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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '6xQT-sUih  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,>:;#2+og  
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, Sk:ws&D1u  
t0nI('LX,  
NyVnA  
ywb4LKD  
  class filler ae*Mf7  
  { z[cyA.  
public : f~d d3m('  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @Q^P{  
} ; >9q&PEc  
|iR T! ]  
(A?H1 9  
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: E 2"q3_,,  
fVt9X*xK S  
t7m>A-I  
|pmZ.r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LwK+:4$  
(q4),y<:[  
t@R ?Rgu3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -GqT7`:(H4  
ltgc:&=|@  
*r=:y{!Yd  
%c [F;ug  
二. 战前分析 BwBm[jtP  
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。 YQpSlCCo 3  
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 h~p>re  
o4%y>d)  
g"?Y+j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 59%tXiO  
  /* --------------------------------------------- */ wmTq` XH)  
vector < int *> vp( 10 ); l"!Ko G7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p8\zG|b5  
/* --------------------------------------------- */ PC[c/CoD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B';6r4I-  
/* --------------------------------------------- */ XP1~d>j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XvE9 b5}  
  /* --------------------------------------------- */ lK4M.QV ?\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *3&fqBg  
/* --------------------------------------------- */ Ty<L8+B|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AN24Sf'`  
K)-m*#H&uw  
xw3YK!$sIF  
6X\ 2GC9  
看了之后,我们可以思考一些问题: =Apxdnz,  
1._1, _2是什么? 66'?&Xx'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :J :, m  
2._1 = 1是在做什么? g=2Rqi5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g*F'[Z."  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /-qxS <?o  
:LQ5 u[g$\  
h~(D@/tB  
三. 动工 !O#dV1wAa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {fEwA8Ir  
lr{?"tl_  
' /$d0`3B>  
,N e;kI  
template < typename T > OI?K/rn  
class assignment ph_4q@  
  { 7yz4'L  
T value; Vm df8[5  
public : n':!,a[  
assignment( const T & v) : value(v) {} .p=sBLp8  
template < typename T2 > *0}3t <5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^kgBa27  
} ; .-IkL |M  
}4{fQ`HT  
l6~-8d+lfN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0q*r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1 I*7SkgKv  
z9p05NFH  
3 HIz9F(  
Rt{B(L.?<  
  class holder oh KCdT~  
  { &E4 0* (C  
public : 8>.J1C  
template < typename T > ?  BE6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gi-Yqco  
  { =r.mlc``W  
  return assignment < T > (t); }->.k/vc  
} A)~X,  
} ; E%'~'[Q  
qBQ`~4s  
p?2Y }9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d~?X/sJ t  
(s1k$@d  
  static holder _1; Z{ u a=0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $F/EJ>  
[tH-D$V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A 5+rd{k/  
而不用手动写一个函数对象。 JGFt0He]  
=fYL}m5E  
PT^c^{V  
p[@5&_u(z  
四. 问题分析 < n:}kQTT  
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。 O4g+D#Lu  
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。 s (0*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1O!/g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 90# ;?#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I"t(%2*q  
v @O&t4  
五. 问题1:一致性 V=X:=  
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?| ; h`0ir4[A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )m&U#S _;  
H%1$,]F  
struct holder Maqf[ Vky  
  { p)=~% 7DV  
  // YqV8D&I  
  template < typename T > 4:sjH.u<  
T &   operator ()( const T & r) const HeK h>  
  { 6SC,;p=  
  return (T & )r; ZZj~GQL(S  
} a2f^x@0k  
} ; >z%Q>(F  
^@"H1  
