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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z|lq b=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '*"vkgN  
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, ~wkj&yVT  
Ljp%CI[i  
K|:@Z  
w%JTTru  
  class filler e,Uo#T6J  
  { pUV/ Ul]  
public : $w);5o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {M^3m5.^  
} ; RT.D"WvT  
Cd>WUw  
"O%gFye  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: MP4z-4Y  
!BOY@$Y  
%)0*&a 4  
Fd[zDz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jhb6T ?}  
3%(N[&LU  
$ >u*} X9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yd#/1!A7u  
{l/-LZ.  
hHT_V2*  
z$?~Y(EY  
二. 战前分析 k[:bQ)H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <U!`J[n%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4Za7^c.  
8&)DE@W  
WRrd'{sB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vJ-q*qM1  
  /* --------------------------------------------- */ ~;#Y9>7\\'  
vector < int *> vp( 10 ); >o7n+Rb:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 29?,<bB)  
/* --------------------------------------------- */ 3tZ]4ms}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L_wk~z  
/* --------------------------------------------- */ nh!a)]c[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'gTbA?+@5  
  /* --------------------------------------------- */ RF%KA[Dj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ck.w 5|$  
/* --------------------------------------------- */ \v.C]{Gzc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o1h={ao  
Te<}*qvD  
L>SjllY  
+ayos[<0#  
看了之后,我们可以思考一些问题: j]aoR  
1._1, _2是什么? :uK? 4  
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。 'VlDh`<W  
2._1 = 1是在做什么? 4:dH]  
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。 "3)4vuX@;c  
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。 X bD4:i%  
^7 &5 z&o  
PGLplXb#[S  
三. 动工 ~s]iy9i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8p@Piy{p  
2E)wpgUc?e  
dVi!Q@y+  
jO1r)hw N>  
template < typename T > CB/D4j;  
class assignment 9Bw|(J  
  { 5 ({t4dm  
T value; .MJofE;Jn  
public : 9&_<f}ou  
assignment( const T & v) : value(v) {} (<}&DE  
template < typename T2 > /q5v"iX]T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 37|&?||  
} ; 3~ S8!nx  
EioB%f3  
9&` 2V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b/{t|io{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *2 2nVKi {  
hR Ue<0o:  
[5+}rwm&W  
a+!tT!g&I  
  class holder 7lBAxqr2  
  { 7w/4QiI  
public : pnbIiyV  
template < typename T > wT:b\km:!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Db1pW=66:  
  { Xt@Z}B))pu  
  return assignment < T > (t); cxr=k%~}J  
} N =QfP  
} ; Y! gCMLL  
glF; e T  
8F&=a,ps[  
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: qIIv6''5@  
'4|-9M3f  
  static holder _1; #R.-KUW:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }#Qc \eud  
_q{c##K f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ko&>C_N  
而不用手动写一个函数对象。 =aoMii   
j"'(sW-  
m|:_]/*qE  
T2!6(, s9  
四. 问题分析 /x[jQM\  
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。 7|[mz> "d  
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。 vDxe/x%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yX0dbW~@y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8W#heW\-]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .sj^{kGE  
d BJJZ^(  
五. 问题1:一致性 U2wbvXr5-  
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?| V*iH}Y?^p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nY`RR C  
)Hk3A$6(  
struct holder Hr]h J c  
  { nw<&3k(g}  
  // y10h#&k  
  template < typename T > ~ y;6W0x  
T &   operator ()( const T & r) const 26k LhFS  
  { 52,m:EhL  
  return (T & )r; 0 SNIYkGE  
} (C@~3!AVa  
} ; ,]cD  
8_6Q~  
这样的话assignment也必须相应改动: ~tR~?b T  
pD01,5/  
template < typename Left, typename Right > j(k: @  
class assignment 70;Jl).\{  
  { 4@ML3d/  
Left l; dnb)/  
Right r; A' /KUi  
public : PX n;C/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AG?dGj^  
template < typename T2 > OI0;BBZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d~`x )B(  
} ; JMz;BAHT  
^,;z|f'% *  
同时,holder的operator=也需要改动: Tp_L%F  
Qi LEL  
template < typename T > %d(^d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eQD)$d_5  
  { Y>EzTV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -!N&OZ+R   
} 0 Emr<n  
q"<acqK  
