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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DPWnvd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E`q)vk   
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, xf3/J{n3  
&A&2z l %#  
gGbJk&E  
pq,8z= Uf  
  class filler #@cEJV;5"  
  { Tu=~iQ  
public : fp$U%uj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2()/l9.O'  
} ; Y-v6M3$  
^B'N\[  
$btk48a7  
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: P\2x9T  
LHusy;<E[  
$*+`;PG-  
?fvK<0S`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 810uxw{\  
o[k,{`M0  
HA;G{[X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j>O!|V  
o=Kd9I#  
KD8,a+GL  
 rUBc5@|  
二. 战前分析 (p?B=  
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。 >'{'v[qR[G  
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 b59NMGn  
4^K<RSYs  
jY $3   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _vOSOnU  
  /* --------------------------------------------- */ a_Z[@W  
vector < int *> vp( 10 ); ~J1UzUxX2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K;~I ;G  
/* --------------------------------------------- */ u [LsH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tzG.)Uqs  
/* --------------------------------------------- */ &BRi& &f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =R||c  
  /* --------------------------------------------- */ 90 pt'Jg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~ =c[?:  
/* --------------------------------------------- */ N'M+Z=!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '8"$:y  
hWiBLip,z  
\aGTi pB  
x|A{|oFC  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6iJ\7  
1._1, _2是什么? 'n7Ld6%1  
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。 7HEUmKb"  
2._1 = 1是在做什么? Kw&t\},8@  
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。 { VFr8F0*H  
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。 |BE`ASW;  
.Za)S5U  
Qr]`flQ8  
三. 动工 =.6JvX<d1*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: , n47.S  
b,-qyJW6  
W[oQp2 =  
9>[ *y8[:0  
template < typename T > cp3O$S  
class assignment %gV~e@|  
  { Kd').w  
T value; 52z{   
public : 7\Wq:<JL  
assignment( const T & v) : value(v) {} )\l(h%s[I  
template < typename T2 > L%0G >2x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hge0$6l  
} ; hH=}<@z   
*ta?7uSiT  
@SH$QUM(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7\ kixfEg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gwv s  
Y #6G&)M  
vC%8-;8{H  
bv4G!21]*;  
  class holder }:4b_-&Q5  
  { oC1Nfc+  
public : -gy@sSfvkv  
template < typename T > vjO@"2YEw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "DU1k6XC  
  { '( yjq<  
  return assignment < T > (t); a X:,1^  
} :6y;U  
} ; rnS&^  
b=Oec%Adx  
&WoS(^  
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: >):^Zs  
4~mmP.c  
  static holder _1; oTLpq:9J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0XUWK@)P  
b]xE^zM-I`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5.zv0tJku  
而不用手动写一个函数对象。 .%T.sQ  
IO}53zn<l  
db0]D\  
Eao^/MKx-  
四. 问题分析 .|z8WF*  
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。 )lDmYt7me  
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。 < r7s,][&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?'+ kZ|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z"j]m_m H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u#~q86k  
xmBGZ4f%  
五. 问题1:一致性 n(?BZ'&!O  
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?| s\3OqJo%)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !pAb+6~T  
&_ W~d0  
struct holder ,AEaW  
  { +jN%w{^=  
  // b&\f 8xZ  
  template < typename T > R gTrj  
T &   operator ()( const T & r) const XAw0Nn   
  { e]q(fPK  
  return (T & )r; Dwuao`~Xm  
} F0]xc  
} ; l#cG#-  
EaUO>S  
这样的话assignment也必须相应改动: 9L9qLF5 t  
Z|6,*XEc   
template < typename Left, typename Right >  G%5ZG$as  
class assignment O"V;otlC  
  { tv'=xDCp  
Left l; pUD(5v*0R  
Right r; GW\66$|  
public : O =0j I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $~r_&1  
template < typename T2 > bd)'1;p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q]hl+C$d"/  
} ; <tto8Y j  
G;Py%8  
同时,holder的operator=也需要改动: GvI8W)d3,R  
6'45c1e   
template < typename T > B<\HK:%{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x". !&5  
  { 5N(OW:M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ci_Qra 6  
