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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]zSFX =~(S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 = (F   
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, x [FLV8`b|  
<s'de$[  
!-f Bw  
*n? 1C"l  
  class filler {G:y?q'z  
  { &oS$<  
public : _]>1(8_N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FI$:R  
} ; PX 8UVA  
}#O!GG{  
y!77gx?-  
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: A]/o-S_  
{ :tO RF  
J/?Nf2L4  
// o.+?S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LSJ?;Zg(=z  
d]l8ei@>h  
e{P v:jl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WKEb '^  
dq[h:kYm  
FLqN3D=yQ  
f V. c6  
二. 战前分析 !.] JiT'o  
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。 7z{wYCw  
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 -1g :3'% P  
8-#%l~dr  
$RPW/Lyiq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }~XWtWbd-  
  /* --------------------------------------------- */ 'jtC#:ePK  
vector < int *> vp( 10 ); Wp=3heCa6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~f1g"   
/* --------------------------------------------- */ QOF@Dv Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :o' XE|N  
/* --------------------------------------------- */ bV_nYpo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |@Tga_0p  
  /* --------------------------------------------- */ #@S%?`4,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N6U d(8*  
/* --------------------------------------------- */ W_\zx<m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %fqR  
wSTul o:9  
~?Q sr  
9oWU]A\k>  
看了之后,我们可以思考一些问题: !+T1kMP+l  
1._1, _2是什么? ?['!0PF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  }vd*eexA  
2._1 = 1是在做什么? SiratkP9n7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 SA x9cjj+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9E!le=>  
Sjpx G@k  
kXMp()N8`  
三. 动工 G'ykcB._  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :gh[BeqQ)  
?{{w[U6NE  
|cPHl+$nh.  
o\IMYT  
template < typename T > u epyH  
class assignment qLN^9PdEE  
  { ,5}U H  
T value; B`5<sW  
public : g`7XE  
assignment( const T & v) : value(v) {} "F<CGSo  
template < typename T2 > BX,)G HE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Aw o)a8e  
} ; (yOkf-e2y  
1o_kY"D<  
BM%wZ: s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h+f>#O+:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0B NLTRv  
xt{'Be&Ya+  
+L(amq;S  
&NE e-cb[  
  class holder X%1TsCKMj  
  { rH+OXGoB  
public : 3FEJ 9ZyG  
template < typename T > b'H'QY   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RpHlq  
  { I2ek`t]  
  return assignment < T > (t); &|>+LP@8  
} 24mdhT|  
} ; Ykbg5Z  
u2V-V#jS  
*2'8d8>R%]  
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: K"}fD;3  
_]Hna<Ly  
  static holder _1; g*| j+<:7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %\As  
\{,TpK.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W .7rHa  
而不用手动写一个函数对象。 {|+Y;V`  
GP|=4T}Bf  
R$awgSE  
d"$8-_K  
四. 问题分析 "n-'?W!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S;Bk/\2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y}Ky<%A!P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n\#YGL<n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yC,/R371k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WeI+|V$  
v0^9 "V:y  
五. 问题1:一致性 LSo!_tY  
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?| |.IH4 K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^S9y7b^;r  
h`fVQN.3  
struct holder CUA @CZ6{  
  { }2A6W%^>]  
  // [&Xp]:M'D  
  template < typename T > p|4qkJK8  
T &   operator ()( const T & r) const fn#8=TIDf  
  { }kbSbRH43  
  return (T & )r; [\uR3$j#  
} g|=_@ pL  
} ; R#(0C(FI^  
F /b`[  
这样的话assignment也必须相应改动: X>%nzY]m  
3P>gDQP  
template < typename Left, typename Right > _`$LdqgE  
class assignment  )vr@:PE  
  { j)1yv.  
Left l; uGKjZi  
Right r; e5h*GKF  
public : H^_,e= j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N!A20Bv  
template < typename T2 > tiK?VwaKI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  s>rR\`  
} ; ejRK-!  
r;cDYg  
同时,holder的operator=也需要改动: HDyf]2N*N  
k#*-<1  
template < typename T > xVvUx,t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0oe<=L]F  
  { .{Y;6]9[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]wQ!ZG?)  
