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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ksTzXG8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]PeLcB  
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, 0Xp nbB~~I  
IbF 4k .J  
U$A/bEhw  
x:p}w[WM  
  class filler DP|TIt,Rl  
  { "]v uD  
public : I%SuT7"Do  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} : aHcPc:  
} ; =.DTR5(_h  
l+t #"3  
g4Y) Bz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: iOl%-Y  
' Q\@19  
:*#rRQ>t  
^)|&|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A_@I_V$  
FH4u$ g+  
a|U}Ammr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I=U+GY:  
l(gJLjTH%  
VF\{ra;  
l`DtiJ?$$0  
二. 战前分析 Y=9qJ`q  
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。 F@<O;b#Ip  
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 hXNH"0VCV  
RV}GK L>gn  
ooY\t +  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); = PV/`I_h  
  /* --------------------------------------------- */ 4e}{$s$Xx  
vector < int *> vp( 10 ); y">fN0{<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `n6/ A)  
/* --------------------------------------------- */ FtN}]@F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5!t b$p#z  
/* --------------------------------------------- */ 3!>/smb !  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &&&9  
  /* --------------------------------------------- */ z* RSMfRW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?<! nm&~  
/* --------------------------------------------- */ MvBD@`&7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F,Q?s9s  
!Ri r&gF  
Z{} n8 b*  
R0vww_fz  
看了之后,我们可以思考一些问题: V>B'+b+<  
1._1, _2是什么? ("OAPr\2dw  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vm|!{5l:=y  
2._1 = 1是在做什么? -xz|ayn  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -/zp&*0gcx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <>]1Y$^Y  
A])OPqP{  
O"\nR:\  
三. 动工 #9i6+. Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7(NXCAO81  
A?DB#-z.r  
t=Jm|wJnUA  
t}VwVf<K  
template < typename T > 6%E~p0)i%  
class assignment :\ mRtVH  
  { jP+ pA e  
T value; ;@9e\!%  
public : G)8ChnJa!m  
assignment( const T & v) : value(v) {} qJ 95  
template < typename T2 > 7lwTZ*rnY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R5~gH6K|  
} ; '#A:.P  
 #I;D  
3?@?-q2g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0Qp[\ia  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |0kXCq  
c yP,[?N  
H'Ln P>@n#  
PS$k >_=t  
  class holder z{|LQt6q  
  { >ukQ, CE~  
public : )km7tA 0a  
template < typename T > ZjS(ad*.2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ' l|R5   
  { FN!1| 'VK  
  return assignment < T > (t); -TTs.O8P|<  
} =e{.yggE  
} ; nkRK +~>  
E?cZ bn*>`  
L<=)@7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 781]THY=  
\Tyf*:_F>  
  static holder _1; 1Cv#nhmp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g_vm&~U/'  
[x5mPjgw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w4,]2Ccn.  
而不用手动写一个函数对象。 [Tp%"f1  
nv)))I\  
6{.J:S9n   
!R6ApB4ZI  
四. 问题分析 _f|/*. @Q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (ND%}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7}%H2$Do  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  HxIoA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bAiJn<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8+>\3j  
5ITq?%{M  
五. 问题1:一致性 ^)0 9OV+hF  
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?| SO3cY#i z"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @1bH}QS  
OJpj}R  
struct holder 'E-FO_N  
  { ^C7C$TZS  
  // 2m"_z  
  template < typename T > \ha-"Aqze3  
T &   operator ()( const T & r) const +/y]h 0aa  
  { A=X-;N#  
  return (T & )r; \[ M_\&GC  
} $;`I,k$0>~  
} ; [;^,CD|P  
=|,A%ZGF$  
这样的话assignment也必须相应改动: :u/mTZDi  
")%r}:0  
template < typename Left, typename Right > [!~}S  
class assignment LuS+_|]x  
  { k ZxW"2  
Left l; R=M!e<'  
Right r; m$:&P|!'p  
public : kjE*9bUc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q["t eo]DQ  
template < typename T2 > Fw"$A0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~5 >[`)  
} ; 6Dst;:  
r~>,$[|n})  
同时,holder的operator=也需要改动: 'N6 S}w7  
/g76Hw>H  
template < typename T > !` 26\@1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !d8A  
  { B+"g2Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MhxDV d  
} c AEokP  
^npJUa  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1'O0`Me>#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Im)EDTm$  
{Uq:Xw   
return l(rhs) = r; ,S!w'0k|n  
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。 CW`!}yu%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8\# ^k#X  
2d`c!  
