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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2Kf/Id1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tfN[-3)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, Scx!h.\5  
|?#JCG  
) $_1U!z  
u5Vgi0}A  
  class filler N<8\.z5:<  
  { lKw-C[  
public : Ku%tM7ad  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |$b8(g$s)  
} ; L2,2Sn*4i  
e`s1z|h  
/wLGf]0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5E-;4o;RI(  
=T,Q7Dh  
nj'5iiV`]  
0\{dt4nW&O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4hy -M>!D|  
h@Ea5x  
L?j0t*do  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E<Zf!!3  
W06#|8,{v  
Ig t*8px  
XQ]vJQYIR  
二. 战前分析 (<r)xkn  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T2MC`s|`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @T~XwJ~  
0#9H;j<Op  
JI[8n$pr]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hHN[K  
  /* --------------------------------------------- */ iRnjN  
vector < int *> vp( 10 ); &liON1GLM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]JjS$VMauX  
/* --------------------------------------------- */ Q?i_Nl/|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "-$}GUK?Z  
/* --------------------------------------------- */ .DhI3'Jrl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FC] *^B  
  /* --------------------------------------------- */ <E4(KE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j|[rT^b@  
/* --------------------------------------------- */ z3uR1vF'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y7.+ Ma#|  
=G:Krc8w@  
q*UHzE:LI  
V|MHDMD=  
看了之后,我们可以思考一些问题: K9#kdo1 2  
1._1, _2是什么? E:x@O8F  
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。 no3yzF3Hi  
2._1 = 1是在做什么? X\h.@+f=  
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。 hn8xs5vN  
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?tLUg|6  
'z. GAR  
* @4@eQF  
三. 动工 a yA;6Qt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u2oS Ci  
+c))fPuV  
<a"(B*bBd  
=HCEUB9Fs  
template < typename T > jw:z2:0~  
class assignment YGo?%.X  
  { 7#R)+  
T value; uvbVb"\"Yk  
public : mH$tG $  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?:\/-y)Sp  
template < typename T2 > 7%Y`j/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?}KRAtJ8  
} ; D5lQ0_IeW  
@ wR3L:@  
i//H5D3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y0d=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment % "(&a'B  
EB[T 5{  
*D?_,s  
pN[WYM?[  
  class holder 7[1Lh'u  
  { Z_q+Ac{p  
public : mXRkR.zu+  
template < typename T > |{N{VK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s* (a  
  { ai_ve[A  
  return assignment < T > (t); 2<@2_wSJ  
} U!(.i1^n  
} ; KoERg&fY  
v&d1ACctJ  
hp~q!Q1=  
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: =LaEEL  
%+~\I\)1  
  static holder _1; `WayR^9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cyCh^- <l@  
}^&S^N 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v6*0@/L M  
而不用手动写一个函数对象。 Hm2Y% 4i%  
nJ;^Sz17Q  
7zG r+Px  
g+#awi7  
四. 问题分析 ["3dr@T9Z  
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。 Y}ogwg&  
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。 u9!  ?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a:cci?cb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bIU.C|h@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2o SM|  
FP=B/!g  
五. 问题1:一致性 i\sBey ND"  
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?| P6v ANL-B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oqJ Ybim  
,CqWm9  
struct holder 83vMj$P  
  { Cab.a)o  
  // ,\M77V  
  template < typename T > uBlPwb,V  
T &   operator ()( const T & r) const ? "I %K%  
  { 4LTm&+(5  
  return (T & )r; 1iF=~@Nz_  
} aw*]b.f  
} ; :r*hY$v  
4#IT" i  
这样的话assignment也必须相应改动: nj s:  
J p?XV<3Z  
template < typename Left, typename Right > yNI0Do 2  
class assignment `Z;Z^c  
  { k6b ct@7  
Left l; TE Z%|5(]  
Right r; \;&;K'   
public : m'"r<]pB*4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3F;C{P!  
