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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D!sSe|sL^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JWn{nJ$]  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, yR$_$N+E  
( gFA? aD<  
&sNID4FR  
Vlz T  
  class filler `x#~ -  
  { GSFT(XX  
public : s+w<!`-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y'HF^jv]R  
} ; N*MR6~z4  
7cy~qg  
=dw1Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: AP7W)S  
7w$R-Y/E  
lKD@2  
Uy1xNb/d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w${=dW@K  
C/vLEpP{(/  
JS:lysu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D7(t6C=FP  
A X#!9-m3  
U`Ag|R  
a?MtY EK2  
二. 战前分析 2&d&$Jg  
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。 1G;Ns] u  
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 MGz> ,c^wW  
Jqj6L993e  
BT1'@qF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o'4@]ae   
  /* --------------------------------------------- */ 4Qo1f5 >N  
vector < int *> vp( 10 ); B<&_lG0sS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,+BgY4OY  
/* --------------------------------------------- */ wEbs E<</  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eEh0T %9K  
/* --------------------------------------------- */ &aQ)x   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7EO&:b]  
  /* --------------------------------------------- */ DnFl*T>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); htRZ}e  
/* --------------------------------------------- */ Pb;`'<*U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F)5Aq H/p  
n6Zx0ad?  
o5@ jMU;  
y m{/0&7  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~b[4'm@  
1._1, _2是什么? O*v+<|0!l  
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。 M!l5,ycF  
2._1 = 1是在做什么? D` X6'PP  
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。 8} k,!R[J  
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。 T!A}ipqb  
R"o,m  
NXNon*"  
三. 动工 b . j^US^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HXHPz 4  
=eoxT  
a0.3$  
$?-o  
template < typename T > zn!  
class assignment 49$4  
  { K@~#Gdnl  
T value; }x1IFTa!  
public : /xbZC{R  
assignment( const T & v) : value(v) {} I yN9 +  
template < typename T2 > Y]K]]Ehp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CEq]B:[IC  
} ; 0Ida]H  
d@4!^vD;  
#jx?uS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -b}S3<15@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X4G55]D$>  
%Nl(Y@dD*  
y;Ln ao7i  
pe%)G6@G  
  class holder ~&3"Mi&>`  
  { 8#u_+;,p  
public : walRqlo@  
template < typename T > UeMe4$m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y(  
  { 7NC8<o;  
  return assignment < T > (t); _5w?v~65  
} N:[;E3?O  
} ; 5)5bt q)[  
UjOhaj "h  
<&%1pZ/6.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: n{r#K_  
5@ +Ei25  
  static holder _1; 7U`S9DDwq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o>-v?Ug  
= DTOI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e=UVsYNx  
而不用手动写一个函数对象。 z\8yB`8b^  
MH;%Y"EI  
dG?a"/MA  
Q]5^Eiq8  
四. 问题分析 67\Ojl~(1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *>p(]_s,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %O=V4%"m\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zt2@?w;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xM//]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]N"F?3J 8  
sLi//P?:t  
五. 问题1:一致性 O\Mq<;|7m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| s8d}HI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xyjV dD\  
nCMa$+  
struct holder kz;_f  
  { A=C3e4.C  
  // eoe^t:5&  
  template < typename T > Qr%Jm{_o  
T &   operator ()( const T & r) const >[fVl 8G_0  
  { zHOE.V2Qo  
  return (T & )r; HU[nN*  
} |z]2KjF&w-  
} ; :t{vgi D9  
}R&5qpl  
这样的话assignment也必须相应改动: ]z=Vc#+!  
