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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~*D)L'`2M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VY8 p[`  
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, SV.\B  
FQ?,&s$Bmd  
/E(H`;DG  
l5S (x Q  
  class filler H n+1I  
  { ")7,ZN;  
public : Oy[1_qfP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $enh>!mU  
} ; 9"R]"v3BA  
 hi,!  
\/4ipU.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 13Ga #  
OxX{[|!`  
%a+X\\v2  
o#E 3{zM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _lb ^  
hu\HK81m  
!cw<C*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Pgg6(O9}B^  
"|`8mNC  
` 1DJwe2  
I})la!9   
二. 战前分析 @~fg[)7M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {rGq|Bj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S5d:?^PGg  
Mm-FdP m  
#/@U|g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &'Qz  
  /* --------------------------------------------- */ g~.,-V}  
vector < int *> vp( 10 ); G ;V@oT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :gY$/1SYD  
/* --------------------------------------------- */ >yUThhJRn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #})Oz| c  
/* --------------------------------------------- */ k);z}`7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^G= wRtS  
  /* --------------------------------------------- */ VgZ<T,SuW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m\7-/e2 a  
/* --------------------------------------------- */ }p}i _'%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _`/0/69  
hSaS2RLF  
L@S"c (  
I!jSAc{  
看了之后,我们可以思考一些问题: [{N i94:d  
1._1, _2是什么? '0X!_w6W  
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。 ^j';4'  
2._1 = 1是在做什么? MTb}um.($  
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。 FR0zK=\  
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 `PIJE  
=b32E^z,  
<,Sy:>:"  
三. 动工 Q'JEDH\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 84 b;G4K  
 vi4 1`  
C-qsyJgZy  
\q Q5x  
template < typename T > b-]E -$Uz  
class assignment uByF*}d1  
  { jCW>=1:JGY  
T value; , 9|%  
public : 7zr\AgV9  
assignment( const T & v) : value(v) {} vc6UA%/f  
template < typename T2 > }yx{13:[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V==' 7n  
} ; Q+mMp I  
Sx;zvc  
{,IWjt &>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P :lv Z   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {tOuKnnS  
m8 0+b8b  
)FWF T:P~  
_QvyFKAM  
  class holder Q)#<T]~=  
  { bQXxb(^  
public : (N;Jw^C@  
template < typename T > OOl{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `6~*kCj5  
  { ,z1# |Y  
  return assignment < T > (t); cnLC>_hY  
} nyQ FS  
} ; H7Y}qP5X  
6sP;O,UX  
<g*rTqT'  
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: T d;e\s/]  
,9?'Q;20  
  static holder _1; $)n{}8^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 > 7;JZuVo  
H5&>Eny  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J3:P/n&  
而不用手动写一个函数对象。 ykM#EyN  
1/cb;:h>  
_ <>+Dk&  
M<ad>M  
四. 问题分析 _KZ(Yq>SdY  
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。 :[ITjkhde0  
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。 uFok'3!g7%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *s%s|/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d\)v62P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \&TTe8  
1Rczf(,aT  
五. 问题1:一致性 z 9D2,N.  
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?| ZzKn,+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4k#B5^iJ  
0I#<-9&d-  
struct holder c<H4rB  
  { A%GJ|h,i  
  // }K*ri  
  template < typename T > Iewq?s\Fo  
T &   operator ()( const T & r) const AGv;8'`  
  { #t/Q4X +  
  return (T & )r; +$UfP(XmH  
} 5=?&q 'i  
} ; 0)P18n"$  
*,R e&N8  
这样的话assignment也必须相应改动: #ERn 8k  
kEXcEF_9P  
template < typename Left, typename Right > nuCK7X  
class assignment ~Fx[YPO,  
  { 4/h2_  
Left l; r]E$uq bR  
Right r; fg1y@Dj/&  
public : .U1dcL6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i]YQq!B  
template < typename T2 > o}%fs *  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?k3b\E3  
} ; uVk8KMYU  
:J~j*_hZ  
同时,holder的operator=也需要改动: ]u,~/Gy  
O<E0L&4-&  
template < typename T > GmHsO/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [a`i{(!  
