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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eMV{rFmT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E^iShe  
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, +v2)'?BS  
s=e`}4  
SK5_^4  
$>8O2p7W  
  class filler w%?Zb[!&  
  { upLjkQ)_  
public : &cWC&Ws"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s TVX/Q  
} ; =F2`X#x_j  
P BVF'~f@j  
=@nE:uto]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: HUAbq }  
SiYH@Wma  
#bJp)&LO  
Z2L7US -  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BbM/Rd1tAm  
e^<'H  
b^STegz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S"VO@)d  
? 'qyI^m@  
Ma'#5)D  
`W>Sss  
二. 战前分析 a/v]E]=qI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F( 4Ue6R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ymp ik.'  
bU/4KZ'-^  
|ZM>UJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !PA><F  
  /* --------------------------------------------- */ 7|o!v);uR  
vector < int *> vp( 10 ); ^9`|QF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [7Q%c!e$*  
/* --------------------------------------------- */ ^D1gcI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qw*) R#=  
/* --------------------------------------------- */ H+562W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r7sA;Y\  
  /* --------------------------------------------- */ 8f<y~L_(`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [K@(,/$  
/* --------------------------------------------- */ wMw}3qX$j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >S-JAPuO  
vsyg u  
uts>4r>+  
q`'"+`h  
看了之后,我们可以思考一些问题: n!.=05OtX  
1._1, _2是什么? {n&n^`Em  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (/0dtJ  
2._1 = 1是在做什么? Fg 8lX9L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !-N!Bt8;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZqdoYU'  
Q% d1O  
: 5['V#(o  
三. 动工 E]8uj8K3]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k$ T  
]v0Z[l>yf  
ByuBZ!m  
p!~1~q6  
template < typename T > hkyO_ns  
class assignment vBJxhK-  
  { o$Ylqb#  
T value; ,[T/O\k  
public : n*Dn{ 7v#z  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6-uLK'E  
template < typename T2 > $+f=l~/s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t,dm3+R  
} ; 4;W{#jk  
<5mv8'{L  
%LzARTX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y.I&x#(^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -ycdg'v  
v-SX PL]_^  
3^nH>f-Y  
yNEU/>]>2  
  class holder 8!cHRtqK  
  { 7)Vbp--b#  
public : Ncsh{.  
template < typename T > F81EZ/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const },#7  
  { ,Pcg+^A  
  return assignment < T > (t); \o/eF&  
} V2`Ud[  
} ; 5-$D<}Z  
qB,0(I1-!  
^r.CUhx)  
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: uSRhIKy  
D*[J rq,  
  static holder _1; 9M3"'^ {$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X[r0$yuE  
%7}j|eS)G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @v ^j<B  
而不用手动写一个函数对象。 K)wWqC.  
s[y.gR.(  
(AtyM?*  
mB"I(>q*M  
四. 问题分析 |%F,n2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 LtX53c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Xpn\TD<_I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^d{5GK'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /z4c>)fV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZK'46lh  
;aW k-  
五. 问题1:一致性 w-# f^#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7+hF1eoI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <7F-WR/2n  
j|wN7@Zc  
struct holder w6cl3J&  
  { d[p2? ]  
  // Jj+Q2D:  
  template < typename T > eBnx$  
T &   operator ()( const T & r) const 8$A0q%n  
  { 9l &q}  
  return (T & )r; e 9RYk:O  
} 4jC)"tch  
} ; p? o[+L<  
f+uyO7  
这样的话assignment也必须相应改动: 6{ ]F#ig=  
F[Mwd &P@  
template < typename Left, typename Right > [UZ r|F  
class assignment "W%YsN0  
  { 8I/3T  
Left l; C&H'?0Y@  
Right r; 0LH6G[  
public : q0VAkVHw4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r5S/lp+Y+N  
template < typename T2 > n]' r3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^gvTc+|  
} ; *}lLV.+A  
~ W8X g)  
同时,holder的operator=也需要改动: |*NZ^6`@  
sV a0eGc  
template < typename T > VZWo.Br'W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )8W! |  
  { A5yVxSF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ai sa2#  
} MmjZq  
HbA/~7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?QT6q]|d0+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 } jJKE  
t!qLgJ5%y  
return l(rhs) = r; n >y,{"J{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3Vc}Q'&Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5N|LT8P}Z  
8eS(gKD  
template < typename Tp > W34xrm  
class constant_t apk,\L@sZ  
  { ~hvj3zC5xz  
  const Tp t; M<w.q|P  
public : S"h;u=5it  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xyGwYv>*KO  
template < typename T > AuXUD9 -  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qi`3$<W>  
  { R<&Euph  
  return t; eW(pP>@k,  
} dRJ ](Gw  
} ; H<_Tn$<zH.  
