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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oK 6(HF'&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GhPK-+"X  
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, ^eW}XRI  
J\ e+}{  
$9?cP`hmi  
5`f@>r?  
  class filler wEzKqD  
  { q^6+!&"  
public : B]tIi^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ve&zcSeb  
} ; DxJX+.9K9  
'Ei;^Y 1e  
fS^!ZPe1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: zt^48~ry  
~|<m,)!  
.*elggM  
2h?uNW(0Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mrX^2SR  
Y!;|ld  
bXS:x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c6Y\n%d&  
;NNe!}C  
kI%%i>Y}  
 \>Efd  
二. 战前分析 /lafve~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 y\&>Z yOY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 np~~mdmRK  
MxBTX4ES  
o/ui)U_   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ([xo9FP;  
  /* --------------------------------------------- */ *b]; |n{  
vector < int *> vp( 10 ); /T. KbLx~q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +iI&c s  
/* --------------------------------------------- */ gzeQ|m2]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n-DVT;y  
/* --------------------------------------------- */ JgHM?AWg|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @^uH`mc  
  /* --------------------------------------------- */ o=nsy]'&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z{H5oUk  
/* --------------------------------------------- */ 29reG,>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;[a|9TPR  
s@fTj$h  
NH0qVQ@A  
IEyL];K  
看了之后,我们可以思考一些问题: g (#f:"  
1._1, _2是什么? J!DF^fLe  
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。 R6=$u{D  
2._1 = 1是在做什么? GIAc?;zY  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ja ,Cvt  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z y_V9j[n  
p6vKoI#T  
5/O'R9A4  
三. 动工 i<(Xr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k#5}\w!  
Oez>X=Xf  
]~\sA  
Y F*OU"2U  
template < typename T > 'FYJMIs  
class assignment :\=CRaA  
  { l{D'uI[&  
T value; )$,"u4  
public : *& m#qEv  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2W$cFC  
template < typename T2 > TXZv2P9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \Vl`YYjZ  
} ; Jnv@.  
|c`w'W?C6  
>,DbNmi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (L`j0kPN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;m2<eS`o'  
rSYi<ku  
BT@r!>Nl  
#:d =)Qj0  
  class holder ooV*I|wcI  
  {  ;vb8G$  
public : 6[]]Y,Y  
template < typename T > uWrQ&}@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xGI, Lk+  
  { ?@n/v F  
  return assignment < T > (t); _wdG|{px  
} "gD-8C3  
} ; C XHy.&Vt  
^S6u<,  
xB !6_VlB  
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: LF0sH)e]  
CwJDmz\tk  
  static holder _1; rhL"i^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %2V-~.Ro6  
z(\4 M==2O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Yl;  
而不用手动写一个函数对象。 98.>e  
[2|kl l  
jM:Y' l]  
0 &GRPu27  
四. 问题分析 6K-5g/hL  
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。 |T{C,"9y  
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。 1xc~`~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^V %rag  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "l >Igm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y ^;l*qq  
B&N/$= 5m  
五. 问题1:一致性 G7=p Bf  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [{r}u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &[&r2 >a  
^_ojR4  
struct holder 3~#h|?  
  { !d&C>7nb  
  // fo4.JyBk  
  template < typename T > cT\I[9! )  
T &   operator ()( const T & r) const 5Q=P4w!'  
