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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /a?qtRw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qA5 Ug  
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, ^/fasl$#  
Er@OmNT  
jchq\q)_z  
66-G)+4  
  class filler R(p3* t&n  
  { U6F1QLSLz  
public : 3o BR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {.o@XP,.  
} ; a9y+FCA  
\@m^w"Ij  
:s>x~t8g#n  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ubUVxYD?  
5&TH\2u  
{fa3"k_ke  
LsO}a;t5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ($'5xPb  
RZP7h>y6@  
Kjt\A]R%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +0g L!r  
RAj>{/E#W  
h]pz12Yf  
vW4n>h}]  
二. 战前分析 AL;4-(KH  
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。 `T3B  
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 vp(ow]Q  
Ticx]_+~T  
Bu"5NB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P7\?WN$p  
  /* --------------------------------------------- */ .FC|~Z1T<F  
vector < int *> vp( 10 ); 8\Bb7*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K/M2L&C  
/* --------------------------------------------- */ q![`3m-d.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CaR-Yk   
/* --------------------------------------------- */ 8p_6RvG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9J$-E4G.M  
  /* --------------------------------------------- */ + f,Kt9Cy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2]=`^rC*  
/* --------------------------------------------- */ n+S&[Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bX>R9i$  
$[\\{XJ.  
nXw98;  
T{)_vQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: YO9;NA{sH  
1._1, _2是什么? S?#6{rx  
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。 v1z d[jqk  
2._1 = 1是在做什么? MI)v@_1d  
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。 U=PTn(2  
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。 ^@^K <SVc  
?NR&3 q  
$4q$!jB5  
三. 动工 LkXho>y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;Vpp1mk|  
Lg{M<Q)4  
}:57Ym)7w  
hkMVA  
template < typename T > ~z)JO'Z$  
class assignment #mkf2Z=t-  
  { y/+ IPR  
T value; e, fZ>EJ  
public : HI7w@V8Ed  
assignment( const T & v) : value(v) {} -5JN`  
template < typename T2 > ["[v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } glLoYRTi  
} ; %77uc9}  
p>B-Ubu  
l=ZD&uK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i` Q&5KL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment inh J|pe"  
me@)kQ8M  
DTG-R>y^  
qA"BoSw4  
  class holder Q-z `rW  
  { 4:5M,p  
public : )qe rA  
template < typename T > y%?'<j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yD#(Iw  
  { `x_}mdR  
  return assignment < T > (t); :$0yp`k  
} -V-I&sO<  
} ; fUr%@&~l^  
hfw+n<  
QiK-|hFj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F?[1 m2  
!o1IpTN  
  static holder _1; 83 <CDjD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  TD%&9$F  
)Xa_ry7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |Z)}-'QUJ  
而不用手动写一个函数对象。 ] E:NmBN<  
p6V#!5Q  
ea]qX6)UZ  
%z=:P{0UQ  
四. 问题分析 ja9=b?]0,  
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。 Wf^ sl  
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。 x-]:g&5T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lV$CBS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )K$YL='kX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lv9Tq5C  
zXD/hM  
五. 问题1:一致性 h8X[*Wme  
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?| lrj&60R`w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bv VkN  
< Sgc6>)  
struct holder &>]U c%JK  
  { %P D}VF/Y  
  // uVKe?~RC  
  template < typename T > 9!FU,4 X  
T &   operator ()( const T & r) const T*%rhnTv0  
  { O-[  
  return (T & )r; r}es_9*~Z  
} YC')vv3o(  
} ; (~o"*1fk>  
M[~{!0Uz g  
这样的话assignment也必须相应改动: P;o  {t  
JsNj!aeU%  
template < typename Left, typename Right > *5 .wwV  
class assignment NyT%S?@y<  
  { @HPr;m!  
