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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iAMtejw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yz+, gLY  
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, 4(?G6y)  
B@Nt`ky0*  
h?\2 _s  
S~$'WA  
  class filler :PbDU$x  
  { Vv$HR  
public : PZ8U6K'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x r(|*  
} ; hM@\RPsY  
G)>W'yxQ  
}2)DPP:ic  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5sde  
KRsAv^']  
I>h<b_y  
y?[snrK G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nD" ~?*Lt  
V@=V5bZLs  
%,b X/!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #y]3LC#)^G  
yj@tV2  
M4Z@O3OI E  
!}3,B28  
二. 战前分析 P];JKE%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 u%O-;>J  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]Pn !nSg  
f7}"lG]q  
z/&;{J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TPO1 GF  
  /* --------------------------------------------- */ LE?u`i,e=+  
vector < int *> vp( 10 ); !a1i Un9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VS?@y/\In  
/* --------------------------------------------- */ `29TY&p+"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '!v c/Hw  
/* --------------------------------------------- */ LU!1s@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -'rj&x{Q)U  
  /* --------------------------------------------- */ ")s!L"x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d_}a`H  
/* --------------------------------------------- */ HW=xvA+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "C%!8`K{a*  
D1,O:+[;.  
 Kn+=lCk  
;i#LIHJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: \9)[ #Ld  
1._1, _2是什么? Mj0Cat=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p}]q d4j  
2._1 = 1是在做什么? 71B3a  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E(+T*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )&W|QH=AI  
^>~dlS  
dhRJg"vrQ  
三. 动工 7INk_2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >3;^l/2c  
](r ^.k,R  
OsW"CF2  
TW`mxj_J2  
template < typename T > g jG2  
class assignment mp `PE=  
  { x;$|#]+  
T value; <Mgf]v.QS  
public : DM7}&~  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1JTbCS  
template < typename T2 > 9+CFRYC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zjbE 7^ N  
} ; PN F4>)  
AvRcS]@=  
Pw}_[[>$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [J\DB)V/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +h[e0J|v{  
p?rK`$U+J  
;?6>mh(`  
H$!-f>Rxa  
  class holder y{rn-?`{  
  { C@dGWAG  
public : F%6*Df;cSe  
template < typename T > #0MK(Ut/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `6 Y33bQ  
  { xcSR{IZ  
  return assignment < T > (t); P!\hnm)%4  
} lC9S\s  
} ; I{n;4?  
!y vJpdsof  
p?myuNd[  
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: 'tWAuI  
o<4D=.g7D  
  static holder _1; y/4ny,s"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'XfgBJF=  
Md9l+[@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fn,k!q  
而不用手动写一个函数对象。 vnsSy33K  
>iy^$bqF  
F/<qE!(  
me./o(!?  
四. 问题分析 EODB`$+  
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。 8$ DwpJ  
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。 *caLN,G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M'u=H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,RK3eQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g3rRhS  
ltEF:{mLe#  
五. 问题1:一致性 QFzFL-H~N  
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?| 6+%-GgPf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %_tk7x  
xURw,  
struct holder q:yO92Ow  
  { Xu]h$%W  
  // 4;\Y?M}g?  
  template < typename T > `C<F+/q  
T &   operator ()( const T & r) const {,f[r*{Y  
  { P3$,ca'  
  return (T & )r; G.ud1,S#  
} <|JU(B  
} ; uu3M{*}  
i`~~+6`J  
这样的话assignment也必须相应改动: >-<F)  
Yq0# #__  
template < typename Left, typename Right > X8b#[40:  
class assignment {bTeAfbf]  
  { $I(}r3r  
Left l; ;C_ >  
Right r; 1 ;Ju]  
public : G;2[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L1MrrC  
template < typename T2 > lM&UFEl-\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?waebuj>  
} ; ]^ !}*  
T&4fBMBp,%  
同时,holder的operator=也需要改动: k#jm7 +  
a>(~C'(<  
template < typename T > N?^_=KE@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .D3`'K3t{[  
  { ^N{X "  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \P@S"QO  
} pE(sV{PD  
_Y7:!-n}   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 x:C@)CAr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !OQuEJR  
EOQaY  
return l(rhs) = r; w 06gY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +{0=<2(EC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f\=6I3z  
&z QWIv  
template < typename Tp > hG~Uz   
class constant_t h {H]xe[Q  
  { rT<1S?jR  
  const Tp t; #8&#E?^d  
public : 43F^J%G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %\l0-RA@<  
template < typename T > &&*wmnWCS{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?M]u$Te/.  
