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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A<.Q&4jb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0U/:Tpyr  
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, *=|i"  
[#R%jLEJ2  
09%eaoW  
%74 Ms  
  class filler hU=J^Gi0  
  { Z(}x7jzW  
public : )uX:f8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Aoo'i  
} ; W X\%FJ  
mML^kgy\N  
ZXU e4@qfl  
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: dl":?D4H  
'g=yJ  
RD_;us@&&*  
vy"Lsr3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;!~;05^iD  
M"9 zK[cz  
G8;S`-D1a,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NI^Y%N  
lMm-K%(2  
yZ!Eu#81  
)$]+R?v  
二. 战前分析 &J~S  $  
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}262  
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 W#lvH=y  
hr{%'DAS  
#63/;o:l$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {X =\  
  /* --------------------------------------------- */ ?D\%ZXo  
vector < int *> vp( 10 ); _$bx4a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z?X$8o^Z  
/* --------------------------------------------- */ h3)KT+7.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x!$,Hcph,  
/* --------------------------------------------- */ D1j 7iv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fF d9D=EW.  
  /* --------------------------------------------- */ Bs1-UI}+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =)zq %d?i;  
/* --------------------------------------------- */ / P:Hfq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MV/~Rmd.  
DS$ _"'g%i  
Fhsmpe~  
"yz\p,  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4KM$QHS5{  
1._1, _2是什么? :>;ps R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4vX]c  
2._1 = 1是在做什么? g-:)} 8d6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 kK1qFe?]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 LNN:GD)>  
oOL3O@)w>  
Z~,.l  
三. 动工 (Dar6>!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JyqFFZ&  
aEk*-v#{  
:U:7iP:  
z\E "={P&  
template < typename T > )4`Ml*7x  
class assignment QhG-1P3#  
  { Gzir>'d2'V  
T value; V%0.%/<#5  
public : rgYuF,BT.  
assignment( const T & v) : value(v) {} nM; G; T  
template < typename T2 > 28)TXRr-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b "Mq7&cf  
} ; k41la?  
op|mRJBq;  
~4>Xi* B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {4QOUqAu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <{U{pCT%  
Fm;)7.% >  
?V{k\1A  
kdUGmR0d  
  class holder J@GfO\ o  
  { )]%9Tgn  
public : YT5>pM-%  
template < typename T > 4'd{H Rs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0o<q Eo^  
  { 5i/E=D  
  return assignment < T > (t); -PnC^r0L$  
} NqZRS>60v  
} ; $&C(oh$:  
 q%k+x)  
)a^Yor)o"  
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: bSr 'ji  
6oP{P_Pxi  
  static holder _1; h3kHI?jMWG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tRy D@}  
FR}H$R7#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Q&] dE=  
而不用手动写一个函数对象。 &1p8#i  
bNROXiX  
4{DeF@@  
)R^Cqo'  
四. 问题分析 qp W#!Vbx  
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。 @:7gHRJ!  
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。 HLe^|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $CmX &%L=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vaj66nV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &5.~XM;  
 4 Z}bw#  
五. 问题1:一致性 VDTY<= Q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| hf<$vRti>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UPKi/)C;  
7rSUSra  
struct holder (oXN>^-D  
  { VWshFI  
  // DVhTb  
  template < typename T > 1qC:3 ;P  
T &   operator ()( const T & r) const %]ayW$4  
  { ,z1!~gIal  
  return (T & )r; ,w%oSlOu  
} i$ L]X[  
} ; eU koVr   
JQ_gM._3  
这样的话assignment也必须相应改动: {% _j~  
CjQ"oQw  
template < typename Left, typename Right > v1C.\fL  
class assignment n r>{ uTa  
  { @LKG\zYBu  
Left l; $a\Uv0:xRx  
Right r; <} yp  
public : VK'T[5e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b|dCEmFt  
template < typename T2 > O4/n!HOb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .gN$N=7<  
} ; VxN64;|=  
(b%y$D  
同时,holder的operator=也需要改动: 8A:^K:Q  
%%~}Lw  
template < typename T > *>'2$me=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cHL]y0>  
  { yK077zH_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9*KMbd ^T  
} WkaR{{nM  
}6J7 <g  
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。 <s8? Z1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v'Vt .m&9&  
# \; >8  
return l(rhs) = r; ;:Z=%R$wJ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^ L ^F=qx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ao":9r[V  
Blbq3y+Sq  
template < typename Tp > ]1?=jlUl  
class constant_t 3l%,D: ?  