n;Oe-+oSC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }MRgNr'k  
下面就可以修改holder的operator=了 N^rpPq  
KNAvLcg  
template < typename T > _R ii19k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hUlRtt  
  {  pRobx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (WT\HR  
} 8IlUbj  
dP8qP_77A~  
同时也要修改assignment的operator() DA "V)  
vTK%8qoZ  
template < typename T2 > L[2qCxB'^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I_ZJnu<  
现在代码看起来就很一致了。 KY  
x *I'Ar  
六. 问题2:链式操作 J -z.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3HrG^/  
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。 oWY3dc  
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。 7#E/Q~]'6  
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。 $vXY"-k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z2]0brV  
uQW)pD{_  
template < typename T > cj2Smgw&>  
struct result_1 G!I++M"  
  { W]D YfR,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fYP,V0P  
} ; NRx 7S 9W  
oT{9P?K8  
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: 1!1JT;gG^9  
lu{ *]!  
template < typename T > <9pI~\@w  
struct   ref `C>h]H(  
  { ;&j'`tP  
typedef T & reference; U^7hw(}me  
} ; i 7]o[  
template < typename T > ]x metv|7  
struct   ref < T &> 2`]c&k;]  
  { i<Ms2^  
typedef T & reference; oi0O4J%H  
} ; eW8cI)wU  
{Ycgq%1>]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: la{?&75]  
$R #_c}  
template < typename T > J0IKI,X.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PJB_"?NTTC  
  { Bdh*[S\u@E  
  return l(t) = r(t); N#M>2b<A/T  
} 85# 3|5n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 HCOsVTl,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z\tY A  
7{U[cG+a#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 AIOGa<^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9mvy+XD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P7}w^#x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L?u {vX  
最后的布局是: R,D/:k'~k  
                Add =&pR=vl  
              /   \ -!+i ^r  
            Divide   5 aN"YEL>w  
            /   \ `P\H{  
          _1     3 ?5">50  
似乎一切都解决了?不。 g[i;>XyP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1R-0b{w[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 MMa`}wSs  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: gs1  
_~Od G  
template < typename Right > /TbJCZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d >L8S L  
Right & rt) const 27gHgz}}  
  { jR1^e$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BpA7 z/  
} TCzz]?G]la  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L`M{bRl+1  
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。 Onqapm0  
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。 u@D5SkT  
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。 L' _%zO  
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。 R5MN;xG^  
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? !pe[H*Cy  
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: f4<~_ZGr  
KX x+J}n  
template < class Action > Q +hOW-  
class picker : public Action mn1!A`$  
  { q:>`|~MX  
public : ++w{)Io Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nc6y]eGz  
  // all the operator overloaded LkeYzQH/l  
} ; 7g8\q@',  
w2 (}pz:  
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。 5Mxl({oI]  
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: LVP6vs  
5Q}HLjG8Z  
template < typename Right > F9w2+z.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6UN{Vjr%`  
  { tm34Z''.>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /q]fG  
} 4u p7 :?  