这样的话assignment也必须相应改动: m rJQ#  
+@Ad1fJi  
template < typename Left, typename Right > Pa^A$fy\  
class assignment |w*R8ro_  
  { H Y ynMP  
Left l; g'l?~s`SB  
Right r; DS2)@  
public :  /q@ s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6ATtW+sN]  
template < typename T2 > /oL;YIoQX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  x-'~Bu  
} ; tj*y)28-  
{&[9iIf  
同时,holder的operator=也需要改动: 8*SP~q  
BT_tOEL#  
template < typename T > : 5U"XY x@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;D.h 65rr  
  { m))<!3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); id?#TqD  
} o3Vn<Z$/Cl  
 2T)sXBu  
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。 hAqg Iu*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >|o_wO  
e/8z+H^H  
return l(rhs) = r; Vi]c%*k  
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。 fIocq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G2#d $  
Y=*P 8pg  
template < typename Tp > QR> Y%4 ;h  
class constant_t -z:&*=  
  { Kv{8iAB#c  
  const Tp t; UzKFf&-:;K  
public : .la&P,j_L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `aqrSH5^h  
template < typename T > MqKye8h9f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {S<>&?XB  
  { 8yW oPm<A  
  return t; %>WbmpIyc  
} Vh<A2u3&  
} ; + q''y  
kz q29S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]feyJLF  
下面就可以修改holder的operator=了 3"UsZyN:  
ue8qIZH  
template < typename T > l12$l<x&M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [WB{T3j  
  { 33~qgK1>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "Jy~PcJZ1  
} n(lk dw  
lM#A3/=K  
同时也要修改assignment的operator() S='syq>Aok  
O{k:yVb  
template < typename T2 > ]Y.deVw3i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fA! 6sB  
现在代码看起来就很一致了。 Iia.k'N  
`!G7k  
六. 问题2:链式操作 ^ie^VY($  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A%vsno!  
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。 AaN"7.Z/  
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。 Ae?e 70bY  
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。 \m@Y WO?L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hh kN^S,  
 uu%?K@Qq  
template < typename T > #^&jW  
struct result_1 WjM>kWv  
  { \h3e-)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z]Acs  
} ; VG*'"y *%w  
sFb4`  
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: 3]n0 &MZAR  
{*/dD`  
template < typename T > )9P&=  
struct   ref ~ H[%vdR  
  { ., :uZyG  
typedef T & reference; 4?/7 bc  
} ; cCxi{a1uo  
template < typename T > >]}yXg=QK+  
struct   ref < T &> +#]|)V Z  
  { EX?h0Uy  
typedef T & reference; ~2/{3m{3A  
} ; ~F#A Pt  
GJ}.\EaAJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -{9Gagy2&  
|,}E0G.  
template < typename T > &-GuKH(Y<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (G4'(6  
  { $Kq<W{H3ut  
  return l(t) = r(t); B; -2$ 77  
} c6b0*!D"}  
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。 G^Xd-7 GQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P Tnac  
+zRh fIJHH  
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 %{STz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C=VIT*=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 00M`%c/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p\U*;'hv  
最后的布局是: DMkhbo&+  
                Add ?En7_X{C?  
              /   \ jNy?[ )  
            Divide   5 d.pp3D 9/  
            /   \ Q @2(aR  
          _1     3 :HW>9nD.  
似乎一切都解决了?不。 WF/l7u#4i  
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。 ';/84j-3F  
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。 p(7QAd4  
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: VjTe4$ *  
g8yN% )[  
template < typename Right > _=6OP8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3C"_$?y"  
Right & rt) const vF>gU_gz.  