} v1h(_NLI!  
sE9FT#iE  
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。 8 WP>u8&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dWY%bb  
&}ZmT>q`$  
return l(rhs) = r; N,ht<l\  
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。 2`yhxO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x "W~m.y$h  
 K +7  
template < typename Tp > H/8^Fvd  
class constant_t ]5W$EvZ9)  
  { lwnO  
  const Tp t; WSThhI  
public : +,Dc0VC?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G#iQX`  
template < typename T > A#u U ]S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WlL(NrVA@@  
  { l,wlxh$}(  
  return t; c,UJ uCZ  
} ?0b-fL^^+l  
} ; 95;{ms[  
[ X*p [  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Re%[t9 F&  
下面就可以修改holder的operator=了 Gk;YAI  
ia6 jiW x  
template < typename T > ,,3lH-C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PN}+LOD<t  
  { #mH@ /6,#[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :,BAw ,  
} 5Iu5N0cn  
bT,:eA  
同时也要修改assignment的operator() |@ mz@  
_sjS'*]  
template < typename T2 > | %_C$s%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *% -<Ldv  
现在代码看起来就很一致了。 .soCU8i3  
}A9#3Y|F  
六. 问题2:链式操作 A`c22Ls]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,"qCz[aDN1  
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。 "EW8ll7r  
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,Gy.ivz  
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。 :XKYfc_y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~G@NWF?7  
[%IOB/{N  
template < typename T > Da^q9,|  
struct result_1 +a#&W}K  
  { ;i{B,!#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,CE/o7.FG  
} ; x"r0<RK  
u ExLj6  
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: T+8Yd(:hX  
j:9M${~  
template < typename T > 68%aDs  
struct   ref #h!+b  
  { Jcw^Z,  
typedef T & reference; 6#w>6g4V~R  
} ; ktu?-?#0,  
template < typename T > RK# 6JfC3X  
struct   ref < T &> !E70e$Th  
  { B`pBIUu  
typedef T & reference; cJKnB!iL5  
} ; N,t9X7G&  
m l`xLZN>L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E4#{&sRT  
\0@DOW22C  
template < typename T > =g% L$b<i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b3N IFKw  
  { x/QqG1q  
  return l(t) = r(t); [i.@q}c~E  
} qLR;:$]Q&8  
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。 +in)(a.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?pL|eS7  
tX*@r  
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 B=Hd:P|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]&'!0'3`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o.s'0xP]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (6,:X  
最后的布局是: ~Nh6po{  
                Add F`}'^>  
              /   \ )! [B(  
            Divide   5 #83   
            /   \ @kXuC<  
          _1     3 =dm9+ff  
似乎一切都解决了?不。 =fSTncq  
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。 o)Q4+njT@  
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。 XY0kd&N8  
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: P0N/bp2Uy  
UrniJB]  
template < typename Right > :kZ]Swi 5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *h^->+0n  
Right & rt) const lM-\:Q!  
  { cGot0' mB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); deVd87;@7[  
} }OkzP)(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .0Ud?v>=  
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。 6:_~-xG  
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。 3mgvWR  
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。 k-$Acv(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _z_YJ7A>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `&;#A*C0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^!['\  
[*%lm9 x  
template < class Action > l|g*E.:4  
class picker : public Action /N0mF< P  
  { +o+f\!  
