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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mHB0eB'l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -)%g MD~z1  
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, .At^b4#(  
2[X\*"MQ2  
\%czNF  
~7$jW[i  
  class filler Koi-b  
  { o:c:hSV  
public : MC~<jJ,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O$(#gB'B  
} ; vUR@P  -  
wv.HPmq  
Yl`)%6'5|  
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: (&!x2M  
.FeVbZW  
2hf7F";Af  
O gtrp)x9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RQ;}+S  
H$k2S5,,z  
8zrLl:{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3y}8|ML  
E#VF7 9L  
2I>`{#fV  
r:U/a=V  
二. 战前分析 MWI7u7{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 aflBDo1c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  jAxrU  
*[+{KJ  
nU,~*Us  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ 0g!,L  
  /* --------------------------------------------- */ l&_PsnU  
vector < int *> vp( 10 ); ]T;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l\_81oZ  
/* --------------------------------------------- */ ,DD}o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ho%G  
/* --------------------------------------------- */ 4XgzNwm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hH~GH'dnaE  
  /* --------------------------------------------- */ 2v`Q;%7O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (b"kN(  
/* --------------------------------------------- */ =3EE-%eF!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?#lHQT  
!7n`-#)  
6B!v;93U  
rAZ~R PrW  
看了之后,我们可以思考一些问题: &W{< Yf9  
1._1, _2是什么? V$g!#V  
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。 =h\uC).t&  
2._1 = 1是在做什么? mCSt.n~  
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。 FnCMr_  
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。 N gagzsJ=  
?D+H2[n\a  
srryVqgS  
三. 动工 ]VoJ7LoCZ'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xu7lV  
qZ%0p*P#_  
`RyH~4\;  
FyqsFTh_  
template < typename T > iZE7 B7K  
class assignment OWZ;X}x  
  { v9 8s78  
T value; %+oV-o\ #A  
public : h$#|s/  
assignment( const T & v) : value(v) {} P\%aJ'f~  
template < typename T2 > ;v5Jps2^]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \xKhbpO~  
} ; BeFXC5-qat  
wPvYnhr|G-  
2Yg\<Ps N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H^XTzE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0,wmEV!)  
Yb?(Q %  
co*XW  
}1|FES  
  class holder Je~`{n  
  { a"8H(HAlNn  
public : ZOy^TR  
template < typename T > +TN*6V{D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const COcS w  
  { m}]\^$d  
  return assignment < T > (t); $$eBr8  
} Bkdt[qDn5P  
} ; rSKZc`<^  
 AtP!.p"j  
+THK Jn!>  
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: tJpK/"R'  
sV`p3L8pl  
  static holder _1; zd3^k<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~N8$abQJV  
m{by%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YXDuhrs}  
而不用手动写一个函数对象。 Q1P=A:*]9  
l8+;)2p!  
7w.9PNhy  
hlGrnL  
四. 问题分析 .Ix[&+LsY  
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。 LUEZqIf  
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。 [{6fyd;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vOU9[n N[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :_pn|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MLN+ BuS  
8>[o. xV  
五. 问题1:一致性 >njX=r.  
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?| y>]Yq-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?L6pB]l8b  
< mp_[-c  
struct holder v8>bR|n5  
  { 0?=a$0_C  
  // U<wM#l P|Z  
  template < typename T > >~})O&t  
T &   operator ()( const T & r) const Ly]J-BTe  
  { 0lS=-am  
  return (T & )r; Nq#B4Zx  
} {tUxRX  
} ; s/Q8(sF5  
n W:Bo#  
这样的话assignment也必须相应改动: )F4BVPI  
j5G=ZI86y  
template < typename Left, typename Right > ZC3;QKw>  
class assignment KdC'#$  
  { mJ+mTA5bW  
Left l; 3+H[S#e:Z  
Right r; @j=rS S  
public : n"f: 6|<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j>#ywh*A  
template < typename T2 > 9S8V`aC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TnJNs  
} ; nTr{ D&JS  
;8yEhar  
同时,holder的operator=也需要改动: URj2 evYW  
abg` : E  
template < typename T > sv2XD}}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Vj6 w7hz  
  { l]S%k&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >`I%^+ z  
} HH|N~pBJB  
Uac.8wQh  
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。 ?4#wVzuzA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \12y,fOJ  
tfVlIY<  
return l(rhs) = r; UP*5M  
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。 ?P(U/DS8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U2jlDx4yg  
nRcy`A%  
template < typename Tp > H Yw7*  
class constant_t ;jFUtG  
  { d t^Hd]+^\  
  const Tp t; MC%!>,tC  
public : *`V r P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HEF\TH9  
template < typename T > !%/(a)B$^$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mLDuizWI  
  { +f'@  
  return t; ebhV;Q.  