  { Yg6I&#f7&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +p?hGoF=  
} id?_>9@P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4uX(_5#j  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f[qPG&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ypA:  P  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 EDN(eh(_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +{6`F1MO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ek[kq[U9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Igjr~@ #  
Ky&KF0  
template < class Action > uu>lDvR*  
class picker : public Action (/fT]6(  
  { )C}KR`"  
public : b}%g}L D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M5Wl3tZL  
  // all the operator overloaded =hcPTU-QU  
} ; CT}' ")Bm  
ny`(f,)u*  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &r:m&?!|VQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /p$=Cg[K  
a`38db(z  
template < typename Right > pb$fb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gPUo25@pn*  
  { Ea4 * o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G{A)H_o*  
} gUGOHd(A  
S'?fJ.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NQ!<f\m4n  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J"bD\%  
;\s~%~ \  
template < typename T >   struct picker_maker _:5=|2-E  
  { 6To:T[ z#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -gSj>b7T  
} ; q5?L1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 966<I56+  
  { JmjxGcG  
typedef picker < T > result; \ 522,n`  
} ; O!] ;_q/  
.M+v?A d  
下面总的结构就有了: &Y=.D:z<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3`rIV*&_{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eKJ:?Lxv;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M,JA;a, _  
至此链式操作完美实现。 &gWiu9WbS  
<N5rv3 s  
hBoP=X.~  
七. 问题3 1$OVe4H1  
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。 jI Z+d;1  
bx7\QU+  
template < typename T1, typename T2 > K>LpN')d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gr\@sx?b  
  { G)~MbesJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :;_#5  
} u0'i!@795  
/4H[4m]I  
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:  6s5b$x  
,$BgR2^  
template < typename T1, typename T2 > @%H8"A  
struct result_2 5&G 5eA  
  { TC@bL<1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0T1ko,C!,e  
} ; *) } :l  
bHJoEYY^  
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? H1C%o0CPY  
这个差事就留给了holder自己。 lY->ucS %P  
    1XGG.+D  
3!bK d2"  
template < int Order > rV~T>x  
class holder; `11#J;[@G  
template <> wH#-mu#Yl<  
class holder < 1 > Tr$i= M  
  { e^Aa!  
public : %GS\1 Q%  
template < typename T > yFi6jN#~  
  struct result_1 n_u`B|^Pj  
  { j,4,zA1j|  
  typedef T & result; Kny%QBoiw  
} ; fZ{&dslg  
template < typename T1, typename T2 > <g*.p@o  
  struct result_2 6I5o2i  
  { OFIMi^@  
  typedef T1 & result; %Dra7B%  
} ; *i%.{ YH  
template < typename T > N tO?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )X~#n  
  { ^aT;aP^l  
  return (T & )r; cP, ;Qbe  
} Yg$@Wb6  
template < typename T1, typename T2 > '1]+8E `Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zfirb  
  { n'ehB%"  
  return (T1 & )r1;  XL&hs+Y  
} 5pB^Y MP  
} ; Vj/fAHR`>'  
^W5>i[  
template <> X:R%1+&*  
class holder < 2 > u\:rY)V  
  { @c0n2 Xcr  
public : -!i;7[N  
template < typename T > ~~ U<  
  struct result_1 6#fOCr;f7  
  { T7^ulG1'  
  typedef T & result; Mq76]I%  
} ; xkF$D:s P  
template < typename T1, typename T2 > jzMhJ  
  struct result_2 7TnM4@*f  
  { I'xC+nL@  
  typedef T2 & result; R04.K !  
} ; c1PViko,>  
template < typename T > XynU/Go,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zo'/^S  
  { ;x,+*%  
  return (T & )r; c%jsu"  
} bd} r#^'K  
template < typename T1, typename T2 > y-%nJD$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xm%iPrl D  
  { 2ve lH;  
  return (T2 & )r2; V;H d)v( j  
} _k6x=V;9g  
} ; DakLD~H;  
]NbX`'  
^=Q8]W_*  
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> >。 N&?T0Ge;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g'KzdG`O0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >'eB2  
Z+r%_|kZ  
return l(i, j) = r(i, j); mVa?aWpez  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _yiR h:  
1% asx'^  
  return ( int & )i; C:rRK*  
  return ( int & )j; YW'{|9KnI  
最后执行i = j; t'dHCp}  
可见,参数被正确的选择了。 (D0C#<4P  
7U&5^s )J  
x(rd$oZO  
3%_ 4+zd  
txj wZ_p  
八. 中期总结 o<Xc,mP  
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: z Z@L4ZT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y||yzJdC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,2RC|h^O,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1P+Mv^%I  
TNyK@~#m  
f#'8"ff*1  
|sA4:Aq  
UCe,2v%  
c"sj)-_  
九. 简化 P#w}3^  
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。 r hiS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i:V0fBR[>  
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: rn5"o8|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 : : F!   
