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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y!L jy [/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H@zk8]_P  
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, 9ZBF1sMg  
|(%H O@i  
l;.BlHyu  
/K^cU;E,  
  class filler (Y>MsqwWfC  
  { c&++[  
public : (yP55PC O$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zCHr  
} ; x3Ud0[(  
xeI{i{8  
"YL-!P  
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: :3B\,inJ  
a5-\=0L~  
my1kF%?  
T?Y\~.+99  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _#C}hwOR>X  
Xo`1#6xsE  
IfcFlXmt2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,<1*  
! Cl/=0$[L  
+2SX4Kxu  
RVfe}4Stm#  
二. 战前分析 `y`xk<q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L?0l1P  
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 ~S3eatM$9  
\ax%I)3  
V5B-S.i@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {Fi@|'  
  /* --------------------------------------------- */ :j ~5(K"  
vector < int *> vp( 10 ); @m V C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); { rT`*P~  
/* --------------------------------------------- */ o!~bR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); to3J@:V8e  
/* --------------------------------------------- */ >|?T|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [R4x[36Zp  
  /* --------------------------------------------- */ ;X(n3F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x1wxB 1)2  
/* --------------------------------------------- */ 2?QJh2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4*x!B![]y  
Ct)MvZ  
sh ;uKzQ  
Rs`a@ Fn  
看了之后,我们可以思考一些问题: &>e DCs  
1._1, _2是什么? YJ$ewK4E#.  
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。 B5:g{,C  
2._1 = 1是在做什么? F-^HN%  
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。 `VtwKt*  
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。 <+gl"lG  
(fa?f tK  
s3{s.55{m  
三. 动工 &._!)al  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  3Mx@  
]%|WE  
#-T.@a1X  
hZ<btN .y5  
template < typename T > au|^V^m  
class assignment 9Yyg}l:  
  { Nb~dw;t  
T value; C8EC?fSQ  
public : /\rq$W_  
assignment( const T & v) : value(v) {} <(4#4=ivP  
template < typename T2 > T3./V0]\I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8[)]3K x  
} ; 6#M0AG  
|QLX..  
aMQjoamz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 / w M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~lqGnNhh 7  
U@MP&sdL  
5lnSa+_/f  
ulf/C%t,R  
  class holder iIaT1i4t.  
  { 9T2A)a]0  
public : _-]!;0E IV  
template < typename T > *W12Rb2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o^Ysp&#p  
  { v Q"s  
  return assignment < T > (t); -fJ@R1]  
} ~AanU1U<  
} ; cTd;p>:>m  
O[)]dD&'  
cmhN(==  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: c%@~%IGF  
45sxF?GSwL  
  static holder _1; [!@oRK=~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rAWl0y_m  
+RV-VrV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xwnoZ&h  
而不用手动写一个函数对象。 :KSor}t  
vo ;F;  
&3Z. #*  
&4Con%YU[  
四. 问题分析 .l+~)$  
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。 d:hL )x  
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。 sD8 m<   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `%M-7n9Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W Gw!Y1wq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2l@"p!ar=  
oD#>8Aws  
五. 问题1:一致性 kq~[k.  
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?| rEyz|k:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ncattp   
/%YiZ#  
struct holder zLQ#GF  
  { RO{@RhnV  
  // j- YJ."  