Left l; heL`"Y2'y>  
Right r; IT{c:jo1{`  
public : FzcXSKHV %  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0|.jIix;  
template < typename T2 > I;-Y2*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oyr b.lu/  
} ; QkC*om'/!  
o$eCd{HuX  
同时,holder的operator=也需要改动: ;mT}Q;F#  
q/@+.q  
template < typename T > 3UaW+@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qZ'2M.;  
  { qxDMDMN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wN58uV '  
} Hy1$Kvub  
AH:uG#  
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。 QS!Z*vG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yQMwt|C4  
"[!b5f3!I  
return l(rhs) = r; ' tY(&&  
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。 !Ve0:$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EQ ee5}  
1Acs0` 3  
template < typename Tp > tsL ; wT_  
class constant_t l _%<U  
  { ^8_yJ=~V  
  const Tp t; n1{[CCee@  
public : i@.Tv.NZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4>i\r  
template < typename T > =\|,hg)c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?&;_>0P  
  { =PciLh  
  return t; "~0`4lo:Xo  
} -fk;Qq3O  
} ; '?| 1\j  
+Wg/ O -  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `YC7+`q  
下面就可以修改holder的operator=了 | bRU=dg  
cz1+ XpU  
template < typename T > X!K>.r_Dg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `(h^z>%  
  { nAWb9Yk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Te L&6F$  
} 1P(=0\ P>&  
{'tfU  
同时也要修改assignment的operator() "WuUMt  
mjWU0.  
template < typename T2 > xi(1H1KN5B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'fl< ac,.  
现在代码看起来就很一致了。 RSh_~qMX  
OPDT:e86Y=  
六. 问题2:链式操作 !5(DU~S*@S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4pf@.ra,  
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。 0t%]z!  
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。 e}1Q+h\  
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。 p|.5;)%|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jh0Grq  
5RN!"YLI3  
template < typename T > 84.L1|k  
struct result_1 Mq)]2>"v  
  { #WSqh +  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l;0([_>*j  
} ; CTW\Dt5  
i7-~"g  
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: 'z5jnI  
O^`EuaL  
template < typename T > 0S$k;q  
struct   ref ];hqI O#nM  
  { Hz GwO^tbK  
typedef T & reference; (O4oI U  
} ; _\X ,a5Un  
template < typename T > sdZ$3oE.  
struct   ref < T &> BP@tI|  
  { 0|Fx Sc  
typedef T & reference; x C&IR*  
} ; zplv.cf#q  
:vb5J33U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }W8A1-UF  
B6 (\1  
template < typename T > 0>Snps3*Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .)b<cH~%  
  { Sp5:R75vI  
  return l(t) = r(t); 5m 0\ls\  
} H5x7)1Ir|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Kh\ 7%>K#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UgGa]b[9A  
L? DlR hu  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9=ygkPY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B223W_0"o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (l^7EpNs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KhfADqji|  
最后的布局是: JE-*o"&  
                Add PM[_0b  
              /   \ NplyvjQN;  
            Divide   5 &M}X$k I  
            /   \ ]nUrE6  
          _1     3 g~y0,0'j1\  
似乎一切都解决了?不。 ~^' ,4<K-}  
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。 F]yB=  
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。 !92e$GJ} ;  
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: 6/S. sj~  
y|ZL< L  
template < typename Right > #j~FlY5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fn@`Bi?#q  
Right & rt) const NS z }  
  { oL@-<;zKO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T<pG$4_  
} w-pgtO|Us  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \t7yH]:>@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !6'N-b1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Dhn7N8(LF!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 nUP, Yd  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 d=xjLbsZ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^7spXfSAd  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: a{T.U-0   
&|Duc} t  
template < class Action > ?"9h-g3`x}  
class picker : public Action Lmte ~oBi  
  { *yRsFC{,  
public : Dm)B? H"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C12UZE;  
  // all the operator overloaded 7?=^0?a  
} ; xc#t8`  
pr#%VM[':R  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 M9W zsWM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r&E gP  
=%7drBoD  
template < typename Right > MT&aH~YB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |X8?B =  
  { k)n b<JW|r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6#+&/ "*  
} | ky40[C  
~JXz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2xLtJR4L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 cb9-~*1  
?.VKVTX^  
template < typename T >   struct picker_maker 4[$:KGh3  
  { T o["o!(;z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }d?;kt  
} ; GJ*IH9YR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O%T?+1E  
  { 1<BKTMBq?{  
typedef picker < T > result; Dds-;9  
} ; UN.;w3`Oc  
* hs&^G  
下面总的结构就有了: (+|+ELfqW  
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。 5I2,za&e  
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。 src9EeiV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oFU:]+.+D  
至此链式操作完美实现。 27D*FItc  
g3$'G hf  
= J;I5:J  
七. 问题3 x 7by|G(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^w^e~0 S  
<!sLf z?  