  { K]MzP|T,  
  return t; Uk|9@Auav  
} hvL6zCi  
} ; `{WCrw6)  
1V\1]J/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YOlH*cZtg  
下面就可以修改holder的operator=了 klo^K9!  
YiO3<}Uf  
template < typename T > U#$:\fT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P8u"T!G  
  { ?qIGQ/af&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H<{*ub4'L*  
} @@; 1%z  
S~} +ypV  
同时也要修改assignment的operator() xNx`J@xt$  
^[*AK_o_DQ  
template < typename T2 > #e*$2+`[A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8W{ g  
现在代码看起来就很一致了。 gi '^qi2  
~(M*6b  
六. 问题2:链式操作 5%#i79z&B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -/1d&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?SB5b,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r"6lLc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (s.o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct br10ptEx  
pM,#wYL  
template < typename T > J ( =4  
struct result_1 ayN*fiV]  
  { vDWr|M%``l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n/Or~@pHD  
} ; MR[N6E6Mg  
3!1&DII4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: x vHOY:  
"_ Zh5 g  
template < typename T > mJ/^BT]  
struct   ref QK,=5~IJ  
  { C?bXrG\  
typedef T & reference; m2wp m_vV#  
} ; Cnk#Ioz  
template < typename T > '\4c "Ho  
struct   ref < T &> zCyR<as7  
  { vxF:vI# @  
typedef T & reference; kK08W3@&t  
} ; T$f:[ye]Z  
&qG? [R{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O#A8t<f|M  
7ucx6J]c  
template < typename T > .`b4h"g:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q=J9L Q  
  { -i2D#i'  
  return l(t) = r(t); @^B S#  
} 2J1B$.3'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  `NTM%# w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z^6A_:]j  
f;&` 9s| 1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Au~+Zz|mQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wA{*W>i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r{bgTG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  ?L`MFR  
最后的布局是: I=Gr^\x=  
                Add )j$b9ZBk  
              /   \ p|xs|O6{  
            Divide   5 D:+)uX}MOf  
            /   \ >B@i E  
          _1     3 R994R@gz  
似乎一切都解决了?不。 f6@^ Mg  
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。 +qE,<c}}  
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`shY yE  
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: n U+pnkMj  
= E##},N"  
template < typename Right > L.R"~3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B:B0p+$I  
Right & rt) const nD^{Q[E6=  
  { ]t8{)r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JI28O8  
} {Q}!NkF 1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "FD<^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _Ac/ir[,:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WK/b=p|#o  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f>.` xC{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 v)wY  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &\CJg'D:m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6:e}v'q{  
z_5rAlnwT.  
template < class Action > kxt\{iy4  
class picker : public Action m9\@kA  
  { BYhmJC|  
public : R (+h)#![  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =vB]*?;9  
  // all the operator overloaded 3t J=d'U  
} ; !y[}|  
z(8)1#(n7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 h0'8NvalQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dm/-}  
[flu |v  
template < typename Right > ^T uP=q5?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G~b`O20N  
  { bW,BhUb,|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E#IiyZ  
} N>W;0u!  