template < typename T2 > a}y b~:TC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +9Tc.3vQ  
} ; u$d[&|`>_  
l2Sar1~1  
同时,holder的operator=也需要改动: g#$ C8k  
LzU'6ah';5  
template < typename T > PBn7{( x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~[Tcl  
  { *Ypn@YpSp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ga +, P  
} I-R7+o  
AX v q~XE  
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。 B'yjMY![  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nqy*>X`  
dL0Q8d\^T  
return l(rhs) = r; DzpWU8j  
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。 YZf{."Opj[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q=X<QhK  
uz!8=,DFw  
template < typename Tp > _WZx].|A=  
class constant_t 9Vt ^q%DC  
  { )-4c@  
  const Tp t; 6$b =Tr=0  
public : =2 HY]H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }+!"mJx@  
template < typename T > eke[{%L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C'I&<  
  { 4;YP\{u  
  return t; =p;cJ%#2]'  
} O<$w-(  
} ; `Q*`\-8J  
-YQh F;/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4V:W 8k 9D  
下面就可以修改holder的operator=了 6y^ zC?  
Y~}MfRE3z  
template < typename T > J,W $\V]p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  R[m-jUL  
  { li%@HdA!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g kmof^  
} fS"u"]j*e  
;T^s&/>E  
同时也要修改assignment的operator() Y!M0JSaM  
@|:fm() <  
template < typename T2 > fK7 ?"^`/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X`g<"Ka  
现在代码看起来就很一致了。 +<\LY(o  
v\w*VCjoV  
六. 问题2:链式操作 VrW]|jIu*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 51ViJdZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 iM8Cw/DS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Kl.*Q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Hdyl]q-(P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (3N/DY1/  
~m fG Yk"  
template < typename T > h!wq&Vi4  
struct result_1 9Buss+K?/h  
  { Sd6O?&(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h?TIxo:6/  
} ; |}d^lQ9  
.M:&Aj)x16  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zYM2`(Z 5B  
pBAAwHD  
template < typename T > ?Q_ @@)  
struct   ref 7NJl+*u  
  { \8#[AD*@s2  
typedef T & reference; Cj#wY  
} ; ]n4PM=hz  
template < typename T > /cClV"S*G  
struct   ref < T &> {eU>E /SQ  
  { CY?J$sN  
typedef T & reference; -|'@ :cIZ  
} ; ir'<H<t2  
PZ/ tkw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FqJd  
q+2v9K@  
template < typename T > e/b | sl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8lFYk`|g  
  { -unQ 4G  
  return l(t) = r(t); O`Y@U?^N  
} :u`gjj$:s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }poLH S/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Yy0U2N [i  
lUIh0%O  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7Qd boEa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yG2rAG_ G&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fyEXnmB;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 + zf`_1+)U  
最后的布局是: Nz>xilU'  
                Add Ac'pu,v  
              /   \ ]JQ}9"p=5  
            Divide   5 Z5eM  
            /   \ {wD:!\5  
          _1     3 vG:S(/\>  
似乎一切都解决了?不。 nh? JiH {  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9B/iQCFtj$  
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。 D*'sOB(  
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: S 59^$  
Q@[(0R1  
template < typename Right > wW7#M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xy]oj  
Right & rt) const NH4T*R)Vz  
  { gOr%N!5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]IH1_?HgP7  
} ?8FJMFv;4%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %$N,6}n  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5 p ,HkV  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 K^I B1U$  
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。 o|w w>m  
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。 y"k %Wa`*  
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? K/_"ybR7  
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: 7bQST0 ?  
sF3@7~m4  
template < class Action > (9b%'@A@m  
class picker : public Action zm3$)*p1  
  { Kw(S<~9-@  
public : 5> !N)pA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BS%pS(  
  // all the operator overloaded Rm`P.;%  
} ; q2/kegAT  
@}pcj2K#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 S0ltj8t  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: sQ+s3x1y  
-/Zy{2 <u  
template < typename Right > &?5me:aU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <d O ~;  
  { (\nEU! Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l| y.6v  
}  FL b  
p)VMYu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s>%.bAxc  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "{Hl! Zq/  
(M<l}pl)  
template < typename T >   struct picker_maker z]D/Qr  
  { MI-S}Qoe  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <$ qT(3w<y  
} ; '}:(y$9.`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ia,5=SKJ  
  { Z<QNzJ D  
typedef picker < T > result; wd3OuDrU  
} ; CR;E*I${  
""Oir!4  
下面总的结构就有了: !tb!%8{~  
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。 @|s$ :;(=  
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。 ))<vCfuz2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?H>^X)Ph  
至此链式操作完美实现。 }^VikT]>1  
Pz\ByD  
d c/^  
七. 问题3 A 8-a}0Gh  
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。 X&i;WI  
6:AEg  
template < typename T1, typename T2 > fs-LaV 0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  \< dg  
  { 7{7Y[F0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X|D-[|P  
} Q [C26U  
:X:s'I4J 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: IZ iS3  
|Y?<58[!)  