template < typename Tp > Uf$i3  
class constant_t X+l'bp]Ry  
  { :E'P7A  
  const Tp t; _|zBUrN  
public : Fo}7hab  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _Y!sVJ){,c  
template < typename T > x_!ZycEa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z<&m*0WYA  
  { Lh ap4:  
  return t; 1mH\k5xu  
} 2"&)W dm  
} ; zOB=aG?/  
Nfn(Xn*J-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AIZBo@xg  
下面就可以修改holder的operator=了 !p[`IWZ  
d8OL!Rk  
template < typename T > ROdK8*jL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,}J_:\j  
  { euQ.ArF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z-,VnhLx  
} a$JLc a  
\ZH&LPAY  
同时也要修改assignment的operator() XvKFPr0~  
XsL#;a C  
template < typename T2 > xs!p|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GoE 'L  
现在代码看起来就很一致了。 ^Z}Ob= .G  
8C7Z{@A&#  
六. 问题2:链式操作 Qh`:<KI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D7 ?C  
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。 P8I*dvu _  
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。 H%}IuHhN)  
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。 Y*LaBxt Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0LL c 1t>}  
*#&*`iJ(  
template < typename T > YZE.@Rz  
struct result_1 |vILp/"9=W  
  { O#_b7i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; shgAhx  
} ; `xz&Scil  
yL1CZ_  
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: q_t4OrLr=  
?c#$dc"  
template < typename T > ||eAE)  
struct   ref M+xdHBg  
  { %b}gDWs  
typedef T & reference; _*6v|Ed?  
} ; k\7:{y@,  
template < typename T > m*e YC  
struct   ref < T &> WsOi,oG@  
  { t"AzI8O  
typedef T & reference; } !s!;BOx  
} ; ycr"Y|  
XL5Es:"+?S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0 f/.>1M=  
H0*,8i5I  
template < typename T > Ee2c5C!|C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RBGX_v?  
  { Of[;Qn  
  return l(t) = r(t); z#Nl@NO&  
} :`Az/U[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 .EP6oKA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vqNsZ 8|`  
hOk00az  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |$+5@+Zz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yR71%]*.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AuiFbRFi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S h4wqf  
最后的布局是: vO@s$qi  
                Add & >JDPB?5  
              /   \ lU2c_4  
            Divide   5 7;}l\VXHm  
            /   \ KMK`F{  
          _1     3 7^:4A'  
似乎一切都解决了?不。 E]} n(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 A74920X`W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ,|T7hTn=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -yx/7B5@  
nU z7|y  
template < typename Right > g:#d l\k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M>H=z#C>/A  
Right & rt) const my.`k'  
  { [_6&N.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JXU2CyMY  
} /^7iZ|>:M:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jE/oA<^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cO#oH2}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H-5<S@8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 % _M2N.n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =Agg_h   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %$ceJ`%1e  
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: 'r} fZ  
,?-\ x6  
template < class Action > 0ZI(/r  
class picker : public Action !~iGu\y  
  { 7C,T&g 1:  
public : @y|_d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sz95i|@/  
  // all the operator overloaded } :?.>#  
} ; SZ!=`a]  
[`_io>*g  
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。 cma*Dc  
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: 3I=kr  
XhW %,/<  
template < typename Right > Ob<W/-%5tH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GA3sRFZdQ  
  { =U-r*sGLN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )Hw:E71h2  
} RMXzU  
yJJ4~j){l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,"?A2n-qO  
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。 KLQ!b,=q  
9IZu$-  
template < typename T >   struct picker_maker n \G Ry'  
  { w YNloU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ((3}LQ  
} ; z(HaRB3l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cPF<D$B  
  { pBJAaCGm  
typedef picker < T > result; ;3ft1  
} ; ~oD8Rnf  
SW?p?<  
下面总的结构就有了: i%{X9!*%TX  
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。 y=sGe!^  
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。 f@V3\Z/6E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  lhLGG  
至此链式操作完美实现。 b=PVIZ  
3sm M,fi  
-V<t-}h.  