  template < typename T > a4( ?]ND~6  
T &   operator ()( const T & r) const ]}[Yf  
  { q|o |/O-{  
  return (T & )r; eR-=<0Iw;  
} wD ],{y  
} ; nS+FX& _  
#M?F^u[  
这样的话assignment也必须相应改动: Ah>gC!F^  
7~"(+f  
template < typename Left, typename Right > J+b!6t}mZn  
class assignment KO"Jg-6r|  
  { Pc)VK>.fc  
Left l; U2V^T'Y[  
Right r; .L7Yf+yFg  
public : /^LH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0UGiPH,()  
template < typename T2 > d"I28PIS"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'DzBp  
} ; FU\/JF.j  
)!k_Gb`#X  
同时,holder的operator=也需要改动: ~#"7,rQp  
)ojx_3j8  
template < typename T > v0`qMBr1y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h zZ-$IX X  
  { 'sRg4?PT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3X$Q,  
} |'c4er/;#  
?Z Rkn+;  
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。 G7Z vfLR{:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I{42'9  
0aC 2 Pym^  
return l(rhs) = r; Wk`bb!P_  
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。 drENkS=,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |,;twj[?4  
b+IOh|  
template < typename Tp > i)7n c  
class constant_t ]Y4q'KH  
  { ,$h(fM8GC  
  const Tp t; =!(*5\IM  
public : )d}H>Qx=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ut4r~~Ar  
template < typename T > ]eYd8s+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L/q]QgCoA  
  { ]bTzbu@  
  return t; JFRpsv  
} m']9Q3-  
} ; ?aFr8i:)M  
WVS$O99Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LBmM{Gu  
下面就可以修改holder的operator=了 9DOkQnnc  
UU iNR  
template < typename T > 7`IUMYl#~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "H>r-cyh  
  { jq57C}X}2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q Vm"f,ruo  
} 4D^ M<Xn  
=`qRu  
同时也要修改assignment的operator() x0\e<x9s  
-uA3Y  
template < typename T2 > Z}8k[*.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 48tcgFg[  
现在代码看起来就很一致了。 i}PK $sa#c  
?}'N_n ys  
六. 问题2:链式操作 EI1W .V>@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [)#u<lZ<~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /Jxq 3D)v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m$fQ`XzU  
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。 h@*lWi2K7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FZe:co8Mu  
*.," N}  
template < typename T > UrO=!Gk  
struct result_1 [D3+cDph  
  { SU%mmw ES3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #V.ZdLo(  
} ; 3ty4D2y  
k"">2#V  
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: "7=bL7wM&  
^Xs%.`Gv/  
template < typename T > 6xH;: B)d  
struct   ref &Nc[$H7<  
  { )@}A r  
typedef T & reference; fL!V$]HNt  
} ; ,~(|p`  
template < typename T >  T/[f5?p  
struct   ref < T &> lijB#1<8*  
  { tNK^z7Dm  
typedef T & reference; A LXUaE.  
} ; Q  |  
,{k<JA {  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~?#~Ar  
m</]D WJ  
template < typename T > }>2t&+v+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gaQ[3g  
  { NW z9C=y  
  return l(t) = r(t); N 0+hejz  
} Da-u-_~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B@ -|b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hZcmP"wgC1  
k+FMZ, D|  
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 L e*`r2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p-.Ri^p   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NX?}{'f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *kP;{Cb`  
最后的布局是: 8tU>DJ}0  
                Add "tqnx?pM  
              /   \ HmvsYP66  
            Divide   5 hM?`x(P  
            /   \ Hi^35  
          _1     3 *oCxof9JA  
似乎一切都解决了?不。 _B)s=Snx  
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。 2Kjrw;  
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。 hjkLVL  
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: )X/*($SuA  
vX ?aB!nkw  
template < typename Right > %NNj9Bl<VV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DKX/W+#a  
Right & rt) const W3)\co  
  { IXnb]q.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TN5>"? ?"  
} /iplU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wh%xkXa[ur  
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。 lr,q{;  
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。 tZbFvk2  
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。 6,X+1EXY  
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。 'xIyGDe  
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? c S4DN  
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: x|8^i6xB  
.46#`4av  
template < class Action > vv+km+  
class picker : public Action 7'z(~3D  
  { P>(&glr|  
public : _BbvhWN&+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n+2%tW  
  // all the operator overloaded vDsF-u1  
} ; C8ZL*9U  
P1MvtI4gm  
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。 I7~|~<  
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: vB.l0!c\e_  
[@//#}5v  
template < typename Right > zVw:7-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Or7 mD  
  { &=X.*H%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |jsb@  
} SrFx_n  
|d[5l^6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dN< , %}R  
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。 $E\^v^LW  
>TY6O.]  