template < typename T1, typename T2 > qM6hE.J   
struct result_2  <4< y  
  { mU"Am0Bdjq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5g O9 <  
} ; 4O.R=c2}7>  
2-jXj9kp`  
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? sKJr34  
这个差事就留给了holder自己。 6R guUDRQ  
    EUVD)+it  
/W .G- |:  
template < int Order > :RxMZwa=  
class holder; Zu~w:uNmU  
template <> vVIN D  
class holder < 1 > o|q5eUh=EY  
  { gs=ok8w  
public : T>7N "C  
template < typename T > nK)1.KVN  
  struct result_1 l9OpaOVfJ  
  { t\'MB  
  typedef T & result; sC.r$K+k5  
} ; 4_sJ0=z-  
template < typename T1, typename T2 > 6\jbSe  
  struct result_2 ZJc{P5a1J  
  { H9i7y,[*  
  typedef T1 & result; d:>'c=y  
} ; -iY-rzW  
template < typename T > \13Q>iAu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oylQCbT   
  { kFY2VPP~  
  return (T & )r; JbJ!,86  
} "I:*  
template < typename T1, typename T2 > g5"I{ol5T~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b/Ma,}  
  { eThFRU3 F  
  return (T1 & )r1; J\w4N",  
} Tx]p4wY:D  
} ; UKV<Ye|  
-mGG:#yP  
template <> 2+DK:T[  
class holder < 2 > %3"3V1  
  { (aC=,5N  
public : 'q_Z dw%  
template < typename T > _9H]:]1QH  
  struct result_1 oXqJypR 2  
  { .VNz( s  
  typedef T & result; [Gv8Fn/aG  
} ; FN<>L0  
template < typename T1, typename T2 > !bCL/[  
  struct result_2 KK1?!7  
  { =+Odu  
  typedef T2 & result;  H!hd0.  
} ; o<txm?+N  
template < typename T > P0(LdZH6u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X>Q44FV!  
  { jO5R~O`  
  return (T & )r; &+A78I   
} d4ld-y  
template < typename T1, typename T2 > 00f'G2n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vu.?@k@  
  { <2%9O;bV[  
  return (T2 & )r2; !.q99DB  
} oF]]Pl{W  
} ; 53ZbtEwhwr  
XNfl  
qm_m8   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (~{Y}n]s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rC!"<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p=A, yGDV  
dQ-shfTr]  
return l(i, j) = r(i, j); ^2 H-_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Qk>U=]U  
&Wb"/Hn2  
  return ( int & )i; r)Lm| S  
  return ( int & )j; R"JXWw  
最后执行i = j; |4 \2,M#  
可见,参数被正确的选择了。  <)~-]  
<fDT/  
B0)|sH  
LL (TD&  
f~Pce||e  
八. 中期总结 P7,g^:$  
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: GiM-8y~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .;Gx.}ITG6  
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{VGAD&]>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JrLh=0i9  
lN:;~;z_  
NQ[X=a8N  
w:deQ:k  
Nb !i_@m%s  
F7*)u-4Yn  
九. 简化 /@1YlxKF  
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。 u=W[ S)w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q8h0.(#-  
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: %bF157X5An  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uF}dEDB|;  
  +-*/&|^等 Keo<#Cc?  