七. 问题3 h3G.EM:eG  
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。 *,WP,-0  
w7kJg'X/6  
template < typename T1, typename T2 > )mcEQ-!b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fys  
  { )9j06(<A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -pb&-@Hul  
} %!j:fJ()  
#;tT8[Ewuw  
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: Bx~[F  
Ubz"rCjq  
template < typename T1, typename T2 > viaJblYj(f  
struct result_2 2z0n<`  
  { udqS'g&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jobiq]|>  
} ; U]4pA#*{|  
v:_B kHN'  
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? l:(Rb-Wy  
这个差事就留给了holder自己。 iZ,YxN<R  
    *TdnB'Gd  
4&^9Wklj  
template < int Order > Ka_S n  
class holder; >v5k{Cbp0  
template <> S01wwZ  
class holder < 1 > BN_7Ay/k  
  { ZU2laqa_  
public : y }2F9=  
template < typename T > `TKD<&oL  
  struct result_1 :VA.QrKW  
  { M^madx6`  
  typedef T & result; u' Qd,  
} ; U yqXMbw@  
template < typename T1, typename T2 > hZ\+FOx;  
  struct result_2 YoODR  
  { A7XnHPIw  
  typedef T1 & result; QDmYSY$  
} ; u=+q$Q]  
template < typename T > ,w)p"[^b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F phDF  
  { $a;]_Y  
  return (T & )r; X=X\F@V:u  
} MQ/ A]EeL  
template < typename T1, typename T2 > adEJk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r4 dOK] 0  
  { I*[tMzE  
  return (T1 & )r1; &~DTZg Y  
} Z'v-F^  
} ; [THG4582oB  
B7*}c]^6/  
template <> &~sfYW  
class holder < 2 > tx7~S Ur  
  { kMxazx1  
public : Y;J*4k]  
template < typename T > _O:WG&a6  
  struct result_1 h rN%  
  { o@E/r.uK  
  typedef T & result; ?>uew^$d[w  
} ; SpTdj^]4>  
template < typename T1, typename T2 > ,t$,idcT+  
  struct result_2 kUHE\L.Y]  
  { d}I (`%%)  
  typedef T2 & result; #&!G"x7  
} ; b B  
template < typename T > M~T.n)x2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $A\m>*@  
  { ekSY~z=/u  
  return (T & )r; :K.4n  
} P1zK2sL_  
template < typename T1, typename T2 > f`<FT'A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3eIr{xs  
  { nY?  
  return (T2 & )r2; 1qdZ c_x  
} g<*jlM1r  
} ; uYO|5a<f~  
rjA@U<o  
PFSLyV*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W=}Okq)x9I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yWIm&Q:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xo5$X7m  
|?m` xO  
return l(i, j) = r(i, j); tV;% J4E'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /ONV5IkPy  
:Waox"#=g  
  return ( int & )i; !3&kQpF  
  return ( int & )j; 8|1^|B(l  
最后执行i = j; 8s}J!/2  
可见,参数被正确的选择了。 zi]%Zp  
+RZ~LA \+  
[G|mY6F^  
Y#V8(DTyH  
> dZ3+f  
八. 中期总结 D}mL7d1  
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: &wH:aD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QOFvsJ<s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H:&?ha,9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G&{HTYP  
|  FM }  
%B2XznZ:  
~XM[>M\qB  
8}p8r|d!ls  
<EX7WA  
九. 简化 |(IO=V4P  
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。 Rhgj&4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h,t|V}Wb  
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: .=R lOK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !F4;_A`X  
  +-*/&|^等 JMV50 y  
2. 返回引用。 3 pWM~(#>-  
  =,各种复合赋值等 +JdZPb  
3. 返回固定类型。 {Q (}DI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :>3=gex@^0  
4. 原样返回。 _ *(bmJM  
  operator, gvavs+H%  
5. 返回解引用的类型。 cA`4:gp  
  operator*(单目) `H%G3M0a  
6. 返回地址。 EYzg%\HH  
  operator&(单目) w_-+o^  
7. 下表访问返回类型。 1TJ0D_,  
  operator[] s&PM,BFf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eb:A1f4L  
  operator<<和operator>> <>&=n+i  
{eZ{]  
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。 t1]6(@mj5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qk{'!Ii  
{ShgJ ;! Q  
template < typename Left > mB 55PYA  
struct value_return 3Kq`<B~%  
  { Q s(Bnb;  
template < typename T > y=N"=Z  
  struct result_1 Q4'C;<\@(Q  
  { dDcZ!rRaL@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =yi OJyx  
} ; 7qIB7_K5  
'&yg {n  
template < typename T1, typename T2 > O12Q8Oj!0  
  struct result_2 @"87F{!  
