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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I*D<J$ 9N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f}[H `OF  
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, .OmQ'  
?k{|Lk  
L5Urg*GNL  
- <J q  
  class filler 4~O6$;!|~  
  { Zc-#;/b3T  
public : GAv)QZyV$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S8O)/Sg=  
} ; 9>N\sOh  
nVxq72o@  
Rl_.;?v"!  
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: 8 +"10q-  
/61by$E  
LGIalf*7  
 ispkj'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z'Kd^`mt 9  
7}Bj|]b)~  
{Q)dU-\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^:qD.h>&  
NMXnrvS&  
hUVk54~l  
i{8]'fM  
二. 战前分析 |~SE"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 I>{!U$  
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 {3hqp*xl  
8N% z9b  
7p^@;@V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~<n(y-P^  
  /* --------------------------------------------- */ >;)2NrJV  
vector < int *> vp( 10 ); h$70H^r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9b1?W?"  
/* --------------------------------------------- */ Bi e?M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SD?BM-&~  
/* --------------------------------------------- */ BI};"y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `dDa}b  
  /* --------------------------------------------- */ 2\VAmPG.Zs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `gt:gx>a  
/* --------------------------------------------- */ OU!nN>ln  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QU.0Elw  
OB~C}'^$  
P/ci/y_1  
D?^540,b  
看了之后,我们可以思考一些问题: wa!zv^;N*  
1._1, _2是什么? #e/2C  
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。 T|ZF/&XP  
2._1 = 1是在做什么? :c y >c2  
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。 Q!yb16J  
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。 +'|{1gB  
%tV32l=  
SB TPTb  
三. 动工 :X_CFW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \eQ la8s  
vQ 4}WtvA  
|zq4*  5  
Bz+.Qa+  
template < typename T > 2{-!E ^g  
class assignment Vo,[EVL  
  { Edw2W8  
T value; QBoFpxh=  
public : Pp+~Cir  
assignment( const T & v) : value(v) {} g<$. - g  
template < typename T2 > (? \?it-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o~#f1$|Xn  
} ; 0x@A~!MoP  
p* RC  
ic E|.[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bhD ~ 4Rz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ry z?v<)h  
+3;Ody"59  
g:_hj_1Y M  
;1 |x  
  class holder ~^&R#4J  
  { II;Te7~  
public : TnNWO+ kg  
template < typename T > HY;9?KJ'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o)&"Rf  
  { GRT] aw  
  return assignment < T > (t); 3pSj kS|?>  
} */w7?QOv  
} ; ydQ!4  
wiJRCH  
5 6DoO'  
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: l$a?A[M$  
X4wH/q^  
  static holder _1; (WRMaI72(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Fu7M0X'p  
fN)x#?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o@W_ai_  
而不用手动写一个函数对象。 mu[Op*)  
SO;N~D1Z6  
IkDiT63]I  
;~+]! U  
四. 问题分析 lpy:3`ti  
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。 bb;(gK;F  
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。 bO3GVc+S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dU]/$7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JJ ?I>S N!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?^u^im  
2.-o@im0  
五. 问题1:一致性 ?mx\eX{  
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?| -\#lF?fzb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &gn-Wb?  
"uKFOV?j&  
struct holder B+] D5K  
  { sN~\+_  
  // $wV1*$1NM  
  template < typename T > >2b`\Q*<  
T &   operator ()( const T & r) const rp's  
  { m\ S\3n  
  return (T & )r; JoZ(_Jh%m  
} *fnvZw?  