2. 返回引用。 Nj2l>[L;  
  =,各种复合赋值等 o_mjI:  
3. 返回固定类型。 aN0 7\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V,Nu!$)J  
4. 原样返回。 9@ fSO<  
  operator, TB.>?*<n]  
5. 返回解引用的类型。 & ck}3\sQ  
  operator*(单目) B'(zhjV  
6. 返回地址。 !a:e=b7g  
  operator&(单目) s K+uwt  
7. 下表访问返回类型。 _Y&.Nw  
  operator[] (2> q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F09%f"9  
  operator<<和operator>> x=7:D  
B?-w<":!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1~~GF_l?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d ([~o  
3fQ`}OcNr  
template < typename Left > {'M/wT)FeC  
struct value_return j_}:=3  
  { gU|:Y&lFZg  
template < typename T > DMch88W  
  struct result_1 !\1)?&y9j  
  { @SxZ>|r-|v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I)` +:+P  
} ; w8Z#]kRv  
>I~Q[  
template < typename T1, typename T2 > [@VzpVhXz  
  struct result_2 M_%KhK  
  { }`QZV_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NI,>$@{  
} ; F4T!&E%6  
} ; 0vSPeZ  
2%R.~9HtA  
g.`Ntsi$wI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,T zlW\?\  
t(roj@!x_o  
下面我们来剥离functor中的operator() dz/@]a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~%h )G#N  
B%Qo6*b  
return l(t) op r(t) JS m7-p|E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U&R)a| 7R  
return op l(t) GEVDXx>@  
return op l(t1, t2) Y(1?uVYW\d  
return l(t) op T}Wbt=\M  
return l(t1, t2) op Y0lLO0'  
return l(t)[r(t)] M"s:*c_6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ._]Pz 6  
hV,T889'  
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: Fyw X  
单目: return f(l(t), r(t)); iVeH\a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9"S iHp\)  
双目: return f(l(t)); gS[B;+d  
return f(l(t1, t2)); -:=m-3*Tg  
下面就是f的实现,以operator/为例 jGkDD8K [  
w<!,mL5 N  
struct meta_divide U%@C<o "  
  { F?a 63,r  
template < typename T1, typename T2 > [+b8 !'|&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [75?cQD  
  { zTMLE~w  
  return t1 / t2; 4Lk<5Ho  
} cj GN=|`u  
} ; uc"%uc'  
@ls/3`E/5E  
这个工作可以让宏来做: OYWHiXE6]  
Y$,~"$su|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f &NX~(  
template < typename T1, typename T2 > \ ipGxi[Vav  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8,h!&9  
以后可以直接用 v8C($<3%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d#d&CJAfr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t%^&b'/Z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) J{a9pr6  
{0,6- dd5  
{y5 L  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vc3r [mT  
fH9"sBiO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [8Z#HjhQ  
class unary_op : public Rettype SzeY?04zj:  
  { sxuP"4  
    Left l; Mby4(M+&n  
public : m0.g}N-w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \@h$|nb  
F"M/gy  
template < typename T > ^a /q6{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /TB{|_HbW  
      { *6u2c%^  
      return FuncType::execute(l(t)); v \; /P  
    } x{ `{j'  
)+,h}XqlX  
    template < typename T1, typename T2 > ~bzac2Rp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iYYuZ.  
      { L|(U%$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K3=0D!Dq  
    } =tA;JB  
} ; |${ImP  
yXEI%2~)  
2(\PsN w!  
同样还可以申明一个binary_op Ax=)J{4v  
%}~(%@qB>+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T?Z&\g0yp  
class binary_op : public Rettype csJ)Pt?d  
  { c}),yQ|!:  
    Left l; ]^wr+9zd  
Right r; ]D,_<Kk  
public : x}WP1YyT~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ld|GY>rH  
74 )G.!  