31g1zdT!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z xv y&  
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。 K~&3etQF  
S-6i5H"B&  
template < typename T >   struct picker_maker :'H}b*VWx  
  { 4`CO>Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;(g"=9e  
} ; 1:h(8%H@"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ciH TnC  
  { '+|uv7|+v  
typedef picker < T > result; }&ew}'*9)  
} ; {dl@ #T u  
tr 8Q{  
下面总的结构就有了:  !vr A\d  
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。 W.7u6F`  
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。 ~8Ef`zL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w `M/0.)V  
至此链式操作完美实现。 w@N)Pu  
p{V(! v|  
gcM(K.n  
七. 问题3 ^> d"D  
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。 =:RNpi,  
)6he;+  
template < typename T1, typename T2 > b!;WF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xNVSWi,  
  { uvD*]zX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ciPaCrV  
} dfeN_0` -  
v@!r$jZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: # WL5p.  
^6 ,}*@  
template < typename T1, typename T2 > }Oy/F  
struct result_2 oW/H8q<wY  
  { 0c#|LF_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; # f{L;  
} ; b@1";+(27  
0vz!)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;xE1#ZT  
这个差事就留给了holder自己。 HtI>rj/\ x  
    B{_-k  
Q mz3GH@wg  
template < int Order > 6FI`0j=~  
class holder; w >#.id[k  
template <> 4vPKDd  
class holder < 1 > ViG-tb   
  { t4,(W`  
public : cp 7;~i3  
template < typename T > O$& 4{h`  
  struct result_1 E'_$?wWn5  
  { oth=#hfU^  
  typedef T & result; !% yd'"6Dl  
} ; cU=/X{&Om  
template < typename T1, typename T2 > P0szY"}  
  struct result_2 m[*y9A1  
  { LfS]m>>e  
  typedef T1 & result; /SYzo4(  
} ; "/U~j4O  
template < typename T > u*H V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gNo}\ lm4V  
  { [kg*BaG:  
  return (T & )r; *Ry "`"  
} 0f|nI8,z  
template < typename T1, typename T2 > v/DWy(CC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SSI('6Z/  
  { syLpnNx=  
  return (T1 & )r1; mMV -IL  
} Q" an6ht|  
} ; FiJU *  
9 l9|w4YJs  
template <> 5l(Q#pSX  
class holder < 2 > O_wRI\ !  
  { ~w9ZSSb4  
public : o8lwwM*  
template < typename T > s;-%Dfn  
  struct result_1 B&)o:P7h  
  { u~a@:D/F{G  
  typedef T & result; @=1kr ^i  
} ; `JL&x|q o  
template < typename T1, typename T2 > ' fm}&0  
  struct result_2 CK+_T}+-  
  { ?rgk  
  typedef T2 & result; K2R[u#Q  
} ; Tb6c]?'U  
template < typename T > BWN[>H %S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u ?n{r  
  { v'zf*]9  
  return (T & )r; Hh1OD?N)  
} cU'^ Ja?%  
template < typename T1, typename T2 > PH}^RR{H[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #e8NF,H5  
  { WSW,}tFp"  
  return (T2 & )r2; 7o]p0iLej  
} ,HQaS9vBQ  
} ; "xV9$m>  
J<{@D9r9<~  
?0VLx,kp  
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> >。 B3^4,'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h[O!kwE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A;A>Q`JJF  
Y "& c .  
return l(i, j) = r(i, j); A"@C }f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -IB~lw  
JUlV$b.)J  
  return ( int & )i; vK?{Z^J][  
  return ( int & )j; zF[>K4  
最后执行i = j; *?`:=  
可见,参数被正确的选择了。 T?+xx^wYk  
i }5 #n  
04wmN  
IYy2EK[s  
p&L`C |0  
八. 中期总结 7='M&Za  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: b:S#Sz$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &OiJJl[9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .TURS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z;_WU  
5UwaBPj4  
m3k}Q3&6Z  
LV&tu7c  
7ST[XLwt%}  
~T')s-,l,:  
九. 简化 ?hS n)  
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。 m.MOn3n]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tF)aNtX4^  
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: =^P<D&%q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :G|Jcl=r  
  +-*/&|^等 Aov=qLWJ  
2. 返回引用。 Zjt3U;Y  
  =,各种复合赋值等 qPpC)6-Q  
3. 返回固定类型。 eA>O<Z1>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?<Dinq  
4. 原样返回。 >sP-)ZeuU[  
  operator, N"b>]Ab] ;  
5. 返回解引用的类型。 #{ M$%l>  
  operator*(单目) gU Cv#:  
6. 返回地址。 h]<Ld9  
  operator&(单目) P'Jw:)k(  
7. 下表访问返回类型。 YSt']  
  operator[] iuq-M?1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S5'BXE,  
  operator<<和operator>> er}/~@JJ  
6tM CpSJ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "qb3\0O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S >uzW #  
H~@E&qd  
template < typename Left > P}H7WH  
struct value_return kzGD *  
  { Hq^sU%  
template < typename T > v[ru }/4  
  struct result_1 @3{'!#/  
  { |-I[{"6q$@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LI?rz<H!D  
} ; `jJ5us  
7 #_{UJ%  
template < typename T1, typename T2 > )k3zOKZ;  
  struct result_2 }}Eko7'^  
  { w/N.#s^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l.lXto.6)  
} ; 2<y E3:VX  
} ; ow ~(k5k:  
Rw*l#cr=.  
