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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bOr6"nn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $SzuUI  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, BtQqUk#L2  
Nig)!4CG  
jk])S~xl?  
("=B,%F_  
  class filler )$O'L7In&  
  { JK'tdvs~  
public : FX~pjM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o<g1;  
} ; = d!YM6G  
/vqsp0e"H  
Tq%##  
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: H$,wg!kY!  
J& D0,cuk  
?~;q r  
Wf&i{3z[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yq`  ,)  
:ZXaJ!  
4@@gC&:Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @[;$R@M_3  
F&OcI.OTXF  
Oz=!EG|N  
FuP~_ E~  
二. 战前分析 "g1Fg.o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Jx8DVjy  
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 Lnl-han%  
UJ&gm_M+kL  
VWMr\]g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l R^W*w4y  
  /* --------------------------------------------- */ N&W7g#F  
vector < int *> vp( 10 ); #/WjKr n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); px^brzLQo  
/* --------------------------------------------- */ eS2VLVxu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A$]#f  
/* --------------------------------------------- */ ]iaQD _'\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *35o$P46  
  /* --------------------------------------------- */ bE"J&;|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?xo<Fv  
/* --------------------------------------------- */ inyS4tb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sV`XJ9e|  
:LD+B1$y  
V V Aw y6  
Jv D`RUh  
看了之后,我们可以思考一些问题: w%kaM=  
1._1, _2是什么? 6`)Ss5jzk  
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。 }Q{4G  
2._1 = 1是在做什么? ''CowI  
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。 [Ny'vAHOj  
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。 $)7Af6xD  
Oz.Zxw  
s;:quM  
三. 动工 P)hawH=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 13I~   
4\2~wSr  
bt?)ryu  
7`K)7  
template < typename T > +Z%8X!Q  
class assignment f2{qj5 K  
  { SrXuiiK  
T value; U,nQnD"!t&  
public : zKaEh   
assignment( const T & v) : value(v) {} K#plSD^f=  
template < typename T2 > A*3R@G*h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x`p3I*_HT5  
} ; ps=QVX)YP  
yykyvy  
bl;v^HR0)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D{s4Bo-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s B!2't  
p:8]jD@}%  
s&qr2'F+z  
rD U"l{cg  
  class holder gPWl#5P:  
  { Hxd ^oE  
public : 74*iF'f?c  
template < typename T > SQx:`{O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n!y}p q6  
  { [0hZg  
  return assignment < T > (t); lpeo^Y}N  
} cOEzS  
} ; 1xq1te)  
[dU/;Sk5  
K{>O. 5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?67j+)  
i$:CGUb  
  static holder _1; ~`_nw5y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -07(#>  
2#W%--  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p dnL~sv  
而不用手动写一个函数对象。 >Q5E0 !]  
"TjR]jnV(  
9R;s;2$.  
YBS]JCO  
四. 问题分析 ?QVD)JI*k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <6L$ :vT_  
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。 "l +Jx|h\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FT (EH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XcfTE m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 - dOT/%Ux  
"aBd0i&  
五. 问题1:一致性 j0%0yb{-^  
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?| Qr<%rU^{.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4bxkp3~h;  
dikWk  
struct holder =k*0O_  
  { k41la?  
  // "~(&5M\8`  
  template < typename T > a?Y1G3U'  
T &   operator ()( const T & r) const } g*-Ty  
  { L~oFW'  
  return (T & )r; B![5+  
} avpw+M6+  
} ; eTF8B<?  
rq1kj 8%2  
这样的话assignment也必须相应改动: osd^SnL1/5  
>Y/[zf I2  
template < typename Left, typename Right > uTU4Fn\$L  
class assignment X]yERaJ,i  
  { b66X])+4jE  
Left l; uyNJN  
Right r; )_8}53C  
public : ^IGyuj0]jG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @ EmGexLPM  
template < typename T2 > ZCQ< %f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >{m2E8U0  
} ; %5h^`lp  
8lOI\-  
同时,holder的operator=也需要改动: 5r4gmy>  
qWO]s=V!  
