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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i}Ea>bi{N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KfJF9!U*?  
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, m MO:m8W  
_QCspPT' c  
,vP9oY[n  
P(fTlrb  
  class filler E@QsuS2&  
  { }8 A]  
public : drT X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -Zfzl`r  
} ; %Bg} a  
o2?[*pa  
-WP_0  
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: UMUr"-l =  
0hcrQ^BB!b  
hBDPz1<  
/yn1MW[.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [ >#?C*s  
8^j u=  
`9b/Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $A6'YgK  
VR5$[-E3  
bnLvJ]i)  
&k(t_~m>  
二. 战前分析 sJtz{'  
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。 dUeM+(s1  
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 Y1EN|!WZ  
AR'q2/cw  
[La=z 7*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +jzpB*@  
  /* --------------------------------------------- */ 1g{`1[.QO  
vector < int *> vp( 10 ); 0rY<CV;fZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9ZUG~d7_  
/* --------------------------------------------- */ JE,R[` &  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fKIwdk%!-  
/* --------------------------------------------- */ x:=Kr@VP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F>&Q5Kl R  
  /* --------------------------------------------- */ Oa\!5Pw1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ac<V!v71  
/* --------------------------------------------- */ \p1H" A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 20;M-Wx  
qJB9z0a<Ov  
iOm1U_S  
ga^O]yK  
看了之后,我们可以思考一些问题: ON _uu]=  
1._1, _2是什么? G\tTwX4  
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。 ]OZZPo  
2._1 = 1是在做什么? 0wXfu"E{  
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。 ^Qz8`1`;Z  
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。 vjaIFyj  
`7}6  
?rXh x{vD  
三. 动工 3(%hHM7DM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: & PrV+Lv  
=K{$?%"  
z.oDH<1  
?qYw9XQYL  
template < typename T > Zu:cF+h l  
class assignment #wbaRx@rc  
  { p #'BV'0bl  
T value; Y&`Vs(  
public : $bh2zKB)  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~\DC )  
template < typename T2 > ~}w(YQy=y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sIdo(`8$  
} ; l*("[?>I  
zTrAk5E  
c3&F\3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WaF<qhu*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -vwkvNn8  
g1muT.W]S  
r Y|'<$wvg  
No<2+E!  
  class holder DzO0V"+H}k  
  { bmhvC9  
public : cEi{+rfZd|  
template < typename T > |gx{un`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V=k!&xN~  
  { 1K^blOLXe  
  return assignment < T > (t); A,e/y  
} )y'`C@ijI  
} ; r vVU5zA4H  
i;*c|ma1>  
9c8zH{T_{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l@4hBq  
|M  `B  
  static holder _1; j{>E.F2.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k!t5>kPSQ  
nVw]0Yl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uDK`;o'F  
而不用手动写一个函数对象。 inZMq(_@$  
D4G*K*z,w4  
&D[dDUdHs  
KM< +9`  
四. 问题分析 I(P|`"  
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。 2GXAq~h@  
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。 ?cCh?> h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IK(G%dDw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R}Uv i9?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :aLShxKA  
cQzd0X  
五. 问题1:一致性 [wRk )kl`  
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?| oh%T4 $  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2V/ A%  
;gy_Qf2U  
struct holder .}kUD]pW  
  { u!oHP  
  // a+)Yk8%KY  
  template < typename T > "w= p@/C  
T &   operator ()( const T & r) const DUEA"m h  
  { U# Y ?'3:  
  return (T & )r; wd~e3%JM  
} ,!F'h:   
} ; ?+D_*'65D  
%MU<S9k  
这样的话assignment也必须相应改动: 1sYwFr5  
HB{w:  
template < typename Left, typename Right > ,f0cy\.?  
class assignment \K`AO{ D@  
  { p*_g0_^  
Left l; HGfYL')Z  
Right r; +VDwDJ)lG  
public : z 4Qz9#*"^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B{H;3{0  
template < typename T2 > JVwYV5-O<0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m/=,O_  
} ; 8<0H(lj7_  
E,shTh%&~  
同时,holder的operator=也需要改动: \yNjsG@,  
x^8xz5:O  
template < typename T > I?J$";A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rl'YyO}2  
  { 91E!4t}I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e%`gD*8  
} ruS/Yh  
})T}e7>T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]2QZ47  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qnyFRPC  
Se*ZQtwE  
return l(rhs) = r; pwT|T;j*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >wej1#\3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kGc;j8>."  