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。 J<dVT xK12  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z<SLc,]^  
R%qGPO5Z\c  
return l(rhs) = r; cnFI &,FM  
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。 \e'R @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <p\6AnkMr  
g)_e]&  
template < typename Tp > |*'cF-lp6v  
class constant_t MF'$~gxo  
  { .Jrqm  
  const Tp t; I]&#Dl/  
public : F;l$.9?.s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,XIz?R>;c  
template < typename T > xg NJeQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CO2C{~Q5  
  { ]zQo>W$  
  return t; w[ !^;#  
} gUpb4uN  
} ; .$%Soyr?,  
4)"n RjGg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }f8Uc+  
下面就可以修改holder的operator=了 L}}y'^(  
K!'AkTW+-  
template < typename T > C0 /g1;p(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z6_N$Z.A  
  { G-He" 4& $  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DiEluA&w9  
} '6xQT-sUih  
i 4%xfN  
同时也要修改assignment的operator() ,>:;#2+og  
]Qfn(u=o  
template < typename T2 > ,^x4sA[/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N\#MwLm  
现在代码看起来就很一致了。  k7>|q"0C  
*hQTO=WF  
六. 问题2:链式操作 Sz^5b!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;z IP,PMM  
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。 spGB)k,^  
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。 oA =4=`  
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。 qd#sY.|1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p"FW&Q=PN  
}*ZHgf]~#  
template < typename T > =ZDAeVz3w  
struct result_1 sm\f0P!rv  
  { F^5?\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :bWUuXVtJ  
} ; NLrPSqz  
"ajjJ"x A  
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: pDh{Z g6t  
-|Y(V5]  
template < typename T > B:e @0049  
struct   ref GW$.lo1|)  
  { +[ R/=$  
typedef T & reference; 3$m4q`J  
} ; VA9Gb 9  
template < typename T > %_(H{y_!  
struct   ref < T &> ( @3\`\X  
  { md q;R*`  
typedef T & reference; r ; xLP  
} ; kH4Ai3#g  
E/09hD Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p8\zG|b5  
PC[c/CoD  
template < typename T > g-e #!(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A%^w^f  
  { 1xbK'i:-S  
  return l(t) = r(t); w7FW^6Zl  
} lK4M.QV ?\  
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。 t\ 7~S&z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *_KFW@bC:  
,Vh{gm1  
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 ^ mS o1?<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: raCi 8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uFLx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nIoPC[%_  
最后的布局是: `8I&7c  
                Add g=]u^&  
              /   \  k0  
            Divide   5 X*,%&6O*  
            /   \ sL@U  
          _1     3 sPpsq  
似乎一切都解决了?不。 Wa1, p  
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。 dpFVN[\oK  
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。 ,uPJ_oZs  
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  
V`RNM%Y  
template < typename Right > :pF_GkG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a?6a b+7#  
Right & rt) const Qed.4R:o  
  { gt ";2,;X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hTEx]# (  
} UH"#2< |b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -CR?<A4mud  
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。 /MF! GM  
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。 hTM[8 ~<^  
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。 ~O]]N;>72"  
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。 !Mu|mz=  
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? PZm:T+5H  
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: PNA\ TXT  
\T\b NbPn  
template < class Action > #."Hh<C  
class picker : public Action 3` #6ACF  
  { (lGaPMEU}  
public : N,f4*PQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !p[9{U->o;  
  // all the operator overloaded g(Io/hyj  
} ; #!$GH_  
=Me5ft w  
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。 sj8~?O  
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: Ht-t1q  
w~ ;I7:  
template < typename Right > tBm_YP[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i:cXwQG}B  
  { Pf$pt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r 3M1e+'fc  
} tU^kQR!  
+4,2<\fX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5hbJOo0BZ  
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。 h8Xg`C\  
) gzR=9l  
template < typename T >   struct picker_maker e{A9r@p!  