7C,<iY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  r{; VTQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~*,Ddwr0a  
+xoyKP!  
template < typename T >   struct picker_maker LS R_x$G+t  
  { ~Hp#6+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A)O_es 2  
} ; Gd]5xl HRU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^+.+I cH  
  { Huc3|~9  
typedef picker < T > result; _RA{SO  
} ; j3sz*:  
F``EARG)iu  
下面总的结构就有了: [RGC!}"mr  
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。 ,6y-.m7>  
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。 DjevX7Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ntA[[OIFO  
至此链式操作完美实现。 <=5,(a5g  
;W$w=j: O{  
CWobvR)e  
七. 问题3 &V ^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Xy3g(x]  
|,M#8NOp:  
template < typename T1, typename T2 > T6/$pJl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !>a&`j2:W  
  {  8o%<.]   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); df21t^0/  
} t ?Njw7  
*Dd(+NI  
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: ]*kP>  
HlOAo:8'  
template < typename T1, typename T2 > k=ior  
struct result_2 o}r!qL0c  
  { ~x +:44*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eE#81]'6a  
} ; !DY2{Wb  
lu G023'  
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? ur~Tql  
这个差事就留给了holder自己。 FEm1^X#]  
    ^>vO5Ho.  
h^[pp c{Z  
template < int Order > $h|I7`  
class holder; nkr,  
template <> OW[/%U>  
class holder < 1 > 0s+rd&  
  { WL]Wu.k  
public : )M|O;~q  
template < typename T > $z`cMQ r  
  struct result_1 fed[^wW  
  { Z7KB?1{G  
  typedef T & result; b& _i/n(  
} ; SzgY2+Qq  
template < typename T1, typename T2 > V fE^g\Ia  
  struct result_2 3LmBV\["  
  { @4  
  typedef T1 & result; XSHwE)m  
} ; )P(d66yq'u  
template < typename T > c!(~BH3p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U# FJ8CD&u  
  { LzEE]i  
  return (T & )r; ~3*ZG  
} mXN1b!  
template < typename T1, typename T2 > r,Y/4(.c7U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +^]PBMM1w  
  { U(Hq4D  
  return (T1 & )r1; %;"B;~  
} b/D9P~cE  
} ; _6QLnr&@j  
J4K|KS7   
template <> Is*0?9qU  
class holder < 2 > j .yr 5%  
  { A]~iuUHm  
public : 8en#PH }  
template < typename T > 6wvhvMkS  
  struct result_1 ,uqbS  
  { MIua\:xT  
  typedef T & result; !~$YD*" S  
} ; J z:W-o  
template < typename T1, typename T2 > Y" ]eH{  
  struct result_2 [y&h_w.  
  { @gl%A&a  
  typedef T2 & result; MCWG*~f  
} ; _ /2 8Cw  
template < typename T > K&"Pm9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const );/5#b@<Y  
  { RGPU~L  
  return (T & )r; e&a[k  
} >aanLLO  
template < typename T1, typename T2 > KSpC%_LC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :0TSOT9.  
  { x x`8>2T#e  
  return (T2 & )r2; {$QF*j  
}  "ppb%=  
} ; o4I!VK(C#s  
fb=$<0Ocj  
PB3!;  
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> >。 VkP:%-*#v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qwq+?fj={  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: smLD m  
}RP9%n^  
return l(i, j) = r(i, j); n-| i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Q)mmkI\=  
da86Jj=k  
  return ( int & )i; 2O)Kn q  
  return ( int & )j; wGQhr="  
最后执行i = j; m*Lv,yw %a  
可见,参数被正确的选择了。 `))J8j"  
KlX |PQ  
aBtfZDCfzp  
[@l v]+@  
]zR;%p  
八. 中期总结 XGup,7e9  
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: BO\`m%8md  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !&:W1Jkp(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O |I:[S},  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m&jt[   
q ]R @:a/  
(LvOsr~  
*p5T  
h'q0eqYeu)  
_R<V8g1f  
九. 简化 uc(yos  
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。 \S@=zII_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )+{omQ7v  
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: ujp,D#xHP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iKEKk\j-w  
  +-*/&|^等 L"vG:Mq@D  
2. 返回引用。 ^)P5(fJ  
