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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k?Hi_;o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -6-rX D  
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, Ww8U{f  
)?radg  
`_)9eGQ  
U}X'RCM  
  class filler JXkx!X_{  
  { %fS1g Sf h  
public : <Ez@cZ"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .?g=mh79(  
} ; ku*k+4rz  
qk'&:A  
{ST8'hY  
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: ZMMx)}hS  
A3 TR'BFw-  
0B9FPpx?:  
Ji,;ri2i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nT=%3_.  
X4:84  
;sYDs71y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $H3C/|  
dkEbP*y Xg  
H74'I}  
<!G /&T  
二. 战前分析 ;8vB7|54.  
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。 D +0il=5  
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 r,IekFBs  
9=iMP~?xF  
d!<>Fh^6,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J|U~W kW  
  /* --------------------------------------------- */ oq|o"n)~  
vector < int *> vp( 10 ); KQ9w>!N[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rC|nE=i  
/* --------------------------------------------- */ Ag:/iB ]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rusM]Z  
/* --------------------------------------------- */ _Fj\0S"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n7ZJ< ~wl  
  /* --------------------------------------------- */ %2D'NZS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z-CA9&4Uh  
/* --------------------------------------------- */ -6_<]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n)a/pO_  
)cQ KR4x0^  
Yy/,I]F  
fl4@5AVY  
看了之后,我们可以思考一些问题: R=Lkf  
1._1, _2是什么? |QbCFihn  
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。 l8+1{6xP  
2._1 = 1是在做什么? . &}x[~g  
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。 J:uFQWxZ   
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。 )N^fSenFBn  
c{D<+XM  
^|h_[>  
三. 动工 2.);OFk+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .XK3o .ZhW  
MTE 1\,  
1=+S'_j  
I31Nu{  
template < typename T > j3w~2q"r  
class assignment ~IO'"h'w  
  { &=%M("IlD  
T value; ;A"i.:ZT  
public : tD}{/`{_t  
assignment( const T & v) : value(v) {} ! Y UT*  
template < typename T2 > QrSO%Rm1*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A;ZluQ  
} ; $M-"az]  
*R4=4e2#S  
.u7grC C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v%`k*n':  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4s>L]! W$8  
>W/mRv&  
j1Sjw6}GCH  
w"M!**bP  
  class holder %y>*9$<pXe  
  { 'dQGb-<_<  
public : #>CWee;  
template < typename T > rjfWty%6pX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mDwuJf8}  
  { >PdrLwKS  
  return assignment < T > (t); pkG8g5(w  
} BB1_EdoG  
} ; 0V"(}!=2a  
IwbV+mWQ  
Vfq-H/+  
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: 2}P{7flDY  
g(jn /Cx  
  static holder _1; lnMU5[g{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kJ .7C  
HCktgL:E=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I )% bOK]  
而不用手动写一个函数对象。 [ot+EA  
;6]ag< Q  
S[8n GH#m  
{}Afah  
四. 问题分析 ed/ "O gA  
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?Aeqq\fl  
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。 p*zTuB~e<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @1k-h;`,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tnb'\}Vn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E7SmiD@)  
n*AN/LBp  
五. 问题1:一致性 N-p||u  
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?| 6I]{cm   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }ew )QHd  
,*L3  
struct holder b83m'`vRM  
  { 9j;!4AJ1t  
  // 4 ;6,h6a  
  template < typename T > &ML-\aSal  
T &   operator ()( const T & r) const 0|\A5 eG  
  { |D;I>O^"R  
  return (T & )r; |F =.NY  
} W$D:mw7  
} ; ZS&+<kGD  
7}mr C@[i  
这样的话assignment也必须相应改动: D#>d+X$  
xf:|lQf  
template < typename Left, typename Right > Ni;jMc  
class assignment d<cQYI4V  
  { 1NN#-U  
Left l; 8X\":l:  
Right r; PMj!T \B|  
public : $U^ Ms!'L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V1,4M_Z  
template < typename T2 > |t58n{V.O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0)vX  
} ; 6D4u?P,  
`Z@qWB<  
同时,holder的operator=也需要改动: w/ID y Q  
)Ee`11  