} \Yr&vX/[p  
} ; YB3 76/  
LKYcE;n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L@`:mK+;  
下面就可以修改holder的operator=了 z4JhLef%  
qEfg-`*M  
template < typename T > cq}i)y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cRP!O|I`]  
  { ow*^z78M{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >)VWXv0  
} CQH^VTQ  
.qrS[ w  
同时也要修改assignment的operator() G' mg-{  
@s|yH"  
template < typename T2 > AU<A\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yv\ j&B|  
现在代码看起来就很一致了。 \6;b.&%w2  
Yduj3Ht:w  
六. 问题2:链式操作 9 !V,++j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rs,:pU  
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。 >Zh^,T={G  
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。 i&0Zli  
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。 O&r9+r1`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ted!*HKlB  
7$Lt5rn"}  
template < typename T > #2;8/"v  
struct result_1 !&pk^VFl+  
  { W$:D#;jz`h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "89L^I  
} ; ESnir6HoU  
Vn?|\3KY  
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: 69N8COLB  
>Y;[+#H[  
template < typename T > S%o6cl=  
struct   ref ;$FMOMR  
  { CmdPa!4)  
typedef T & reference; ~LJtlJ 0  
} ; [uFv_G{H  
template < typename T > 'W/AYF^5  
struct   ref < T &> cX|(/h,W/  
  { R_b)2FU1y  
typedef T & reference; "B*UZ.cC  
} ; -* W\$ P  
'3 JVUHn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @^nE^;  
dm"|\7  
template < typename T > L 7l"*w(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W/u_<\  
  { E+~1GKd  
  return l(t) = r(t); r=<1*u  
} yLQwG.,  
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。 Za7!n{? 0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I?CfdI  
O ;m[  
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 RM#.-gW   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pXK-,7-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zz!yv(e)H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 spTIhZ  
最后的布局是: 6&,9=(:J&R  
                Add  4q\gFFV4  
              /   \ 7A{,)Y/w ^  
            Divide   5 Y/qs\c+  
            /   \ .cs4AWml<  
          _1     3 vUB*Qm]Y\  
似乎一切都解决了?不。 'S 6JpWG1  
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。 vxXrVPU3  
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。 _cd=PZhI  
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: _EC H(  
LNM#\fb  
template < typename Right > z 9~|Su  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "` kSI&2  
Right & rt) const 9''x'E=|  
  { {r:5\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A4Tjfc,rx9  
} O@-(fyG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T)MZ`dM  
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。 ab>>W!r@!  
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。 LNF|mS\+D  
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。 AhQsv.t   
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。 o= &/ ;X  
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? p`}G" DM  
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: .ViOf){U\  
=Iy khrS  
template < class Action > XT{ukEvDR  
class picker : public Action Mi7LyIu  
  { #f }ORA  
public : &o7"L;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 53l!$#o  
  // all the operator overloaded I04c7cDp  
} ; 6gB;m$:fV  
U^&y*gX1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 '(SqHP|8&g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \{a 64  
kD#hfYs)i  
template < typename Right > 1!A 'mkk8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fDKV`  
  { w %R=kY)o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %( #kJZ  
} .]ZMxDZ  
ShJBOaE; -  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J@o$V- KK  
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。 A<[BR*n  
+%)bd  
template < typename T >   struct picker_maker >44,Dp]  
  { i=\`f& B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oTk?a!Q  
} ; 8 G:f[\^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O{wt0 \P  
  { 'h`)6{  
typedef picker < T > result; H+ 7Fw'u  
} ; YeVkX{y  
>?r8D48`  
下面总的结构就有了: $uYfy<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0[7tJbN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !^qpV7./l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lnt}l  
至此链式操作完美实现。 #BhcW"@  
U] av{}U  
M6z$*? <  
七. 问题3 G>S3?jGk  
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。 nOq`Cwh9  
PbY=?>0z  
template < typename T1, typename T2 > \Z$MH`_nu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NkYC(;g  
  { 2 t:CK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aThvq%;  
} H*h4D+Kxv  
AzFS6<_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I Ab-O  
=90)=Pxd  
template < typename T1, typename T2 > M Jtn)gXb  
struct result_2 2\9OT>  
  { KvtJ tql;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '?qI_LP?  