template < typename T > e3eVvl5]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \2Og>{"U  
  { {y-2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !7*(!as  
} uxO J3  
w< 65S  
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。 'Y!pY]Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 / Mo d=/e  
i3Hz"Qs;  
return l(rhs) = r; j1YH9T#|D  
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。 r219M)D?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _BV`,`8}  
S Pn8\2Cj  
template < typename Tp > FaFp_P?  
class constant_t l"J*)P  
  { MZ|\S/  
  const Tp t; 5"JU?e59M  
public : hH%,!tSx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QsF4Dl   
template < typename T > y"^yYO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MO[kr2T  
  { q2e]3{l3  
  return t; 47IY|Jdz  
} '>3`rsu  
} ; dv;9QCc'  
AnNP Ti  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  I>A^I  
下面就可以修改holder的operator=了 -bypuMQ-p  
ll^DY hx}  
template < typename T > g96T*T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~,ynJ]_aJB  
  { rA,CQypo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bV@7mmz:X+  
} D(Qa>B"1  
{j?7d; 'j  
同时也要修改assignment的operator() nv"G;W  
Z>F@n Tzb>  
template < typename T2 > u4YM^* S.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o{V#f_o  
现在代码看起来就很一致了。 :NuR>~  
2"@Ft()]  
六. 问题2:链式操作 a/~29gW8E\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iZQ\ m0Zc  
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。 Z,WubX<  
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。 iJ)0Y~  
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^ sb]bZW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [Tb\woU  
{"m0)G,G  
template < typename T > 'M8aW!~  
struct result_1 lUv=7" [  
  { ^agj4$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @`wn<%o$  
} ; K\P!a@>1  
R:/ha(+  
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: R)+t]}  
D{p5/#|r  
template < typename T > ]#zZWg zv  
struct   ref Vl<9=f7[  
  { :y# T9R9  
typedef T & reference; JrDHRIkgm  
} ; ;/'|WLI9  
template < typename T > n'K6vW3  
struct   ref < T &> %/T7Z; d  
  { s<vs:jna  
typedef T & reference; ;cKH1  
} ; Hx %$ X  
KE.Dt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wK_]/Q-L  
YwEpy(}hJm  
template < typename T > <UP m=Hb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \nNXxTxX!  
  { X2sHE  
  return l(t) = r(t); 2}6%qgnT-  
} 1c4/}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。 1T&Rc4$Sn7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [lzN !!B!  
sic"pn],U  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 gV;H6"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9m2, qr|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "ww|&-W9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,_.I\EY[  
最后的布局是: 0oZsb\  
                Add 6RO(]5wX  
              /   \ MM_k ]-7  
            Divide   5 ~/pzxo$  
            /   \ f"G-  
          _1     3 ?Ea;J0V  
似乎一切都解决了?不。 |y;}zQB-dH  
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。 gN8hJG'0  
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。 H<hVTc{K  
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: OVzt\V*+%W  
C&LBr|  
template < typename Right > 1/1Xk,E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k %e^kej  
Right & rt) const r`y ezbG  
  { f ),TO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *K!|@h{60  
} RoA?p;]<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K5ZC:Ks  
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。 _ nA p6i  
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。 $E<Esf$  
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。 ZRxZume<f  
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。 Y?CCD4"qn  
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? Va,<3z%O<  
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: H&1[n U{?>  
4(e59ZgY  
template < class Action > 4a0:2 kIKa  
class picker : public Action Wt)Drv{@ {  
  { S= R7`a<.5  
public : t"hYcnC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t*z~5_/  
  // all the operator overloaded 3~,d+P  
} ; tO7v4  
q{s(.Uq$&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p.ANVA@:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [U}+sTQ  
Qy<[7  
template < typename Right > q)H1pwxD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \k;`}3 uO  
  { lzw3=H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (8v7|Pe8  
} /? r?it  
Um1[sMc{au  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  tz#gClo  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h\plQ[T  