template < typename T1, typename T2 > @Ul3J )=m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MQ!4"E5"j  
  { 6j|Ncv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 05LkLB  
} n= <c_a)Nb  
K<J,n!zc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: U80=f2  
,j*9)  
template < typename T1, typename T2 > i=Qy?aU?  
struct result_2 W Ej{2+  
  { J 4gtm"2)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uy hh"[  
} ; ;gZ ^c]\  
U4!KO;Jc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S oeoUI]m  
这个差事就留给了holder自己。 k9x[( #  
    RTc@`m3 M  
@ 8H$   
template < int Order > |c/=9Bb  
class holder; *-9i<@|(U^  
template <> q2EDrZ  
class holder < 1 > F=Bdgg9s  
  { @Y/&qpo$#W  
public : UT\4Xk<  
template < typename T > /yG7!k]Eg  
  struct result_1 12Oa_6<\0;  
  { m%[e_eS  
  typedef T & result; . }\8Y=  
} ; *K|~]r(F?  
template < typename T1, typename T2 > u}nSdZC  
  struct result_2 %/Wk+r9uu  
  { a}%f +`z  
  typedef T1 & result; sq2:yt  
} ; /2Wg=&H  
template < typename T > `7=$I~`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Am F[#)90P  
  { vu+g65"  
  return (T & )r; Ah2 {kK  
} &gp&i?%X9b  
template < typename T1, typename T2 > i{6&/TBnr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "UTW(~D'  
  { Xq;|l?,O  
  return (T1 & )r1; \|0z:R;X  
} ?/o 8f7Z  
} ; w,p'$WC*  
F LWVI4*  
template <> gQPw+0w  
class holder < 2 > QJ XP -  
  { 9 -pt}U  
public : %aNm j)L  
template < typename T > <Z%=lwtX  
  struct result_1 ,\6Vb*G|E>  
  { 712nD ?>  
  typedef T & result; G`FYEmD  
} ; I}_}VSG(  
template < typename T1, typename T2 > BY~Tc5  
  struct result_2 vIRT$W' O}  
  { >%tG[jb  
  typedef T2 & result; }:2##<"\t  
} ; ^m#tWb)f  
template < typename T > T [SK>z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )$!b`u  
  { 5_;-Qw  
  return (T & )r; kO\ O$J^S  
} LI%dJ*-V  
template < typename T1, typename T2 > t5+p]7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y1h)aQ5{  
  { a?-&O$UHf\  
  return (T2 & )r2; 6k t,q0  
} zFjz%:0  
} ; .P 1WY  
Yj@ Sy  
^)-[g  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 T`E0_ZU;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,m{R m0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i% 1UUI(W  
{32m&a  
return l(i, j) = r(i, j); 7+P;s,mi7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Wq4<9D  
?y? 9;;  
  return ( int & )i; I!L J&>  
  return ( int & )j; ["D!IqI :  
最后执行i = j; D&):2F^9.  