  { +MB!B9M@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b-Z4 Jo G  
} ; [ G e=kFB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -PnyZ2'Z  
  { Wfz\ `y  
typedef picker < T > result; DEw8*MN  
} ; U^.4Hy&D  
Lj"A4i_  
下面总的结构就有了: ;=9 >MS}  
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。 =L5GhA~  
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。 xEltwuDd?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2o9$4{}rG  
至此链式操作完美实现。 S8l1"/?aHE  
{66fG53x  
HeK h>  
七. 问题3 6SC,;p=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZZj~GQL(S  
cNKUu~C+  
template < typename T1, typename T2 > Y9=(zOqv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6MG9a>=  
  { KYkS9_yF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i`0v#P  
} t9_E$w^U  
z*a8sr  
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: ?|1Mv1C?  
:qvI%1cP=  
template < typename T1, typename T2 > Ka|eFprS  
struct result_2 jS!`2li?{  
  { `' 153M]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ln.ZVMZ;  
} ; Xwa_3Xm*Le  
Qe'g3z>  
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?  x-'~Bu  
这个差事就留给了holder自己。 XG@`ZJhU6  
    J@ L9p46,  
Dl&GJ`&:p  
template < int Order > <X_!x_x  
class holder; v6GsoQmA   
template <> jhGlG-^  
class holder < 1 > $3d}"D  
  { PU {uE[  
public : m))<!3  
template < typename T > id?#TqD  
  struct result_1 o3Vn<Z$/Cl  
  { @f!AkzI  
  typedef T & result; ^#):c`  
} ; kL90&nP   
template < typename T1, typename T2 > #RMI&[M  
  struct result_2 T%F0B`  
  { $ C0TD7=  
  typedef T1 & result; @+Y8*Rj\3  
} ; =9G;PVk|  
template < typename T > oW$s xS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Z`(aDH  
  { RkuuogZ  
  return (T & )r; 9]>iSG^H  
} Ao7`G':  
template < typename T1, typename T2 > [Qdq}FYr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ir:d'g1k  
  {  ?W0(|9  
  return (T1 & )r1; dp5f7>]:(  
} sLcFt1  
} ; R 4wr  
+jqj6O@Tjr  
template <> @ 2_<,;$  
class holder < 2 > aj ~bt-cE  
  { ]bgY6@M  
public : #*c F8NV-  
template < typename T > 'ZQWYr9R  
  struct result_1 tVqmn  
  { X8<2L 2:  
  typedef T & result; #)`A7 $/,  
} ; lM#A3/=K  
template < typename T1, typename T2 > O}#yijU3e  
  struct result_2 &s)0z)mR8&  
  { ]Y.deVw3i  
  typedef T2 & result; fA! 6sB  
} ; q6wr=OWD  
template < typename T > G_Ay   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y_}SK6{  
  { o0p T6N)  
  return (T & )r; WA)Ij(M8 p  
} z{BA4sn  
template < typename T1, typename T2 > !]S=z^"<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NNa1EXZ[  
  { l SkEuN  
  return (T2 & )r2; 3^.8.q(6  
} \NXQ  
} ; *C,N'M<u  
/.=r>a }l  
 yu ,h\  
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> >。 &!y]:CC{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kDB iBNdB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m]IysyFFK  
\,sg)^w@  
return l(i, j) = r(i, j); >sj bK%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U&y`-@A4  
"L3Xd][  
  return ( int & )i; :+ ,st&(E  
  return ( int & )j; d<@Mdo<;?g  
最后执行i = j; T+RZ  
可见,参数被正确的选择了。 3SARr>HRyI  
`ycU-m==  
}r2[!gGd%|  
Y5-kj,CB  
PM4>ThQ  
八. 中期总结 vv 7+ >%  
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: hteOh#0{   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9b6!CNe!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g]`bnZ7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $`vkw(;t)1  
y,<$X.>QO|  
yty` 2$O  
=J@`0H"  
4R+P  
9B)lGLL}q  
九. 简化 xaL#MIR"u"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 x.EgTvA&d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h)E|?b_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: eO{@@?/y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 67J*&5? |  
  +-*/&|^等 W3LP ~  
2. 返回引用。 D{AFL.r{  
  =,各种复合赋值等 4YJ=q% G  
3. 返回固定类型。 jNy?[ )  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /#yA%0=w  
4. 原样返回。 Q[s 2}Z!N;  
  operator, +$(0w35V5  
5. 返回解引用的类型。 h39e)%x1  
  operator*(单目) =w <VT%  
6. 返回地址。 fW~*6ln  
  operator&(单目) *?8RXer  
7. 下表访问返回类型。 )&.!3y 660  
  operator[] j 0 Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +AK:(r  
  operator<<和operator>> /84bv=  
fr#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。 yL"i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #'>?:k  
S!7g)  
template < typename Left > pN$;!  
