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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CH0Nkf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o}Q3mCB  
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, *dx E (dP  
6&"GTK  
{Ok]$0L  
B# o6UO\  
  class filler $g }aH(vf  
  { V17!~  
public : =DXN`]uN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4 udW 6U  
} ; ufocj1IU  
4V'HPD>=V  
be HEAQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: E_#?;l>  
rs0Wy  
^K:-r !v^  
,-SWrp`f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |+Tq[5&R  
?:i,%]zxC  
CTQJ=R"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~ L"?C  
 =tc!"{  
ZDmY${J  
wAc;{60s]  
二. 战前分析 ;e W\41w  
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。 5i=C?W`'  
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 5a5)hmO RB  
ZQ_AqzT3D  
mpd?F 'V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ULzrJbP'7  
  /* --------------------------------------------- */ o`Q.;1(Y'  
vector < int *> vp( 10 ); R#W=*cN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G|z%T`!U1;  
/* --------------------------------------------- */ cT nC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V}Ce3wgvA  
/* --------------------------------------------- */ "-Wb[*U;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rXq{WS`  
  /* --------------------------------------------- */ EvF[h:C2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v4, Dt  
/* --------------------------------------------- */ wQ81wfr1:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); No*[@D]g  
dQy K4T  
aAgQ^LY  
m{r#o?  
看了之后,我们可以思考一些问题: +9B .}t#  
1._1, _2是什么? ]l, ,en5V  
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。 KY\=D 2m  
2._1 = 1是在做什么? v4F+^0?  
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。 P7$/yBI U  
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。 dd *p_4;  
$4BvDZDk`B  
gKtgW&PYm  
三. 动工 =X7_!vSv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $ByP 9=|  
xL"O~jTS  
t$rla _rbY  
(QQkXlJ  
template < typename T > }l Gui>/D  
class assignment M[(pLYq:  
  { $CZ'[`+  
T value; \r"gqv)^  
public : TQ=HFs ~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?/8V%PL~$  
template < typename T2 > w^N QLV S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~7m+N)5  
} ; Nt/hF>"7  
S q{@4F}d  
L[!||5y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .AZwVP<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gj I>tz}  
n/S+0uT  
8#/y`ul  
G=|~SYz  
  class holder m~uT8R#$  
  { <,D*m+BWn  
public : _tE55X&  
template < typename T > 8 #:k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &0xM 2J  
  { "uFwsjz&B  
  return assignment < T > (t); uaZHM@D  
} 'c# }^@G  
} ; U>DCra;  
F6aC'<#/  
KtGbpcS$f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !;0K=~(Y^  
K D?b|y @  
  static holder _1; bP>Kx-%q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tS-gaT`T  
-!}3bl*(7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c=X+uO-  
而不用手动写一个函数对象。 mhB2l/  
ij;P5OA  
ILqBa:J  
?wFL\C  
四. 问题分析 aemi;61T\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 opMnLor  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /aIGq/;Y+a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]sJC%/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c94=>p6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p}<60O"r$  
?'_6M4UKa  
五. 问题1:一致性 AQmHa2P  
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?| 216$,4i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [2h.5.af  
MdmN7>  
struct holder 8:> V'j  
  { X-#&]^d  
  // SMzq,?-`  
  template < typename T > m xqY  
T &   operator ()( const T & r) const Hq!|r8@6  
  { *ifz@8C }  
  return (T & )r; [FLR&=.(  
} I Zw  
} ; MpBdke$  
FRQ0t!b<M1  
这样的话assignment也必须相应改动: K6sXw[VC[  
"%\hDL;  
template < typename Left, typename Right > 5 7-Hx;  
class assignment I2Imb9k~B  