} ;  $dQIs:  
d'"r("w#  
这样的话assignment也必须相应改动: E{y1S\7K  
<*(^{a. O  
template < typename Left, typename Right > :,S98z#  
class assignment z.oU4c  
  { .[:VSM7T  
Left l; 9b"MQ[B4#a  
Right r; 8 #}D : (  
public : tfYB_N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _=EKXE)&}  
template < typename T2 > C ^w)|2o}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =\};it{u  
} ; NHm]`R,  
0;<)\Wt=i9  
同时,holder的operator=也需要改动: 4)kG-[#  
YoKs:e2/:  
template < typename T > $q_R?Eay  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %m&@o~+  
  { &~~wX,6+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &nj&:?w  
} "m$3)7 $  
" 6CMA 0R  
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。 KxzYfH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `~# < &w  
=*Z5!W'd  
return l(rhs) = r; >Cr\y  
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。 %lw! e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {X~ gwoz  
}V]R+%:w@  
template < typename Tp > b2C`g]ibQ  
class constant_t M.q=p[  
  { xSMt*]=9  
  const Tp t; 5/MKzoB  
public : ^D{lPu 3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^oM|<";!?D  
template < typename T > 9'[ N1Un.=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }ns-W3B'  
  { (R!hjw~  
  return t; ~" i0x  
} 1} %B%*N  
} ; T-_"|-k}P%  
B<?w h0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c>:R3^\lwx  
下面就可以修改holder的operator=了 RY9V~8|M  
c{3wk7  
template < typename T > E"~2./+rd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /Ncm^b4  
  { 9X$ma/P[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a<~77~"4wn  
} eHiy,IN  
47K1$3P  
同时也要修改assignment的operator() tDg}Ys=4K>  
$za8"T*I  
template < typename T2 > oU*45B`"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G\de2Q"d:O  
现在代码看起来就很一致了。 r|u MovnV  
FRu]kZv2  
六. 问题2:链式操作 'o_:^'c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iB[~U3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 LJ)5W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7!WA)@6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cy yVg!+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7&qy5 y-Ap  
6!'3oN{  
template < typename T > Z;/$niY  
struct result_1 "pP^*9FrA  
  { ~ `M\Ir  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0'YG6(h  
} ; kE9esC 3  
).^}AFta  
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: xG&)1sT#-\  
Gs+3e8  
template < typename T > Eow_&#WW;P  
struct   ref l vMlL5t  
  { hCjR&ZA  
typedef T & reference; L>y J  
} ; &|3 $!S  
template < typename T > fk1ASV<rN  
struct   ref < T &> t3(]YgF  
  { /='. 4 v  
typedef T & reference; SCvVt  
} ; N ,8/Y  
/+Lfrt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AV9m_hZ t  
|KSy`lY-j>  
template < typename T > 1cS}J:0P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8>,jpAN}r  
  { 7(5xL T$  
  return l(t) = r(t); u/cg|]x&T  
} Dn&D!B  
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。 #]nx!*JNZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0U%f)mG  
X/iT)R]b  
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 EQ'V{PIfj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?7<JQh)"e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zjbc3 M5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3)\8%Ox  
最后的布局是: MrZh09y  
                Add t2,A@2DU 2  
              /   \ + s- lCz  
            Divide   5 h4q|lA6!k8  
            /   \ z!l.:F  
          _1     3 B2-V@06  
似乎一切都解决了?不。 oE#d,Z  
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。 rM'=_nmi  
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。 xx[9~z=d  
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: ZI=%JU(  
"@?? Fw!  
template < typename Right > *h}XWBC1q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uV!^,,~  
Right & rt) const Q09[[  
  { +L7n<U3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $STaQ28C  
} 1P~X8=9h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VeW>[08  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *:ZDd  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `s\?w5[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 g !rQ4#4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .Fdgb4>BXX  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? N[s}qmPha  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -$\+' \  
$0 vb^  
template < class Action > 6 J{k(H$3  
class picker : public Action zT!drq:x  
  { i_j[?.?X}  
public : &YF^j2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1v71rf&w  
  // all the operator overloaded Q_[ 3`j l  
} ; O^oWG&Y;v  
z^'gx@YD*v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 S:h{2{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~`aa5;Ab_  
.Y&)4+ckL  
template < typename Right > : Zlwp6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;M)QwF1  
  { z6*X%6,8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r"P|dlV-  
} etTn_v  
r>o63Q:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D)L+7N0D~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 DGS$Ukz&T  
\WxukYH  
template < typename T >   struct picker_maker L7dd(^  
  { o,_? ^'@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; < jJ  
} ; OX\A|$GS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3yVMXK  
  { 59h)-^!  