  { -n0C4kZ2o  
  return (T & )r; ~8m=1)A{(  
} GQ_p-/p R  
} ; Ys!>+nL|  
F:#J:x'  
这样的话assignment也必须相应改动: hd 0 'u  
^;c16  
template < typename Left, typename Right > oy<WUb9W  
class assignment KgW:@X7wvM  
  { ~r{5`;c  
Left l; }Yv\0\~'W|  
Right r;  mA7m  
public : 3Oa*%kP+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @/&b;s73  
template < typename T2 > ESoAz o,u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {iG@U=>  
} ; 3zT_^;:L  
|;A/|F0-e  
同时,holder的operator=也需要改动: VzJ5.mRQ  
U4G}DCU  
template < typename T > al+ #y)+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i!~'M;S  
  { ""svDfy$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iE.-FZc  
} )wVIb)`R>Y  
$0^P0RAH  
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。 5( _6+'0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \(p{t  
,_ag;pt9)  
return l(rhs) = r; an2AX% u  
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。 *4|Hqa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -|Kzo_" v5  
:D7|%KK  
template < typename Tp > oR p:B &  
class constant_t !jqWwi  
  { U1_&gy @y  
  const Tp t; 6x=YQwn~  
public : a,7 &"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @/UfD ye  
template < typename T > [\R>Xcu>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x7T +>  
  { 6Fy@s  
  return t; Y\v-,xPm  
} @DC)]C2  
} ; k n8N,,+  
:c8n[+5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Lhh;2r/?78  
下面就可以修改holder的operator=了 (Vg}Hh?p  
Q)af|GW$  
template < typename T > {0!#>["<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OlD`uA  
  { X5 ITF)&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^/Sh=4=G  
} CVXytS?@x  
`Pc3?~>0HH  
同时也要修改assignment的operator() R.s|j=  
`P@- %T  
template < typename T2 > ]IJv-(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mDFlz1J,e  
现在代码看起来就很一致了。 Ri>?KrQF%  
@U -$dw'4  
六. 问题2:链式操作 +rWZ|&r%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G%# 05jH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 TOLl@p]lU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }jSj+*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x?D/.vrOY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bl/,*Wx:4.  
T@^]i&  
template < typename T > N]5m(@h  
struct result_1 z (c9,3  
  { b]gY~cbI8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8Z85D  
} ; =neL}Fav56  
3]JZu9#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zGc(Ef5`M6  
Kud'pZ{P  
template < typename T > p2x [p  
struct   ref VF0dE  
  { 6gOe!m m  
typedef T & reference; 59Sw+iZj  
} ; NHX>2-b  
template < typename T > \Btk;ivg  
struct   ref < T &> [RU NuO  
  { 9h(IUD{8  
typedef T & reference; #f'DEo<b  
} ; Y@F  
jJwkuh8R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N<z`yV  
|sgXh9%x<  
template < typename T > 5nCu~<uJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ``?6=mO  
  { A~lIa$U$b  
  return l(t) = r(t); >{Rb 3Z]  
} @{Py%  
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。 m(sXk}e;1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xk~Nmb}  
<M[U#Q~?~e  
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 $M"0BZQ?y!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O2-M1sd$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MmU%%2QG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6!EYrX}rI[  
最后的布局是: < 8(?7QI  
                Add (&&87(  
              /   \ :cp   
            Divide   5  [~Hg}-c  
            /   \ i~qfGl p6)  
          _1     3 .6T6 S v  
似乎一切都解决了?不。 2Eh@e([PMs  
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。 SlT*C6f  
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。 =;c_} VY  
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: B!aK  
 YRB%:D@u  
template < typename Right > Fm j=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g{pQ4jKF  
Right & rt) const [ug,jEH"S  
  { Na!za'qk[o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2f:Mm'XdB  
} }WP-W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |LYKc.xo  
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。 I>w^2 (y  
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。 9Yw]Y5l  
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。 7$b?m6fmK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 w4MwD?i]R  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Nh)[r x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ekzjF\!y  
Go+[uY^  
template < class Action > #7z|mVzH  
class picker : public Action q/6UK =  
  { K%,$ V,#  
public : uzorLeu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kC^.4n om  
  // all the operator overloaded StQ@g  
} ; QdDtvJLf  
C*wdtEGq  
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。 kN'Thq/ZE  
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: Mz|L-62  
6 nGY^  
template < typename Right > cNP/<8dq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0P 5BArJ?  
  { N <pbO#e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k0&lu B%  
} l`rC0kJ]  
F ! )-|n}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |6B6?'  