1h6 ^>()^  
template < typename T >   struct picker_maker {x'GJtpb  
  { +k dT(7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6KD `oUx  
} ; ?$f)&O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iA8U Yd3Q  
  { &] \X]p  
typedef picker < T > result; f;/QJ  
} ;  O+%WR  
"ZTTg>r  
下面总的结构就有了: SyAvKd`g  
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。 \Mg`(,kwe  
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。 K3\#E/Ox  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J=pztASt  
至此链式操作完美实现。 _qb Ih  
f;}EhG'  
Lh.`C7]  
七. 问题3 V([~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。 Wrrcx(  
 ;raN  
template < typename T1, typename T2 > Ed9Z9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A 'G@uD@3  
  { "t^URp3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DGevE~  
} 3!5Ur&  
rP!#RzL  
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: 1sP dz L  
-s9P 8W  
template < typename T1, typename T2 > N}\[Gr  
struct result_2 qF 9NQ;  
  { >vuY+o;B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0rGSH*(  
} ; Rq[ M29  
W>q HFoKa  
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? ]v#r4Ert  
这个差事就留给了holder自己。 'ejvH;V3i  
    OgF+O S  
0%) i<a!_Z  
template < int Order > &Q}*+Y]G  
class holder; bFA!=uvA  
template <> tgjr&G}a@0  
class holder < 1 > 3s"0SLS4  
  { ORu2V# Z[  
public : 5=e@d:Sz  
template < typename T > ;Jd3u -  
  struct result_1 `# sTmC)  
  { W+*5"h  
  typedef T & result; F#|: `$ t  
} ; )"+(butI&  
template < typename T1, typename T2 > >a3p >2  
  struct result_2 3BpZX`l*p  
  { Cuc$3l(%  
  typedef T1 & result; g#]wLm#  
} ; nI0[;'Hn,  
template < typename T > aTf`BG{kw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GWvH[0  
  { v:+ ~9w+  
  return (T & )r; G|\^{ 5   
} 5XLs} :  
template < typename T1, typename T2 > ^[15&T5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m!U9m  
  { jNeI2-9c}  
  return (T1 & )r1; )G7=G+e;  
} uIU5.\"s  
} ; w>b-} t  
TNJG#8n%Y  
template <> )/t?!T.[  
class holder < 2 > )*c> |7G  
  { JF/,K"J  
public : 3OM2Y_  
template < typename T > jSc#+_y  
  struct result_1 [%&ZPJT%i  
  { w\}?(uO  
  typedef T & result; US  
} ; !;_H$r0  
template < typename T1, typename T2 > ITy/eZ"&:  
  struct result_2 } G<rt  
  { \ u_ui  
  typedef T2 & result; e$Y[Z{T5  
} ; !a$ D4(`v  
template < typename T > Su 5>$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  )J?{+3  
  { >&!RWH9*q  
  return (T & )r; 81*M= ?  
} Q?AmOo-a  
template < typename T1, typename T2 > ={?v Ab:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7OW bAu;  
  { -)vEWn$3<  
  return (T2 & )r2; `]P pau  
} eiJ2NwR\w  
} ; Zf7&._y.  
jp' K%P  
H'F6$ypoS  
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> >。 Z/rTVAs@r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b|z g<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a?YCn!  
|y20Hi':  
return l(i, j) = r(i, j); >yJ9U,Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m*X[ Jtr  
)bx_;9Y{  
  return ( int & )i; 5X.e*;  
  return ( int & )j; c"!lwm3b  
最后执行i = j; Vx_rc%'  
可见,参数被正确的选择了。 `]Bxn) b(  
?[x49Ux,P  
V#ev-\k}@  
,&U4a1%i#c  
rwIe qV{:  
八. 中期总结 kX:tc   
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: sS TPMh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .lhn;*Yi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H;aYiy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }6 5s'JB  
ZDL']*)'  
midsnG+jnf  
d7Ur$K\=y  
KNgH|5Pb  
9t@:4O  
九. 简化 I &*_,d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  QH]M   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W\f9jfD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: eK/?%t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -oz`"&%  
  +-*/&|^等 SvvUkQ#1w  
2. 返回引用。 C}IbxKl  
  =,各种复合赋值等 >*twTlb{  
3. 返回固定类型。 z<gu00U7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @&1Wy p  
4. 原样返回。 1G~S |,8p  
  operator, !A8^Xmz"  
5. 返回解引用的类型。 t<:D@J]a  
  operator*(单目) 0%s|Zbo!>  
6. 返回地址。 7:=5"ScV  
  operator&(单目) nA>sHy  
7. 下表访问返回类型。 o-7>eE}+  
  operator[] Q Z8QQ`*S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *0Gz)'  
  operator<<和operator>> uQLlA&I"  
 &K^MN d  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7=4A;Ybq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [-*F"}D,  
#iSFf  
template < typename Left > E& 36H  
struct value_return u}9fj  
  { ,gnQa  
template < typename T > FqA3  {  
  struct result_1 PM$Ee #62R  
  { s_jBu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g( 0;[#@  
} ; dTEJ=d40  
9Z\z96O-  
template < typename T1, typename T2 > D1,O:+[;.  
