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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *ZFF$0}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H)EL0 Kv/  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, o4Cq  /K  
A1`6+8}o;b  
lNtxM"G&  
*[*q#b$j  
  class filler }xi?vAaTl  
  { V{w &RJ  
public : )Q>Ao.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5`gVziS!S  
} ; }V`_ (%Q-e  
-KH"2q  
o?j8"^!7  
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: c 3o3i  
z;Fz3s7  
_\Z'Yl  
dqo-.,=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1~3dX[&  
:Ea|FAeK8  
;Bj&9DZd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %<[{zd1C-  
* fj`+J  
uOy/c 8`  
v?}0h5  
二. 战前分析 MX7Ix{  
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@R5v=zL  
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 .:B>xg~2  
);6f8H@G  
"PO8Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AI#.+PrC{/  
  /* --------------------------------------------- */ H$ g*  
vector < int *> vp( 10 ); 1#Hr{&2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !E_|Zp]up  
/* --------------------------------------------- */ qSG0TWD!pq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )pT5"{  
/* --------------------------------------------- */ ;aX?K/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @TX@78fWz=  
  /* --------------------------------------------- */ )*{B_[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Sy4|JM-5  
/* --------------------------------------------- */ U1pE2o-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p@uHzu7  
b4bd^nrqV  
MSeg7/MF  
=T&<z_L  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5U4V_*V  
1._1, _2是什么? B8n[ E  
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。 ~gGkw#  
2._1 = 1是在做什么? ^blw\;LB  
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。 DI2e%`$  
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。 ls!A'@J  
!Ko>   
!G0Mg; ,  
三. 动工 VwZ~ntk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;in-)`UC!  
Q^nf D  
cfa1"u""e  
B@0#*I Rm  
template < typename T > ~>lqEa  
class assignment "VSx?74q  
  { Ak('4j!*}^  
T value; [u2t1^#Ol  
public : {=mGXd`x?l  
assignment( const T & v) : value(v) {} {6:*c  
template < typename T2 > #OM)71kB8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <OKc?[  
} ; ag47$9(  
alHA&YC{K  
Q1x&Zm1v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hhZ%{lqL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <bSPKTKL  
J` GL_@$q  
$,U/,XA {E  
,*d8T7T  
  class holder SlR//h  
  { ZAN~TG<n  
public : >(.|oT\Tb  
template < typename T > =#y;J(>~|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PQSmBTs.  
  { KA?%1s(kJ  
  return assignment < T > (t); sCrP+K0D  
} ,zHL8SiTX  
} ; tcv(<0  
V,d\Wkk/  
O_4B> )zd  
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: jaKW[@<  
x< 2]UB`  
  static holder _1; R<6y7?]bZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qg(;>ops  
}8aqSD<:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SE^l`.U@  
而不用手动写一个函数对象。 :?g+\:`/0j  
,@?9H ~\  
rXD:^wUSc  
Fb%?qaLmCv  
四. 问题分析 9wldd*r  
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。 &,jUaC5I  
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。 p!^K.P1 '  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8zj&e8&v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5 D^#6h 4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l/zv >  
M kJBKS  
五. 问题1:一致性 qAH^BrJ  
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?| $6wSqH?q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C12V_)~2  
J@_^]  
struct holder ly[d V.<P  
  { GuU-< *u(d  
  // ^GY^g-R  
  template < typename T > O)VcW/  
T &   operator ()( const T & r) const n(eo_.W2|  
  { 5!qf{4j  
  return (T & )r; *p\Zc*N;%  
} z`E=V  
} ; K2xHXziQ  
XL.f `N.O  
这样的话assignment也必须相应改动: <iU@ M31  
np6G~0Y`  
template < typename Left, typename Right > 0,DrVGa  
class assignment ^ IuhHP  
  { a?r$E.W'&  
Left l; r2.w4RMFua  
Right r; Qr~!YPK\  
public : qwj7CIc(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jF}kV%E  
template < typename T2 > dG5jhkPX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AmDOv4  
} ; M3@qhEf?vk  
s<!G2~T  
同时,holder的operator=也需要改动: w[gt9]}N  
a7ZufB/  
template < typename T > sZ&|omN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S8/~'<out  
  { H(76sE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]zJO)(d$>  
} aaY AS"/:  
ij-'M{f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 } (-9d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CV"}(1T  
Q`AlK"G,  
return l(rhs) = r; !P EKMDh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 FauASu,A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s a o&  
zM&ro,W  
template < typename Tp > :AztHf?X  