  { e"2QV vB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eeDhTw9  
} XMdc n,  
VsmL#@E  
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。 m3WV<Cbz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G !~BA*  
t,+S~Cj|  
return l(rhs) = r; _qg6( X  
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。 6+FON$8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <2 Q@^  
O7\s1 V;  
template < typename Tp > @Dy.HQ~  
class constant_t j{^(TE  
  { Gw./qu-W  
  const Tp t; r#Mx~Zg~  
public : K$.zO4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ! lF^~x  
template < typename T > 8F * WT|]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y#0w\/<  
  { P&GZe/6Y  
  return t; `#f=&S?k  
} m@@QT<  
} ; c{Kl?0#[  
K[[k,W]qb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !.9vW&t  
下面就可以修改holder的operator=了 /4?`F} 7)  
V.#8-?z  
template < typename T > ~D5MAEazS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K5>:Wi Y  
  { (Pd>*G\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =dBrmMh  
} q?L(V+X  
&w0=/G/T=~  
同时也要修改assignment的operator() ?nW#qy!R  
Y+GeT#VHe  
template < typename T2 > \DqxS=o;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !P$xh  
现在代码看起来就很一致了。 :Y>] 6  
QZr<=}   
六. 问题2:链式操作 }NCvaO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S=p u  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 C8:"+;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pXv[]v  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9/Dt:R3QU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LFyceFbm  
A=UIN!  
template < typename T > AnY)T8w  
struct result_1 7[BL 1HI*  
  { T''+zk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `uVW<z{ l  
} ; HY;?z `=  
V1)P=?%(US  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X'7S|J6s  
2?iOB6  
template < typename T > Ok~{@\  
struct   ref *g4Cy 8$  
  { _F@p53WE  
typedef T & reference; 9}cuAVI  
} ; 7&V^BW  
template < typename T > h5rP]dbhXU  
struct   ref < T &> !u4Z0!Ll  
  { no NF;zT  
typedef T & reference; :$i:8lz  
} ; mqk(UOK`  
KM}4^Qc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b+].Uc  
$;uWj|  
template < typename T > V/}>>4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I.+)sB?5  
  { VnSj:LUD  
  return l(t) = r(t); }&T<wm!  
} y C0f/O  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x56 F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "Dl9<EZ  
6!%d-Z7)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @y0bU*v7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \As oeeF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Uk *;C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SXBQ  
最后的布局是: AqbT{,3yW  
                Add '+!S|U,{  
              /   \ 5<O61Lgx  
            Divide   5 p~q_0Pg%  
            /   \ a|P~LMPM  
          _1     3 hGA!1a4 c  
似乎一切都解决了?不。 -[=AlqL  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 d@6:|auO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ukx/jNyYv  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: YR|(;B  
&=z1$ih>2\  
template < typename Right > VX!Y`y^a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "zedbJ0  
Right & rt) const fmnRUN=  
  { n=G>y7b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WAwfL?  
} xMSNrOc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =nvAOvP{?  
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。 )&Kn (l)  
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。 ;WvYzd9  
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。 #FqFH>-*2  
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。 %Rd~|$@>x  
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? q!hy;K`Jd  
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: jMf 7J  
$kkp*3{ot  
template < class Action > _H4$$  
class picker : public Action vJTfo#C|  
  { ~'^!udF-  
public : QN5yBa!Wz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;.nP%jD  
  // all the operator overloaded vh|Tb5W<  
} ; $Yx6#m}[M  
'R4>CZ%jV  
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。 RwAbIXG{0  
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: y:g7'+c  
#1QX!dK+  
template < typename Right > ,bZ"8Z"lss  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W{fULl  
  { ).0V%}>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wJ80};!  
} [cGt  
9RG\UbX)^|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y<p zy8z  
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。 H$~M`Y9I~  
.k# N7[q=  
template < typename T >   struct picker_maker zW"~YaO%C  
  { -"~L2f"?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g2g`,"T  
} ; ,U6*kvHS6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KI E k/]<H  
  { =4frP*H?  
typedef picker < T > result; V/aQ*V{  
} ; )^t!|*1LA  
<A#5v\{.;~  
下面总的结构就有了: YHs?QsP  
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。 (bg}an  
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。 !2GHJHxv]c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n_<mPU  
至此链式操作完美实现。 yB-.sGu  
-1Djo:y  
0Vf)Rw1%I  
七. 问题3 IYuyj(/!  
