} ; (''w$qq"D  
7=qvu&{  
VM;vLUu!e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ob|^lAU  
ocpM6b.fK  
下面我们来剥离functor中的operator() '#Do( U'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J\ J3 'u  
8~|v:qk  
return l(t) op r(t) VAe[x `  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N0 mh gEA  
return op l(t) <KI>:@|Sc  
return op l(t1, t2) :EH>&vm  
return l(t) op us.IdG  
return l(t1, t2) op :X}Ie P  
return l(t)[r(t)]  J2Qt!-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {j4&'=C:  
JcfGe4  
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: ZzP&Zrm  
单目: return f(l(t), r(t)); oqg +<m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,v?FR }v  
双目: return f(l(t)); d\8j!F^=  
return f(l(t1, t2)); TFz k5  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~c*kS E2X  
T#vY(d  
struct meta_divide Rv.IHSQUo  
  { vV"I}L  
template < typename T1, typename T2 > QcjsQTAbk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  2 av=W  
  { NiRb:F-  
  return t1 / t2; SEE:v+3|  
} NW&2ca  
} ; as!P`*@  
GXRW"4eF5  
这个工作可以让宏来做: sN) xNz  
en6;I[\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :Smyk.B2!  
template < typename T1, typename T2 > \ Q9;VSF)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *Y!RU{w+Z  
以后可以直接用 b~<:k\EE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Mq#Hi9SKY  
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 .LbAR u  
(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。。。) abS3hf  
!JVv`YN  
F'JT7# eX  
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 8I<j"6`+Q  
A.RG8"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `\/\C[Gg  
class unary_op : public Rettype $FZcvo3@*S  
  { Tl+PRR6D*  
    Left l; `P$X`;SwE  
public : Fzn !  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vN~joQ=d  
vJsg6oH  
template < typename T > 7$8DMBqq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -M4VC^_  
      { IIF <Zkpb  
      return FuncType::execute(l(t)); pOj8-rr  
    } CBz=-Xr  
S,a:H*Hf  
    template < typename T1, typename T2 > IOJLJ p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =?N$0F!  
      { ?30pNF|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yQ&C]{>TS  
    } 1Ve~P"w  
} ; ~B7<Yg  
VZ7E#z+nM#  
*?>52 -&b  
同样还可以申明一个binary_op ih |&q  
,vBB". LY'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zz8NBO  
class binary_op : public Rettype z(#dL>d$'  
  { :8N{;aui  
    Left l; IYr}%:P)  
Right r; ;1>V7+/  
public : ZmJ<FF4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OM`Ws5W}f  
~D`  
template < typename T > U99Uny9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cm0K-~ U  
      { FV/lBWiQQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _<l)4A3rS  
    } o  WAy[  
FtDF}   
    template < typename T1, typename T2 > 2tQ?=V(Di  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Ew77  
      { WHu[A/##']  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JIf.d($ ~:  
    } 8x8nQ *_  
} ; ll?Qg%V[t  
Nk1p)V SC  
PO|gM8E1x?  
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 cE?p~fq<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EOS[MjX+J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1bjWWNzQA  
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。 D8{f7{nY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &z>iqm"Ww  
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。。。 dl6Ju  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  "Id 1H  
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) NS "1zR+  
下面是修改过的unary_op ^S(QvoaQ  
DU-dIq i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .}E@ 7^X  
class unary_op e488}h6#m  
  { i8#:y`ai  
Left l; =<AG}by![  
  h dqr~9  
public : 6w_TL< S  
S8C} C#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &4*f28 s  
Fz5eCe\B  
template < typename T > /!60oV4p0  
  struct result_1 Fz| r[  
  { d^0-|sx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vOl3utu7  
} ; l-SVI9|<0  
4~hP25q  
template < typename T1, typename T2 > " ^!=e72  
  struct result_2 KbH|'/w  
  { vorb?iVf>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; & sXMB  
} ; V|<'o<h8  
f{|n/j;n=C  
template < typename T1, typename T2 > .Vs|&c2im  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7'ws: #pC  
  { KXBTJ&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >xXq:4l>}  
} SjcX|=S  
h|<;:o?yh  
template < typename T > Zj0h0Vt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  }s8xr>  
  { ^}<]sjmk  
  return OpClass::execute(lt(t)); !lp7}[k<y  
} 0QEcJ]Qb8  
Of eM;)  
} ; ciW;sK8  
V3/OKI\o  
7(H?3)%0  
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 ?gjkgCbC#  
好啦,现在才真正完美了。 W~s:SN  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]puDqu5!  
]UZP dw1D  
template < typename Right > %PPkT]~\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x@|10GC#:  
  { M-8d*#_P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "J `#  
} +hs:W'`%  
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。 khQ fLA  
%d /]8uO  
~SXqhX-`  
f^Q)lIv  
r_o\72  
十. bind g$z6*bL  
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。 1b@]^Ue  
先来分析一下一段例子 _OK!/T*FBt  
;U?323Z  
)W1[{?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <co:z<^lqu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :2~2j-m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <4I`|D3@  
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。 p;mV?B?oAQ  
我们来写个简单的。 .AF\[IQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^vI`#}?  
对于函数对象类的版本: #5X+. !L  
HrRw  
template < typename Func > = jTC+0u  
struct functor_trait T|5uywA|  
  { hS^8/]E={  
typedef typename Func::result_type result_type; r6nWrO>y  
} ; 66po SZR@  
对于无参数函数的版本: k?_uv  
) LohB,?  
template < typename Ret > (7X^z&2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j<h0`v  
  { 1.nYT*  
typedef Ret result_type; R !>SN0  
} ; d\tA1&k71  
对于单参数函数的版本: T5_rPz  
_t6 .9CXl  
template < typename Ret, typename V1 > mzf^`/NO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P+rDln {  
  { PE6ZzxR|U<  
typedef Ret result_type; c3O&sa V!  