} kcG_ n  
l?)!^}Qc  
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。 p-XO4Pc 6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yV?qX\~*  
j06qr\Es  
return l(rhs) = r; za!8:(  
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。 8e32NJ^k~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `lA_knS  
l!mx,O`  
template < typename Tp > <rxtdI"3  
class constant_t SZ1yy["  
  { W5,&*mo  
  const Tp t; z)Lw\H^/  
public : DIw9ov>k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l 1vI  
template < typename T > +t%1FkI\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y.kgJ #2  
  { K5^`,}Q^  
  return t; bs0[ a 1/  
} QJ+Ml  
} ; nh*6`5yj  
jss.j~8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +Jh1D_+!9  
下面就可以修改holder的operator=了 IG&twJR  
XK&G`cJ[  
template < typename T > |k^C-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1my1m  
  { [}!0PN?z~A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); //'&a-%$^  
} Zc'^iDAY  
!e:_$$j  
同时也要修改assignment的operator() 25 cJA4  
|DYgc$2pN  
template < typename T2 > X;n09 L`CB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nyetK  
现在代码看起来就很一致了。 3 Ak'Ue  
#p ;O3E@  
六. 问题2:链式操作 UA|\D]xe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (eAz nTU  
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。 $[Q;{Q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }?o4MiLB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vVP.9(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }2 Tq[rl~s  
9kh MG$  
template < typename T > zhJ0to[%?  
struct result_1 et"Pb_-U  
  { n =WH=:&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3b|=V  
} ; W*%(J$E  
A{e>7Z72  
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: Ii&p v  
0' oXA'L-J  
template < typename T > OE}FZCX F  
struct   ref p8 Ao{  
  { \KzH5?  
typedef T & reference; cg o  
} ; $s4.Aj  
template < typename T > J.'%=q(Sb  
struct   ref < T &> +xvn n  
  { su1lv#  
typedef T & reference; 8m?(* [[  
} ; UxTLr-db^  
# dWz,e3   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ak9{P`  
Z^&G9I#  
template < typename T > _xaum  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mvEhP{w  
  { T>& q8'lD  
  return l(t) = r(t); t<p#u=jOa  
} ?ZlXh51  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 l#KcmOz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5wx_ol}2  
1'E=R0`pA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 i-OD"5a`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !E 5FU *s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]<>cjk.ya  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Dt: Q$  
最后的布局是: ?s^qWA  
                Add [gmov)\c  
              /   \ .5 . (S^u  
            Divide   5 UA6id|G  
            /   \ _`udd)Y2  
          _1     3 q`c!!Lg  
似乎一切都解决了?不。 ; j!dbT~5  
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。 yW|J`\`^T  
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。 !/XNpQP  
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: I`V<Sh^Qd  
d?*] /ZiR  
template < typename Right > t`Z'TqP R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H -Mb:4  
Right & rt) const YhN<vZ}U!~  
  { Qo#]Lo> \g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7S a9  
} {v|!];i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i/9iM\2  
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。 5qz,FKx5  
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。 GTP'js  
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。 G"<#tif9K  
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。 ..)J6L5l  
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? z\]Z/Bz:6  
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: k H.dtg_  
~7PD/dre  
template < class Action > [CJ<$R !  
class picker : public Action Ek{QNlQ]4  
  { qbv\uYow3k  
public : '=_(fa,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EQm{qc;  
  // all the operator overloaded *dw.=a9  
} ; U,=f};  
pm6#azQ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @_+aX.,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1h$?,  
2l<2srEK  
template < typename Right > N p"p*O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hq=;ZI  
  { lz,M$HG<[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~>CvZ 7K  
} +{:uPY#1  
h:aa^a~y i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X8)k'h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "-Q+!byh  
g:Hj1!'  