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。 5t'Fv<g  
cCng5Nq,c  
template < typename T >   struct picker_maker /(%Ig,<"JC  
  { VJ1*|r,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q`loOm=y  
} ; :Ee?K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ],?pe  
  { .98.G4J>  
typedef picker < T > result; ul}'{|4  
} ; q,,j',8kq/  
tyXl}$)y  
下面总的结构就有了: !`C?nY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 />Jm Rdf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S:s 3EM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z t`j\^4n  
至此链式操作完美实现。 91;HiILgT  
?Leyz  
?Y!U*& 7  
七. 问题3 2}`R"MeS  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }1rvM4{/+f  
(n=Aa;  
template < typename T1, typename T2 > ?Y!^I2Y6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @W [{2d  
  { i_YW;x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 97x%2.\:  
} )H+h ;U  
s-5wbi.C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: RO(iHR3cA  
t,?,F4 j  
template < typename T1, typename T2 > z_)`g`($  
struct result_2 z+6QZQk  
  { BQU/QoDY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pDhY%w#  
} ; lu3.KOD/  
V* Qe5j9  
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? $F1_^A[  
这个差事就留给了holder自己。 3B"7VBK{  
    ruHrv"29  
.WO/=# O  
template < int Order > qhwoV4@f  
class holder; kC|Tubs(  
template <> %LcH>sV  
class holder < 1 > a8NVLD>7}  
  { ^+a  
public : (. H ]|  
template < typename T > Gx;xj0-"  
  struct result_1 ;r@!a!NLB  
  { ^hysCc  
  typedef T & result; 7AeP Gr  
} ; 4[_L=zD  
template < typename T1, typename T2 > cI3KB-lM#  
  struct result_2 AJ4r/b }  
  { _y-B";Vmm  
  typedef T1 & result; #ZF>WoC@e?  
} ; wEK%T P4  
template < typename T > -XLo0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o]p#%B?mZ  
  { w #<^RKk  
  return (T & )r; Rd vn)K  
} Y'&8L'2Z[  
template < typename T1, typename T2 > rkq)&l=ny  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _2; ^v`[  
  { $*i7?S@~-  
  return (T1 & )r1; pzAoq)gg:  
} !(yT7#?hP  
} ; ;fkSrdj  
9IOGc}  
template <> F1\`l{B,\  
class holder < 2 > &! OGIYC(  
  { qlEFJ5;  
public : E{I) ]h  
template < typename T > y,^";7U  
  struct result_1 1h{>[ 'L  
  { \"J?@  
  typedef T & result; (`F|nG=X  
} ; drs-mt8  
template < typename T1, typename T2 > Vl4Z_viNH  
  struct result_2 !+=Zjm4L  
  { {Wa~}1`Kl  
  typedef T2 & result; #_{0Ndp2  
} ; /'mrDb_ip  
template < typename T > _o&94&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x!`b'U\  
  { Nr%(2[$ =  
  return (T & )r; F G3Sk!O6  
} e& p_f<  
template < typename T1, typename T2 > @~s~/[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OWZS3Y+  
  { q;ZLaX\bFl  
  return (T2 & )r2; d&5c_6oW  
} >6IXuq  
} ; /MhS=gVxM  
HLM;EZ  
_/ct=  
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> >。 pFEZDf}:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \WiqN*ZF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q:pzL "bT  
i,([YsRuou  
return l(i, j) = r(i, j); eQ$e*|}"m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3;y_qwA  
_Q)d+Fl  
  return ( int & )i; |.Em_*VG  
  return ( int & )j; xv^Sh}\}  
最后执行i = j; W"dU1]  
可见,参数被正确的选择了。 pXve02b1B  
(1rJFl!  
TF%3uH  
{x7=;-  
qw5&Y$((  
八. 中期总结 W=UqX{-j)  
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: :4%<Rp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 phr2X*Z/)Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I88Zrhw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KS b(R/T  
T<f2\q8Uo=  
Q,D0kS P  
<{E;s)hD?  
h4tC. i~k  
r|*:9|y{"/  
九. 简化 R$Zv0a&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |MR%{ZC^i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3R'.}^RN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B*y;>q "{U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h (qshbC}  
  +-*/&|^等 0{-`Th+h  
2. 返回引用。 %)8d{1at  
  =,各种复合赋值等 K*HCFqr U"  
3. 返回固定类型。 K2*1T+?X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I$+%~4  
4. 原样返回。 ax<g0=^R  
  operator, LE8K)i  
5. 返回解引用的类型。 w~4 z@/^"p  
  operator*(单目) o>0O@NE  
6. 返回地址。 1$);V,DK!  