可见,参数被正确的选择了。 ?h[HC"V/2  
{'M<dI$  
-Rpra0o. C  
<[[yV  
]VjvG};  
八. 中期总结 Y!L-5|G  
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: 86=W}eV1r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q}t]lD %C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vclc%ws  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8{ZTHY -  
 JQQ[jl;  
#4Z e2T|  
1b~21n  
#+ch  
#NFB=o JI  
九. 简化 94w)Yln  
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$U5[ TZm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (X "J)x aQ  
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: hP)Zm%@0f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C][$0  
  +-*/&|^等 9qftMDLZJ\  
2. 返回引用。 M=raKb?F  
  =,各种复合赋值等 4  eLZ  
3. 返回固定类型。 1b3 a(^^E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DKj iooD  
4. 原样返回。 .Exvuo`F  
  operator, f]i"tqoI  
5. 返回解引用的类型。 =6~  
  operator*(单目) K;6#v%  
6. 返回地址。 ':(AiD-}  
  operator&(单目) :GIBB=D9  
7. 下表访问返回类型。 gkd4)\9  
  operator[] gk|>E[.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m8L *LB  
  operator<<和operator>> KM;H '~PZi  
,1{qZ(l1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 a]r+np]vTy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t)&U'^  
3Z" ;a  
template < typename Left > o4" [{LyT  
struct value_return 1L!;lP2  
  { !MKecRG_  
template < typename T > YD[HBF)~j  
  struct result_1 5[4wN( )  
  { qHub+"2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -*k2:i`  
} ; &za }TH m  
v/ N[)<  
template < typename T1, typename T2 > K80f_ iT 5  
  struct result_2 ,,u hEoH  
  { *,z/q6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s>/Xb2\  
} ; {g.YGO  
} ; YIRe__7-NU  
n}UJ - \$  
q=W.82.U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >+J}mo=*  
wnC} TWxX  
下面我们来剥离functor中的operator() !An?<Sv$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fM ID}S  
NfClR HpVc  
return l(t) op r(t) zd[k|lj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C>Hdp_Lm  
return op l(t) 2OJlE) .  
return op l(t1, t2) v ;\cM/&5  
return l(t) op WOn<;'}M&  
return l(t1, t2) op bN/8 ~!  
return l(t)[r(t)] R>0[w$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SEM?vQ 0"}  
HTYyX(ya  
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: n$C- ^3 c  
单目: return f(l(t), r(t)); nriSVGi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OdFF)-K >~  
双目: return f(l(t)); nms[No?  
return f(l(t1, t2)); nod&^%O"  
下面就是f的实现,以operator/为例 rNk'W,FU  
#r#[&b  
struct meta_divide ]jD\4\M}  
  { /O:4u_  
template < typename T1, typename T2 > @ ;!IPiU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HX2u{2$  
  { Z5'^81m$o  
  return t1 / t2; ~ L4NK#  
} yz K<yvN  
} ; %Lh%bqGz  
 ijOp{  
这个工作可以让宏来做: , ~ 1+MZ=  
O5r8Ghf )  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q%x i>H.:{  
template < typename T1, typename T2 > \ <OEIG 0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4,;*sc6*  
以后可以直接用 LVg#E*J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /[_aK0U3  
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 )IcSdS0@M  
(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。。。) 5! );4+  
lC#wh2B6  
Q!q6R^5!K  
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 d'W2I*Zc<  
F9eEQ{L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4"@;.C""  
class unary_op : public Rettype ?7NSp2aq2A  
  { UK,bfLPt~  
    Left l; ?L0;, \-t  
public : ,;t:x|{%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _]*YSeh=  
JxinfWk  
template < typename T > {?:]'c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;\w3IAa|V  
      {  b+a+OI D  
      return FuncType::execute(l(t)); k{mBG9[z  
    } bRu 9*4t  
kqKT>xo4EZ  
    template < typename T1, typename T2 > 5)< Y3nU~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 48 wt  
      { iz=cjmV?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '/<\X{l8  
    } "a2|WKpD  
} ; 4vbGXb}!  
