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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QLUe{@ivc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P&tK}Se^V  
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, +-nQ, fOV  
,pASjFWi  
piG1&*  
h[8y$.YsC  
  class filler 1%@~J\qF  
  { tQ~B!j]  
public : ~ 9;GD4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _-&.=3\1  
} ; IID(mmy6 L  
'AAY!{>  
f5a](&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Xp~]kRm9  
;gMh]$|"  
7xc<vl#:q7  
Xdq, =;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *YtNt5u  
 B~NC  
:z\f.+MI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CN=&Je%I  
~tLR  
Vw*x3>`  
Ax0,7,8y  
二. 战前分析 +Y~+o-_  
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。 W =zG  
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 g=C<E2'i*  
|u{QI3#'  
+mA=%? l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g,:N zb  
  /* --------------------------------------------- */ CP#79=1  
vector < int *> vp( 10 ); eC$v0Gtq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F&*M$@u5  
/* --------------------------------------------- */ &FrB6 y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9^ r  
/* --------------------------------------------- */ Ng"vBycy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i-?zwVmn  
  /* --------------------------------------------- */ @;6}xO2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y2R=%EFh6  
/* --------------------------------------------- */ re!8nuBsA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]CZLaID~  
vVYduvw  
+_eb*Z`5o  
pNlisS  
看了之后,我们可以思考一些问题: $)3PF  
1._1, _2是什么? 5 DB>zou   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 WO-WoPO  
2._1 = 1是在做什么? ^eW.hNg  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]uvbQ.l_t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !7)ID7d  
v)yimIHzo  
{_Qxe1^g  
三. 动工 =.E(p)fz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1J"9r7\  
pYVy(]1I(3  
5uo(z,WLR  
l~YNmmv_  
template < typename T > #0u69  
class assignment Yd;r8rN  
  { q=Yerp3~  
T value; C/waH[Yzan  
public : UWp8I)p!\O  
assignment( const T & v) : value(v) {} l _ O~v?  
template < typename T2 > RuNH (>Eb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ennz/'  
} ; t4_K>Mj+d  
(u&yb!`  
0NtsFPO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]&U|d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Noxz kpMF  
&t/<yq}{  
9yo[T(8  
%"Q!5qH&  
  class holder iwJ-<v_:h  
  { hZWK5KwT  
public : iFG5%>5F  
template < typename T > )95yV;n   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W<91m*  
  { &PuJV +y  
  return assignment < T > (t); 3cO[t\/up  
} THgzT\_zq  
} ; `U_>{p&x  
XOg(k(&T  
GFdJFQio  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sK-|xU.  
jL+}F/~r  
  static holder _1; S1juAV=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0 a6@HwO  
""'eTpe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2{kfbm-89t  
而不用手动写一个函数对象。 UT<b v}(J  
SE )j}go  
tc <M]4-  
\G=R hx f  
四. 问题分析 |ak C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (l8r>V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [l%fL9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /B@% pq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~wf~b zs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _@pf1d$  
kqigFcz!Y  
五. 问题1:一致性 B"8JFf}"q  
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?| 11<@++,i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L +rySP  
J s<MJ4r>/  
struct holder fyq] M_5  
  { H.8CwsfP  
  // e1^{  
  template < typename T > Gx_`|I{P  
T &   operator ()( const T & r) const x";.gjI |g  
  { a]Da`$T  
  return (T & )r; uM)9b*Vbo  
} K: o|kd  
} ; ;=VK _3"  
ICCCCG*[  
这样的话assignment也必须相应改动: QGv:h[b_  
~q?"w:@;x  
template < typename Left, typename Right > H"GE\  
class assignment Sd$]b>b4O  
  { 5f&{!N  
Left l; CDwIq>0j  
Right r; aQ&8fteFR  
public : lDPRn~[#\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o%^k T&  
template < typename T2 > }Q r0T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2}`Vc{\  
} ; )-?uX.E{  
J%f=A1Q  
同时,holder的operator=也需要改动: },EUcVXk  
_h=< _Z  
template < typename T > AV[PQI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JIbzh?$aD  
  { 2mG&@E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hXQg=Sj  
} $:u7Dv}\  
3@TG.)N4  
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。 f-v ND'@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *fvI.cKiGP  
3w^J"O/T  
return l(rhs) = r; ^,Y~M_=  
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。 ^W[B[Y<k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ghobu}wuF  
(ln  
template < typename Tp > dy6F+V\DG  
class constant_t W:{PBb"x8  
  { 1_j<%1{sZ  
  const Tp t; Tu= eQS|'  
public : BV }(djx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x)#<.DX  
template < typename T > <7FP"YU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $;)noYo  
  { i^sDh>$J  
  return t; }lC64;yo  
} g"Q}h  
} ; 3h[:0W!C]  
7<QYT+6xV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HzG~I8o(d  
下面就可以修改holder的operator=了 qD$GKN.  