  { iaLZ|\`3a  
Left l; PjH'5Y  
Right r; Wky9w r:g  
public : @5ud{"|2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2`TV(U@  
template < typename T2 > gn&Zt}@[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Hf\sF(, (  
} ; kguZAO6  
.6xMLo,R  
同时,holder的operator=也需要改动: m uy^>2p  
Q$v00z]f*  
template < typename T > q=Vh"]0g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ixSr*+  
  { =*"8N-FU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >0W P:-\*  
} %qiVbm0  
E2d'P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8'%m!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G!;PV^6x  
],k~t5+  
return l(rhs) = r; 7eAV2.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9@yF7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sRA2O/yKCE  
rQyjNh  
template < typename Tp > N9-7YQ`D  
class constant_t m|F1_Ggz  
  { U||GeEd  
  const Tp t; `;J`O02  
public : c!/ +0[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X6r0+D5AvB  
template < typename T > !ltq@8#_|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M/dgW` c  
  { @uldD"MJ<]  
  return t; [ 'lu;1-,  
} vg1J N"S[  
} ; hlB\Xt  
(+[%^96   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WFh.oe8  
下面就可以修改holder的operator=了 0o"aSCq8t  
#79[Qtkrhm  
template < typename T > k$JOHru  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const | @$I<  
  { ao"2kqa)r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w2'q9pB+  
} >ItT269G  
)38%E;T{X  
同时也要修改assignment的operator() ; Byt'S  
FV/t  
template < typename T2 > c|;n)as9(%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .8u@/f%pV  
现在代码看起来就很一致了。 #Uu,yHMv:;  
 2Y23!hw  
六. 问题2:链式操作 |w}j!}u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5dI=;L >D  
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。 J\Pb/9M/  
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。 oDMPYkpTu  
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。 <Q\KS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vxj:Y'}  
h_[{-WC  
template < typename T > VMRfDaO9  
struct result_1 !>n!Q*\(Ov  
  { N=KtW?C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XPO-u]<W  
} ; abQ.N  
{tUe(  
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: t]@>kAA>2L  
j<*7p:L7_>  
template < typename T > 94BH{9b5  
struct   ref ={sjoMW  
  { z3K$gEve  
typedef T & reference; 5@m ,*n&[  
} ; ]690ey$E:j  
template < typename T > SL-2^\R  
struct   ref < T &> HS/.H,X  
  { EXCE^Vw  
typedef T & reference; 95z|}16UK  
} ; 1 >j,v+  
qBX_v5pvVA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '-YiV  
'E3T fM  
template < typename T > 1vj@ qw3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rs{)4.I  
  { Sk cK>i.[  
  return l(t) = r(t); ;v@G  
} OW4j!W  
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。 qqf`z,u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t.28IHJ  
|p&EP2?T  
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 rM,e$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,bl }@0A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]yf?i350  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k773h`;  
最后的布局是: KD &nLm!  
                Add (4cdkL  
              /   \ FT- .gi0  
            Divide   5 id1cZig  
            /   \ 5lG\ Z?  
          _1     3 at_*Zh(  
似乎一切都解决了?不。 MONX&$  
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。 hi1Ial\Y  
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。 Y0a[Lb0  
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: ?l/6DT>e  
0vm>*M*p  
template < typename Right > hLLSmW (  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [! $N Tt_  
Right & rt) const q>2bkcGY#  
  { !Zj ]0,^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pY"WW0p"C  
} '6dVe 2V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Snf_{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。 gM3:J:N  
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。 pXSShU#  