  { M{xVkXc>  
  const Tp t; 9U)t@b  
public : ahtYSz_FM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0i\',h}9  
template < typename T > 8*yo7q&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EF=dXm/\  
  { 7"q+"0G  
  return t; ~*!u  
} x48'1&m  
} ; 7B(bH8  
tKZ&1E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `\jTpDV_W  
下面就可以修改holder的operator=了 ISS\uj63M  
ESMG<vW&f  
template < typename T > *J_iXu|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VD24X  
  { @ EmGexLPM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d9Z&qdxTKq  
} _(6`{PWY  
90s;/y(  
同时也要修改assignment的operator() T^$g N|  
<jUrE[x  
template < typename T2 > >`89N'lZBm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %l} Q?Z  
现在代码看起来就很一致了。 0)AM-/"  
BF36V\  
六. 问题2:链式操作 =4zNo3IvL+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vJRnBq+y  
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。 ] *-;' *  
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。 mP pvZ  
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\pipT_b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y}LLOj@L  
~XUOWY75  
template < typename T > 0||"r&:X  
struct result_1 4;C*Fa  
  { dC` tN5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _1sMYhI  
} ; L)F1NuR  
]4Y/xi-  
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: !:"-:O}>=,  
b]*X<,p  
template < typename T > hr$Sa  
struct   ref f xDj+Q1p  
  { QqtC`H\  
typedef T & reference; Hz?!BV0  
} ; > z=Ou<,  
template < typename T > ptpW41t}^  
struct   ref < T &> |3{+6cg  
  { tAqA^f*{  
typedef T & reference; ~BZXt7DE  
} ; j z~[5m}J  
QCOLC2I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ja[OcR-tX  
-J,Q;tj  
template < typename T > B0oxCc/'sZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <%z@  
  { 1E8H%2$ V  
  return l(t) = r(t); u7;`4P:o@  
} z)lM2x>|*  
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。 pkXv.D`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HU &)  
r6`\d k  
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 m0A#6=<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i&`!|X-=R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l'U1 01M>F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AnNP Ti  
最后的布局是: akT|Y4KxD  
                Add s^w\zzYb  
              /   \ 9ilM@SR  
            Divide   5 #{!O,`qD  
            /   \ -(*nSD9  
          _1     3 lv4(4$T  
似乎一切都解决了?不。 -~ 0] 7Cpl  
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。 ?g2zmI!U  
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。 {odA[H  
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: }A|))Ao|  
(w+%=z"M  
template < typename Right > I:#Ok+   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :pwa{P  
Right & rt) const |;P^clS3  
  { 8xgJSk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q] ^,vei  
} pOMgEEhfS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _J,xT  
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。 flG=9~qcGQ  
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。 {FWyu5.  
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。 t5paY w-b  
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。 R"*R99  
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? 0q{[\51*  
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: IAI(Ix  
Ik j=`,a2B  
template < class Action > yRC3 . [  
class picker : public Action }W$8M>l  
  { i\Yl  
public : !z MDP/V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b^ sb]bZW  
  // all the operator overloaded pI>*u ]x  
} ; "u;YI=+  
KmQ^?Ad- C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 " 9@,l!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cZ|lCy^  
y"vX~LR  
template < typename Right > "cMNdR1^,y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /7gi/uh~-(  
  { S[mM4et|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vZ@g@zB4o0  
} |3;(~a)%  
aG! *WHt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ky kSFB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xc;DdK=1X  
dQ9 ah  
template < typename T >   struct picker_maker KCUU#t|8V\  
  { *| YU]b;W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sqpGrW.  