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。 sS C?io  
/VRUz++K  
template < typename T1, typename T2 > FQ+8J7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j h; 9 [  
  { vGXWwQ.1Tp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0;}Aj8Fle  
} E::L?#V  
pp(H PKs=}  
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: FI\IY R  
Uf# PoQ!y  
template < typename T1, typename T2 > + Qt[1Xq  
struct result_2 /Z:N8e  
  { dY1J<L}")  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |-|jf  
} ; [1NaH  
!~kEtC  
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? |,3l`o k  
这个差事就留给了holder自己。 qc3~cH.@  
    p:B ]Ft  
u2 7S %2P  
template < int Order > d5Qd'  
class holder; P2On k l  
template <> pL~=Z?(B  
class holder < 1 > rw&y,%2  
  { zyDZ$Dhka  
public : oB4#J*   
template < typename T > !#.\QU|  
  struct result_1  *. 8JP  
  { uMHRUi  
  typedef T & result; ^+M><jE9  
} ; u)7*Rj^  
template < typename T1, typename T2 > `0?^[;[u[  
  struct result_2 $R";  
  { r ^MiRa  
  typedef T1 & result; va^0JfQ  
} ; s{ =5-:  
template < typename T > AQe!Sqg'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WKxm9y V  
  { Y xJ`-6  
  return (T & )r; 66 N)  
} kQ~ %=pn  
template < typename T1, typename T2 > z>|)ieL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]% Y\ZIS  
  { ~5ubh2{  
  return (T1 & )r1; n26>>N  
} Z:|9N/>T  
} ; a1|c2kT  
n8$=f'Hgb  
template <> |Ytg  
class holder < 2 > <raG07{!*  
  { ~0ooRUWU7  
public : 5q Rc4d'  
template < typename T > U@?6*,b(.  
  struct result_1 yb?{LL-uy  
  { 61Bhm:O5W  
  typedef T & result; E=k w)<X2  
} ; /l6\^Xf{  
template < typename T1, typename T2 > MRs,l'  
  struct result_2 6-]h5L]  
  { ^df x~C  
  typedef T2 & result; D%U:!|G  
} ;  U(~U!O}  
template < typename T > .T$D^?G!D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hiwIWd:H  
  { q^*6C[G B  
  return (T & )r; |l7%l&!  
} c#QFG1  
template < typename T1, typename T2 > 5m7b\Mak  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q}wj}t#  
  { ,H39V+Y*  
  return (T2 & )r2; "OL~ul5  
} -CD\+d  "  
} ; <uD qYT$6  
=VSkl;(O  
+9[SVw8  
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> >。 :}9j^}"c3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~;unpym'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0^#DNq*NQ  
%8w9E=  
return l(i, j) = r(i, j); S;=_;&68?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <'&F;5F3V  
^VI,C|  
  return ( int & )i; #3 bv3m  
  return ( int & )j; 3taa^e.  
最后执行i = j; os$nL'sq  
可见,参数被正确的选择了。 ^u)rB<#BR  
%{C)1*M7  
hCC}d0gf`n  
RUGv8"j  
VT=K"`EpQ  
八. 中期总结 B4yh3cf  
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: UFENy."P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ld(NhB'7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [X/(D9J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ."mlSW"Wm  
<I2z&  
Bo r7]#  
8_xLl2  
mqFq_UX/ T  
|J3NR`-R  
九. 简化 AhxGj+  
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。 kX2d7yQZz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fr5 Xp  
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: Q$a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E5UcZ7  
  +-*/&|^等 Gt~JA0+C)7  
2. 返回引用。 `.^ |]|u  
  =,各种复合赋值等 \##5O7/1  
3. 返回固定类型。 '4u v3)P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K)[8 H~Lm  
4. 原样返回。 lS9n@  
  operator, B9M>e'H%<  
5. 返回解引用的类型。 *Km7U-BG  
  operator*(单目) nvyB/  
6. 返回地址。 ::"E?CQLV  
  operator&(单目) \dkOK`)b  
7. 下表访问返回类型。 LM.`cb;?G  
  operator[] .zC*Z&e,.[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 97LpY_sU  
  operator<<和operator>> PW)aLycPK  
ycX{NDGs  
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。 /Ox)|) l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BSzkW}3q9  
+>YfRqz:KB  
template < typename Left > |_zO_Frtp  
struct value_return wk[ wNIu  
  { (3%t+aqq  
template < typename T > =r6qX  
  struct result_1 u#jC#u^M  
  { ` }8&E(<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t9u|iTY f!  
