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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #g Rns  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7B)@ aUj$  
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, +sd':vE  
U!lWP#m  
R~d Wblv  
EiA_9%<  
  class filler 4`"Q!T_'  
  { :|ytw= 3>  
public : l2LO,j}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1Zp^X:(  
} ; `|[UF^9  
V4gvKWc  
m O0#xY_z  
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: $A:?o?"7}  
Vgj[m4l  
1!ijRr  
aU] nh. a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c 8|&Q  
AeW_W0j  
Xu{S4#1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MG,?,1_ &  
61z^(F$@  
z8PV&o  
**n109R  
二. 战前分析 Q>/[*(.Wd  
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。 %BkPkQA  
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 C9`x"$  
5PKdMEK|q  
E{B40E~4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {1vlz>82  
  /* --------------------------------------------- */ q0_Pl*  
vector < int *> vp( 10 ); )x&>Cf<,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SYv5{bff =  
/* --------------------------------------------- */ tlmfDQD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S'q4va"  
/* --------------------------------------------- */ 04#r'UIF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +]# p m9  
  /* --------------------------------------------- */ _M[T8"e(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (ZK(ODn)i  
/* --------------------------------------------- */ Biy$p6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f{R/rb&iB  
1uc;:N G=  
@ |7e~U  
u|&a!tOf2  
看了之后,我们可以思考一些问题: !2=eau^p  
1._1, _2是什么? #tt*yOmiH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |w`Q$ c  
2._1 = 1是在做什么? tp+H]H3  
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。 [V,f@}m F  
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。 </h}2x  
z Q11dLjs  
.\AbE*lZ#  
三. 动工 &qeM YYY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =q*j". <  
v6KF0mqA&  
*5 S~@  
nx`I9j\  
template < typename T > q6N6QI8/  
class assignment 'Y-Y By :  
  { Yg3emn|a  
T value; ;rh@q4#  
public : Vg? 1&8>  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8Jf4" ;  
template < typename T2 > 8>V)SAI'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^$F1U,oi  
} ; %3 $EV}dp  
@EB2I+[  
Z;GZ?NOlY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h-RL`X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dy2<b+ ..  
SH M@H93  
$r= tOD4;  
/%T d(  
  class holder  $"x~p1P  
  { 7 a_99? J  
public : #R3|nL  
template < typename T > $2gZpO|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =LMM]'no,  
  { 97L# 3L6t  
  return assignment < T > (t); ygfUy  
} R8<P}mv  
} ; ;R{ffS6  
"iTi+UZxe  
jr=erVHK  
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: )*n2 ,n  
~5b^Gvb?  
  static holder _1; Eh&HN-&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [&a=vE  
YhNO{4D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vmK`QPu 2  
而不用手动写一个函数对象。 $[DSe~  
l^%W/b>?b  
ua>YI  
_G=k^f_  
四. 问题分析 #=\nuT'oy  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /#I~iYPe  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uiIS4S_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 80;^]l   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lcYjwA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z</.Ss 4  
x 2Cp{+}  
五. 问题1:一致性 (S1Co&SX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6E@qZvQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &a bR}J[  
}IGoPCV|  
struct holder VgyY7INx9  
  { <m X EX`?  
  // x l4A<  
  template < typename T > Pmj%QhOYE  
T &   operator ()( const T & r) const M|xs>+r*  
  { 2Bg0 M  
  return (T & )r; Y ]6kA5  
} `PApmS~} .  