  { *YV S|6bs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fv'4f$U  
} ; 85Y|CN] vQ  
} ; X)Gp7k1w  
Y*YFB|f?  
eD#XDK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [I+9dSM1t  
'ig, ATY  
下面我们来剥离functor中的operator() 4iX-(ir,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: je%M AgW`  
6qp5Xt+  
return l(t) op r(t) y;`eDS'0.N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wz(K*FP  
return op l(t) 'imU `zeo  
return op l(t1, t2) p]|LV)R n  
return l(t) op JJk#,AP  
return l(t1, t2) op a:!uORQby  
return l(t)[r(t)] D_D,t8_Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aq>?vti1D  
H oy7RC&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {[#(w75R{  
单目: return f(l(t), r(t)); 8n)WW$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]r"Yqv3  
双目: return f(l(t)); 8e:vWgQpL  
return f(l(t1, t2)); %vqT#+x  
下面就是f的实现,以operator/为例 pO/%N94s  
a5c'V   
struct meta_divide ;Rnhe_A.  
  { QApyP CH  
template < typename T1, typename T2 > LsTffIP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T_hV%   
  { '1+.t$"/tU  
  return t1 / t2; BWK IbG  
} Wr%7~y*K  
} ; I 48VNX  
:F(9"L  
这个工作可以让宏来做: LJuW${Y  
I0w%8bs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Gp2!xKgm  
template < typename T1, typename T2 > \ ^X1wI9V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &d^=s iL  
以后可以直接用  W'/>et  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .]t5q%}j  
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 4O$2]D.\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v|@1(  
YMzBAf  
Z7#7N wy4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Os&1..$Nb  
o}D![/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9YKDguG  
class unary_op : public Rettype kK[duW =6  
  { S!dHNA:iU  
    Left l; "kSwa16O  
public : d<T%`:s<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B@cz ?%]  
5P+YK\~  
template < typename T > 'EX4.h a5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tY_5Pz(@  
      { 3 N%{B  
      return FuncType::execute(l(t)); (_8#YyW#  
    } FmT `Oa>  
I,P!@  
    template < typename T1, typename T2 > J W"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uLW/f=7 L  
      { ^Q2ZqAf^a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n<R \w''x  
    } lX;mhJj!  
} ; /$`;r2LG  
,U=E[X=H  
myvh@@N  
同样还可以申明一个binary_op ]N}]d +^6  
n t HT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > " i`8l.Lc  
class binary_op : public Rettype qx%jAs+~  
  { >]/dOH,A  
    Left l; 2%YXc|gGT  
Right r; D rS?=C@  
public : I:&# U$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $c =&0yt5  
,)$Wm-  
template < typename T > S aNN;X0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gpu_=9vzv  
      { _Ex?Xk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %$9:e J?  
