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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .Wb),  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2 OGg`1XX  
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, V# Wd   
'r'uR5jR  
.!Z.1:YR  
=si<OB  
  class filler x-q er-  
  { v|`)~"~  
public : J|K~a?&vN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D@0eYX4s  
} ; JM M\  
VNMhtwmK,  
jCy2bE  
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: %5uuB4P&|$  
)~WxNn3rx  
8IVKS>  
5[I 9/4,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H p1cVs  
T$'Ja'9Kj  
1 iE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !ZB|GLpo6  
AJq'~fC;I  
tFb49zbk  
3J@# V '  
二. 战前分析 }-Zfl jj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 AU)Qk$c  
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 u(d>R5}'  
<iL+/^#  
}z[ O_S,X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n /rQ*hr  
  /* --------------------------------------------- */ <6Br]a60RR  
vector < int *> vp( 10 ); cDLS)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); & 8e~<  
/* --------------------------------------------- */ - 5A"TNU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [=XsI]B\  
/* --------------------------------------------- */ /(vT49(]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )0/ D Y  
  /* --------------------------------------------- */ Y5(`/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,A_itRHH  
/* --------------------------------------------- */ jp2l}C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >j\zj] -"  
3}XUYF;  
Ei}B9 &O  
>6(nW:I0y  
看了之后,我们可以思考一些问题: RN!oflb  
1._1, _2是什么? .w&{2,a3  
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。 /eZA AH  
2._1 = 1是在做什么? N7Dm,Q]  
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。 Km-lWreTH  
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。 C[&L h_F\  
fFiFc^  
~Ge-7^Fo7  
三. 动工 5$N4< Lo7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .XS rLb?  
R1?g6. Mq  
ynDa4HB  
'0w'||#1  
template < typename T > $] w&`F-  
class assignment 6nxf <1  
  { Rqu;;VI[  
T value; =@B9I<GKf  
public : ()XL}~I{!A  
assignment( const T & v) : value(v) {} !+CRS9\D   
template < typename T2 > Qx$Yj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #&&^5r-b-  
} ; r?V\X7` +  
U9kt7#@FDK  
fz,8 <  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3+Xz5>"a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q +qN`  
2<U5d`  
~vG~Z*F  
O8n\>pkI  
  class holder HQTB4_K\  
  { %vyjn&13  
public : <gJ|Wee  
template < typename T > m<r.sq&;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oDA1#-  
  { e>"{nOY4  
  return assignment < T > (t); d0IHl!X  
} -s4qm)\  
} ; zn@tLLX  
F5&4x"c  
L +-B,466  
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: { 5h6nYu  
%-H  
  static holder _1; Vk8:;Hj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9%iqequ  
L,Uqt,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v ;{s@CM m  
而不用手动写一个函数对象。 oZP:}= F  
HL*jRl  
CEZ*a 0}=  
JF!!)6!2#  
四. 问题分析  8tLkJOu  
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。 !!dNp5h`  
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。 }_XKO\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S yX>zN!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v5 $"v?PT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -KbT[]  
Cv~t~  
五. 问题1:一致性 Ca]vK'(  
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?| 9A)(K,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =as]>?<  
rVFAwbR  
struct holder N!r@M."  
  { xlS t  
  // ~ia#=|1}  
  template < typename T > a)[tkjU  
T &   operator ()( const T & r) const $UO7AHk  
  { - C8 h$P  
  return (T & )r; (F~eknJ  
} T?NwSxGo  
} ; q'd6\G0 }  
"k5 C?~  
这样的话assignment也必须相应改动: ?OlYJ/!z3  
LYv+Sv  
template < typename Left, typename Right > ^]AjcctGr  
class assignment {.;MsE  
  { !f]F'h8  
Left l; e#SNN-hKsJ  
Right r; qvhTc6oH  
public : .kvuI6H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w%j 6zsTz  
template < typename T2 > FpCj$y~3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Nl PP|=o  
} ; Yq3(,  
h}rrsVj3  
同时,holder的operator=也需要改动: n"d~UV^Uw  
NTls64AS.  
