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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M* 0zvNg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p#aB0H3  
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, (jp!q ,)  
:\F1S:&P  
b!4Z~d0=  
f2iA5 rCV]  
  class filler #V$h?`qhwr  
  { up!54}qy  
public : 8G )O,F7z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ud& '*,  
} ; *!r"+?0gN  
wx*03(|j;  
/<VR-yr  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5ktFL<^5T  
JUCp#[q  
=/e$Rp  
+~n4</  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3lsfT-|Wt&  
cH:9@>'$a  
Qf($F,)K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gwyX%9  
- !QVM\t  
;DgQ8"f  
"t)$4gERK  
二. 战前分析 (91 YHhk{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "lRxatM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 z7_h$v  
\C<'2KZR,  
b6NGhkr'\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y[0mTL4IO  
  /* --------------------------------------------- */ 0[ZB^  
vector < int *> vp( 10 ); puAjAvIax  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Oq*;GR(Q  
/* --------------------------------------------- */ N c(f+8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \7PC2IsT3  
/* --------------------------------------------- */ Wud-(19  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q8!X^1F7  
  /* --------------------------------------------- */ }2hU7YWt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NjbIt=y  
/* --------------------------------------------- */ 2jF}n*[OW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l T#WM]  
5)C`W]JE  
T STkMlCG  
(L*<CV  
看了之后,我们可以思考一些问题: j6WDh}#  
1._1, _2是什么? *]:J@KGf  
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。 ;(@' +"  
2._1 = 1是在做什么? az[#q  
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。 >rXDLj-e  
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。 7.kgQ"?&  
HX{K5+  
k=4C"   
三. 动工 l5nm.i<M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vA2>&YDFX  
qVW3oj<2  
WK5B8u*<  
lhX4 MB"  
template < typename T > u'T?e+=  
class assignment 4_-L1WH  
  { LP'~7FG  
T value; RiZ)#0  
public : 22/"0=2g  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~t1?oJ  
template < typename T2 > DQ@M?~1hp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EXsVZg"#  
} ; BvS!P8  
NJCSo(O  
yqC158 P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @JPz|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sI6I5  
wf_ $#.;m  
~^PNMZk  
.%+anVXS  
  class holder Dy*K;e-+  
  { E|A~T7G=  
public : 8 ,W*)Q  
template < typename T > Bbtc[@"X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L d{`k  
  { |AXV4{j_i  
  return assignment < T > (t); {:#c1d2@8  
} j;I( w [@P  
} ; WfHa  
n lZJ}xZ  
A ^t _"J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @~}~;}0x  
RivhEc1h%  
  static holder _1; ?{P$|:ha  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p=V1M-  
1vYa&!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G8WPXj(  
而不用手动写一个函数对象。 YU XxQ|  
x*p'm[Tdtm  
N2 t`  
SmAii}-jf  
四. 问题分析 MEu{'[C  
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。 2FY]o~@  
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。 u2IU/z8 ^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {Iz"]Wh<f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DyCkz"1S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ktkS$  
T*g}^TEh  
五. 问题1:一致性 1\)C;c,  
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?| Y6T{/!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Tz~a. h@  
6E2#VT>@/  
struct holder ??P %.  
  { _4T7Vg''  
  // F2{SC?U  
  template < typename T > VUOe7c=  
T &   operator ()( const T & r) const R?y_tho4A  
  { 4];>O  
  return (T & )r; #.vp \W  
} 2Da0*xn{  
} ; 4,f`C0>"  
x=-(p}0o;<  
这样的话assignment也必须相应改动: DXFDs=u  
&?TXsxf1Zh  
template < typename Left, typename Right > do9~#F  
class assignment "T h;YJu  
  { *\ B(-  
Left l; 6ma.FvSIM  
Right r; `(DHa=s1  
public : mM~&mAa+Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I%($,kd}s  
template < typename T2 > U5OFw+J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #M<YNuE#"  
} ; F'"-aB ~  
,L MN@G  
同时,holder的operator=也需要改动: z "z  
T`,G57-5  
template < typename T >  vY"I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G`/4 n@  
  { *^RoI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?a*w6,y.  