    } wZ>Y<0,  
=J3`@9;  
    template < typename T1, typename T2 > chLeq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q$>_WF#||  
      { 1n3$V:00  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~e^)q>Lb7(  
    } <%?uYCD  
} ; DQ_ 2fX~)  
!R{em48D  
r$DZkMue  
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 aL)$b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x5vzPh`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A2_Ls;]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EXHR(t}e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G"Pj6QUva  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u}CG>^0C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :uvc\|:s  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <Kp+&(l,l  
下面是修改过的unary_op J|?[.h7tO  
N cM3P G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LUul7y'"  
class unary_op Fwv\pJ}$  
  { y:9?P~  
Left l; nKu(XgFv  
  %8<2>  
public : }200g_^  
ua:9`+Dff  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m5qCq9Y  
_LsYMUe  
template < typename T > L9J;8+ge  
  struct result_1 ^0eO\wc?O  
  { ybYXD?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -x?Hj/  
} ; D(@SnI+  
zKMv7;s?  
template < typename T1, typename T2 > l#ygb|=x  
  struct result_2 y4r2}8fi  
  { !qS05  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +{^'i P  
} ; $w`veP  
B3 .X}ys#  
template < typename T1, typename T2 > `&,_xUA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /J.0s0 @  
  { (zEYpTp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Di])<V  
} pLo;#e8'f  
m9I(TOw  
template < typename T > tnJ`D4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N.vG]%1"  
  { d3(+ztmG!  
  return OpClass::execute(lt(t)); w'XSb.\)_m  
} x{j+}'9  
++gPv}:$X  
} ; 2_I+mQ  
-G!6U2*#  
`|JI\&z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I*9Gb$]=  
好啦,现在才真正完美了。 K"I{\/x@  
现在在picker里面就可以这么添加了: D/*vj|  
x' ?.~  
template < typename Right > ]%||KC!O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !8Y3V/)NU  
  { (E IRz>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ga?UHw~  
} Pgx+\;w"  
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。 13\Sh  
"V:XhBG?  
x@Sra@  
v$Dh.y  
Ho>p ^p  
十. bind QdirE4W  
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。 p>!1S  
先来分析一下一段例子 (\tq<h0  
FfjC M7?  
WEps.]s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }il%AAI9}r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cS5w +`,L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^`/V i  
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。 (+@faP   
我们来写个简单的。 Lq%[A*`^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 65uZ LsQ  
对于函数对象类的版本: -z&9 DWH  
EJv!tyJ\[  
template < typename Func > @H3|u`6V  
struct functor_trait s~/57S  
  { ]m RF[b$  
typedef typename Func::result_type result_type; & 8zk3  
} ; q~mcjbLz  
对于无参数函数的版本: l(.7t'  
:S#eg1y.w]  
template < typename Ret > ADTU{6UPS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W;5N04ko  
  { TjT](?'o  
typedef Ret result_type; Yo>%s4_,  
} ; DCz\TwzU  
对于单参数函数的版本: N4' .a=1  
rffVfw  
template < typename Ret, typename V1 > z/pDOP Ku  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Xx=K?Z?3.  
  { nIG[{gGX  
typedef Ret result_type; Mp!2`4rD  
} ; XL=2wh  
对于双参数函数的版本: D5}DV  
:U7;M}0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  n})  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $&bU2]  
  { "tpvENz2s  
typedef Ret result_type; * .oi3m  
} ; \%Pma8&d  
等等。。。 R%Kl&c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |.^^|@+  
k&n\ =tKN  
template < typename Func > A[K:/tB  
struct func_return G1,Ro1  
  { q=T<^Tk#e  
template < typename T > |L*6x S[  
  struct result_1 9 Wxq)  
  { ytg7p5{!i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .0 rJIO  
} ; c"6Kd$?M  
$XU-[OF%:9  
template < typename T1, typename T2 > ^!N;F"  
  struct result_2 Vx0MG{vG1  
  { 7MR:X#2v>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :h3#1fko  
} ; !$g(&  
} ; avF&F  
Rh5@[cg%  
h;&&@5@lM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0;. e#(`-  
e&r+w!  