} ; FA3YiX(-e  
!omf>CW;ud  
这样的话assignment也必须相应改动: 9S]]KEGn4  
Cmj+>$')0  
template < typename Left, typename Right > "8sB,$  
class assignment XdxSi"+  
  { >qC,IQ'  
Left l; r`GA5 }M  
Right r; Th>ff)~ e  
public : G"|`&r@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %$ CV?K$C  
template < typename T2 > K)[DA*W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %{HeXe  
} ; ;fGh]i  
'$\O*e'  
同时,holder的operator=也需要改动: Vx*O^cM  
WYXh1_nyk  
template < typename T > '| rhm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const / U5!]7&gB  
  { RJk42;]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YwnYTt  
} |Pj]sh[^Y  
!}PZCbDhL  
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。 Jwt_d }ns  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j9^V)\6)  
,A9_xdv5  
return l(rhs) = r; ' >R?8Y  
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。 x,:DL)$1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5~GH*!h%;  
Dlqvz|X/  
template < typename Tp > "cDMFu  
class constant_t #Q'j^y 7=z  
  { V18 A|]k  
  const Tp t; ^LAnR>mz^r  
public : hYB3tT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &.1qixXIr  
template < typename T > PB(I3R9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $QB/n63  
  { <kOdd)X  
  return t; 13K|=6si  
} ^n~bx *f  
} ; A} v;uNS]  
X([p0W 9V(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l#bE_PD;  
下面就可以修改holder的operator=了 +*L<"@  
k$3Iv"gbx  
template < typename T > Cm%|hk>fQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const </]a`h]  
  { #sM`>KG6T1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); / ?Hq  
} {L/hhKT  
zw[ #B #  
同时也要修改assignment的operator() as3*49^9  
yIYQ.-DkS+  
template < typename T2 > MnTJFo"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TpcJ1*t  
现在代码看起来就很一致了。 Zk~~`h  
3HqTVq`&  
六. 问题2:链式操作 pv8vW'G\E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y^tUcBm\  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;a 6Z=LB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [*U.bRs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 H5Bh?mw2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 46U*70  
RQYD#4|  
template < typename T > V 5D8z  
struct result_1 QjOY1Xze  
  { . ZP$,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lk.Mc6)  
} ; bT15jNa  
r;_*.|AH  
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: GBY{O2!3u  
w8cbhc  
template < typename T > ,H>'1~q  
struct   ref mO2u9?N  
  { _ %G;^ b  
typedef T & reference; ]Z?jo#F  
} ; .z[#j]k  
template < typename T > S!66t?vHB  
struct   ref < T &> E V@yJ]  
  { I,W `s  
typedef T & reference; wOg#J  
} ; '| p"HbJ  
vj9'5]!~q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @,m 7%,  
I]a [Ngj  
template < typename T > f7/M_sx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OlP1Zd/l  
  { q $PO. #  
  return l(t) = r(t); -"rANP-UI  
} ^hcK&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 '^`iF,rg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DE+k'8\T  
UCj{ &  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fp}5QUm-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 57KrDxE}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yz"hU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5mX^{V&^  
最后的布局是: YC(X= D  
                Add wxJoWbn  
              /   \ <99/7>#  
            Divide   5 k$GtzjN  
            /   \ 4~Y?*|G]m  
          _1     3 "B>8on8O  
似乎一切都解决了?不。 (TU/EU5  
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。 3L36 2  
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。 !v8](UI8-  
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: B=~uJUr  
=b, m3 1  
template < typename Right > 0g9y4z{H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zkquXzlgB  
Right & rt) const >qBJK)LHOv  
  { -]t>'Q?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9/_~YY=/h  
} Hb/8X !=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]FgKL0  
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。 iBwM]Eyv.  