typedef picker < T > result; f|\onHI)>  
} ; %J+E/  
be.*#[  
下面总的结构就有了: P)P*Xq r#:  
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。 s.$3j$vT 8  
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。 sS*3=Yh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E7rDa1  
至此链式操作完美实现。 4 o Fel.o  
h&KO<>  
j0oR) du  
七. 问题3 _h{C_;a[_  
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。 sB7# ~p A  
Zy`m!]G]80  
template < typename T1, typename T2 > h2G$@8t}I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q+[n91ey**  
  { :tV*7S=)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x(1:s|Uyp{  
} Fld=5B^}  
AE[b},-[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: JRB9rSN^  
l3)} qu  
template < typename T1, typename T2 > VK m&iidU  
struct result_2 0Tx6zO  
  { G?O1>?4C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b,7k)ND1F  
} ; IG2r#N|C#  
eA2@Nkw~)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? CsGx@\jN  
这个差事就留给了holder自己。 ,E S0NA  
    >*35C`^  
wW>A_{Y  
template < int Order > ua3~iQj-  
class holder; OP[  @k  
template <> ?9 <:QE;I>  
class holder < 1 > marQNZ  
  { 'DP1,7  
public : c"f-3kFv  
template < typename T > ]L5@,E4.  
  struct result_1 3l rT3a3vV  
  { mE+*)gb:Rd  
  typedef T & result; , qMzWa  
} ; slCx w$  
template < typename T1, typename T2 > fDv2JdiU  
  struct result_2 luh$2 \5B  
  { .s?L^Z^  
  typedef T1 & result; jys:5P  
} ; ` Fa~  
template < typename T > q+yQwX{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xQ f*  
  { 03$mYS_?  
  return (T & )r; X-bcQ@Oj  
} rD*jp6Cl  
template < typename T1, typename T2 > Kn5~d(:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l!D}3jD  
  { u|\1h LXX  
  return (T1 & )r1; h79}qU  
} Q *D;U[  
} ; p*XANGA  
7`*h2 mgY  
template <> R$R *'l  
class holder < 2 > \1k79c  
  { 'g}!  
public : S\CCrje  
template < typename T > R)c?`:iUB  
  struct result_1 1KU! tL  
  { hZm"t/aKc  
  typedef T & result; 1I%w?^sm_  
} ; O %\*@4zM  
template < typename T1, typename T2 > fW?vdYF  
  struct result_2  on4HKeO  
  { VF+KR*  
  typedef T2 & result; tR# OjkvX  
} ; lov!o: dJ  
template < typename T > K%t*8 4j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const em y[k  
  { GV1pn) 4  
  return (T & )r; oh4E7yN  
} !Lu2  
template < typename T1, typename T2 > b!+hH Hv:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B`EJb71^Xy  
  { 9=s<Ld  
  return (T2 & )r2; &5>Kl}7  
} "fb[23g%@k  
} ; &eJfGt5  
@="Pn5<]C  
|44Ploz2b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {4l8}w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \<bx [,?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t^&Cxh  
Lw1Yvtn  
return l(i, j) = r(i, j); HVRZ[Y<^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~-k9%v`  
)705V|v  
  return ( int & )i; YqscZ(L:y  
  return ( int & )j; #`^}PuQ  
最后执行i = j; 6%'QjwM_  
可见,参数被正确的选择了。 /l3V3B7  
`>o{P/HN  
a .#)G[*  
KM, \  
poE0{HOU  
八. 中期总结 7g^]:3f!   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p%ki>p )E|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cZ,b?I"Q%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JtE M,tK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KYm0@O>;  
+|3@=.V  
v&\Q8!r_  
g&L!1<, p  
HZE#Ab*L  
ic:zsuEm  
九. 简化 "x0^#AVg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z(ONv#}p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !)f\%lb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: yX>K/68  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fgTg7 m  
  +-*/&|^等 bL`TySX  
2. 返回引用。 mY|)KJ  
  =,各种复合赋值等 NWESP U):w  
3. 返回固定类型。 k=$TGqQY?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FjHv   
4. 原样返回。 n` _{9R  
  operator, ,_ H:J.ik  
5. 返回解引用的类型。 Z?q] bSIT  
  operator*(单目) +HpA:]#Y  
6. 返回地址。 Vr)S{k-Q  
  operator&(单目) 6Igz:eX  
7. 下表访问返回类型。 1ba~SHi  
  operator[] { 'eC`04E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VBlYvZ;$*  
  operator<<和operator>> WDYeOtc  
yPBZc h%-  
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。 Tk[ $5u*,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oH?b}T=9jz  
9rX&uP)j^#  
template < typename Left > \.{$11P#  
struct value_return a5"D@E  
  { 3pROf#M  
template < typename T > a.\:T,cP>  
  struct result_1 < NY^M!  
