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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g3NUw/]#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L>sLb(2\i  
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, ~KS@Ulrox  
xWzybuLp  
m- <y|3  
VrZfjpV  
  class filler ^*.$@M  
  { 23^>#b7st  
public : U; oXX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xo'!$a}I2  
} ; |@JTSz*Or  
x0Loid\f  
zG ='U  
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: lF}@@e)N  
@L!^2v  
`~u=[}w  
cHFW"g78  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ) >FAtE   
"PI;/(kR  
o( zez  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *FC8=U2\X  
C 6 \  
C][hH?.  
L4/ns@e  
二. 战前分析 n~yKq"^  
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。 $"/l*H\h  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @r*GGI!  
^ul1{  
0@ "'SKq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'xqyG XI  
  /* --------------------------------------------- */ iiq `:G  
vector < int *> vp( 10 ); ]z^jz#>um&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cl^UFl f[  
/* --------------------------------------------- */ V[/9?5pM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 06.%9R{  
/* --------------------------------------------- */ N+c|0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q%;cu1^"M  
  /* --------------------------------------------- */ qK%N{ro[{?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xQvI$vP  
/* --------------------------------------------- */ _j , Tc*T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "H(3pl.  
cDz@3So.b  
n?r8ZDJ'  
pwfQqPC#_  
看了之后,我们可以思考一些问题: }5vKQf   
1._1, _2是什么? 4%r?(C0x  
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。 -1Li&K7  
2._1 = 1是在做什么? ZSQiQ2\)  
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。 Sr6'$8#>Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 fL2P6N@  
!ZUUn*e{5  
|(%<FY$  
三. 动工 t^":.}[Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D|ze0A@  
o!UB x<4  
Gpxp8[ {  
U!|)M  
template < typename T > ivo><"Y(r  
class assignment @ ,X/Wf  
  { 0<`qz |_h  
T value; G^d3$7  
public : /P,1KVQPh  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7/<~s]D[%  
template < typename T2 > TzaeE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?fy37m(M}  
} ; /K li C\  
O oA!N-Q  
K@1gK<,a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -r cEG!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E6~VHQa2?  
}~@/r5Zl  
Lf%3-P  
n^[a}DX0  
  class holder V"4L=[le  
  { ^x O](,H  
public : A` _dj}UF  
template < typename T > tP|/Q 5s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X:Z3R0  
  { 2Ty]s~  
  return assignment < T > (t); 9~~NxWY%x  
} G$Mf(S'f  
} ; %^lD  
+C!GV.q[  
Nut&g"u2  
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: >A{Dpsi\  
 Q(w;  
  static holder _1; pl r@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gz{%Z$A~o  
kB@gy}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _0Ea 3K  
而不用手动写一个函数对象。 O)&W0` VY  
AAa7)^R  
vcQl0+&  
y_L8i[  
四. 问题分析 yrEh5v:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }@6Ze$ >  
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。 QD%xmP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 26aDPTP$<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YNV, dKB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &'^.>TJ\  
k vZw4Pk  
五. 问题1:一致性 >U* p[FGW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5;KJ0N*-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -51LF=(!L  
5T.U=_ag  
struct holder e4=FO;%  
  { xRc+3Z= N  
  // !o`7$`%Wz\  
  template < typename T > (^iF)z  
T &   operator ()( const T & r) const [r"Oi| 8I  
  { 3\}u#/Vb  
  return (T & )r; )lLeL#]FLO  
} P x Q]$w  
} ; !a UYidd  
O'98OH+u  
这样的话assignment也必须相应改动: pdJ]V`m  
fD[O tc  
template < typename Left, typename Right > OcV,pJ  
class assignment eef&ZL6g  
  { t!3s@  
Left l; O#;sY`fy_M  
Right r; Y)/|C7~W  
public : %bTuE' `b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4Lg ,J9  
template < typename T2 > sDNWB_~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \;MP|:{pU  
} ; [ S  
py\:u5QS  
同时,holder的operator=也需要改动: Qqg.z-G%.  