SEr\ u#  
template < typename Tp > 2U2=ja9:Y  
class constant_t A;1<P5lo  
  { 0?BT*  
  const Tp t; Of7j~kdh83  
public : 7n,nODbJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3F5r3T6j}  
template < typename T > g}{Rk>k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bnUpH3  
  { z[0L?~$  
  return t; 7XT2d=)"  
} 8UwL%"?YB  
} ; )_ NQ*m  
FfI $3:9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D *Siy;  
下面就可以修改holder的operator=了 \! Os!s  
 DC]FY|ff  
template < typename T > g v&xC 6>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +z+25qWi  
  { <\8dh(>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yt++  ?  
} ;EW]R9HCH  
93kSBF#  
同时也要修改assignment的operator()  h#^IT  
@NlnZfMu  
template < typename T2 > @bmu4!"d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {[hV ['Awv  
现在代码看起来就很一致了。 !vr">@}K  
\|@]XNSN  
六. 问题2:链式操作 qXt2m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cm%QV?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1N x%uz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +NxEx/{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?%{bMqYJD{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct igOjlg_Q  
L=Dd`  
template < typename T > W |G(x8  
struct result_1 28d:  
  {  8y OzD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /jC0[%~jV  
} ; R5X<8(4p  
]Q-ON&/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 1FjA   
]r$S{<  
template < typename T > Nj %!N  
struct   ref -1Lh="US  
  { i:&Y{iPQp  
typedef T & reference; ZUQ1\Iw  
} ; LZ|G"5X[  
template < typename T > H_ .@{8I  
struct   ref < T &> 9:!n'mn  
  { KAjKv_6=g  
typedef T & reference; Fq&@dxN3  
} ; l|%7)2TyG)  
W6K]jIQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KOV^wSwS  
@0A0\2  
template < typename T > O1JGv8Nr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wS%I.  
  { fH`P8?](x  
  return l(t) = r(t); "#rlL^9v  
} S!#7]wtbP  
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。 qp"gD-,-o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HGC>jeWd_  
Um9!<G=;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4_&$isq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #`:60#l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \'GX^0yK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yT-m9$^v  
最后的布局是: r@e_cD] M  
                Add %HL@O]ftS  
              /   \ ?T$i  
            Divide   5 _q)`Y:2  
            /   \ n~8-+$6OR  
          _1     3 ~fAdOh  
似乎一切都解决了?不。 ^^}  
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。 Z2PLm0%:  
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。 d{9rEB?  
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: PP[{ c  
"h_n/}r=  
template < typename Right > 4eU};Pv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '@AK0No\W  
Right & rt) const >H ic tH  
  { _&XT =SW}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {tu* ="d=  
} %ia/i :  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mn7 y@/1  
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。 w I #_r_  
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。 }qc[ysDK]  
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。 QD+dP nZu  
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。 w<J$12 "p+  
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? 2(5wFc  
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: `2J6Dz"W  
}f^K}*sK$5  
template < class Action >  3i?{E ^  
class picker : public Action &hB~Z(zS!  