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。 r uIgoB  
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。 U>sEFzBup  
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。 -@ra~li,yQ  
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? [8Fn0A  
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: ?aI. Z+#  
Ri\\Yb  
template < class Action > f!H/X%F  
class picker : public Action H%>^_:h  
  { B<ue}t  
public : > `mV^QD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %=$Knc_!T^  
  // all the operator overloaded >.I9S{7  
} ; uA V7T/'  
WrS>^\:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ra2{8 x  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `X)A$lLr  
mT #A?C2  
template < typename Right > E]}_hZU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t1G__5wp  
  { M| Nh(kvH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9kB R/{  
} A!Tm[oqu  
*(qj!U43  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zXU g(xu  
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。 @vB-.XU  
jz]}%O  
template < typename T >   struct picker_maker (>AQ\  
  { MiR$N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~FQHT?DAo  
} ; #d06wYz=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uEf=Vj}G  
  { &er,Wyc(  
typedef picker < T > result; xkU8(=  
} ; u:Ye`]~o  
m'N8[ o|h  
下面总的结构就有了: wa~zb!y<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /]U;7)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (G/(w%#7_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R>]7l!3^1  
至此链式操作完美实现。 z~==7:Os  
D/JSIDd  
}+Q4s]  
七. 问题3 b^&azUkMN  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bWSc&/ 9y  
*l;S"}b*,_  
template < typename T1, typename T2 > JU.!<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,i Y:#E  
  { [$pb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jD%|@ux  
} \<\H1;=.@'  
&]GR*a  
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: *X{7m]5  
IsShAi  
template < typename T1, typename T2 > TZ `Ypi7r  
struct result_2 1up p E|  
  { i]J.WFu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _RbM'_y+E  
} ; >{9VXSc  
J@"UFL'^  
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? ,RM8D)m\  
这个差事就留给了holder自己。 \I-e{'h  
    #p7gg61  
QqRF?%7q"q  
template < int Order > cTS.yN({G  
class holder; \#WWJh"W  
template <> jvAjnh#  
class holder < 1 > ;]b4O4C\  
  { TLp2a<Iy  
public : a DXaQ  
template < typename T > O!^ >YvOh  
  struct result_1 KeRC8mYp  
  { xm1'  
  typedef T & result; #"lb9. _ M  
} ; /!^,+  
template < typename T1, typename T2 > *^Ges;5 $"  
  struct result_2 9bM kP2w>  
  { c9o]w8p/  
  typedef T1 & result; \uZ|2WG`  
} ; 8|<</v8i  
template < typename T > =[&+R9s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6)*B%$?x  
  { _ E-\aS{  
  return (T & )r; =.&8ghJ*M  
} K *{RGE  
template < typename T1, typename T2 > I>JE\## ^n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y.}{KQ"a*  
  { B :S8{  
  return (T1 & )r1; <\fA}b  
} #z _<{' P"  
} ; %8h=_(X\7  
 <7SE|  
template <> C:}1r  
class holder < 2 > T/2k2r4PD  
  { ]jC{o,?s  
public : h#KSKKNW  
template < typename T > bmK  
  struct result_1 &VA^LS@b  
  { 71Za!3+  
  typedef T & result; pgiZA?r*<  
} ; 2O*At%CzW  
template < typename T1, typename T2 > IW&*3I<K  
  struct result_2 0ju-l= w  
  { LU+SuVm  
  typedef T2 & result; Bpm COA  
} ; "uT2 DY[  
template < typename T > _z8"r&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VFx[{Hy  
  { li v=q  
  return (T & )r; CHZ/@gc  
} WeaT42*Q{  
template < typename T1, typename T2 > H#D:'B j29  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,zr9*t  
  { 7M7Lj0Y)L  
  return (T2 & )r2; 8/(}Wet  
} )^AZmUYZ  
} ; \8!CKnfs  
{U$XHG  
R]e&JoY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Knqv|jJVx1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JVkuSIR>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m$^5{qpg  
y0(.6HI  
return l(i, j) = r(i, j); .?5 ~zK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 036m\7+Qj  
5,s@K>9l;  
  return ( int & )i; F-rhxJd  
  return ( int & )j; ]&"ii  
最后执行i = j; 1fMV$T==K  
可见,参数被正确的选择了。 %J9u?-~  
6H: fg  
,b -  
Anu:  
BYMdX J  
八. 中期总结 *#b e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @vyEN.K%mm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8 yi#] 5`Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dm[cl~[ Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b@8z+,_  
cZ|NGkZ  
YVa,?&i=N  
w(aj'i  
L(K 5f7\  
R&;x_4dr^  
九. 简化 H`fJ< So?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }|2A6^FH.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PN?;\k)"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: COu5Tu^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xWXLk )A  
  +-*/&|^等 RV_I&HD!  
