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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T\2) $  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e+F}9HR7  
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, j(Fa=pi  
/zl3&~4  
9QC"Od9H  
Y/^[qD  
  class filler ~tg1N^]kV  
  { rw5#e.~V  
public : JtYYT/PB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %$ir a\ sM  
} ; rq<`(V'2  
/63 W\  
waXDGdl0  
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: ^sT +5M^  
?#BZ `H  
JNxW6 cK  
#aitESbT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WyBQ{H{So  
QIij>!c4  
<TLGfA1bC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &\"Y/b]  
!B [1zE  
6K4`;  
MtZt8s  
二. 战前分析 i!SW?\  
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。 wGOMUWAt  
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 FG>;P]mvp  
-GDV[Bg  
pAJ=f}",]E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |'U,/  
  /* --------------------------------------------- */ ";)r*UgR{B  
vector < int *> vp( 10 ); &\[Qm{lN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B^i mG  
/* --------------------------------------------- */ r~Y>+ln.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W>p\O9BG  
/* --------------------------------------------- */ 5E]UI YAkV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hi;WFyJTu  
  /* --------------------------------------------- */ "xD}6(NL(r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DL'd&;6  
/* --------------------------------------------- */ TnN^2:cU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E1c>nrnh*  
@9_nwf~X4  
q4sl=`L5Sp  
5 1o@b  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jj=yG"$!  
1._1, _2是什么? U9<_6Bsd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 gq H`GI  
2._1 = 1是在做什么? (oLpnjJ(,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9"WRIHt'c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 y0scL7/  
*oEv,I_  
`j"4:  
三. 动工 ]{K5zSK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z6p#fsD  
-]Q3/"Q  
%$/=4f.j  
ltNuLZ  
template < typename T > DapQ}2'_  
class assignment 2-8YSHlh  
  { .HyjL5r-  
T value; }Q`/K;yq  
public : nnfY$&3A  
assignment( const T & v) : value(v) {} v$t{o{3  
template < typename T2 > |9+bSH9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _n< LVd E  
} ; >lA7*nn  
-`-ACWeNV  
jv*Dg (  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pZu?V"R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CHPL>'NJzc  
IM[54_I  
AU0$A403  
Q8 -3RgAw  
  class holder ZvUp#8x(3  
  { 2#'rk'X,K  
public : | d~B]65t  
template < typename T > V)2"l"Kt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +7Sf8tg\  
  { &\&'L|0F  
  return assignment < T > (t); 3sS=?q  
} NV&;e[z  
} ; 0FG5_t"",\  
hbV E; 9  
|)^clkuGX  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !$D&6M|C8l  
w|&,I4["  
  static holder _1; Xf6fH O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 40 A&#u9o  
UE"7   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {VBR/M(q  
而不用手动写一个函数对象。 j?=VtVP  
USE   
ah 4kA LO  
P\.WXe#j  
四. 问题分析 'n>K^rA  
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。 $X`bm*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Pg7>ce  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e%pu.q\gK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %'$f ?y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z/xV\Ggx  
MO[c0n%  
五. 问题1:一致性 SrSG{/{  
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= 2=DU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5 RW@_%C  
 NI^{$QMj  
struct holder b([:,T7  
  { ] F*|U`  
  // |drf"lX<{  
  template < typename T > R'Sa?6xS4  
T &   operator ()( const T & r) const R_maNfS]Z  
  { yU*u  
  return (T & )r; % =y;L:S\p  
} :){)JZ}-95  
} ; 5xhM0 (  
[C~fBf5  
这样的话assignment也必须相应改动: FU[*8^Z  
Xc{ZN1 4n  
template < typename Left, typename Right > Og +)J9#  
class assignment bdCykG-  
  { x,w8r+~5  
Left l; w_\nB}_  
Right r; c2/"KT  