}kQ{T:q4  
template < typename T > zB0*KgAn{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'A5T$JV.r4  
  { G?@W;o)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \k=dqWBr7  
} W2rd [W  
LQk^l`  
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。 LTS{[(%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &Cb,C+q  
M7?ktK9`ma  
return l(rhs) = r; {E%c%zzQ  
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。 I H=$ w c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XcT!4xG0  
DqWy@7 a  
template < typename Tp > 'd Be,@  
class constant_t KE"6I  
  { Hre&a!U  
  const Tp t; AJ6l#j-  
public : Kw"e4 a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rzHBop-8  
template < typename T > rK'Lvt@w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b||usv[or  
  { J:W+'x`@  
  return t; n[e C  
} ynM:]*~K  
} ; ./;uhj  
94&t0j_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DgcS@N  
下面就可以修改holder的operator=了 G7Ck P  
U&6A)SW,k  
template < typename T > h[qZM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?7wcv$K5  
  { k^|z.$+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ox`Zs2-a  
} ppn  8  
<QvVPE}z   
同时也要修改assignment的operator() {.kIC@^O  
}Fu1Y@M%  
template < typename T2 > Kd 1=mC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3'x>$5 W  
现在代码看起来就很一致了。 v@Eb[7Kq/1  
Kkovp^G  
六. 问题2:链式操作 aHu0z:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^_3Ey  
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。 v`QDms,{  
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。 ?XdvZf $  
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。 b#N P*L&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #tA9`!  
5ZkR3/h e  
template < typename T > {+#{Cha  
struct result_1 i|z=WnF$&  
  { &)6}.$`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @&m]:GR  
} ;  m-4#s  
>b"@{MZ@t  
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: ,N:^4A  
J'|[-D-a  
template < typename T > 4|&/# Cz^Y  
struct   ref C zw]5  
  { Sak^J.~G[  
typedef T & reference; ;6R9k]5P%  
} ; _Ycz@Jn  
template < typename T > ;taZixOH  
struct   ref < T &> XdThl  
  { 7#+Ih-&EQ  
typedef T & reference; ~Yc~_)hD  
} ; M887 Q'HSi  
^A&{g.0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (*r2bm2FPO  
]T/%Bau  
template < typename T > yLLA:5Q1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ):hz /vZ  
  { ]vB^%  
  return l(t) = r(t); N[O .p]8  
} } 'xGip@W  
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。 $/ "+t.ir3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @bTm.3  
Pq<43:*?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -w2^26 ax  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {J1rjrPo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TJRp/BP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D3aX\ NGP  
最后的布局是: KO8vUR*2R  
                Add ?;](;n#lU  
              /   \ >F^$ ' b]  
            Divide   5 t)8c rX}P  
            /   \ j%3 $ytf|p  
          _1     3 0^Ldw)C"  
似乎一切都解决了?不。 "JmbYb#Z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <H] PP6_g:  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;DX{+Z[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q (N'Oj:J  
0_je@p+$  
template < typename Right > ynra%"sd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "UD)3_R  
Right & rt) const 0y<9JvN$9  
  { 9Oj b~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,9 ^ 5  
} b/\O;o}]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 An(gHi;1$  
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。 v,ecNuy*d  
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。 @>U9CL"  
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。 wH@< 0lw`<  
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。 OO/>}? ob  
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? _Q^jk0K8ga  
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: &/uakkS  
U[;ECw@  
template < class Action > "fNv(> -7s  
class picker : public Action jS3@Z?x?*  
  { o/ \o -kC}  
public : 6flO;d/v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B YB9M  
  // all the operator overloaded o(v`  
} ; 7>7n|N  
%O%;\t  
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。 :FSg%IUX  
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: 6k,@+ @]t.  