struct value_return \ $;~74}  
  { Z5>V{o  
template < typename T > j, t~  
  struct result_1 xeB4r/6  
  { ~|R[O^9B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tiprdvm<  
} ;  E&%jeR  
~JE|f 7  
template < typename T1, typename T2 > 79z)C35~  
  struct result_2 b5Q8pWZg,  
  { +Pw,Nl\KD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pruWO'b`  
} ; {NeWdC  
} ; l.7d$8'\  
IIax gfhZ  
XOxB (0@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?f@ 9nph  
.&chdVcxyS  
下面我们来剥离functor中的operator() )nnCCR S6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L*O>IQh2  
XTj73 MWY  
return l(t) op r(t) !~d'{sy6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Yzd2G,kZ=  
return op l(t) MOyT< $  
return op l(t1, t2) kZK//YN#  
return l(t) op [` 'd#pR  
return l(t1, t2) op ]-KV0H  
return l(t)[r(t)] @,YlmX}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sJ7sjrEp 1  
</yo9.  
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: lzoeST  
单目: return f(l(t), r(t)); VV\Xb31J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S*rO0s:  
双目: return f(l(t)); `r]TA]D R  
return f(l(t1, t2)); )]A9~H  
下面就是f的实现,以operator/为例 M1(9A>|nF  
0h:G4  
struct meta_divide gV.f*E1C  
  { 3"vRK5Bf  
template < typename T1, typename T2 > SW;HjQ>V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1C'P)f28  
  { Wo2 v5-  
  return t1 / t2; WQ.i$ID/  
} 9ET/I$n  
} ; G)~MbesJ  
:;_#5  
这个工作可以让宏来做: u0'i!@795  
/4H[4m]I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C1D ! V:  
template < typename T1, typename T2 > \ {WKOJG+.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I <xy?{s  
以后可以直接用 5&G 5eA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TC@bL<1  
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 0T1ko,C!,e  
(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。。。) *) } :l  
x?rbgsB5&  
&_YtY47  
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 dQ`:8S K  
[88{@)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9iK&f\#5H  
class unary_op : public Rettype X [!X>w&z|  
  { .c:)Qli  
    Left l; rd|crD 3  
public : (tpof 5a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e^Aa!  
%GS\1 Q%  
template < typename T > yFi6jN#~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n_u`B|^Pj  
      { j,4,zA1j|  
      return FuncType::execute(l(t)); `>\4"`I  
    } }<.7xz|V  
lc" qqt  
    template < typename T1, typename T2 > [='p!7 z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fj,(_^  
      { /_HwifRQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d>;2,srUf  
    } .P8-~?&M  
} ; mw ?{LT  
D-~G|8g  
-$OD}5ku#  
同样还可以申明一个binary_op 6QW<RXom  
Yg$@Wb6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '1]+8E `Z  
class binary_op : public Rettype zfirb  
  { n'ehB%"  
    Left l;  XL&hs+Y  
Right r; 5pB^Y MP  
public : Vj/fAHR`>'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3y/1!A3  
9E^~#j@Zr  
template < typename T > {vLTeIxf.G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9ptZVv=O  
      { pK<%<dIc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L)1C'8 ).  