public : j]AekI4I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z?-;.G*  
template < typename T2 > [9LxhPi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8IeI0f"l)  
} ; '[%jjUU  
?qy*s3 j'M  
同时,holder的operator=也需要改动: [@ILc*2O  
3]N q@t  
template < typename T > wXz\NGW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cbfD B^_  
  { ;;M"hI3@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]7*kWc2  
} ;3mL^  
Is ot4HLM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 lHcA j{6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <&`:&7  
WX LK89ev\  
return l(rhs) = r; ka/nQ~_#<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [8.-(-/;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I4ebkPgf  
7aV$YuL)X~  
template < typename Tp > $_wo6/J5+D  
class constant_t ,}KwP*:Z  
  { -U7,k\g  
  const Tp t; l(#1mY5!q8  
public : grc:Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >}CEN  
template < typename T > M%3Wy"YQ,n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GKCM|Y  
  { "3wv:BL  
  return t; f$vwuW  
} ?HV}mS[t  
} ; t-x[:i  
eIsT!V" 7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )Z("O[  
下面就可以修改holder的operator=了 wE?CvL  
4oV {=~V  
template < typename T > Q<1L`_.>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gy9 $Wj  
  { F.68iN}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZvH?3Jy  
} z" EWj73  
5\xr?`VZ  
同时也要修改assignment的operator() H$Kw=kMw  
se#@)LtZ  
template < typename T2 > MF^_Z3GS'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /22nLc;/Cx  
现在代码看起来就很一致了。 bi.wYp(*6L  
Xo\S9,s{  
六. 问题2:链式操作 $2QYxY9s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cW; H!:&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9)Ly}Kzx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *,0+RASvq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 YtpRy% R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2[ksi51y  
?~Pv3'%d  
template < typename T > Y([d;_#P  
struct result_1 _KN: o10U  
  { Ev{MCu1!6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ] opto  
} ; iy}xICt  
Q(e{~ ]*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O5M2`6|As  
D#ZPq,f  
template < typename T > J0sGvj{  
struct   ref YQYX,b  
  { modC6d%  
typedef T & reference; "W5rx8a  
} ; T<6GcI>A  
template < typename T > l#$TYJi  
struct   ref < T &> NV6G.x  
  { z0 \N{rP&  
typedef T & reference; gHZqA_*T8U  
} ; lH6fvz  
o<rsAe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nE$ f  
j;+["mi  
template < typename T > `BjR.xMv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j`9Qzi1  
  { U <rI!!#9  
  return l(t) = r(t); Pj&A=  
} IJ_ m  
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。 m]P/if7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d8o ewkiR  
b]i>Bv  
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 {E~Xd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K"w%n[u)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -?z\5 z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @$c!/  
最后的布局是: JD*8@N  
                Add 03_pwB)^  
              /   \ mf9hFy* <4  
            Divide   5 0sh~I  
            /   \ N&m_e)E5c  
          _1     3 5gshKmt_  
似乎一切都解决了?不。 )~dOmfw%|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 PS}73Y#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {OP~8e"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zN")elBi  
X}W)3v  
template < typename Right > ^1 ;BiQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P,ydt  
Right & rt) const NbkK&bz  
  { ;A"\?i Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G "brT5:  
} >f@ G>H)+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9yL6W'B!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `ET& VV  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 oM-[B h]A  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 OaaH$B  
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。 i*CnoQH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^{[[Z.&R?  