public : K#FD$,c~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L1IF$eC  
  // all the operator overloaded 1$Up7=Dr=  
} ; A-x^JC=  
81RuNs]  
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。 mF gqM:  
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: g5BL"Dn  
cMK|t;" 3  
template < typename Right > cT(nKHL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zU5@~J  
  { ^C gg1e1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  ZllmaI  
} o HK   
HB9"T5Pd*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &0 QUObK  
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。 gD$&OkH  
F"Dr(V  
template < typename T >   struct picker_maker 8%4;'[UV  
  { Y58H.P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5%'ybh)@   
} ; 74_?@Z(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s$y_(oU,D  
  { '{`KYKLP+  
typedef picker < T > result; j)i c7 b  
} ; Fd8nR9A  
d /jx8(0  
下面总的结构就有了: dcKpsX  
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。 u7!gF&tA  
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。  2_$8Ga  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >A )Sl'  
至此链式操作完美实现。 |\bNFnn(  
nS#F*)  
oy[s])Tg  
七. 问题3 e_-g|ukC  
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。 ]W3u~T*  
df{?E):  
template < typename T1, typename T2 > n%r>W^2j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '[r:pwE  
  { g.\b@0Uy'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AB $N`+&  
} (~@.9&cBD  
S 1k*"><  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Q_ T,=y  
|@d(2f8  
template < typename T1, typename T2 > %<~EwnoT  
struct result_2 [,bJKz)a  
  { J5b3r1~D"[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /@"mQx~[q  
} ; k r$)nf  
=u0=)\0@r  
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? "'B DVxp'w  
这个差事就留给了holder自己。 r6j[C"@  
    !19T=p/:$  
-cUW,>E  
template < int Order > 3 EAr=E]  
class holder; JP!e'oWxi  
template <> ln<[CgV8  
class holder < 1 > CCpRQKb=  
  { fe\'N4  
public : 8y<mHJ[B  
template < typename T > I'D3~UI f  
  struct result_1 .(&6gB  
  { mAH7; u<  
  typedef T & result; 9f['TG,"  
} ; v~RxtTu  
template < typename T1, typename T2 > [\F:NLjiUy  
  struct result_2 4][VK/v+  
  { yS)k"XNb  
  typedef T1 & result; B^19![v3T  
} ; (muJ-~CJk  
template < typename T > '+_-r'2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z9m I%sC[(  
  { <F`9;WX  
  return (T & )r; 02 FLe*zQ  
} 06NiH-0O  
template < typename T1, typename T2 > )fXxkOd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5hqXMs  
  { ko.% @Y(=  
  return (T1 & )r1; z:UkMn[  
} 0gyvRM@ x[  
} ; D}%VZA}].  
EAY+#>L*  
template <> q2k}bb +  
class holder < 2 > -X*.scw  
  { !'\(OFv9Im  
public : r:xg#&"*  
template < typename T > [3irr0D7l  
  struct result_1 r<]^.]3zj  
  { Y&VypZ"G>  
  typedef T & result; ~+6#4<M.~  
} ; C&q}&=3r  
template < typename T1, typename T2 > Uq=Rz8hLM  
  struct result_2 &WCVdZK:  
  { b`wT*&  
  typedef T2 & result; W9Us I  
} ; @#"K6  
template < typename T > ~+\A4BW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b5p;)#  
  { }+ W5Snx  
  return (T & )r; =M{&g  
} wQ-BY"cK\  
template < typename T1, typename T2 > KW0KXO06a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c5CxR#O  
  { 7F~Jz*,B*W  
  return (T2 & )r2; vr>J$(F  
} W OYZ  
} ; i(u zb<  
a"+/fC`  
CE183l\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yl<=_Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9<Zm}PE32  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VQ~eg wJL  
I%?M9y.u6  
return l(i, j) = r(i, j); Q1h v2*/U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7Aw <:  
J_ h\tM  
  return ( int & )i; 8=\k<X{`  
  return ( int & )j; {YzpYc1  
最后执行i = j; J(~xU0gd'  
可见,参数被正确的选择了。 ^[HX#JJ~  
TDtHR hq7  
EY1L5 Ba.  