  { _.Nbt(mz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s\(k<Ks  
} ; 1-uxC^u?|#  
;8&3 dm]  
template < typename T1, typename T2 > Ta0|+IYk<  
  struct result_2 4Z=_,#h4.  
  { M/'sl;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O6 3<AY@  
} ; | j`@eF/"  
} ; 1=c\Rr9]  
i# /Jr=  
<al(7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f*% D$Mqg  
^mDe08. %b  
下面我们来剥离functor中的operator() {6|G@ ""O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4[r0G+  
Vb;*m5,?:  
return l(t) op r(t) TER=*"!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $9#H04.x  
return op l(t) V7Lxfoa4  
return op l(t1, t2) ^zmG0EH,  
return l(t) op <z&/L/bl"  
return l(t1, t2) op H5B:;g@  
return l(t)[r(t)] A RuA<vQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a2O75 kWnm  
h8S.x)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 85$m[+md  
单目: return f(l(t), r(t)); bdrg(d6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K(rWNO  
双目: return f(l(t)); WRbj01v  
return f(l(t1, t2)); G@\1E+Ip  
下面就是f的实现,以operator/为例 'RR~7h  
(O?.)jEW(.  
struct meta_divide Wx}8T[A}  
  { LVfF[  
template < typename T1, typename T2 > %QGC8Tz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w~A{(- dx  
  { Q#X8u-~  
  return t1 / t2; o3^l~iT  
} QB uMJm  
} ; Su7?;Oh/yI  
_\G"9,)u '  
这个工作可以让宏来做: cWaSn7p!X  
nI-w}NQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y|f[bw  
template < typename T1, typename T2 > \ W?R6ZAn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gMmaK0uhS  
以后可以直接用 Y'S%O/$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _x'6]f{n  
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 R6.hA_ih  
(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。。。) HGs $*  
 I<mV+ex  
4y?n [/M/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :Zbg9`d*  
OJuG~euy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <I\/n<*  
class unary_op : public Rettype nbD*x|  
  { >}8j+t&T  
    Left l; >V?eog%~  
public : W0@n/U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} feDlH[$  
qZtzO2Mt  
template < typename T > 3 *"WG O5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XkE`U5.  