2. 返回引用。 2( 0%{*m  
  =,各种复合赋值等 1E / G+pm  
3. 返回固定类型。 qpjZ-[UC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U m\HX6  
4. 原样返回。 .=Oww  
  operator, A03io8D6  
5. 返回解引用的类型。 zJW2F_  
  operator*(单目) f~\H|E8(  
6. 返回地址。 w^ z ftm  
  operator&(单目) :%J;[bS+  
7. 下表访问返回类型。 \By_mw  
  operator[] mY/"rm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q"~%T@e  
  operator<<和operator>> oF>`>  
X"d"a={]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 y3 b"'-%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m4oj1h_4  
tmq?h%O>  
template < typename Left > }:c~5whN  
struct value_return M>m!\bb%.  
  { [pEb`s  
template < typename T > Ul /m]b6-  
  struct result_1 4]m{^z`1  
  { dWkQ NFKF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'A.5T%n-  
} ; (>A#|N1U  
4GF3.?3  
template < typename T1, typename T2 > " Zhh>cz  
  struct result_2 ;z9 ,c  
  { I50Ly sM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1c#\CO1l  
} ; B-]bhA4|:  
} ; !9NF@e'&!  
A32Sdr'D  
?2da6v,t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yp$jLBA  
-hW>1s<  
下面我们来剥离functor中的operator() Xwo+iZ(a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "Hz%0zP&  
$`W3`}#fM  
return l(t) op r(t) }"WovU{*s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (_ :82@c  
return op l(t) Zl&ED{k<  
return op l(t1, t2) 2;"vF9WMm  
return l(t) op 8%u|[Si;  
return l(t1, t2) op $`7Fk%#+e  
return l(t)[r(t)] ysK J=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0n6eWwY  
R[l`# I  
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:  w (RRu~J  
单目: return f(l(t), r(t)); TO5y.M|7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ibZ[U p?  
双目: return f(l(t)); \8<[P(!3  
return f(l(t1, t2)); Gr&e]M[l  
下面就是f的实现,以operator/为例 aW dI  
lJ=EP.T  
struct meta_divide u;H^4} OQ  
  { !y~nsy:&7x  
template < typename T1, typename T2 > aWRi`poZT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BNjMq  
  { H.XyNtJ  
  return t1 / t2; <)a$5"AP  
} OqMdm~4B!j  
} ; /KC^x= Xv:  
BNE:,I*&  
这个工作可以让宏来做: kZG; \  
hQe78y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qonStIP  
template < typename T1, typename T2 > \ uwI"V|g%a&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $rk=#;6]v;  
以后可以直接用 !ck~4~J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D :j5/ *  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 . G25D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w=!xTA  
m?yztm~u  
--"5yGOL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [^}bc-9?i  
8$]SvfX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YI*H]V%w  
class unary_op : public Rettype  G$'UK  
  { 9]ZfSn)  
    Left l; (-0d@eqw  
public : q({-C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tf!6N<dRXR  
VByA6^JR  
template < typename T > ;Dp*.YJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TAOsg0  
      { ;PG= 3j_  
      return FuncType::execute(l(t)); 2^`k6V!  
    } _~yd  
EX!`Zejf  
    template < typename T1, typename T2 > xbw;s}B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q>K3a1x  
      { K@2"n| S;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zmD7]?|  
    } %wru)  
} ; ucz~y! 4L{  
vJi<PQ6  
A =Z$H2  
同样还可以申明一个binary_op >h~ik/|*  
r7V !M1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /%7&De6Xg  
class binary_op : public Rettype 7D>_<)%d=  
  { 9 5j`^M)Q  
    Left l; Tr}XG  
Right r; ep},~tPZn  
public : u' kG(<0Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B0Z>di:  
wE<r'  
template < typename T > [+W<;iep  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X-" +nThMn  
      { #/H2p`5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~;]zEq-hG  
    } TUwX4X6m  
N8kNi4$mp=  
    template < typename T1, typename T2 > kzK9 .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x%ccNP0  
      { NLx TiyQy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NhTJB7  
    } >iG3!Td)y  
} ; -@]b7J?`k  
6!itr"  
]LxE#R5V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 OJA_OqVp$K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ojm IEzsz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3HcduJntl  
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。 noz1W ]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y d~J(  
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。。。 Q1yXdw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jy>?+hm?  