class constant_t rY^uOrR>j*  
  { w$f_z*/  
  const Tp t; HSG Ln906  
public : |*g#7 YL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y3:HQ0w`|  
template < typename T > ,s 3|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6&SNFOX{@  
  { zytN leyc  
  return t; \z!lw  
} m6BUKX\m  
} ; Ii[U%  
;u'VR}4ph  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^\O*e)#*  
下面就可以修改holder的operator=了 Y"8@\73(R  
:K2 X~Ty  
template < typename T > ~"`e9Im  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hjg1By(  
  { .p e3L7g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q34u>VkdQI  
} gF)-Ci  
`f~bnL  
同时也要修改assignment的operator() j`.&4.7+  
# f-hI  
template < typename T2 > G2I%^.s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _%2ukuJ `  
现在代码看起来就很一致了。 Fik ;hB  
"0;WYw?  
六. 问题2:链式操作 7:vl -ZW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k0V]<#h87  
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。 r7R'beiH  
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。 z3S"1L7  
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。 =h-E N_[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \D z? h  
/FXvrH(  
template < typename T > F6yFKNK!n  
struct result_1 pI K:$eN!/  
  { fG>3gS6&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *Ts$Hj[  
} ; "QXnE^  
\a;xJzc9  
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: -avxH?;?7  
>e6OlIW  
template < typename T > Iga +8k  
struct   ref aIa<,  
  { nD eVYK  
typedef T & reference; Het"x  
} ; 8493Sw  
template < typename T > KM[0aXOtv  
struct   ref < T &> AH'c:w]~  
  { !zOj`lx  
typedef T & reference; Xv!Gg6v6  
} ; &K'*67h  
M("sekL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w#A\(z%;x  
?C fQwY#N  
template < typename T > }W 5ks-L6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u5Z yOZ;  
  { ~3gazTe9  
  return l(t) = r(t); l@GJcCufE  
} hE=xS:6  
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。 OV;VsF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |VaJ70\o  
!6X6_ +}M  
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 P/ 6$TgQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v?]a tb/h`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F68e I%Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [sH3REE1h  
最后的布局是: Rf`_q7fm  
                Add %b*N.v1+  
              /   \ M-h+'G  
            Divide   5 LRu*%3xx  
            /   \ yKj}l,i~8  
          _1     3 +zche  
似乎一切都解决了?不。 J'ce?_\?PY  
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。 }Em{?Hqy  
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。 8 f~x\.  
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: cd1-2-4U  
iupkb  
template < typename Right > MQw}R7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %+Nng<_U\T  
Right & rt) const |k}L=oWE  
  { Vv(buG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FD E?O]^  
} >i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3]kM&lK5\  
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。 deYv&=SPl  
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。 /# Jvt  
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。 1-^D2B[-  
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。 oZ/"^5  
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? sdO8;v>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Pi5MFw'v  
!\{2s!l~  
template < class Action > r3' DXP  
class picker : public Action EmO[-W|2  
  { X(x,6cC  
public : Jy}~ZY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h9m|f|cH  
  // all the operator overloaded <?IDCOt ?  
} ; %E@o8  
m_Ed[h/I  
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。 lq53 xT  
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: &D[M<7T  
3YLfh`6  
template < typename Right > m4OnRZYlw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -E6av|c,F  
  { )!rD&l$tE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k?Hi_;o  
} LvS5N)[  
-6-rX D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ww8U{f  
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。 )?radg  
jEQ_#KKYJ  
template < typename T >   struct picker_maker wxK71OH  
  { W^^0Rh_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g,WTXRy  
} ; X1P1 $RdkR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4.,|vtp  
  { l]&A5tz3  
typedef picker < T > result; 3 $%#n*  
} ; ,2Ed^!`  
ZG H 7_K  
下面总的结构就有了: rMJ@oc  
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。 ~.^:?yCA  
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。 J&h59dm-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Xlug{ Uh  
至此链式操作完美实现。 'qiAmaX  
mz1m^p)~{  
a'Cny((  
七. 问题3 $H3C/|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1&e8vVN  
H74'I}  
template < typename T1, typename T2 > <!G /&T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S"Vr+x?  