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。 "=Br&FN{|  
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。 1P!)4W  
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? kL*P 3 0  
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: #u hUZq  
2e1KF=N+  
template < class Action > DO*U7V02  
class picker : public Action sE% $]Jp  
  { Z v@nK%#J  
public : ,I jZQ53q~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qgrJi +WZ  
  // all the operator overloaded U|} ?{x  
} ; 5[ zN M  
M,]|L ch  
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。 MNd\)nX  
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: ."$t&[;s  
- eG~  
template < typename Right > 2IJK0w@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H{*D c_  
  { Lb/GL\J)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2 |je{  
} 1D*=ZkA)  
]u|fLK.|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,2S!$M  
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。 ]c/E7|0Q  
2FIL@f|\7z  
template < typename T >   struct picker_maker y/Xs+ {x  
  { ' k,2*.A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l a3B`p  
} ; jz bq{#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R@o&c%K"  
  {  'o-4'  
typedef picker < T > result; D@bGJc0  
} ; 0B`X056|"|  
;o9h|LRs  
下面总的结构就有了: l[/`kK  
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。 ~#pATPW@(  
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。 FJ;I1~??  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &jP1Q3  
至此链式操作完美实现。 4@ PA+(kvS  
w 9dkJo  
N[e,){v  
七. 问题3 `6U!\D  
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。 ` =>}*GS  
M13HD/~O  
template < typename T1, typename T2 > entU+Or  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -'&/7e6>y  
  { [;u#79aE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]||b2[*  
} ))"gWO  
KNVu[P)rv  
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: %_OjmXOfe  
^#Ii=K-[^  
template < typename T1, typename T2 > I^y<W%Et  
struct result_2 N''QQBUD  
  { f<YYo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y}?|+/ dN  
} ; OEW'bT)  
Pxlc RF  
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? %O"8|ZG9{  
这个差事就留给了holder自己。 ~non_pJ  
    ^D+J k8  
K zWo}tT  
template < int Order > 'R 7 \  
class holder; V@ >(xe7  
template <> n#(pT3&  
class holder < 1 > V(7,N(  
  { JVc{vSa!rm  
public : :"%/u9<A  
template < typename T > c[h~=0UtJ  
  struct result_1 6mM9p)"$  
  { * ,hhX psa  
  typedef T & result; cLtVj2Wb  
} ; /LD3Bb)O  
template < typename T1, typename T2 > t3;Zx+Br  
  struct result_2 R;< q<i_l  
  { 2Rk}ovtD[  
  typedef T1 & result; s2<!Zb4  
} ; Zy}tZRG  
template < typename T > l=~!'1@L}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YF5}~M ymF  
  { M>AxVL  
  return (T & )r; / F0q8j0  
} ^""edCs  
template < typename T1, typename T2 > q/i2o[f'n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b($hp%+yJ  
  { |+#Zuq  
  return (T1 & )r1; V b0T)C  
} y9:4n1fg  
} ; Tgdy;?  
-k'<6op  
template <> G@8)3 @  
class holder < 2 > H [=\_X1o(  
  { G3.aw  
public : .biq)L e  
template < typename T > 9K+> ;`  
  struct result_1 ]VI^ hhf  
  { ATs_d_Sz  
  typedef T & result; K`4lL5oH  
} ; {r^_g(.q  
template < typename T1, typename T2 > :Jd7q.  
  struct result_2 ^6s im2  
  { c!6D{(sfh  
  typedef T2 & result; Itl8#LpLM  
} ; l1+l@r\  
template < typename T > Uj!3MF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o@:"3s  
  { -  x  
  return (T & )r; 9[0iIT$q$  
} v] m/$X2  
template < typename T1, typename T2 > 1Viz`y)^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -,J<X\  
  { t>j_C{X1(  
  return (T2 & )r2; (5yM%H8:  
} :/5m D  
} ; }`tSRB7  
;+Jx,{ )  
0Hnj<|HL  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8D*7{Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1 .3#PdMR,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q W(@p`  
M:+CW;||!  