  struct result_2 .&,[,  
  { go)p%}s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _J?SIm  
} ; FYPz 4K  
} ; }wt%1v-10U  
hN`gB#N3  
^o<:;{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !>;w!^U  
2xmk,&s  
下面我们来剥离functor中的operator() +?-qfp,:0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >L2*CV3p  
L9IGK<  
return l(t) op r(t) DM7}&~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) snk$^  
return op l(t) YaFcz$GE_  
return op l(t1, t2) bLG]Wa  
return l(t) op {K aN,td9  
return l(t1, t2) op +h[e0J|v{  
return l(t)[r(t)] 7{BnXN[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3\!F\tqD \  
fDuwgY0  
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: M1=_^f=&.  
单目: return f(l(t), r(t)); qR,.W/eS8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2tr :xi@  
双目: return f(l(t)); e&J3N  
return f(l(t1, t2)); |Mg }2!/L  
下面就是f的实现,以operator/为例 O.:I,D&]  
X7cWgo66T  
struct meta_divide dt-K  
  { $^vP<  
template < typename T1, typename T2 > t!l%/$-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }z'DWp=uN  
  { Jirct,k  
  return t1 / t2; #4y,a_)  
} yKDZ+3xK]  
} ; g37q/nEv  
N~g%wf@w  
这个工作可以让宏来做: ,RK3eQ  
_om[VKJd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KSOO?X0j  
template < typename T1, typename T2 > \ RWE~&w G}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *( *z|2  
以后可以直接用 EhXiv#CZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `C<F+/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 `` -k{C#F  
(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。。。) zUQe0Gc.b^  
A7'bNd6f9  
} J;~P 9Y  
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 TSXTc'  
,Oi^ySn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }N|\   
class unary_op : public Rettype " dT>KQ  
  { VCf|`V~G  
    Left l; {&`VGXG  
public : /| f[us-w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,eK2I Ao  
[0op)Kn  
template < typename T > thV Tdz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w -dI<s  
      { `$Kes;[X  
      return FuncType::execute(l(t)); "3ug}k  
    } ]+lF=kkc %  
{_Np<r;j<  
    template < typename T1, typename T2 > &NP6%}bR`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @SQceQfB  
      { 2$DSBQEx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &[)D]UL  
    } [k ~C+FI  
} ; |YXG(;-BS  
cE 2Rr  
[U']kt  
同样还可以申明一个binary_op wKLN:aRF2  
43F^J%G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'rh\CA/}D  
class binary_op : public Rettype [[$Mh_MD  
  { _;V YFs  
    Left l; oo'iwq-\  
Right r; :^.u-bHI  
public : R{ 4u|A?9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $WJy?_c  
sHF%=Vu  
template < typename T > XC2Q*Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H<{*ub4'L*  
      { lkyJ;}_**  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G*=H;Upi  
    } >LCjtm\  
zM)M_L  
    template < typename T1, typename T2 > #W.bZ]&WA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nT)~w s  
      { <%(f9j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iAg}pwU  
    } %va[jJ  
} ; bf{Ep=-  
4bWfx _0W  
a3*.,%d  
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 })q]g Mj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MR[N6E6Mg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "NlRSc#  
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。 YqkA&qL]#;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <'VA=orD  
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<8z08  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5N Fq7&rJ6  
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) A<]&JbIt  
下面是修改过的unary_op "ngSilH?D  
uTxX`vH@!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ya;@<b  
class unary_op tP -5  
  { $]xE$dzJ  
Left l; V#+126  
  -i2D#i'  
public : iz,]%<_PE  
Z^6A_:]j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wbn^R'  
-wJ   
template < typename T > @263)`9G  
  struct result_1 +!D=SnBGs  
  { NU BpIx&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3}v0{c  
} ; xzuPie\  
f6@^ Mg  
template < typename T1, typename T2 > v/QEu^C  
  struct result_2 "v*oga%  
  { mrw]yu;2<n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vsOdp:Yp9!  