template < typename T > =@;\9j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @# p{,L  
  { c5eimA%`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2) Q/cH\g  
} Qyj:!-o  
0bQ"s*K  
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。 @7?L+.r$9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *APTgXYR  
Q,o"[ &Gp  
return l(rhs) = r; f Lns^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 UtB~joaR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +4]f6Zz({  
ir;az{T#U  
template < typename Tp > s<LYSrd  
class constant_t  (=Lx9-u  
  { 40;4=  
  const Tp t; <q4 <3A  
public : }K 2fwE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |s !7U  
template < typename T > W_]onq 6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [Al} GM  
  { Ch&2{ ng  
  return t; ?ieC>cr  
} bqZ5GKUo  
} ; [_tBv" z  
?$H=n{iW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S1*xM  
下面就可以修改holder的operator=了 @$|bMH*1:  
[jKhC<t}  
template < typename T > t "[2^2G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !ac,qj7spa  
  { Vfr.Yoy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]RI+:f  
} T^nOv2@,  
S),acc(d  
同时也要修改assignment的operator() H')8p;~{}  
x?G"58  
template < typename T2 > K|wB0TiXP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OGnuBK  
现在代码看起来就很一致了。 %Wg8dy|  
V.kf@  
六. 问题2:链式操作 1n>(CwLG"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^r 9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 EUuk%<q7C(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 WQltUaF  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ggzcANCD<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AKUmh  
c"S{5xh0&  
template < typename T > ZcrFzi  
struct result_1 3m/XT"D  
  { zHQSx7Ow 5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X:OUu;  
} ; .QM>^(o$Z  
}m.45n/  
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: GsNZr=;C  
.vtV2lq  
template < typename T > Uf\U~wM<  
struct   ref $x q$  
  { 9at_F'> R  
typedef T & reference; 2Afg.-7EP  
} ; t|}}#Z!I[f  
template < typename T > pn aSOyR  
struct   ref < T &> !s[[X5  
  { h5 PZ?Zd  
typedef T & reference; !TPKD  
} ; ee .,D  
!,cfA';S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?%i~~hfH#N  
1C<@QrT  
template < typename T > '"]U+aIg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (Ujry =f  
  { uwWKsZ4:ij  
  return l(t) = r(t); \ H!Klp  
} `:YCOF  
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。 lw_PQ4Hp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {1J4Q[N9m  
*w23(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 X~ g9TUv8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qW|_|%{U+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k[]2S8K2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MW|:'D`  
最后的布局是: DAx 1  
                Add |sPUb;&~  
              /   \ v1\/dQK  
            Divide   5 C?t!Uvs  
            /   \ ^_G@a,  
          _1     3 . MH;u3U  
似乎一切都解决了?不。 )i$KrN6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `-w;/A"MJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 r5'bt"K\>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rE9Nt9}  
S0!w]Ku  
template < typename Right > \JIyJ8FleC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M.fA5rJ^  
Right & rt) const 6=g! Hs{  
  { v] hu5t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i&\ c DQ 3  
} ..UA*#%1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I)q"M]~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L=V.@?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WXe]Q bg  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P$*9Z@  
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。 WSOz^]  
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? /G= ?E]^  
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: !p{CsR8c  
;_p!20.(  
template < class Action > 2[g kDZ  
class picker : public Action f}w_]l#[G  
  { p|Nh:4iN  
public : ZP9x3MHe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +PKd </*]  
  // all the operator overloaded 7,5Bur  
} ; CRPE:7,D  
9i+`,r  
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。 >IJX=24Rc  
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: _~O*V&  
c[a^fu!  