} ; )11W)G`w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \jyjQ,v)  
  { =&Xdm(  
typedef picker < T > result; 0|XKd24BN  
} ; =Vb~s+YW  
q[ ULG v  
下面总的结构就有了: &>(gt<C$  
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。 5 y   
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。 \"x>JW4w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :)IV!_>'d  
至此链式操作完美实现。 /L&M,OUcr.  
cy|%sf`  
Oz{%k#X-  
七. 问题3 Qz+sT6js-  
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。 b9Y_!Qe  
-$JO8'TP  
template < typename T1, typename T2 > >w.'KR0L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tnb$sulc+  
  { VFj(M j`}G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *Qkc[XHqy  
} =e BmBn  
3b!,D  
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: gnLn7?  
40#9]=;}  
template < typename T1, typename T2 > SEM8`lnu  
struct result_2 C\Vg{&'  
  { .Evy_o\^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6~8F!b2  
} ; %NajFjBI  
nt ,7u(  
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? >(3\k iYS  
这个差事就留给了holder自己。 cp6WMHLj   
    >72JV; W]  
g97]Y1g  
template < int Order > r:&|vP  
class holder; i  sW\MB]  
template <> a1c1k}  
class holder < 1 > @dgH50o[  
  { t-7og;^8k  
public : p[v#EyoC  
template < typename T > {]kaJ{U>  
  struct result_1 U)D[]BVg  
  { -5b A $  
  typedef T & result; >w|*ei:@S  
} ; @r;wobt  
template < typename T1, typename T2 > )TJS4?  
  struct result_2 2e1]}wlK  
  { x83a!9  
  typedef T1 & result; )oU)}asY  
} ; 2.lgT|p  
template < typename T > 5`-UMz<]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PJLR<9  
  { ]@ M5_%p  
  return (T & )r; Yr+23Ro  
} |L::bx(  
template < typename T1, typename T2 > #X`8dnQZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aeP[+I9  
  { cpZc9;@IC  
  return (T1 & )r1; S%mfs!E>  
} Ug%_@t/?  
} ; jQh^WmN  
{Wv% zA*8  
template <> >v+jh(^  
class holder < 2 > 0Scm? l3  
  { \9{F5S z  
public : 6GL=)0Ah  
template < typename T > T!2=*~A  
  struct result_1 jqnCA<G~B-  
  { D'_Bz8H!p  
  typedef T & result; }< 5F  
} ; C~4PE>YtTv  
template < typename T1, typename T2 > %.HJK  
  struct result_2 zsXpA0~3s  
  { ..W-76{  
  typedef T2 & result; #8h ;Bj  
} ; r8/l P}(F  
template < typename T > aM=D84@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?GT@puJS-  
  { @T-p2#&  
  return (T & )r; [A2`]CE<@  
} (Ddp|a"b  
template < typename T1, typename T2 > .12aUXo(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const </"4 zD|  
  {  $_;e>*+x  
  return (T2 & )r2; )?aaBaN$  
} C$yq\C+I  
} ; 1zxq^BI  
0CExY9@Wq  
~I=Y{iM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 O(Jj|Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !Ng=Yk>3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~P*4V]L^  
/t%u"dP"T~  
return l(i, j) = r(i, j); O9M{  ).  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +A8j@d#:  
MGpt}|t-  
  return ( int & )i; ;#/@+4@a&  
  return ( int & )j; G$M9=@Ug  
最后执行i = j; 'lz "2@4{  
可见,参数被正确的选择了。 #qBr/+b  
nY%5cJ`"  
p#P~Q/;  
|N/G'>TS  
vGy8Qu>  
八. 中期总结 PmpNAVE'  
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: z+{,WHjo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b7`D|7D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o{:xp r=(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |*5 =_vF  
OhZgcUqQ8  
u+m,b76  
NpP')m!`}  
-Z-f1.Dm5  
)u%je~Vw  
九. 简化 ~&dyRt W4  
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。 feM6K!fL`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZP\M9Ja  
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: bm~W EX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C4$:mJ>y  
  +-*/&|^等 Sl2iz?   