?g;ZbD  
template < typename Left, typename Right >  pl,Z  
class assignment n`z+ w*  
  { &:CjUaP@  
Left l; */^2RZg|W  
Right r; ;;'a--'"  
public : t?nc0;Q9,@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G6 8Nv:  
template < typename T2 > <h_P+ nz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :sVHY2x  
} ; 'cF%4F  
DGZY~(]  
同时,holder的operator=也需要改动: +'qX sfc  
#H6g&)Z_  
template < typename T > j"IM,=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 51M^yG&M  
  { A$%!9Cma  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Kxl,] |e>  
} gGX0+L@E  
_/ }6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1!(%<R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uo4$rf7  
b LM"t0  
return l(rhs) = r; &u1g7# #  
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。 u[i7:V%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Lkl|4L   
h [IYA1/y  
template < typename Tp > CC>fm 1#i\  
class constant_t #jLaIXms  
  { Dq zA U7  
  const Tp t; .?0>5-SfY  
public : q|u8CX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \_*MJ)h)X  
template < typename T > TA0D{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lg onR  
  { GX@W"y  
  return t; W8,tl>(  
} J,1osG<6x  
} ; }, fo+vRM  
u.kYp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0/:=wn^pg  
下面就可以修改holder的operator=了 &oeN#5Es8C  
II-$WJy  
template < typename T > B8UZ9I$n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const inBPT~y  
  { m@Ip^]9ry  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fNqmTRu  
} XW?ybH6  
9fuJJ3L[  
同时也要修改assignment的operator() .IH@_iX  
{b,2;w}95  
template < typename T2 > MxgLzt Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MKe^_uF  
现在代码看起来就很一致了。 [{@zb-h  
3@yTzaq6  
六. 问题2:链式操作 W ~Jzqp9g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2>$F0 M  
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。 ]<q}WjXD'  
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。 `.>k)=F&  
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。 afY_9g!\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $,KP]~?  
SH vaV[C  
template < typename T > ;vJ\]T ml  
struct result_1 2Io6s '  
  { v\ %B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rv}mD  
} ; 6QII&Fg  
ut$,?k!M  
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: Hwp{<  
(LRM~5KVg  
template < typename T > Vd%v_Ek  
struct   ref _r\$NgJIM  
  { -^iUVO`z  
typedef T & reference; $Ns,ts(ng  
} ; tyEPU^PM  
template < typename T > %AG1oWWc>.  
struct   ref < T &> #v4LoNm  
  { sTtX$&Qu  
typedef T & reference; +}^|dkc  
} ; W|25t)cJ8h  
^sifEgG*d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;8ET!&k*>E  
?< cM^$lI>  
template < typename T > @~k5+Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~+N76BX  
  { *;hY.EuoFz  
  return l(t) = r(t); (*6 m^  
} p^1zIC>F  
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。 PS=e\(6QC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JiFA]M`^Q  
S \e& ?Y`  
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 wjTNO0hj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :zdEq" )v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vd+td;9(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u5w&X8x  
最后的布局是: jzs.+dAg  
                Add IKi{Xh]\  
              /   \ ;} lT  
            Divide   5 KVB0IXZC~  
            /   \ w 66 v\x~  
          _1     3 =)I"wR"v$  
似乎一切都解决了?不。 90/vJN  
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。 S!;L F4VA  
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。 T[;; 9z  
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: 1 -ZJT  
}zFf0.82  
template < typename Right > I^~=,D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l|YT[LR7  
Right & rt) const $. %L  
  { .,3Zj /  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^rv"o:lF  
} Rj[ hhSx 2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &<,SV^w ag  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 l~bKBz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 qib 7Z]j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6HoqEku/Q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [X,A'Q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ugYw <  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /+V Iw`E  
CjZZm^O  
template < class Action > n*Q`g@`  
class picker : public Action kdp% !S%2  
  { 55.;+B5L *  
public : } h[>U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CI`N8 f=v  
  // all the operator overloaded d%0+i/p  
} ; <i{K7}':  
''IoC j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g"wxC@IR  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &lAQ &  
b~7Jh:%@;  
template < typename Right > 1Cm~X$S.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t|}O.u-&;~  
  { aG%kmS&fv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )kYOHS  
} pb#mg^8  
b"``D ?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Nl@k*^  
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。 |h}B{D  
!tEe\K\e  
template < typename T >   struct picker_maker 9)+@0fG)  
  { v*SAI]{#~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]q{ PDZ   
} ; 6vto++  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y&"!m }  
  { k#O,j pbB  
typedef picker < T > result; B2 c@kru  
} ; e,HMwD  
wW:7y>z)  
下面总的结构就有了: Wta]BX  
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。 ~-TOsRvxR  
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。 8pXKO"u],  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  1,,|MW  
至此链式操作完美实现。 ak;6z]f8[  
L=O lyHO  
+\0T\;-Xe  
七. 问题3 OL'P]=U  
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。 \fZiL!E^7  
c'Z: 9?#5  
template < typename T1, typename T2 > B^fT>1P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t9FDU  
  { +2RNZEc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fW?sYC'  
} ;QBh;jg4  
A>=E{  
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: %-+j  
GIT #<+"  
template < typename T1, typename T2 > IG< H"tQ  
struct result_2 J8?2R^;{  
  { n9%]-s\Hn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5t\HJ`C1Z  
} ; #)s!}X^  
@w\I qr  
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? 3e%nA8?  