} ; I3)Zr+  
?[TW<Yx  
template < typename T1, typename T2 > QK <\kVZ8  
  struct result_2 2`Gv5}LfyR  
  { KoHGweKl#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D}{b;Un  
} ; 2\@Z5m3B  
} ; 6|=j+rScv  
>.DC!QV  
e7k%6'@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ISNcswN#  
wNDbHR  
下面我们来剥离functor中的operator() E1*QdCV2  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  (^: p  
+5X DF  
return l(t) op r(t) f j<H6|3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Hp'B))2  
return op l(t) yyP-=Lhmo=  
return op l(t1, t2) HEY4$Lf(I  
return l(t) op ;=~Xr"(/z  
return l(t1, t2) op aC^$*qN-)  
return l(t)[r(t)] wAF,H8 -DK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9-lEtl%  
PCE4W^ns  
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: mP^SS Je  
单目: return f(l(t), r(t)); q``wt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ` \ZqgX4  
双目: return f(l(t)); xeA#u J  
return f(l(t1, t2)); AEg(m<t  
下面就是f的实现,以operator/为例 b2) \ MNH  
WES#ZYtT  
struct meta_divide !1Y&Y@ze  
  { ^mPPyT,(  
template < typename T1, typename T2 > }31Z X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #&Is GyU  
  { [EZYsOr.  
  return t1 / t2; C"eXs#A  
} P3o @gkXP  
} ; d7Ro}>lp  
?6N3tk-2  
这个工作可以让宏来做: ^DAu5|--R  
^v ni&sJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4na8  
template < typename T1, typename T2 > \ ;_"U "?h_J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S2^>6/[xM  
以后可以直接用 {{{#?~3$7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w# y2_  
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 1{PG>W  
(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。。。) -n))*.V  
f`$Gz  
M]rO;^;6?  
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 {=Q7m`1  
6 "gj!/e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A o/vp-e  
class unary_op : public Rettype ^twivNB  
  { k$7Z^~?Fz  
    Left l; + ,4" u  
public : Te-Amu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;)hw%Z]Jj$  
5J.0&Dda  
template < typename T > *I*i>==Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +]wuJSxc  
      { N$I03m  
      return FuncType::execute(l(t)); Va<eusl  
    } IApT'QNM  
-j2 (R?a  
    template < typename T1, typename T2 > p3x?[ Ww  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N/F$bv  
      { 2& LQg=O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p~jlx~1-]  
    } bud&R4+  
} ; pbk$o{$`W  
1 Y/$,Oa5  
onei4c>@  
同样还可以申明一个binary_op <=um1P3X  
C"pB"^0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > msx-O=4g  
class binary_op : public Rettype d IB }_L  
  { ~}9PuYaD@  
    Left l; \Ad7 Gi~  
Right r; RYR-K^;R  
public : sfD5!Z9#1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fwg^(;bL  
,[rPe\w.z  
template < typename T > ^4Uw8-/9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5]Da{Wmgs  
      { c-1q2y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;O#g"8  
    } #;VA5<M8  
U.0kR/>Z=  
    template < typename T1, typename T2 > Z=z%$l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EMvHFu   
      { ]/2T\w.<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2b@tj 5  
    }  1jCo  
} ; 8F5|EpB9M  
Gpj* V|J  
_r Y,}\  
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 s}5+3f$f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h)(* q+a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) - xm{&0e)  
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。 0JyVNuHn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k-LEI}h  
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。。。 D)$8 W[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0DPxW8Y-`  
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) ,I.WX,OR  
下面是修改过的unary_op ,?cH"@ RJ  
7N8H)X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w|Cx>8P8@  
class unary_op qi[Z,&  
  { @I3eK^#|P  
Left l; MHj,<|8Q  
  zU5Hb2a  
public : 5r,r%{@K  
"h"NW[R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d3Di/Iej   
T )~9Wac  
template < typename T > ?*"srE,#JX  
  struct result_1 M" lg%j  
  { {r85l\u)Q\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y'VBz{brf  
} ; hcCp,b  
2{,n_w?Wy  
template < typename T1, typename T2 > +_l^ #?o,  
  struct result_2 jvy$t$az  
  { nR;D#"p%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C#pZw[  
} ; e 8\;t"D  
`\u;K9S6  
template < typename T1, typename T2 > d(`AXyw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E6B!+s!]  
