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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZS&>%G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7OuzQzhcK  
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, & D@/_m $  
?4>uGaU\  
#=@H-ZuD7  
+ / s2;G  
  class filler [MLJs-*   
  { 0-Z sV3I&  
public : Z{-x}${  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zx$q,Zo<  
} ; +LBDn"5  
,K4*0!TXP  
[4qCW{x._  
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: Xc)V;1  
%f??O|O3  
h M{&if  
~{69&T}9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Arvxl(R\4  
i>=d7'oR  
"p]Fq,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qa*?iD  
_D{zB1d\0  
r=57,P(:Ca  
K&1o!<|  
二. 战前分析 u=j|']hp#&  
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。 2hB';Dv  
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 Mou@G3  
+Smt8O<N  
Q2^~^'Y k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \1` L-lz  
  /* --------------------------------------------- */ <(|No3jx  
vector < int *> vp( 10 ); `v2]Jk<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4a'O#;h o  
/* --------------------------------------------- */ DGfhS`X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?Q$LIoR  
/* --------------------------------------------- */ /48W]a}JS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %cIF()  
  /* --------------------------------------------- */ z^(6>U ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2kv%k3 Q{  
/* --------------------------------------------- */ .-kqt^Gc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PqOy"HO  
,$;g'z!N  
m]g"]U:  
oECM1'=Bf  
看了之后,我们可以思考一些问题: aFkxR\x 6%  
1._1, _2是什么? !sF! (u7  
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。 <9za!.(zu  
2._1 = 1是在做什么? OBF3)L]  
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。 }h+_kRQ  
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。 w8~J5XS  
g4n& k  
F[aow$",+}  
三. 动工 b0\'JZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &p?Oo^  
H<$.AC\zn  
 84PD`A  
bYzBe\^3q3  
template < typename T > c[=%v]j:u  
class assignment .aRL'1xHl  
  { hl4@Y#n  
T value; OL+!,Y  
public : 6~g:"}  
assignment( const T & v) : value(v) {} !*46@sb:  
template < typename T2 > >.R6\>N%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S6sSdo'  
} ; 4fDo}~  
' pE %'8R  
|pIA9/~Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  L_+0[A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Dl862$_Q  
Lh=~3  
WY@x2bBi  
9"yBO`  
  class holder =k4yWC5-  
  { /Vpd*obMB  
public : DdI7%?hK  
template < typename T > !'14mN#A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DSwF }  
  { h]Zc&&+8{  
  return assignment < T > (t); $s2-O!P?  
} Q*TxjE7K  
} ; D3^[OHi~a  
7R\!'`]\M  
Tb-`0^y&X1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'e6 W$?z  
C9-9cdW H  
  static holder _1; 4'BzW Z;_a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ixJUq o  
9X&Xs/B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >/"XX,3  
而不用手动写一个函数对象。 %EPqJ(T  
~qNpPIrGr  
(l 2 2p  
YQR*?/?a  
四. 问题分析 RJs_ S  
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。 (4V1%0  
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。 {d$S~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X.0/F6U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dE5DH~ldV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;{|a~e?Y  
H+zn:j@~L  
五. 问题1:一致性 \Rn.ug  
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?| ErC~,5dj;n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q}jbk9gM5  
f}4c#x  
struct holder ,8uu,,c  
  { ;U<) $5  
  // f5a%/1?  
  template < typename T > 0:G@a&Lr  
T &   operator ()( const T & r) const 1at$_\{.(  
  { Fm}O,=  
  return (T & )r; 81a&99k#  
} 4~a0   
} ; Pyi PhOJe  
\3q{E",\>@  
这样的话assignment也必须相应改动: m@JU).NKCS  
Pi?*rr5WZ  
template < typename Left, typename Right > KGUpXMd^Z  
class assignment v>3ctP {  
  { >ge-yK 1  
Left l; 7>{edNy!,  
Right r; #},]`"n\  
public : M O5fu!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K! /E0G&  
template < typename T2 > ./<3jf :  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9szE^kHS9  
} ; )I+1 b !U  
SU# S'  
同时,holder的operator=也需要改动: if5Y!Tx?G  
5*buRYck0  
template < typename T > @6*<Xs =  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 17D167\X  
  { }sy3M rb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LWbWj ^  
} MC#bo{Bq3-  
|iM*}Ix-  
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。 ?vRz}hiy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z-4A`@p  
Cu;X{F'H  
return l(rhs) = r; q1dYiG.-Z  
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。 5, Yk5?l<'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v,>F0ofJ  
aic6,>\!'  