2. 返回引用。 -fI`3#  
  =,各种复合赋值等 jKIxdY:U  
3. 返回固定类型。 {Azn&|%.t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9pn>-1NJ  
4. 原样返回。 BaI $S>/Q  
  operator, $ ,Ck70_  
5. 返回解引用的类型。  mEG6  
  operator*(单目)  uF|3/x=  
6. 返回地址。 n.MRz WJpZ  
  operator&(单目) )-15 N  
7. 下表访问返回类型。 S0,R_d')  
  operator[] nQX+pkJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (IqZ@->nw  
  operator<<和operator>> (& "su3z  
hXIro  
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。 H9XvO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |077Sf|  
3rW|kkn  
template < typename Left > 'NjzgZ~]P  
struct value_return 7,qYV}  
  { :$;Fhf<5  
template < typename T > kl!wVLE  
  struct result_1 p@!nYPr.  
  { Z%zj";C G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SvM6iZ]  
} ; S_ MyoXV  
z}QwP~Z  
template < typename T1, typename T2 > H(c72]@Vg  
  struct result_2 GE;e]Jkjn  
  { 'VyM{:8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Bs+(L [Z  
} ; h` U?1xS  
} ; - O98pi  
>2$5eI  
v,-{Z1N%m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G'2#9<c*  
_/8FRkx  
下面我们来剥离functor中的operator() :bV mgLgG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EF7+ *Q9  
S1 Z2_V  
return l(t) op r(t) omO S=d!o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FuG4F  
return op l(t) /tV/85r  
return op l(t1, t2) 'FlJpA}  
return l(t) op 6=4wp?  
return l(t1, t2) op El_wdbbT  
return l(t)[r(t)] nkxzk$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hgeg@RP Q  
ORGD  
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: >z;[2 n'  
单目: return f(l(t), r(t)); AqK z$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w\54j)rb  
双目: return f(l(t)); P./V6i<:  
return f(l(t1, t2)); X'.qYsS  
下面就是f的实现,以operator/为例 O ,rwP  
+a&p$\  
struct meta_divide /kL $4CA  
  { 5$DHn ]  
template < typename T1, typename T2 > q"O.Cbk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) />¬$>  
  { B]m@:|Q  
  return t1 / t2; 4c oJRqf=  
} U~h'*nV&  
} ; xq-17HKs  
7^wc)E^H  
这个工作可以让宏来做: ~<<nz9}o_  
/,!qFt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pi=-#g(2  
template < typename T1, typename T2 > \ Vd".u'r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b KTcZG  
以后可以直接用 tQZs.1=z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y2xL>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 TG}*5Z`  
(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。。。)  tz#gClo  
hjaT^(Y  
.s#;s'>g  
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 1h6 ^>()^  
6x"Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aQI^^$9g  
class unary_op : public Rettype 2*(Z==XC7  
  { u@ jX+\  
    Left l; ^TMJ8` e  
public :  `:P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [SJ6@q  
3qY K_M^[  
template < typename T > 5H=ko8fZ=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~/mw x8~  
      { T+N|R  
      return FuncType::execute(l(t)); h;=6VgXZ  
    } : ^ 8  
(`SRJ$~f  
    template < typename T1, typename T2 > USFD y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *x)Ozfe  
      { UzXE_ S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pO8ePc@=D  
    } >iS`pb  
} ; t){"Tf c:  
-(O-%  
_qb Ih  
同样还可以申明一个binary_op }FzqW*4~  
WL`9~S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \*,=S52  
class binary_op : public Rettype p>_;^&>&  
  { Vy_2.  