template < typename Right > u Fn?U)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /^=8?wK  
  { Nf)$K'/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PUErvL t  
} >1RL5_US  
'>[Ut@lT;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > arN=OB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 % !Ih=DZ  
w[OUGn'  
template < typename T >   struct picker_maker @z>DJ>htN  
  { #O^%u,mJj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t:*1* ;  
} ; -mLS\TFS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #M@~8dAH}M  
  { zV8{|-2]No  
typedef picker < T > result; ~{-9qOGw;  
} ; U;t1 K  
%BF,;(P  
下面总的结构就有了: qIvnPaYW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [G' +s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 j%=X ps  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (h'Bz6K  
至此链式操作完美实现。 r0*Y~ KHw  
;2[),k  
sq?js#C5  
七. 问题3 S ^$!n,  
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。 JJy.)-R  
`\J,%J  
template < typename T1, typename T2 > P~s u]+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D.gD4g_O/  
  { {%c&T S@s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -quJX;~  
} 2@Oz_?O=  
J;'H],w}f  
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: o+Fm+5t;  
Ako]34Rl,  
template < typename T1, typename T2 > IYv.~IQO  
struct result_2 CV)K=Br5&_  
  { a9NIK/9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "EwzuM8 f  
} ; 8J:=@X^}  
% _nmv  
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? Hb0_QT~  
这个差事就留给了holder自己。 aNP\Q23D  
    d|>/eb.R  
2}15FXgN  
template < int Order > '3?-o|v@D  
class holder; o pTH6a  
template <> WjOP2CVv|  
class holder < 1 > $$i Gs6az  
  { e8S4=W  
public : [:+f Y[4==  
template < typename T > i6<uj  
  struct result_1 MV]`[^xQ5  
  { C-XJe~  
  typedef T & result; Xyjd7 "  
} ; -kHJH><j  
template < typename T1, typename T2 > _=}.Sg5Q  
  struct result_2 Z<,Hz+  
  { $PRUzFZ  
  typedef T1 & result; _r>kR7A\{  
} ; 8:[ l1d86  
template < typename T > |K9*><P?)2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ld3H"p rR  
  { EvH/d4V;  
  return (T & )r; Vh>|F}%E  
} A]ZQ?- L/  
template < typename T1, typename T2 > LW k/h 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %+/Dv  
  { r+k&W  
  return (T1 & )r1; 'x5p ?m  
} *W;;L_V"   
} ; &j,# 5f(  
cg_ " }]Y1  
template <> d"L(eI}G  
class holder < 2 > (4?^X  
  { =cO5Nt  
public : ?d+ri  
template < typename T > [5tvdW6Z &  
  struct result_1 A1r%cs  
  { K+"3He  
  typedef T & result; ;A4j_ 8\[  
} ; :zY;eJKm  
template < typename T1, typename T2 > f@[)*([  
  struct result_2 ;" Aj80  
  { #<X4RJ  
  typedef T2 & result; 'T$Cw\F&  
} ; T?RN} @D  
template < typename T > -xbs'[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cQ'x]u_  
  { 3iUJ!gK  
  return (T & )r; :s \zk^h?  
} ~!=Am:-wr  
template < typename T1, typename T2 > wE"lk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MV2$0  
  { \Zh&[D!2  
  return (T2 & )r2; ay|jq "a  
} <B>hvuCoH  
} ; ~`="tzr:  
;K~=? k  
}zxf~4 1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 P&=YLL<W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qM+Ai*q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w]nt_xj  
&n6L;y-  
return l(i, j) = r(i, j); E 0/>E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #-PMREgO  
|?ZU8I^vW  
  return ( int & )i; ycSGv4 )  
  return ( int & )j; Ijap%l1I  
最后执行i = j; fj/L)i  
可见,参数被正确的选择了。 @3$I  
 JZ+6)R  
VrLp5?Bh  
zA}JVB  
v*0J6<  
八. 中期总结 d2V\T+=  
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: A+GRTwj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 > ;#Y0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]uF7HX7F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E_I-.o|  
pJs`/   
vq.o;q /  
dNY'uv&Y  
x;`G n_  
)+|wrK:*v  
九. 简化 M$.bC0}T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  ^#C+l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U;TS7A3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |vm-(HY!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jSM`bE+"  
  +-*/&|^等 4w'&:k47   
2. 返回引用。 S7WHOr9XMV  
  =,各种复合赋值等 (n8?+GCa  
3. 返回固定类型。 )">#bu$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mdyl;e{0  
4. 原样返回。 YFPse.2$a  
  operator, Dt>tTU 6  
5. 返回解引用的类型。 65JG#^)KaX  
  operator*(单目) *0Z6H-Do,  
6. 返回地址。 3 !8#wn  
  operator&(单目) f0Q! lMv  
7. 下表访问返回类型。 AZE%fOG<i  
  operator[] )Ute  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kr|r-N`  
  operator<<和operator>> (T$cw(!  