  =,各种复合赋值等 &/#Tk>:  
3. 返回固定类型。 i^V4N4ux]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '*{Rn7B5  
4. 原样返回。 1X_!%Z  
  operator, \w\47/k{  
5. 返回解引用的类型。 Va[dZeoy  
  operator*(单目) <Phr`/  
6. 返回地址。 .1q~,}toX  
  operator&(单目) 3/|{>7]1  
7. 下表访问返回类型。 DBrzw+;e3  
  operator[] &l}xBQAL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T7Qd I[K%b  
  operator<<和operator>> X%\6V;zR#  
N*)8L[7_;  
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。 \]:NOmI^'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ghd[G}  
j tkPi)QR  
template < typename Left > Ty`=U>K|  
struct value_return f%%En5e +  
  { Q_h+r! b  
template < typename T > ( =/L#Yg_  
  struct result_1 ScmzbDu  
  { D'hr\C^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z8[|LF-dx  
} ; +q?0A^C>  
P##(V!YR  
template < typename T1, typename T2 > u2m{Yx|  
  struct result_2 ~ilBw:L-3  
  { .?)oiPW#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7Z:l;%]K  
} ; P*=3$-`  
} ; Jt^JE{m9%  
hQLx"R$  
f6A['<%o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F"? *@L  
?BZ`mrH^  
下面我们来剥离functor中的operator() X1QZEl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k#G7`dJl  
(dnc7KrM  
return l(t) op r(t) K]Cs2IpI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;xC~{O  
return op l(t) HQj4h]O#  
return op l(t1, t2) JWjp<{Q; 1  
return l(t) op +uXnFf d^  
return l(t1, t2) op "JGig!9  
return l(t)[r(t)] @uD{`@[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l]=$<  
D_kz R  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *G"#.YvE  
单目: return f(l(t), r(t)); FQRcZpv;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nk.E q[08  
双目: return f(l(t)); f3B8,>  
return f(l(t1, t2)); 4T\/wyq0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^u&Khc~ y  
T}x%=4<E  
struct meta_divide k"-#ox!  
  { eC:Q)%$%l  
template < typename T1, typename T2 > iz5wUyeg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W%QtJB1)  
  { ~TIZumGB  
  return t1 / t2; 4^9_E &Fa  
} yp'>+cLa  
} ; A>@e pCD  
l+qtA~V&2  
这个工作可以让宏来做: <T[ui  
epyYo&x}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m)w- mc  
template < typename T1, typename T2 > \ -\v8i.w0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >5W"a?(  
以后可以直接用 L 'Rapu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1caod0gor  
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 [m&ZAq  
(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。。。) q9]L!V 9Rv  
7u0R=q  
5!p'n#_  
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 _ 9]3S>Rn  
I"?&X4%e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >&z+ih  
class unary_op : public Rettype ,1+_k ="Z  
  { 6;V 1PK>9  
    Left l; &h[}5  
public : p[:%Ck"$7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Pp FI  
BVeNK=7m%  
template < typename T > k;X1x65uP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zwK;6&(W  
      { K7Tell\`  
      return FuncType::execute(l(t)); JPKZU<:+V  
    } M&-/ &>n!  
wajhFBJ  
    template < typename T1, typename T2 > 1"PE@!]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )C6 7qY  
      { 9F!&y-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~[6|VpGc:  
    } |/Z)?  
} ; p8J"%Jq}  
8"^TWzg}L  
c17==S  
同样还可以申明一个binary_op w+P^c|  
yBKlp08J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `vBa.)u  
class binary_op : public Rettype i|'t!3I^m  
  { Wb xksh:)Q  
    Left l; ZK*aVYnu  
Right r; y$NG..S  
public : _.LWc^Sg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z|H>jit+  
N Q=YTRU  
template < typename T > Dw,f~D$+ic  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k JFHUR  
      { c>.Xc[H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Lcm!e  
    } BT0hx!Ti  
Gjr2]t;E  
    template < typename T1, typename T2 > 2 wvDC@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eQj/)@B:V  
      { F tjm@:X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s50ln&2  
    } }C}_ I:=C  
} ; UlytxWkUX  
w7u >|x!  
