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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X=C1/4wU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SwU\ q]^|Z  
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, vF?5].T  
[ 4;Ii  
qp}Ma8+  
'<0J@^vZ  
  class filler I=;+n-  
  { lHZU iB  
public : ^GBe)~MT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2!Bd2  
} ; cT\I[9! )  
s[gKc'  
phE &7*!Q  
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: FW"^99mrnb  
"6a8s;  
W(hMft%  
vLxQ *50v$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IG3,XW  
Iyo@r%I  
iVfgDo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L}m8AAkP[  
pZyQY+O  
Jl "mL  
n8hRaNHl2  
二. 战前分析 y ?G_y  
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。 E\u#t$  
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 .`CZUKG  
R<x'l=,D(  
e:AHVep j{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {s3z"OV  
  /* --------------------------------------------- */ CDi<< ,  
vector < int *> vp( 10 ); 0R0{t=VJZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LB/C-n.`  
/* --------------------------------------------- */ K 0hu:1l)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >E,U>@+  
/* --------------------------------------------- */ m4:^}O-#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T}3v(6ew4  
  /* --------------------------------------------- */ >h+349  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +\"-P72vjk  
/* --------------------------------------------- */ gDIBnH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J1XL<7  
Db"DG(  
;#MB7A  
al+ #y)+  
看了之后,我们可以思考一些问题: @t1V o}c  
1._1, _2是什么? 1.q_f<U  
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。 s6o>m*{  
2._1 = 1是在做什么?  M/z}p  
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。 8z5# ]u;  
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。 $0^P0RAH  
{7Mj P+\  
!,Zp? g)  
三. 动工 V3mAvmx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P IXL6  
{RB-lfrWs  
B cj/y4"  
pG"5!42M!  
template < typename T > ]xd^%q*  
class assignment u =gt<1U  
  { 1b9hE9a{j  
T value; 6bBdIqGb}  
public : E0oU$IB  
assignment( const T & v) : value(v) {} V\K<$?oUb  
template < typename T2 > T#Z%y!6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LEECW_:  
} ; /+e~E;3bO  
iK{T^vvk  
%PJhy2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ftBq^tC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IaFr&  
;W:6{9m ze  
oVCmI"'  
I?Q+9Rmm`J  
  class holder fa.0I~  
  { zhB">j8j  
public : (cv!Y=]  
template < typename T > !G_jGc=v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [0[M'![8M  
  {  BGzI  
  return assignment < T > (t); @ \2#Dpr  
} amQz^^  
} ; 7-_vY[)/  
~:_0CKa!  
 uIMe  
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: 9N[EZhW  
`B8tmW#  
  static holder _1; nT#JOmv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x|eeRf|  
5jq=_mHt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @6o]chJo  
而不用手动写一个函数对象。 djT5 X  
d77r9  
-v?hqWMp#  
7t-Lz| $"  
四. 问题分析 }%{MPqg  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 NN 0Q`r,8}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .I$}KE)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^;F{)bmu+)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;HOPABWz)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #ZiT-  
7.bN99{xPM  
五. 问题1:一致性 AY_Q""v  
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?| VF0dE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6gOe!m m  
NBl __q  
struct holder O_K_f+7  
  { L(&}Wv  
  // *Zd84wRSj  
  template < typename T > oQ+61!5>  
T &   operator ()( const T & r) const L4f7s7rJ  
  { o07IcIo  
  return (T & )r; e,A)U5X  
} Ul Mi.;/^  
} ; gdj^df+2F  
+?`b=6e(`  
这样的话assignment也必须相应改动: @kD8^,(oH  
8(X0 :  
template < typename Left, typename Right > _|isa]u\ z  
class assignment wz -)1!  