template < typename Tp > {>FA ~}cX.  
class constant_t &P3B  
  { 0'97af  
  const Tp t; =< CH(4!  
public : d; #9xD'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .M>u:,v  
template < typename T > RAE|eTnna  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q X@&~  
  { j{_MDE7N  
  return t; M/V >25`  
} SO p%{b  
} ; e^'?:j  
M`?/QU~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \f66ipZK*  
下面就可以修改holder的operator=了 ip5s'S~  
6\o.wq  
template < typename T > tu!u9jVv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SgXXitg9+  
  { r.ajw&J2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y_/Kd7,\~  
} [F/xU  
9:~,TH  
同时也要修改assignment的operator() $E7yJ|p{  
F$ h/k^  
template < typename T2 > McsqMI6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } * n!0  
现在代码看起来就很一致了。 ^|sxbP  
q=nMZVVlF(  
六. 问题2:链式操作 E#ys-t 42  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z<,gSut'Y  
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。 B8s|VI  
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。 mOXI"q]p  
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。 c7rYG]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jilO%  "  
q',a7Tf:  
template < typename T > 8%xtb6#7M  
struct result_1 [2\`Wh:%P  
  { )i!)Tv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9q8 rf\&  
} ; vY;Lc   
JR<R8+@g_  
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: ,}2j Fb9z4  
 %ANPv=  
template < typename T > r*p%e\ 3  
struct   ref Gc 8  
  {  zIAMM  
typedef T & reference; 15eHddd  
} ; rLKDeB  
template < typename T > z:fhq:R(  
struct   ref < T &> U_8I$v-~  
  { d?{2A84S  
typedef T & reference; '\_)\`a|  
} ; nVM`&azD  
73<iK]*c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qJ!oH&/cD  
e5XikL u  
template < typename T > ?,8b-U#A1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ah<f&2f  
  { blPC"3}3Vd  
  return l(t) = r(t); Ol-'2l  
} <%Rr-,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Fh/C{cX9g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =H?Nb:s  
G? _,(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5g5pzww  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,pG63&?j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C9iG`?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `fV$'u  
最后的布局是: #62ww-E~  
                Add T a[74;VO  
              /   \ @"EX%v.  
            Divide   5 *oWzH_  
            /   \ =N0cz%  
          _1     3 =~S   
似乎一切都解决了?不。 o{Ep/O`  
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。 uJ 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。 $Yxy(7d7w  
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: d!X?R}  
]s S oIT  
template < typename Right > HWU{521  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZT8j9zs  
Right & rt) const Oxvw`a#  
  { A&7jE:Ew  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?d0Dfqh_  
} :)yM9^<D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^KF'/9S  
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。 CyU>S}t  
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。 v;8XRR:  
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。 lpM{@JC  
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。 UmuFzw^  
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? fh 3 6  
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: $3Ia+O   
m{yON&y  
template < class Action > syfR5wc  
class picker : public Action qs b4@jt+  
  { >dGYZfqD  
public : j%h Y0   
picker( const Action & act) : Action(act) {} sP |i '  
  // all the operator overloaded CUG<v3\  
} ; tSYnc7  
]mh+4k?b  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }.vy|^X  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: s#fmGe"8  
9|m  L  
template < typename Right > iau&k `b`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R}Y=!qjYE=  
  { zK92:+^C   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "8]170  
} c 1GP3  
B;Z^.3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f5-={lUlIS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 FHC7\#p/9Z  
T}TP.!0E  
template < typename T >   struct picker_maker u5_fM*Ka  
  { 5b'S~Qj#r$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *S4P'JSY  
} ; &$Lm95  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iT"Itz-^#  
  { *)1z-rH`  
typedef picker < T > result; y^rg%RV  
} ; F)w83[5_d  
c53`E U  
下面总的结构就有了: "U.=A7r  
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。 AF}"  
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。 *ZGN!0/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0}V'\=F454  
至此链式操作完美实现。 y<b0z\  
Y5CE#&  
DPx,qM#h5O  
七. 问题3 J;`~ !g  
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。 <hbbFL}|%  
U8KY/!XZ  
template < typename T1, typename T2 > [  _$$P*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >xKRU5  
  { SI9hS4<j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0Kk*~gR?  