t.>te'DK/  
template < typename T > n$m]58w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ??\*D9rCn  
  { OHtgn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }W@#S_-e8  
} ,Og[[0g  
y\|-O<8O  
同时也要修改assignment的operator() lNA'M&  
EN-8uY.  
template < typename T2 > /HjI=263  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fUp|3bBE  
现在代码看起来就很一致了。 }/7.+yD  
CFkW@\]  
六. 问题2:链式操作 D?\"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k67i`f=  
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。 XMeL^|D  
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。 nv_m!JG7  
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。 @;m@Luk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l?@MUsg+  
" g0-u(Y  
template < typename T > O{")i;v @  
struct result_1 y?Hj %,  
  { EG(`E9DZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _Qm7x>NT4  
} ; wcdW72   
KB%j! ?  
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: 'XP>} m  
>ggk>s|  
template < typename T > a9? v\hG  
struct   ref &e HM#as  
  { AT%* ~tr  
typedef T & reference; [U%ym{be ^  
} ; J3lG"Ww  
template < typename T > h7de9Rt  
struct   ref < T &> nCffBc  
  { aeuf, #  
typedef T & reference; VW{aUgajO  
} ; kO..~@ aY  
Qr|N)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I8<Il ^  
Giy3eva2  
template < typename T > y"|K |QT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ( E"&UC[  
  { uKR\Xo}  
  return l(t) = r(t); so?pA@O  
} cotxo?)Zv  
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。 o;M.Rt\A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |n|U;|'^  
-!'Oy%a#  
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 5T$9'5V7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0\\ueMj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {2}tPT[a(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zqHpT^B?  
最后的布局是: Tsm)&$JI8  
                Add [|:QE~U@  
              /   \ ~8H&m,{j  
            Divide   5 m0x J05Zx  
            /   \ 5YTb7M  
          _1     3 *} *!+C3  
似乎一切都解决了?不。 QQ^Gd8nQ  
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。 L~*|,h  
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。 xQNw&'|UU  
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: nV!2Dfd  
Xk{!' 0  
template < typename Right > Z-^uM`],G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]+}ZfHp  
Right & rt) const ,h%D4EVx  
  { '2Q.~6   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J<b3"wK0[  
} RL7C YB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jgo e^f  
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。 $ 7U Dz  
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。 Ij;==f~G  
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。 HpB!a,R6B  
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。 Cp .1/  
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? YXczyZA`x  
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: cPA~eZbX  
7.wR"1p#  
template < class Action > #d }0}7ue  
class picker : public Action 4o1Q7  
  { :0 W6uFNOU  
public : tx^92R2/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jgk{'_ j  
  // all the operator overloaded `FZ(#GDF  
} ; K)<Wm,tON  
b\SXZN)Be  
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。 {c v;w  
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: QRsqPh&-  
NEq t).   
template < typename Right > Y5n z?a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e+NWmu{<_  
  { =]=B}L `  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fp.!VOy  
} +IwdMJ8&8  
Xtuhcdzu[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hnfvo*6d.e  
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。 T6sr/<#<(  
kVV\*"9y  
template < typename T >   struct picker_maker fC=fJZU7$  
  { Jz~+J*r;]A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kmZ.U>#  
} ; 3x04JE3!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [:AB$l*  
  { [Z#+gh  
typedef picker < T > result; Of1IdE6~  
} ; pBlRd{#fL  
4fu'QZ(}  
下面总的结构就有了:  5Waw?1GL  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Wr]O  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4a\n4KO X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xCR; K]!  