} ; i`7:^v;  
7>xfQ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }/M`G]wT#  
这个差事就留给了holder自己。 58gkE94  
    (dAE  
<L:}u!  
template < int Order > ; nYR~~  
class holder; <E\vc6n  
template <> yrFl,/8&G  
class holder < 1 > q;9OqArq  
  { &6\f;T4  
public : ?5rM'O2  
template < typename T > TQ25"bWi  
  struct result_1 0EBHR Y_F  
  { eD0|6P;Ei  
  typedef T & result; 8eD/9PD=F  
} ; 1|oE3  
template < typename T1, typename T2 > -k,?cEjCs  
  struct result_2 e+Sq&H!@  
  { p%-m" u  
  typedef T1 & result; )* Rr5l /l  
} ; ivJTE  
template < typename T > VMJK9|JC[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~A,(D-  
  { GLa_[9 "  
  return (T & )r; KKM!($A  
} R|R3Ob.e  
template < typename T1, typename T2 > {h~<!sEX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y&1Yc)*O  
  { p9j2jb,qy  
  return (T1 & )r1; lfyij[6q+  
} x(y=.4Yf+  
} ; TZw['o  
lCJ/@)  
template <> A4f;ftB  
class holder < 2 > gv/yfiA?  
  { RKwuvVI  
public : e/F+Tf  
template < typename T > nv%0EAa#}  
  struct result_1 YbP}d&L  
  { sm at6p[  
  typedef T & result; A5%cgr% 6  
} ; xZ>@wBQ  
template < typename T1, typename T2 > 0<42\ya  
  struct result_2 gutf[Ksu  
  { 'Ad|*~  
  typedef T2 & result; %p tw=Ju  
} ; [G7S  
template < typename T > X A-,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "In$|A\?E  
  { <gx"p#JbZ  
  return (T & )r; g/`z.?  
} Lr<?eWdCwJ  
template < typename T1, typename T2 > rwY{QBSf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uEDvdd#V.  
  { >(eR0.x  
  return (T2 & )r2; [_zoJ  
} RbJbVFz8C  
} ; W>m #Mz  
HQ`A.E2  
`lN Z|U  
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> >。 f^ 6da6Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: );L+)UV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z~HLa  
B}npom\tC  
return l(i, j) = r(i, j); +M.!_2t$2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -SKcS#IF  
-|`E'b81  
  return ( int & )i; f4&k48Ds  
  return ( int & )j; },vVc/  
最后执行i = j; Y$N D  
可见,参数被正确的选择了。 nIv/B/>pZ  
F/0x` l  
#5mnSky+s  
*" ,"u;&  
Mx=L lC)  
八. 中期总结 |n\(I$  
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: l&6+ykQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tk'3Q1L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G?v]|wdI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  q{RT~,%  
*;<>@*  
{iq)[)n  
6cbIs_ g  
a~O](/+p;  
E]%&)3O[  
九. 简化 fg~9{1B  
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。 q%c"`u/v/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X1\ao[t<;c  
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: GM>Ms!Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e% .|PZ)  
  +-*/&|^等 1iIag}?p  
2. 返回引用。 Q)l~?Fx  
  =,各种复合赋值等 6Z68n  
3. 返回固定类型。 d> L*2 g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }ygxmb^@Z  
4. 原样返回。 I=o/1:[-  
  operator, L6"?p-:@'  
5. 返回解引用的类型。 <" F|K!Tz  
  operator*(单目) Ol1P  
6. 返回地址。 >}>cJh6  
  operator&(单目) oSB0P  
7. 下表访问返回类型。 #;Z+ X)  
  operator[] _:.'\d(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (S k+nD  
  operator<<和operator>> %XK<[BF  
 \%/zf  
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。 1JO@G3,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s14;\  
XyE%<]  
template < typename Left > qjVhBu7A  
struct value_return iV8O<en&i  
  { <[<]+r&*  
template < typename T > pPt w(5bH  
  struct result_1 +*P;Vb6D  
  { yB,{:kq7D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :gacP?  
