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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e0 ecD3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |G<|F`Cj  
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, [a(#1  
gSj,E8-g  
R;LP:,)  
OyIw>Wfv  
  class filler "AqB$^S9t  
  { tH4B:Bgj!  
public : #'`{Qv0,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AbM'3Mkz  
} ; HoAy_7-5  
2=}FBA,2  
[-w%/D%@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: y~V(aih}D  
.xkM.g4{~  
i|kRK7[6B  
?Bmb' 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !4!~L k=  
 bN.Pex  
-{vD: Il=6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kJR`:J3DJ  
2~V*5~fb  
lB4WKn=?Kl  
6S #Cl>v  
二. 战前分析 7yQ4*UB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Lw,h+@0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "dlV k~  
/-s6<e!  
|s_GlJV.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EqiY\/S  
  /* --------------------------------------------- */ #dHa,HUk  
vector < int *> vp( 10 ); yhJ@(tu.Gd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :4|4=mkr  
/* --------------------------------------------- */ !)$Zp\Sg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~TtiO#,t  
/* --------------------------------------------- */ +ZV5o&V>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /9X7A;O  
  /* --------------------------------------------- */ Hn:Crl y#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7+*WH|Z@  
/* --------------------------------------------- */  D%Z|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W+* V)tf  
?JUeuNs9  
\M-OC5fQv  
O/LXdz0B  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2an f$^[  
1._1, _2是什么? <VE@DBWyl~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dRMx[7jVA  
2._1 = 1是在做什么? : Dp0?&_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 F'Z,]b'st3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 w-jVC^C]  
)/P}?` I  
}m8q}~>tL  
三. 动工 -\MG}5?!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FI.\%x  
Q b%J8juRf  
I^]nqK  
Vvo 7C!$z  
template < typename T > 6u%&<")4HP  
class assignment 4M T 7`sr  
  { 7p[n  
T value; qP ,EBE  
public : '"Nr,vQo  
assignment( const T & v) : value(v) {} gG uO  
template < typename T2 > naNghGQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  !@sUj  
} ; 2<6UwF  
p7 ~!z.)o  
#9s,# }  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (k P9hcV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xD7]C|8o  
+`15le`R  
p<%d2@lp  
4ppz,L,4  
  class holder \U0'P;em  
  { E{@[k%,_  
public : "M0z(N kH  
template < typename T > qgB_=Q#E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QV8g#&z  
  { -g<oS9   
  return assignment < T > (t); n+p }\msH  
} &&%H%9  
} ; A}^mdw9  
{{1G`;|v 9  
=MWHJ'3-/  
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: 3c%caK  
fV~~J2IK  
  static holder _1; _v:SP LU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @9:uqsL  
]@TCk8d$0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'fW-Y!k%  
而不用手动写一个函数对象。 4e  
wM{s|Ay  
{h4E8.E  
tX[WH\(xI  
四. 问题分析 l"]V6!-U  
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。 1Ws9WU  
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。 H*6W q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R-14=|7a-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d=^z`nt !R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~G w*r\\+  
3XKf!P  
五. 问题1:一致性 0}9h]X'  
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?| sq]F;=[5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 < Z$J<]I  
3gzXbP,  
struct holder yQrD9*t&g  
  { 0 "#HJA44  
  // .]Z"C&"N]  
  template < typename T > |?9HU~B  
T &   operator ()( const T & r) const )}v l\7=  
  { P {'b:C  
  return (T & )r; `_h&glMJ,q  
} R#KU^]"(  
} ; 8k79&|  
P~dcW  
这样的话assignment也必须相应改动: =u;MCQ[  
P2Y^d#jO  
template < typename Left, typename Right > !9x}  
class assignment `h;[TtIX4  
  { h];I{crh  
Left l; 2SLU:=<3  
Right r; (sj,[  
public : [-&Zl(9&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]^]wP]R_  
template < typename T2 > kVL.PY\K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u:EiwRW  
} ; `X8F`5&U\f  
V.Mry`9-  
同时,holder的operator=也需要改动: 5 dg(e3T  
p[cX O=  
template < typename T > adw2x pj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .(vwIb8\_  
  { {Ha57Wk8D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v,t:+ !8  
} ]f3>-)$*  
NVs@S-rpX  
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。 |hQ;l|SWg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  _4f;<FL  
aDCwI:Li(  
return l(rhs) = r; v>56~AJ  
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。 1eKT^bgM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Debv4Gr;^  
r :dTz  
template < typename Tp > n:X y6H  
class constant_t = / 8cp  
  { 3a|\dav%  
  const Tp t; m kexc~l  
public : ?4B`9<j8%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cNH7C"@GVu  
template < typename T > _G0 x3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ##{taR8  
  { ~5g~;f[4  
  return t; `{Ul!  