template < typename T > ?cowey\m .  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z'PL?;&+R  
  { lg;`ItX]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (Q\QZu@  
} Y Q3%vH5#y  
HFvhrG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nEyP Nm )  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NNb17=q_v  
FHqa|4Ie  
return l(rhs) = r; '+Ts IJh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 C&K%Q3V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k7f[aM5]  
,k+jx53XV  
template < typename Tp > _N0x&9S$  
class constant_t H\ 8.T:>  
  { 4- N>#  
  const Tp t; I)O%D3wfMW  
public : )"=BbMfhu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r]" >  
template < typename T > hFyN|Dqhds  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }DY^a'wJ-  
  { boJQ3Xc  
  return t; qS+'#Sn  
} SQWA{f  
} ; :.DCRs$Q  
Cf2rRH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y -7x**I  
下面就可以修改holder的operator=了 Z;SRW92@  
UFC.!t-Z  
template < typename T > $1#|<|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nS]/=xP{  
  { BDD^*Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); , N5Rdgzk  
} &h8+ -  
M'R^?Jjb  
同时也要修改assignment的operator() cD-\fRBGK  
Vy&F{T;$  
template < typename T2 > eW0:&*.vMj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2m/1:5  
现在代码看起来就很一致了。 &=K-~!?  
_QkU,[E  
六. 问题2:链式操作 rL&585  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c|hKo[r)  
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。 wF$8#=  
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。 #^%Rk'W  
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。 /,$6`V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,K8PumM_  
Bn}@wO  
template < typename T > qyQPR  
struct result_1 s[8<@I*u  
  { /!d,f4n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <),FI <~  
} ; x{5 I  
]%"Z[R   
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: U_Emp[  
o_X"+s  
template < typename T > UIIunA9  
struct   ref V92e#AR  
  { m9.QGX\]  
typedef T & reference; UOT~L4 G  
} ; \Vr(P>  
template < typename T > ;'p X1T  
struct   ref < T &> /N{xFt/?  
  { eWW\m[k]}  
typedef T & reference; oIQor%z  
} ; ~Se/uL;*  
FwmE1,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: on\0i{0l8  
T1\.~]-msb  
template < typename T > ZWh:&e(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .'L@$]!G  
  { 6(<M.U_ft  
  return l(t) = r(t); b?h"a<7  
} r6*0H/*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 i,$*+2Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d+ql@e]  
/$/\$f$  
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 OB;AgE@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LtXFGPQf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V~NS<!+q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8{epy  
最后的布局是: fW <qp  
                Add 7?Xfge%\  
              /   \ e9o(hL  
            Divide   5 Cq}LKiu  
            /   \ "<txg%j\J  
          _1     3 _N.ZpKVu  
似乎一切都解决了?不。 hXmW,+1  
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。 ){icI <  
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。 i[T!{<  
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: q71Tg  
;, 'eO i  
template < typename Right > $l0^2o=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const haqL DVrf  
Right & rt) const cuW$%$ F  
  { $*`fn{2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `?2S4lN/  
} W 29@`93  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5lVDYmh  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 co yy T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Wd3/Y/MD  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 y*2:(nI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 KR?-<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (VU: &.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;~tKNytD`B  
YDz:;Sp\  
template < class Action > sj0Hv d9  
class picker : public Action nhiCV>@y  
  {  G\ru%  
public : X3<<f`X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ycn*aR2  