template < typename T >   struct picker_maker M 7rIi\4K4  
  { \8e2?(@"k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L_~8"I_  
} ; (-,>qMQs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;r.EC}>m  
  { Lkn4<'un  
typedef picker < T > result; -jB3L:  
} ; z8E1m"  
ziiwxx_  
下面总的结构就有了: "oR@JbdX  
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。 @ &pqt6/t  
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。 -\4zwIH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Br!9x {q*  
至此链式操作完美实现。 k2r3dO@q  
 S(  
!J3UqS  
七. 问题3 LBat:7aH>  
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。 M/pMs 6  
<.bRf  
template < typename T1, typename T2 > ]n;1x1'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &l m#  
  { )"| ||\Iv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |0g{"}%  
} 2}vNSQvG  
MG{l~|\x)  
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: I-DXb M  
8PBvV[  
template < typename T1, typename T2 > _[t8rl  
struct result_2 ?T!)X)A#  
  { @}&_Dvf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ml0*1Dw  
} ; ?IF)+]  
du_4eB  
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? G69GoT  
这个差事就留给了holder自己。 >P=Q #;v  
    rzUlO5?R=  
aJzLrX  
template < int Order > cE\>f8 I  
class holder; -DjJ",h( $  
template <> mV)+qXC  
class holder < 1 > pr&=n;_ n  
  { ]Y`Ib0$  
public : ]JXKZV8$0  
template < typename T > __Nv0Ru  
  struct result_1 69OF_/23  
  { ac8P\2{"  
  typedef T & result; 2YlH}fnH  
} ; x`%JI=q  
template < typename T1, typename T2 > S\=1_LDx"  
  struct result_2 -1u9t4+`  
  { oyvKa g  
  typedef T1 & result; n}?wVfEy  
} ; Gh\q^?}  
template < typename T > GpI!J}~m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KC#/Z2A|<  
  { c{Ou^.yR  
  return (T & )r; WQ6"0*er  
} ba@ctkCW  
template < typename T1, typename T2 > %IY``r)j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k~.&j"K  
  { [{ ~TcT  
  return (T1 & )r1; 'e!J06  
} ; )Eo7?]-  
} ; F_H82BE+3  
S1S;F9F  
template <> A/}W&bnluD  
class holder < 2 > yZ kyC'/  
  { S/tIwG ~e3  
public : Ig6T g ?  
template < typename T > . (}1%22  
  struct result_1 /.z;\=;[n!  
  { i'#Gy,R  
  typedef T & result; 4 %W:  
} ; )]htm&q5  
template < typename T1, typename T2 > yuhnYR\`m  
  struct result_2 ~*W!mlg  
  { SF*n1V3hx  
  typedef T2 & result; 3W_PE+:Kr  
} ; D5,P)[  
template < typename T > j+-P :xvP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,Lr<)p  
  { .6f%?oo  
  return (T & )r; S* *oA 6  
} / JkC+7H4  
template < typename T1, typename T2 > qIMA6u/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const De&6 9  
  { O1'm@ q)  
  return (T2 & )r2; 2lVHZ\G  
} "Wo,'8{v  
} ; NnT g3:.  
9f+>ix,ek*  
C3NdE_E  
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> >。 \ZU1J b1c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: umi5Wb<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s?R2B)a  
hvka{LD  
return l(i, j) = r(i, j); cWyW~Ek  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `n5"0QRd  
@&|l^ 1  
  return ( int & )i; ~@.%m"<.  
  return ( int & )j; 3&&9_`r&_  
最后执行i = j; d;mx<i=/  
可见,参数被正确的选择了。 A][fLlpr  
?';OD3-  
)Gw~XtB2  
?L&|Uw+  
$-}e; VZb  
八. 中期总结 *^%Q0mU[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I/gjenUK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  -!W<DJ*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a2Pf/D]n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w }^ I  
~w8JH2O  
`K~AhlJUQ  
~vlype3/EF  
ABE@n%|`  
#jA[9gWI  
九. 简化 t58e(dgi  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]I3!fEAWR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J:&[ 59  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )XcOl7XLN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^uv<6  
  +-*/&|^等 ^j-3av=  
2. 返回引用。 w2_bd7Wp<  
  =,各种复合赋值等 9z)5Mdf1j  
3. 返回固定类型。 *HEuorl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sVG(N.y  
4. 原样返回。 /|6;Z}2  
  operator, pvmC$n^zc  
5. 返回解引用的类型。 0d8%T<=J  
  operator*(单目) <! )**  
6. 返回地址。 _uc hU=  
  operator&(单目) $!&*xrrNM  
7. 下表访问返回类型。 KM^ufF2[  
  operator[] S[WG$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C8z{XSo  
  operator<<和operator>> da)NK!  