} 1Z;iV<d  
} ; c9Yrw^  
o(HbGHIP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <QvOs@i*  
下面就可以修改holder的operator=了  @8 6f  
+v\oOBB)  
template < typename T > NO3/rJ6-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j#6.Gq  
  { qb4z T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;nGa.= "L  
} o}!PQ#`M  
cu6Opq9  
同时也要修改assignment的operator() DrQ`]]jj7  
[gB+C84%%  
template < typename T2 > [!z,lY>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {8aTV}Ha2  
现在代码看起来就很一致了。 B1STGL`nK  
l^qI, M  
六. 问题2:链式操作 _j3fAr(V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nrb Ok4Dz  
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。 M_8{]uo  
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。 {8OCXus3m  
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。 a =QCp4^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z:;CX@)*  
,s(,S  
template < typename T > ZW}_DT0  
struct result_1 l ,8##7  
  { ]-q;4.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #F#%`Rv1  
} ; A's{j7  
#S(Hd?34,  
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: v1[29t<I!  
=fbWz  
template < typename T > l\mPHA23  
struct   ref 3Y &d=  
  { "fI6Cpc  
typedef T & reference; 0mnw{fE8_  
} ; c:0L+OF}xY  
template < typename T > w@b)g  
struct   ref < T &> "8RSvT<W^5  
  { ! z**y}<T  
typedef T & reference; 9UkBwS`  
} ; }}[2SH'nH  
~V-XEQA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :0ep( <|;  
OnK4] S5  
template < typename T > : 'c&,oLY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xmG<]WF>E  
  { {FG j]*  
  return l(t) = r(t); yLGRi^d#  
} N$DkX)Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 VnzZTG s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^_6|X]tz1T  
/mMV{[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :svq E+2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^"g~-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OPi0~s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~BF&rx5Q  
最后的布局是: j6YOKJX  
                Add ;,TFr}p`  
              /   \ Th%zn2R B  
            Divide   5 <[phnU^ 8  
            /   \ yuVs YV@"  
          _1     3 (ZGbh MK  
似乎一切都解决了?不。  <Uur^uB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 y(&Ac[foS}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6mE\OS-I  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: j [a(#V{  
4JEpl'5^Q  
template < typename Right > TV:9bn?r)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const } #J/fa9 !  
Right & rt) const ;j7#7MN2_E  
  { (mOtU8e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =vPj%oLp'a  
} 5\v3;;A[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CAe!7HiR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &L:!VL{I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 GVz6-T~\>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 G)YcJv7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [m -bV$-d  
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? \GBuWY3B  
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: @L`jk+Y0vF  
K'xV;r7Nt  
template < class Action > G B^Br6  
class picker : public Action i1085ztN  
  { H::bwn`Vc  
public : CAlCDfKW}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} us.~G  
  // all the operator overloaded +_`7G^U?%  
} ; vIvIfE  
"N;EL0=  
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。 =*Lfl'sr_  
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: *hrvYil2b  
H+#FSdy#  
template < typename Right > t7pFW^&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &[9709 (=  
  { r^ XVB`v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jCY %|  
} :]"V-1#}  
{I ((p_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _GPe<H  
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。 <%^&2UMg  
*i,%,O96Nz  
template < typename T >   struct picker_maker xLE)/}y_7H  
  { vI?, 47Hj+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7^Uv7< pw  
} ; SJLis"8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sT.ss$HY9,  
  { TvM~y\s  
typedef picker < T > result; 2eogY#  
} ; q)GdD==  
:3PH8TL  
下面总的结构就有了: +t.b` U`-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?M2J wAK5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GY*p?k<i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cNrg#Asen&  
至此链式操作完美实现。 /QQ*8o8  
Q59suL   
~Ei<Z`3}7"  
七. 问题3 +3gp%`c4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 TpaInXR  
RCrCs  
template < typename T1, typename T2 > ;a/E42eN;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :0/ 7,i  
  { #4:?gfIj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #mT"gs  
} `^vE9nW 7  
-LSWmrj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: LeQjvW9y  
"Q<MS'a  
template < typename T1, typename T2 > VTM/hJmwJ  
struct result_2 c L]1f  
  { ~u{uZ(~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SM '|+ d  
} ; zA 3_Lx!  