} ; G6X5`eLQ  
对于双参数函数的版本: gi8f)MNP?~  
5+/XO>P1m|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WT1d'@LY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ra1_XR}  
  { 'Ojxzz*tT  
typedef Ret result_type; Iz!]LW  
} ; \CYKj_c  
等等。。。 U< "k -  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D#d/?\2  
sTxbh2  
template < typename Func > 2rM/kF >g  
struct func_return  y`pgJO  
  { kU{a!ca4  
template < typename T > ?4_ME3$t  
  struct result_1 Crezo?  
  { $/Llzpvny  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p }3$7CR/  
} ; z:A_  
a *nCvZ  
template < typename T1, typename T2 > sLc,Dx"+  
  struct result_2 v `;Hd8  
  { 9{-H/YS\_s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bMqFrG  
} ; @/='BVb'T  
} ; "XU)(<p  
K!v\r"N  
GGsAisF"N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s6Il3K f  
SgQ(#y|vV  
template < typename Func, typename aPicker > $?DEO[p.  
class binder_1 n/% M9osF  
  { s@*i  
Func fn; B_"PFWwg  
aPicker pk; UTO$L|K  
public : sRC?l_n;  
cvjZ$Fcc%(  
template < typename T > u0%bv\$m  
  struct result_1 i4)]lWnd  
  { FaKZ|~Y e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <'~6L#>,<  
} ; n m.5!.  
WdbHT|.Aj  
template < typename T1, typename T2 > [f]:h Ji  
  struct result_2 !j9(%,PR  
  { J$S*QCo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qa"4^s  
} ; .+5;AtN  
hSaw)g`w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CJ6vS  
%U9f`qE  
template < typename T > vg5fMH9ZZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Zo+F]3d  
  { D 75;Y;E  
  return fn(pk(t)); \OkJX_7  
} ,8stEp9~h]  
template < typename T1, typename T2 > YOUX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ESuP ZB  
  { <,J O  
  return fn(pk(t1, t2)); GYV%RD#  
} lN_b&92  
} ; VI)hA ^ S  
}'h\;8y  
}*7Gq  
一目了然不是么? f+2mX"Z[F  
最后实现bind 0"i QHi  
X&A2:A 6\+  
i1!Y {  
template < typename Func, typename aPicker > o}yA{<"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n`p/;D=?  
  { Bd[H@oKru  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5Trc#i<\  
} #,OiZQJC  
~$YasFEz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +B4i,]lCx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J$ &2GAi  
%< Jj[F  
十一. phoenix M+7jJ?n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZC)m&V 1  
1JZhcfG  
for_each(v.begin(), v.end(), KD'}9{F,  
( % xBQX  
do_ 'N/u< `)  
[ -90X^]  
  cout << _1 <<   " , " +<WNAmh   
] m21H68y  
.while_( -- _1), v=-T3 n  
cout << var( " \n " ) MFqb_q+  
) jr^btVOI#\  
); v5*JBW+c*  
]MB6++.e  
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: KnUVR!H|  
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 !Za yN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P#AS")Sj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YH&0Vy#c$  
nsu RG  
JC7:0A^  
template < typename Cond, typename Actor > H)5"<=]  
class do_while ?F|F~A8dr  
  { 5zH_yZ@+  
Cond cd; 3/8<dc  
Actor act; 2QKt.a  
public : z!)@`?  
template < typename T > E+Dcw  
  struct result_1 9M@,BXOt  
  { @[]#[7  
  typedef int result_type; %4Yq (e  
} ; \Z-Fu=8J8^  
^[b DE0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M/YS%1  
(.kzJ\x  
template < typename T > HaQox.v%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ccy q~  
  { @E=77Jn[px  
  do <BK?@Xy  
    { ghW  
  act(t); eqqnR.0  
  } ME*A6/h  
  while (cd(t)); S4 s#EDs  
  return   0 ; </_.+c [  
} 0Q[;{}W}  
} ; }`]Et99Q5  
lDZ~  
l _zTpyOZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cw~fP[5XMF  
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。 t_\&LMD  
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。 H"wIa8A  
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。  Rp6q)  
下面就是产生这个functor的类: =|H.r9-PK6  
}w{E<C(M  
x}#N?d  
template < typename Actor > 2g;Id.i>  
class do_while_actor i>(TPj|  
  { /b410NP5  
Actor act; 1+qP7 3a^  
public : uz;eY D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CM)V^k*  
<>V~  
template < typename Cond > Ka$lNL3<j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s $ ?;C  
} ; [ZS.6{vr  
x::d}PP7  
D{JwZL@7k2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C4gzg  
最后,是那个do_ j2mMm/kq\  
uS! V_]  
T5wVJgN>  
class do_while_invoker *O7PH1G  
  { M0%nGpVj>  
public : X=Jt4 h 9  
template < typename Actor > D0h6j0r 5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C{,Vk/D-0  
  { T75N0/teS  
  return do_while_actor < Actor > (act); nY,LQ0r  
} |Gr@Mi5  
} do_; P[r$KGz  
T NF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \ZBz]rh*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \xmDkWzE  
最后来说说怎么处理break和continue _AH_<Z(  
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。 <|hrmwk|  
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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