} pH [lj8S  
h)vTu%J:  
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: Se`N5hQ  
oUSG`g^P(M  
template < typename T1, typename T2 > 8|GpfW3p 2  
struct result_2 W V U9NmvE  
  { 1n"X?K5;A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &L]*]Xz;  
} ; !y?hn$w0  
#O+]ydvT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #^ #i]{g  
这个差事就留给了holder自己。 Zto E= 7K  
    Rp*t"HSaAW  
^nF$<#a  
template < int Order > PEIr-qs%D  
class holder; dDbC0} x/  
template <> !e `=UZe1  
class holder < 1 > <GRf%zJ  
  { 9A(K_d-!H  
public : Nk4_!  
template < typename T > UD`Z;F  
  struct result_1 Kj 8 W  
  { f:5/y^M&  
  typedef T & result; 5#\p>}[HG  
} ; u_8 22Z  
template < typename T1, typename T2 > iGk{8Da<  
  struct result_2 {B.]w9  
  { y3]"H(  
  typedef T1 & result; A#: c  
} ; mU$7_7V~  
template < typename T > vKC&Qi ;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %Qz`SO8x?  
  { ;%alZ  
  return (T & )r; v6\2m c.  
} TWEqv<c  
template < typename T1, typename T2 > ;@ X   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J*X.0&Toc  
  { J9.p8A^^2  
  return (T1 & )r1; E(_I3mftm  
} nk 9 K\I  
} ; reJ?38(  
0 _}89:-  
template <> x{V>(d'p  
class holder < 2 > |7x^@i9w  
  { [frD L)  
public : R}9jgB  
template < typename T > KB*=a   
  struct result_1 EsB'nf r  
  { 2(/ /slP  
  typedef T & result; $yFuaqG`Wo  
} ; KocXSh U  
template < typename T1, typename T2 > {WOfT6y+  
  struct result_2 G5J ZB7C  
  { %esZ}U   
  typedef T2 & result; (1j$*?iGA  
} ; L"6/"L  
template < typename T > "mDrJTWa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t~K!["g  
  { 4(GgaQFO?  
  return (T & )r; WCTW#<izm  
} `Kw8rG\]:  
template < typename T1, typename T2 > RmV/wY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kQlcT"R  
  { =w$"wzc  
  return (T2 & )r2; %E7.$Gj%  
} z2V8NUn  
} ; rOr1H!  
= S8>  
6_K#,_oZ  
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> >。 aEdJri  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S_VncTIO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z*)Y:tk)b  
W<]Oo]  
return l(i, j) = r(i, j); T8TsKjqOZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .x?zky^  
Ny7=-]N4{"  
  return ( int & )i; nL 07^6(  
  return ( int & )j; Le:mMd= G  
最后执行i = j; qq3Qd,$Z  
可见,参数被正确的选择了。 U]EuDNkO{  
zRE8299%z  
0+y~RTAVB  
 ,bp pM  
<O)X89dFM  
八. 中期总结 u4M2Ec  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: C{i;spc!bi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #]a51Vss  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vek:/'sj3p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J K]tcP  
IBNQmVRrI  
TIWLp  
%<#3_}"T|  
^*ez j1  
UMi`u6#  
九. 简化 gIM'bA<~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )u)$ `a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a:^ Gr%  
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: }cK~=@7tK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8|qB 1fB  
  +-*/&|^等 C5PBfn<j  
2. 返回引用。 nC.2./OwMf  
  =,各种复合赋值等 !v4j`A;%  
3. 返回固定类型。 =*:_swd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !"x7re  
4. 原样返回。 #iU8hUbo  
  operator, ?r E]s!K  
5. 返回解引用的类型。 ig _<kj;Vd  
  operator*(单目) OPt;G,$ta  
6. 返回地址。 IgR"eu U  
  operator&(单目) {AL9o2  
7. 下表访问返回类型。 akCo+ @  
  operator[] hd ;S>K/C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q(tG bhQ  
  operator<<和operator>> P(gVF |J?  