} ; \H},ou U  
JI28O8  
template < typename T1, typename T2 > T2;v<(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Ac/ir[,:  
  { (jD'+ "?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GGYX!=]~  
} ^p{A!I!  
WV5r$   
template < typename T > r@N39O*Wq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gsx^j?  
  { N` @W%  
  return OpClass::execute(lt(t)); *93l${'  
} a/wUeW  
JNU"5sB  
} ; OqAh4qa,$  
\<0G kp  
:mCw.Jz<h  
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 ?uNTUU,  
好啦,现在才真正完美了。 g] 7{ 5  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~*,Ddwr0a  
bn^mL~  
template < typename Right > [XA&&EcU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E7d~#  
  { r_qncy,F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4eDmLC"Y *  
} UBUB/N Y  
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)[XIY&2/  
(6b?ir~  
,6y-.m7>  
Y&1!Z*OL;  
3[00-~&U  
十. bind wI1M0@}PV  
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。 iMOPD}`IX  
先来分析一下一段例子 qY*%p  
S\yu%=h  
tW Cv]*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !.tL"U~4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y4)ZUv,}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .>AFf9P  
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。 @4W\RwD  
我们来写个简单的。 )n[`Z#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @SF" )j|  
对于函数对象类的版本: &kr_CP:;  
)Bm^aMVl3  
template < typename Func > ~8Dd<4?F]  
struct functor_trait }R(0[0NQe-  
  { 3Aqe;Wf9%+  
typedef typename Func::result_type result_type; Rpa A)R,  
} ; y<'2BTf  
对于无参数函数的版本: P}.yEta  
K\Y6 cj  
template < typename Ret > L&3Ar'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |RvpEy7 6  
  { >gS5[`xRE  
typedef Ret result_type; }{w_>!ee  
} ; iBPdCp%]`  
对于单参数函数的版本: h!t2H6eyF  
t<EX#_i,  
template < typename Ret, typename V1 > 6"rFfdns  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Rm[rQ }:  
  { }~Kyw7?  
typedef Ret result_type; =vqE=:X6  
} ; RL]lt0O{  
对于双参数函数的版本: j .yr 5%  
x/jN& ;"/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u=ds]XP@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {*5;:QnT  
  { /K Jx n6  
typedef Ret result_type; 9{]r+z:  
} ; gYH:EuY,  
等等。。。 ]= QCCC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MCWG*~f  
_>:=<xyOq  
template < typename Func > C}DG'z9  
struct func_return W) Kpnb7  
  { [2H(yLwO  
template < typename T > !\D] \|Bo  
  struct result_1 mGyIr kE  
  { t73Z3M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o4I!VK(C#s  
} ; $0`$)(Y  
w\8r h\Mvh  
template < typename T1, typename T2 > %N_S/V0`  
  struct result_2 .5Z@5g`  
  { li'1RKr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <T2~xn  
} ; qu~"C,   
} ; {pJ@I=q  
H/la'f#o%  
*$Wx*Jo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bw/H'Y  
hu*>B  
template < typename Func, typename aPicker > h'q0eqYeu)  
class binder_1 MKh L^c-  
  { \S@=zII_  
Func fn; U@t?jTMBkO  
aPicker pk; ,["|wqM  
public : &T/9y W[L  
QO`SnN}  
template < typename T > hs#s $})}Z  
  struct result_1 s1b\I6&:J  
  { E$yf2Q~k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cW|Zgz8vv  
} ; }PD(kk6fX  
7/$Z7J!k  
template < typename T1, typename T2 > 8_,wOkk_B  
  struct result_2 uXW. (x7"f  
  { g:6}zHK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C]cT*B^  
} ; Q_h+r! b  
NTX+7<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `0vy+T5  
$A0]v!P~i-  
template < typename T > 0+`*8G)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zgOwSg8  
  { k.f:nv5JO  
  return fn(pk(t)); #Lt+6sa]2@  
} N0KRND  
template < typename T1, typename T2 > FJH8O7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b6M)qt9R  
  { 6#63D>OWp  
  return fn(pk(t1, t2)); y(BLin!O.  