    Left l; JG9`h#  
Right r; SP|<Tny  
public : hFiIW77 s2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *3T| M@Y  
3Tn)Z1o  
template < typename T > 5 H#W[^s"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \rVQQ|l   
      { 7' S@3   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =)hVn  
    } p7:{^  
_fZZ_0\Q  
    template < typename T1, typename T2 > WK="J6K5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w.& 1%X(k  
      { FQ>`{%>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )sho*;_o  
    } :ss,Hl  
} ; XUuu-wm:}  
97K[(KE  
K |DWu8  
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 88c<:fK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $lhC{&tBV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7LO%#No",  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C/(M"j M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]v#r4Ert  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 c1%H4j4/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CRbdAqofV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fX jG5Tv  
下面是修改过的unary_op w '3#&k+  
gKOOHUCb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9b?SHzAa  
class unary_op nenU)*o  
  { ~EK'&Y"1  
Left l; O5H9Y}i]  
  q5>v'ZSo  
public : F@R1:M9*  
3s"0SLS4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q[+ac*F=Y  
P>9aI/d9  
template < typename T > h^j?01*Et  
  struct result_1 p$ bnK]  
  { F4Y @ B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %T7nO%p  
} ; o[E_Ge}g8  
<(vCiH9~P  
template < typename T1, typename T2 > Q:ezifQ  
  struct result_2 6%Be36<  
  { V 21njRS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?YeWH WM  
} ; IF]lHB  
Cuc$3l(%  
template < typename T1, typename T2 > Agrp(i"\@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sl2@umR7%(  
  { "QvmqI>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QMEcQV>  
} (|wz7 AY2  
R0oKbs{  
template < typename T > :{(w3<i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c$wsH25KH8  
  { ]0L&v7[  
  return OpClass::execute(lt(t)); b=3H  
} _,</1~.  
nNXgW  
} ; *'"^NSJ  
|AC1\)2tT  
'_b.\_s-d  
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 /*|oL# hK  
好啦,现在才真正完美了。 fr!Pj(Q1  
现在在picker里面就可以这么添加了: Py{ <bd  
9;xM%  
template < typename Right > `gKf#f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .k[o$z\EkF  
  { x1 1U@jd+1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )*c> |7G  
} 0|; .6\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K!,<7[MBg  
U?.9D  
^fz+41lE\  
(@WA1oNG  
NAPX_B,6  
十. bind :6q]F<oK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .UoOO'1K  
先来分析一下一段例子 V34hFa  
-[L!3jU  
;l$ \6T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ITy/eZ"&:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _e9:me5d"$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?JxbSK#  
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。 "`[!Lz  
我们来写个简单的。 tTU=+*Io  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e$Y[Z{T5  
对于函数对象类的版本: GA`PY-Vs)  
e *j.  
template < typename Func > V(Yxh+KU  
struct functor_trait %7g:}O$  
  { 1wW)tNKIF  
typedef typename Func::result_type result_type; /k"`7`!  
} ; _20#2i&  
对于无参数函数的版本: i_][P TH  
w{k)XY40sW  
template < typename Ret > dJ?XPo"Cm=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cye$H9 2  
  { ={?v Ab:  
typedef Ret result_type; N N|u_  
} ; yPw'] "  
对于单参数函数的版本: KsrjdJx, '  
^*~;k|;&  
template < typename Ret, typename V1 > n4lutnF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > exdx\@72  
  { nADX0KI  
typedef Ret result_type; N8`?t5  
} ; jp' K%P  
对于双参数函数的版本: 2DD:~Tbi  
7hy&-<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rxO2QQ%V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fSDi- I  
  { ~:km]?lz0  
typedef Ret result_type; e?bYjJ q  
} ; 76.{0 c  
等等。。。 +h_ !0dG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &uUo3qXQ5l  
>yJ9U,Y  
template < typename Func > dz>;<&2Z  
struct func_return a}SdW  
  { PA w-6;  
template < typename T > ,<DB&&EV8  
  struct result_1 (z$r:p  
  { ~ d^<_R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;6 +}z~  
} ; .Wi{lt  
20rkKFk*  
template < typename T1, typename T2 > {G*A.$-d  
  struct result_2 ceGa([#!\_  
  { PCnQ_A-Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PM":Vd/  
} ; )6~1 ^tD  
} ; ;IK[Y{W/  
Jx#k,Z4  
. |*f!w}5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H UoyLy  
!6&W,0<  
template < typename Func, typename aPicker > | nJZie8m  
class binder_1 +jC*'7p@  
  { OdI\B   
Func fn; Hx$c N  
aPicker pk;  htY=w}>  
public : C6_@\&OA  
_if|TFw;h  
template < typename T > `bKA+c,f  
  struct result_1 D\ /xu-&  
  { NrDi   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @5) 8L/[l  
} ; xyr+_k-x&q  
J/);"bg_O  
template < typename T1, typename T2 > $N2SfyX7  
  struct result_2 hC_Vts[v/  
  { \n0Oez0z!B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A~nf#(!^]  
} ; 56hA]O29O  
NvjJ b-u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7t9c7HLuj/  
gqib:q ;r  
template < typename T > W\f9jfD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (eCFWmO  
  { e7u^mJ  
  return fn(pk(t)); 9s +z B  
} hgRVwX  
template < typename T1, typename T2 > {J/I-=CmML  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zq5'i!s !0  
  { z<gu00U7  
  return fn(pk(t1, t2)); 1r r@  
} mmw^{MK!  