lOcFF0'  
8?82 p  
同样还可以申明一个binary_op HK :K~h  
lPR^~&/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;-`NT` #2  
class binary_op : public Rettype SY5}Bu#  
  { (xW+* %  
    Left l; =u}~\ 'd  
Right r; +A8q.-N G  
public : .T7CMkYt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zd%f5L('  
iYBc4'X  
template < typename T > FQ 0&{ulb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QD0x^v8  
      { KWo Ps%G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R{c~jjd  
    } =l:V9u-I^  
!@lx|= #  
    template < typename T1, typename T2 > a!bW^?PcK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U Y*`R  
      { bXJ(QXHd%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d_we?DZ|  
    } a_!H_J  
} ; w\i]z1  
U3_O}X+  
*eHa4I  
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 |?J57(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <B>qE a_I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >bWpj8Kv  
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。 *0" ojfVn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s``a{ HZ  
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。。。 ]0T*#U/P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %ud-3u52M8  
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) HlX~a:.7  
下面是修改过的unary_op zlP{1z;nV  
zwC ,,U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BDf M4  
class unary_op  [{2v}  
  { ;-"!p  
Left l;  lha;|  
  &iWTf K7  
public : FbuWFC  
h;vY=r-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IT:WiMDQ}  
CN(-Jd.b  
template < typename T > - c>Vw&1  
  struct result_1 m7i_ Iv  
  { wtSU43D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (<_kq;XtN0  
} ; ^f>c_[fR  
)U|V|yem'  
template < typename T1, typename T2 > W5'6L =WG  
  struct result_2 Q4 &P\V  
  { aHC%:)ww:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~zfF*A  
} ; %J-:%i  
"7EK{6&jQ  
template < typename T1, typename T2 > ^U,iDK_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @8{8|P  
  { o5J6Xi0+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i. )^}id  
} ].d%R a:{  
+x{o  
template < typename T > > }f!. i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o]tfvGvU*  
  { ,{G\-(\  
  return OpClass::execute(lt(t)); vTFG*\Cq  
} F&uiI;+zJ  
8y5"X"U  
} ; #y:F3$c  
PeIi@0vA  
s@&3;{F6D  
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 VDOC>  
好啦,现在才真正完美了。 } Ifa5Lq)  
现在在picker里面就可以这么添加了: p>pN?53S  
' *XIp:  
template < typename Right > l?"^2in .  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sg-^ oy*^  
  { /-!Fr:Ox>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O)V;na  
} &8f/6dq  
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。 h-"q <eY"  
TU)Pi.Aa  
h/A\QW8Sd  
b]?5r)GK  
C3^3<  
十. bind } *) l  
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。 &Y@),S9  
先来分析一下一段例子 SVwxK/Fci  
DM v;\E~D  
zmZU"eWp)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p:b{>lM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qF^P\cD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HOu$14g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h #gI1(uL  
我们来写个简单的。 +C;;4s)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [4C_iaE  
对于函数对象类的版本: 2k=|p@V n~  
Has}oe[  
template < typename Func > }R}M>^(R4  
struct functor_trait 6oQ7u90z*  
  { y`$qcEw  
typedef typename Func::result_type result_type; 'LG\]h>+)  
} ; sF)$<[w  
对于无参数函数的版本: IAkQR0fcN  
0TV16 --  
template < typename Ret > TD floDxA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `qd5+~c  
  { m Qx1co  
typedef Ret result_type; {?^ES*5  
} ; ; Yc\O:Qq  
对于单参数函数的版本: 6'mZM=d  
~t2" L|i  
template < typename Ret, typename V1 > U) xeta+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :(OV{ u  
  { WwoT~O8R  
typedef Ret result_type;  * ;Q#UH  
} ; }8l+Jd3"  
对于双参数函数的版本: g qORE/[  
dHOH]x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C$q-WoTM(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a}` M[%d7  
  { 4e\wC  
typedef Ret result_type; fA?Wf[`x  
} ; 4MDVR/Z7  
等等。。。 'HfI~wN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [7x;H  
cahlYv'  
template < typename Func > 'bZw-t!M@  
struct func_return n::i$ZUdK  
  { =; n>#<  
template < typename T > ^"4?Q  
  struct result_1 jJYCGK$=  