`$-  Ib^  
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 )FPbE^s(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m,O !M t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E~^'w.1  
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>yUfcFl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ObzlZP r@  
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。。。 "<#:\6aym  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Df^S77&c!  
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) P#PQ4uK \  
下面是修改过的unary_op ?Pc 3*.  
p7er04/}\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BZ9iy~  
class unary_op "dTXT  
  { RGmpkQEp  
Left l; @Iu-F4YT  
  lX3h'h  
public : pM3BBF%  
2oLa`33c1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |&7,g  
oJ:J'$W(  
template < typename T > Ags`%(  
  struct result_1 <& iBR  
  { (z7#KJ1+Aw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xg,BK0O  
} ; ibyA~YUN/  
%\0 Y1!Hw  
template < typename T1, typename T2 > Pa<X^&  
  struct result_2 lH.2H  
  { I "4B1g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ip0q&i<6  
} ; .<dmdqk]  
4^&vRD,  
template < typename T1, typename T2 > CgC wM=!r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4aC#Cv:0  
  { ZD(gYNi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U,BB C  
} 8vK&d>  
E12k1gC`  
template < typename T > KJ_R@,v\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nCU4a1rZ  
  { L_,U*Jyo  
  return OpClass::execute(lt(t)); jLSZ#H  
} hLRQ)  
Z]<_a)>  
} ; <h({+N  
L%FL{G  
hr5)$qZW  
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 43XuQg4  
好啦,现在才真正完美了。 ^ dqEOW  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7_,gAE:kG  
.E&~]<  
template < typename Right > kns]P<g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |+;"^<T)l  
  { 2B7&Ll\>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )Yml'?V"  
} e=2D^ G#qE  
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。 F*f)Dv$p  
]_s]Q_+E  
sXu]k#I^"  
YVT^}7#  
DZue.or  
十. bind s><co]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 AM>:At Y  
先来分析一下一段例子 JFZ p^{  
bb{+  
8{C3ijR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Tx*m p+q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #82B`y<<y/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hlRE\YO&8R  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y{KJk'xN5W  
我们来写个简单的。 -MjRFa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KVuv%?  
对于函数对象类的版本: \"SI-`x  
w8qI7/  
template < typename Func > ,v"A}g0"  
struct functor_trait :Lx]`dSk  
  { Zu,f&smb  
typedef typename Func::result_type result_type; K_i2%t3  
} ; ZAE;$pkP  
对于无参数函数的版本: amRtFrc|  
W4<}w-AoEp  
template < typename Ret > *q RQN+%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'g#GUSXfj  
  { e\<I:7%Rg  
typedef Ret result_type; rfjQx]3pB  
} ; V;"'!dVX  
对于单参数函数的版本: nFqMS|EN  
LdOB[W  
template < typename Ret, typename V1 > Dng^4VRd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >qE$:V "_5  
  { GOt@x9%  
typedef Ret result_type; /?sV\shy  
} ; [# :k3aFz  
对于双参数函数的版本: Ev%\YI!MaY  
<$ 5\^y,V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > am}zOr\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F}X_I  
  { P1t5-q  
typedef Ret result_type; '&9b*u";x(  
} ; ;>~iCF k]?  
等等。。。 {T.VB~C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?CIa)dhu  
C.@TX  
template < typename Func > 4T:ZEvdzf  
struct func_return M0|z^2  
  { T4[eBO  
template < typename T > O%Mh g\#B  
  struct result_1 n3(HA  
  { fc91D]c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .MKxHM7  
} ; Fq8Z:;C8  
1W U-gQki!  