至此链式操作完美实现。 ^36M0h|R  
VYL@RL'  
6P0y-%[Gk  
七. 问题3 c Dfx)sL  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2~vo+ng  
<\>+~p,  
template < typename T1, typename T2 > @)9REA(U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jb( DJ-&  
  { Ya~ "R#Uy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 99J+$A1  
} PPUEkvH W  
%GM>u2baw  
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: ^$e0t;W=  
/m97CC#+  
template < typename T1, typename T2 > `-~`<#E[  
struct result_2 o^6jyb!j  
  { l*$WX=h6n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?g5iok {  
} ; )J;ny!^2  
6a7vlo  
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? [m~b[ZwES  
这个差事就留给了holder自己。 uZ@-e|qto  
    ksTzXG8  
.6\T`6H=a  
template < int Order > 7*+Km'=M  
class holder; LEWa6'0rq  
template <> r])Z9bbi  
class holder < 1 > nHrP>zN  
  { :_>\DJ'>  
public : KA`0g=  
template < typename T > [}{w  
  struct result_1 I!61 K  
  { )X7e$<SU*  
  typedef T & result; Vre=%bGw  
} ; dAL0.>|`0  
template < typename T1, typename T2 > (RExV?:  
  struct result_2 Kl2}o|b   
  { #>BX/O*D  
  typedef T1 & result; $+7ci~gs  
} ; *U M! (  
template < typename T > ^)|&|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5f8"j$Az  
  { * nLIXnm  
  return (T & )r; <}&7 a s  
} y7>iz6N  
template < typename T1, typename T2 > 8B j4 _!g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l`DtiJ?$$0  
  { B#1:Y;Z  
  return (T1 & )r1; "<qEXX  
} hXNH"0VCV  
} ; ~ W@X-  
:]yg  
template <> WPtMds4  
class holder < 2 > J`W-]3S#  
  { A1Ka(3"  
public : `ovgWv  
template < typename T > \N?7WQ  
  struct result_1 FtN}]@F  
  { 5!t b$p#z  
  typedef T & result; %Mh Q  
} ; <3lUV7!  
template < typename T1, typename T2 > l"kx r96  
  struct result_2 c!mG1lwD.  
  { "@4ghot t  
  typedef T2 & result; Mxo6fn6-46  
} ; h!v/s=8c  
template < typename T > '5AvT: ^u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .?B{GnB>  
  { l^ARW E  
  return (T & )r; cI3y  
} 7^Na9]PY  
template < typename T1, typename T2 > NIaF5z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YwGH G{?e  
  { lu]o34  
  return (T2 & )r2; #9i6+. Z  
} ujx@@N  
} ; A?DB#-z.r  
xkM] J)C  
3524m#4&@  
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> >。 <~N%W#z/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vg{Zv4+t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p!}ZdX[u  
  La9r  
return l(i, j) = r(i, j); a&C.=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7lwTZ*rnY  
M'DWu|dIBA  
  return ( int & )i; sXiv,  
  return ( int & )j; * MEe,4  
最后执行i = j; 9s(i`RTM  
可见,参数被正确的选择了。 x~EKGoz3  
Rjq a_hxrS  
%J _ymJ'pd  
i|S: s  
p0Gk j-  
八. 中期总结 +RS$5NLH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5KJ%]B(H2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5/ * >v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  &+G; R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R]Ek}1~?  