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: ,hvc``j S8  
F 7LiG9H6`  
template < class Action > SiTeB)/  
class picker : public Action M1{(OY(G  
  { s[X B#)H4  
public : $>r5>6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :)4*^a/lC  
  // all the operator overloaded Mk5RHDh  
} ; $3\,h; y  
YlKFw|=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Y0RgJn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^Xs]C|=W  
q.T:0|  
template < typename Right > 5v|EAjB6o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JC2*$qu J  
  { B;W(iI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gDC2 >nV  
} L!y"d!6C  
GTAf   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (a#pvEY  
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。 Yt{&rPv,  
Y;_T=  L  
template < typename T >   struct picker_maker -Qb0:]sV#  
  { J\A8qh8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /b%Q[ Ck_  
} ; I`^YAbnb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X"<|Z]w  
  { @GeHWv  
typedef picker < T > result; :1_mfX  
} ; bV6V02RF  
2 Y+:,ud\  
下面总的结构就有了: ri=+(NKo-  
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。 doLNz4W  
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。 wW5Yw i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E9$H nj+m  
至此链式操作完美实现。 B*79qq  
C6^j#rl  
D^?_"wjW  
七. 问题3 MLS;SCl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 u)~s4tP4  
9rcI+q=E  
template < typename T1, typename T2 > Y[G9Vok VX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >r}Vf9 5[N  
  { ]sL45k2W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BS2?!;,8  
} N!c gN  
ChE_unw  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +tU Q  
w}`3 d@  
template < typename T1, typename T2 > hSMV&Cs  
struct result_2 {Hk/1KG>  
  { %VJW@S>j/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c;!9\1sr  
} ; 3.),bm  
4f {+pf^R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c0[k T  
这个差事就留给了holder自己。 Zi{0-m6+  
    ^73=7PZ  
 AP w6  
template < int Order > {ERjeuDm]  
class holder; e{!vNJ0`  
template <> H(> M   
class holder < 1 > (oYW]c}G,  
  { =DMbz`t  
public : 28oJFi]  
template < typename T > UvBnf+,  
  struct result_1 ug&92Hdvy3  
  { ny1 \4C  
  typedef T & result; 8R4qU!M  
} ; oD0EOT/E  
template < typename T1, typename T2 > H[nz]s  
  struct result_2 7zGMkl  
  { &yLc1#H  
  typedef T1 & result; O?E6xc<8  
} ; @a(oB.i  
template < typename T > 784;]wdy\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RGp'b  
  { 2 ~-( A  
  return (T & )r; w1i?# !|  
} )eR$:uO  
template < typename T1, typename T2 > x)R0F\_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~6d5zI4\  
  { plXG[1;&G  
  return (T1 & )r1; jONjt(&N  
} c[5@ \j\  
} ; 'vlrc[|/  
q[c Etp28h  
template <> 5-w:c>  
class holder < 2 > 9h&yuS'Yj  
  { NvHN -^2  
public : X9~p4ys9{  
template < typename T > fU ={a2  
  struct result_1 IG|\:Xz  
  { )U5u" ]9~  
  typedef T & result; v{koKQ'Y()  
} ; C Z tiWZ  
template < typename T1, typename T2 > TzrW   
  struct result_2 &+- e  
  { v#Upw\!  
  typedef T2 & result; nh;y:Bi  
} ; +^gO/ 0  
template < typename T > =v 0~[ E4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xb`CdtG2.  
  { o4~kX  
  return (T & )r; or.\)(m#(  
} B_&^ER5j  
template < typename T1, typename T2 > 5^2TfG9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bQ.nFa']  
  { CQ18%w6  
  return (T2 & )r2; Ja [#[BJ?  
} X6kaL3L}  
} ; gjZx8oIoP  
u+z~  
=|V" #3$f  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e& Rb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vgAFuQi(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Cuv|6t75'  
 XhA4:t  
return l(i, j) = r(i, j); "TFwHe3C4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u){S$</  
j@t{@Ke  
  return ( int & )i; ,`)OEI|1d  
  return ( int & )j; kf K[u/<i  
最后执行i = j; (9'be\  
可见,参数被正确的选择了。 4(|yD;  
0BDS_Rx  
w4A#>;Qu*  
rKIRNc#d  
24X=5Aj  
八. 中期总结 H:MUNc8i  
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: zbg+6qs})  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pz1G<eh#{g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A]xCF{*)&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0_HJ.g!  