template < typename T >   struct picker_maker :?Ns>#6t  
  { /|?$C7%a\D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 47q> q  
} ; 2HeX( rB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j"qND=15  
  { 7gC?<;\0  
typedef picker < T > result; S{=5n R9j  
} ; r: K1PO  
,2M}qs"P7G  
下面总的结构就有了: X1@DI_  
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。 *#=Ijr~  
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。 6<lo0PQ"Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W==~ 9  
至此链式操作完美实现。 i~';1 .g  
n5}]C{s'  
5u!\c(TJ+  
七. 问题3 bZ`v1d (r  
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。 ?bZH Aed  
u$T]A8e  
template < typename T1, typename T2 > YG\#N+D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (D>_O$o  
  { 0 +=sBk (  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H>TO8;5(  
} zgb$@JC  
8['R D`O  
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: `zQuhD 8W  
a"jE\OZ{+s  
template < typename T1, typename T2 > xw#CwMbbi  
struct result_2 [^hW>O=@TN  
  { 2zC4nF)>O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~gI%lORqN  
} ; m{q'RAw  
&S>{9 y%  
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? R"t#dG]1t  
这个差事就留给了holder自己。 j`_S%E%X  
    $)M3fZ$#  
D+7xMT8pqH  
template < int Order > d( v"{N}  
class holder; !l[;,l   
template <> D3Q+K  
class holder < 1 > o 4F'z  
  { ~` tuPk~l  
public : wps/{h,  
template < typename T > "Z@P&jl  
  struct result_1 !^arWH[od  
  { MLDzWZ~}ef  
  typedef T & result; NW\CEJV  
} ; u zZ|0  
template < typename T1, typename T2 > /v!yI$xc  
  struct result_2 <F9-$_m  
  { b <W\#3~G  
  typedef T1 & result; j yHa}OT  
} ; <pX?x3-'  
template < typename T > $f:uBhM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T@W:@,34  
  { Z '5itN^  
  return (T & )r; ^>|ZN2  
} A?YYR%o%'  
template < typename T1, typename T2 > 3fOOT7!FL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hUMG}<  
  { LLx0X O@  
  return (T1 & )r1; ,3:f4e\<  
} Gk:fw#R  
} ; YIe1AF}   
gPMR,TU  
template <> VzG|Xtco [  
class holder < 2 > lelmX  
  { y [Vd*8  
public : U%vTmdOY  
template < typename T > w{tA{{  
  struct result_1 @gP*z6Z  
  {  u$?!  
  typedef T & result; <F3{-f'Rx  
} ; N'b GL%  
template < typename T1, typename T2 > t'_EcYNS  
  struct result_2 W|< c[S  
  { Qa2h#0j  
  typedef T2 & result; TuwP'g[  
} ; P& 1$SWNyW  
template < typename T > lT[,w9$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zgjg#|  
  { $ #=d@Nw_  
  return (T & )r; QSaDa@OV  
} <)d%c%f'`  
template < typename T1, typename T2 >  +P(*S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fo3*PcUv  
  { I"&cr>\  
  return (T2 & )r2; =1[_#Moc6  
} z83v J*.  
} ; ?0~g1"Y-*K  
Le#srr  
3,i j@P  
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> >。 qT?{}I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I[E 6N2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SGKAx<U  
Jxl'!8t  
return l(i, j) = r(i, j); D5"5`w=C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W'6DwV|  
rQv5uoD  
  return ( int & )i; -'c qepC{T  
  return ( int & )j; RxP~%oADw  
最后执行i = j; T#*,ME7|m  
可见,参数被正确的选择了。 U)dcemQY  
]I*RuDv}  
hP:>!KJ  
72$S'O%,0  
1XiA  
八. 中期总结 "I56l2dxd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NLZ5 5yo$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :s_o'8z7L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C-edQWbcP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor co,0@.i  
2wpJ)t*PF  
B2r[oT R  
iZTU]+z!  
KaEaJ  
rQzdHA  
九. 简化 QYH#WrIVx  
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。 { {?-& yA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |}{gE=]  
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: X!g;;DB\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4lPO*:/  
  +-*/&|^等 xy`Y7W=  
2. 返回引用。 bEF2- FO  
  =,各种复合赋值等 M? 8sy  
3. 返回固定类型。 n\;;T1rM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uWx<J3~q.  