LGy!{c  
Yv*i69"  
八. 中期总结 "| oW6@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;?o"{mbb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oxCfSA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a`||ePb|W~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z ISy\uka  
QK~>KgVi  
< Lrd(b;  
.bMU$O1  
?$7$# DX  
~"~uXNd  
九. 简化 %MfT5*||f  
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。 BD ,3JDqT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |?fc]dl1]  
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: KueI*\ p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iow8H' F  
  +-*/&|^等 =66,$~g{  
2. 返回引用。 ]o8~b-  
  =,各种复合赋值等 v2#qs*sW8  
3. 返回固定类型。 Zfr?(y+3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !hPe*pPVV)  
4. 原样返回。 a'@?c_y;$  
  operator, MU_ >+Wnf  
5. 返回解引用的类型。 H% c{ }F  
  operator*(单目) DB1Y`l  
6. 返回地址。 LD5E  
  operator&(单目) RA62Z&W3  
7. 下表访问返回类型。 5.)/gK2$  
  operator[] )\0c2_w>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z Q9's  
  operator<<和operator>> )&elr,b /y  
f1VA61z{)  
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。 20uR?/|@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *r3u=oWb  
-aMwC5iR@  
template < typename Left > K[|d7e  
struct value_return M#>f:_`<  
  { M8lR#2n|  
template < typename T > LYiz:cQh  
  struct result_1 Y)4D$9:  
  { ~oBSf+N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7<ES&ls_  
} ; q} R"  
|7T!rnr  
template < typename T1, typename T2 > /9yA.W;  
  struct result_2 u RNc9  
  { )@YrHS4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ie;}k;?-  
} ; seH#v  
} ; :!EOg4%i  
WxLILh  
4B8{\ "6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pRdO4?l  
&"svt2  
下面我们来剥离functor中的operator() h:+>=~\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZjJEjw  
T+/Gz'  
return l(t) op r(t) Wm ?RB0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BPKeG0F7  
return op l(t) l>9ZAI\^  
return op l(t1, t2) m; LeaD}0  
return l(t) op  HPj7i;?O  
return l(t1, t2) op f&>Q 6 {*]  
return l(t)[r(t)] B6Tn8@O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (iiyptJ  
tL4xHa6v]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^Sr`)vP  
单目: return f(l(t), r(t)); \bb,gRfP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !$+J7\& 7p  
双目: return f(l(t)); dDk<J;~jGJ  
return f(l(t1, t2)); Lp/]iZ@  
下面就是f的实现,以operator/为例 7QRtNYo#\  
{ByT,92  
struct meta_divide VL<)d-  
  { IV:Knh+ ?  
template < typename T1, typename T2 > /T*]RO4%>]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *Mqg_} 0Y  
  { FyQ^@@  
  return t1 / t2; )P.|Xk:r  
} B|~\m ~  
} ; D`.CXFI+U  
NLF{W|X  
这个工作可以让宏来做: |^@TA=_  
o0Hh&:6!M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L+QEFQ:r5  
template < typename T1, typename T2 > \ $y >J=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r jL%M';  
以后可以直接用 U07n7`2w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d=wzN3 ;-  
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 ^fb4g+Au  
(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。。。) z{^XU"yB  
1}!f.cWV(  
BZx#@356N  
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 A\.M/)Qo  
v1zJr6ra9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (85F1"Jp  
class unary_op : public Rettype <OW` )0UX  
  { n4CzReG  
    Left l; 7z6yn= B  
public : /gHRJ$2|Sx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TZZ qV8  
eGLLh_V"  
template < typename T > c-avX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ")(1z@  
      { f5/ba9n I  
      return FuncType::execute(l(t)); q@u$I'`Bs  
    } h_d!G+-]  
qx53,^2  
    template < typename T1, typename T2 > Z!|nc.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)y~%0  
      { poHDA=# 3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K#";!  
    } ,)Z^b$H]  
} ; WohK,<Or  
'J<KL#og  
'L0 2lM  
同样还可以申明一个binary_op <v[,A8Q  
y)#Ib*?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :d!.E$S  
class binary_op : public Rettype J/wot,j^  
  { JVTG3:zD  
    Left l; ;Z.}~d6>!  
Right r; F+Lq  
public : g >-iBxml  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |vWx[=`o  
z6FG^  
template < typename T > Jp5~iC2d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S` X;2\:  
      { X'[S Cs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1/w['d4l!  
    } OjeM#s#N!  
JYKA@sZHe  
    template < typename T1, typename T2 > [>?B`1;@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |TEf? <"c  
      { \kWceu}H,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Hlr 09t=]  
    } iAWPE`u4  
} ; &g@?{5FP  
UwdcU^xt9  
`t ZvIy*  
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 :fpYraBM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /k}v m3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %t%+;(M9  
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。 b9w9M&?fT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p#J}@a  
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,xU+j~)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UO<%|{ W+  
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) jr@<-.  