  { UGM:'xa<T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9=iMP~?xF  
} Q`J U[nY  
W?E01"p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: y=\&z&3$  
Oz\J+  
template < typename T1, typename T2 > ,)\G<q yO6  
struct result_2 9(HGe+R4o  
  { @+M1M 2@Xz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \NDW@!X  
} ; q'H6oD`  
|j'@no_rv  
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? Kk=>"?&  
这个差事就留给了holder自己。 V]Ccj\Oi  
    w-)JCdS6Tb  
{-7ovH?  
template < int Order > _G-6G=q  
class holder; VWdTnu  
template <>  Iw?^  
class holder < 1 > d=+zOF  
  { 3C=QWw?  
public : dMjQV&  
template < typename T > t4;gY298  
  struct result_1 @~$=96^  
  { KMb'm+  
  typedef T & result; $Nvox<d0  
} ; )2W7>PY  
template < typename T1, typename T2 > z<A8S=s6n  
  struct result_2 8%4v6No&*  
  { :+9. v  
  typedef T1 & result; aW|=|K  
} ; EqD@o  
template < typename T > l#ct;KZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g1F9IB42@<  
  { nw*a?$S3  
  return (T & )r; {s*1QBM$\Z  
} ^oDs*F  
template < typename T1, typename T2 > 4$2HO `@uN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T^d<vH  
  {  K\ pZ  
  return (T1 & )r1; A9Ea}v9:  
} |iSwG=&  
} ; 2XBHo (  
BH}rg,]G  
template <> G^<m0ew|  
class holder < 2 > 4s>L]! W$8  
  { *}HDq(/>w  
public : F @t\D?  
template < typename T > B[w.8e5  
  struct result_1 4M>]0%3.D  
  { mrsN@(X0  
  typedef T & result; 3\ )bg R:  
} ; x`wUi*G  
template < typename T1, typename T2 > OL#i!ia.  
  struct result_2 Q-s5-&h(  
  { h>xB"E|.  
  typedef T2 & result; z:O:g?A  
} ; g:c?%J  
template < typename T > 9ygNJX'~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /NPx9cLW^  
  { ZW;Re5?DJ  
  return (T & )r; M!VW/vdywL  
} <dS I"C<  
template < typename T1, typename T2 > ij?]fXf:)y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QRdtr  
  { z:Ru`  
  return (T2 & )r2; A5}N[|z  
} ==KDr 0|G  
} ; VL\Ah3+  
>W:kTS<  
,Wd+&|Q  
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> >。 NS x-~)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ) TNG0[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qMO(j%N5  
.UK`~17!  
return l(i, j) = r(i, j); [e|9%[.V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {Aj=Rj@  
JGhK8E  
  return ( int & )i; A i#~Eu*  
  return ( int & )j; (LVzE_`  
最后执行i = j; z+_d*\  
可见,参数被正确的选择了。 =ZV+*cCC=q  
dt=M#+g  
lH,/N4 r*&  
L[+4/a!HQ  
(G>g0(;D-  
八. 中期总结 j->5%y  
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: 2R3)/bz-SV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ncR]@8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dZd]p8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /5>A 2y  
K9RRY,JB  
)DQcf]I  
(f"LD8MJ/  
+I.{y  
JVx-4?  
九. 简化 (3m^@2i  
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。 JAmpU^(C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  </Dv?  