SRItE\"Xe  
ei|cD[ NY  
\DS^i`o)rY  
MxTmWsaW  
]-:1se  
九. 简化 781]THY=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vOe0}cR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =*O=E@]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f TO+ZTRqf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Tm_8<$ 7  
  +-*/&|^等 v,jhE9_O0  
2. 返回引用。 =U"dPLax  
  =,各种复合赋值等 f`?0WJ(M  
3. 返回固定类型。 !R6ApB4ZI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (ii( yz|  
4. 原样返回。 s/t11;  
  operator, 4-V)_U#8  
5. 返回解引用的类型。 O,|\"b1(  
  operator*(单目) 3cixQzb}u  
6. 返回地址。 (sCAR=5v\  
  operator&(单目) I+" lrU  
7. 下表访问返回类型。 Xk,>l6 vc  
  operator[] /zT`Y=1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,Kw5Ro`I:  
  operator<<和operator>> Sy  
. :a<2sp6  
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。 |` "?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;& |qSa'  
'MN1A;IJ  
template < typename Left > +/y]h 0aa  
struct value_return A=X-;N#  
  { )xt4Wk/  
template < typename T > -zKxf@"  
  struct result_1 =|,A%ZGF$  
  { |dk[cX>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H^ BYd%-  
} ; xA #H0?a]  
k':s =IXW  
template < typename T1, typename T2 > >f$NzJ}  
  struct result_2 9Ejyg*  
  { ]Ik%#l.G_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /_*>d)  
} ; wa ky<w,  
} ; X#ZgS!Mn  
5)M 2r!\  
Fw"$A0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~5 >[`)  
55m<XC  
下面我们来剥离functor中的operator() Y(r@v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n8u*JeN  
!ni>\lZ  
return l(t) op r(t) ]JMl|e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Qn|+eLY  
return op l(t) Js{= i>D  
return op l(t1, t2) pbLGe'  
return l(t) op e&1 \'Zq?>  
return l(t1, t2) op Mu2`ODe]  
return l(t)[r(t)] OCK>%o$[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pM2a(\K,k^  
 zF: j  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Uu'dv#4Iw  
单目: return f(l(t), r(t)); CW`!}yu%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f Iy]/  
双目: return f(l(t)); >emcJVYV`[  
return f(l(t1, t2)); *||d\peQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 g_z/{1$  
t&}6;z 3  
struct meta_divide y LM"+.?pL  
  { {rXs:N@  
template < typename T1, typename T2 > 61@EDIYPc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XUS vhr$|  
  { !#}7{  
  return t1 / t2; FS@A8Bb  
} H l<$a"K7\  
} ; X3B{8qx_>  
j*3}1L4P  
这个工作可以让宏来做: sbS~N*{E  
ROdK8*jL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _^\$" nw  
template < typename T1, typename T2 > \ ][7p+IsB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F]_cbM{8/  
以后可以直接用 v(O=IUa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `hrQw)5?r  
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 XvKFPr0~  
(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。。。) s'u(B]E  
9 wh2f7k  
ir[jCea,  
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 8)wt$b  
s9j7Psd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PDP[5q r  
class unary_op : public Rettype "A[ b rG  
  { |d}MxS`^  
    Left l; 2UadV_s+s  
public : _MfD   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .C bGDZ  
|vILp/"9=W  
template < typename T > %*W<vu>H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 50~K,Jx6B  
      { ^gYD*K!*  
      return FuncType::execute(l(t)); CxF-Z7 '  
    } ~cqryr9  
P Sx304  
    template < typename T1, typename T2 > g/Wh,f3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i::\Z$L";i  
      { jH *)%n5,\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q8qz*v]{  
    } lMifpK  
} ; `<fh+*  
9|W V~  
ga0'zo9K  
同样还可以申明一个binary_op Ph,- sR  
cQUC.TZ_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i7Z=|&  
class binary_op : public Rettype ]axh*J3`i  
  { *xs!5|n+  
    Left l; kB P*K  
Right r; )S@jDaU<  
public : R,_d1^|*w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -?a<qa?$  
GWP dv  
template < typename T > p>*i$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P?ep]  
