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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R i^[i}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +E1h#cc)  
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, +5XpzZ{#Wa  
yBI'djL~>  
T*KMksjxm`  
7k8pZ  
  class filler JY6 Q p  
  { %AQIGBcgL  
public : $1v&azM.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J(6oL   
} ; L5,NP5RC  
P@FHnh3}Z$  
DY^;EZ!hb  
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: AFAAuFE"  
QV\eMuNy  
` Jdb;  
~s5SZK*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RSo& (Uv  
%plo=RF  
<n#DT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 db6mfx i  
1/"WD?a  
rdJR 2  
h*v8#\b$J_  
二. 战前分析 H *)NLp  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &%-73nYw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N ,z6y5Lu  
>vA2A1WhW  
G.UI|r /Kz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gg8Uo G  
  /* --------------------------------------------- */ *M"}z  
vector < int *> vp( 10 ); Y0X-Zqk'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z[;z>8|c  
/* --------------------------------------------- */ >FkWH7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R2 V4#  
/* --------------------------------------------- */ Bi{$@n&?f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (P$H<FtH  
  /* --------------------------------------------- */ CvD "sHVq%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &#iTQD  
/* --------------------------------------------- */ B $mX3B+a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K1T4cUo  
)vSRHE  
5D'\b}*lJ}  
k`N^Vdr  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5s]. @C8  
1._1, _2是什么? 9th,VnD0  
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。 @/31IOIV]`  
2._1 = 1是在做什么? OE-gC2&Bm  
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。 ~Rr~1I&mR,  
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。 3p'I5,}  
Cid ;z  
GmP@;[H"  
三. 动工 zOiu5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1Yn +<I  
S.f5v8  
%ALwz[~]  
1{JV}O  
template < typename T > ;&)-;l7M  
class assignment WILMH`  
  { @!1x7%]G  
T value; BSVxN  
public : BT"XT5@  
assignment( const T & v) : value(v) {} PAM}*'  
template < typename T2 > ^RI?ybDd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :n-]>Q>5=k  
} ; s ']Bx=  
q0zr E5  
sjV!5Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n~V ]Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uu>Pkfo  
@8I4[TE  
:Cj OPl  
(R("H/6xs  
  class holder v p/yG   
  { U3dwI:cG  
public : )z28=%g  
template < typename T > Ptdpj)oi&Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L}pt)w*V1j  
  { W@I|Q -  
  return assignment < T > (t); Zo~  
} @P?~KW6<|  
} ; io8'g3<  
ZNvEW  
"9Q40w\  
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:  UWo]s.  
g0["^P1tV  
  static holder _1; oc>{?.^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [UWd W  
9j6QX ~,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )O@]uY  
而不用手动写一个函数对象。 M# %a(Y3K)  
NdD`Hn -  
z)r =+ -  
lUMS;H(  
四. 问题分析 fUA uqfj[  
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。 1`qMj0Y_  
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。 [rV>57`YD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4p,EBn9(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '|8} z4/g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BdH-9n~,  
3!|;iJRH  
五. 问题1:一致性 ud'-;W  
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?| ?q{ ,R"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LQRQA[^  
F7EKoDt  
struct holder GQUe!G9  
  { (Fhs"  
  // WGZ9B^A  
  template < typename T > kr9*,E9cv  
T &   operator ()( const T & r) const %|q>pin2  
  { sl`s_$J  
  return (T & )r; ~lsl@  
} os:A]  
} ; _n50C"X=&(  
gf &Pn  
这样的话assignment也必须相应改动: pUQ/03dp  
p;3O#n-_  
template < typename Left, typename Right > `-J%pEIza  
class assignment ZJzt~ H  
  { L>aLqQ3  
Left l; _ 4U5  
Right r; ?kH8Lw~{5W  
public : DpvI[r//'*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L(|N[#  
template < typename T2 > c]n1':FT"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1Vrh4g.l  
} ; QLvHQtzwX  
J$GUB3 G  
同时,holder的operator=也需要改动: qzKdQ&vO  
2db3I:;E  
template < typename T > vZaZc}AyL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U4C 9<h&  
  { 2a`o &S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L\xk:j1[  
} kwo3`b  
KyYMfC  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gM u"2I5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ybs\ES'?A  
>_-s8t=|  
return l(rhs) = r; p93r'&Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t\k$};qJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @hiCI.?X  
/'l{E  
template < typename Tp > Cz\e w B  
class constant_t _/-jX  
  { 4U+xb>  
  const Tp t; jHE}qE~>5  
public : S >X:ZYYC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =S+wCN  
template < typename T > e.7EU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IEsEdw]aZE  
  { l1OE!W W  
  return t; P2BWuh F  
} 8*#R]9  
} ; j,lT>/  
S1Wj8P-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *`ua'"="k  
下面就可以修改holder的operator=了 n 22zq6m  
&_dt>.  