} ; /2AeJH\-  
Q>[GD(8k  
template < typename T1, typename T2 > %2`geN<  
  struct result_2 wNhtw'E8  
  { L4H5#?'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8cv[|`<  
} ; a0[Mx 4  
} ; 0FEn& \2<  
_4MT,kN  
:h60  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ck\gazo~q  
Yeb-u+23  
下面我们来剥离functor中的operator() ctWH?b/ua  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x\2N @*I:  
Hy0l"CA*|  
return l(t) op r(t) V( bU=;Qo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >)`V $x  
return op l(t) vqnFyd   
return op l(t1, t2) tA6x  
return l(t) op @$%[D`Wa<  
return l(t1, t2) op Zi~-m]9U  
return l(t)[r(t)] o"./  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n8vteGQ  
p:q?8+W-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: 3 tIno!|  
单目: return f(l(t), r(t)); b~<Tgo_/jf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2%zJI"Ic  
双目: return f(l(t)); 2v9T&xo=  
return f(l(t1, t2)); rytaC(  
下面就是f的实现,以operator/为例 Af{K#R8!  
!$|h[ct  
struct meta_divide o 9]2  
  { &[iunJv:eq  
template < typename T1, typename T2 > YR} P;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @&LtIN#  
  { %44Z7  
  return t1 / t2; biw2 f~V  
} g_F-PT>($  
} ; +axpIjI'  
VUE6M\&z>  
这个工作可以让宏来做: "=ogO/_Q"  
li~#6$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vynchZ+g]  
template < typename T1, typename T2 > \ qz2j55j   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }m0hq+p^  
以后可以直接用 U6Ws#e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #_}r)q  
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 L:3  
(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。。。) E3<~C(APW  
{&Es3+{A  
o\7q!  
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 nt*nTtcE  
dl&402  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]iL>Zxex  
class unary_op : public Rettype *dE5yS`H  
  { :UdH}u!Ek  
    Left l; YoEL|r|  
public : L-\o zp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1ZK~i  
sLh %k  
template < typename T > C].w)B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n:d7 Tv1Z8  
      { z3X:.%  
      return FuncType::execute(l(t)); a'm\6AW2)  
    } .qjdi`v  
Udbz;^(  
    template < typename T1, typename T2 > +rA:/!b)Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;^`WX}]C(  
      { uEPdL':}2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z'+k]N9Q^  
    } Ivue"_i;!  
} ; 'HdOW[3o  
_YM]U`*  
;YK{[$F  
同样还可以申明一个binary_op >'GQB  
7w]NG`7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -w#Hy>E  
class binary_op : public Rettype ?c!W*`yP  
  { auKGm:  
    Left l; NEG&zf  
Right r; CF?TW  
public : ,*Z:a 4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g9F4nExo  
V\(p6:1(6K  
template < typename T > XdR^,;pWE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [C TR8  
      { OY>0qj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'K0=FPB/@  
    } Rw9 *!<Izt  
BDCFToSf|  
    template < typename T1, typename T2 > 3+v+_I>%k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =*Ad  
      { Mkc|uiT   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9/nS?>11  
    } 6q!smM  
} ; R:LT hFx  
zu8l2(N  
Ao/KB_4f*Q  
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 yj+HU5L4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9WH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )]?"H  
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。 |{8eoF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LBkAi(0rd  
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。。。 Vg+jF!\7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H!+T2<F9R  
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) />i~No#Xm  
下面是修改过的unary_op \?X'U:  
- #ta/*TT:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D`G ;kp  
class unary_op C"We>!  