  { g3vbskY|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ()8=U_BFz  
} ; NE`;=26c  
tjV63`LD  
template < typename T1, typename T2 > v@2?X4n  
  struct result_2 He4q-\ht  
  { S9[Up}`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; . P 44t  
} ; [`h,Ti!m<  
} ; R.* k7-(;  
X_JC1  
O.Dz}[w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2>x[_  
.ozBa778u  
template < typename Func, typename aPicker > >d .|I&  
class binder_1 _u_|U  
  { Z$Ps_Ik  
Func fn; $h k_v~zM  
aPicker pk; v(O@~8(I  
public : @DM NL sQ  
+LWgby4q  
template < typename T > # 6?2 2Os  
  struct result_1 WH $*\IGJL  
  { *x#5S.i1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -"^"& )  
} ; +&X>ul  
vcy+p]6KE-  
template < typename T1, typename T2 > zYPvpZV/  
  struct result_2 _6nza)OFH  
  { WpI5C,3Z!l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WV|9d}5  
} ; YE"MtL {  
c7?|Tipc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} RvVF^~u  
@ *T8>  
template < typename T > bX`]<$dr3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bw#\"uJ  
  { ;''S} ;  
  return fn(pk(t)); \FO 4A  
} }?GeU Xhy  
template < typename T1, typename T2 > 2qj0iRH#N<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0j#$Swa  
  { xr)m8H  
  return fn(pk(t1, t2)); 'HvW&~i(  
} ER]C;DYX  
} ; ocp3JR_0  
G in  
\=W t{  
一目了然不是么? {2|sk9?W  
最后实现bind 5= MM^$QG  
oFGgr2Re  
: SD3  
template < typename Func, typename aPicker > 6Vu??qBy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @yPI$"Ma  
  { V3pn@'pr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =8qhK=&]  
} =PBJ+"DQs  
^dhtc% W>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \w{fq+G  
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。 $/JnYkL{m  
oB}rd9  
十一. phoenix \HJt}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G!ryW4  
ybm&g( -\  
for_each(v.begin(), v.end(), n lvDMZ  
( TU8K\;l]  
do_ `p^xdj}  
[ a)L=+Z  
  cout << _1 <<   " , " yF&?gPh&  
] K)8 m?sf/  
.while_( -- _1), v[ y|E;B  
cout << var( " \n " ) f=MR.\  
) j7&0ckN&G  
); w+ibY  
YC~kq?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p7)b@,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :}w^-I"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QN m.8c$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u"r1RG'  
_{?/4ZhA\+  
o{QPW  
template < typename Cond, typename Actor > !}uev  
class do_while ;,_c1x/F  
  { ?jBh=X\]:  
Cond cd; ! XNTk]!  
Actor act; 9o5_QnGE  
public : y {1p#  
template < typename T > nxYp9,c"  
  struct result_1 1(U\vMb  
  { <wt9K2,  
  typedef int result_type; W>7o ec  
} ; ) /<\|mR  
B,dKpz;kFg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _9zydtw  
u%Yr&u  
template < typename T > & 5YI!; q,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const al\ R(\p|  
  { cvf#^Cu   
  do S)\%.~ n  
    { # OQ(oyT  
  act(t); #6<9FY#  
  } 9Lxj ]W2^  
  while (cd(t)); ]hkway  
  return   0 ; FmRa]31W  
} e6?h4}[+*  
} ; ;yH1vX  
|LDo<pE*V4  
D Psf]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r5?qz<WW~  
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。 7e-l`]  
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。 KuO5`  
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。 ]LhNP}c  
下面就是产生这个functor的类: A,qWg0A]nt  
FVcoo V  
3$`qy|=zO  
template < typename Actor > M e  
class do_while_actor G?6[K&w  
  { pYs"Y;%  
Actor act; L$+ap~ld  
public : [0e}%!%M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VXAgp6  
zZ=.riK  
template < typename Cond > :xT=uE.I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ls^$E  
} ; =2eG j'}  
`cr.C|RT:  
S)*eAON9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Qy@r&  
最后,是那个do_ )#dP:  
obE_`u l#  
93d ht  
class do_while_invoker B6b {hsO  
  { [sY>ac  
public : `QlChxd  
template < typename Actor > nNFZ77lg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tXTa>Q  
  { )LwB  
  return do_while_actor < Actor > (act); Mc6?]wDB]  
} a{6rQ  
} do_; JtU/%s  
^kMgjS}R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F+S;u=CKx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i-E~ZfJ  
最后来说说怎么处理break和continue #9Z*.  
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。 5xHl6T+  
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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