-B86U6^s  
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。 ^%O]P`$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xhcK~5C  
\=_{na_  
template < typename Left > Y ')x/H  
struct value_return 0}_[DAd6  
  { giz7{Ai  
template < typename T > L:@7tc.  
  struct result_1 +\v?d&.f0  
  { ,}K<*t[I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [jmd  
} ; !.d@L6  
9k{PBAP  
template < typename T1, typename T2 > 2RSt)3!},  
  struct result_2 ;G%R<Z  
  { yn#X;ja-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y*X_T,K 8  
} ; VkZ7#  
} ; nqLA}u4IM  
}iuWAFZbGS  
j_Yp>=+[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I_RsYw  
qgfi\/$6  
下面我们来剥离functor中的operator() *QH28%^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ynbuN x*  
AM!G1^c  
return l(t) op r(t) =Q\r?(Iy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D*lKn62  
return op l(t) K5lmVF\$P  
return op l(t1, t2) jYKor7KTqT  
return l(t) op Cg(Y&Gxf.  
return l(t1, t2) op X 7rMeu  
return l(t)[r(t)] uC cYPvm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SJHr_bawd  
L*:jXmUM_~  
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: Mxv;k%l|E|  
单目: return f(l(t), r(t)); N0r16# -g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [sW3l:^  
双目: return f(l(t)); |j7,Mu+  
return f(l(t1, t2)); /FRm2m83  
下面就是f的实现,以operator/为例 T:; 2  
8SGo9[U2  
struct meta_divide &G-!qxe  
  { .X;3,D[w  
template < typename T1, typename T2 > /{&tY: ;m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bD?VU<)3  
  { ml+; Rmvb  
  return t1 / t2; % yw?s0  
}  a24"yT  
} ; ajEjZ6  
@<elq'2  
这个工作可以让宏来做: `7r@a  
maNl^i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3eF -8Z(f  
template < typename T1, typename T2 > \ sc}~8T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sn|BlXrey  
以后可以直接用 X<I+&Zi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /#)/;  
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 e7sp =I ,  
(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。。。) <P=twT;P  
qHrc9fB  
+8RgF   
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 p"KFJ  
T: =lz:}I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fSokm4]vg  
class unary_op : public Rettype E S//  
  { 0E3[N:s  
    Left l; 0"pAN[=K@  
public : !]=d-RGNe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sG92XJ  
6;ixa hZV  
template < typename T > TOB]IrW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {A05u3}  
      { 'ZDp5pCC;  
      return FuncType::execute(l(t)); oY933i@l)P  
    } v]B3m  
G?Q3/y(  
    template < typename T1, typename T2 > N/MUwx;P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;6>2"{NW  
      { ]7Tkkw$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YTUZoW2  
    } H}hiT/+$  
} ; `)T13Xv  
KbA?7^zo`  
n $$SNWgM  
同样还可以申明一个binary_op tp63@L|Q  
n(;|q&3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tFp Ygff<  
class binary_op : public Rettype s~5[![1 K  
  { ^\4h<M  
    Left l; {y=j?lD  
Right r; K/IWH[  
public : wk5s)%V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^ hZ0IM  
1;Ou7T9w  
template < typename T > wea-zN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b4[bL2J$h1  
      { H9YW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y^$X*U/q%U  
    } Y 0d<~*  
@~ ^5l  
    template < typename T1, typename T2 > J  IUx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pKpUXfQu  
      { X-K=!pET  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;:\<gVi:  
    } <G|(|E1  
} ; fF7bBE)L/|  
`d5%.N  
1Q<^8N)pf  
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 *U&0<{|T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :~Wrf8 UQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L^@'q6*}  
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。 oX30VfT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5z7U1:  
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。。。 RtTJ5@V(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |$8~?7Jv  
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) c;Pe/d  
下面是修改过的unary_op 7z JRJ*NB  
^c-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (l^3Z3zf&  
class unary_op ,,%i;  
  { gQ Fjr_IS#  
Left l; 7%Gwc?[x  
  J?? -j  
public : ;z}i-cNae  
B +\3-q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  D~S<U  
^o3"#r{:+  
template < typename T > Ve}(s?hU5  
  struct result_1 _(%d(E2?  