      { Re= WfG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q4 k@l  
    } P0GeZ02]  
,FQK;BU!lh  
    template < typename T1, typename T2 > NAr1[{^E,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d&(_|xq#  
      { n$)_9:Z-j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mz=!w]qDH  
    } HOi C  
} ; E]} n(  
.dmi#%W  
,|T7hTn=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BavO\{J#|0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SpSnoVI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b=[?b+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0$vj!-Mb^j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E~hzh /,34  
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。。。 e}{U7xQm1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V'gw\mcb  
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) pchBvly+0  
下面是修改过的unary_op s(2GFc  
H-5<S@8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > % _M2N.n  
class unary_op MXvXVhCU  
  { 'r} fZ  
Left l; p@Q5b}xCG_  
  0ZI(/r  
public : !~iGu\y  
vS?odqi#n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xytr2V ]aV  
qr(`&hB-L  
template < typename T > >^_ bD  
  struct result_1 `,Vv["^PB  
  { -_^c6!i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F[`ZqW  
} ; #Gf+=G  
-uR72f  
template < typename T1, typename T2 > jUMf6^^  
  struct result_2 H{G{H=K_  
  { ]B4}eBt5)@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %i0\1hhV<  
} ; yJJ4~j){l  
EeQ5vqU  
template < typename T1, typename T2 > yJ2B3i@T 4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{iEZ#  
  { ,/Cq v   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A.%CAGU5w  
} B |{I:[  
3:CO{=`\7B  
template < typename T > +Ov2`O8?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {1lO  
  { 0 t.p1  
  return OpClass::execute(lt(t)); -8Ti*:  
} NucM+r1P  
+|RB0}hFS-  
} ; 3{Q,h pZN  
 lhLGG  
Y:QD   
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 -=}3j&,\R  
好啦,现在才真正完美了。 8g/F)~s^F  
现在在picker里面就可以这么添加了: V64L,u#`l  
Zm TDQ`Ix  
template < typename Right > ^y_fRP~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d]v+mVAyE  
  { /Wj,1WX~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m6n!rRQ^U  
} i^"+5Eq[D  
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。 U9d:@9Y  
Mtm OUI&'  
^CT&0  
yX/";Oe  
NY B[Zyp  
十. bind 12`_;[37  
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。 Ukphd$3J=  
先来分析一下一段例子 qN| fEO>  
VHUW]8We  
Z@rN_WXx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Xa 9TS"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d+L#t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (jWss  V1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :os z  
我们来写个简单的。 wzWbB2Mb5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zsl,,gk9Y  
对于函数对象类的版本: yubSj*  
rXi uwz\  
template < typename Func > TCVl8)j  
struct functor_trait E@)\Lc~  
  { C*70;:b  
typedef typename Func::result_type result_type; dKhA$f~  
} ; C*6S@4k  
对于无参数函数的版本: 5_o$<\I\  
./-JbW  
template < typename Ret > }ynT2a#LU'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *wbZ;rfF  
  { !b|'Vp^U  
typedef Ret result_type; D^F{u Dlb  
} ; 3TuC+'`G  
对于单参数函数的版本: \k8rxW  
keAcKhj  
template < typename Ret, typename V1 > ^U7OMl4Usq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VV_l$E$  
  { B0UJq./`  
typedef Ret result_type; ZXb0Y2AVx  
} ; wdE?SDs  
对于双参数函数的版本: L#h:*U{@40  
vR7HF*8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k!XhFWb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [THG4582oB  
  { B7*}c]^6/  
typedef Ret result_type; Z0,~V  
} ; tx7~S Ur  
等等。。。 vq'c@yw;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UH`hOJ?  
?:rx1}:F  
template < typename Func > h rN%  
struct func_return :Og:v#r8=  
  { ?>uew^$d[w  
template < typename T > SpTdj^]4>  
  struct result_1 p#d+>7  
  { xBnbF[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zf*r2t1&P  
} ; ZFh+x@  
_Tm0x>EM  
template < typename T1, typename T2 > N]/!mo?  