  { 2.e vx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &[mZD,  
} Ey[On^$  
ef!XV7 P  
template < typename T > o]n!(f<(*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KW^<,qt5w  
  { `lDut1J5n  
  return OpClass::execute(lt(t)); UYP9c}_,4  
} I751 t  
I`(l*U  
} ; G9P!_72  
![6EUMx  
Z;Rp+ X  
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 :G w~7v_  
好啦,现在才真正完美了。 EpJ4`{4  
现在在picker里面就可以这么添加了: @wmi 5oExc  
"L&'Fd@ZU  
template < typename Right > y&[y=0!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2aA`f7  
  { ?|{XZQ~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NG&_?|OmV  
} [k$*4 u >  
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。 wd@aw/  
abNV4 ,M  
ZSy?T  
''OfS D_g  
/.Nov  
十. bind nwt C:*}  
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。 \<0B1m  
先来分析一下一段例子 DciwQcG  
nz1'?_5  
yqXH:757~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YT/kC'A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e(F42;$$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }U w&Ny  
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。 jDM w2#<  
我们来写个简单的。 R #]jSiS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BElJB&I  
对于函数对象类的版本: # {fTgq  
ZI ;<7tF_z  
template < typename Func > g42)7  
struct functor_trait &M/0g]4p  
  { :HxA`@Ok  
typedef typename Func::result_type result_type; pCpb;<JG  
} ; 9~rUkHD  
对于无参数函数的版本: )Rat0$6  
 8@{OR"Ec  
template < typename Ret > 2jsw"aHW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e^YHJ>@  
  { 7+TiyY]K  
typedef Ret result_type; $GQ`clj<  
} ; 0n~Zz  
对于单参数函数的版本: )Dp/('Z2  
"jecsqCgK0  
template < typename Ret, typename V1 > y|&}.~U[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YJS{i  
  { 1pv}]&X  
typedef Ret result_type; , $Qo =  
} ; ' /Bidb?  
对于双参数函数的版本: !{n<K:x1  
8By,#T".  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ed0IWPx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KD1=Y80P  
  { _mS!XF~`P  
typedef Ret result_type; ]Fvm 7V  
} ; B()/.w?A  
等等。。。 ]nQt>R p_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )5JU:jNy  
dw~p?[  
template < typename Func > e}@)z3Q<l  
struct func_return M'`;{^<  
  { 2Nxm@B` {  
template < typename T > z|?R/Gf8  
  struct result_1 ]Mj/&b>"e  
  { 3ZTE<zRQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z=4{Vv*  
} ; 58%'UwKn  
!|2VWI}  
template < typename T1, typename T2 > 2RF^s.W  
  struct result_2 "M|P+A  
  { ~ `>e5OgOJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '`Bm'Dd  
} ; NVIK>cT6  
} ; 4E8JT#&  
5#3W5z  
xX0-]Y h:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d"G+8}.4  
3:"]Rn([P  
template < typename Func, typename aPicker > C ]Si|D  
class binder_1 k^$+n_  
  { nI*/Mhx  
Func fn; >$gG/WD?KR  
aPicker pk; Lf:uNl*D  
public : 5`~mmAUk;`  
yix'rA-T  
template < typename T > kE.x+2  
  struct result_1 OQ :dJe6  
  { %CZ-r"A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `=#01YX[0  
} ; +u@aJ_^  
{^{p,9  
template < typename T1, typename T2 > $=sXAK9   
  struct result_2 bf_I9Z3m  
  { * v8Ts  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |5I'CNi\  
} ; H-rWDN#  
 "SN4*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _2fkb=2@  
bLz*A-  
template < typename T > &a!BD/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @/ J [t  
  { tC8(XMVx  
  return fn(pk(t)); j^`X~gE  
} ^IZ)#1U  
template < typename T1, typename T2 > d {lP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4!$ M q;U  
  { 8pLBt:  
  return fn(pk(t1, t2)); "wH)mQnd  
} t{!  