@,Jb7V<  
vX.]hp5~  
)Ga8`t"  
W5X7FEW  
6sy,A~e  
九. 简化 .hne)K%={y  
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。 hgwn> p:S#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oG\>--  
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: ^'Y HJEK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +.K*n&  
  +-*/&|^等 %I}'Vb{C  
2. 返回引用。 CjV7q y  
  =,各种复合赋值等 D!me%;  
3. 返回固定类型。 D2$^"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5p{25N_t  
4. 原样返回。 #G~wE*VR$  
  operator, RNe9h lr  
5. 返回解引用的类型。 vX 1W@s  
  operator*(单目) Ys%'#f  
6. 返回地址。 t%HI1eO7h  
  operator&(单目) z L8J`W  
7. 下表访问返回类型。 kyu2)L2u  
  operator[] !mae^A1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B,MQ.|s[  
  operator<<和operator>> P eHW[\)  
C (U  
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。 q#m!/wod  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l.uN$B  
Bs@:rhDi  
template < typename Left > 8W@dtZ,d  
struct value_return yWmrdvL  
  { 9BO|1{  
template < typename T > ,3k@L\$.x  
  struct result_1 0}D-KvjyP  
  { 4uPH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H7}g!n?  
} ; >~^`5a`$uI  
T?#s'd  
template < typename T1, typename T2 > nfa_8  
  struct result_2 '(TmV#3  
  { ?N`qLGRm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ",QYDFFeF  
} ; @o60 c  
} ; |+u+)C  
ot0U-G(  
ovbEmb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +\srZ<67  
3jXR"@Z-  
下面我们来剥离functor中的operator() J ZA*{n2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R qn WtE  
e) ]RA?bF  
return l(t) op r(t) pbPz$Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G~S))p  
return op l(t) }\DAg'e)  
return op l(t1, t2) i`R(7Z  
return l(t) op ^K"ZJ6?+1  
return l(t1, t2) op :q(D(mK  
return l(t)[r(t)] Ca X^)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'V1!&Q6  
JBvk)ogM  
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: >T`zh^+5W  
单目: return f(l(t), r(t)); ygMd$0:MN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }\>+H  
双目: return f(l(t)); H<$pHyxU  
return f(l(t1, t2)); x\6] ;SXX  
下面就是f的实现,以operator/为例 o>.AdZby  
<r_3obRC  
struct meta_divide p%tE v  
  { Jb7iBQ2%  
template < typename T1, typename T2 > `t%|.=R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e~3]/BL  
  { @`5QG2  
  return t1 / t2; KM5jl9Vv  
} y2GQN:X  
} ; Qg[heND  
?vMK'"  
这个工作可以让宏来做: /q T E  
b-2pzcK{#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hr%U>U9F  
template < typename T1, typename T2 > \ )sRN!~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j{)fC]8H  
以后可以直接用 l},dQ4R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5[nmP95YK  
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 Wux0RF&  
(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。。。) lK "' nLL  
:,jPNuOA  
9U&~(;  
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 3\,MsoAl  
~KJ,SLzhx9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UE\%e9<l  
class unary_op : public Rettype l +|1G  
  { cW=Qh-`jU;  
    Left l; DE'Xq6#PK  
public : 3'.! +#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} HJc<Gwm  
fn3*2  
template < typename T > K *TnUQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L^6"' #  
      { "pOqd8>]  
      return FuncType::execute(l(t)); 6BUBk>A`  
    } %B[YtWqm`/  
:wFb5"  
    template < typename T1, typename T2 > *@CVYJ'<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?){0-A4  
      { fDL3:%D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yd[U  
    } 3(aRs?/ O  
} ; MgHOj   
mluW=fE  
p 7 , f6kG  
同样还可以申明一个binary_op 3gC\{y!8  
dv}8Y H["  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $[)6H7!U)  
class binary_op : public Rettype ThjUiuWe  
  { @mvIt  
    Left l; zB;'_[8M  
Right r; EV:_Kx8fP  
public : ${wU+E*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JtSuD>H`"  
r;c' NqP  
template < typename T > W^^K0yn`@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DxE(9j  
      { ,?C|.5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &/ \O2Aw8  
    } h1n*WQ-  
&\JK%X.Jlt  
    template < typename T1, typename T2 > /TzNdIv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %=laY_y G  