^{yb4yQ 0  
template < typename Right > :/? Op  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |#*+#27  
  { >@4Ds"Ye"O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uq:'`o-1  
} wAR:GO'n  
aAoAjVNkK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =#TQXm']Gi  
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。 S WsD]rn  
-$s1k~o  
template < typename T >   struct picker_maker b,HXD~=  
  { 7je1vNs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0_y&9Te  
} ; ;ACeY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &e[Lb:Uk)  
  { gcX  
typedef picker < T > result; Dh{P23}  
} ; ZMyd+C_P2  
$3#oA.~R/  
下面总的结构就有了: c$A}mL_  
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。 _;(Q MeR  
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。 3kJSz-_M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pd  6  
至此链式操作完美实现。 #lVSQZO~a  
"J >, Hr9  
71&`6#  
七. 问题3 5U<o%+^El  
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。 jaux:fU  
g=v[@{9Pw  
template < typename T1, typename T2 > \BsvUGd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DUm/0q&  
  { ;rF:$37^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +fIy eX  
} kS7T'[d  
T?5F0WKi  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H @E-=Ly  
}Ty_ } 6a5  
template < typename T1, typename T2 > inGH'nl_  
struct result_2 n_] OYG>U  
  { tQ?}x#J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `Sj8<O}  
} ; !lB,2_  
m7mC 7x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? U(qM( E  
这个差事就留给了holder自己。 .^1=*j(;  
    ]7"mt2Q=3  
V'?nS&,i  
template < int Order > d{GXFT;0  
class holder; 2Z..~1r  
template <> z#*GPA8Em:  
class holder < 1 > AB#hh i#  
  { tv|=`~Y  
public : ;6)|'3.B9  
template < typename T > -XY]WWlq  
  struct result_1 S"Zs'7dy`  
  { QnOa?0HL/  
  typedef T & result; m :^,qC  
} ;  L_Ai/'  
template < typename T1, typename T2 > ;j_#,Da9<  
  struct result_2 eZJOI1wNp  
  { )I}G:bBa  
  typedef T1 & result; %I=J8$B]f  
} ; a+BA~|u^  
template < typename T > !kKKJ~,;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O 1X !  
  { F;NZJEy  
  return (T & )r; ,zyrBO0 Eq  
} WK^qYfq|  
template < typename T1, typename T2 > |)_<JAN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jKQP0 t-  
  { 1-[{4{R  
  return (T1 & )r1; |O+binq  
} hg>YOf&RG  
} ; Y\x Xo?  
nBj7Q!lW  
template <> Bms?`7}N  
class holder < 2 > J\0YL\jw1K  
  { MdfkC6P  
public : 3G&1. 8  
template < typename T > eK@Y] !lz  
  struct result_1 s`2o\]  
  { 8vP)qy8  
  typedef T & result; OWkK]O  
} ; A,/S/_Q=  
template < typename T1, typename T2 > Aws TDM  
  struct result_2 lqs_7HhvRS  
  { `jkn*:m  
  typedef T2 & result; Vqr&)i"b$  
} ; 32Z4&~ I  
template < typename T > BM W4E 5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] ge-b\  
  { PrcM'Q  
  return (T & )r; "869n37  
} >JMKEHl.q  
template < typename T1, typename T2 > 5%$#3LT|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VQ; =-95P  
  { -wt2ydzos  
  return (T2 & )r2; !]nCeo  
} D. e*IP1R  
} ; 5W48z%MN  
3PGyqt(   
#Grm-W9E  
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> >。 8FITcK^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sFTIRVXN,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yiq#p "Hs  
bW]+Og  
return l(i, j) = r(i, j); qr 9 F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;~J~g#  
-G 'lyH  
  return ( int & )i; = !X4j3Cv  
  return ( int & )j; v(O.GhJ@  
最后执行i = j; AngwBZ@  
可见,参数被正确的选择了。 |*5nr5c_L  
d8#j@='a*  
2cg z n@  
1c!},O  
De_</1Au!2  
八. 中期总结 `N|CL  
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: \t@`]QzG:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !Xi>{nV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $5r,Q{;$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s|'L0` <B  
pS;dvZ  
@U JmbD{  
rE:>G]j6  
Cj+=9Dc  
M'iKk[Hjfx  
九. 简化 r `dU (T!  