  struct result_2 |I8Mk.Z=FA  
  { vlWw3>4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $6f\uuTU2"  
} ; D$k8^Vs  
} ; ,\PVC@xJ  
vxlOh.a|/L  
wzcai 0y*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 USML~]G z  
v[k5.\No  
template < typename Func, typename aPicker > \&xl{64  
class binder_1 J QKdW  
  { V2&^!#=s  
Func fn; dG'SZ&<  
aPicker pk; 7LZ^QC  
public : (il0M=M  
tOdT[&  
template < typename T > /ONV5IkPy  
  struct result_1 :Waox"#=g  
  { "&YYO#YO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Eh8Pwt7C@  
} ; 2h~-  
.q`{Dgc~  
template < typename T1, typename T2 > N"5fmY<  
  struct result_2 +54aO  
  { D@Da0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t@zdm y  
} ; 'w/qcD-  
2i=H"('G)+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PK6iY7Qp)  
#} ,x @]p  
template < typename T > =J'P.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0OZMlt%z  
  { [2Mbk~  
  return fn(pk(t)); 1hQN8!:<  
} oW}!vf3z  
template < typename T1, typename T2 > T`YwJ6N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Tp U"JD  
  { U\<-mXv  
  return fn(pk(t1, t2)); T3J'fjY  
} C9tb\?#  
} ; qc-,+sn(  
[uuj?Rbd  
s'I)A^i+  
一目了然不是么? V-W'RunnW  
最后实现bind =jAFgwP\  
lP<I|O=z  
Se^^E.Z,W  
template < typename Func, typename aPicker > >wON\N0V_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (RL>Hn;.  
  { #B}?Zg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a=]W zlz  
} LgqGVh3\s  
BNm4k7 ]M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7ET jn)%bs  
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。 GuQRn  
l[h'6+o  
十一. phoenix .-I|DVHe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q s(Bnb;  
y=N"=Z  
for_each(v.begin(), v.end(), Q4'C;<\@(Q  
( dDcZ!rRaL@  
do_ =yi OJyx  
[ ]?l{j  
  cout << _1 <<   " , " O12Q8Oj!0  
] @"87F{!  
.while_( -- _1), H'g?llh1J  
cout << var( " \n " ) 4cgIEw[6  
) 0irr7Y  
); ROAI9sW0  
v|t{1[C  
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: ?m%h`<wgMc  
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 ISqfU]>[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $ @1u+w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $~u.Wq  
}uO5q42  
]KK`5Dv|,e  
template < typename Cond, typename Actor > I."p  
class do_while U@lV  
  { hSV@TL  
Cond cd; a+z2Zd!u\x  
Actor act; tai Vk4  
public : 2: ^njqX  
template < typename T > HCnf2td  
  struct result_1 F9o6V|v  
  { |m>}%{  
  typedef int result_type; ~1 ZD[@  
} ; b5`KB75sbo  
c.K =(y*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n Y w\'c  
o#hI5  
template < typename T > KX+ey8@[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H#(<-)j0_  
  { a|qsQ'1,;  
  do MK$Jj "  
    { q?  z>  
  act(t); <4X?EYaTq  
  } =:7$/T'Qg  
  while (cd(t)); [?KIN_e#  
  return   0 ; 'CV^M(o'9  
} $[CA&Y.  
} ; l gq=GHW  
p8>%Mflf  
&r_uQbx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TUTe9;)  
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。 00<{:  
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。 >M4"|W U_  
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。 =4NqjSH  
下面就是产生这个functor的类: ;bjnL>eW  
.]t5q%}j  
4O$2]D.\  
template < typename Actor > v|@1(  
class do_while_actor @p!Q1-]=  
  { X>,A  
Actor act; #BJ\{"b_}z  
public : ,)#.a%EKA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zY APf &5  
/6tcSg)  
template < typename Cond > 3'#%c>_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9D_wG\g  
} ; 4M`Xrfwm'[  
`iYc<N`  
:t$A8+A+0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {8CWWfHCD  
最后,是那个do_ &=w|vB)(p  
_w u*M  
P[i\e7mR  
class do_while_invoker 2P}I'4C-  
  { f1cl';  
public : Q<=Y  
template < typename Actor > F=Y S^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )/Y~6A9>  
  { X>3^a'2,E  
  return do_while_actor < Actor > (act); &HF]\`RNr  
} _}=E^/;(  
} do_; i^g~~h F  
]Z@k|Nw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gxM[V>[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Slx2z%'>  
最后来说说怎么处理break和continue r*d Q5 _  
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。 +TX/g~  
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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