4. 原样返回。 Q>L(=j2t  
  operator, ] 6(%tU  
5. 返回解引用的类型。 iq3)}hGo  
  operator*(单目) F7' MoH  
6. 返回地址。 >4@w|7lS  
  operator&(单目) 5voL@w>  
7. 下表访问返回类型。 `BZ|[ q3  
  operator[] HB#!Dv&'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~> )>hy)  
  operator<<和operator>> ]ovtH .y  
ZeG4z({af  
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。 kmW/{I9,ua  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ms3"  
}bi hlyB&Q  
template < typename Left > Dlz0*eHD  
struct value_return p+Q9?9  
  { cQ$[Ba  
template < typename T > 0]f/5jvLj  
  struct result_1 @D[+@N  
  { Y*b$^C%2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uj)vh  
} ; -5v{p  
0B[~j7EGO  
template < typename T1, typename T2 > CE{2\0Q  
  struct result_2 '=G6$O2  
  { 3 }sy{Mx%9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {li Q&AZ  
} ; kXdXyq  
} ; 7*K2zu3  
qsEFf(9G  
d l Ab`ne  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i{9.bpp/  
ouyZh0 G  
下面我们来剥离functor中的operator() kbvF 9#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 63'% +  
_9"ZMUZ{  
return l(t) op r(t) ]2ab~ gr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6i+AJCkC  
return op l(t) hVyeHbx  
return op l(t1, t2) OI0@lSAo<  
return l(t) op 9s!R_R&W.  
return l(t1, t2) op 14l6|a  
return l(t)[r(t)] n4B uM R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :RDk{^b)  
-1hCi !  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Bx)!I]gi_  
单目: return f(l(t), r(t)); \d.\M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NZG ^B/  
双目: return f(l(t)); *yHz#u'  
return f(l(t1, t2)); 89KFZ[.}]  
下面就是f的实现,以operator/为例 )b%zYD9p  
Pxkh;:agD  
struct meta_divide M%$ITE  
  {  `wIWK7i  
template < typename T1, typename T2 > Jw;G_dQ[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X%og}Cfi  
  { wmX(%5vY^  
  return t1 / t2; vV=rBO0a?  
} UCj<FN `  
} ; xY.?OHgG/  
,* \s  
这个工作可以让宏来做: hAds15 %C  
LEN=pqGJ.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zFDtC-GF  
template < typename T1, typename T2 > \ o*E32#l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <e S+3,  
以后可以直接用 _V8;dv8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (["V( $  
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 {md5G$* %  
(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。。。) {~#PM>f  
a-nn[ j  
p<mBC2!%  
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 !?J- Y  
K:VZ#U(_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > * RX^ z6  
class unary_op : public Rettype u|\?6fz  
  { L&=r-\.ev  
    Left l; ~e)"!r  
public : N9*QQ0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yne1MBK  
TI2K_'  
template < typename T > ,h/l-#KS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j0Cj&x%qF}  
      { fo~*Bp()-E  
      return FuncType::execute(l(t)); P0sAq7"  
    } UUvCi+W  
ZzQLbCV  
    template < typename T1, typename T2 > WjSu4   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P1^|r}  
      { Wl+spWqW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $Xu/P5  
    } +7AH|v8  
} ; 0S&J=2D!  
2AMb-&po&f  
Jf#-OlEQ  
同样还可以申明一个binary_op }J-e:FUF#  
j/NX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q \fyp\z  
class binary_op : public Rettype xoGrXt9&  
  { y!rJ}e  
    Left l; oIj -Y`92!  