  operator&(单目) c/b%T  
7. 下表访问返回类型。 ('T4Db  
  operator[] m{vT_ei  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;0;3BH A  
  operator<<和operator>> wu;7NatHx  
TP~( r  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 N )'8o}E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {An8/"bv}  
F='Xj@&O  
template < typename Left > 'uPxEu4 >4  
struct value_return P\,F1N_?r  
  { *Hx j_  
template < typename T > Jz=;mrW  
  struct result_1 :/>7$)+  
  { GEhdk]<a7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N{ : [/  
} ; o,g6JTh  
-zPm{a  
template < typename T1, typename T2 > =ZCH1J5"  
  struct result_2 zA2UFax=  
  { %|# P&`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;n3uV`\  
} ; 'Y hA  
} ; \#uqD\DE  
)W[KD,0+j  
"CIpo/ebL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `DI{wqV9  
u86J.K1Q  
下面我们来剥离functor中的operator() g ^D)x[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;~}- AI-  
} 9MW! Ss  
return l(t) op r(t) Z|]l"W*w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UeMnc 5y  
return op l(t) $.ymby  
return op l(t1, t2) '}wG"0  
return l(t) op vs5 D:cZ}  
return l(t1, t2) op {KW&wsI  
return l(t)[r(t)] 6$W-?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &Tf=~6  
*raIV]W3  
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: fG u5%T,  
单目: return f(l(t), r(t)); 6&i[g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q{%HW4lg  
双目: return f(l(t)); Q.j-C}a  
return f(l(t1, t2)); 3m-edpH  
下面就是f的实现,以operator/为例 1h#w"4  
I'KR'1z 9  
struct meta_divide h-z%C6  
  { +}Qv6s#  
template < typename T1, typename T2 > E`oSi ez)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZkJY.H-F  
  { &>d:ewM\  
  return t1 / t2; i;E9Za W  
} W)6U6  
} ; c28oLT1|D  
>xxXPvM<`  
这个工作可以让宏来做: 0!3!?E <  
Da9*/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <wIp$F.  
template < typename T1, typename T2 > \ 6LSPPMM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \_iH4<#>  
以后可以直接用 7VEt4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ig40#pA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 E'S<L|A/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8.Pcr<  
eLHa9R{)B  
D6C -x  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =2ATqb"$w  
kcg)_]~6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wh#_9);  
class unary_op : public Rettype y>)mSl@1y  
  { w3>Y7vxiz`  
    Left l; cHqvkN`  
public : TzD:bKE&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o=a:L^nt,  
7?kXgR[#d  
template < typename T > ~NNaLl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZaEBdBv  
      { kMwIuy  
      return FuncType::execute(l(t)); S>/I?(J  
    } +1JZB* W  
Ymrpf  
    template < typename T1, typename T2 > n:}MULy;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [*mCa:^  
      { C%x(`S^/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a=}">=]7  
    } x|~D(zo  
} ; `Cb<KAaCH  
K8Kz  
2i4Dal  
同样还可以申明一个binary_op K'{wncumQ  
MJ*oeI!.=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .@x"JI> ;  
class binary_op : public Rettype 'vf,T4uQ"  
  { ,M+h9_&0?  