      { 976E3u"Vt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KX0<j  
    } -kWO2  
} ; j kSc&  
kTr6{9L  
PthId aN@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `)0Rv|?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n/ui<&(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {CW1t5$*  
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。 0eQ~#~j&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3"^a rK^N  
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。。。 M' &J _g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~sZqa+jB0  
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) `6 |i&w:b  
下面是修改过的unary_op l R:O k8e  
t.3Ct@wK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3?!G-  
class unary_op 1_N~1Ik  
  { JQ~y- lt  
Left l; 99\{!W  
  D=jS h  
public : Q2JdO 6[96  
RpBiE8F4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5x:Ift *  
p>2||  
template < typename T > j)g_*\tQ  
  struct result_1 i58ZV`Rk`  
  { Zkf 3t>[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *54>iO- c  
} ; JoZqLy!@  
&{X{36  
template < typename T1, typename T2 > 5F'%i;)oq  
  struct result_2 Yh}zt H  
  { LEYWH% y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %1Vu=zCAW  
} ; v[0DE*p  
_<Hb(z  
template < typename T1, typename T2 > Xjs21-t%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + AE&GU  
  { )2iM<-uB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A8=e?%  
} [5>S-Z  
eXj\DjttG}  
template < typename T > \(.nPW]9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CQ@#::'F1  
  { vGx?m@  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9oZ } h&  
} BSx j~pun  
AyQS4A.s[  
} ; w8eG;  
w$w>N(e  
Tns?mQ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @rnp- +kq  
好啦,现在才真正完美了。 jxRF"GD  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8@Egy%_  
*(?U  
template < typename Right > :z0s*,QH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LydbP17K}  
  { ek<PISlci  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hQgk.$g  
} FRl3\ZDqrb  
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。 oV0LJ%  
ga4/,   
e%P+KX  
6F|Hg2tpz  
_n-VgPRn  
十. bind 3q~":bpAp  
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!`Q_h6a  
先来分析一下一段例子 37j\D1Y  
eT7!a']x  
?z\q Mu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F&W0DaH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .ujs`9d_-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tnQR<  
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。 uM6CG0  
我们来写个简单的。 4 7)+'`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t,--V|7-  
对于函数对象类的版本: D..{|29,:  
]jVIpGM  
template < typename Func > oj,HJH+  
struct functor_trait 9[epr+f  
  { Jcwh|w9D8  
typedef typename Func::result_type result_type; Zu2m%=J`  
} ; 9IS1.3  
对于无参数函数的版本: l _kg3e4  
N.fQ7z=Z(M  
template < typename Ret > "e1{V8 4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hj^G} 4  
  { E5,%J  
typedef Ret result_type; ?~VWW<lR  
} ; -Z`(? k  
对于单参数函数的版本: 6=Y3(#Ddt  
c]AKeq]  
template < typename Ret, typename V1 > B$}wF<`k7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8! |.H p  
  { EmtDrx4!(f  
typedef Ret result_type; U~u6}s]:  
} ; >:Rt>po8|w  
对于双参数函数的版本: z")3_5Br  
p0}+071o%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >cwJl@wx-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8k+q7  
  { vh1 Ma<cx  
typedef Ret result_type; p^pQZ6-  
} ; "VT{1(]t  
等等。。。 Lu8%qcC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nhVK?  
TnvHO_P,  
template < typename Func > kbIY%\QSO  
struct func_return IEno.i\  
  { >\6jb&,%O  
template < typename T > I,],?DQX2)  
  struct result_1 6i9Q ,4~  
  { j:rs+1bc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "W?l R4  
} ; x*,q Rew  
Hm+6QgCs  
template < typename T1, typename T2 > ZXssvjWQV}  
  struct result_2 4*N@=v  
  { [3{:H"t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M(.uu`B  
} ; )[y!m9Vn  
} ; JqVBT+:  
_H^^2#wc/  
HobGl0<y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N[+o[%A  
A:8FJ3'  
template < typename Func, typename aPicker > d+YVyw.z  
class binder_1 YO.`l~ v  
  { K%[}[.cW  
Func fn; F- !}dzO  
aPicker pk; }2iKi(io*  
public : WL)_8!  