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) 8b-mW>xsA  
下面是修改过的unary_op }:$ot18  
NySa%7@CD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #U w X~  
class unary_op 8EdaxeDq  
  { .=-a1p/  
Left l; O/#uQn}  
  +03/A`PKrB  
public : 6;s[dw5T  
2)0J@r'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1k)pJzsc  
bd}[X'4d  
template < typename T > :HrFbq  
  struct result_1 u&TXN;I,p  
  { t54?<-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2,g4yXws5  
} ; +kE~OdZG  
tq'ri-c&b  
template < typename T1, typename T2 > 2cIbX  
  struct result_2 1 \aTA,  
  { dXM8iP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PrfG  
} ; ;34p [RT  
yVXVHCB  
template < typename T1, typename T2 > y4IQa.F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j6k"%QHf  
  { uH'?Ikx"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8L_OH  
} S|@/"?DC  
:Ru8Nm  
template < typename T > xqY'-Hom  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3>MILEY^  
  { ,3-^EfccW  
  return OpClass::execute(lt(t)); @b.,pwZF  
} 4]p#9`j  
,:'JJZg@  
} ; &!WRa@x0I  
jC}HNiM78  
b.?;I7r   
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 { m{nCl)y  
好啦,现在才真正完美了。 {dRZ2U3  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6`7bk35B  
]63! Wc  
template < typename Right > IDos4nM27]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $$o(  
  { oq$#wiV"Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2.MUQ;OX  
} [Y, L=p  
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。 7j=KiiI  
_&s pMf  
8 qw{e`c  
&?1^/]'"r  
olxxs(  
十. bind ln8NcAEx  
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。 P*|=Z>%[0  
先来分析一下一段例子  s7:H  
TKGaGMx6@  
T KAs@X,t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^^B_z|;Aa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y[R>?w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OyK#Rm2A=  
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。 eu_ZsseZ  
我们来写个简单的。 ]sVWQj  
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"lzOD; eI  
对于函数对象类的版本: 8{i}^.p  
?r8hl.Z>  
template < typename Func > X?< L<:.  
struct functor_trait Qyx~={ .C~  
  { !V/\_P!I  
typedef typename Func::result_type result_type; VX8CEO  
} ; _JNYvng m  
对于无参数函数的版本: r`EjD}2d  
>s"/uo  
template < typename Ret > fvi0gE@bd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6\K\d_x  
  { )b2O!p  
typedef Ret result_type; tAJ}36 aG  
} ; q<z8P;oP^  
对于单参数函数的版本: Xa?igbgAwx  
em0Y'J  
template < typename Ret, typename V1 > \**j \m   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !yrh50tD  
  { iZeq l1O  
typedef Ret result_type; V!^0E.?a  
} ; ."B{U_P&  
对于双参数函数的版本: SN L-6]j  
2; ,8 u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {y6h(@I8\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4\v &8">LL  
  { AgSAjBP  
typedef Ret result_type; 62_k`)k  
} ; DQXcf*R  
等等。。。 Ny$3$5/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GQ@mQ=i  
.RFH@''  
template < typename Func > >8OY6wb  
struct func_return {GnZ@Q:F  
  { M")/6PH8  
template < typename T > ;l @lA)i  
  struct result_1 ivq(eKy  
  { _FE uQ9E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NjEi.]L*fX  
} ; xYYa%PhIC  
?0* [ L  
template < typename T1, typename T2 > "P(obk  
  struct result_2 $rr@3H+  
  { m26YAcip}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +>!nqp  
} ; \$Wpt#V  
} ; '=Lpch2J  
*kqC^2t  
(Y7zaAG]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sw$uZ$$~#  
L{8_6s(:  
template < typename Func, typename aPicker > LOfw #+]d  
class binder_1 <Oh i+a%6  
  { m=^]93+  
Func fn; $,, PF/N8c  
aPicker pk; F5/,S   
public : ; xp-MK  
>|kD(}Axf  
template < typename T > `kQosQV  
  struct result_1 457{9k  
  { 81s }4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w@cW`PlF  
} ; v]F4o1ckk  
t4v'X}7q]  
template < typename T1, typename T2 > Q#SQ@oUzD  
  struct result_2 $>O~7Nfst7  
  { !R\FCAW[x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9.M'FCd~M  
} ; R3|4|JlGR  
\#dacQ2E@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jLVD37 P^  
=%IyR  
template < typename T > !^su=c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [t fB*m5  
  { wv{ Qx^  
  return fn(pk(t)); C2v_] ,]  
} !.mR]El{K  
template < typename T1, typename T2 > 4l %W]'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V27RK-.N!  