  +-*/&|^等 8$2l^  
2. 返回引用。 kX@ bv"i  
  =,各种复合赋值等 {9h`$e=  
3. 返回固定类型。 JX2mTQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 17WNJ  
4. 原样返回。 7vi i9Am7  
  operator, h9w@oRp`~  
5. 返回解引用的类型。 <P|`7wfxE  
  operator*(单目) Ko1AaX(I'+  
6. 返回地址。 Oyi;bb<#  
  operator&(单目) ->#y(}  
7. 下表访问返回类型。 c_@XQ&DC`  
  operator[] -Pqi1pj]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0\? _ lT2  
  operator<<和operator>> Aqa6R+c  
'q{PtYr  
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。 >(IITt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }%-UL{3%  
 ]# Y|   
template < typename Left > 0 $n8b/%.  
struct value_return ^^n +  
  { =#OHxM  
template < typename T > jz{(q;  
  struct result_1 xP8iz?6"V  
  { (:_%kmu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )9; (>cdl  
} ; R2Twm!1  
[>b  '}4  
template < typename T1, typename T2 > 2q`)GCES~  
  struct result_2 +CsI,Uf4*  
  { >v^2^$^u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Am>_4  
} ; s$f+/Hs  
} ; >E//pr)_Km  
zkjPLeX  
hknwis%y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *Te4U5F  
2(c<U6#C'l  
下面我们来剥离functor中的operator() 4a(g<5wfI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @?<N +qdH>  
&/B2)l6a  
return l(t) op r(t) yf `.%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Wm/$P;  
return op l(t) D< nlb-  
return op l(t1, t2) DZHrR:q?e  
return l(t) op t` }20=I+  
return l(t1, t2) op 9F2w.(m  
return l(t)[r(t)] AzHIp^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P`\m9"7  
S/@dkHI'  
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: B'G*y2UnG  
单目: return f(l(t), r(t)); Fy}MXe"f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xT_fr,P  
双目: return f(l(t)); Ck ~V5  
return f(l(t1, t2)); t] n(5!L(  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y0/jH2n  
'_q: vjX  
struct meta_divide _Vdb?  
  { @D.R0uM  
template < typename T1, typename T2 > ?RgU6/2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pr0@sri@  
  { c[wQJc  
  return t1 / t2; OoAr%  
} JVJ1Ay/be  
} ; j33P~H~  
8\qCj.>S  
这个工作可以让宏来做: &[?u1qQ%o  
7h9fQ&y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v$gMLu=  
template < typename T1, typename T2 > \ c8k6(#\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &+E'1h10  
以后可以直接用 q|47;bK'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z;fd#N:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 l }2%?d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gFWEodx,9  
"!%w9  
XE f&Yd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5XSxQG@k^z  
Sb:zN'U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0[Xt,~  
class unary_op : public Rettype CX&yjT6`  
  { %nDPM? aO  
    Left l; <?q&PCAn^  
public : <F#*:Re_y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %=NM_5a}]  
ooLnJ Y#  
template < typename T > `}k&HRn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #a7Amh\nT  
      { } #\;np  
      return FuncType::execute(l(t)); PBxK>a  
    } Q.pEUDq/  
b*'=W"%\  
    template < typename T1, typename T2 > !LHzY(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zCBtD_@  
      { l6&v}M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ie^Dn!0S  
    } W%cj39$  
} ; rj2r#{[  
 Vq .!(x  
Kc JP^  
同样还可以申明一个binary_op bMqu5G_q  
|"Xi%CQ2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =M/ UHOY  
class binary_op : public Rettype RS||KA])J  
  { SCfkv|hO  
    Left l; F9u:8;\@`  
Right r; zulf%aaL  
public : )MD*)O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N#pl mPrZ  
D_yY0rRM  
template < typename T > pU:C =hq4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6PzN>+t^y  
      { DmXDg7y7s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6uCk0 B|  
    } MuFU?3ovG*  
-_{C+Y_  
    template < typename T1, typename T2 > 9U}MXY0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D)O6| DiO  
      { ."!8B9 s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); skR, M=F~  
    } ZHiICh|et%  
} ; O)U$Ef  
`G ;Lz^  
EMW4<na[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^7~SS2t!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (}~eD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _A)_K;cz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I(?|Ox9"?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NqQ(X'W7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 * 0&i'0>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (1elF)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "#\bQf}  
下面是修改过的unary_op -X&!dV:= 4  
U3_yEvZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l9ifUh e  
class unary_op St3(1mApl  
  { F;MT4*4  
Left l; 'a-5 U TT  
  1)/T.q<D"  
public : 9$Pl'>5  
:|m~<'g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f<> YYeY  
JIY ^N9_  
template < typename T > u6qi  
  struct result_1 zFdz]z3  
  { m|ERf2-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [BZ(p  
} ; ]!tYrSM!  