iU{F\>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'rU [V+  
$\$5::}r  
下面我们来剥离functor中的operator() j"/i+r{"E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ./)A6O*#  
AU$W=Z*  
return l(t) op r(t) x\!Qe\lE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N9Yc\?_NU_  
return op l(t) s*:J=+D]G  
return op l(t1, t2) $)mE"4FE  
return l(t) op CfoSow-  
return l(t1, t2) op ;p/RS#  
return l(t)[r(t)] N|T%cdh:/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] myFj w@  
Tl%#N"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 93[c^sc9*a  
单目: return f(l(t), r(t)); MMD4b}p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wj/.rG&tE  
双目: return f(l(t)); 7Xm pq&g  
return f(l(t1, t2)); SPe Se/  
下面就是f的实现,以operator/为例 0CQ\e1S,#  
8k]'P*9ulz  
struct meta_divide V(A6>0s$|  
  { //\ORJd  
template < typename T1, typename T2 >  Jt.dR6,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &|IY=$-  
  { ,+KZn}>  
  return t1 / t2; $VhUZGuG>  
} +L!-JrYHS4  
} ; ngcXS2S_  
+y>D3I  
这个工作可以让宏来做: .:*V CDOM  
jnYFA[Ab  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vdYd~>w  
template < typename T1, typename T2 > \ A{Z=[]r1`E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r Ka7[/  
以后可以直接用 DT8|2"H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <K%qaf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `B"=\0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =K=FzV'_~  
Z TWbe  
gd R wh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 H*!j\|v0  
(!&cfabL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F"#bCnS  
class unary_op : public Rettype -]~&Pi|  
  { @H"~/m_o  
    Left l; r+217fS>  
public : I&U?8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {j+w|;dZF  
  _p\  
template < typename T > j8$*$|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }a,j1r_Hl&  
      { R)"Ds}1G  
      return FuncType::execute(l(t)); ce\]o^4  
    } 7JD jJQy  
5vj;lJKcd`  
    template < typename T1, typename T2 > (GJ)FWen0"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IExo#\0'6  
      { 3XYCtp8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -tAdA2?G  
    } k)UF.=$d  
} ; UJ 1iXV[h"  
5m!FtHvm1  
nPj%EKdY4  
同样还可以申明一个binary_op QU_O9 BN  
 /L'r L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xAw$bJj~s  
class binary_op : public Rettype _nOJ.G  
  { Sg(fZ' -  
    Left l; L!Iu\_{q  
Right r; 9}Ud'#E  
public : laG@SV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {O9CYP:  
$@"o BCc  
template < typename T > N@lTn}U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ^E*W B~  
      { (= } cc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D]S@U>]M!  