  // all the operator overloaded n;/yo~RR  
} ; S^a")U4  
qIuY2b`6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s{'r'`z.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,M5zhp$  
#92MI#|n9  
template < typename Right > 8! pfy"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j@&F[r  
  { D}&U3?g=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9p9:nx\  
} eM*@}3  
u01x}Ff~6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Bd31> %6  
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。 doW_v u  
5O]ph[7  
template < typename T >   struct picker_maker _ ?xORzO  
  { B14z<x}Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PZ AyHXY  
} ; !%_}Rv!JT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ip|~j} }  
  { sJw#^l  
typedef picker < T > result; CM!bD\5  
} ; =M*31>"I0  
Nd%,V  
下面总的结构就有了: > CZ|Vx  
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。 j_j~BXhIS  
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。 i%:oO KI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /MosE,7l  
至此链式操作完美实现。 }c:s+P+/  
)xoIH{  
xbvZ7g^  
七. 问题3 ?FA} ;?v  
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。 J XPE9uH  
BwEO2a{  
template < typename T1, typename T2 > HX7"w   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1\$xq9  
  { g;UB+Y 247  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %8DU}}Rj  
} 'W@X139zq  
f)Z$ ,&  
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: p?>(y  
}} J?, >g  
template < typename T1, typename T2 > -2{NI.-Xd  
struct result_2 9!NL<}]{  
  { %7x x"$P:R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;wa- \Z  
} ; l#Ipo5=  
U_K"JOZ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nxS|]  
这个差事就留给了holder自己。 )R(kXz=M  
    wzwEYZN(q  
W_Z%CBjcT  
template < int Order > @ 4#q  
class holder; 0r*E$|zZ  
template <> onI%Jl sq  
class holder < 1 > iV58 m  
  { |a*VoMZ  
public : bqWo*>l  
template < typename T > !D!~4h)  
  struct result_1 mCb(B48]%X  
  { %iPWg  
  typedef T & result; nQy.?*X  
} ; c>6dlWTqX  
template < typename T1, typename T2 > G3 rTzMO  
  struct result_2 nD@/,kw"  
  { 3"NO"+Q  
  typedef T1 & result; %@k@tD6  
} ; l=GcgxD+"d  
template < typename T > u!hY bCB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1hp`.!3]H  
  { ?#YheML?  
  return (T & )r; :PE{2*  
}  Tvqq#;I  
template < typename T1, typename T2 > WYSqnmi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BiT #bg  
  { @.0>gmY;:  
  return (T1 & )r1;  Fku~'30  
} Z-z^0QO  
} ; (~q.YJ'  
r'/&{?Je/  
template <> /99S<U2ej  
class holder < 2 > YcOPqvQ  
  { O]3$$uI=QE  
public : EmNJ_xY  
template < typename T > = .a}  
  struct result_1 RtO3!dGT.  
  { [ R  
  typedef T & result; b 5<&hN4g  
} ; f>!)y-7  
template < typename T1, typename T2 > c<bV3,  
  struct result_2 U*(/eEtd-  
  { >HNBTc=~t  
  typedef T2 & result; Ne#FBRu5  
} ; kl%%b"h'  
template < typename T > `@TWZ%f6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d9e_slx  
  { Kh&W\\K  
  return (T & )r; 'K&^y%~py,  
} VRU"2mQ.P6  
template < typename T1, typename T2 > -<H\VT%98  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  bi/ AQ^  
  { FnxPM`Zx  
  return (T2 & )r2; cq+G0F+H  
} diHK  
} ; HVjN<HIqM  
Pt5"q3ec{T  
A0X'|4I  
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> >。 mh#NmW>n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6Cw+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J>Pc@,y  
PL} Wu=  
return l(i, j) = r(i, j); _E'F   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6<1 2j7  
7>.d*?eao\  
  return ( int & )i; 3E9 )~$  
  return ( int & )j; `(tVwX4  
最后执行i = j; IR JN  
可见,参数被正确的选择了。 ,+2!&"zD  
PWciD '!  
6`Hd)T5{w  
gxnIur)  
I;1W6uD=  
八. 中期总结 |BGB60}]f  
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: O|K-UTWH%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MrjgV+P}[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5"sd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _D+pJ{@W  
4 .Kl/b;  
1Hl-|n  
T*o!#E.  