template < typename T > {JZZZY!n2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Tc>   
  { 6}[I2F_^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :cem,#(=  
} cu7hBf j  
AN8`7F1  
同时也要修改assignment的operator() |:nOp(A\*  
lT(WD}OS  
template < typename T2 > V@e?#iz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LrM=*R h,O  
现在代码看起来就很一致了。 _~IR6dKE  
B(LWdap~  
六. 问题2:链式操作 *4Thd:7 `  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =n5zM._S-  
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。 8_BV:o9kL  
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。 J>wt (] y  
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。 NO "xL,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F\JM\{&F  
#>b3"[ |  
template < typename T > Neq+16*u  
struct result_1 D/Z6C&/I  
  { &=Ar  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z &Pg"a?\  
} ; m4hX 'F  
E4`N-3  
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: ]/[FR5>  
TyD4|| %  
template < typename T > L-jJg,eY  
struct   ref "bFTk/  
  { u)X=Qm)  
typedef T & reference; r?+%?$  
} ; H*RC@O_hv  
template < typename T > V)Z}En["1  
struct   ref < T &> zT =Ho   
  { j"ThEx0  
typedef T & reference; Y;dz,}re  
} ; Bn=by{i  
f2Klt6"9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Uol|9F  
B:b5UD  
template < typename T > ZXqSH${Tp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rn/ /%  
  { <r .)hT"0  
  return l(t) = r(t); bR*-Ht+wd  
} {@H6HqD  
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。 {C 6=[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CJ/X}hi,  
x5,++7Tz  
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 w k(VR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7`- Zuf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J`peX0Stl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3 R=,1<  
最后的布局是: `YFtL  
                Add m!|kW{B#A  
              /   \ 5L+>ewl  
            Divide   5 oRm L {UDZ  
            /   \ 0LPig[  
          _1     3 5gb|w\N>  
似乎一切都解决了?不。 v~f HYa>  
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。 A;;fACF8e  
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。 ciFmaM.  
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: q!{y&.&\  
35Ij ..z0  
template < typename Right > |'.*K]Yp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1Ce@*XBU  
Right & rt) const yQ_B)b  
  { H7z,j}l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )JDs\fUE  
} 09X01X[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  ,V,`Jf  
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。 ^!<U_;+  
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。 I?h)OvWd  
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。 !^^?dRd*v  
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。 ;;_,~pI?k  
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? Vi>,kF.f V  
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: TTeH `  
8;d:-Cp  
template < class Action > {'XggI%  
class picker : public Action R?GDJ3  
  { gQo]  
public : ;\a YlV-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %7"q"A r[  
  // all the operator overloaded TC @s  
} ; Ee)T1~;W  
]9YJ,d@J  
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。 $yn];0$J  
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: )<oJnxe]  
3)F |*F3R  
template < typename Right > q-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W^0w  
  { nim*/LC[:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3p3 9`"~  
} @KWb+?_H{<  
zjJ *n8l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9E zj"  
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。 j5K]CTz#  
UR%/MV  
template < typename T >   struct picker_maker ?+_Gs;DGVE  
  { FK:;e lZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dU6ou'p f  
} ; ,p4&g)o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |*oZ _gI  
  { OglEt["  
typedef picker < T > result; n)L*  
} ; X>d"]GD  
Q;[,Q~c[u  
下面总的结构就有了: 1e(E:_t  
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。 P?8GV%0$  
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。 H;?{BV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1 9&<|qTz  
至此链式操作完美实现。 j.C`U(n}`  
:9O#ObFR  
Uo-)pFN^  
七. 问题3 7R`M,u~f2^  
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。 $h5xH9x ;  
M=%l}FSTw(  
template < typename T1, typename T2 > t0/p]=+.p/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XF Patd  
  { UM!ENI|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VbJiZw(aR  
} CUO+9X-<8  
EqyeJq .  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K-e9>fmB#  
!Nu<xq@!  