  { ?.v!RdM+  
public : S%Pk@n`z]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [k@D}p x  
  // all the operator overloaded Gw~^6(Qu  
} ; ok-sm~bp  
n4>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >`5iq.v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: n2Dnpe:  
+_Fsiu_b  
template < typename Right > 5|r3i \  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8$v17 3  
  { UG Fx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9D(M>'Bh  
} ^^jF*)DT@  
@2CYv>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G/Kz_Y,  
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。 | (v/>t  
? 4qN>uW=  
template < typename T >   struct picker_maker qk~QcVg  
  { +SrE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1^}() H62}  
} ; }C2I9Cl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #n{wK+lz  
  { 5>KAVtYvc  
typedef picker < T > result; /B|#GJ\\3  
} ; #c+N}eX{  
KKGAk\X  
下面总的结构就有了:  YDi_Gl$  
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。 oxPOfI1%]  
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。 v^[tK2&v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .{5)$w>  
至此链式操作完美实现。 wCMsaW  
g}ciG!0  
xfkG&&  
七. 问题3 z ]o&^Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 TkWS-=lNH0  
K&BlWXT  
template < typename T1, typename T2 > }YU#} Ip@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X2dTV}~i  
  { u-OwL1S+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %+gze|J  
} {'"A hiR/  
73Mh65  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r$k *:A$%  
o$d; Y2K  
template < typename T1, typename T2 > F8_pwJUpf-  
struct result_2 P%' bSx1  
  { ~UK) p;|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fR6ot#b  
} ; :Q+ rEjw+  
M (b'4  
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? MukPY2[Am  
这个差事就留给了holder自己。 aNn< NW  
    nLto=tNUO  
>9+@oGe(E  
template < int Order > 87~. |nu  
class holder; ]hF[f|V  
template <> Bwb3@vNA  
class holder < 1 > %L/Wc,My  
  { ppb]RN|)  
public : kL*Q})  
template < typename T > S;+bQ.  
  struct result_1 *N\U{)b\  
  { Vfg144FG'  
  typedef T & result;  ;lW0p8  
} ; 0u'2f`p*  
template < typename T1, typename T2 > 9S=9m[#y'  
  struct result_2 hS*3yCE"8  
  { zoC/Hm  
  typedef T1 & result; Y<w2_+(  
} ; yHr/i) c  
template < typename T > K JPB-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ln[R}qD  
  { SQ>.P  
  return (T & )r; *Z|!%C  
} #OJ^[Zi<  
template < typename T1, typename T2 > S$BwOx3QF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2~R"3c+^  
  { Z(/jQ=ozQ  
  return (T1 & )r1; !fzqpl\ze  
} R/ l1$}  
} ; ouVR[w>V  
kn+`2-0  
template <> jl3RE|M\<  
class holder < 2 > ;OPzT9  
  { ws?p2$Cla  
public : GG(rp]rgl  
template < typename T > U+~0m!|4  
  struct result_1 {(ey!O  
  { uO,90g[C/R  
  typedef T & result; 3<m"z9$  
} ; 1k{ E7eL  
template < typename T1, typename T2 > W$?1" F.  
  struct result_2 eoTOccb!  
  { `o/tpuI  
  typedef T2 & result; <\X4_sdy  
} ; 1ReO.Dd`R  
template < typename T > A3$ rPb8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %9{4g->  
  { mOGcv_L  
  return (T & )r; :!g|0CF_  
} :V}8a!3h  
template < typename T1, typename T2 > ,6i67!lb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c{|soc[#  
  { #(ANyU(#e  
  return (T2 & )r2; =ZzhH};aX  
} r A0[y  
} ; a(d'iAU8^  
2x$\vL0  
(tyo4Tz1  
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> >。 (V{bfDu&h@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r{>tTJFD(:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {< jLfL1  
S3)JEZi  
return l(i, j) = r(i, j); 1tQZyHc42;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *=@Z\]"?  
;&Eu< %y  
  return ( int & )i; |=jgrm1yj  
  return ( int & )j; `j_R ?mY  
最后执行i = j; <| Xf4.  
可见,参数被正确的选择了。 $'?CY)h{  
jpm}EOq<%  
VaVKWJg$  
rIW`(IG_  
;X|;/@@  
八. 中期总结 zr84%_^  
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: KW+^9&lA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F4kU) i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &rcr])jg[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6NJ La|&n  
U NQup;#h  
9XobTi3+'  
?D57HCd`n  
\m5:~,p=  
<C# s0UX  
九. 简化 [RC|W%<Z>  
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。 I>L lc Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jqb,^T|j;m  
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: Zu&trxnNf[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xhg{!w  
  +-*/&|^等 d@,q6R}!MP  
2. 返回引用。 JXUO?9  
  =,各种复合赋值等 hl6al:Y  
3. 返回固定类型。 2=F_<Jh|+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I?bL4u$\  
4. 原样返回。 %b@>riR(y  
  operator, LO# {   
5. 返回解引用的类型。 -aKk#fd  
  operator*(单目) mUcHsCszH  
6. 返回地址。 <0v'IHlZ8  
  operator&(单目) .N/4+[2p(  
7. 下表访问返回类型。 /~g M,*  
  operator[] <pK; D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gJ vc<]W8!  