  { QE8aYPSFf  
Left l; u9 yXHf  
  Qs^Rh F\d  
public : ;1&7v  
@6roW\'$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mP?~#RZ  
q["T6  
template < typename T > ?+WSYg0  
  struct result_1 pM^r8kIH  
  { Cy~Pfty  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ao:<aX,=  
} ; @sV6g?{tI  
YlY3C  
template < typename T1, typename T2 > -0{"QhdE%  
  struct result_2 q i27:oJ  
  { X8Xw'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T%\f$jh6  
} ; r3hUa4^97  
Vf'r6Rf  
template < typename T1, typename T2 > Yzr|Z7r q}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7|"gMw/  
  { f~LM-7!zf}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Of*z9 YI  
} S$Cht6m  
qOV6Kh)  
template < typename T > "t{|e6   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KV!!D{VS`@  
  { #Zm%U_$<  
  return OpClass::execute(lt(t)); m 8Q[+_:$H  
} V ?10O  
1i.t^PY  
} ; ]Y%?kQ^  
*:q,G  
l~/g^lN  
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 U(.3[x  
好啦,现在才真正完美了。 ZkyH<Aa  
现在在picker里面就可以这么添加了: c&+p{hH+  
\s.c.c*eh;  
template < typename Right > bGl5=`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qw!_/Z3[  
  { O~r.sJ}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +=5Dt7/|  
} O>=D1no*  
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。 f2sv$#'  
8h&Ed=gi  
(Ut)APM  
8TK&i,  
)$*T>.JA  
十. bind | %Dh  
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。 >k6RmN  
先来分析一下一段例子 -NG`mfu  
BwN65_5p  
PQmgv&!DP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ; 7`y##  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m)A~1+M$)L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'NM$<<0  
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。 ?#8s=t  
我们来写个简单的。 'g8~uP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I e#LZti  
对于函数对象类的版本: W2F %E  
:EISms  
template < typename Func > ?mK`Wleh?  
struct functor_trait Ip/_uDi+!Z  
  { ,= ;d<O8  
typedef typename Func::result_type result_type; je^!W?U4<  
} ; YQzs0t ,  
对于无参数函数的版本: D&0@k'  
Y7{9C*>  
template < typename Ret > I/ pv0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K<HF!YU#I2  
  { \X5>HPB  
typedef Ret result_type; Nw`}iR0i  
} ; cxhS*"Ph  
对于单参数函数的版本: oC]|ARgQk|  
GW_@hYIqD  
template < typename Ret, typename V1 > FK MuRy|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PYldqY   
  { T@[(FVA N  
typedef Ret result_type; OY'490  
} ; sLE@Cm]k  
对于双参数函数的版本: *&b~cyC  
aZ%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o2cZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k%iZ..  
  { `%lgT+~T  
typedef Ret result_type; \:cr2w'c  
} ; #>m#i1Nu  
等等。。。 w<?v78sT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Hq.ys>_  
mK3U*)A   
template < typename Func > *(PQaXx4  
struct func_return CU3[{a  
  { 5*=a*nD11  
template < typename T > H7 acT  
  struct result_1 :I(-@2?{  
  { $V$|"KRcs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sm;EWz-?  
} ; hadGF%> O6  
s6k,'`.  
template < typename T1, typename T2 > 6~Y-bn"%D5  
  struct result_2 "(uEcS2<  
  { hjB G`S#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4}:a"1P"  
} ; t_@xzt10y  
} ; 'H0b1t1S%  
Sb=cWn P  
qRMH[F$`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t'@1FA!)  