template < typename T > :p)^+AF"5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3PLA*n+%  
      { /d"@$+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &KI|qtQ;  
    } P&[&Dj  
;0 +Dx~  
    template < typename T1, typename T2 > #^aa&*<D_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~g#/q~UE  
      { <|G!Qn?2-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); : #n>Q1}x  
    } !OPHS^L  
} ; OfA+|xT&  
br k*;  
K]yWpW  
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 qq[Dr|%7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sj/v:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &AeNrtGu  
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。 /yx)_x{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N. nGez  
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。。。 EASmB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4 eSFpy1  
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) ,-(D (J;}1  
下面是修改过的unary_op {wz_ngQ  
KC(z TY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eMV8`&c'  
class unary_op IBu\Sh-  
  { AkO);4A;Jd  
Left l; <k0$3&D  
  >Hq)1o  
public : 2.zx  
vf+GC*f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bZ.q?Hlfk  
,Mp/Y>f  
template < typename T > D`2c61jyc  
  struct result_1 ;LM,<QJ  
  { s6|Ev IVM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wua`e <"  
} ; :eIu<_,}  
BuE=(v2}  
template < typename T1, typename T2 > i,DnXgmz@  
  struct result_2 ep- ~;?  
  { 4#oLf1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JlZU31Xws  
} ; y()7m/  
M7|k"iz v  
template < typename T1, typename T2 > Ungex@s_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q,# )  
  { ^x8yW brE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HD1+0<  
} u/5 ^N^@^  
MY]Z@  
template < typename T > u dhj$:t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =@F1J7  
  { ~@=*JzP?  
  return OpClass::execute(lt(t)); &QaFX,N"  
} BM_hW8&G  
{=5Wi|  
} ; {G:dhi  
bT^6AtsJ  
.</`#   
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 h/7m.p]  
好啦,现在才真正完美了。 2m]C mdV^  
现在在picker里面就可以这么添加了: +}eGCZra  
8ug\GlZc  
template < typename Right > }IM*Vsk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &Ff#E?Y4|  
  { ,P&.qg i=(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MlDWK_y_&  
} Ifgh yh<d  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #bz#&vt$  
D<-MbK^S  
llbf(!  
X,)`< >=O  
5%+M:B  
十. bind Sn(e@|!G  
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。 D%CKkQ<u2  
先来分析一下一段例子 \e89 >m  
WInfn f+'  
Q{s9{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} : MfY8P)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l[Hgh,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ID/=YG@  
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。 N:"S/G>r ;  
我们来写个简单的。 =l7@YCj5c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q%g!TFMg  
对于函数对象类的版本: n};:*N! v  
it Byw1/  
template < typename Func > ULqFJ*nla  
struct functor_trait  `7v"(  
  { #@rvoi  
typedef typename Func::result_type result_type; >iZ"#1ZL2O  
} ; <'{*6f@n  
对于无参数函数的版本: [;?CO<  
u,E_Ezq  
template < typename Ret > K{]9Yo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > } D'pyTf[  
  { IE^xk@  
typedef Ret result_type; E79'<;K,zs  
} ; %QYH]DR  
对于单参数函数的版本: $,@PY5r  
0Yzm\"Ggv  
template < typename Ret, typename V1 > fJiY~mQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LqZsH0C  
  { |Ok@:Au  
typedef Ret result_type; @%aU)YDwi  
} ; dH5 Go9`~R  
对于双参数函数的版本: xtWwz}^8]  
,Y) 7M3I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >}"9heF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q(Q$lRj/I-  
  { ] I&l0Fx  
typedef Ret result_type; nzcXL =^r3  
} ; bR\Oyd~e  
等等。。。 [3@Pu.-I+M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n'5LY9"  
X[e:fW[e)  
template < typename Func > w \U?64  
struct func_return ><&>JgM  
  { ZC99/NWN  
template < typename T > ;4%Co)Rw  
  struct result_1 e+TSjm  
  { v@&UTU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;h7W(NO~z  
} ; iAl.(j  
VUneCt%  
template < typename T1, typename T2 > ]jB`"to*}  
  struct result_2  X_\$hF  