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: kf' 4C "}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0}>p)k3&A  
  +-*/&|^等 2tp95E`(O  
2. 返回引用。 *2m{i:3  
  =,各种复合赋值等 <{HV|B7  
3. 返回固定类型。 wX@g >(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~P-^An^  
4. 原样返回。 8hX /~-H  
  operator, SmP&wNHQf  
5. 返回解引用的类型。 @Rqn&tA8  
  operator*(单目) k#5Qwxu`  
6. 返回地址。 &x[V<Gq  
  operator&(单目) :{#w-oC>6P  
7. 下表访问返回类型。 a0wpsl iF  
  operator[] vWYU'_=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^{O1+7d[.  
  operator<<和operator>> _6sSS\  
FbD9G6h5  
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。 lxLEYDGFS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R{Me~L?  
ML1/1GK*i+  
template < typename Left > R8, g^N  
struct value_return cEPqcy *  
  { N<HJ}geC "  
template < typename T > Pfg.'Bl  
  struct result_1 n 8)eC2 A  
  { +39p5O!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $)j f  
} ; Z~g7^,-t  
a7fn{VU8  
template < typename T1, typename T2 > _$gP-J  
  struct result_2 S1*xM  
  { @$|bMH*1:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [jKhC<t}  
} ; t "[2^2G  
} ; !ac,qj7spa  
Vfr.Yoy  
]RI+:f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T^nOv2@,  
/Nd`eUn  
下面我们来剥离functor中的operator() JHsxaX;c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zW; sr.  
pJ@D}2u(  
return l(t) op r(t) '!XVz$C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oMb@)7  
return op l(t) kfs[*ku  
return op l(t1, t2) Uj)`(}r  
return l(t) op zhC5%R &n/  
return l(t1, t2) op K!|J/W  
return l(t)[r(t)] =D^R,Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J+Zp<Wu-  
z7O$o/E-*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s>e)\9c  
单目: return f(l(t), r(t)); -pm%F8{T]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >+ku:<Hw%.  
双目: return f(l(t)); ys} I~MK-  
return f(l(t1, t2)); EpH\;25u  
下面就是f的实现,以operator/为例 z CFXQi  
FWQNO(  
struct meta_divide `z6I][Uf  
  { r[KX"U-  
template < typename T1, typename T2 > ;Z-%'5hKM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,\ zx4 *  
  { d01]5'f?o  
  return t1 / t2; YyD0g9{  
} QWAtF@qTV  
} ; pn aSOyR  
_G ^Cc}X  
这个工作可以让宏来做: 0hOps5c8=  
3|1v)E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v4X)R "jJ  
template < typename T1, typename T2 > \ )8JM.:,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 78t:ge eX  
以后可以直接用 yo!Y%9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !,JV<( 7k  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *L#\#nh7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mBg$eiGTB  
yey]#M[y  
t/(rB}  
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 Na$[nv8qh  
h%>yErs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (cm8x  
class unary_op : public Rettype EVDcj,b"^  
  { V%[34G  
    Left l; 'DtC=  
public : 9 kLA57  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }<=_&n  
"<yJ<lS&>  
template < typename T > klx28/]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P?j;&@$^e  
      { YaAOP'p  
      return FuncType::execute(l(t)); )EIT>u=  
    } irKM?#h  
9qX)FB@'i;  
    template < typename T1, typename T2 > XWq@47FR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CsiRM8  
      { tk!5"`9N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9 f= ~E8P  
    } U*7x81v?j  
} ; b r\_  
IRT0   
E$USam  
同样还可以申明一个binary_op Pd;Gc@'~  
0@kL<\u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y=SVS3D  
class binary_op : public Rettype J1@skj4#\~  
  { 2$FH+wuW  
    Left l; @IV,sz e  
Right r; qpV"ii  
public : & 6nLnMF8x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nfksi``Vq  
MM(\>J[Uq  
template < typename T > 2&XNT-Qm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tb}op XYK  
      { 1G )I|v9R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z8cefD9F  
    } 40}7O<9*  
vF1Fcp.@  
    template < typename T1, typename T2 > w$"^)E G,7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nB6 $*'  
      { O2"5\@HfE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j%=X ps  
    } (h'Bz6K  
} ; r0*Y~ KHw  
;2[),k  
o2!wz8  