{'W\~GnZ  
template < typename Func, typename aPicker > |k~\E|^  
class binder_1 \29a@6  
  { =]h5RC  
Func fn; }(AgXvRq  
aPicker pk; #un#~s 7Q  
public : gn&jNuGg  
]| oh1q  
template < typename T > [TiOh'  
  struct result_1 5gP#V K  
  { `nA_WS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U88-K1G  
} ; YYDLFt r2  
>|jSd2_p  
template < typename T1, typename T2 > <r (Y:2  
  struct result_2 S$q:hXZ#e  
  { g>h5NrD N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )Yvf9dl  
} ; Cj?X+#J/@d  
HH[b1z2D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (`}O!;/E}  
.@#i  
template < typename T > @,i_ KN6C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y0vo-)E]-]  
  { g2b %.X4  
  return fn(pk(t)); Yr@)W~  
} ?pdvFM  
template < typename T1, typename T2 > 7bioLE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ug=8:a(U.  
  { t?p[w&@M2  
  return fn(pk(t1, t2)); KQ<pQkhv  
} ,?;q$Xoi  
} ; riqvv1Nce  
O/M\Q  
wrq0fHwM  
一目了然不是么? /g3U,?qP  
最后实现bind oXG,8NOdC  
%of#VSk  
;+XiDEX0}  
template < typename Func, typename aPicker > "J(#|v0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iivuH2/~?[  
  { pX ]K-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }PGl8F !  
} D\8~3S'd  
:(EU\yCzK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x0wy3+GZc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |V{'W-` |[  
2ul!f7#E  
十一. phoenix 7-81,ADv(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HABMFv  
(l : ;p&[  
for_each(v.begin(), v.end(), SesJg~8  
( n0#HPI"  
do_ ;wCp j9hir  
[ q: . URl  
  cout << _1 <<   " , " :`6E{yfM  
] H XF5fs  
.while_( -- _1), "FI]l<G&  
cout << var( " \n " ) GkjTE2I3  
) -p =b5L  
); SEQ bw](ss  
/)?]vKMiI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n'ft@7>%h  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1lu _<?O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @~Z:W<X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V}ZF\SG(K  
DWDL|4 og  
Q}ho Y  
template < typename Cond, typename Actor > RS@*/.]o  
class do_while <N^2|*3  
  { (u@p[ncN}  
Cond cd; `WHP#z  
Actor act; iF2/:iP  
public : `V[{(&?,n  
template < typename T > +~RiCZt  
  struct result_1 b 8v?@s~  
  { v0`E lkaN  
  typedef int result_type; bJ~]nj 3  
} ; GYYk3\r  
*b9=&:pU(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !u)ve h3x  
XPE{]4 g  
template < typename T > */ZrZ^?o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U.UN=uv_  
  { 4' bup h1(  
  do y)?Sn  
    { D OiL3i"H  
  act(t); DWZ!B7Ts  
  } q?'*T?|  
  while (cd(t)); !Y/$I?13Z  
  return   0 ; Ak[}s|,)  
} =rcqYPul0  
} ; O#fGHI<43[  
X2!vC!4P?L  
!Q =H)\3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). # (B <n  
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。 GQO}E@W6C  
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。 .0;Z:x_3  
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。 MHJH@$|]  
下面就是产生这个functor的类: 1i:l  
LDHuf<`  
K"-.K]O8E%  
template < typename Actor > <zH24[  
class do_while_actor fQq'_q5  
  { ?"[b408-  
Actor act; P#bZtWx'<N  
public : Jw?J(ig^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 85YE6^y  
Au08k}h<G  
template < typename Cond > '+^HeM^;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <7cm[  
} ; !lp *0h(7  
Y ## ftQ  
N=lFf+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |]sh*<:?,  
最后,是那个do_ GZQy~Uk~  
w N9I )hB  
F ?xbVN  
class do_while_invoker _U;z@  
  { >p Y0f }  
public : 9 m MPkgc  
template < typename Actor > ^2}0lP|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PJLSDIeN  
  { DYkNP: +  
  return do_while_actor < Actor > (act); `Xvrf  
} [f,; +Ze  
} do_; v<N7o8  
8.bIP ju%v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W>+\A"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >.N?y@  
最后来说说怎么处理break和continue XhjH68S(  
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。 cLn&b}8'  
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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