y`B!6p 5j  
template < typename T1, typename T2 > "mP*}VF  
  struct result_2 qs c-e,rl  
  { B'gk/^6$eg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wh7a|  
} ; Y^jnlS)h  
2GD mZl  
template < typename T1, typename T2 > bF Y)o Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R8r[;u\iV  
  { MY<!\4/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,Y\4xg*`  
} |L_g/e1A3  
dVmAMQk.g  
template < typename T > t!=~5YgKs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lx:9@3'7'  
  { c7nk~K[6  
  return OpClass::execute(lt(t)); ux 79"5qb  
} w`#0 Y9O  
q=0{E0@9({  
} ; In9|n^=H@  
}Mb'tGW  
(+Kof  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L^al1T  
好啦,现在才真正完美了。 =3v 1]7 X  
现在在picker里面就可以这么添加了: (Q]Y> '  
*~<]|H5~  
template < typename Right > :qSi>KCGh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^Lv ^W  
  { 6$vh qg}f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8.%a"sxr  
} g d}TTe  
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。 K"6+X|yxE  
i!}nGJGg  
dR, NC-*  
fJ"~XTN}T  
KjfKo;T  
十. bind M>H^<N}'A  
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。 NF)\">Ye  
先来分析一下一段例子 ^xNe Eb  
Pc; 14M  
tG ^?fc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dj&m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :8|3V~%m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _DvPF~  
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。 ~Ow23N  
我们来写个简单的。 7 }MJK)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f`]E]5?  
对于函数对象类的版本: +xdFkc  
'W2$wN+P  
template < typename Func > {ugKv?e ;  
struct functor_trait sS2E8Z2  
  { <9.7gwzE  
typedef typename Func::result_type result_type; pW^ ?g|_}  
} ; M*@ aA XM  
对于无参数函数的版本: k|c0tvp  
-L50kk>h  
template < typename Ret > /?-p^6U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X%1.mTU~K  
  { ;OCI.S8  
typedef Ret result_type; -j=&J8Za  
} ; ;Owu:}   
对于单参数函数的版本: [T#a1!  
:w_1J'D}  
template < typename Ret, typename V1 > lJY=*KB(6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4bi\$   
  { Ollv _o3  
typedef Ret result_type; z2q5f :d8  
} ; H^1 a3L]  
对于双参数函数的版本: ot<o&  
Ty:Ir  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ` +UMZc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jz7ltoP  
  { i[^lJ)[>N  
typedef Ret result_type; gWH9=%!  
} ; .EZ{d  
等等。。。 ^?xJpr%)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !;!~5"0~"  
yB{o_1tc  
template < typename Func > <$2zr4  
struct func_return 29657k8  
  { mqT0^TNPcl  
template < typename T >  `e=n( D  
  struct result_1 VgTI2  
  { ;C3?Ic  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FS+^r\)  
} ; >$52B9ie  
m$qC 8z]  
template < typename T1, typename T2 > oYErG] ,  
  struct result_2 }lpm Hvs  
  { W&f Py%g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .ehvhMuG|  
} ; fQ4$@  
} ; }v ,P3  
Ic!83-  
[E1|jcmQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z9~Wlt'?  