return l(i, j) = r(i, j); ;blL\|ch;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f|d~=\0y  
\""^'pP@  
  return ( int & )i; Bx?3E^!T  
  return ( int & )j; @v-^j  
最后执行i = j; ,.,8-In^  
可见,参数被正确的选择了。 iJs~NLCgVu  
{:X'9NEE  
vX+oZj   
^FVdA1~/  
i)i>Ulj*i  
八. 中期总结 y{<e4{ !  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !<[+u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Xoj"rR9|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !>`Q]M`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mF7 Ak&So^  
G~9m,l+  
sx,$W3zI'G  
FYAEM!dyy  
&^=Lr:I  
3smkY  
九. 简化 T4eJ:u*;  
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。 I68u%fCv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y{Z&W9U  
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: 8v$q+Wic  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BQu |qr q  
  +-*/&|^等 o[C^z7WG0  
2. 返回引用。 r%,?uim#  
  =,各种复合赋值等 N ,~O+  
3. 返回固定类型。 rOJ>lPs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y=S0|!u  
4. 原样返回。 t@%w:*&  
  operator, ^~4]"J};M  
5. 返回解引用的类型。 N?\X 2J1  
  operator*(单目) 5P,&VB8L  
6. 返回地址。 V?mP7  
  operator&(单目) Ob0sB@  
7. 下表访问返回类型。 ?t/qaUXN  
  operator[] iOfm:DTPr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l}nVWuD  
  operator<<和operator>> (i&+=+"wn  
6)INr,d  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 YvY|\2^K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =z1Lim-  
~ #jQFyOh  
template < typename Left > JPI%{@Qc^  
struct value_return 6 @f>  
  { vs@d)$N  
template < typename T > ETDWG_H |  
  struct result_1 :V/".K-:J  
  { 6H#: rM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wE .H:q4&  
} ; Ev fvU:z  
x ;DoQx  
template < typename T1, typename T2 > mxlh\'b  
  struct result_2 Xaz "!  
  { [4Q;(67  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ &TF]az  
} ; |<W$rzM  
} ; @Q1!xA^S  
8JLf @C:  
J0sD?V|{1~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -P]O t>%S  
/@Lk H$  
下面我们来剥离functor中的operator() ing'' _  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o"z()w~  
u>>|ZPe  
return l(t) op r(t) 3vrVX<_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) **q8vhJM  
return op l(t) 0]d;)_`@  
return op l(t1, t2) [YvS#M3T  
return l(t) op M9"Bx/  
return l(t1, t2) op a;o0#I#Si  
return l(t)[r(t)] E,i^rAm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (-C)A-Uo&  
 A 3 V  
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: C:E f6ZW  
单目: return f(l(t), r(t)); {;$oC4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u]ms~rO  
双目: return f(l(t)); GQ(Y#HSq  
return f(l(t1, t2)); jCqz^5=$  
下面就是f的实现,以operator/为例 teok*'b:  
6[m~xegG  
struct meta_divide H/a gt  
  { eMGJx"a  
template < typename T1, typename T2 > z}vT8qoX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E '6>3n  
  { "L>'X22ed  
  return t1 / t2; N{Sp-J>  
} @IG's-  
} ; !)a_@d.;i  
HLyA zB~r  
这个工作可以让宏来做: 8xy8/UBIk0  
fJFNS y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TXImmkC  
template < typename T1, typename T2 > \ MlV(XG>'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c>bns/f  
以后可以直接用 b9H(w%7ucU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :8 2T!  
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 #:6-O  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .}__XWK5  
CW1l;uwtU  
9p_?t'&>q  
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 @a8lF$<  
Tm" H9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0|e[o"  
class unary_op : public Rettype bQ*yXJ^8  
  { 4 \z@Evm  
    Left l; IO)Y0J>x  
public : *7Vb([x4;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BA\aVhmx  
t<rIg1  
template < typename T > <Jgcj 4D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YZ~MByu  
      { 6A"$9sj6  
      return FuncType::execute(l(t)); o U=vl!\J  
    } Y"FV#<9@7E  
/pMOinuO  
    template < typename T1, typename T2 > 66val"^W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /k'7j*t Z  
      { )+ <w>pc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H(y`[B,}*  
    } \%7*@&  
} ; /,G `V  
TPp]UG  
xpdpD  
同样还可以申明一个binary_op SVU>q:ab  
joY7Vk!<o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k9k39`t  
class binary_op : public Rettype FJvY`zqB  
  { HXq']+iC  
    Left l; <rzP  
Right r; ~& -h5=3  
public : =Jm[1Mgt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >)M{^  
e:O,$R#g  
template < typename T > g Wtc3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z6I|Y5#H  
      { 2^r~->  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5FOMh"!z\  
    } bZxN]6_  
sK2N3 B&6  
    template < typename T1, typename T2 > U9oUY> 9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j_JY[sex  
      { B4.: 9Od3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PK]3uh  
    } D4VDWv  
} ; o/N!l]r  
_a$qsY  
^xe+(83S2?  