    } W\'Nv/L  
1Jl{1;c  
    template < typename T1, typename T2 > 7F=2t_2O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HRj7n<>L=  
      { WBy[m ?d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;v%Q8  
    } g>UBZA4  
} ; tK*%8I\s  
C?{D"f`[]  
<sO?ev[  
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 >6XDX=JVI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c%jsu"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bd} r#^'K  
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。 y-%nJD$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xm%iPrl D  
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。。。 &|s+KP|d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &K+  
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) ^@M [t<  
下面是修改过的unary_op O<4Q$|=&?  
2wGF-V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p "/(>8  
class unary_op k\nH&nb  
  { fE'-.nA+  
Left l; LjSLg[i  
  )\0Ug7]?  
public : ^WmGo]<B_  
\5t`p67Ve_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5r^1CFO  
Qk+=znJ  
template < typename T > W]Y@WKeT  
  struct result_1 ]cn/(U`  
  { Fq vQk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NY.}uZ  
} ; u82h6s<'W  
IO^:FnJJv  
template < typename T1, typename T2 > ~g*Y, Y  
  struct result_2 @bc[ eas  
  { +ylxezc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xOwNCh  
} ; tCuN?_ UG  
3w t:5 Im  
template < typename T1, typename T2 > umZlIH[7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P4hZB_.=  
  { fL(':W&n-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5ze`IY  
} I/mvQxp  
!'Pk jP  
template < typename T > VV?]U$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;RNM   
  { caGML|DeI  
  return OpClass::execute(lt(t)); c:3@[nF~  
} 1P(%9  
$7msL#E7  
} ; \_lG#p|  
|P^]@om  
BjH~Ml2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =Dh$yC-Zr  
好啦,现在才真正完美了。 oP+kAV#]  
现在在picker里面就可以这么添加了: G /NT e  
;[FW!  
template < typename Right >  KYnW7|*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Sg/:n,68  
  { !S~,> ,yd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~!8%_J_  
} n^* >a  
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。 @*CAn(@#N  
*eHA: A_I  
J ZVr&KZN  
U(rr vNt:t  
>W>##vK  
十. bind X*TuQ\T  
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。 L{cK^ ,  
先来分析一下一段例子 ^;0~6uBEJr  
H @_eFlT t  
4$0jz'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A Oby*c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \?bwm&6+r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [ED!J~lg8  
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。 WpXODkQL  
我们来写个简单的。 66I|0_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >&$$(Bp  
对于函数对象类的版本: mgJShn8]  
OT-n\sL$  
template < typename Func > RY\{=f  
struct functor_trait KU1+<OCh  
  { l84h%,  
typedef typename Func::result_type result_type; "WF( 6z#  
} ; j~+[uzW98  
对于无参数函数的版本: ?R|fS*e2EB  
)m|X;eEo  
template < typename Ret > *\=2KIF'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mtSNl|O&{  
  { 0MwG}|RC  
typedef Ret result_type; *4(/t$)pEl  
} ; XX]5T`D  
对于单参数函数的版本: DePV,.  
MILIu;[{#r  
template < typename Ret, typename V1 > z5x ,fQw6O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PWf{aHsr  
  { 2x)0?N[$O  
typedef Ret result_type; ,H.(\p_N  
} ; PY^^^01P  
对于双参数函数的版本: 8C*6Fjb#  
Ft3N#!ubl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i1b4 J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3R)cbwL  
  { uvu**s  
typedef Ret result_type; (P E# Y(  
} ; zznPD%#Sc  
等等。。。 K$MJ#Zx^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;whFaQi 4  
#JJp:S~`   
template < typename Func > xFsB?d  
struct func_return kWZ/ej  
  { jOoIF/So  
template < typename T > "| .  +L  
  struct result_1 8\qCj.>S  
  { JLy)}8I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w5dI k]T  
} ; d8Q_6(Ar|  
XBfiaj  
template < typename T1, typename T2 > ,W)IVc   
  struct result_2 q|47;bK'  
  { z;fd#N:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l }2%?d  
} ; gFWEodx,9  
} ; "!%w9  