  operator<<和operator>> "i_tO+  
iLv"ZqGrw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^4 es  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5>h2WL  
pA+Qb.z5z  
template < typename Left > -lb}}z+/  
struct value_return X903;&Cim  
  { _I5p 7X  
template < typename T > ' nf"u  
  struct result_1 >a_K:O|AJ  
  { <C${1FO7If  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?G!^ |^S*  
} ; nez5z:7F  
g.F{yX]  
template < typename T1, typename T2 > F^A1'J  
  struct result_2 +/x|P-  
  { ; h/Y9uYn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _IT,>#ba  
} ; 8b6:n1<fn  
} ; F^`sIrZvs  
P5] cEZ n  
*$^M E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nU`vj`K   
d=lZhqY  
下面我们来剥离functor中的operator()  ^B1vvb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {nj\dU  
8 hWQ  
return l(t) op r(t) A4(^I u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %\:.rs^  
return op l(t) aL#b8dCy'  
return op l(t1, t2) B: {bmvy  
return l(t) op "GZhr[AW  
return l(t1, t2) op Ij#%Qu  
return l(t)[r(t)] pjjs'A*y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r8Gq\ ^  
6"ZQN)7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1<bSHn9  
单目: return f(l(t), r(t)); z^Oiwzo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z [68ji]  
双目: return f(l(t)); <;v{`@\j{  
return f(l(t1, t2)); J )@x:,o  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~POe0!}  
#H7(dT  
struct meta_divide l9P~,Ec4''  
  { ukG1<j7.  
template < typename T1, typename T2 > 1AoBsEnd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dQ;rO$c o  
  { M}38uxP  
  return t1 / t2; ^@{'! N  
} ^0X86  
} ; G V0q?  
&w/aQs~  
这个工作可以让宏来做: r}*2~;:pW  
$R7d*\(G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u7a4taM$d  
template < typename T1, typename T2 > \ 9%\q*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };   ;h  
以后可以直接用 .bL{fBTT~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LR9dQ=fHS  
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 T(ponLh  
(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。。。) `33h4G  
%o^'(L@z  
6pr}A  
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 OaU$ [Z'8  
&?zJ|7rh@|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @iWIgL  
class unary_op : public Rettype Q#:,s8TW[  
  { To=1B`@-  
    Left l; (`>4~?|+T  
public : oX?2fu-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FA4bv9:hi  
v,p/r )E  
template < typename T > 9O}YtX2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,YH^jc  
      { p1X lni%=  
      return FuncType::execute(l(t)); Ev$?c9*>  
    } o`G'E&  
[lyB@) 6.  
    template < typename T1, typename T2 > <V>vDno\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tYmWze. j  
      { S~Nx;sB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C7qbofoV  
    } of{wZU\J+9  
} ; L & PhABZ  
LuQ=i`eXx  
/!7m@P|&D  
同样还可以申明一个binary_op B;7L:  
 299; N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #kma)_X  
class binary_op : public Rettype m"+9[d_u  
  { xx9qi^  
    Left l; tLV9b %i(  
Right r; yt_?4Hc"  
public : o{zo-:>Jp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p|AIz3  
S' TF7u  
template < typename T > A "S})  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7CwG(c/5  
      { M[TgNWl/[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;Iv)J|*  
    } 7i 6-Hq  
UyK|KL  
    template < typename T1, typename T2 > JrCm >0g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fz>J7(Y.j  
      { dc%+f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Is?0q@  
    } 6ng . =  
} ; qIO)Z   
DSET!F;PG  
Kw-E%7gh4c  
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 ^5"s3Qn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W@pVP4F0xM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e ~*qi&,4  
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。 VN`2bp>5I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SjG=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。。。 {\lu; b!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O`|'2x{[O  
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) -?'u"*#1,  
下面是修改过的unary_op m=j7 vb  
ds7I .Q'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2ht<"  
class unary_op dwJ'hg  
  { {!6!z,  
Left l; qZA?M=NT?  