  { TF+ l5fv  
Left l; |kiJ}oy  
Right r; EEf ]u7  
public : R_D c)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )"O{D`uX  
template < typename T2 > 6&2LWaWMo$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;)!"Ty|  
} ; G5]1s  
9 -jO,l  
同时,holder的operator=也需要改动: {,O`rW_eS  
aw}+'(?8]  
template < typename T > \Rk$t7ZH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p*;Qz  
  { "EftN5?/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qg,Nb  
} zXc}W*ymj  
xQt 3[(Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a}.Y!O&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :\V,k~asl  
]@xL=%   
return l(rhs) = r; |Svk^mq  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S-E++f9D~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6 o[/F3`  
,&a`d}g&G  
template < typename Tp > "2HY5 AE  
class constant_t 4?]oV%aP)  
  { T<jfAE  
  const Tp t; wFlV=!>,  
public : DOL%'k?B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P6?0r_Y  
template < typename T > !eD+GDgE]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L{ ^4DznI  
  { , &' Y  
  return t; =v"xmx&4  
} `"y{;PCt_  
} ; >BqCkyM9Kf  
~-Oa8ww  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ged,>  
下面就可以修改holder的operator=了 gAE!a Ky  
+ Oobb-v  
template < typename T > QXk"?yT`E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u2qV6/  
  { MguL$W&l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aMCO"66b  
} j|'R$|  
{},;-%xE  
同时也要修改assignment的operator() <]#o*_aFP  
- 0~IY  
template < typename T2 > r*cjOrvI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WL~`u  
现在代码看起来就很一致了。 0U&d q#  
B3L4F"  
六. 问题2:链式操作 XNmQ?`.2'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jE U'.RBN%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \5[-Ml  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Kd{#r/HZ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r<FQX3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0o68rF5^s  
cgNt_8qC  
template < typename T > ~ v1W  
struct result_1 `Wf5  
  { rye)qp|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 29O]S8  
} ; FP;": iRL  
Yk>8g;<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {,V$*  
@P70W<<  
template < typename T > OJ[rj`wrW^  
struct   ref A +!sD5d  
  { W]LQ &f  
typedef T & reference; T7GQ^WnA  
} ; eti9nPjG  
template < typename T > S:s 3EM  
struct   ref < T &> Z t`j\^4n  
  { 91;HiILgT  
typedef T & reference; ?Leyz  
} ; (@?eLJlT  
U?6yke  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^uBwj }6  
(n=Aa;  
template < typename T > ?Y!^I2Y6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @W [{2d  
  { i_YW;x  
  return l(t) = r(t); 97x%2.\:  
} )H+h ;U  
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。  [`bZ5*&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *SGlqR['\e  
t,?,F4 j  
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 z_)`g`($  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z+6QZQk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BQU/QoDY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pDhY%w#  
最后的布局是: lu3.KOD/  
                Add V* Qe5j9  
              /   \ $F1_^A[  
            Divide   5 3B"7VBK{  
            /   \ As}eUm)B5c  
          _1     3 .WO/=# O  
似乎一切都解决了?不。 qhwoV4@f  
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。 kC|Tubs(  
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。 z"av|(?d  
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: d q pgf@  
=jG?v'X  
template < typename Right > w7ZG oh(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r:#Q9EA  
Right & rt) const uri*lC  
  { _jDS"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tWRf'n[+]  
} V@Kn24''  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4zX=3iBt  
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。 Q%M_   
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。 Dpj-{q7C  
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。 ]F_r6*<  
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。 :Fo4O'UC  
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? Uir*%*4:  
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: ?+Hp?i$1  
kXCY))vnn  
template < class Action > \L %q[  
class picker : public Action O$(c. (_$  
  { #'c%  
public : v<+4BjV!J}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QD}1?)}  
  // all the operator overloaded $*i7?S@~-  
} ; pzAoq)gg:  
!(yT7#?hP  
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。 uwId  
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: rx}*u3x=  
F1\`l{B,\  
template < typename Right > *78)2)=~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .5^a;`-+  
  { fo;6huz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m6eFXP1U  
} gs-@hR.,s0  
!4pr{S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Gb?g,>C  
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。 uX98iJ  
EM=xd~H  
template < typename T >   struct picker_maker UIz:=DJ  
  { E0T&GR@.  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  ?;+^  
} ; ,FY-d$3)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y[h#hZ  
  { 99a \MH`^  
typedef picker < T > result; DQMPAj.  