*3E3,c8{A  
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。 [W{|94q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X Db%-  
R.2i%cU  
template < typename Left > n0gjcDHQ  
struct value_return -?:8s v*X  
  { 1Az&BZU[  
template < typename T > 5+!yXkE^e  
  struct result_1 Pv,PS.,-  
  { j>?nL~{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u{&=$[;  
} ; lK7:qo  
}~=<7|N.  
template < typename T1, typename T2 > @%2crJnkS  
  struct result_2 F):kF_ho  
  { @BjB Mi,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WRkuPj2  
} ; W( sit;O  
} ; :h(3Ep  
Ix,b-C~  
N0}[&rE 8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;<[!;8  
/DH`7E  
下面我们来剥离functor中的operator() OmZZTeGg1s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iG"v  
<dE~z]P  
return l(t) op r(t) 2]Cn<zJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x1`(Z|RJ  
return op l(t) o6|- :u5_/  
return op l(t1, t2) lH`c&LL-=!  
return l(t) op "Dk@-Ac  
return l(t1, t2) op *0@Z+'M?  
return l(t)[r(t)] jg'"?KSU~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f. >[ J  
T"3LO[j+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Yc-5Mr8*,  
单目: return f(l(t), r(t)); E&z^E2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FZ<6kk4  
双目: return f(l(t)); ib 'l:GM  
return f(l(t1, t2)); 2-qWR<E  
下面就是f的实现,以operator/为例 42hG }Gt  
f% t N2k  
struct meta_divide 9[*P`*&  
  { ZVJ6 {DS/  
template < typename T1, typename T2 > "QS(4yw?jg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g8&& W_BI  
  { \24'iYtqW  
  return t1 / t2; Gw-{`<CxE  
} )BI%cD  
} ; .Jg<H %%f  
n#WOIweInf  
这个工作可以让宏来做: {wt9/IlG1  
Gdx %#@/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *L>usLh  
template < typename T1, typename T2 > \ | B$JX'_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *gGw/jA/  
以后可以直接用 Lw^%<.DM+t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QD^=;!  
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 pX3El$p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Sh-B!  
Z ]ZUK  
K*'AjT9wX+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 WdC7CK  
 f>mEX='w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y6sY?uu  
class unary_op : public Rettype ]v@ng8  
  { X"g,QqDD  
    Left l; cdH`#X  
public : -gC%*S5&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y,Bj,zw  
9"1=um=  
template < typename T > #z.\pd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #=Xa(<t  
      { ujX\^c  
      return FuncType::execute(l(t)); C'l\4ij)7  
    } j+/EG^*/  
-~\7ZRP8  
    template < typename T1, typename T2 > 54TWFDmGi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F/p1?1M  
      { cMy?&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F{7 BY~d  
    } L7(.dO0C  
} ; d@cyQFX  
3)&rj 7  
G+C{_o#3  
同样还可以申明一个binary_op Ssa/;O2  
^dxy%*Z/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kb5}M/8  
class binary_op : public Rettype C5Fq%y{$.  