} ; '"pd  
ArLvz5WV  
K*K1(_x=  
一目了然不是么? LCXO>MXN  
最后实现bind 7RU}FE  
5yh/0i5|  
Hx^!:kxk  
template < typename Func, typename aPicker > -0o[f53}p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t^=U*~  
  { XA0 (f*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @ \.;b9  
} L^kp8o^$  
,Y_{L|:w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WV;=@v  
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。 O@8pC+#`Z  
i< (s}wg  
十一. phoenix ir> ]r<Zl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S6nhvU:  
Itm8b4e9;  
for_each(v.begin(), v.end(), Pvo#pY^dXX  
( &'|B =7  
do_ U3;aLQ*  
[ s}M= oe  
  cout << _1 <<   " , " x!S;SU  
] n[xkSF^)  
.while_( -- _1), +%J\y^09kr  
cout << var( " \n " ) 4FeEGySow  
) .r|*Ch#;P  
); %:6?Y%`*[  
9~AWng  
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: qG8s;_G  
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 Zp`T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <~Q i67I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8"'x)y  
-Q e~)7  
?dy~ mob  
template < typename Cond, typename Actor > rp! LP#*  
class do_while l?N`{ ,1^  
  {  |qcD;  
Cond cd; hAR? t5c  
Actor act; )-P!Ae_.v  
public : IY(h~O  
template < typename T > g9tu %cIkR  
  struct result_1 }F1s tDx  
  { F%.xuLW  
  typedef int result_type; 3*S[eqMJc  
} ; Iq' O  
G"s0GpvQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,cHU) j  
Y)HbxFF`/  
template < typename T > 3><u*0qe%I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SBKeb|H8  
  { ))#'4  
  do V% axeqs  
    { \3Jq_9Xv  
  act(t); s3t!<9[m  
  } W?,$!]0  
  while (cd(t)); D5]{2z}k  
  return   0 ; 6v z1*\:H~  
} m@qqVRn#)  
} ; /)#8)"`nT  
~t/JCxa  
D!FaEN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). us{nyil1  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 iyM^[/-R6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z]#hWfM4B:  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )s")y  
下面就是产生这个functor的类: *Zkss   
3 ]}'TA`v  
k$[{n'\@  
template < typename Actor > V/y=6wUiSl  
class do_while_actor !oMt_k X  
  { C ?7X"~ ~  
Actor act; Vewzo1G2  
public : &4kM8Qh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qi=3L  
K3ukYR  
template < typename Cond > :m`/Q_y"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U"5q;9#q  
} ; pMN<p[MB  
$L{7%]7QC  
D Vw Cx^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v]bAWo  
最后,是那个do_ a!t V6H  
9*_uCPR  
YvTA+yL  
class do_while_invoker @d)a~[pm  
  { ;nk@XFJ  
public : 2V$9ei6  
template < typename Actor > < l[` "0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const && C~@WY,r  
  { 3 jh|y,  
  return do_while_actor < Actor > (act); $FCw$+w  
} k+\7B}7F  
} do_; bj.]o*u-  
~ &~C#yjg1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g{a d0.y,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s1=u{ET  
最后来说说怎么处理break和continue # U`&jBU  
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。 P1QB`&8F  
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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