template < typename T1, typename T2 > ?p9VO.^5  
struct result_2 fdxLAC  
  { VO,!x~S!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RS"H8P 4W  
} ; e>7]w,*|  
vGc,vjC3x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )'Oh `$M  
这个差事就留给了holder自己。 }E+!91't.^  
    ;,$NAejgd  
O!zV)^r  
template < int Order > m`IC6*  
class holder; U1@IX4^2`  
template <> {G|,\O1  
class holder < 1 > +1Vjw'P  
  { CAWA3fcQp  
public : iocI:b <  
template < typename T > c;%_EN%  
  struct result_1 wmk *h-  
  { >NqYyW,%  
  typedef T & result; N/]o4o  
} ; ;KOLNi-B&  
template < typename T1, typename T2 > RSr %n1  
  struct result_2 !$DIc  
  { @|Fg,N<Y]  
  typedef T1 & result; )!Jc3%(B  
} ; f_wvZ&  
template < typename T > a#^B2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sJ# 4(r`  
  { * 1T&  
  return (T & )r; - |kA)M[  
} XOxr?NPQ^  
template < typename T1, typename T2 > `Y BC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const INcg S MM  
  { X- pqw~$  
  return (T1 & )r1; @xQgY*f#  
} *n; !G8\  
} ; AcS|c:3MUy  
p%iGc<vHX  
template <> 3Dg,GaRk  
class holder < 2 > WzAb|&?  
  { JCz@s~f\y  
public : ]Gpxhg  
template < typename T > Yb:\a/ y  
  struct result_1 H70LhN  
  { 8j Mk)-  
  typedef T & result; @'YS1N<  
} ; @L>q (Kg  
template < typename T1, typename T2 > WF2}-NU"  
  struct result_2 IKABBW  
  { {xwm^p(f  
  typedef T2 & result; 2uG0/7  
} ; s<*XN NE7  
template < typename T > 0F@"b{&0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EM]s/LD@%  
  { (>F%UY  
  return (T & )r; SLO%7%>p  
} 6Ca(U'  
template < typename T1, typename T2 > C2@,BCR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,pqGX3  
  { `%CtWJ(e  
  return (T2 & )r2; J+[_Wd  
} "nZ*{uv  
} ; #@^t;)|  
Q&MZN);.  
0*%Z's\M"  
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> >。 qi;f^9M%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OH;b"]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D0gZC  
-9"['-WH,  
return l(i, j) = r(i, j); RD\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6^uq?  
7+]=-  
  return ( int & )i; NZ ;{t\  
  return ( int & )j; '#s05hr  
最后执行i = j; 0.dgoq 3u  
可见,参数被正确的选择了。 5:O-tgig.  
/3A^I{e74  
HkQ*y$$  
W`K7 QWV4  
;epV<{e$q4  
八. 中期总结 O_$m!5ug  
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: zV:pQRbt.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ge,;8N88  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lCAIK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^ s1Q*He  
a-l; vDs  
n.wF&f'D]  
n,=VQ Ou  
8d?g]DEN)6  
"5;;)\o ~  
九. 简化 @.G[s)x  
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。 hZh9uI7.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^[]}R:  
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: #Xhdn\7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P/xKnm~  
  +-*/&|^等 R16'?,  
2. 返回引用。 XpmS{nb  
  =,各种复合赋值等 SxdE?uCUS  
3. 返回固定类型。 (ohq0Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .{ 44a$)  
4. 原样返回。 b`)){LR  
  operator, 8aO~/i:(.  