} ; *3P3M}3~\  
HIsB|  
下面总的结构就有了: @kz!{g]Sn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \w3%[+c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =hPG_4#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5^b i 7J  
至此链式操作完美实现。 b h*^{  
`,Xb8^M2  
xl3zy~;M  
七. 问题3 / =-6:L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 V0s,f .a  
8s~\iuk  
template < typename T1, typename T2 > Q%I#{+OT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .<HC[ls  
  { 487YaioB$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g;l'VA3v  
} "bPCOJ[v9  
XzW7eO ,A  
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: &ad Y  
eQ$e*|}"m  
template < typename T1, typename T2 > 3;y_qwA  
struct result_2 _Q)d+Fl  
  { |.Em_*VG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z@}sCZ=#A  
} ; abL/Y23 "  
RZW$!tyI=  
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? %3rTQ:X  
这个差事就留给了holder自己。 r)OO&. P@j  
    '7t|I6$ow  
[gpOu TW  
template < int Order > ]GQv4-y  
class holder; tp%|AD"  
template <> `bzr_fJ  
class holder < 1 > I88Zrhw  
  { KS b(R/T  
public : T<f2\q8Uo=  
template < typename T > Q,D0kS P  
  struct result_1 <{E;s)hD?  
  { J6eJIKK  
  typedef T & result; w2 /* `YO  
} ; RzpC1nd  
template < typename T1, typename T2 > U@#?T  
  struct result_2 u1tq2"D8  
  { P@2tR5<R  
  typedef T1 & result; ,.[.SU#V  
} ; P`p6J8}4  
template < typename T > `0Yt1Z&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C%0<1 mp  
  { y!SF/i?Py  
  return (T & )r; r@olC7&  
} T~s&)wD  
template < typename T1, typename T2 > {a]pF.^kf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nDyvX1]  
  { =E&24  
  return (T1 & )r1; "!xvpsy  
} $U~=.!_du  
} ; zpbcmQB*  
tp#Z@5=  
template <> zwMQXI'k83  
class holder < 2 > e)*mC oR  
  { $[j-C9W  
public : 5LO4P>fq  
template < typename T > 9!5b2!JL  
  struct result_1 jaK'W  
  { a ZI>x^X  
  typedef T & result; #!w:_T%  
} ; KLG6QBkj  
template < typename T1, typename T2 > 4sj9Z:  
  struct result_2 +Y^-e.UO  
  { 'uPxEu4 >4  
  typedef T2 & result; Sc%aJ1  
} ; /z/hUa  
template < typename T > |.y>[+Qb*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L& I` #  
  { 4\&H?:c.  
  return (T & )r; ? UxG/]",  
} / c +,  
template < typename T1, typename T2 > }Vs~RJM)}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w/qQ(]n8  
  { uG2Xkj  
  return (T2 & )r2; ARmu{cL  
} BXT 80a\  
} ; n"XdHW0  
Tq9,c#}&  
%|# P&`  
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> >。 P=f<#l"v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F"-S~I7'L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D_O5k|-V  
*d^9,GGn-  
return l(i, j) = r(i, j); WA<H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mw:3q6  
)W[KD,0+j  
  return ( int & )i; QV`X?m  
  return ( int & )j; `DI{wqV9  
最后执行i = j; <FXQxM5"  
可见,参数被正确的选择了。 HT{F$27W  
6>@(/mh*  
U,oD44  
+<'uw  
r$b:1C~  
八. 中期总结 ;6DR .2}?>  
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: &Tf=~6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zb@L)%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q{%HW4lg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @#bBs9@gv  
] +}:VaeA  
VFe-#"0ZO  
d[~au=b  
^JYF1   
o%kSR ]V|  
九. 简化 gg lNpzj  
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。 ~J8cS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j zxf"X-  
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: 5"76R Gw=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?3]h~( =  
  +-*/&|^等 NUi{!<  
2. 返回引用。 pKO T  Qf  
  =,各种复合赋值等 H j>L>6>  
3. 返回固定类型。 d_4n0Kh0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [VfL v.8w  
4. 原样返回。 *T.={>HE8  
  operator, RM?_15m  
5. 返回解引用的类型。 rnzsfr-|(2  
  operator*(单目) ,gAr|x7_  
6. 返回地址。 Y}V)4j  
  operator&(单目) !mw{T D  
7. 下表访问返回类型。 +~R.7NE%  
  operator[] wZ (uq?3S`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H;7O\  
  operator<<和operator>> :vn0|7W4  
K9x*Sep  
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。 w\0Oz?N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *>}McvtTw  
J ,Qy`Y B  
template < typename Left > / t%"Dh 8x  
struct value_return /u" cl2|  
  { S*~Na]nS0  
template < typename T > a}^!TC>%1i  
  struct result_1 4aIlzaA  
  { |R_xY=z?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Li?{e+g  
} ; @Z3[ c[D)9  
&lXx0 "-$  
template < typename T1, typename T2 > u;l6sdo  
  struct result_2 Og&0Z)%  
  { SdEb[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L<[,7V  
} ; [)b/uR  
} ; [T$$od[.  