这个差事就留给了holder自己。 FJeiY#us  
    2Il8f  
AF}gSNX  
template < int Order > s~^}F+n  
class holder; ~.^AL}zm_  
template <> ?cKZ_c  
class holder < 1 > VWx]1\  
  { %MZP)k,&U  
public : IA4N@ijRxh  
template < typename T > .2W"w)$nuq  
  struct result_1 mT @ nn,  
  { n[,XU|2  
  typedef T & result; |a-fE]{7  
} ; 6)qp*P$L  
template < typename T1, typename T2 > rh!;|xB|+  
  struct result_2 7" 4z+w  
  { -)v@jlg02  
  typedef T1 & result; d(-EcY>?  
} ; irbw'^;y  
template < typename T > R_ ZK0ar  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ST1'\Eo  
  { .@#A|fgv  
  return (T & )r; Vi?q>:E:  
} z.36;yT/  
template < typename T1, typename T2 > X^s2BW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o(!@7Lqq  
  { a~PK pw2%  
  return (T1 & )r1; ;f1qLI  
} Io  n~  
} ; rf.`h{!!  
8)L*AdDAW!  
template <> /@"Y^  
class holder < 2 > :"Y*<=x#2  
  { s?2$ue&-f  
public : \?**2{9&)  
template < typename T > Kcy@$uF{2  
  struct result_1 [;A[.&6  
  { u 8^{  
  typedef T & result; SJ?cI!=x  
} ; MSw$_d  
template < typename T1, typename T2 > %Ip*Kq-  
  struct result_2 GbI-SbE  
  { H1/?+N}(  
  typedef T2 & result; B07v^!Z>  
} ; "ZrOrdlg+A  
template < typename T > r)^vO+3u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^v&D;<&R  
  { 5] 5 KB;  
  return (T & )r; =Yz'D|=t  
} K/L;8a  
template < typename T1, typename T2 > t `kui.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g%nl!dgS  
  { h6~$/`&]b  
  return (T2 & )r2; _n;;][]S  
} bQ'8SCe  
} ; 58 bCUh#uw  
3djC;*,9,  
xtfBfA  
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\Ae5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :Dt~e|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: - e"jw#B  
.,0bE  
return l(i, j) = r(i, j); :,B7-kBw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #P<N^[m  
Hnk:K9u.B:  
  return ( int & )i; "ZwKk G  
  return ( int & )j; ,<-G<${  
最后执行i = j; S35~Cp  
可见,参数被正确的选择了。 .8(OT./  
{vEOn-(7  
m_+sR!\H8  
UCW V2Mu  
F+m }#p  
八. 中期总结 Ep9W-n?}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "]K>j'^Zs<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MN ^Aw9U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `d7n?|pD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Zf$Np50@(  
qz?mh4Oh  
M(x$xAiD  
':{>a28=  
a.N{-2ptH  
FMA6_fju4  
九. 简化 zk-.u}RBFG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w| `h[/,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6AG`&'"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1#IlWEg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I/Jb!R ~  
  +-*/&|^等 |a1{ve[  
2. 返回引用。 2c6g>?  