  { 1ATH$x  
    Left l; DX3jE p2  
Right r; l<sWM$ez  
public : \B/( H)Cd*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (lYC2i_b#  
WYCDEoqU2  
template < typename T > 5y0LkuRR:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T_)+l)  
      { r`u 9MJ*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [ CU8%%7  
    } flBJO.2  
ih:%U  
    template < typename T1, typename T2 > j}jU.\*v<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .fhfO @  
      { Dn~t_n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !a'{gw  
    } MD>E0p)  
} ; waV4~BdL  
K~5(j{Kb8  
,0>_(5  
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 X)[QEq^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;%u)~3B$JK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dwzk+@]8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V+*1?5w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kwt;pxp i  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?0s&Kz4B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SnO,-Rg  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Qej<(:J5  
下面是修改过的unary_op uA%F0oM  
EJaO"9 (  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gn10)Uf8X  
class unary_op A#79$[>w  
  { N *n?hN  
Left l; aMJ9U )wnK  
  bV@5B#] 2R  
public : 2fUz}w (  
oX/#Mct{s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ju"j?2+F  
\WVY@eB  
template < typename T > a9nXh6  
  struct result_1 0R,Y[).U  
  { sD<8-n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rIH+X2 x  
} ; mP)im]H  
xoE,3Sn  
template < typename T1, typename T2 > 4Gy3s|{  
  struct result_2 hA"z0Fszh  
  { ue}lAW{q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jin?;v  
} ; r3Ih]|FK#  
ve=1y)  
template < typename T1, typename T2 > {y:+rh&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !{oP'8Ax$  
  { rk?G[C)2c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !P_'n  
} <{1 3Nd'o  
n] n3/wpO  
template < typename T > umiD2BRZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `&/zOMp  
  { C1~Ro9si  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,rQPs  
} qjvIp-  
s8kkf5bu  
} ; S#7.y~e\  
/#?i+z   
NslaG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v*e=oyx[  
好啦,现在才真正完美了。 LZ~$=<  
现在在picker里面就可以这么添加了: &$NVEmW-J  
AyZBH &}RZ  
template < typename Right > ~48mCD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TqMy">>  
  { RFm9dHI27  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D#&N?< }  
} gLv";"4S  
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。 .J|" bs9  
^`!EpO>k9  
o"A%dC_  
YPav5<{a  
P}Ule|&LK  
十. bind 5 %aT  
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。 [k6 5i  
先来分析一下一段例子 V0 OT_F  
jvos)$;L-  
nbz?D_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Rs%6O|u7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wj. _{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~x}=lKN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T\Q)"GB  
我们来写个简单的。 8/E?3a_g-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Fop "m/  
对于函数对象类的版本: uBC*7Mkm  
l4Y}<j\;  
template < typename Func > =zW.~(c{  
struct functor_trait PfVjfrI[  
  { D(<20b,  
typedef typename Func::result_type result_type; +Gvf5+ 5VR  
} ; M3dNG]3E  
对于无参数函数的版本: Lv ,Ls  
(@?PN+68|  
template < typename Ret > N;\by<snN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @7';bfsix  
  { fM)RO7  
typedef Ret result_type; u_U51C\rb  
} ; 4E& 3{hnp  
对于单参数函数的版本: PDssEb7  
H\<C@OkJS}  
template < typename Ret, typename V1 > n ZM|8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yf7p0;$?  
  { N8l(m5Kk,k  
typedef Ret result_type; {*%'vVv+  
} ;  0$l D  
对于双参数函数的版本: /z+}xRS  
t=ry\h{Pc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hv1d4U"qM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Mzxy'U V  
  { a4! AvG  
typedef Ret result_type; RyxIJJui  
} ; =lG5Kc{B  
等等。。。 PF- sb&q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @[S\ FjI  
`7|v  
template < typename Func > @Tr8.4  
struct func_return rf8`|9h"7  
  { w]\O3'0Js  
template < typename T > p_ QL{gn  
  struct result_1 I=pT fkTT  
  { T;}pMRd%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p9 |r y+t  
} ; F/}PN1#T  
#x&1kHu<  
template < typename T1, typename T2 > @&d/}Mx"t  