ve64-D  
PuUon6bZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D7Rbho<  
a$ +e8>  
下面我们来剥离functor中的operator() 2vk8+LA(6  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  d'**wh,  
h0y\,iWXb  
return l(t) op r(t) yK @X^jf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x~3>1Wr#M  
return op l(t) BIb{<tG^N  
return op l(t1, t2) "6[Ax{cM  
return l(t) op KweHY,  
return l(t1, t2) op LyCV_6;D  
return l(t)[r(t)] R'1vjDuv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -\sKSY5{R  
?j^?@%f0  
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: 5sf fDEU]A  
单目: return f(l(t), r(t)); kBDe*K.V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Poylq] F  
双目: return f(l(t)); D@YM}HXuj  
return f(l(t1, t2)); eBLHT  
下面就是f的实现,以operator/为例 <O`q3u'l  
'%JMnU  
struct meta_divide RmCn&-i  
  { 5.+$v4  
template < typename T1, typename T2 > +Fkx")  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OFPd6,(E  
  { x.yb4i=Jq  
  return t1 / t2; Z "+rg9/p  
} ZRVF{D??"%  
} ; -*]9Ma<wa  
[{.\UkV@  
这个工作可以让宏来做: SqT"/e]b'  
@Tj  6!v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XQ|j5]  
template < typename T1, typename T2 > \ QdG?"Bdt2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PauFuzPP  
以后可以直接用 c,u$tnE)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {F{[!.  
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 @Ig,_i\UY:  
(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。。。) &55uT;7] a  
D?&w:C\&@z  
9iN!hy[  
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 jy)9EU=  
{ &JurZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }O-%kl  
class unary_op : public Rettype brhJ&|QDE  
  { HWao3Lz  
    Left l; 5kL#V  
public : `A}{ I}xq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :XZJxgx  
Pq_ApUZa  
template < typename T > ^ _#gIT\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S+\Mt+o  
      { YJtOdgG|q  
      return FuncType::execute(l(t)); jWb\"0)  
    } ?;r7j V/`j  
4VL!U?dk  
    template < typename T1, typename T2 > Se]t;7j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a!6OE"?QQ  
      { iz|9a|k6x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *dn-,Q%`  
    } 8aM% 9OU  
} ; e715)_HD  
66y,{t  
f~(^|~ZT  
同样还可以申明一个binary_op !nD[hI8P  
oCru5F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $@ #G+QQ_  
class binary_op : public Rettype (^OC%pc  
  { 6T'43h. :  
    Left l; 3By>t!~Q  
Right r; Jut'xA2Dr  
public : 0z2R`=)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E4fvYV_ra  
vXWESy  
template < typename T > Dqo:X`<bT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qi5>GX^t]b  
      { S g_?.XZc[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  ^O\1v  
    } w}KcLaI  
z%-"' Y]  
    template < typename T1, typename T2 > 1PjX:]:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p`V9+CA  
      { j?` D\LZhf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?9.?w-Q'  
    } @X / =.  