  Ibpk\a?A{  
public : G9}[g)R*  
Mx$VAV^\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9\Yj`,i5  
xPsuDi8u  
template < typename T > htMpL  
  struct result_1 ogjm6;  
  { H={fY:%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T#er5WOH  
} ;  l R;<6  
1 ht4LRFi  
template < typename T1, typename T2 > \{NeDv{A  
  struct result_2 >JC.qjA  
  { 3- LO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~u}[VP  
} ; i"|'p/9@q  
&o:ZOD.  
template < typename T1, typename T2 > / ^!(rHf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mn 8A%6W  
  { DB%=/ \U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3(vI{[yhT  
} 4*m\Zoq>  
E})PNf;  
template < typename T > C{Aeud #5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y>Nlj%XH  
  { . KRh59yg  
  return OpClass::execute(lt(t)); D~2,0K  
} #lV&U  
m,)Re8W-  
} ; (Dc dR:/=  
N}.h_~6  
inR8m 4c]P  
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 hQHV]xW  
好啦,现在才真正完美了。 h2uO+qEsu  
现在在picker里面就可以这么添加了: x?Q;o+2v  
jY$|_o.4  
template < typename Right > ap_(/W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q(a6@6f"kD  
  { YZ/mTQn_D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KX`MX5?x  
} 5/neV&VcB  
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。 V3F2Z_VH2  
p[g!LD  
HM ^rk  
!m]76=@  
>I!dJH/gj  
十. bind a=C?fh  
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。 uXK$5"  
先来分析一下一段例子 Yxi.A$g  
<0&];5 on  
_K/h/!\n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :@YZ6?hf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i,b>&V/Y$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #(XP=PUj  
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。 3MkF  
我们来写个简单的。 =o+t_.)N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lqwc:%Y:_  
对于函数对象类的版本: g($y4~#  
N2q'$o  
template < typename Func > nA%-<  
struct functor_trait MPM_/dn-  
  { UW)k]@L  
typedef typename Func::result_type result_type; Pm" ,7  
} ; gqG l>=.m  
对于无参数函数的版本: ]sbu9O ^"f  
#[Ns\%Ri0  
template < typename Ret > :) mV-(+o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t'R&$;z@b  
  { ]FsPlxk6  
typedef Ret result_type; 1/ j}VC  
} ; $Fr$9 jq&  
对于单参数函数的版本: Eepy%-\  
W 4 )^8/  
template < typename Ret, typename V1 > y{"8VT)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L88oh&M  
  { lD 9'^J  
typedef Ret result_type; syBYH5  
} ; /XnI>  
对于双参数函数的版本: cBc6*%ZD  
!k%Vw1 8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hM+nA::w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JnPA;1@/  
  { bzB9u&  
typedef Ret result_type; [R& P.E7w'  
} ; rS6iZp,  
等等。。。 E)>6}0P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]$KH78MTW  
5?6 ATP:[  
template < typename Func > -u)06C*39  
struct func_return W\FKA vS  
  { WS2TOAya)  
template < typename T > g[:5@fI#*  
  struct result_1 a Se.]_  
  { T>W(Caelq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .>h|e_E  
} ; ^VoQGP/cl  
>;0z-;k6  
template < typename T1, typename T2 > N=:yl/M  
  struct result_2 !"p,9  
  { #YhKAG@|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; saYn\o"m  
} ; :t9(T?2  
} ; H6e ^" E  
D~8f6Ko"m  
/T*{Mo{B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vC+mC4~/(  
Q7`zrCh  
template < typename Func, typename aPicker > .8fOc.h8h  
class binder_1 W 6~<7  
  { ou96 P<B  
Func fn; Gz ^g!N[  
aPicker pk; RC\TPG/8!  