      { qFCOUl  
      return FuncType::execute(l(t)); %~H-)_d20  
    } q]ku5A\y  
-hGk?_Nqa/  
    template < typename T1, typename T2 > +NZ_D#u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RUnSCOdX  
      { kX7C3qdmt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ? r "{}%  
    } }(J}f)  
} ; QC OM_$y  
ifMRryN4  
BDW^7[n  
同样还可以申明一个binary_op +s,=lL  
~*&H$6NJS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VK\X&Y3l  
class binary_op : public Rettype C\Wmq [  
  { Ha0M)0Anv  
    Left l; jjB~G^n  
Right r; 8yR.uMI$/  
public : 1y@i}<9F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8sWJcmVo  
H7&8\ FNa  
template < typename T > p?%y82E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z1 | TC  
      { {yTGAf-DV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .=7vI$ujd  
    } rK6l8)o  
YNyk1cE  
    template < typename T1, typename T2 > ios&n)W&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *MFIV02[N  
      { T9E+\D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w,p PYf/t  
    } ~OYiq}g  
} ; Af~$TyX  
~|D Ut   
YlJ@XpKM  
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 CAig ]=2'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y4 #>X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aB2F C$z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2. NN8PPD"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V# }!-Xj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,B*EVN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3)t.p>VgO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) xA2YG|RU=b  
下面是修改过的unary_op Q",t3i4  
Gt8M&S-;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,a{P4Bq  
class unary_op o=:9y-nH  
  { 7J D' )  
Left l; ,\W 8b-Z  
  -lr vKrt7  
public : [r\Du|R-*  
A_"w^E{P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &)# ihK_  
b"<liGh"n-  
template < typename T > #X+JHl  
  struct result_1 T8?Ghbn  
  { 0mYXv4 <  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^lnK$i  
} ; e-})6)XgA  
GLH0 ]  
template < typename T1, typename T2 > U#7#aeI  
  struct result_2 p}}R-D&K  
  { x xHY+(m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '|6]_   
} ; @(EAq<5{  
TNT4<5Ol6  
template < typename T1, typename T2 > h6L&\~pf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D%[mWc@1I  
  { r(>@qGN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k>Is:P  
} VD;01"#'  
l5Uiw2  
template < typename T > <`8n^m*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { T/[cu<  
  { rK 8lBy:<  
  return OpClass::execute(lt(t)); |"q5sym8Y_  
} /* (Kr'c  
5ORo3T%  
} ; }?$F}s-  
E<rp7~#  
r5S[-`s;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug '0;l]/i.  
好啦,现在才真正完美了。 ^ox=HNV  
现在在picker里面就可以这么添加了: j.[.1G*("  
zF`0J  
template < typename Right > d(ZO6Nr Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &N$<e(K  
  { [Q~#82hBhY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i]c!~`  
} h:))@@7MJ  
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。 ,hDW Ps2S  
4Co6(  
B6+khuG(  
+zqn<<9  
7uqzm  
十. bind B&M%I:i  
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。 $j%'{)gK  
先来分析一下一段例子 f#>,1,S  
(!u~CZ;  
^cC,.Fdw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {S]}.7`l9(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OU\~::  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zEX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LtO!umM  
我们来写个简单的。 +yG~T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tn\yI!a  
对于函数对象类的版本: /obfw^  
a@K%06A;'  
template < typename Func > JJ-( Sl  
struct functor_trait UkwP  
  { *}qWj_RT  
typedef typename Func::result_type result_type; sPpH*,(  
} ; -a}Dp~j  
对于无参数函数的版本: r.=K~A  
4/~E4"8  
template < typename Ret > C\3rJy(VJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jxJ8(sr$  
  { _IHV7*u{;  
typedef Ret result_type; ^rR1ZVY  
} ; JAnZdfRt  
对于单参数函数的版本: un"Gozmt5  
"m$##X\  
template < typename Ret, typename V1 > tyDU @M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HXC ;Np  
  { G^|:N[>B  
typedef Ret result_type; CT <7mi!  
} ; bjW]bRw  
对于双参数函数的版本: V]6dscQ  
MTh<|$   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~8Fk(E_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mfn,Gjt3O  
  { 1\2no{Vh  
typedef Ret result_type; aj{Y\ 3L  
} ; m~0/&RA  
等等。。。 $B5aje}i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r52gn(,  
6mxfLlZ  
template < typename Func > 00~mOK;1  
struct func_return I:1C8*/  
  { 56kI 5:  
template < typename T > [5Mr@f4I  
  struct result_1 ~U&AI1t+J  
  { d|Lj~x|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4O!ikmY:t  
} ; 12gU{VD  
 S9FE  
template < typename T1, typename T2 > .Rs^YZF  
  struct result_2 1?+St`+{B-  
  { @Qt{jI !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ne1$ee. NE  
} ; Si;H0uPO  
} ; MeZf*' J  
F0Yd@Lk$_  
dJNe+ MB`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n<R?ffy  
|#R7wnE[k~  
template < typename Func, typename aPicker > $Ri; ^pZw[  
class binder_1 v O_*yh1  
  { ":QZy8f9%  
Func fn; TJXT-\Vk  
aPicker pk; w@w(-F!%l  
public : 8P&:_T!  