kM 6 Qp  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NbobliC=  
这个差事就留给了holder自己。 e.>P8C<&  
    hgmCRC  
W^Yxny  
template < int Order > D9df=lv mD  
class holder; hxx.9x>ow  
template <> K9[UB  
class holder < 1 > "Q0@/bYq  
  { EnR}IY&sI  
public : PCvWS.{  
template < typename T > ! if   
  struct result_1 <%d>v-=B  
  { /z!%d%"  
  typedef T & result; }C:r 9? T  
} ; E./2jCwI(Y  
template < typename T1, typename T2 > H|*m$| $,  
  struct result_2 [ 3Gf2_  
  { 7_L;E~\  
  typedef T1 & result; RN1_S  
} ; bOB \--:]  
template < typename T > }EPY^VIw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [GR; ?R5  
  { _w{Qtj~s|  
  return (T & )r; KXy6Eno  
} Wzh`or  
template < typename T1, typename T2 > 1x)J[fyId  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .8R@2c`}Cs  
  { 6<]lW  
  return (T1 & )r1; zda 3 ,U2o  
} UZMd~|  
} ; S!UaH>Rh  
3<!7>]A  
template <> n]9$:aLZ  
class holder < 2 > Ey2^?  
  { 'V{W-W<  
public : QY/w  
template < typename T > zdYjF|  
  struct result_1 r" y.KD^  
  { 2:kH[#  
  typedef T & result; O?2DQY?jT  
} ; +R&gqja  
template < typename T1, typename T2 > NJ<F>3  
  struct result_2 Q?vlfZR`8  
  { Tx D#9]Q`  
  typedef T2 & result; 2 nCA<&  
} ; 6'/ #+,d'  
template < typename T > E fDH6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 N4~~O  
  { \85i+q:LuA  
  return (T & )r; gJXaPJA{  
} +rd+0 `}C  
template < typename T1, typename T2 > AKC`TA*E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \~W'v3:W  
  { 8=l%5r^cq  
  return (T2 & )r2; kj_c%T ]/  
} ,prf;|e?  
} ; XTy x r  
u_enqC3  
b;n[mk  
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> >。 J zl6eo[;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,F|f. 7;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]DcFySyv  
HtFDlvdy]  
return l(i, j) = r(i, j); $Yq9P0Ya  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zfU{Kd  
U/U);frH  
  return ( int & )i; icgfB-1|i  
  return ( int & )j; l **X^+=$  
最后执行i = j; dH!*!r>  
可见,参数被正确的选择了。 U6K|fY N`  
UNYqft4  
CTb%(<r  
(zk"~Ud  
)8AXm  
八. 中期总结 @]j1:PN-  
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: A"]YM'.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rp$'L7lrX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .nJz G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :X=hQ:>P  
>7|VR:U?B  
Ac@VGT:9  
s[jTP(d)8  
uT"rq:N  
G\i9:7 `  
九. 简化 9w"*y#_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 OXA7w.^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *wearCPeJ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8LKiS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h{Y",7] !  
  +-*/&|^等 N7"W{"3D  
2. 返回引用。 gdc<ZYcM  
  =,各种复合赋值等 7#Ft|5$~q  
3. 返回固定类型。 tw;}jh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1Mzmg[L8  
4. 原样返回。 'L'R9&o<X  
  operator, 5! {D!  