public : ib uA~\5  
:i?Z1x1`  
template < typename T > U3A>#EV  
  struct result_1 +.[#C5  
  { gy~M]u{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :n>:*e@w%  
} ; r\_aux^z  
o<T>G{XYB  
template < typename T1, typename T2 > dI'C[.zp[  
  struct result_2 e`8z1r  
  { gY;N>Yq,C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vjbot^W9  
} ; 6 U# C  
;?%2dv2d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q;5aM%a`  
&[JI L=m5  
template < typename T > `M"b L|[R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p 4(-  
  { p7 2+:I  
  return fn(pk(t)); E/AM<eN  
} }{E//o:Ta  
template < typename T1, typename T2 > [xM07%:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -7;RPHJs  
  { ~+^,o_hT  
  return fn(pk(t1, t2)); p|Z"< I7p(  
} _czLKbcF  
} ; m0/J3  
EYG&~a>L*  
uyAhN  
一目了然不是么? c S{l2}E  
最后实现bind j:U>V7Kn3~  
h_y<A@[P}  
ChGwG.-%L  
template < typename Func, typename aPicker > _v]I6<!5U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gs*ea'T)  
  { C:gE   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1&wZJP=  
} t41\nTZr  
-YS n 3=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +$8hTi,  
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。 5nf|CQH6?  
0@3g'TGl  
十一. phoenix 9YB~1 M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \^':(Gu4o  
lWnV{/q\X  
for_each(v.begin(), v.end(), TSE(Kt  
( C8NbxP  
do_ >+1^XeeS  
[ c WK@O>  
  cout << _1 <<   " , " o{>hOs &  
] VO++(G)  
.while_( -- _1), zA-?x1th&  
cout << var( " \n " ) t"RgEH@  
) X2sK<Qluql  
); zA( 2+e 7  
APK@Oq  
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: r+$ 0u~^  
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 SHz& o[u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eb.`Q+Gb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: { SK8Mdn  
kl2]#G(  
x40R)Led  
template < typename Cond, typename Actor > Mzxz-cE  
class do_while P\SD_8  
  { QC ?8  
Cond cd; oHeo]<Fbv  
Actor act; 'fK_J}+P  
public : :~6%nFo  
template < typename T > AZ!G-73  
  struct result_1 |Zkcs]8M!  
  { !K`;fp!  
  typedef int result_type; @,zBZNX y  
} ; $o]suF;3  
dqd Qt_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B%'Np7  
zU1rjhv+  
template < typename T > QHtpCNTVb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,wZ[Y 3  
  { xB9^DURr\  
  do 7g(rJGjtg  
    { Hi.JL  
  act(t); >@]E1Qfe  
  } e(!a~{(kq%  
  while (cd(t)); 7d'@Z2%J0  
  return   0 ; |k?,4 Pk  
} Qy4AuMU2  
} ; @X4;fd  
Za=<euc7  
:Z1_;`>CT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yd>kJk^~/  
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。 Z\dILt:#z  
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。 XUMCz7&j  
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。 Or6'5e?N  
下面就是产生这个functor的类: 9';0vrFeM  
3OM\R%M  
*?\2Ohp  
template < typename Actor > _#N~$   
class do_while_actor n,xK7icYNQ  
  { 1l1X1  
Actor act; vLpE|QZs  
public : ~(hmiNa;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D(Xv shQ  
|mci-ZT  
template < typename Cond > 5|H?L@_9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vz@QGgQ9~2  
} ; ~Bu~?ZJmd  
X>*zA?:  
G.<9K9K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C'zMOR6c  
最后,是那个do_ tx5@r;  
-U; s,>\)  
KZD&Ih(vC  
class do_while_invoker ,[cWG)-  
  { E}" &? oY  
public : %M'"%Yn@(y  
template < typename Actor > X}p4yR7'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BAzqdG  
  { ^!kv gm<{$  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1b_ ->_9  
} k$I[F<f  
} do_; Dw.>4bA.  
B5tJ|3!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,ew<T{PL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ",~3&wx  
最后来说说怎么处理break和continue EE%OD~u&9#  
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。 IP{Cj=  
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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