  =,各种复合赋值等 4}+/F}TbJ5  
3. 返回固定类型。 Od f[*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KlRr8 G!Z  
4. 原样返回。 yY?b.ty  
  operator, Gx`Lks  
5. 返回解引用的类型。 / 0 O=(  
  operator*(单目) '3zc|eJt&  
6. 返回地址。 (hiyNMC  
  operator&(单目) <sK4#!K  
7. 下表访问返回类型。 >leU:7  
  operator[] >B]'fUt5a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1`ayc|9BR  
  operator<<和operator>> 'AN>`\mR$  
=[b)1FUp  
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。 RuII!}*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /1Ue?)g  
ck?YI]q|  
template < typename Left > Zm6{n '  
struct value_return zR2B- &]H  
  { Tg!m`9s+  
template < typename T > ~e6Brq  
  struct result_1 1UPC e  
  { '>r7V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 94B\5I}  
} ; hzkcP  
'yMF~r3J  
template < typename T1, typename T2 > ggJO:$?$L  
  struct result_2 *S2ypzwRZ,  
  { [Xb@Wh:yG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9eH$XYy  
} ; u~A6bK*  
} ; BNL;Biy t7  
uEX!xx?Q#  
JvY}-}?c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H$y-8-&)  
/~zai}  
下面我们来剥离functor中的operator() yUpgoX(6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FCnm1x#  
H1} RWaJ  
return l(t) op r(t) (1#J%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q%xC}||1s"  
return op l(t) =Xo =Qcr  
return op l(t1, t2) r-:Uz\gM  
return l(t) op J+`VujWT  
return l(t1, t2) op |`.([2  
return l(t)[r(t)] HDF |{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {{QELfH2  
O#F4WWF  
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: @3zg=?3  
单目: return f(l(t), r(t)); !QvZ<5(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BocSwf;v.  
双目: return f(l(t)); )ubiB^g'm  
return f(l(t1, t2)); gP;&e:/3  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q)IKOt;N]  
xL\0B,]  
struct meta_divide thI F&  
  { Evedc*z~P  
template < typename T1, typename T2 > 3.*8)NW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )c)vTZy  
  { #w' kV#  
  return t1 / t2; INJEsz  
} cLLbZ=`  
} ; iv4H#rJ  
!wNr3LG  
这个工作可以让宏来做: 2.l:O2<  
tNbN7yI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !6*"(  
template < typename T1, typename T2 > \ R^Y <RI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |&zz,+E  
以后可以直接用 ee^{hQi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?!` /m|"  
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 0@%v1Oja  
(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。。。) *2,VyY  
T(U_  
-w"VK|SGm  
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 5fd]v<  
~5}* d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > De'_SD|=  
class unary_op : public Rettype L6|oyf  
  { ppVHLrUh  
    Left l; ;EP:o%r  
public : w|K'M?N14  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4bYK}o S  
8ap%?  
template < typename T > |R/%D%_g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A;]}m8(*  
      { 1=d6NX)B  
      return FuncType::execute(l(t)); \D*KGd]M0  
    } 62ws/8d6f  
|xdsl,  
    template < typename T1, typename T2 > k@k&}N0{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `T5W}p[6  
      { ]1#e#M]#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <^5Z:n!q  
    } t*1fLumXR  
} ; 7`DBS^O]dG  
$#9;)8J  
%[ Z \S0C  
同样还可以申明一个binary_op e?8FN. q  
$Avjnm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z`f($t[  
class binary_op : public Rettype l)1r+@) \  
  { 7o# I,d~  
    Left l; E/|To  
Right r; l 3ko?k  
public : -z)n?(pftm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8c9*\S  
_x(o*v[Pt  
template < typename T > Ch <[l8;K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "&G/T ?4  
      { Ku5\]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  KY$)#i  
    } #P0&ewy  
r\'A i6  
    template < typename T1, typename T2 > o$jLzE"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uKUiV%p!  