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。 kVv <tw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G6 5N:  
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: ZZ*k3Ce  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w ZAXfNA  
  +-*/&|^等 =1 \wZuK#  
2. 返回引用。 ".?{Y(~  
  =,各种复合赋值等 H@' @xHv  
3. 返回固定类型。 #7h fEAk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XD}_9p  
4. 原样返回。 w>_EM&r6~u  
  operator, sEyl\GL  
5. 返回解引用的类型。 3H2;mqq  
  operator*(单目) P*Sip?tdE  
6. 返回地址。 /H@")je  
  operator&(单目) GTl(i*  
7. 下表访问返回类型。 ZF (=^.gc  
  operator[] 5Suc#0y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |LE++t*X~  
  operator<<和operator>>  q)+ n2FM  
$:II @=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 98'XSL|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mp3_n:R?  
x)ZH;)  
template < typename Left > RLNuH2y;  
struct value_return zq r%7U  
  { \|` Pul$  
template < typename T > `+c9m^  
  struct result_1 $#3<rcOq  
  { {NgY8w QB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %5?-g[  
} ; &W// Ox )f  
iGVb.=)  
template < typename T1, typename T2 > | V,jd  
  struct result_2 ~j#6 goKn  
  { [(EH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %MZDm&f>Kk  
} ; O \8G~V 5"  
} ; <|Eby!KXR  
|S`yXsg  
'xoE [0!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @k6}4O?{  
?9@Af{b t2  
下面我们来剥离functor中的operator() @i-@mxk6<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DeQ'U!?+N  
%&+R":Bw  
return l(t) op r(t) .0W4Dp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L$c%u  
return op l(t) f?^Oy!1]  
return op l(t1, t2) R${4Q1  
return l(t) op !nBm}E7d  
return l(t1, t2) op yPG\ &Bo  
return l(t)[r(t)] } %CbZ/7&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yi-"hT`  
@ ^6OV)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T^;Jz!e  
单目: return f(l(t), r(t)); <&EO=A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ';|>`<  
双目: return f(l(t)); exEld  
return f(l(t1, t2)); q=% C (  
下面就是f的实现,以operator/为例 jI2gi1 ,a  
S Y>,kwHO  
struct meta_divide Iki+5  
  { .P :f  
template < typename T1, typename T2 >  [Ro0eH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~7 L)n  
  { r,@X>_}  
  return t1 / t2; A.C278^O8  
} = *;Xc-_  
} ; Fp6[W5>(-  
mx(%tz^t  
这个工作可以让宏来做: 2|H91Y2  
vWi. []  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kPX2e h  
template < typename T1, typename T2 > \ K9O,7h:x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Re,$<9V  
以后可以直接用 dMs39j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u"8;fS  
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 rE{Xo:Cf  
(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。。。) [T[9*6Kt  
_?]BVw  
h;ol"  
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 Sd<@X@iU8D  
8K JQ(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $,QpSK`9i  
class unary_op : public Rettype L^ #<HQ  
  { F`BgKH!  
    Left l; sAD P~xvU  
public : ADv"_bB:h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {Sr=SE  
;4/dk_~p]  
template < typename T > [N95.aD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A{8K#@!  