  { S}%z0g<  
  return fn(pk(t1, t2)); +c<iVc|  
} r\ft{Z<P  
} ; /ugyUpyg  
w($a'&d`0  
TMPk)N1Ka  
一目了然不是么? <Jhd%O  
最后实现bind c5WMN.z  
pl&nr7\  
ur'<8pDb$  
template < typename Func, typename aPicker > Jk\-e`eE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #d\&6'O  
  { J}xM+l7uY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lRg?||1ik  
} eZT8gKbjJ)  
1a{3k#}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &Z]}rn  
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。 z6E =%-`  
EyPJ Jc8  
十一. phoenix V2T% tn;rp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EA6l11{Gk1  
o$.#A]Flb  
for_each(v.begin(), v.end(), >{Hg+/  
( %CiF;wJ  
do_ C-c'"FHq  
[ (=7"zE Cq#  
  cout << _1 <<   " , " j%nN*ms  
] f- 9t  
.while_( -- _1), 2n@`O g_0  
cout << var( " \n " ) [//i "Nm  
) a&b/C*R_  
); NLL"~  
Ju47}t%HB  
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: VM\R-[  
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 "E2 0Y"[h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q+ V<&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T@yQOD7  
BkXv4|UE  
xNOKa*  
template < typename Cond, typename Actor > {HEWU<5  
class do_while R~oJ-} iYX  
  { ;(`bP  
Cond cd; xE<H@@w  
Actor act; E! NtD).=S  
public : hp'oiR;~w  
template < typename T > d|NW&PG  
  struct result_1 Pqya%j  
  { N { oVz],  
  typedef int result_type; F:ycV~bE  
} ; a4^hC[a  
:gwmk9LZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oa"Bpi9i  
I &iyj 99n  
template < typename T > $oQOOa@;i)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J2VPOn  
  { ;`7~Q  
  do u5}:[4N%I  
    { ]ouoRlb/  
  act(t); q%;cu1^"M  
  } qK%N{ro[{?  
  while (cd(t)); n&;JW6VQS  
  return   0 ; G=17]>U  
} ; D<k  
} ; [#gm[@d,  
9/0H,qZc  
*>=tmW;%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }}TPu8Rl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /8qR7Z^HZ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Wu$ryX  
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。 a[~[l k=7  
下面就是产生这个functor的类: GCN-T1HvA2  
Vp]7n!g4l  
+-'F]?DN'  
template < typename Actor > R|qrK  
class do_while_actor n>.@@  
  { i;%G Z8  
Actor act; HU?1>}4L  
public : j13- ?fQ&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  mU4(MjP?  
)4uWB2ZRoi  
template < typename Cond > A2ye ^<-C.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BGibBF^  
} ; H I|a88   
a8T9=KY^  
cOP'ql{"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @3c'4O   
最后,是那个do_ 5CK\Z'c~!  
A_@..hX(  
?Sh]kJ O  
class do_while_invoker i_*yS+Z;  
  { )'n@A%B  
public : q&@s/k  
template < typename Actor > SzpUCr"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &{8:XJe*,%  
  { a%`Yz"<lQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); RM_%u=jC  
} _@B?  
} do_; yy{YduI  
fphCQO^#vW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J8Wits]A]$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QY)p![6Fj  
最后来说说怎么处理break和continue Nxe1^F33  
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。 PzKTEYJL  
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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