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 6o4Y]C2W{1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BJKv9x1jK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DGNn#DP  
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。 D.gD4g_O/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yX/{eX5dr  
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。。。 $N\k*=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t8M\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m~-O}i~)  
下面是修改过的unary_op 1@n'6!]6O  
Sg*+!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  C=qL0  
class unary_op a9NIK/9  
  { {@hJPK8  
Left l; RoNE7|gF:  
  6B+?X5-6DH  
public : nWA>u J5  
d .%2QkL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /  QT>"  
P=l 7m*m  
template < typename T > *P8CzF^>\&  
  struct result_1 /}9)ZY Mx  
  { )YW"Zo8~!1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wg,7k9I  
} ; pfHfw,[  
n;wViw  
template < typename T1, typename T2 > Q" r y@ (I  
  struct result_2 wHh6y?g\  
  { 8Oz9 UcG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6Ta+f3V   
} ; xxA^A  
HvmE'O8  
template < typename T1, typename T2 > A?h o<@^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u~PZK.Uf0  
  { KW$.Yy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _|T{2LvwT  
} \i+Ad@)  
*Qyu QF  
template < typename T > &4ndi=.#rg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b[<L l%K  
  { /B)2L]6p  
  return OpClass::execute(lt(t)); "z*.Bk  
} ?TJ4L/"(k6  
sDAP'&  
} ; E1SWZ&';  
bo1J'pU  
Swh\^/B8  
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 E\TWPV'/  
好啦,现在才真正完美了。 q3C  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4U~'Oa @p  
m_.9 PZ  
template < typename Right > L/In~' *-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X ]W)D S  
  { 2_ 1RJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;e.8EL  
} p=3t!3  
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。 HJBGxy w  
N3N~z1x0h  
xojt s;n   
Mdq|: ^px  
Z_fwvcZ?05  
十. bind P^!g0K  
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。 ,:2Z6~z{  
先来分析一下一段例子 |?nYs>K  
$@O?  
eK5~YM:o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ug.|ag'R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 | P`b"x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }Xfg~ %6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~f"3Wa*\B  
我们来写个简单的。 .)=*Yr M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9yaTDxB>  
对于函数对象类的版本: &nwS7n1eb  
y4l-o  
template < typename Func > H4sW%nZ0  
struct functor_trait m(o`;  
  { { ^^5FE)%  
typedef typename Func::result_type result_type; &n6L;y-  
} ; E 0/>E  
对于无参数函数的版本: [oXSjLQm[  
'IFA>}e7W  
template < typename Ret > _`gkYu3R+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )B+R|PZ,  
  { ("F$r$9S  
typedef Ret result_type; -2!S>P Zs  
} ; }V*?~.R  
对于单参数函数的版本: `Tf}h8*  
` &bF@$((  
template < typename Ret, typename V1 > kvuRT`/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6212*Z_Af  
  { 'n>44_7L  
typedef Ret result_type; %hN(79:g  
} ; W -HOl!)  
对于双参数函数的版本: }EYmz/nN  
:5$ErI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ID`Ot{ y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cvo+{u$s  
  { 0|J9Btbp  
typedef Ret result_type; <Np Mv!g  
} ; +nHr+7}  
等等。。。 B8?9L8M}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy po\jhfn  
1L+hI=\O  
template < typename Func > }h1LH4  
struct func_return 4w'&:k47   
  { pC0gw2n8 M  
template < typename T > ^*4#ZvpG2  
  struct result_1 6" Lyv  
  { Q)BSngW+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bcjh3WP  
} ; YFPse.2$a  
pdER#7Tq  
template < typename T1, typename T2 > 65JG#^)KaX  
  struct result_2 *0Z6H-Do,  
  { 3 !8#wn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -:p VDxO  
} ; ] Ok &%-  
} ; /4OQx0Xmm  
 B9y5NX  
FyWf`XTO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ("ix!\1K@  
38m9t'  
template < typename Func, typename aPicker > W1<*9O  
class binder_1 ^|6#Vx  
  { YpXd5;'  
Func fn; fa,:d8  
aPicker pk; ,jeHL@>w[  
public : 74:( -vS  
Te~jYkCd  
template < typename T > N\&VJc  
  struct result_1 jD"nEp-  
  { ;di .U,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ws1|idAT  
} ; EPLHw  
{fDRVnI?  