  struct result_2 d7tH~9GX8  
  { hun/H4f|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qgU$0enSs  
} ; !K1[o'o#  
} ; 'LR5s[$j  
#Gs] u  
-pc*$oe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _y),C   
-2mm 5E~N  
template < typename Func, typename aPicker > &B7X LO[  
class binder_1 sL XQ)Ce  
  { N/mTG2'<  
Func fn; o|AV2FM)  
aPicker pk; "wTA9\  
public : 6<R!`N 6  
 &jf:7y  
template < typename T > N%:QaCZKw  
  struct result_1 /e6\F7  
  { ,Rk;*MEMJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +EJIYvkFm  
} ; )avli@W-3j  
SI)u@3hl&w  
template < typename T1, typename T2 > 9#iu#?*B  
  struct result_2 ^c!"*L0E  
  { \;}F6g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %<DXM`Y  
} ; V,fSn:8%M  
Y'`w.+9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J"L+`i  
#7+oM8b  
template < typename T > f3]Z22Yq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DDyeN uK  
  { 6SIk?]u  
  return fn(pk(t)); (hS j4Cp  
} _<|NVweFS  
template < typename T1, typename T2 > 9"K EHf!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0~Z >}(  
  { kqYWa`eE  
  return fn(pk(t1, t2)); BYFvf(>  
} >uN{cohs  
} ; [nB[]j<R*  
^+^#KC8]W  
O{uc  h  
一目了然不是么? !jGe_xB}~  
最后实现bind ,&rlt+wE  
1WRQjT=o  
a.#`>  
template < typename Func, typename aPicker > UR44 iA]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ds? @ LE|  
  { }9<pLk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /qa{*"2Qo  
} YD_hg#=n  
4!64S5(7t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lM~ 3yBy  
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。 OaY.T  
\C $LjSS-  
十一. phoenix oOlqlv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _ ]@   
sa$CCQ  
for_each(v.begin(), v.end(), U,Ya^2h%  
( HjAhz  
do_ VAX@'iZr  
[ mN?y\GB  
  cout << _1 <<   " , " N"1o> !  
] d(9ZopJrQ  
.while_( -- _1), @&#k['c  
cout << var( " \n " ) GX?R# cf  
) L& ucTc =  
); 7ESSx"^B  
vVQwuV  
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: \!M6-kmi  
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 r#rL~Rsd}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A[:0?Ez=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P0VXHE1p  
$`,10uw  
!Hq$7j_  
template < typename Cond, typename Actor > 2o2jDQ|7  
class do_while @6\Id7`Ea  
  { KT$Za  
Cond cd; R8LJC]6Bh  
Actor act; _)-t#Ve  
public : fUj[E0yOF  
template < typename T > dt&m YSZ}  
  struct result_1 (7Su{tq  
  { T%74JRQ  
  typedef int result_type; ~(i#A>   
} ; >-U'mkIH  
3L}eF g,d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3-x ;_  
*\Z9=8yK  
template < typename T > U )kl !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >T84NFdz+  
  { Buc{dcL/  
  do Qw>~] d,Z  
    { c12mT(+-  
  act(t); NxY B)`~  
  } >TI/W~M  
  while (cd(t)); r@")MOGc  
  return   0 ; (;\" K?  
} 8Of.n7{  
} ; B&:9uPRzZ  
WH|TdU$V  
%Q,6sH#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3.?G,%S5.$  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >b\{y}[  
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。 `Iwl\x[A  
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。 3yGo{uW  
下面就是产生这个functor的类: qzon);#7w  
T.bn~Z#f  
0'wchy>  
template < typename Actor >  +_E^E  
class do_while_actor p>#sR4d>  
  { Q1kZ+b&  
Actor act; B&fH FyK1n  
public : To/6=$wto  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x%h4'Sm  
W%ml/ 4  
template < typename Cond > 1t+uMhy*y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }%75 Wety  
} ; z)%Ke~)<\@  
S\76`Ot  
u~rPqBT{d3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q|KD$2rB  
最后,是那个do_ /(oxK>*F  
K;8{qQ*  
<C1w?d$9I  
class do_while_invoker edai2O  
  { GVT| fE  
public : 6JgbJbUi  
template < typename Actor >  *.us IH2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;t~Y>,  
  { "2 \},o9  
  return do_while_actor < Actor > (act); pTB1I3=.u  
} , wXixf2  
} do_; H 0( .p'eN  
^O0trM>h-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @`mr|-Rp@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J]W? V vv  
最后来说说怎么处理break和continue xe"A;6H  
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。 !LR9}Xon  
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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