5. 返回解引用的类型。 6Mf0`K  
  operator*(单目)  ?9/G[[(  
6. 返回地址。 o&%g8=n%  
  operator&(单目) .*oU]N%K=  
7. 下表访问返回类型。 i5Ggf"![  
  operator[] e ,(mR+a8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 **%37  
  operator<<和operator>> kVgTGC"L=  
P pb\6|*  
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。 fhiM U8(&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V gWRW7Se  
^q5#ihM  
template < typename Left > o-5TC  
struct value_return !L(^(;$Kgr  
  { C dn J&N{  
template < typename T > TjH][bH5  
  struct result_1 Y2AJ+ |  
  { [n@] r2g)3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x5Bk/e'  
} ; SUiOJ[5,  
>:-$+I  
template < typename T1, typename T2 > 4?kcv59  
  struct result_2 ( .:e,l{U%  
  { ah"o~Cbj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >MZ/|`[M  
} ; r!v\"6:OM  
} ; <'u'#E@"sl  
X'ag)|5ot  
#qki  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y29m/i:  
P.cyO3l  
下面我们来剥离functor中的operator() -?\D\\+t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @ArSC  
Jy)/%p~  
return l(t) op r(t) O.? JmE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rI\FI0zIp_  
return op l(t) {}9a6.V;}  
return op l(t1, t2) /~1+i'7V.,  
return l(t) op MgZ/(X E  
return l(t1, t2) op 4#D,?eA7  
return l(t)[r(t)] %9"H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [Xkx_B  
_a, s )  
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`z"7\W  
单目: return f(l(t), r(t)); \fOEqe*5SM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vx =&QavL  
双目: return f(l(t)); #!=tDc &  
return f(l(t1, t2)); VbYdZCC  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZJoM?g~WFI  
}f ?y* H  
struct meta_divide mH(:?_KrS-  
  { zLQx%Yg!  
template < typename T1, typename T2 > }MySaL>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >*bvw~y,  
  { ".%k6W<n  
  return t1 / t2; P \I|,  
} 5P bW[  
} ; 4g/dP^  
[),ige  
这个工作可以让宏来做: C!gZN9-  
Ry&6p>-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tbr=aY$jY  
template < typename T1, typename T2 > \ gGYKEq{j(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +`4A$#$+y  
以后可以直接用 T{ "(\X$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4+n\k  
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 )X7A  
(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。。。) 9r9NxKuAO  
Z+SRXKQ  
\U0Q<ot/7  
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 S:}7q2:  
+T ?NH9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'u658Tj  
class unary_op : public Rettype Om&Dw |xG8  
  { ~DWl s.  
    Left l; vO=fP_  
public : cQ|NJ_F{1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XppOU  
ZCw]m#lS  
template < typename T > e20-h3h+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { w_e9Wbi  
      { 4i bc  
      return FuncType::execute(l(t)); xw%0>K[  
    } {g6%(X\r.r  
x-c"%Z|  
    template < typename T1, typename T2 > :UdF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Z>)DN=+  
      { `oJ [u:b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2%1hdA<  
    } pAEx#ck  
} ; ?2a$*(  
k)u[0}   
=Qq+4F)MD  
同样还可以申明一个binary_op IV-{ve6  
|ZBw<f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ysN3  
class binary_op : public Rettype 2 c}E(8e]  
  { Rcv9mj]l  
    Left l; 0(I j%Wi,  
Right r; )jj0^f1!j  
public : J,G lIv.A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QJNFA}*>  
=41xkAMnk  
template < typename T > 8MBAtVmy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e!`i3KYn"  
      { !k%#R4*>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s{++w5s  
    } :,^gj  
K,]=6 Rj  
    template < typename T1, typename T2 > zi:BF60]=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Dzlp7Y}  
      { =sFTxd_"iQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mmsPLv6  
    } wBzC5T%,  
} ; ]9L oZ)  
fVwU e _Y  
f::Dx1VcX  
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 'yth'[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B *vM0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $(9U@N9E  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !W0v >p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A >$I -T+  