template < typename Func, typename aPicker > CR} >  
class binder_1 u0<d2Y  
  { c }g$1of87  
Func fn; \mqhugy  
aPicker pk; rjq -ZrC%  
public : F0DPS:c  
DK2c]i^|=  
template < typename T > TiwHLb9  
  struct result_1 :FEd:0TS  
  { Lqy|DJ%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gEX:S(1 QP  
} ; k i~Raa/e  
":5~L9&G  
template < typename T1, typename T2 > VKl~oFKXJ  
  struct result_2 }s8*QfK>  
  { g;| n8]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N9~'P-V  
} ; {FrHm  
 ."$=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BN bb&]  
UFSEobhg&5  
template < typename T >  M}_M_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oZ|{J  
  { hfVzzVX:  
  return fn(pk(t)); bYRQI=gW':  
} FuRn%)DA5  
template < typename T1, typename T2 > >rQ)|W=i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [C*X k{e  
  { G>?x-!9qcH  
  return fn(pk(t1, t2));  F<XD^sO  
} ~8S4Kj)%  
} ; ]kU~#WT  
y"{UN M|R  
~XN]?5GQf  
一目了然不是么? GcU(:V2o  
最后实现bind 3@#,i<ge:  
-0[>}!l=G  
n~L'icD[  
template < typename Func, typename aPicker > [xH2n\7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IWSEssP  
  { av$\@4I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2g`uC}  
}  @=^jpSnZ  
vCrWA-q#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .-gm"lB  
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。 LQuYCfj|  
eFeCS{LV+  
十一. phoenix 'JXN*YO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?j ;,q  
OmQuAG ^\x  
for_each(v.begin(), v.end(), oD|+X/F K  
( B@: XC&R^  
do_ `jl. f  
[ y[Fw>g1`q  
  cout << _1 <<   " , " $ET/0v"V  
] <{P^W;N7  
.while_( -- _1), Wl^/=I4p#  
cout << var( " \n " ) uvAy#,  
) QyBK*uNdV  
); D(2kb  
=h1 QN  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WHh2fN'A5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor UBpM8/U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (,Zz&3 AV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1[,#@!k@  
Ib<5u  
omDi<-  
template < typename Cond, typename Actor > `XRb:d^  
class do_while KfN`ZZ<  
  { Yqj.z|}Nb  
Cond cd; mYU dhL ^  
Actor act; [~&:`I1  
public : _*-'yu8#  
template < typename T > N*c?Er@8U  
  struct result_1 1+y6W1m^R  
  { &Cn9 k3E\R  
  typedef int result_type; )y [[Se  
} ; EKI+Dq,  
W.7d{ @n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TPmZ/c^  
~N+/ZVo&y  
template < typename T > XzTH,7[n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =.3P)gY)  
  { V-o`L`(F`  
  do -^NAHE$bW  
    { wr6xuoH  
  act(t); e#Zf>hlAz  
  } y*TNJJ|  
  while (cd(t)); Z!BQtICs  
  return   0 ; k kuQ"^<J  
} r5$?4t  
} ; 0OoO cc  
DG%%]  
2ucsTh@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). APOU&Wd  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D -\'P31  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "Y J;-$rb  
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。 Hi 0df3t  
下面就是产生这个functor的类: 3qwYicq,  
@R Yb-d  
q?'gwH37  
template < typename Actor > kJ5?BdvM&  
class do_while_actor u\& [@v  
  { SwmPP-n  
Actor act; T"0)%k8lJ  
public : . I9] `Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M5bj |tQ4  
113x9+w[  
template < typename Cond > , $F0D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jH#^O ;A  
} ; Gxt<kz  
nfPl#]ef*  
{UVm0AeUq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JnKbd~  
最后,是那个do_ GeW$lA I  
c#-97"_8  
d"$oV~>P|  
class do_while_invoker 9tW.}5V  
  { R)d 7b,_Yd  
public : l+kg4y  
template < typename Actor > ?9ho|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^T J   
  { ("@V{<7(t  
  return do_while_actor < Actor > (act); *'S%gR=Aa+  
} }(7QJk5 j  
} do_; D0_x|a  
g(F*Y> hk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h],%va[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7)8}8tY^{  
最后来说说怎么处理break和continue k=/|?%  
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。 B0SmE_u_N  
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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