      { 0nD=|W\@{  
      return FuncType::execute(l(t)); qv0 DrL,3  
    } ZP6 3Alt  
u_6BHsU  
    template < typename T1, typename T2 > Iz GB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R<lNk<  
      { rT sbP40  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Zu0;/_rN  
    } 3b?OW7H  
} ; Dd5xXs+c  
}rY?=I  
}$0xt'q&  
同样还可以申明一个binary_op QLB1:O>  
g<rKV+$6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > inPdV9  
class binary_op : public Rettype =(|xU?OL  
  { C7jc6(> m  
    Left l; JwI`"$ > w  
Right r; ;la#Vf:]  
public : s7.p$r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y3KcM#[  
ra9cD"/J &  
template < typename T > =##s;zj(%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i (%tHa37  
      { gaw4NZd)0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hLyTUt~\L  
    } WBw M;S#%  
I| W'n-4Y  
    template < typename T1, typename T2 > }l}yn@hYC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pVV}1RDa  
      { vhYMWfbY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `dgM|.w5=  
    } !O F?xW  
} ; :PFx&  
%l8*t$8  
4#@W;'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 UKKSc>D1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WG8iTVwx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y7M:b Uh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?y>Y$-v/C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @3 -,=x  
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。。。 a)_rka1(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q?imE~&U  
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) dq YDz  
下面是修改过的unary_op && DD  
3qAwBVWa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m1hW<  
class unary_op u( 1J=h  
  { C@y}*XV[b  
Left l; N>A{)_k3  
  '9*5-iO  
public : Q5p+W  
${eY9-r_%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /B,:<&_-  
e~+(7_2  
template < typename T > f=:3!k,S  
  struct result_1 wovmy{K  
  { B]^>GH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  cS D._"P  
} ; ocIt@#20 K  
#cj\~T.,,  
template < typename T1, typename T2 > .1.J5>/n  
  struct result_2 p{ @CoOn  
  { SUH mBo"}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JJ/1daj  
} ; W NwJM  
^w:OS5%R  
template < typename T1, typename T2 > JkSdLj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~9JW#HHzn  
  { XJx,9trH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3[0w+{ (Q  
} -A/ds1=;  
w=f0*$ue+w  
template < typename T > 9 z5"y|$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <u/a`E?  
  { U/T4i#  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8{R_6BS  
} uy/y wm/?=  
cPpu  
} ; UF@IBb}0  
t *{,Gk  
|h5kg<Zgo  
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 %mY|  
好啦,现在才真正完美了。 u5Qp/ag?N  
现在在picker里面就可以这么添加了: BG'6;64kx6  
Zxg1M  
template < typename Right > + $>N]1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JXpoCCe  
  { [^<SLTev  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ; D1FAz  
} y^2#9\}K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !G7h9CF|{  
mO#I nTO  
+0VG[ c\8  
82lr4  
b.QpHrnhtK  
十. bind S[v Rw]*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2 =>*O  
先来分析一下一段例子 "37*A<+f  
~eDI$IO  
cv3L&zg M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BsKbn@'uC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;t}'X[U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >A3LA3( c  
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。 ~%`EeJwT  
我们来写个简单的。 MFv Si  
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#n}e7Y9  
对于函数对象类的版本: 9hy'DcSy,  
't7Z] G  
template < typename Func > zt?h^zf}  
struct functor_trait hGvqT,'  
  { i<mevL  
typedef typename Func::result_type result_type; W+8^P( K  
} ; h6g:(3t6m  
对于无参数函数的版本: {(;B5rs  
`qE4U4  
template < typename Ret > GWgd8x*V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l8^y]M  
  { Q\|18wkW  
typedef Ret result_type; NEMEY7De2  
} ; hcyn  
对于单参数函数的版本: EY~7oNfc`R  
AuAT]`  
template < typename Ret, typename V1 > yxvjg\!&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `_GO=QQ  
  { Ah (iE  
typedef Ret result_type; _%%yV  
} ; )A"jVQjI%w  
对于双参数函数的版本: 9\AS@SH{^T  
6}ftBmv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +#~O'r]%GG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wab.|\c  
  { J?IC~5*2  
typedef Ret result_type; ENq"mwV|  
} ; =UNT.]  
等等。。。 _dr*`yXi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ihg~Q4t  
T`?n,'!(  
template < typename Func > 0~]QIdu{AR  
struct func_return <(YF5Xm6$h  
  { '00J~j~  
template < typename T > j;iL&eo>  
  struct result_1 4 \ F P  
  { 0wFh%/:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A*F9\mj I5  
} ; `VZZ^K9zR  
Fc'[+L--Q  
template < typename T1, typename T2 > (B:uc_+  
  struct result_2 #V[SQ=>x[  
  { )[jy[[K(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4.Z(:g  
} ; G#0,CLGN^  
} ; vLDi ;  
U Du~2%  
Cw#V`70a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZMdW2_*F   
K_#UZA< Y  
template < typename Func, typename aPicker > l3p3tT3+  
class binder_1 B+46.bIH  
  { Ek ZjO Ci  
Func fn; ,QvYTJ{  
aPicker pk; o1k#."wHr  
public : ^f|<R8`  
7/"@yVBW  
template < typename T > ffk4mhH  
  struct result_1 &@6 GI<  
  { s}(X]Gx1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TwFb%YM  
} ; 2y kCtRe  
0T))>.iu#  
template < typename T1, typename T2 > jdM=SBy7q  
  struct result_2 jNc<~{/  
  { W:O0}   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tD-gc ''H  
} ; |I^y0Q:K  
Spgg+;9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hku=pr3Gn  
^ ulps**e  
template < typename T > w$>3pQ8d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KlU qoJ;"  
  { Ttv'k*$cP  
  return fn(pk(t)); bulboyA&#  
} ^i`*Wm@!  