    } 9>\P]:  
"Lk -R5iFd  
    template < typename T1, typename T2 > YQ9@Dk0R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Ed7|k]H  
      { XW w=3$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D1o<:jOj  
    } -B-?z?+(O  
} ; ^m.QW*  
mr dG- t(k  
W L$nchS9  
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 ZqT?7|i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 23 j{bK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U]tbV<m%  
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。 eL3HX _2(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WPi^;c8  
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。。。 47>IT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c Q:.V  
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) Oa~|a7`o  
下面是修改过的unary_op H=Rqr  
gpW3zDJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )nmLgsg  
class unary_op px;5X4U  
  { ~CiVLS H=  
Left l; c`}-i6  
  qplz !=  
public : NBHS   
=<mpZ'9gW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [ lZo'o  
/z:pid,_0  
template < typename T > 5[l9`Cn&A  
  struct result_1 XDs )  
  { 8}9|hT;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I;H6E  
} ; 37GJ}%Qs  
ReE-I/n8f  
template < typename T1, typename T2 > g&9E>wT  
  struct result_2 #RAez:BI  
  { H%N !;Jz=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zy\p,  
} ; "^E/N},%u5  
*#+e_)d  
template < typename T1, typename T2 > W/_=S+CvK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /*3[9,  
  { y,&.<Yc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 62lG,y_L  
} jO xH' 1I  
}YUUCq&  
template < typename T > "#bL/b'{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JTbg8b  
  { vzD3_ ?D  
  return OpClass::execute(lt(t)); %gj's-!!  
} F02S(WWo;  
-L e:%q2  
} ; W+k`^A|@  
=f'MiU!p6  
8B ZTHlUB  
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 {Ic~}>w  
好啦,现在才真正完美了。 2>~{.4PI  
现在在picker里面就可以这么添加了: L B`=+FD  
JqWMO!1  
template < typename Right > +g36,!q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const klHOAb1  
  { 9>~UqP9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vt{s"\f  
} ^]mwL)I}  
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。 K07SbL7g!p  
{ ?p55o  
+N0V8T%~z.  
""`> v`\  
2yqm$i9C  
十. bind 'G1~\CT  
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。 WK7=z3mu  
先来分析一下一段例子 O8BxXa@5  
zt/p' khP3  
z_fR?~$N2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :`BZ,j_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bA]/p%rZ8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hpJ[VKe  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LF+#PnK  
我们来写个简单的。 h%e}4U@X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )@DT^#zR  
对于函数对象类的版本: S-^y;#=  
X\3IY:Q@T  
template < typename Func > 0:-i  
struct functor_trait 1_vaSEov  
  { #;. tVo I  
typedef typename Func::result_type result_type; Bvx%|:R  
} ; 1g`$[wp|  
对于无参数函数的版本: =\s(v-8  
zo66=vE!  
template < typename Ret > w-Zb($_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }N; c  
  { >W 2Z]V  
typedef Ret result_type; T xRa&1  
} ; ;c73:'e  
对于单参数函数的版本: _%Q\G,a;  
i|u3Qt5  
template < typename Ret, typename V1 > .E:QZH'M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H?8uy_Sc  
  { 6L@g]f|Y@  
typedef Ret result_type; e"en ma\_  
} ; 4)Y=)#=  
对于双参数函数的版本: s]Z/0:`  
`+]9+:tS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C`OdMM>D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;;BQuG  
  { ji {V#  
typedef Ret result_type; Pz3jc|Ga  
} ; . (*V|&n  
等等。。。 X~abn7_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *=}$@O S  
!!f)w!wW  
template < typename Func > pLMki=.Ld  
struct func_return !]q wRB$5  
  { K' N`rx.7  
template < typename T > qNER 6  
  struct result_1 `.nkC_d  
  { m<00 5_Z0Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z QND^a:  
} ; w#k'RuOw5  
s5FyP "V  
template < typename T1, typename T2 > g<oSTA w  
  struct result_2 &k(t_~m>  
  { 4lC:svF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O?NAbxkp  
} ; Q)yhpwrX  
} ; /HH5Mn*  
uy{mSx?td  