    Left l; S7\|/h:4  
Right r; ;6\Ski0=l  
public : e>)}_b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >mGGJvTx  
@; j0c_^"!  
template < typename T > zm_hLk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g,z&{pZch  
      { gZ79u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~gzpX,{ n  
    } hj#+8=  
#!<+:y'S?  
    template < typename T1, typename T2 > %r}KvJgd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V, "AG  
      { \fQgiX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1W6n[Xg  
    } &H p\("  
} ; 7W>}7  
v J,xz*rc`  
J&] XLr.j  
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 ['9OGV\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iz,q8}/(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c_DB^M!h  
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。 K{[Fa,]'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >Y*iy  
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。。。 !O%f)v?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @Tj  6!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) XQ|j5]  
下面是修改过的unary_op QdG?"Bdt2  
X\^3,k."  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H$($l<G9C  
class unary_op ={&TeMMA  
  { `[W)6OUCx}  
Left l; U:5*i  
  !&`7  
public : |[n|=ORI'  
="[+6X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BYA=M*f  
;R- z3C  
template < typename T > A~~| X  
  struct result_1 brhJ&|QDE  
  { HWao3Lz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5kL#V  
} ; zqE8PbU0M;  
h.+,*9T\  
template < typename T1, typename T2 > e\bF_ N2VA  
  struct result_2 qz_TcU'  
  { Y;F,GxR}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h 19.b:JT  
} ; ",,qFM!  
%/,Uk+3p  
template < typename T1, typename T2 > y^Xxa'y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $K>d\{@+7  
  { -iZjs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J~ gkGso  
} 8aM% 9OU  
SUQ}^gn]  
template < typename T > Vm5P@RU$w;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f~(^|~ZT  
  { !nD[hI8P  
  return OpClass::execute(lt(t)); oCru5F  
} $@ #G+QQ_  
(^OC%pc  
} ; >!ZyykAs  
0a;F X0S&  
Jut'xA2Dr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0z2R`=)  
好啦,现在才真正完美了。 E4fvYV_ra  
现在在picker里面就可以这么添加了: vXWESy  
, ?s k J  
template < typename Right > 9?mOLDu}Q0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S g_?.XZc[  
  { oeqJ?1=!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1PjX:]:  
} j?` D\LZhf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?9.?w-Q'  
@X / =.  
:$@zX]?M  
Y~\xWYR  
Y(;[L`"  
十. bind KgkB)1s@n  
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。 LSOwa  
先来分析一下一段例子 3 mMdq*X5  
a*ixs'MJ  
T?$?5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U";Rp&\3;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }lbx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &[\arwe)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 dodz|5o%  
我们来写个简单的。 gQzF C&g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IaZAP  
对于函数对象类的版本: :zk.^q  
\V7x3*nA  
template < typename Func > er}'}n`@q  
struct functor_trait P_}_D{G  
  { k/f_@8  
typedef typename Func::result_type result_type; m>m`aLrnb  
} ; 4 w  
对于无参数函数的版本: SodW5v a  
ToCfLJ?{  
template < typename Ret > Y-9j2.{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pF{Ri  
  { Z|7I }i  
typedef Ret result_type; f#JF5>o  
} ; =$`")3y3  
对于单参数函数的版本: (#>5j7i8#  
.6]cu{K(  
template < typename Ret, typename V1 > R~ u7;Wv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D}=i tu  
  { C]@B~X1H^  
typedef Ret result_type; PDiorW}]k  
} ; Ts *'f  
对于双参数函数的版本: ]7ZC>.t  
6 v#sq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s`#j8>`M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uX!y,a/"  
  { HAOrwJFqU  
typedef Ret result_type; 0R{R=r]  
} ; X>YOo~yS5  
等等。。。 wH5O>4LO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x~I1(l7r  
VY26 Cf"  
template < typename Func > HCCp<2D"C  
struct func_return h!3Z%M  
  {  0>J4O:k  
template < typename T > V'#u_`x"D)  
  struct result_1 }C1}T}U  
  { 9d|7#)a;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gM:oP.  