  { <D<4BnZ(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "p_J8  
} ; $rv8K j+  
e:fy#,HEj{  
template < typename T1, typename T2 > xS4w5i2  
  struct result_2 8m2Tk\;:  
  { *|%@6I(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =,spvy'"*C  
} ; WA)yfo0A  
l?Udn0F  
template < typename T1, typename T2 > v1o#1;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3er nTD*`  
  { $HHs^tW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +b0eE)  
} ~.{/0T  
DS+}UO  
template < typename T > :ubV};  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4>F'oqFF  
  { 0m%|U'm|j  
  return OpClass::execute(lt(t)); [Dk=? +  
} KHe=O1 %QO  
*X'Y$x>f  
} ; adCU61t  
`^u>9v-+'  
*6sl   
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 K2M~-S3  
好啦,现在才真正完美了。 "-e \p lKj  
现在在picker里面就可以这么添加了: mHV%I@`Y6  
R "n 5  
template < typename Right > /oR0+sH]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Dv|#u|iw  
  { 7X0Lq}G@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %HGD;_bhI  
} =XA;[PVx:#  
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。 UW N*j_9i  
PDJr<E?  
xHL( !P F  
d"}k! 0m  
-G}[AkmS  
十. bind e@Fo^#ImDx  
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。 lD)%s!  
先来分析一下一段例子 Yw4n-0g  
$7O}S.x  
t[ubn+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QS%%^+E2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nygbt<;?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  aC$B2  
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。 aZ2!i  
我们来写个简单的。 ]NUl9t*N4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JlH&??  
对于函数对象类的版本: S>h;K`  
15%w 8u  
template < typename Func > '8Q]C*Z  
struct functor_trait xbdN0MAU  
  { rM`X?>iT+  
typedef typename Func::result_type result_type; iq8Grd L"  
} ; /qMG=Z  
对于无参数函数的版本: "@%7-nu  
0H6(EzN  
template < typename Ret > i!J8 d"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M2 ,YsHt  
  { %-)H^i~]%  
typedef Ret result_type; )2Wi `ZT  
} ; 7|{}\w(I  
对于单参数函数的版本: ;nep5!s;<  
"fG8?)d;  
template < typename Ret, typename V1 > wN@oYFoL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2/vMoVT,  
  { -=%@L&y1  
typedef Ret result_type; QqFR\6  
} ; (\\eo  
对于双参数函数的版本: r[2ILe  
}Ga\wV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gRCdY8GH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6g|*`x{  
  { d ^^bke$~  
typedef Ret result_type; GGNvu )"  
} ; BzkooJ  
等等。。。  3L< wQ(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DnC{YK  
E)TN,@%  
template < typename Func > 6VS4y-N  
struct func_return wP6 Fl L  
  { QN #U)wn:  
template < typename T > J3e96t~u  
  struct result_1 N*"p|yhd]  
  { s %qF/70'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tX5"UQA  
} ; g l^<Q  
gW^VVbB'L  
template < typename T1, typename T2 > Yk)."r&?  
  struct result_2 k_sg ?(-!o  
  { K?[q% W]%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xDG2ws=@D  
} ; + fC=UAZ  
} ; w1hPc!I  
3Ndq>  
4A8;tU$&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G'oG< /A  
S0B|#O%Z  
template < typename Func, typename aPicker > % W=b? :  
class binder_1 419x+3>}  
  { ]^Qn  
Func fn; ?j40} B]]d  
aPicker pk; >[9J?H  
public : 9{(.Il J>  
d9B]fi}  
template < typename T > I/a/)No  
  struct result_1 8D>n1b(H  
  { 4[;X{ !  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F<L EQ7T  
} ; :e_V7t)o  
d@ i}-;  
template < typename T1, typename T2 > ?\vh9  
  struct result_2 'm4W}F  
  { )Hpa}FGT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z)! qW?  