template < typename T1, typename T2 > LgHJo-+>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2EfflZL3  
  { :woa&(wN;1  
  return fn(pk(t1, t2)); % {Q-8w!  
} C).2gQ G  
} ; 0JXqhc9'  
Of`c`-<j  
9=$ !gC)  
一目了然不是么? -t4 [oB  
最后实现bind 0x5xLg;Q  
KzVTkDn,  
254~:eB0  
template < typename Func, typename aPicker > HmV /> 9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 16$y`~c-z  
  { !kXeO6X@m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JD~aUB%  
} ;fGx;D  
{oWsh)[x2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LC-)'Z9}5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XnXb&@Y  
J&6:d  
十一. phoenix |(ocDmd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U CY2 ]E  
%S#WPD'Y  
for_each(v.begin(), v.end(), 6vp0*ww  
( x~/+RF XF  
do_ \FifzKA  
[ Kx6y" {me|  
  cout << _1 <<   " , " @ls.&BHUP  
] SxMj,u%X/  
.while_( -- _1), 1r 571B*O  
cout << var( " \n " ) np6HUH  
) C5n?0I9  
); xjq0D[  
ax@H"d&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: , Oli  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n`L,]dco  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z2p> n`D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J_xG}d  
7Dt"]o"+  
T9)wj][ .  
template < typename Cond, typename Actor > g%\L&}Jd  
class do_while LSkk;)'2K  
  { JBcY!dy-d  
Cond cd; =n0*{~r  
Actor act; gyus8#sT  
public : :oa9#c`L  
template < typename T > [7W(NeMk  
  struct result_1 vJC f~'  
  { G) 7)]yBL  
  typedef int result_type; 3jPB#%F  
} ; BaL]mIx  
crn k|o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6Rz[?-mkLO  
kO ![X^V  
template < typename T > Do;#NLrWb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aRwnRii  
  { :ba/W&-d  
  do M|%c(K#E,3  
    { Lq0 4T0  
  act(t); 5(J^N  
  } "ahvNx;x  
  while (cd(t)); <abKiXA"  
  return   0 ; 5"=:#zN  
} \ 4gXY$`@  
} ; :p-Y7CSSu  
<t}?$1  
T[2}p=<%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yJ/#"z=h?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YIO R$  
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。 3k{ @.V ?]  
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。 M+aEma  
下面就是产生这个functor的类: }O*WV1  
;[Tyt[  
se,Z#H  
template < typename Actor > &O tAAE  
class do_while_actor &jm[4'$ *z  
  { 9#@Zz4Ww  
Actor act; D#v?gPo4  
public : afm_Rrg[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z5EVG  
Gah lS*W  
template < typename Cond > A,c'g}:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X47Ol  
} ; NG9vml  
i<iXHBs  
YMu)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :6u~aT/  
最后,是那个do_ T %/  
Hsl{rN  
^saM$e^c:  
class do_while_invoker Z#7U "G-A  
  { 2U%qCfh6|  
public : Wk[)+\WQ?  
template < typename Actor > z!CD6W1n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J @B4 R&V  
  { evOb  
  return do_while_actor < Actor > (act); fuyl/bx}  
} FpdHnu i1  
} do_; GP]TnQ<*;  
N84qcc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C1 {ZW~"YI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^zeL+(@r/  
最后来说说怎么处理break和continue 8IJ-]wHIb  
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。 Wp4K6x  
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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