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。。。 +"(jjxJm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !BI;C(,RL  
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) #g=XUZ/"  
下面是修改过的unary_op V]N?6\Op  
|o @%dH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *VeRVaBl  
class unary_op 5;S.H#YOpO  
  { bcR_E5x$  
Left l; zQA`/&=Y  
  H"KCK6  
public : ;=@0'xPEa-  
r>\bW)e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '|4!5)/K  
2tLJU  Z1  
template < typename T > eQ"E   
  struct result_1 hcc/=_hA  
  { -&;TA0~;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1}37Q&2  
} ; M;NX:mX9  
6RM/GM  
template < typename T1, typename T2 > Ie^l~ Gb  
  struct result_2 9kojLqCT  
  { 7KPwQ?SjT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $N\Ja*g  
} ; F"< v aqT2  
ccnK#fn v  
template < typename T1, typename T2 > ca}2TT&t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -+5>|N#  
  { Tr|JYLwF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FqifriLN  
} i?gSC<a  
&R siVBA  
template < typename T > q =Il|Nb>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ':}\4j&{E  
  { .l|$dE/E  
  return OpClass::execute(lt(t)); ExM,g'7  
} I|J/F}@p  
f-d1KNY  
} ; mt`.6Xz~  
h$=2p5'-  
8[>zG2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W`&hp6Jq  
好啦,现在才真正完美了。 L(o15  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6,uX,X5  
?8 {"x8W;  
template < typename Right > <X5 fUU"+U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4sM.C9W  
  { h1{3njdr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~v83pu1!2s  
} kR9-8I{J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0Qd:`HF[  
Jl<2>@  
lLD12d  
Z= !*e~j@  
a: S -  
十. bind V$~9]*Wn  
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。 3~ \[7I/  
先来分析一下一段例子 d\Zng!Z'  
vI]N^j2%  
dTtSUA|V7"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2JFpZU"1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2-b6gc7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =mGez )T5\  
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。 MW{8VH6+  
我们来写个简单的。 T>GM%^h,7-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XUw/2"D'?  
对于函数对象类的版本: 4OX^(  
_ J[  
template < typename Func > #[a*rD%m  
struct functor_trait fzA9'i`  
  { {iLT/i%  
typedef typename Func::result_type result_type; s{" 2L{,$  
} ; VD:/PL  
对于无参数函数的版本: qCO/?kW  
O~QB!<Q+  
template < typename Ret > 05k0n E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $A` VYJtt#  
  { ,(4K4pN  
typedef Ret result_type; wf $s*|z  
} ; Dxxm="FQZ  
对于单参数函数的版本: :yjFQ9^?&  
;GhNKPY  
template < typename Ret, typename V1 > 7)k\{&+P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > km40qO@3  
  { XrPfotj1  
typedef Ret result_type; F>cv<l =6l  
} ; 4e1Y/ Xq`  
对于双参数函数的版本: ]fD} ^s3G  
8*fv'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HKr Mim-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )WoxMmz  
  { .6V}3q$-@  
typedef Ret result_type; _l]fkk[T  
} ; f9\X>zzB2|  
等等。。。 hzRYec(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gbw2E&a  
$\! 7 {6a  
template < typename Func > W];dD$Oqg  
struct func_return m_l[MG\  
  { A4ygW:  
template < typename T > P2*<GjV`S/  
  struct result_1 "T"h)L<  
  { <o= 8 FO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; veRm2 LSP  
} ; h-D }'R  
+U.I( 83F  
template < typename T1, typename T2 > 7!$^r$t   
  struct result_2 ~= -RK$=  
  { F3N6{ysK#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d:{O\   
} ; h=%_Ao<x  
} ; VQ{fne<  
+'@Dz9:>  
^BL"wk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2>H24F  
FEVlZ<PW3I  
template < typename Func, typename aPicker > Wr5V`sM  
class binder_1  {>%&(  
  { ~WN:DXn  
Func fn; Ydy9  
aPicker pk; W,-g=6,  
public : $a %MOKr  
M|[oaanY'  
template < typename T > t.'!`5G  
  struct result_1 }#E[vRf  
  { N"y)Oca{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _{Hj^}+$  
} ; *~H Sy8s  
u?{H}V  
template < typename T1, typename T2 > _]*>*XfF(  
  struct result_2 pXK^Y'2C!  