      { g| I6'K!<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O;:mCt _H  
    } z[L8$7L  
} ; !Prg_6 `  
v$?+MNks  
| *2w5iR  
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 "n(hfz0y%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $P/~rZ@M@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Vc\MV0lr  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rWa2pO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P}n_IV*@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,Z&xNBX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '"0'Oua  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1 ySk;;3  
下面是修改过的unary_op 'YmIKIw  
g?goZPZB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cQy2"vtU  
class unary_op G\2 CR*  
  { 4'/nax$Bx;  
Left l; m Bu  
  nP$Ky1y G  
public : v_+{'F  
@E7DyU|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H<i]V9r  
5F)C  jQ  
template < typename T > jnO9j_CY  
  struct result_1 6F!+T=  
  { xpV|\2C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a*lh)l<KV  
} ; pjKWtY@=X  
wh$sn:J  
template < typename T1, typename T2 > [B\h$IcRv  
  struct result_2 ]!?;@$wx  
  { #L=x%8B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e$<0 7Oc  
} ; bh,[ 3X%  
4tRYw0f47  
template < typename T1, typename T2 > nLbFg0?+t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h \fjBDU^  
  { ^ Edfv5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X5zDpi|Dq  
} +rd|A|hRq  
vyNxT*,[K  
template < typename T > kbX8$xTM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Tb #fH%  
  { 8]M;T>n[  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'f!8DGix  
} V,lOt4b  
eenH0Ovv  
} ; 7Wf/$vRab  
4[m`#  
&#{Z( h.de  
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 V\ZGd+?  
好啦,现在才真正完美了。 UOv+T8f=  
现在在picker里面就可以这么添加了: k9sh @ENy  
vYwYQG  
template < typename Right > %KC yb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F~R;n_IJ  
  { >*~L28Fyn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :3v}kLO7|  
} ^S4d:-.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。 b[r8 e  
dI.WK@W'o  
w1Nm&}V  
}|0^EWL  
2J7:\pR^  
十. bind d[@X%  
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。 {j.bC@hWw  
先来分析一下一段例子 Ec3}_`  
|7'df&CA  
\(?rQg@U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CM/H9Kz.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $O&b``  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9&-dTayIz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Sq>dt[7  
我们来写个简单的。 k3lS8d7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bn|I> e  
对于函数对象类的版本: CKYc\<zR0l  
:%l TU  
template < typename Func > }MJy +Z8&  
struct functor_trait Jj; L3S  
  { py$Q  
typedef typename Func::result_type result_type; z`.<U{5  
} ; pNG:0  
对于无参数函数的版本: 7Od -I*bt  
y;35WtDVb  
template < typename Ret > j+i\bks  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G,&<<2{(f;  
  { 7-bd9uVK  
typedef Ret result_type; F&!6jv  
} ; B~1 _28\  
对于单参数函数的版本: H4WP~(__  
>8~.wXyoC  
template < typename Ret, typename V1 > !a{^=#qq&I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LC,F <>w1  
  { b o6d)Q  
typedef Ret result_type; zU5v /'h>d  
} ; qzYwt]GNS  
对于双参数函数的版本: R5N%e%[  
CuaVb1r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^h(ew1:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t|w_i-&b,  
  { `l\7+0W  
typedef Ret result_type; m( r,Acy6  
} ; ak7bJ~)X=  
等等。。。 hi_NOx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [`ebM,W  
66g9l9wm(  
template < typename Func > S5gyr&dm  
struct func_return Y z<3JRw  
  { u0JB\)(-/h  
template < typename T > UFXaEl}R   
  struct result_1 B{QBzx1L9c  
  { T;Lkaxsn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5MroNr  
} ; H9'$C/w  
&W| [r(  
template < typename T1, typename T2 > I,E?h?6Y  
  struct result_2 &fDIQISC  
  { m]'#t)B_m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .M qP_Z',  
} ; d6Ht2  
} ; "|x^|n8i  
%v=*Wb\3|  
=ElO?9&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y4J3-wK5  
j_qbAP  
template < typename Func, typename aPicker > dH;8mb|#'  
class binder_1 ~uj#4>3T  
  { $iN"9N%l  
Func fn; ]Z>}6!  