5. 返回解引用的类型。 s_x:T<]  
  operator*(单目) @7n/Q(  
6. 返回地址。 =:DaS`~V  
  operator&(单目)  -QOw8vm  
7. 下表访问返回类型。 {LX.iH9}l  
  operator[]  Mu2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ynp{u`?  
  operator<<和operator>> ,oaw0Vw  
z74in8]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~vXaqCX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4D[ '^q  
ZQ)>s>-  
template < typename Left > Yu?95qktP  
struct value_return <,3^|$c%  
  { %6L^2 X  
template < typename T > b8LoIY*  
  struct result_1 fQL"O}Z  
  { 1U^A56CN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YhOlxON  
} ; WA]c=4S  
]Tkc-ez  
template < typename T1, typename T2 > N-I5X2  
  struct result_2 <@}I0  
  { '|S%a MLZ)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ggl~nxz  
} ; j7sKsbb  
} ; :T]o)  
_^el\  
?CC"Yij  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yHHt(GM|o  
0{dz5gUde  
下面我们来剥离functor中的operator() qw@puw@D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qHNE8\9  
@;<ht c  
return l(t) op r(t) BT)X8>ct  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |tv"B@`  
return op l(t) kGd<5vCs  
return op l(t1, t2) Q3|T':l4  
return l(t) op t5'V6nv  
return l(t1, t2) op S,<EEtXQ  
return l(t)[r(t)] TjQvAkT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )RO<o O  
-RS7h  
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: &VV~%jl;k  
单目: return f(l(t), r(t)); iCW*]U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F)+{AQL  
双目: return f(l(t)); :um|nRwy9  
return f(l(t1, t2)); -O&CI)`;B  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]8T |f  
>. '<J]  
struct meta_divide 3G uH857ov  
  { Y`o+XimX  
template < typename T1, typename T2 > O~59FuL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W?eu!wL#p  
  { ?Y:8eD"*  
  return t1 / t2; v.:3"<ur}  
} %H]lGN)  
} ; $<^u^q37u  
jCrpL~tWT  
这个工作可以让宏来做: {}QB|IH`  
mwY IJy[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9*E7}b,  
template < typename T1, typename T2 > \ LwhyE:1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `2`\]X_A{  
以后可以直接用 ++aL4:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jL^](J>  
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 /Nr*`l  
(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。。。) >~`r:0',  
1fo U  
#7ov#_2Jd  
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 u{FDdR9<  
RPIyO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X^\> :<  
class unary_op : public Rettype p|Q*5TO  
  { cwm_nQKk  
    Left l; b:R-mg.VT{  
public : cZ(elZ0~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZkIgL  
f)g7 3=  
template < typename T > -AhwI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t\RF=BbJJ  
      { B%KG3]  
      return FuncType::execute(l(t)); 6<N5_1  
    } ?W( 6  
K]U;?h&CZc  
    template < typename T1, typename T2 > 8[|UgI,>z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4n %?YQ[t  
      { kKPi:G52F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W`"uu.~f  
    } +uBLk0/)>  
} ; 2_ :n  
 P\]B<  
70lfb`  
同样还可以申明一个binary_op $t5 V=}m>  
P i Fm|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fbu5PWhlc  
class binary_op : public Rettype RN)dS>$  
  { 3SSm5{197  
    Left l; 4;HJ;0-ps  
Right r; dB+N\HBY  
public : avy"r$v_&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yp0/Ab(v  
rJa$9B*^  
template < typename T > xil[#W]7Ge  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 557(EM  
      { S}f?.7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2o#,kGd  
    } it> r+%  
GZ{]0$9I'  
    template < typename T1, typename T2 > bsd99-_(4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pA;-v MpMj  
      { `]LSbS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); or k=`};  
    } /T,Z>R  
} ; Q#(GI2F2#  
X[2[!)Rk  
Z_gC&7+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 EZ.!rh~+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <*t4D-os  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *jMk/9oa<N  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )HD`O~M>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w'X]M#Q><  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4t/&.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -o+74=E8[?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F`nb21{0y&  
下面是修改过的unary_op 7O`o ovW$  
BZb]SoAL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > q> s-Y|  
class unary_op w[_x(Ojq;  
  { E42eOGp9i  
Left l; ^v9|%^ug  
  $T<}y_nHl  
public : e4I^!5)N  
y<XlRTy[}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i)Lp7m z  
4yaxl\2  
template < typename T > CK_(b"  
  struct result_1 l7JY]?p  
  { 5 cK@WE:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Px5t,5xT8  
} ; 'SLE;_TD  
\Hqc 9&0  
template < typename T1, typename T2 > n:U>Fj>q  
  struct result_2 0Q593F  
  { DWt*jX*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4$,,Ppn  
} ; qQxz(}REu9  
0aR,H[r[?  