=&T%Jm}  
d?:KEi-<7  
九. 简化 M>qqe!c*  
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。 yz}ik^T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^_\S)P2c  
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: %_Q+@9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nA*U drcn  
  +-*/&|^等 /U$5'BoS  
2. 返回引用。 ,3XlX(P  
  =,各种复合赋值等 6v"WI@b4  
3. 返回固定类型。 W&~\@j]!D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =[JstiT?E  
4. 原样返回。 ycq+C8J+Ep  
  operator, n(uzqd  
5. 返回解引用的类型。 b~$8<\  
  operator*(单目) |j}D2q=  
6. 返回地址。 b:WA}x V  
  operator&(单目) N\l|3~  
7. 下表访问返回类型。 5ENU}0W  
  operator[] h"0)g :\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :o3>  
  operator<<和operator>> p=!12t  
[]lMv ZW  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8Z|A'M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  p!> 5}f6  
<-6f}wN  
template < typename Left > %$D n);6=  
struct value_return nsL"'iQ  
  { b>h L*9  
template < typename T > gmqA 5W~y  
  struct result_1 5GK> ~2c(  
  { 'XJqh|G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LZtO Q__B)  
} ; &|-jU+r}B  
|LV}kG(2  
template < typename T1, typename T2 > *I:a \o~$[  
  struct result_2 )\KU:_l  
  { FuC#w 9_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mzf~qV^T  
} ; mE\)j*Nnv  
} ; &=*sN`  
R$h B9BK  
2c*w{\X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )O],$\u  
' !2NSv  
下面我们来剥离functor中的operator() \@[Y ~:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: buldA5*!o  
|&"/u7^  
return l(t) op r(t) `h%K8];<6f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6t\0Ui  
return op l(t) G %A!yV  
return op l(t1, t2) enGZb&  
return l(t) op ~9y/MR  
return l(t1, t2) op }y1r yeW<  
return l(t)[r(t)] 0"}=A,o(w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D&o ~4Qvc]  
+H:}1sT;n  
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: DHg)]FQ/  
单目: return f(l(t), r(t)); Or#KF6+ut  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A("\m>g$b  
双目: return f(l(t)); ?[]jJ  
return f(l(t1, t2)); wP7 E8'  
下面就是f的实现,以operator/为例 e:l7 w3?O  
<a&w$Zc/  
struct meta_divide (A )f r4  
  { tdHeZv  
template < typename T1, typename T2 > Up1 n0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) llN/  
  { cOf.z)kf6  
  return t1 / t2; \kZ@2.pN  
} $."D OZQ3U  
} ; ekW#|  
XU<XK9EA  
这个工作可以让宏来做: 2:RFPK  
H: nO\]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -d9L  
template < typename T1, typename T2 > \ rf^ u&f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u9{SG^  
以后可以直接用 s)jNP\-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 75pn1*"gQ  
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 *JRM(V+IEv  
(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。。。) jR9;<qT/  
#kk5{*`  
[b+B"f6  
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 O]Ey@7 &  
JXV#V7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ev #/v:$?  
class unary_op : public Rettype riF-9 %i  
  { _ FNW[V  
    Left l; yIf^vx_G  
public : }vU^g PH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `z`=!1  
K8/jfm  
template < typename T > ]Exbuc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qpQiMiB#g'  
      { R , #szTu  
      return FuncType::execute(l(t)); *0vRVlYf  
    } f9OY> |a9  
DR @yd,  
    template < typename T1, typename T2 > 2%v6h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Jky,YLcb  
      {  f,kV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l9]nrT1Hy  
    } $VjMd f  
} ; IA Ws}xIly  
uGn BlR$}  
Adet5m.|[8  
同样还可以申明一个binary_op JC`;hY  
2I3H?Lrx!m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f*:N*cC  
class binary_op : public Rettype 39m8iI%w[  
  { vTo+jQs^  
    Left l; bxPJ5oT  
Right r; A>,kmU5  
public : S(Z\h_m(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WL|71?@C  
:`K2?;DC8  
template < typename T > NiEz3ODSi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v-8{mK`9\  
      { ([|^3tM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~;-2eKw  
    } 0eKLp8;Lh  
~Y{]yBGoF  
    template < typename T1, typename T2 > Lr20xm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8QMMKO ui\  
      { <Qr*!-Kc6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); elR1NhB|p  
    } -]-0]*oAp  
} ; t<"`gM^|  
m;nH v  
9ei<ou_s  
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 [VLq/lg*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I %sw(uoE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "$b{EYq6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 q,_E HPc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N?8nlrDQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bl^pMt1fv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'K}2m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3DxgfP%n  
下面是修改过的unary_op ]T(qk  
oCLM'\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <(~Wg{  
class unary_op vXZP>  
  { ?%%vQ ?  