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 wI@87&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @R&d<^I&M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4en3yA0.w  
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。 Gxw1P@<F:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $a_y-lY  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3;>ls~4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NO!Qo:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |5 V0_79  
下面是修改过的unary_op y[m,t}gi  
I?rB7 *:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  [ <X%  
class unary_op )] @h}K}  
  { cx[^D,usf~  
Left l; ;e?M;-  
  ?[JP[ qS  
public : }$_@yt<{W@  
8?Zhh.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a7g;8t-&   
$INB_/R E  
template < typename T > wQSan&81Q  
  struct result_1 <- \|>r Q  
  { (%6fMVp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hTDK[4e  
} ; Qu|CXUk  
!Gmnck&+  
template < typename T1, typename T2 > V,-we|"  
  struct result_2 x3y+=aj  
  { ed6@o4D/kf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; re*}a)iL  
} ; =Dn <DV  
:+\0.\K0!  
template < typename T1, typename T2 > .OdtM X y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ua1sTgQ  
  { B0Df7jr%`>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \V-N~_-H  
} ,iV%{*p]  
@f-:C+(Nsg  
template < typename T > 4p"'ox#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bve|+c6W  
  { iVFOOsJ@  
  return OpClass::execute(lt(t)); zxn|]P bS  
} ep6+YK:cn  
flCT]ZR  
} ; VM$n|[C~  
$yx\2   
6ld4'oM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ">[#Ops-;$  
好啦,现在才真正完美了。 ji?Hw  
现在在picker里面就可以这么添加了: %n|  
_wKwiJs  
template < typename Right > Jxvh;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h ;*x1BVE  
  { YYQvt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @;egnXxF<  
} =gj?!d`  
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。 ?oYO !  
QoYEWXT|g  
RRja{*R  
Kn^+kHh:  
W1REF9i){  
十. bind U<'N=#A J  
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。 {T8;-H0H  
先来分析一下一段例子 SW9 C 8Q  
 {b!{~q  
YdhV a!Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <@Q27oEuA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h`6 (Oo|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u IXA{89  
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。 )Q=u[ p  
我们来写个简单的。 _*AI1/>`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %Xh}{o$G  
对于函数对象类的版本: ]o'o v  
&GLDoLk6[  
template < typename Func > MG=E 6:  
struct functor_trait w'TAM"D`  
  { %M96 m   
typedef typename Func::result_type result_type; vm@V5oH  
} ; ) ^ En  
对于无参数函数的版本: rD}g9?ut  
T 6D+@i  
template < typename Ret > mOJdx-q?r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BeUyt  
  { ] hT\"5&6  
typedef Ret result_type;  }#m9Q[  
} ; vaeQ}F  
对于单参数函数的版本: n.@HT"  
|[rn/  
template < typename Ret, typename V1 > _%CM<z e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z1,rN#p9  
  { y_9\07va<  
typedef Ret result_type; Gi)Vr\Q.  
} ; "lt<$.  