下面是修改过的unary_op 6]Ppa ~Xwq  
'ei9* 4y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M*+_E8Lh  
class unary_op m[ txKj.=_  
  { Sjj &n S  
Left l; #xE" ];  
  yZA }WTGe  
public : 3Xf}vdgdM$  
(D{9~^EO>a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yHk/8  
)0RH"#, 2L  
template < typename T > x8gUP  
  struct result_1 zj`!ZY?fv  
  { `N8A{8$qv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )>$xbo")k  
} ; C8@SuJ  
;9 XM s)  
template < typename T1, typename T2 > i~.L{K  
  struct result_2 /[t]m,p$yq  
  { (K>5DU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G4MNcy  
} ; PS!f&IY}[.  
ShHm7+fV  
template < typename T1, typename T2 > cq % =DZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~v;'zOO  
  { 6#.z:_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e/F=5_Io  
} Q6kkMLh  
+`_%U7p(  
template < typename T > O^4:4tRpt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z]":xl\7  
  { y$#mk3(e~t  
  return OpClass::execute(lt(t)); )5)S8~Oc  
} _~=X/I R  
Qy5\qW'  
} ; !2tZ@ p|  
SpjL\ p0  
Iz!Blk  
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 B {f&'1pp/  
好啦,现在才真正完美了。 xhj A!\DS  
现在在picker里面就可以这么添加了: >Ex\j?  
 N6E H  
template < typename Right > q%"]}@a0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hf8 =r5j=  
  { m(XcPb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GmPNzHDb  
} +KrV!Taf  
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。 rM<c;iQ  
92bvmP*o4  
[^P25K  
b;Pqq@P|g  
H)G ^ Y1  
十. bind ,c YU  
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。 D#1'#di*t  
先来分析一下一段例子 <<@$0RW  
8@|+- )t  
[&j!g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j#9p 0[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ShxB!/s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |Ah26<&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 tB'F`HM:mq  
我们来写个简单的。 ~aNK)<Fznd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [l:3F<M  
对于函数对象类的版本: wH3FCfvm  
/4<eI 3Z  
template < typename Func > |/Am\tk#13  
struct functor_trait uw&GXOzew9  
  { 0:@:cz=#*  
typedef typename Func::result_type result_type; .&T JSIx$  
} ; n Uz 2~z  
对于无参数函数的版本: @]Aul9.h  
;KWR/?ec  
template < typename Ret > c&e?_@} |  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ef;_im  
  { ` Cdk b5  
typedef Ret result_type; 6K5KZZG  
} ; 1%G<gbHpI  
对于单参数函数的版本: <:W]uT  
WhMr'l/e  
template < typename Ret, typename V1 > #^" \WG7{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yrs![u  
  { iKu[j)F  
typedef Ret result_type; hT>h  
} ; 5- 0  
对于双参数函数的版本: sT?Qlj'Zd  
sf2_x>U1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uB>NwCL;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P)XkqOGpT9  
  { C=t:0.:PJ  
typedef Ret result_type; -P]J:7*0?\  
} ; M3Q#=yy$D$  
等等。。。 4^1{UlCop  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xO`w| k  
{  KE[8n  
template < typename Func > muwXzN(KX  
struct func_return p^Kp= z  
  { vtc} )s\  
template < typename T > U#gHc:$  
  struct result_1 Pwt4e-  
  { x#|=.T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gEcVQPD@  
} ; 9TjAEeU  
pv~XZ(J.1  
template < typename T1, typename T2 > U SXz  
  struct result_2 hY7Q$B<  
  {  (d |  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $h0]  
} ; OY*BVJ^  
} ;  L,!Z  
a\$PqOB!  