template < typename T1, typename T2 > JK#vkCkyM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ufo>|A6;$  
  { zH=!*[d8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )a=/8ofe  
} +:6Ii9G N  
t ]c{c#N/  
template < typename T > +Ra3bjl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jnu Y{0(&  
  { @\(vX]  
  return OpClass::execute(lt(t)); #$\fh;!W  
} R*1kR|*_)  
d~ng6pA  
} ; LF*Q!  
<Wl(9$  
G>T')A  
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 ,6<"  
好啦,现在才真正完美了。 *i$ePVU  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7Tf]:4Y"  
W VkR56  
template < typename Right > c\cZ]RZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vxN0,l  
  { =Pe><k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #~?kYCtC)  
} 6R}j-1 <n  
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。 ]!YtH]}  
0?Yz]+{C  
0vs0*;F;  
,*,sw:=2  
d<o.o?Vc  
十. bind 83 ]PA<R  
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。 "c`xH@D  
先来分析一下一段例子 MW Wu@SY  
X=p"5hhfn  
e`U Qz$4!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |qjZ38;6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mpx/S<Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u@ N~1@RT|  
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。 B0mLI%B  
我们来写个简单的。 )c tr"&-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wr|G:(kw\!  
对于函数对象类的版本: OHp5z? z  
z[!x:# q8`  
template < typename Func > EZr6oO@Nc  
struct functor_trait 9q4_j  
  { E)YVfM  
typedef typename Func::result_type result_type; !G=>ve  
} ; cqL(^R.  
对于无参数函数的版本: E'dX)J9e$/  
6* rcR]  
template < typename Ret > )&1!xF   
struct functor_trait < Ret ( * )() > RR25Q. c  
  { r4k nN 2:  
typedef Ret result_type; f{Qp  
} ; ]W9B6G_  
对于单参数函数的版本: 4~u9B/v  
G!-J$@P  
template < typename Ret, typename V1 > ku.A|+Tn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,ECAan/@  
  { .gD km^  
typedef Ret result_type; Enj_tJs  
} ; .|]IwyD &  
对于双参数函数的版本: $B _Nc*_e  
SPwPCI1?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d /j@_3'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QUP|FIpZ  
  { _PB@kH#  
typedef Ret result_type; obGWxI%a  
} ; wGXwzU  
等等。。。 wJIB$3OT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ph)| j&]  
oX|?:MS:  
template < typename Func > QrS$P09=\  
struct func_return __)qw#  
  { nm):SEkC  
template < typename T > ! zfFt;  
  struct result_1 5#uO'<2$  
  { mTjm92  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b(T@~P/  
} ;  X4I]9 t\  
ZgF/;8!~V-  
template < typename T1, typename T2 > 76MsrOv55  
  struct result_2 1_3?R }$Wl  
  { .uDM_ 34  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fv==Gu%{  
} ; 1P5LH 5  
} ; zh?4K*>.k  
v ($L  
BI/y<6#rR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~gt3Omh  
+qE']yzm!  