template < typename T1, typename T2 > \p( 0H6  
  struct result_2 BeQ'\#q,  
  { Ix,b-C~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N0}[&rE 8  
} ; W`JI/  
1 oKY7i$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &&52ji<3  
xu"-Uj1  
template < typename T > S LeA,T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9<y{:{i  
  { l l*g *zt3  
  return fn(pk(t)); +PWm=;tcC  
} :|S[i('  
template < typename T1, typename T2 > E$4H;SN \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B8T5?bl  
  { EXjR&"R  
  return fn(pk(t1, t2)); 5wh(Qdib  
} "N_@q2zF  
} ; /O$~)2^h  
Q.7X3A8  
z1,#ma}.  
一目了然不是么? m(:R(K(je  
最后实现bind PWvTC`?  
~N| aCi-X  
bA Yp }  
template < typename Func, typename aPicker > NX(IX6^y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SeS ZMv  
  { *c/|/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %rnRy<9  
} i !sVQ(:  
>7X5/z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4IB`7QJq  
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。 9 ;vES^  
~2 XGw9`J2  
十一. phoenix jqj}j2 9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }*%=C!m4R!  
Pq35w#`!  
for_each(v.begin(), v.end(), _X<V` , p  
( N;P/$  
do_ y c<%f  
[ 0QquxYYw,  
  cout << _1 <<   " , " hUp3$4w  
] rVsCJuxI  
.while_( -- _1), i@WO>+iB  
cout << var( " \n " ) 2uY:p=DxG9  
) xJ:Am>%\^  
); u 1}dHMoX~  
-V@ST9`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H&F2[j$T  
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 xDekC~ Zq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'cQ`jWZQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Sjw wc6_c  
_}']h^@ Z  
:mCGY9d4L  
template < typename Cond, typename Actor > +|+fDQI  
class do_while 0L"uU3  
  { yJqDB$0  
Cond cd; I 6<LKI/  
Actor act; R*W1<W%q=  
public : wV$V X  
template < typename T > P&5vVA6K7  
  struct result_1 #q0xlF@  
  { #\Q)7pgi.  
  typedef int result_type; W0U|XX!&  
} ; F/A)2 H_  
CnY dj~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?H!&4o  
n Zx^ej\  
template < typename T > T?u*ey~Tv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Z#AHfKF  
  { {BAZ`I  
  do O f-gG~  
    { C`3fM05g  
  act(t); ^( C,LVP<  
  } EOqV5$+  
  while (cd(t)); c[OQo~m$  
  return   0 ; M5`m5qc3  
} /n,a0U/  
} ; 6w{""K.{  
3+U2oI:I  
X88I|Z'HIh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r[j@@[)"  
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。 Cd p_niF  
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$YG'p{S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <bv9X?U  
下面就是产生这个functor的类: G Wj !n  
hE2{m{^A  
mn{R>  
template < typename Actor > o1]1I9  
class do_while_actor -M[BC~!0;  
  { S|@ Y !  
Actor act; 7#T@CKdUd  
public : &.0wPyw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Dp@m"_1`+  
a5@lWpQsV  
template < typename Cond > 9x8Ai  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; | 8n,|%e  
} ; yAel4b/}  
1&kf2\S  
tE=$#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +#'QP#  
最后,是那个do_ Xd~lifF  
.N#grk)C  
zq#gf  
class do_while_invoker ooYs0/,{  
  { zfml^N  
public : gp{P _  
template < typename Actor > Qcs0w(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const etP`q:6^c  
  { FFF7f5F  
  return do_while_actor < Actor > (act); $:DhK  
} hJ V*  
} do_; <jVk}gi)Jp  
k1FG$1.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~BI! l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 < *{(>  
最后来说说怎么处理break和continue -f(< 2i  
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。 gBd~:ZUa  
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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