:htq%gPex9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 O:=|b]t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J1Ki2I=  
S O:V|Tfj  
template < typename Left > ^N2M/B|0  
struct value_return BS,5W]ervE  
  { ,ibPSN5Ca  
template < typename T > ssyd8LC#  
  struct result_1 o),6o'w(  
  { 1mVVPt^6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hn\Q6f+  
} ; K _+;"G  
oSA*~N:  
template < typename T1, typename T2 > b801O F  
  struct result_2 LUDJPIk  
  { |~b R.IA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DMcxa.Sd!  
} ; [kuVQ$)  
} ; YyJ{  
Z'*Z@u3  
87pXv6'FQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YaNH.$.:  
#W%)$k c  
下面我们来剥离functor中的operator() L}jF#*Q%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vG<pc_ak  
?9gTk \s?R  
return l(t) op r(t) %V(N U_o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uJam $V  
return op l(t) ~l*?D7[o  
return op l(t1, t2) hUT^V(  
return l(t) op z1'FmwT  
return l(t1, t2) op ~@4ZV  
return l(t)[r(t)] 6%\Q*r*N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l /png:  
MYhx'[4[3  
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: xBRh !w  
单目: return f(l(t), r(t)); {`H<=h__  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M9s43XL(&  
双目: return f(l(t)); I' ! r  
return f(l(t1, t2)); $~,}yh;  
下面就是f的实现,以operator/为例 <{cNgKd9  
JYg% ~tW'  
struct meta_divide 7*>S;$  
  { :`Uyn!w  
template < typename T1, typename T2 > oO#xx)b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mo;)0Vq2l  
  { p>:ef<.i  
  return t1 / t2; G=Hf&l  
} z{@R.'BD  
} ; H\| ]!8w5Z  
K/2.1o;9  
这个工作可以让宏来做: {;&B^uz ]  
UIf ZPf=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JS/M~8+Et  
template < typename T1, typename T2 > \ ) Ab6!"'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q1f=&kGX~  
以后可以直接用 sp=OT-Pfp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !0ce kSesr  
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 Y8%0;!T  
(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。。。) |/;U)M  
Q'|0?nBOY  
OpK. Lsd0y  
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 8wII{FHX  
+:>JZ$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +%Lt".o  
class unary_op : public Rettype `s`C{|wv  
  { /}w#Jk4pD  
    Left l; y7JZKtsFA  
public : ?Ml%$z@b?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h@~:(:zU$  
Il{^ j6  
template < typename T > [6; N3?+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 69C8-fF0[I  
      { hI|/>4<  
      return FuncType::execute(l(t)); ,{?q^"  
    } &:c:9w  
n$XdSh/   
    template < typename T1, typename T2 > y !<'rg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ieo|%N{'  
      { F&QTL-pQW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3ar=1_Ar  
    } K DYYB6|  
} ; {)V?R  
>*dQqJI  
kDzj%sm!  