} ; u -;_y='m  
d*jMZ%@uS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :ctu5{"UJ  
_oHNkKQ  
template < typename T > Gcdd3W`O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v:!Z=I}>  
  { A;*d}Xe&J  
  return fn(pk(t)); S#MZV@nGF  
} ~tBYIkvWT  
template < typename T1, typename T2 > {l>yi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B.dH(um  
  { .ni_p 6!  
  return fn(pk(t1, t2)); 4(|cG7>9-  
} ba[1wFmcL  
} ; qHuZcht  
v-#Q7T  
#pb92kA'  
一目了然不是么? e4!:c^?  
最后实现bind X'd9[).  
$ {O#  
Km(n7Ah"  
template < typename Func, typename aPicker > $"FQj4%d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jBgP$g  
  { @ o3T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =<{np  
} )+[ gd/<C.  
{4G%:09~J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =h0,?]z  
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。 <~6h|F8  
cl]Mi "3_  
十一. phoenix 5_- (<B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v*r7Zz6l  
ToJ$A`_!`  
for_each(v.begin(), v.end(), z.kvX+7'  
( (BTVD,G  
do_ EK;YiJ  
[ vr6MU<  
  cout << _1 <<   " , " >33=<~#n  
] Fh`~`eog  
.while_( -- _1), ZZHDp&lh}  
cout << var( " \n " ) ]L9s%]o  
) VHCK2}ps  
); ~io szX  
43mP]*=A  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: te3}d'9&|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y9x w 9l'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `8AR_7i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hp#W 9@NR  
8n'B6hi  
:c8&N-`  
template < typename Cond, typename Actor > E^vJ@O  
class do_while \#Pfj &*  
  { )Xv ilCk1  
Cond cd; )L#i%)+  
Actor act; !a7[ 8&  
public : l038%U~U!  
template < typename T > h|,:e;>}  
  struct result_1 6LalW5I  
  { \/: {)T~  
  typedef int result_type; k< y>)  
} ; \.-}adKg  
Nv(9N-9r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~8GFQ ph  
XZ^^%*ew  
template < typename T > L3@82yPo!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /J=v]<87a  
  { RxI(:i?  
  do v^#~98g]  
    { nEJY5Bz$  
  act(t); n 2)@S0{  
  } qU#1i:(F*  
  while (cd(t)); f@Zszt  
  return   0 ; Q36qIq_0e  
} V:VO[e<e  
} ; ~GL] wF2#  
n ~shK<!C  
-'t)=YJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "Y~:|?(@-  
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。 IIn"=g=9  
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。 G/7cK\^u  
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。 IOqwCD[  
下面就是产生这个functor的类: uI1 q>[  
XCU7x i$d  
w8U&ls1b  
template < typename Actor > 9s6U}a'c  
class do_while_actor G#d{,3Gq1  
  { Urr@a/7  
Actor act; ]sE?ezu  
public : C~o7X^[R\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j)<IRD^  
>zXsNeGQR  
template < typename Cond > &6ZD136  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e[&L9U6GW-  
} ; f;W|\z'  
7?GIS '  
8B\2Zfe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^(f"v e#7v  
最后,是那个do_ ^/\Of{OZ-  
PH+S};Uxv  
B{'( L |  
class do_while_invoker g^}8:,F_  
  { u>kN1kQ8  
public : YoBPLS`K  
template < typename Actor > VQ7*Z5[1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B9NWW6S  
  { 19E 8'@  
  return do_while_actor < Actor > (act); tt0f-:#  
} @zU6t|mhz  
} do_; .J)I | '  
6W]9$n\"?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +trC,D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 + HK8jCa  
最后来说说怎么处理break和continue i3 6eBjT  
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。  SL#0kc0x  
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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