aPicker pk; ;@mS^ik")$  
public : y`L>wq,KU  
8EZ$g<}  
template < typename T >  |tKsgj  
  struct result_1 Xe3U`P7(  
  { R4[N:~Z$|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oI?3<M^  
} ; B7VH<;Z  
.yMEIUm  
template < typename T1, typename T2 > OC_+("N  
  struct result_2 zykT*V  
  { hwPw]Ln/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %41m~Wh2  
} ; F|IAiE  
lS"T4 5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jf{*PgP  
=J18eH!]  
template < typename T > {AhthR%(1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `68@+|#  
  { .u)X3..J  
  return fn(pk(t)); 2bv=N4ly  
} x!?u^  
template < typename T1, typename T2 > f&=AA@jLv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XPavReGf  
  { h&M{]E9=  
  return fn(pk(t1, t2)); \S"isz  
} .r|tSfm6  
} ; &pP;Neh;  
034iK[ib"  
|T<_5Ik  
一目了然不是么? '50OgF'  
最后实现bind K='z G*$l  
/74QMx?  
R8Wr^s>'  
template < typename Func, typename aPicker > 0%32=k7O[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /,BD#|  
  { zUt' QH7E.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h8x MI  
} AgWa{.`f:  
_F4Ii-6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +=>,Pto<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M=8.Bp|Ye  
ZFi ee|,q  
十一. phoenix ](Xb _xMf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %@<8<6&q  
fnpYT:%fG  
for_each(v.begin(), v.end(), Y@NNrGDkT*  
( `jDTzhO~  
do_ 5^}\4.eXo  
[ 9)D6Nm  
  cout << _1 <<   " , " ]RwpX ^ 1  
] ,bZL C  
.while_( -- _1), ,dv+p&Tz2  
cout << var( " \n " ) -{KQr1{5UM  
) CLxynZ \;  
); B~?*?Z'  
kS%Ydy#:'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6{@w="VT  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k6;?)~.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1;JEc9# h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l94b^W}1)W  
55G+;  
UZWioxsKr+  
template < typename Cond, typename Actor > :W"~ {~#?  
class do_while ?3/qz(bM  
  { Je';9(ZK  
Cond cd; gl~ecc  
Actor act;  Z< 1  
public : rbul8(1h  
template < typename T > Z@yW bjE7Z  
  struct result_1 3>3Kwc~E  
  { cA&9e<  
  typedef int result_type; L s G\OG  
} ; kAKK bmE  
d .[8c=$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b\ X@gq  
_1!7V3|^  
template < typename T > xn?a. 3b'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m1j*mtu  
  { QpF;:YX^3  
  do vXev$x=w-  
    { DMs,y{v  
  act(t); FX;QG94!  
  } O 5!7'RZ  
  while (cd(t)); _;W.q7 b]  
  return   0 ; {k(g]#pP  
} hMa]B*o/-  
} ; y>S.?H:P  
W}nlRbN?  
x" 7H5<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |a8iZ9/D6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B=U 3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y3vdUauOn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 dR K?~1  
下面就是产生这个functor的类: 3 D6RLu  
Zj_b>O-V  
# '=a=8-$  
template < typename Actor > jY  &k  
class do_while_actor uY0lR:|  
  { T!uM+6|Y  
Actor act; QER?i;-wb  
public : H h4WMZJG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} at@G/?  
6S},(=  
template < typename Cond > %Wg'i!?cB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C:GK,?!Jn'  
} ; 9U7nKJ+iby  
,t3wp#E2#  
G%BjhpL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m.hkbet/R  
最后,是那个do_ -6Z\qxKqZ  
$5 >e  
},uF 4M.K  
class do_while_invoker +20G>y=+  
  { RXNn[A4xfY  
public : fAF1"4f  
template < typename Actor > S2E8G q9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 97Lte5c6r  
  { rr/B= O7  
  return do_while_actor < Actor > (act); XWn VgY s  
} 5CuuG<0  
} do_; X3(tuqmi  
a,Sw4yJ!Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =NpYFKmMhV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FW.7'7G@n  
最后来说说怎么处理break和continue z Eq GD2"  
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。 }~2LW" 1'  
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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