Right r; 5:5d=7WX  
public : 3Of!Ykf=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MR5[|kHJT  
\~Ml<3Zd:  
template < typename T > 1;B&R89}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( *K)D$y  
      { })?-)fFD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jaavh6h)  
    } K:Z(jF!j  
=8rNOi  
    template < typename T1, typename T2 > 5DkEJk7a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a0PU&o1EF  
      { :>_oOn[_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K_:2sDCaN  
    } _2}~Vqb+  
} ; a"t~ K  
-yBj7F|  
iE_[]Vgc  
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 8$Zwk7 w8A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &RI;!qn6(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `CBXz!v!O  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ukc 7Z OQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :qj;f];|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T (]*jaB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ai^0{kF6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) R?2HnJh  
下面是修改过的unary_op WiQVZ {  
K@*4=0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +9pock  
class unary_op f4F%\ "  
  { vifw FPe  
Left l; D`'Cnt/  
  Qe4 % A  
public : i3d 2+N`  
,S<) )  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I3'UrKKO  
6U$e;cr6  
template < typename T > 2Qh)/=8lM  
  struct result_1 _iEnS4$A8  
  { _g( aO70Zu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rwio>4=  
} ; q@ ;1{  
mE>{K  
template < typename T1, typename T2 > ;cPPx`0$9  
  struct result_2 W,H=K##6<  
  { Qb55q`'z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2mMi=pv9  
} ; Hvy$DX|p  
[u^ fy<jdp  
template < typename T1, typename T2 > l]Xbd{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +{m+aHk  
  { q8;MPXSG3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }aI>dHL  
} }m%&|:PH  
ocMTTVo  
template < typename T > 4<)*a]\c5M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R#8cOmZ  
  { pzUr9  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?9!9lSH6%  
} ;*9<lUvu  
 ST~YO  
} ; |:4?K*w",  
7N@[Rtv  
$ <C",&  
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 }~ N\A  
好啦,现在才真正完美了。 SDNRcSbOD6  
现在在picker里面就可以这么添加了: bb\XZ~)F  
C!9mygI  
template < typename Right > .3XiL=^~Qp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yJO Jw o^  
  { OI78wG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =h +SZXe<r  
} O@W/s!&lFa  
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。 + @|u8+  
j8bA"r1  
+]NpcE'  
ggkz fg&  
3O1Lv2)_  
十. bind 0aI@m  
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。 Q=vo5)t   
先来分析一下一段例子 IR:{{ (  
?"<m{,yQI  
9IrCu?n9b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {D(l#;,iX2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tq@)J_7|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BD}%RTeWKq  
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。 #f_'&m  
我们来写个简单的。 9^N(s7s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =OV5DmVmQ  
对于函数对象类的版本: <RbfW'<G  
llh +r?  
template < typename Func > C?]eFKS."  
struct functor_trait .3n\~Sn  
  { #Cy3x-!  
typedef typename Func::result_type result_type; |22vNt_  
} ; ,L~aa?Nb-  
对于无参数函数的版本: 9n_Rk W5g  
K"5q387!  
template < typename Ret > fk X86  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vdB2T2F  
  { JdUdl_D z  
typedef Ret result_type; ,O-_Pv  
} ; _/cX!/"  
对于单参数函数的版本: m^m=/'<+  
,,80nW9E  
template < typename Ret, typename V1 > h"Wpb}FT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #Z `Tk)u/  
  { <gH-`3 J6  
typedef Ret result_type; fO^s4gWTg  
} ; u;1[_~  
对于双参数函数的版本: VYh/ URU>  
qTwl\dcncC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sKR%YK "A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KydAFxUb  
  {  AW|SD  
typedef Ret result_type; 5`U zxu  
} ; $^czqA-&  
等等。。。 upZc~k!1\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @W @,8e]c  
)1@%!fr  
template < typename Func > B1E:P`t  
struct func_return 9kqR-T|Q  
  { G973n  
template < typename T > #r?[@aJ  
  struct result_1 SK@ p0:  
  { 9xw"NcL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `nEqw/I  
} ; GVn'p Wg  
t:P]bp^#  
template < typename T1, typename T2 > L2}<2  
  struct result_2 C0Fd<|[  
  { 4@<wN \'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QXL .4r%  
} ; i`];xNR'  
} ; ~!7x45( 1#  
8Exky^OT|  
6|3 X*Orn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 60A!Gob  
,C 0y3pL  
template < typename Func, typename aPicker > _zzNF93Bn  
class binder_1 }''0N1,/  
  { J>;r(j  
Func fn; ^*B@=  
aPicker pk;  QV\a f  
public : gE=9K @  
S0:Oep   
template < typename T > d=uGB"  
  struct result_1 RIO?rt;  
  { 0_+ & [g}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qIQ 61><  
} ; 3Zyv X]@_  
aE3eYl9u  
template < typename T1, typename T2 > ;E.f%   
  struct result_2 qR?}i,_  
  { l;R8"L:,p\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y3QS! 3I  
} ; OU#p^ 5K  
W$;qhB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +s;Vfc$b]H  
l`:u5\ rM  
template < typename T > cTRtMk%^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } snS~kx  
  { $Z w +"AA  
  return fn(pk(t)); *o:J 4'  
} LayK&RwL  
template < typename T1, typename T2 > j&a\ K}U !  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .7LQ l ?  