} ; Q '(ihUq*k  
zT~B 6  
(wRBd  
一目了然不是么? =\)IaZ  
最后实现bind /W#O +  
3>z[PPw  
;evCW$G=  
template < typename Func, typename aPicker > 0e["]Tlnm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l6[lJ0Y  
  { !k$}Kj)I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !\[+99F#  
} ~`Qko-a&  
M^rM-{?<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >95TvJ  
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。 Hg}I]!B  
{mE! Vf  
十一. phoenix p<WFqLe(":  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4"\ yf  
=j0x.f Se  
for_each(v.begin(), v.end(), e2$]g>  
( .V6-(d  
do_ gM;}#>6  
[ XM Vq-8B0  
  cout << _1 <<   " , " [AEBF2OIv  
] TY;U2.Ud  
.while_( -- _1), NCA {H^CL  
cout << var( " \n " ) FqA3  {  
) D y6$J3 r  
); ( g :p5Rl  
M/V(5IoP (  
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: ZeasYSo4P  
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 $7I] `Jt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _8K%`6!"Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sc`"P-J+vp  
kR.wOJ7'  
*.y'(tj[  
template < typename Cond, typename Actor > PX".Km p.  
class do_while ApPy]IdwX  
  { go)p%}s  
Cond cd; U6 82 Th  
Actor act; hQJWKAf,/  
public : a! Yb1[  
template < typename T > nN`"z3o  
  struct result_1 w#PZu+  
  { |U[y_Y\a  
  typedef int result_type; #_Ea[q7v  
} ; ^o<:;{  
SA6hbcYk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .")b?#K  
PB~_I=  
template < typename T > &yH#s 8^8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nR5bs;gk"  
  { ]>:^d%n,}  
  do 0yof u  
    { [j6~}zu@  
  act(t); '\p;y7N  
  } m>Ux`Gp+  
  while (cd(t)); GCE!$W  
  return   0 ; 24@^{ }  
} 1czG55 |  
} ; d5xxb _oE  
y[HQBv  
ui.'^F<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;?9A(q_Z  
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。 7#4%\f+'t  
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。 &>}.RX]t  
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。 ;cSGlE |  
下面就是产生这个functor的类: MUof=EJg>u  
+}!DP~y+  
ZW ye> ]  
template < typename Actor > 2o{@nN8%  
class do_while_actor %= u/3b:o  
  { $>vy(Y  
Actor act; m^$5K's&  
public : 4e%8D`/=M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^E@@YV  
'_Wt }{h  
template < typename Cond > #MTj)P,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; , p0KLU\-  
} ; EnscDtf(  
<*@~n- R$  
$^vP<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;e;\q;GP  
最后,是那个do_ >_Uj?F:  
}z'DWp=uN  
Tx+ p8J|Yr  
class do_while_invoker g5R,% 6  
  { { vfq  
public : (L#%!bd  
template < typename Actor > 1k>naf~O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \y*j4 0  
  { vj3isI4lU  
  return do_while_actor < Actor > (act); *C_[jk@6  
} 1)U} i ^  
} do_; SMq9j,k  
qc0 B<,x7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? atnQC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ('WY5Yps  
最后来说说怎么处理break和continue D9^7m j?e  
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。 Z\!rH "8  
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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