同样还可以申明一个binary_op *me,(C  
xMD rE?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *O@sh  
class binary_op : public Rettype 4E=0qbt8  
  { \Z)#lF|^  
    Left l; 4!l sk:R  
Right r; ?fK^&6pI  
public : FXx.$W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hCzjC|EO~  
#(%t*"IY;  
template < typename T > )n7|?@5U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |l|_dn  
      { 9W*.lf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V43nws "4  
    } D@8jGcz62  
RT% x&j  
    template < typename T1, typename T2 > V: ^JC>6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \\ jIl3Z  
      { ;rd6ko  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \bhOPK>w  
    } 9~@<-6jE3b  
} ; J &!B|TS  
S|"Fgoj r  
fNkuX-om  
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 C"6 Amnj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L@w0N)P<!{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )`w=qCn1Y  
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。 Zta$R,[9h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I[#U`9Dt  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9Z&?R++?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /ZHO>LNN|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ||uZ bP@  
下面是修改过的unary_op ~&1KrUu&  
*^'wFbaBO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ezp<@'0ZT  
class unary_op !#q{Z>H`  
  { hM~eJv  
Left l; ><[| G9  
  U.: sK*  
public : Aj,]n>{  
],n%Xp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a`#S|'oatC  
0pD W _  
template < typename T > 1h2H1gy5I3  
  struct result_1 Qh\YR\O  
  { m$,,YKhh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rab#7Q16Q8  
} ; '9qn*H`'  
/I`3dWL  
template < typename T1, typename T2 > 1t+%Gv^sK  
  struct result_2 tJ"az=?  
  { @0$}? 2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qNpu}\L  
} ; h1# S+k  
5.w iTy  
template < typename T1, typename T2 > lr WLN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 4SA~5  
  { [g#s&bF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sxo;/~.p  
} u+i(";\  
lX"bN=E?!  
template < typename T > sTkIR5Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < kz[:n:  
  { jo)6 %w]  
  return OpClass::execute(lt(t)); i3\~Qj;1  
} cf)J )  
t:>x\V2m  
} ; y_*n9 )Ct  
8W;2oQN7  
Zd[OWF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug nTs/Q  V  
好啦,现在才真正完美了。 i2*d+?Er  
现在在picker里面就可以这么添加了: V$(/0mQV(  
,;%yf?  
template < typename Right > i X%[YQ |  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [EgW/\35  
  { g5y;?fqJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JkU1daTe  
} r'p =`2=  
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。 7:TO\0]2n  
B oqJ   
'<7S^^ax  
O}C)~GU  
,^ 7 CP  
十. bind zie=2  
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。 < W*xshn  
先来分析一下一段例子 g`[`P@  
7S<UFj   
X D)  8?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zI^Da!r.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L]I3P|y_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cD2+hp|9  
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。 &Yf",KcL*I  
我们来写个简单的。 'a#mViPTQ)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f"Vgefk  
对于函数对象类的版本: A "S/^<  
WS:5MI,OL  
template < typename Func > -f9]v9|l  
struct functor_trait UQI f}iR  
  { MS*G-C  
typedef typename Func::result_type result_type; Z19m@vMsIP  
} ; 2+.18"rvi  
对于无参数函数的版本: "ZT.k5Z  
_y vLu j  
template < typename Ret > OR4!YVVQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j)by}}  
  { y\'P3ihK  
typedef Ret result_type; \~#WY5  
} ; EB!daZH,  
对于单参数函数的版本: (?3[3 w~  
SdJ/ 4&{ !  
template < typename Ret, typename V1 > )DT|(^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9JnY$e<&  
  { =X-Tcj?3g  
typedef Ret result_type; %WGuy@tL  
} ; ZCYS\E 7X  
对于双参数函数的版本: &:3Z.G  
$*\L4<(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R?pRxY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !^y y0`k6  
  { jQ=~g-y  
typedef Ret result_type; _U0$=V  
} ; {q3:Z{#>7  
等等。。。  f:wd&V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c0ez/q1S  
v+=k-;-  
template < typename Func > <&<,l58[c  
struct func_return r?A|d.Tl  
  { G[h(xp?,l  
template < typename T > :!Ig- +W  
  struct result_1 l-Nly>~  
  { i ev>9j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bs8[+Ft5  
} ; hoQ7).>  
BFVAw  
template < typename T1, typename T2 > B$vr'U   
  struct result_2 zl%>`k!>  
  { 6X)@ajGWg~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yz\c5  
} ; !kL> ,O>/  
} ; * R d#{Io7  
6CCbBA  
^"i~ DC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +f NvNbtA  
'dJ/RJ~  
template < typename Func, typename aPicker > G7@ O`N8'  
class binder_1 &:5\"b  
  { tX%`#hb?s  
Func fn; k?6z_vu  
aPicker pk; feX^~gM  
public : j1-,Sqi  
r$(~j^<s  
template < typename T > =f1B,%7G+5  
  struct result_1 hs+kr?Pg`  
  { T vtm`Yk\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {9LWUCpsf  
} ; Bs ;|D  
PdeBDFWD  
template < typename T1, typename T2 > Dyg?F )6  
  struct result_2 ;V5yXNQ   
  { ~1kXUWq3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k2 Q qZxm!  