  { ` P,-NVB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WA?We7m$  
} ; @'~7O4WH  
} ; ZL7#44  
X$Y\/|!z  
5qL;@Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aA6m5  
|uIgZ|7[  
template < typename Func, typename aPicker > o..iT:f;n  
class binder_1 {Qf/.[  
  { %7S{g  
Func fn; 0^25uAD=  
aPicker pk; 1C5~GI`  
public : '44I}[cA/  
P-_2IZiz  
template < typename T > ]=%oBxWAP  
  struct result_1 c!ul9Cw  
  { _, r6t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tJa*(%Z?f  
} ; d1>L&3HKx  
?X'l&k>  
template < typename T1, typename T2 > r}4   
  struct result_2 ,{jF)NQaP  
  { IQ $/|b/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $lAQcG&Q  
} ; E5X#9;U8E"  
1Xkl.FcFw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r]B`\XWz  
xFj<KvV[  
template < typename T > ~j36(`t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ai]KH7  
  { (v0i]1ly[  
  return fn(pk(t)); ,c&%/"i:w  
} C>*1f|<  
template < typename T1, typename T2 > w gkY \Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u|sdQ  
  { >*1YL)DBT\  
  return fn(pk(t1, t2)); YfUo=ku  
} G\B:iyKl  
} ; ?2<V./2F  
Y?4N%c_;  
e8U6D+jY  
一目了然不是么? |H'wDw8  
最后实现bind ~0YRWM;  
D9r4oRkP*  
d:g0XP  
template < typename Func, typename aPicker > l:14uWu|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V5!mV_EoR@  
  { m/"}Y]n!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]owcx=5q%'  
} '"9Wt@ .  
bmw"-W^U[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t]XF*fZH  
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。 nyx(0  
X8 x:/]/0  
十一. phoenix rds0EZ4W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PX5U)  
[W8?ww%qT  
for_each(v.begin(), v.end(), _YA;Nd#%k  
( ) B[S4K2  
do_ nq*D91Q  
[ g)=-%n'RoE  
  cout << _1 <<   " , " nzl3<Ar  
] a!mdL|eA@  
.while_( -- _1), SVi{B*  
cout << var( " \n " ) %!V=noo  
) _MzdbUb5,  
); 7KZ>x*o  
^03M~ SNCj  
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: SAUG+{Uq  
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 gFw- P#t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B0ZLGB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f4+}k GJN  
vU!<-T#  
! 345  
template < typename Cond, typename Actor > r&O:Bt}x  
class do_while 4 moVS1  
  { 1fcyGZq  
Cond cd; 9I*i/fa  
Actor act; -"w&g0Z  
public : ^ZG 3{>  
template < typename T > cB2jf</  
  struct result_1 Y[`%j\=  
  { 'DCB 7T8  
  typedef int result_type; xXNL UP  
} ; V>B*_J,z.  
Q=.j>aM+_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _|KeB(W  
nISfRXU;  
template < typename T > ?KXgG'!!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |p @,]c z  
  { TDjjaO  
  do nuLxOd*n  
    { H_+!.  
  act(t); w\Bx=a>vc  
  } he1OLk  
  while (cd(t)); ]5hGSl2  
  return   0 ; ~riV9_-  
} uY*|bD`6&  
} ; {-kV~p  
S1a}9Z|  
'X1fb:8m8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SBqx_4}  
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。 AHtLkfr(r  
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。 'CC;=@J  
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。 } l4d/I  
下面就是产生这个functor的类: /Jw 65 e  
@(Y+W2Iyy+  
(vqI@fB';u  
template < typename Actor > Y]!{ n W  
class do_while_actor 4?F7%^vr  
  { <j$n7#qk  
Actor act; p?+*R@O  
public : +x"cWOg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jM  DG  
3~Vo]wv  
template < typename Cond > 0(~,U!g[=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7Yrp#u1!  
} ; sVJwe\!  
{=GWQn6cc  
m?=9j~F *  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 60u}iiC@  
最后,是那个do_ @(_M\>!%M  
h% T$m_  
drZ1D s  
class do_while_invoker ~Q)137u]P  
  { V=g<3R&  
public : ntT~_Ba8;u  
template < typename Actor > |p7k2wzN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A&~<qgBTp  
  { |2eF~tJqc  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ni4*V3VB  
} G~\ SI.  
} do_; fm%1vM$[J  
.g6DKjy>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +o\s |G|l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]8i2'x  
最后来说说怎么处理break和continue N<54_(|X  
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。 >v DD.  
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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