XE f&Yd  
5XSxQG@k^z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Sb:zN'U  
0[Xt,~  
template < typename Func, typename aPicker > CX&yjT6`  
class binder_1 eZN3H"H  
  { 7]M,yIwc  
Func fn; G1#Bb5q:  
aPicker pk; ]YisZE4s  
public : RE`J"&  
9A/Kn]s(jj  
template < typename T > /%ODJ1M  
  struct result_1 , 6EZb[;g^  
  { ^*cMry  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3<zTkI  
} ; d I#8CO  
M5cOz|j/*R  
template < typename T1, typename T2 > `_J^g&y~  
  struct result_2 b2/N H1A  
  { :f?,]|]+-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SQ~N X)  
} ; a`EGx{q(  
:|n>H+Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X%4uShM  
 `5k6s,  
template < typename T > CfkNy[}=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5O;a/q8"  
  { uh C=  
  return fn(pk(t)); Ww'TCWk@  
} xu%! b0  
template < typename T1, typename T2 > [}9XHhY1O=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +2;#9aa I  
  { YmO"EWb  
  return fn(pk(t1, t2)); ctc`^#q  
} Z!*8JaMT  
} ; JGSk4  
}l]3m=)  
pU:C =hq4  
一目了然不是么? &m%Pr  
最后实现bind L!8 -:)0b  
DmXDg7y7s  
@Q$ /eL  
template < typename Func, typename aPicker > 7'{Yz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  z~}StCH(  
  { 9h3~;Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cdt,//xrz  
} GqIvvnw@f  
_pH6uuB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A5.'h<  
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。 (. quX@w"m  
,rH)}C<Q+  
十一. phoenix &-8-xw#.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RXx?/\~yd;  
qa0JQ_?o]  
for_each(v.begin(), v.end(), r_g\_y7ua  
( Cb@S </b  
do_ ohc/.5Kl  
[ <PfPh~  
  cout << _1 <<   " , " CYFas:rPLT  
] < ;%q  
.while_( -- _1), !0. 5  
cout << var( " \n " ) pzt Zb  
) px [1#*  
); 5QL9 w3L  
5&rCNi*\  
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: YzhN|!;!k  
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 @KW+?maW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _~w V{ yp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QN}3S0  
+3o)L?:g  
=qS^Wz.  
template < typename Cond, typename Actor > {o5K?Pb  
class do_while 9A} kkMB:  
  { j0pvLZjM  
Cond cd; :_~PU$%0  
Actor act; H%NLL4&wu  
public : ;GSFQ:m[  
template < typename T > #a'x)$2;R|  
  struct result_1 [#Nx>RY  
  { n7,6a  
  typedef int result_type; ~U7\ LBF  
} ; )Py+jc.  
-YRL>]1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G8(i).Q  
%B {D  
template < typename T > E? m#S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1&@wb'MBs.  
  { "mP*}VF  
  do /qkIoF2  
    { X,!OWz:[  
  act(t); se n{f^U  
  } wh7a|  
  while (cd(t)); Y3MR:{}  
  return   0 ; k,NU,^ &  
} &W!d}, ;  
} ; C(t6;&H  
^d5./M8Bd  
7]. IT(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3 ?|; on  
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。 <0Egkz3s  
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。 aji~brq  
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。 : 7DVc&0  
下面就是产生这个functor的类: SVs~,  
j=jrzG+`  
E'BH7JV  
template < typename Actor > _@~kYz  
class do_while_actor FUqhSW  
  { <C.$Db&9  
Actor act; RkH oT^  
public : f\F_?s)_y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?9r,Y;,H  
ETWmeMN  
template < typename Cond > #PLB$$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a4a[pX,5  
} ; a@=36gx)  
:{N3o:  
DHumBnQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !,JT91  
最后,是那个do_ i;'X}KW  
ZhbY, wJ,  
KGE-RK  
class do_while_invoker -TU{r_!Z(  
  { mKFHT  
public : 7E75s)KH  
template < typename Actor > !qGx(D{\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I`$I0  
  { hIO4%RQj_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ??%T  
} d7K17KiC  
} do_; q;a*gqt   
#2vG_B<M)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l[\,*C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +uiH0iGS  
最后来说说怎么处理break和continue %:;[M|.  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 v^18o$=K",  
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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