UZ4tq  
template < typename T > (x1"uy7_  
  struct result_1 k$$S!qi#  
  { 4AJu2Hp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;*>QG6Fh  
} ; ]Vf8mkDGO  
M@!]U:5~V  
template < typename T1, typename T2 > o5*74Mv  
  struct result_2 h|c:!VN@  
  { @mQ/W Ys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  2#$}yP~  
} ; y0&V$uv/  
T;:',T[G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cdek^/  
~$y#(YbH  
template < typename T > -tK;RQYax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8M3p\}O  
  { m5'__<  
  return fn(pk(t)); 2kp|zX(  
} A3 Rm 0  
template < typename T1, typename T2 > %4r!7X|O<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =XRgT1>e  
  { |04}zU%N  
  return fn(pk(t1, t2)); ~Me&cT8  
} /_zF?5h  
} ; xdbu|fC  
3-9J "d !  
@ @3)D%h  
一目了然不是么? 5JU(@}Db  
最后实现bind mTXNHvv  
8eS@<[[F#  
%b>y  
template < typename Func, typename aPicker > ?Qo_ KQ%sn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =An Z>6  
  { c~0VNuN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eHnei F  
} fdCxMKlu;  
<Hr@~<@~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3*2&Fw!B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {Gb)Et]<  
gk_Xu  
十一. phoenix zM8/ s96h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A\PV@w%A i  
. f.j >  
for_each(v.begin(), v.end(), AP?{N:+  
( F"@'(b  
do_ 3$kv%uf{  
[ x9&tlKKxf  
  cout << _1 <<   " , " JI[rIL \Ey  
] N?U&(@p  
.while_( -- _1), `M pC<sit  
cout << var( " \n " ) 9%)& }KK|  
) @=<TA0;LL  
); 6q  xUT  
oVuj020  
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: xt<, (4u  
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 {7pE9R5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M;RnH##W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w_z^5\u0  
a,0o{* (u$  
vS*0CR\  
template < typename Cond, typename Actor > @R-~zOv  
class do_while )H37a  
  { nE "b`  
Cond cd; .}hZ7>4-  
Actor act; 6 peM4X  
public : woH3?zR  
template < typename T > ]BS{,sI  
  struct result_1 We+FP9d%  
  { ;u-< {2P  
  typedef int result_type; kAQ\t?`x  
} ; &_%+r5  
<2@<r t{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <hF~L k ,  
@9kk f{?  
template < typename T > RWh}?vs_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W!Ct[t  
  { y3o4%K8  
  do M3ZJt'|  
    { ?=@Q12R)X  
  act(t); H R!>g  
  } j>Bk; f|  
  while (cd(t)); OAnn`*5Up  
  return   0 ; Mb/6>  
} PJ11LE  
} ; 2DBFXhP  
j n&9<"W  
A@Yi{&D_Q]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pvwnza1  
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。 @okm@6J*X  
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。 iN9!?Ov_  
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。 _~#C $-T  
下面就是产生这个functor的类: X9`C2fyVd  
:;#}9g9  
"}x70q'>S  
template < typename Actor > `_{ '?II  
class do_while_actor WO*WAP)n  
  { @XG`D>%k  
Actor act; +sbacMfq  
public :  [;LPeO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \g[f4xAV  
AU?YZEAei  
template < typename Cond > Ug'nr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uu/7Ie  
} ; 0@/E% T1c"  
.STf  
Nwu Be:"@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xg5@;p  
最后,是那个do_ au}0PnA;  
,c %gwzU  
I;m@cSJ|j  
class do_while_invoker EV,NJ3V  
  { ^l2d?v8  
public : _TcQ12H 5<  
template < typename Actor > X'Il:SK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !J?=nSu  
  { OsSiBb,W79  
  return do_while_actor < Actor > (act); >`V|`Zi ?  
} _j<M}  
} do_; GDQg:MgX  
G.E~&{5xQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hf]}OvT>Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mt]YY<l  
最后来说说怎么处理break和continue wU3ica&[   
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。 5OqsnL_V  
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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