template < typename Func, typename aPicker > Bcaw~WD  
class binder_1 bF6gBM@*  
  { M:|/ijp N  
Func fn; 3]S`|#J  
aPicker pk; dpn3 (  
public : "^"'uO$  
 q)oN 2-  
template < typename T > ,wT g$ g-$  
  struct result_1 t?.\|2  
  { d$Em\*C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0BXs&i-TP5  
} ; y< ud('D  
9l l|JeNi  
template < typename T1, typename T2 > qb$_xIQpDL  
  struct result_2 A^vvST%7  
  { 3{q[q#"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v>:=w|.HC  
} ; cuMc*i$w!  
j!CU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MA"#rOcP  
vnVZJ}]w\  
template < typename T > V^vLN[8_\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N6BNzN}-P  
  { 19w_tSg  
  return fn(pk(t)); DUo0w f#D^  
} j88=f#<  
template < typename T1, typename T2 > 8E 9{ Gf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )O -cw7 >  
  { }bCK  
  return fn(pk(t1, t2)); rFO_fIJno  
} 'tut4SwC  
} ; $>(9~Yh0  
'DeW<Sa~  
bZK+9IR  
一目了然不是么? <oZ(ng@X  
最后实现bind IuDT=A  
q>P[nz%  
-Sp/fjlq/  
template < typename Func, typename aPicker > {sl~2#,}b1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) avV mY|I  
  { pqOA/^ar  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nrF!;:x  
} D|[/>x  
rI *!"PL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5'62ulwMP=  
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。 NQg'|Pt(%  
b24di  
十一. phoenix R~!\ -6%_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f@h2;An$w  
[' ?^>jfr  
for_each(v.begin(), v.end(), 48:liR  
( \+G.]|"Y  
do_ 7 T mK  
[ Z~:/#?/  
  cout << _1 <<   " , " p8$\uo9YQ  
] :|zp8|  
.while_( -- _1), ~K_]N/ >  
cout << var( " \n " ) {[my"n 2  
) 5"$e=y/  
); %-\FVKX  
Y' 2-yB  
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: F9F" F  
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 )CFk`57U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +jv }\Jt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G2=F8kL  
D 8gQR Q  
?U}sQ;c$  
template < typename Cond, typename Actor > vwm|I7/w  
class do_while y9=t;qH@|  
  { .zQ4/  
Cond cd; ; A x=]Q  
Actor act; )\RzE[Cb  
public : ix(U:'{  
template < typename T > cO8`J&EK  
  struct result_1 7Y%!,ff  
  { 3L?WTS6(u  
  typedef int result_type; H U:1f)a a  
} ; '_k>*trV  
ful]OLV+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >-UD]?>  
BvSdp6z9Iv  
template < typename T > \)uy"+ Z`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7E;>E9 '  
  { Dp%5$wF)8  
  do mgk64}K[n  
    { +[>y O _}  
  act(t); jG =(w4+  
  } A J<iM)l|  
  while (cd(t)); X77A; US  
  return   0 ; @gs26jX~2}  
} 37J\i ]  
} ; 0Ddn@!J*  
u4go*#  
JqL<$mSep  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]lymY _ >  
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。 &uv>'S#%  
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。 :yd=No@  
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。 5wT' ,U"+  
下面就是产生这个functor的类: l0eANB%Y=@  
*U( 1iv0n  
j7QBU  
template < typename Actor > ;%v%K+}r  
class do_while_actor 9vB9k@9  
  { m]bL)]Z  
Actor act; dVasm<lZ  
public : '~ jy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hVQ7'@  
9m%7dsv  
template < typename Cond > e@='Q H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; & gY;`*<  
} ; \a{Aa  
Na~g*)uT$  
c2tEz&=G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q3 K;kS  
最后,是那个do_ k/$Ja;  
SS >:Sw  
oA(. vr  
class do_while_invoker ]s1TJw [B  
  { 4U}.Skzq  
public : cRs{=RGc  
template < typename Actor > c.|sW2/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'e+-,CGdY\  
  { {LR#(q$1  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6|Ba  
} >qSO,$  
} do_; z'5;f;  
^4n2 -DvG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ws2prh^e(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  9OrA9r  
最后来说说怎么处理break和continue FE$M[^1_  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 9$B)hrJo  
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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