} ; [<yUq zm  
=|^W]2W$  
template < typename T1, typename T2 > B3=/iOb#  
  struct result_2 lY8Qy2k|  
  {    r3K:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w'j]Y%  
} ;  [?(W7  
} ; O-m}P  
=njj.<BO  
x}24?mP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zT zG&B-  
Q9 ",  
template < typename Func, typename aPicker > ~|jy$*m4A  
class binder_1 {?_)m/\  
  { S`-IQ,*}  
Func fn; 0To 5|r  
aPicker pk; u+I3VK_)  
public : T"lqPbK  
MO+0]uh:  
template < typename T > Ft>8 YYyU  
  struct result_1 P?-44m#  
  { e=$xn3)McY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f)fw87UPc  
} ; y 9mZQq  
|/ 7's'  
template < typename T1, typename T2 > LxGh *7K-  
  struct result_2 B(NL3WJ  
  { p 8rAtz>=J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +OP'/  
} ; 3hjwwLKG$  
O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U5s]dUs (  
*38\&"s4_  
template < typename T > 2,`mNjHh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6!m#_z8qG3  
  { 0{uX2h  
  return fn(pk(t)); e;\c=J,eE  
} Wx`IEPsVbk  
template < typename T1, typename T2 > S'fq/`2g6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Cl"jcQ*  
  { QR8 Q10  
  return fn(pk(t1, t2)); !y0 O['7  
} b8Sl3F?-~  
} ; u>@G:kt8  
Jx7^|A  
'S>Jps@  
一目了然不是么? _JB3+0@  
最后实现bind ?`iBp+iBv  
=v;@w$#  
9&jNdB  
template < typename Func, typename aPicker > _3JTHf<+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CKx}.<_  
  { breVTY7 S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DSa92:M}  
} Z 0^d o  
>eI(M $  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VNfx>&`  
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。 h{9 pr  
JE!Xf}nEi  
十一. phoenix ~<-h# B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SJe;T  
4\iQ%fb  
for_each(v.begin(), v.end(), ;bmd<1  
( Ml ^Tb#  
do_ w Nnb@  
[ s)=7tHoqB)  
  cout << _1 <<   " , " 6jA Q  
] 4Yk (ldR~  
.while_( -- _1), OC.@C}u  
cout << var( " \n " ) M1\/ueOe  
) cQb%bmBc5  
); 3 Q;l*xu  
.$;GVJ-:5  
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: Dbd5d]]n3  
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 F*u;'K   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s6IuM )x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CQHlSV W  
5}VP-04vh  
r 6<}S(  
template < typename Cond, typename Actor > $tJJ >"  
class do_while 2q bpjm  
  { (6b%;2k  
Cond cd; GW#Wy=(_  
Actor act; W@Wh@eSb;  
public : 6OUj c  
template < typename T > irS62Xe  
  struct result_1 -0Ek&"=Z^  
  { 6cvm\ opH  
  typedef int result_type; 4kEFbzwx  
} ; ^~$ o-IX  
L|Iq#QX|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d)HK9T|B  
FB`HwE<  
template < typename T > ^TGHWCK!t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lw{|~m5`  
  { c+c^F/  
  do Uyh#g^r  
    { fAi113q!  
  act(t); d29HEu  
  } P^ VNB  
  while (cd(t)); u""= 9>0  
  return   0 ; QO%K`}Q}  
} h9mR+ng*oD  
} ; WF7RMQ51j  
J0k~%   
kp|reKM/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =W=%!A\g  
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。 #</yX5!V  
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。 xUUp ?]9y  
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。 C}Q2UK-:  
下面就是产生这个functor的类: 2I  
L $~Id  
lHU$A;  
template < typename Actor > YDwns  
class do_while_actor +gkB  
  { g`1i[Iu2  
Actor act; B(5g&+{Lq~  
public : h2nyP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TV}SKvu  
,&$Y2+  
template < typename Cond > /(w5S',EL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0NGokaD)H  
} ; C/JFg-r  
ZJqmD  
IM+PjYJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R!=XMV3$PH  
最后,是那个do_ >8##~ZuF+  
v3B ^d}+.  
iDA`pemmi&  
class do_while_invoker \[BnAgsF  
  { E4Sp^,  
public : AMr9rBd  
template < typename Actor > RB!g,u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gu-Sv!4p  
  { *,(`%b[  
  return do_while_actor < Actor > (act); NNT9\JRv_  
} /i<g>*82  
} do_; [3s~Z8 pP  
nz(OHh!}u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;AaF;zPV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \n5,!,A  
最后来说说怎么处理break和continue 8`D_"3j3g\  
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。 [": x  
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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