} ; 5x8+xw3Eh  
XYEv&-M`?w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9z>z3,ftN  
EME.h&A\G`  
template < typename T > > \Sr{p5KR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mXzrEI  
  { %Ym^{N  
  return fn(pk(t)); o<i,*y88  
} x@>&IBiL  
template < typename T1, typename T2 >  n_nl{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fJAnKUF)  
  { \qh *E#j  
  return fn(pk(t1, t2)); ^aZAw%K  
} >~nF=   
} ; 58tVx'1y  
t*XN_=E$f  
FFKGd/:!  
一目了然不是么? \ I`p|&vG  
最后实现bind wzCUZ1N9q  
u3 0s_\  
28.~iw  
template < typename Func, typename aPicker > tBATZ0nK`Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gi2$B76<  
  { zDTv\3rZ4X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xdvh-%A4  
} &>g'$a<[  
0k,-;j,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 790-)\:CY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 r|Z5Xc  
O$u"/cwe*  
十一. phoenix O1&b]C#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^wb:C[r!V  
p[AO' xx  
for_each(v.begin(), v.end(), eLD|A=X?  
( ufV!+$C)is  
do_ bi4f]^hQz  
[ A]0:8@k5  
  cout << _1 <<   " , " *J|(jdu7  
] {LHR!~d}5f  
.while_( -- _1), (~~w7L s  
cout << var( " \n " ) "es?=  
) 4NN$( S-W  
); 7nq3S  
<S75($  
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: An*~-u9m  
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 `Z"Q^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~@ jY[_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \b=Pj!^gwb  
s*/bi W  
yS(}:'`r  
template < typename Cond, typename Actor > !~]<$WZV  
class do_while }Ew hj>w  
  { q#w8wH"  
Cond cd; gKz(=  
Actor act; $d S@y+  
public : zq+o+o>xo  
template < typename T > u9+kLepOT  
  struct result_1 uDw.|B2ui  
  { g-c ;}qz  
  typedef int result_type; 0+Ta%H{  
} ; bHLT}x/Gw  
G7!W{;@I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]?O2:X  
@Jm7^;9/  
template < typename T > )a@k]#)Skm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5tjP6Z`!9`  
  { W&(k!6<x  
  do !-`Cp3gqHr  
    { *]hBGr#6  
  act(t); 7 >iU1zy  
  } m7EcnQf  
  while (cd(t)); E%oY7.~-  
  return   0 ;  j~j jX  
} -=s(l.?Hm5  
} ; O,aS`u &  
2{-ZD ,(u7  
Z6\+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Twn4lG4~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8UC xn f#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )-*5v D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 jls-@Wl  
下面就是产生这个functor的类: (Yo>Oh4  
RrU BpqA  
.#02 ngh  
template < typename Actor > ['8!qr  
class do_while_actor _@S`5;4x  
  { xGTP;NT_H  
Actor act; ljl^ GFo  
public : @36u8pE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z [`@}}Q  
Zo1,1O  
template < typename Cond > ;XM{o:1Y[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F}Vr:~  
} ; 2'=T[<nNB  
ifN64`AhRX  
uqz]J$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }D+}DPL{^  
最后,是那个do_ X7k.zlH7T  
iq( )8nxi  
 N?Lb  
class do_while_invoker >pUtwIP  
  { =UyLk-P w  
public : jw-0M1B  
template < typename Actor > PkI:*\R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 87hq{tTs]  
  { &0f5:M{P  
  return do_while_actor < Actor > (act); %v20~xW :o  
} 9z6XF]A  
} do_; y;/VB,4V  
(o3 Iy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jKt7M>P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l;o1 d-n]  
最后来说说怎么处理break和continue (#+^&1  
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。 2eMTxwt*S  
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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