Left l; P8H2v_)X&  
  SmRFxqtN  
public : unRFcjEa  
J7`;l6+Gb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CKSs(-hkJ  
ks69Z|D  
template < typename T > 1d842pt  
  struct result_1 <;@E .I\N  
  { [h_d1\ Cr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i-#Dc (9  
} ; -;;m/QM  
m&#D~  
template < typename T1, typename T2 > xIV#}z0  
  struct result_2 Q/J<$W*,  
  { U6o]7j&6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1vAJ(O{-  
} ; + rM]RFi  
+6~zMKp  
template < typename T1, typename T2 > 1D2RhM%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uKTYb#E7  
  { .g7\+aiTUd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IGo5b-ds  
} 82V;J 8T?  
9 &Ry51  
template < typename T > -<AGCiLz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EP90E^v^  
  { Nx+5rp  
  return OpClass::execute(lt(t));  XF>!~D  
} 5Q:49S47  
t\PSB  
} ; (WP^}V5  
c/=\YeR  
n 4co s  
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 hQz1zG`z7  
好啦,现在才真正完美了。 =s*4y$%I  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q \S Sv;3_  
+VJyGbOcC  
template < typename Right > ~9,Fc6w4`+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sHV?njZd  
  { loHMQKy@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \4 +HNy3  
} `,Y3(=3Xe?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 90-s@a3B-j  
R:ecLbC  
knfmJUT  
)3V1aC  
XeslOsHh  
十. bind .eorwj]yb  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 gKmF#Z"\  
先来分析一下一段例子 W^c /l*>v  
*.VNyay  
2S4SG\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U7e2NES  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'Q=(1a11  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b/\l\\$-  
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。 3<[q>7X  
我们来写个简单的。 }AiF 7N0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'geN  dx  
对于函数对象类的版本: J/,m'wH  
I>6zX  
template < typename Func > m;TekJXm  
struct functor_trait 5^CWF|  
  { gR_Exs'K  
typedef typename Func::result_type result_type; w'y,$gtX/  
} ; k! x`cp  
对于无参数函数的版本: g706*o)h  
g5x>}@ONq7  
template < typename Ret > <(xro/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'F:Tv[qx  
  { gNkBHwv  
typedef Ret result_type; Fiw^twz5  
} ; 3Tc90p l*t  
对于单参数函数的版本: FBOgaI83G  
Z^%HDB9^  
template < typename Ret, typename V1 > 0Pt% (^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (h[. Ie  
  { cK\?wZ| Y  
typedef Ret result_type; QF22_D<.}J  
} ; 0HQTe>!  
对于双参数函数的版本: b&d4(dk  
*iyc,f^w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |TF6&$>d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -q nOq[  
  { cFq2 6(e  
typedef Ret result_type; C~nL3w  
} ; 3{Zd<JYg4-  
等等。。。 ZsYY)<n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l&m Y}k  
~jz51[{v  
template < typename Func > ~EvGNnTL  
struct func_return 9Sa6v?sRor  
  { xK5~9StP  
template < typename T > 7xO~v23oe  
  struct result_1 7&w[h4Lw  
  { n;:C{5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =rkW325O  
} ; u_8Z^T  
myd:"u,}9  
template < typename T1, typename T2 > nyOmNvZf  
  struct result_2 PeLzZ'$D  
  { (B?ZUXM,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N0ef5J JM`  
} ; :KGPQ@:O  
} ; Bo'v!bI7  
5aXE^.`  
~\<L74BB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LW9F%?e!>  
&]A0=h2{P*  
template < typename Func, typename aPicker > MlW*Tugg  
class binder_1 g; 7u-nP  
  { >McEuoZx9  
Func fn; 5dbj{r)s6i  
aPicker pk; ov >5+"q)  
public : [dqh-7  
''q#zEf6  
template < typename T > L!`PM.:9  
  struct result_1 kP^=  
  { O3#eQs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e5'U[ bQm  
} ; I\Cg-&e  
"{2niBx  
template < typename T1, typename T2 > 58eO|c(  
  struct result_2 9g.5:  
  { H!l 9a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9;L8%T (  
} ; K<50>uG  
r8[)Ccv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XK)0Mt\  
k[@/N+;")`  
template < typename T > ,"YTG*ky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n?9FJOqi  
  { d'b9.ki\  
  return fn(pk(t)); 7*He 8G[W  
} =j{Kxnv  
template < typename T1, typename T2 > 3~Ap1_9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  }_7  
  { 0\!v{A> I'  
  return fn(pk(t1, t2)); QiJ  
} 7" )~JBH  
} ; {A)9ePgv!  