  { W(4$.uZ)  
  return fn(pk(t1, t2)); JZ5";*,  
} zks7wt]A  
} ; OW@)6   
) )FLM^dj  
~OvbMWu  
一目了然不是么? 2]5Li/   
最后实现bind +S-60EN*A  
`^'fS@VA  
mXS]SE  
template < typename Func, typename aPicker > -KfK~P3PF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]o0]i<:  
  { K\8zhY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %0/qb0N&  
} !~R<Il|B  
8Lx1XbwK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w4}Q6_0v  
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。 [{GN#W|AGP  
N|>JLZ>  
十一. phoenix qz3 Z'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Umzb  
aBG^Xhx  
for_each(v.begin(), v.end(), -\;0gnf{J  
( EU|IzUjFj|  
do_ j|&D(]W/  
[ 2fu<s^9dh  
  cout << _1 <<   " , " V.qH&FJ=l  
] A?}[rM Z  
.while_( -- _1), 2Vf242z_  
cout << var( " \n " ) <Z.{q Zd  
) {I $iD  
); ]d7A|)q  
C,$o+q*)W9  
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: X;UEq]kcmn  
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 YaC[S^p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iDl#foXa`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'bSWJ/;p)  
.s,04xW\  
x0ipk}  
template < typename Cond, typename Actor > =7H\llL4BC  
class do_while &QW&K  
  { !y/e Fx  
Cond cd; U!uJ)mm  
Actor act; %Y=r5'6l  
public : 6m(? (6+;K  
template < typename T > Xa#.GrH6  
  struct result_1 bfZt<-  
  { Y%0rji  
  typedef int result_type; k+P3z&e  
} ; -qaO$M^Q  
4:a ~Wlp[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h%W,O,K/  
^p9V5o  
template < typename T > g}R Cjl4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \aM-m:J  
  { x7<l*WQ  
  do PI`Y%!P  
    { K\;4;6 g  
  act(t); W'"?5} (  
  } w6X:39d  
  while (cd(t)); b1i~F45h  
  return   0 ; _/}$X"4  
} '<<@@.(f  
} ; j n SZ@u  
DeNWh2  
*C+[I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SG\ /m'F  
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。 Q%?%zuU  
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。 wXqwb|2  
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。 Vjt7X"_/  
下面就是产生这个functor的类: bCC &5b  
!> +Lre@  
O|=?!|`o  
template < typename Actor > _RxnB?  
class do_while_actor C(B"@   
  { U; <{P  
Actor act; U_gkO;s%  
public : ;^0ok'P\~9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2 YWO'PL  
M!!vr8}  
template < typename Cond > SnXM`v,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^mFsrw  
} ; 8,RqhT)2#  
iM:-750n/  
DA>nYj-s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NopfL  
最后,是那个do_ MMET^SO  
Je9Z:s[  
!.O[@A\.-  
class do_while_invoker iiJT%Zq`#  
  { <zvtQ^{]  
public : iWr #H  
template < typename Actor > u^E0u^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H\<0{#F  
  { 9IG<9uj  
  return do_while_actor < Actor > (act); o_Y?s+~i[/  
} #Y-_kQV*  
} do_; I/A%3i=H  
{ 6qxg_{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }{:}K<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XfMUodV-OZ  
最后来说说怎么处理break和continue '" &*7)+g*  
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。 h]z8.k2n  
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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