} ; :$@zX]?M  
Y~\xWYR  
Y(;[L`"  
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 KgkB)1s@n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LSOwa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3 mMdq*X5  
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。 a*ixs'MJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T?$?5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0|3B8m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a/xCl :=8q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o~z.7q  
下面是修改过的unary_op '{_tDboY  
gQzF C&g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IaZAP  
class unary_op :zk.^q  
  { \V7x3*nA  
Left l; Dl!'_u  
  `1}yB  
public : m`w6wz  
\VzQ1B>k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +GEKg~/4e  
:<|fZa4!"  
template < typename T > Wh&Z *J  
  struct result_1 cN(QTbyl6Q  
  { )9P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TOP'Bmb  
} ; NomK(%8m$  
,wy:RVv@e  
template < typename T1, typename T2 > 2Uw}'J_N  
  struct result_2 { l~T~3/i  
  { pc(9(. |  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FP cvkXQD  
} ; u(Q(UuI  
_!T$|,a  
template < typename T1, typename T2 > p5 PON0dS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-=7QK.\{  
  { &]A1 _dy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %x)U8  
} +mel0ZStS  
R}YryzV5  
template < typename T > LA(JA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G5@@m-  
  { J~ rC  
  return OpClass::execute(lt(t)); W`rE\P  
} {twf7.eY  
S`PSFetC  
} ; Nr7.BDA  
M%LwC/h:,  
R1rfp;   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug p_ y*-,W (  
好啦,现在才真正完美了。 tg4&j$  
现在在picker里面就可以这么添加了: %bETr"Xom  
)%W2XvG  
template < typename Right > 8U$UI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jWjK-q@Y  
  { }|,\ ?7,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KPK!'4,cu  
} %=>xzP(z  
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。 U-:Z ^+Y  
YS6az0ie  
MA QY/s~F  
^Rh~+  
:D7!6}%  
十. bind DO*C]   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Icb;Yzt  
先来分析一下一段例子 v2<gkCK^  
IWd*"\L  
^OsUWhkV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M0\[hps~X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S5p\J!k\B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =hb87g.  
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。 atnbM:t  
我们来写个简单的。 s_+XSH[=f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y 9mZQq  
对于函数对象类的版本: ago t (  
-i gZU>0B_  
template < typename Func > uZI:Kt#  
struct functor_trait tG&B D\  
  { a,\u|T:g  
typedef typename Func::result_type result_type; ;Q 6e&Ips/  
} ; 3 +9|7=d  
对于无参数函数的版本: $VNn`0^gF  
v Cr$miZ  
template < typename Ret > f4^_FK&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `{;&Qcg6m  
  { Y)5}bmL  
typedef Ret result_type; `2+52q<FO  
} ; l0o_C#"<S  
对于单参数函数的版本: <\ c8q3N  
\Fjq|3`<l  
template < typename Ret, typename V1 > NV~i4R*#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hc3/`.nt  
  { e6a8ad  
typedef Ret result_type; 7]53GGNO  
} ; eeZ9 w~<  
对于双参数函数的版本: 7t/SZm  
g#NUo/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *]u/,wCB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yQ2[[[@k@  
  { SpQ6A]M gm  
typedef Ret result_type; WJ,ON-v  
} ; J?DyTs3 Z  
等等。。。 )8PL7P84  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S}yb~uc,  
g*9>z)  
template < typename Func > 2sq<"TlQXI  
struct func_return C*zdHzMj  
  { s_Gp +-  
template < typename T > 6YbSzx` ?k  
  struct result_1 I>|?B( F  
  { j(N9%/4u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 81 C?U5  
} ; ,]' !2?  
*2hzReM  
template < typename T1, typename T2 > Cl=ExpX/O  
  struct result_2 ~Y[b QuA=)  
  { }x-8@9S~z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L@uKE jR  
} ; xEqrs6sR  
} ; eZo%q,L  
ObnB6ShKi  
\`&fr+x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A 2 )%+  
'JVvL  
template < typename Func, typename aPicker > 3 Q;l*xu  
class binder_1 .$;GVJ-:5  
  { Dbd5d]]n3  
Func fn; F*u;'K   
aPicker pk; c7 -j  
public : |&.)_+w  
4T-AWk  
template < typename T > B(U`Zd  
  struct result_1 /vKDlCH*  
  { A5\S0l$Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fx5vaM!  