  { &yol_%C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vI)LB)Q  
} ; 27< Enq]  
,'iE;o{Tu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  gRT00  
8'r[te4,  
template < typename T > 3<zp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?KI,cl  
  { a -moI+y  
  return fn(pk(t)); F.v{-8GV  
} 1&o|TT/  
template < typename T1, typename T2 > a+PzI x2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @oad,=R&  
  { 7fX<511(  
  return fn(pk(t1, t2)); =iD 3Yt  
} 13=.H5  
} ; ^w06<m  
wsVV$I[2  
@{pLk4E  
一目了然不是么? :$9tF >  
最后实现bind FjI`uP  
1~QPG\cdIX  
.q3/_*  
template < typename Func, typename aPicker > y<bDTeoo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Iy3GE[  
  { 7 ^mL_SMj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FtC^5{V+V  
} r{%qf;  
g2/8~cn8z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {T Ug. %u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t3Y:}%M  
}I6vqG  
十一. phoenix XNu^`Ha  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f:.I0 ST  
QS]1daMIK<  
for_each(v.begin(), v.end(), nL.<[]r  
( +|>kCtZH%  
do_ }k G9!sf  
[ N<KS(@v y  
  cout << _1 <<   " , " O|N{ v"o  
] xLZG:^(I  
.while_( -- _1), a"g!e^  
cout << var( " \n " ) *%t^;&x?  
) VD]zz ^  
); Yr=Y@~ XL  
h@]XBv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Bv%GJ*>>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor l/ ;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c#tjp(-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y.ToIka{  
A^EE32kbm  
SrK<fAkx  
template < typename Cond, typename Actor > y e? 'Ze  
class do_while  XJ5 .  
  { rkY[E(SY  
Cond cd; A;|D:;x3G  
Actor act; %zw1}|s#z  
public : ;H.^i|_/  
template < typename T > ZH)="qx [  
  struct result_1 &&RimoIeo  
  { 0f>5(ek  
  typedef int result_type; }HePZ{PLM  
} ; Y6L ~K?  
W$ 2C47i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oW Nh@C  
tWa) _y  
template < typename T > :s6o"VkW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r[Hc>wBv  
  { _v=SH$O+  
  do Q=20IQp  
    { z4]api(xZ  
  act(t); 58J}{Req  
  } zb<6 Ov  
  while (cd(t)); q,eVjtF  
  return   0 ; BV upDGh3  
} t9:0TBt-[  
} ; .oUTqki  
6s/&BR  
?+a,m# Yx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `eCo~(F y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8-%TC\:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 sC b=5uI  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =k0_eX0  
下面就是产生这个functor的类: %vhnl'  
Z//+Gw<'  
sAD}#Zw$  
template < typename Actor > |CZ@te)>  
class do_while_actor vv+z'(l  
  { QR0Q{}wbqU  
Actor act; 0C6-GKbZ  
public : %k?U9pj^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;Q*or2"!  
2M'[,Xe  
template < typename Cond > A/KJqiag  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4 bH^":i(  
} ; pF Rg?-  
y)!5R3b  
$,}E   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5VAK:eB  
最后,是那个do_ y6, /:qm  
9!}8UALD  
$!yW_HTx  
class do_while_invoker Q;JM$a?5iV  
  { ^R Fp8w(  
public : 0dh aAq`k  
template < typename Actor > #(JNn'fzq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4k_vdz  
  { .QJ5sgmh  
  return do_while_actor < Actor > (act); YLv'43PL  
} 4 f'V8|QM{  
} do_; Y+*0~xm4  
O-I[igNl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q):5JXql~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9-DZU,`P  
最后来说说怎么处理break和continue A.F738Zp{Z  
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。 :~T99^$zA  
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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