对于双参数函数的版本: |" }rdOV)  
iDDJJ>F26  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1WtE] D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "w?0f["  
  { tl_3 %$s  
typedef Ret result_type; @g#5d|U);  
} ; +QN4hJK  
等等。。。 c+ZOC8R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?!Y_w2  
Z#}sK5s  
template < typename Func > z\eQB%aM  
struct func_return l9 \W=-'  
  { #]dm/WzY  
template < typename T > JL,Y9G*]s  
  struct result_1 b|_e):V|  
  { o<5`uV!f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [3X\"x5@V  
} ; }F]Z1('  
at?I @By  
template < typename T1, typename T2 > I7_lKr3  
  struct result_2 2B4.o*Q\  
  { %1 )c{7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L!:NL#M  
} ; :|(YlNUv  
} ; )Ra:s>  
eQi^d/yi  
L]MWdD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K^!#;,0  
$]LS!@ Rm  
template < typename Func, typename aPicker > V< F &\  
class binder_1 I3>8B  
  { brTNwRze  
Func fn; H|aFs.SEQ  
aPicker pk; b"$?(Y  
public : _o9axBJs  
CWeQv9h]X  
template < typename T > .'=S1|_(  
  struct result_1 Sqi9'-%m  
  { 7@"X?uo%o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Il&F C  
} ; KH,f'`  
62ru%<x=  
template < typename T1, typename T2 > 4 Y=0>FlY0  
  struct result_2 ] !*K|?VL  
  { qeMDC#N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,esEh5=Ir  
} ; m%.4OXX"&  
>\K=)/W2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x=H{Rv  
5:r AWq  
template < typename T > yhgGvyD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;>2-  
  { P?q HzNGi7  
  return fn(pk(t)); @{b5x>KX  
} v9H t~\>  
template < typename T1, typename T2 >  B=*0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IiniaVuQ  
  { KAZ<w~55c  
  return fn(pk(t1, t2)); :uAL(3pQ  
} (^W}uDPCB  
} ; cS Lj\'`b  
W!HjO;  
K^o$uUBe  
一目了然不是么? IwYfs]-  
最后实现bind 2@bOy~$A  
<SJ6<'  
1^^{;R7N  
template < typename Func, typename aPicker > _v#pu Fy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) egsP\ '  
  { & PXT$x[i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5$+7Q$Gw  
} 7Wef[N\x  
=ttD5 p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Re~6 '  
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。 nY MtK  
]a.e;c-  
十一. phoenix d s`YVXKH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FrMXf,}  
T x Mh_  
for_each(v.begin(), v.end(), J8\l'} ?&  
( f~l pa7  
do_ ]?_~QE`  
[ 1VYH:uGuAU  
  cout << _1 <<   " , " >A{e,&  
] Z?S?O#FED  
.while_( -- _1), Ru d9l.n  
cout << var( " \n " ) #rW-jW=A  
) \V'fB5  
); VEa"^{,w  
:C^{Lc  
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: [BdRx`  
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 ,(oolx"Xa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a9&[Qv5-/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7}qxWz  
|}^u<S8X  
W0x9^'=s\  
template < typename Cond, typename Actor > v8)wu=u  
class do_while =~D[M)UO|  
  { A ___| #R  
Cond cd; Ma\%uEgTD  
Actor act; 5Kd"W,  
public : t0cS.hi  
template < typename T > sh,4n{+  
  struct result_1 RCa1S^.  
  { e\(X:T  
  typedef int result_type; k t`ln  
} ; tWl' )^  
P_jav 0j7g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fph+ 05.%  
^+%bh/2_W  
template < typename T > O6e$vI@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =M:Po0?0E  
  { fiC0'4.,  
  do ?v,c)  
    { uUS~"\`fk  
  act(t); ;R&W#Q7>3  
  } OS%[SHs  
  while (cd(t)); 5fs,UH  
  return   0 ; Xqe Qj}2kA  
} S7j(4@  
} ; `[E-V  
ox<6qW  
C:&Sk\   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wGMoh.GTh  
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。 ;*K;)C  
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。 3;b)pQ~6CJ  
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。 C&@'oLr  
下面就是产生这个functor的类: 1LFad>`  
D',7T=C   
yS K81`  
template < typename Actor > `tO t+>YWn  
class do_while_actor @lM-+q(tl  
  { B]hRYU  
Actor act; ,;YNI  
public : rVhfj~Ts  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vp&.  
hG`@#9|f  
template < typename Cond > }'{"P#e8"q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X9c<g;  
} ; 73 1RqUR  
j+fF$6po#t  
bCTN^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3 P75:v  
最后,是那个do_ O|Vc  
D\ZH1C!d  
Tw%1m  
class do_while_invoker NH5sV.vvc  
  { t?^!OJ:L  
public : t~}c"|<t  
template < typename Actor > 6ym$8^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GGLSmfb)  
  { ,| 8aDL?  
  return do_while_actor < Actor > (act); irw5<l  
} RI<s mt.Ng  
} do_; C:AV?  
wYFkGih  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zNGUll$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }#~E-N3x  
最后来说说怎么处理break和continue VNz? e&>  
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。 _ZJQE>]nWu  
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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