} :v ~q  
} ; |y=F ( 6Z  
^7<mlr  
-.3k vL  
一目了然不是么? 3$f5][+U  
最后实现bind 90k|u'ikOp  
6? ly. h$  
&=O1Qg=K  
template < typename Func, typename aPicker > *J5euA5=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $=a$z"  
  { l'8wPmy%N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #mxfU>vQ:  
} lD=j/    
Eu~wbU"%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N>\?Aeh  
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。 X.5LB!I)  
zg Ti Az  
十一. phoenix euC,]n.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $ !=:ES  
[`dipLkr  
for_each(v.begin(), v.end(), Upen/1bA  
( 70(?X/5#  
do_ [)c|oh%  
[ 4=cq76  
  cout << _1 <<   " , " bd;f@)X  
] o:*iT =l  
.while_( -- _1), sUMn (@r  
cout << var( " \n " ) N'.+ezZ;h  
) )C6 7qY  
); vH8%a8V  
cNv c pv  
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: 8"^TWzg}L  
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 EOC"a}Cq-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y Dw!u[:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F'*4:WD7  
5(Oc"0''H  
y$NG..S  
template < typename Cond, typename Actor > [)u{-  
class do_while ! .}{ f;Ls  
  { ^q2zqC  
Cond cd; 3Re\ T  
Actor act; BT0hx!Ti  
public : 5)6%D  
template < typename T > Ba~Iy2\x  
  struct result_1 WQ`T'k#ESW  
  { #IDCCD^1=  
  typedef int result_type; px@\b]/  
} ; `$-  Ib^  
(0f^Hh wF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KYN{iaj  
!CKUkoX  
template < typename T > l0)uu4|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  CVp<SS(  
  { 8?XZF[D  
  do #C mBgxg+M  
    { O2f2Fb$B7  
  act(t); q#Vf2U55m  
  } Jmx }r,j  
  while (cd(t)); ls Ch K  
  return   0 ; ~O-8h0d3  
} -^DB?j+  
} ; :~Y$\Ww(~  
V ;jz0B  
Gy%e%'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :_*Q IyW  
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。 Q2Rj0E`  
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。 qZe"'"3M  
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。 ri ~2t3gg  
下面就是产生这个functor的类: .<dmdqk]  
 Km7  
4aC#Cv:0  
template < typename Actor > X$f%Ss  
class do_while_actor J7xmf,76w  
  { stPCw$@  
Actor act; -yeT$P&|  
public : cx}-tj"m-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  ~A/_\-  
~@JC1+  
template < typename Cond > >Fz$DKr[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rd)QVEk>SD  
} ; ^>fs  
O;2 u1p'iP  
j7&l&)5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /Ny&;Y  
最后,是那个do_ HdM;c*K  
zKNk(/y  
il~,y8WTU{  
class do_while_invoker /V&Y@j  
  { s><co]  
public : uZ+<  
template < typename Actor > \+xsJbEV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W= !f  
  { `c(@WK4  
  return do_while_actor < Actor > (act); |w DCIHzQ  
} - g0>>{M'  
} do_; 0N xaQ`\  
|{ k B`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? scdT/|(U$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cF6|IlhO  
最后来说说怎么处理break和continue #_d%hr~d  
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。 s>5 Z  
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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