|z^^.d~a0  
template < typename T > .V8Lauz8  
  struct result_1 z1X`o  
  { <*cikXS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &`2)V;t  
} ; 8$Y9ORs4  
$X,D(  
template < typename T1, typename T2 > (V2fRv  
  struct result_2 f x+/C8GK  
  { iSs:oH3l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~q25Yx9W@  
} ; oE]QF.n#  
l}K37f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mrtb*7`$  
4ID5q~  
template < typename T > 89(Q1R ?:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z=vU}S>r|v  
  { OYn}5RN  
  return fn(pk(t)); FXkM#}RgNm  
} IF:;`r@%  
template < typename T1, typename T2 > "oO%`:pb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /jJw0 5;L  
  { FJ)$f?=Qd  
  return fn(pk(t1, t2)); n,WqyNt*  
} s`~IUNJ@P  
} ; gV_}-VvP  
4~Q/"hMSkO  
>}6%#CAf  
一目了然不是么? draN0v f  
最后实现bind w NdisI  
V)N%WX G  
kc&U'&RgY  
template < typename Func, typename aPicker > \(2sW^fY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sD#.Oq4&]y  
  { oW6XF-yM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 40m-ch6Q  
} ^Xh^xL2cn  
-PR N:'T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v mk2{f,g  
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。 '?(% Zxw%&  
w ;^ra<*<+  
十一. phoenix 86F1.ve  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >tW#/\x{  
sLxc(d'A  
for_each(v.begin(), v.end(), gc$l^`+M  
( |aq"#Ml)  
do_ $1`2 kM5  
[ 1bX<$>x9u  
  cout << _1 <<   " , " l!u_"I8j5  
] g]0_5?i  
.while_( -- _1), P-"y3 ZE=  
cout << var( " \n " ) ^k9I(f^c-_  
) wI/iuc  
); =B@2#W#  
;NITc  
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: 9'bwWBf7  
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 s?nR 4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (<C3Vts))  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oNF6<A(@$  
pFjK}J OF  
*J`O"a  
template < typename Cond, typename Actor > ZPYS$Ydy  
class do_while 9x =Y^',5  
  { [d ]9Oa4  
Cond cd; 3h`f  6  
Actor act; ]~siaiN[  
public : 9XB8VKu8  
template < typename T > {I't]Qj_e  
  struct result_1 nAdf=D'P  
  { |&i<bqLw:  
  typedef int result_type; {"KMs[M  
} ; 7-fb.V9  
}@d@3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \,0oX!<YY  
2<}%kQ`  
template < typename T > /cP"h!P}~~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%[jR=w  
  { ?4T-@~~*`=  
  do ysY*k`5  
    { /N.U/MPL_  
  act(t); 5`p.#  
  } ;;/{xvQ.1  
  while (cd(t)); ;9QEK]@  
  return   0 ; p9-K_dw3X@  
} AFwdJte9e  
} ; uQKT  
63IM]J  
a9Zq{Ysj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [(7S.5I  
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。 ] Zh%DQ  
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。 88$8d>-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f]sr RYSR  
下面就是产生这个functor的类: Uw<nxD/+  
U|R_OLWAg  
S{T >}'y  
template < typename Actor > ]3Sp W{=^(  
class do_while_actor q'Pf]  
  { 7;@]t^d=$  
Actor act; /Lr.e%  
public : +9sQZB# (  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [j+sC*  
>Cq<@$I2EB  
template < typename Cond > mj7#&r,1l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5*u+q2\F  
} ; =>~:<X.,  
E|shs=I  
8P\Zo8}v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W ]8 QM1$  
最后,是那个do_ j8:\%|  
Dk51z@  
'i|YlMFIg  
class do_while_invoker <t!W5q  
  { nKj7.,>;:<  
public : {(Es(Sb}c  
template < typename Actor > R 2vlFx/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -X6PRE5a2  
  { 5~DJWi,  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xne1gms  
}  uHRsFlw  
} do_; !&@615Vtw  
WcbiqxK7-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -"9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;*2Cm'8E  
最后来说说怎么处理break和continue }4X0epPp;:  
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。 ]7c=PC  
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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