{y=H49  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fKIwdk%!-  
lY!`<_Am  
template < typename Func, typename aPicker > C/%umazP9  
class binder_1 4 W}8?&T  
  { PH 97O`"  
Func fn; 9ET2uDZpL  
aPicker pk; Wfkm'BnV  
public : Y TxUKE:  
ORlz1 &hW  
template < typename T > ^Qz8`1`;Z  
  struct result_1 h;f5@#F  
  { VcIsAK".4[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RvV4SlZz  
} ;  f]q3E[?/  
?qYw9XQYL  
template < typename T1, typename T2 > <=n$oMO  
  struct result_2 bG67TWY)  
  { wlBdA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gt6*x=RCrQ  
} ; P (jlWr$$  
]oP2T:A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o\h[K<^>)  
//`heFuc]>  
template < typename T > "cRc~4%K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #*#4vMk<  
  { E*>tFw&[  
  return fn(pk(t)); , %mTKOs  
} =1)yI>2e%}  
template < typename T1, typename T2 > -% PUY(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3lhXD_Y  
  { m,aJ(8G  
  return fn(pk(t1, t2)); z|F>+6l"Y7  
} e"hm|'  
} ; k!t5>kPSQ  
M kko1T=6  
xT{qeHeZ9,  
一目了然不是么? lZV]Z3=p'0  
最后实现bind a+szA};  
lYv :  
[nn/a?Z4S  
template < typename Func, typename aPicker > R}Uv i9?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _s (0P*  
  { )Ac8'{Tq/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aoz+g,1 //  
} ^v*ajy.>  
|^C?~g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 468LVe?0  
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。 DUEA"m h  
~xGWL%og  
十一. phoenix IE: x&q`3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ii2X7Q  
lg&"=VXx51  
for_each(v.begin(), v.end(), ,;;M69c[ x  
( V%dMaX>^i  
do_ HGfYL')Z  
[ Dd<gYPC  
  cout << _1 <<   " , " f|WNPFQ$x  
] m@.4Wrv  
.while_( -- _1), (k6=o';y  
cout << var( " \n " )  S&]+r<  
) 44f8Hc1g  
); #p&iH9c_  
f?#:@ zcL  
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: VvSD &r^qI  
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 x% k4Lm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Zg5@l3w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: knh^q;q*  
[esjR`u  
SEr\ u#  
template < typename Cond, typename Actor > ^USj9HTK  
class do_while YTL [z:k}  
  { Ooc,R(  
Cond cd; =+T{!+|6P  
Actor act; ?qAX *j  
public : ppN96-]^0  
template < typename T > 7XT2d=)"  
  struct result_1 P-K\)65{Y  
  { f";70}_  
  typedef int result_type; "@Ra>qb  
} ; &sR{3pC}  
ppR~e*rv-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S-gL]r3G8  
;EW]R9HCH  
template < typename T > {(o\G"\<XY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KNC!T@O|{#  
  { Y gQ_P4B;  
  do hx+a.N  
    { DvF`KHsy  
  act(t); *oY59Yf  
  } %.pX!jL  
  while (cd(t)); ~/! Zh  
  return   0 ; llhJ,wD  
} WfhQi;r  
} ; W |G(x8  
G<4H~1?P  
/jC0[%~jV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6f?5/hq  
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。 2etcSU(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。 1jh^-d5  
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。 nFzhj%Pt;  
下面就是产生这个functor的类: (jPN+yQ  
6>%)qc$i  
9:!n'mn  
template < typename Actor > _;yp^^S  
class do_while_actor )Y\},O  
  { *P$5k1  
Actor act; I=x   
public : FGr0W|?v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7xVI,\qV  
5G_*T  
template < typename Cond > }{ pNasAU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $ZK4Ps -$  
} ; gA2Il8K  
uCNQ.Nbf C  
v8 y77:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xHJ+!   
最后,是那个do_ d}>Nl$  
m589C+7  
yh]#V"W3  
class do_while_invoker AQbbIngo  
  { er+m:XuV  
public : Zr;.`(>  
template < typename Actor > }Da8S|)H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +C/K@:p  
  { YXg:cXE8e  
  return do_while_actor < Actor > (act); >LgV[D#=&o  
} rP2^D[uM.  
} do_; "2'nLQ""q  
Vhz?9i6|g^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b-M[la}1"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oE"!  
最后来说说怎么处理break和continue za<Ja=f9X  
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。 6%U1%;  
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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