BXw,Rz }  
template < typename Func, typename aPicker > ts!aKx  
class binder_1 U(LR('-h  
  { gc) 3  
Func fn; B4&pBiG&f6  
aPicker pk; A8(PI)Ic.  
public : ^O*hs%eO%  
e"mfJY  
template < typename T > yP]W\W'  
  struct result_1 d'fpaLV  
  { <r3n?w8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =:8=5tj  
} ; *tPY  
h l'k_<a*  
template < typename T1, typename T2 > XQ;d ew+  
  struct result_2 G_4P)G3H  
  { j/|qge4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c &(,  
} ; Utp\}0GZY  
O G}&%NgH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gg_(%.>  
PQ]N>'v-  
template < typename T > *OcptmY<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M4\Io]}-M  
  { 7}.(EZ0  
  return fn(pk(t)); 5] %kWV>  
} H`@7o8oj1  
template < typename T1, typename T2 > [~S0b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d^^>3L!h  
  { '8 #*U  
  return fn(pk(t1, t2)); c7wgjQ[   
} <qx-%6  
} ; S3cQC`^  
p?nVPTh  
kk#d-! $[  
一目了然不是么? gk%ye&:f  
最后实现bind /VkJ+%}+j  
v*v&f!Ym&s  
WU_Q 7%+QS  
template < typename Func, typename aPicker > *A`^ C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $hh=-#J8  
  { rE~O}2a#H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VE m[F/'  
} r; !us~  
SfT]C~#$N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rD?o97  
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。 9,+LNZ'k  
k2;yl _7  
十一. phoenix H;`@SJBf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dtm@G|Ij  
zV#k #/$  
for_each(v.begin(), v.end(), T^t`H p  
( \W!<xE  
do_ d[de5Xra  
[ ;d:7\  
  cout << _1 <<   " , " =6:Iv"<  
] ~Tolz H!  
.while_( -- _1), ?jnEHn  
cout << var( " \n " ) UPsh Y  
) J u7AxTf~  
); WObfHAp.  
X.Kxio $o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @VFg XN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zi'?FM[f)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "]% L{a P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e^fjla5  
3:RZ@~u=  
XUWza=BR"  
template < typename Cond, typename Actor > ;|c,  
class do_while ^`$KN0PY  
  { <JlKtR&nSo  
Cond cd; 2C>PxA6l  
Actor act; Z|.. hZG  
public : :iJ= 9  
template < typename T > @: NrC76  
  struct result_1 4YJs4CB  
  { p n)5neX{  
  typedef int result_type; Wo%&,>]<H  
} ; f;*\y!|lg~  
@/~41\=e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &c'unKH  
SU1, +7"  
template < typename T > F!U+IztZ   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $W)FpN;CW/  
  { r\yj$Gu>(  
  do 6sntwT"?  
    { Jyn>:Yq(  
  act(t); i/->g:47P  
  } nt4>9;  
  while (cd(t)); v{I:Wxe  
  return   0 ; YEGXhn5E  
} N$. ''D?7D  
} ; <I} k%q'  
'tOo0Zgc  
_)ERi*}x8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,30&VW##  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UrgvG, Lt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?qdG)jo=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yjr!8L:m  
下面就是产生这个functor的类: \aG>(Mr  
>:s:`Au  
+* &!u=%G  
template < typename Actor > 9nB:=`T9  
class do_while_actor Hkpn/,D5  
  { Ek84yme#  
Actor act; b afYjF< 3  
public : QkA79%;j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M6?*\ 9E  
F3+)bIz  
template < typename Cond > DBOz<|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K2!KMhvQ  
} ; l( "_JI  
]NN9FM.2b/  
&K}!R$[,:P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /QG8\wXE2  
最后,是那个do_ )t =Cj?5  
^>[Z~G($  
^oj)#(3C  
class do_while_invoker XjWoUnz  
  { %U'YOE6  
public : e1K,4 Bq  
template < typename Actor > 8J Gt|,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )Nk^;[  
  { MOdodyG  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3:!+B=woR  
} \6*3&p  
} do_; nx=Zl:Q}  
3nxJ`W5j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9"oc.ue.2D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wl}d6ZTm  
最后来说说怎么处理break和continue ~c+0SuJ  
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。 J v'$6[?  
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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