} ; Fh;(1X75I  
pDT6>2t  
template < typename T1, typename T2 > |\ L2q/u  
  struct result_2 j=LF1dG"  
  { R8)"M(u=l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,\IZ/1  
} ; ~b/>TKn+  
mB`r6'#=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &,xM;8b  
7v_e"[s~  
template < typename T > A>k;o0r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7y3; F7V  
  { J %t1T]y~  
  return fn(pk(t)); jrR~V* :k  
} hJM0A3(Cm  
template < typename T1, typename T2 > N4 pA3~P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a;sZNUSn  
  { ?u|g2!{_  
  return fn(pk(t1, t2)); H'.d'OE:I  
} -mF9Skj  
} ; !ywc).]e  
#SmWF|/  
|SmN.*&(9  
一目了然不是么? U;/ )V  
最后实现bind @AFLFX]  
J^T66}r[f,  
ub&1L_K  
template < typename Func, typename aPicker > L $~Id  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lHU$A;  
  { YDwns  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kW9STN  
} bYfcn]N  
B(5g&+{Lq~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h2nyP  
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。 |qD<h  
s.U p<Rw  
十一. phoenix o/xE O=AW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [F$3mzx  
9UZX+@[F  
for_each(v.begin(), v.end(), ()Z$j,2  
( ]c D!~nJ  
do_ l)Hu.1~  
[ ]z,?{S  
  cout << _1 <<   " , " w,&RHQB  
] N'StT$(  
.while_( -- _1), (~#9KA1A}  
cout << var( " \n " ) FVHL;J]nf1  
) )Z#7%, o  
); ,3K?=e2  
9/Ls3U?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: P-C_sj A7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F&Gb[Q&a8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /"U<0jot  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q)/4i9  
Tr8+E;;  
F=#Wfl-o  
template < typename Cond, typename Actor > |[ge ,MO:  
class do_while c=5$bo]LI  
  { C,E 5/XW  
Cond cd; AG?oA328  
Actor act; >HDK< 1>  
public : ?s//a_nL*  
template < typename T > Ez )Go6Q  
  struct result_1 vc<8ApK3V  
  { t9kgACo/M  
  typedef int result_type; e :#\Oh  
} ; @RjLDj+)S  
v{9eEk1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} })":F  
c09uCito  
template < typename T > SFjN 5u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q&vr;f B2  
  { j<c_*^/'9  
  do T M+7>a$  
    { tP\Utl-0  
  act(t); 5o,82 Kti  
  } sG3%~  
  while (cd(t)); {MHr]A}X\  
  return   0 ; @M1U)JoQ  
} $I.'7 &h;  
} ; FY'f{gD^  
7}Gy%SJ`  
|Qm 7x[i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YRK4l\_`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yk=H@`~!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ykZ)`E]P`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'F@'4[uda  
下面就是产生这个functor的类: A9"ho}<  
6 R!0v8  
uB%`Bx'OW  
template < typename Actor > gw H6r3=y(  
class do_while_actor =0Nd\  
  { 'b-}KDP  
Actor act; X0m\   
public : EprgLZ1B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1&dWt_\  
qwN-VCj  
template < typename Cond > 6s6[sUf=l&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qLR)>$  
} ; JLjx4B\  
zEu*q7  
4FYws5]$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NEX\+dtE~0  
最后,是那个do_ ]1klfp,`  
hE>Mo$Q(  
|[*b[O 1W  
class do_while_invoker B$fL);l-  
  { 1e }wDMU(  
public : V< J~:b1V  
template < typename Actor > k}/0B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wqw$6"~  
  { 5@i/4%S  
  return do_while_actor < Actor > (act); %zWtPxAf  
} rwU[dqBRhc  
} do_; =!Ok079{[  
U5" C"+ 3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? / JlUqC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I(C_}I>Wb  
最后来说说怎么处理break和continue LNe- ]3wB  
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。 !dZC-U~  
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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