template < typename T1, typename T2 > y3x_B@}BY  
  struct result_2 w^~,M3(+)1  
  { =6Z 1yw7s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [lf[J&}X  
} ; m\(a{x  
} ; wegBMRQVp  
zIu1oF4[  
H_{Yr+p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,D8 Tca\v  
BEw(SQH  
template < typename Func, typename aPicker > j0J6ySlY  
class binder_1 8 =d9*lm  
  { \|Mz'*  
Func fn; di|l?l^l  
aPicker pk; ~%]+5^Ka]  
public : O_ ~\$b  
v"`w'+  
template < typename T > sS._N@f  
  struct result_1 7j^,4;  
  { .m .v$(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RW'QU`N[Y  
} ; zR%#Q_  
, vWcWT  
template < typename T1, typename T2 > /wQDcz  
  struct result_2 @ Fu|et  
  { #(%6urd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~!I \{(  
} ; Z',pQ{rD  
7>#74oy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &a V`u?'e  
TV}H  
template < typename T > bFcI\Q{4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vV%w#ULxE~  
  { L9T|*?||  
  return fn(pk(t)); _s^sZ{'2_  
} 'h$1vT  
template < typename T1, typename T2 > T5ol2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4v;/"4)'  
  { 7v{Dwg  
  return fn(pk(t1, t2)); >y5~:L  
} ct`89~"  
} ; [j) :2  
-{^Gzui  
vForj*Xo  
一目了然不是么? b^0=X!bg  
最后实现bind <%! EI@N  
{Wt=NI?Ow  
7"1M3P5*8  
template < typename Func, typename aPicker > gkDB8,C<j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f|u!?NGl  
  { >mz<=n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HZ/e^"cpM  
} KrB"2e+J  
Bx)4BPaN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 opd^|xx0  
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。 ?e0ljx;  
F&^u1RYz  
十一. phoenix vLq_l4l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (<|,LagTuc  
G#UO>i0jy  
for_each(v.begin(), v.end(), *~cq (PFQ  
( O.i.<VD7  
do_ C1hp2CW$5/  
[ 0`:0m/fsU  
  cout << _1 <<   " , " NbH;@R)L  
] !IcP O  
.while_( -- _1), af)L+%Q%R  
cout << var( " \n " ) jx J5F3d  
) nwf(`=TC  
); (V&$KDOA  
N^v"n*M0|  
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: ^DD]jx  
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 }Ge$?ZFH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RGsgT^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3v\}4)A[  
0 *2^joUv  
xcty  
template < typename Cond, typename Actor > <m'W{n%Pp  
class do_while 4S5U|n  
  { ,?S1e#  
Cond cd; +87|gC7B  
Actor act; ''tCtG" Xi  
public : dSkMA  
template < typename T > }"Clv /3_  
  struct result_1 Qu|H_<8g  
  { 1aDx 6Mq  
  typedef int result_type; *lc|iq\  
} ; "Doz~R\\  
W^k95%zBM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fS?}(7  
\,D>zF  
template < typename T > a]]eQ(xQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sFt"2TVr3  
  { l|v`B6(  
  do S"H djEF7\  
    { [>![ViX  
  act(t); lha)4d  
  } #x*\dL  
  while (cd(t)); ~bf4_5  
  return   0 ; ?fW['%  
} g-?@a  
} ; @ Z.BYC  
42M_  %l_  
41g "7Mk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CVE(N/&b  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5:|9pe)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Np7+g`nG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tTOBKA89  
下面就是产生这个functor的类: pmRm&VgE.  
KrdEB0qh  
5\V""fH  
template < typename Actor > KT[ZOtu  
class do_while_actor K @RGvP  
  { DQ<4`wEM  
Actor act; nr&bpA/  
public : M0yv= g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w p\-LO~  
;*QK^#  
template < typename Cond > Me79:+d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S4\a"WYg  
} ; +-C.E  
bgLa`8  
F Y<Q|Ov  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4M#i_.`z  
最后,是那个do_ h+=IxF4  
":0u%E?s  
i-PK59VZ8f  
class do_while_invoker p4V*%A&w  
  { |sdG<+  
public : NOg/rDs'{  
template < typename Actor > 0<7sM#sI!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const auga`*  
  { Sl/]1[|mb  
  return do_while_actor < Actor > (act); u@1 2:U$  
} 9 ,:#Q<UM  
} do_; k@ <dru  
-L +kt_>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,OWk[0/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UB/"&I uo  
最后来说说怎么处理break和continue h4jo<yp\  
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$q};7b1N  
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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