\BO6.;jA  
8PWEQ<ev7>  
一目了然不是么? |.- Muv  
最后实现bind )l`VE_(|  
D#^euNiWd  
J6<O|ng::  
template < typename Func, typename aPicker > *9EW &Ek  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3UUN@Tx  
  { >gz8,&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [X>f;;h  
} POX{;[SV  
xLgZtLt9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \5Y<UJ Ki  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,R-aO= %  
Wv ~&Qh}  
十一. phoenix x@[6u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jvo^I$|2h  
o8NRu7@?  
for_each(v.begin(), v.end(), 9n"MNedqH  
( jX^_(Kg  
do_ imKMPO=  
[ !fjB oK+  
  cout << _1 <<   " , " Q{yjIy/b  
] 91nw1c!  
.while_( -- _1), wyXQP+9G  
cout << var( " \n " ) @ rF|WT  
) :H+8E5  
); J93xxj  
1xSG(!  
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: #&%>kfeJ)<  
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 i?7 ?I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C;.,+(G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <;Tr   
Z#YNL-x  
R dNL f  
template < typename Cond, typename Actor > p+d O w #  
class do_while (%"9LYv  
  { IFhS(3 YK[  
Cond cd;  M+:9U&>  
Actor act; )ybF@emc  
public : ~R50-O  
template < typename T > > `0mn|+  
  struct result_1 HV*;Yt  
  { &y(%d 7@/  
  typedef int result_type; bR8`Y(=F9b  
} ; NOKU2d4 G  
yqB!0) <  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xErb11  
;uzLa%JQ  
template < typename T > E]=>@EX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8(L6I%k*  
  { 8;# yXlf  
  do 9[sOh<W  
    { u(\O@5a  
  act(t); -Zp BYX5e_  
  } !SIk9~rJ  
  while (cd(t)); 5G$5d:[(  
  return   0 ; i4nFjz  
} tBX71d T  
} ; B-PX/Q  
5L_`Fw\l  
v G9>e&Be  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7R# }AQ   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?Ygd|a5  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  Lw%_xRn)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [^^Pl:+  
下面就是产生这个functor的类: vu#ZLq  
q'TIN{\.{  
&HtTh {  
template < typename Actor > o"_'cNAz  
class do_while_actor W|y;Kxy  
  { 5pK _-:?  
Actor act; 0G0(g,3p  
public : Rd|8=`)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OHrzN ']  
'$?!>HN4  
template < typename Cond > .J O1kt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \ Ce*5h  
} ; )a x>*  
/?($W|9+l  
[m%]C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y*6/VSRkt4  
最后,是那个do_ "?<h,Hvi  
c*(^:#"9  
0/9]T Ic  
class do_while_invoker ivyaGAF}+o  
  { Aa4Tq2G  
public : i'4.w?OZ  
template < typename Actor > R<(xWH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4 Tw~4b  
  { >[;=c0(  
  return do_while_actor < Actor > (act); )nFyHAy-  
} t,IOq[Vtk  
} do_; 8ZLHN',  
.{} 8mFi1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qZ&~&f|>e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v^vi *c  
最后来说说怎么处理break和continue @BF1X.4-+  
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。 KROD(  
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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