+[V[{n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1 M7=*w,  
%np b.C|+  
template < typename Func, typename aPicker > y@ J\h8_  
class binder_1 4xuL{z;\  
  { !bFa\6]q  
Func fn; /ZlW9|  
aPicker pk; ;'{:}K=h  
public : w6y?D<  
{c<MB xk  
template < typename T > NIrK+uC.d  
  struct result_1 2lDgv ug  
  { 2mP| hp?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KW+ps16~  
} ; ?d-(M' v.  
dGAthbWJ  
template < typename T1, typename T2 > l7Y^C1hM  
  struct result_2 5m&{ f>]T  
  { v_J\yW'K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o^wj_#ai$  
} ; WZ&/l 65J  
|j&u2DM~#m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'D#}ce)s#  
7 a !b}  
template < typename T > B< P H7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +?zyFb]Km  
  { EJO:3aKa  
  return fn(pk(t)); L,of@>  
} ]^Z7w`=%5  
template < typename T1, typename T2 > \K9XG/XIx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  N c F  
  { )/PvaL  
  return fn(pk(t1, t2)); ^ ]SS\=7  
} D"j =|4S#  
} ; %}j.6'`{  
di]z  
8K*X]Z h  
一目了然不是么? [Maon.t!l  
最后实现bind "\Jq2vM  
VV)PSodb  
I! {AWfp0  
template < typename Func, typename aPicker > -v8Jn# f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (P~Jzp9u  
  { Gy.<gyK9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S;M'qwN  
} N*$<Kjw  
38b%km#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2/sD#vC  
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。 w&f8AY)#]4  
kEf}yTy  
十一. phoenix FSoL|lH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @=h%;"  
- y{*U1[  
for_each(v.begin(), v.end(), >~_y\  
( E D*=8 s2  
do_ Ij(S"P@  
[ p<?~~7V  
  cout << _1 <<   " , " 4,tMaQ  
] d%Jl9!u  
.while_( -- _1), d*,% -Io  
cout << var( " \n " ) n9]^v-]K  
) .FK[Y?ci#  
); J?)vsnD.H  
HAEgR  
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: !I-+wc{ss  
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 MB" uJUk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 okoD26tK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ji? 0;2Y  
-Cd4yWkO  
8[Cp  
template < typename Cond, typename Actor > %/>\`d?  
class do_while +"Ih'bb`j  
  { bI TOA  
Cond cd; 7'S/hV%  
Actor act; ^W9[PE#F  
public :  ^ 'FC.  
template < typename T > %E?:9. :NJ  
  struct result_1 QIQB  
  { [6K2V:6:  
  typedef int result_type; >/;\{IG Wn  
} ; v:B_%-GfOA  
$SSE\+|3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pRx^O F(3  
OOQf a#~k  
template < typename T > au9r)]p-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >aW|W!.  
  { +L;[-]E8  
  do D%(9ot{!e  
    { ^c83_93)R  
  act(t); bxyEn'vNvQ  
  } tPPnW  
  while (cd(t)); t;Jt+k~  
  return   0 ; @ v/%^  
} u><ax  
} ; bv;&oc:r  
6#T?g7\pyR  
|w- tkkS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [6V'UI6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ><"5 VwR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F+*>q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )wP0U{7?v  
下面就是产生这个functor的类: }r]WB)_w  
1,`-n5@J%n  
rtvuAFiH  
template < typename Actor > ->n<9  
class do_while_actor <Xm5re.  
  { JmrQDO_(  
Actor act; &UP@Sr0D7  
public : B7nMy oj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %2^C  
5IW^^<kiu  
template < typename Cond > -))>7skc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [P OcO  
} ; YP>VC(f   
&YO5N4X~o  
v|VY5vN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EhEn|%S  
最后,是那个do_ ABNsi$]r0  
'97)c7E  
LnZ*,>1 Z  
class do_while_invoker /4#.qq0\{c  
  { F) {f{-@)  
public : M$FXDyr  
template < typename Actor > ^c< <I-o|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?Ee?Ol?i2  
  { 'Vy$d<@s[  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6NbIT[LvT  
} *D~@xypy  
} do_; Id]WKL:  
SjKIn-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3 C=nC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _8\Uukm  
最后来说说怎么处理break和continue ^%M!!wlUH  
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。 C+P}R]cT"  
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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