} DL d~  
mwMu1#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4`Zo Ar-5|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WJI}~/z;C  
%zo 6A1Q;  
return l(rhs) = r; t 1~k+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cB_9@0r[S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J@QOF+&  
DliDBArxZ  
template < typename Tp > hL&7D @  
class constant_t p8"C`bCf  
  { s>1\bio*I  
  const Tp t; `GlOl-  
public : !? H:?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Anqt:(  
template < typename T > 5j\Kej  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  E(wS6  
  { K4o']{:U  
  return t; ROvY,-?  
} ~*J <lln  
} ; Dm$SW<!l|  
Ups0Xg&{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /sn }Q-Zy2  
下面就可以修改holder的operator=了 X]n`YF7  
6, |>;,U7  
template < typename T > xAO\'#m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n2:Uu>/  
  { HR?bnkv|id  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  @' %XdH  
} ,\i,2<hz.  
K9Onjs% U  
同时也要修改assignment的operator() SL`; `//  
.Wr7*J[V.  
template < typename T2 >  !VXy67  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +Z-{6C  
现在代码看起来就很一致了。 }2 \Hg  
,% 'r:@'  
六. 问题2:链式操作 .JTRFk{W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^hr # 1  
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。 Ui-Y `  
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。 4=`1C-v?q  
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。 t=My=pG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct etUfdZ  
,7Ejb++/M,  
template < typename T > |eg8F$WU  
struct result_1 xi4b;U j  
  { G$)tp^%]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [O}D^qp  
} ; }'86hnW  
Z\]LG4N?  
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: v~W ;&{  
@P>>:002/  
template < typename T > &;W K=#  
struct   ref lxbC 7?O  
  { M+^ NF\  
typedef T & reference; kGC*\?<LmR  
} ; ^CM@VmPp  
template < typename T > M,yxPHlN  
struct   ref < T &> 9YB?wh'S[  
  { t-n'I/^5  
typedef T & reference; c6=XJvz  
} ; 7xY&7 x(v  
dd;rne v+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Vq/hk  
1|s` z  
template < typename T > 0v6Z 4Ahpo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;8 *"c  
  { ;CoD5F!  
  return l(t) = r(t); #;lEx'lKN  
} T+t7/PwC;  
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。 W5e >Z&&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A |@d{g  
k]P'D .  
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 :Ig9n :  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YHke^Ind  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (CtRU   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *b!.9pK  
最后的布局是: `Fe/=]< $  
                Add bD3d T>(+  
              /   \ K6)IBV;  
            Divide   5 I>w|80%%  
            /   \ 'vZy-qHrV  
          _1     3 9eE FX7  
似乎一切都解决了?不。 ;PqC *iz  
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。 ?5;wPDsK  
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。 ^vv 1cft  
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: 8Fbt >-N<\  
#6mw CA|  
template < typename Right > =h?%<2t9<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G(o6/  
Right & rt) const tNOOaj9mw  
  { [#SO}'1n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l}T@Cgt  
} JlawkA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7L6^IK  
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。 m;IKV,  
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。 {j<?+o5A  
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。 SMU 8U  
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。 > PL}7f&:  
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? [H9<JdUZ  
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: V$iA3)7W%  
/,j'V r\"  
template < class Action > 3j[<nBsn.  
class picker : public Action /qq*"R  
  { |%rRALIY  
public : KG96;l@'(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M\Wg|gpy  
  // all the operator overloaded V`i(vC(  
} ; Zs;c0T ">  
9"L!A,&'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 { i4`- w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,6f6r  
%kH,Rl\g  
template < typename Right > X'%BS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -]YsiE?r  
  { Nr"GxezU+A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0C"2?etMx  
} 1Mx2%  
. S;o#Zw*R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *_Ih@f H  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )7AjRtb!/  
_W,?_"[R=  
template < typename T >   struct picker_maker rJtk4hOF  
  { P.=Dd"La  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4{ZVw/VP,-  
} ; yFDt%&*n^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > naeppBo  
  { X 3XTB*  
typedef picker < T > result; onS4ZE3B  
} ; *13-)yfd  
M0)ZJti  
下面总的结构就有了: ]D^; Ca  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .%\||1F<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 D$D;'Kij  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;7JyL|2  
至此链式操作完美实现。 us<dw@P7{  
Y9%zo~]-W'  
|="Y3}a  
七. 问题3 (9] =;)  
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。 $%ztP Ta  
B < HD  
template < typename T1, typename T2 > "CFU$~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /R( .7N  
  { Iu;VFa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 62[_u]<Yub  
} 6pZ/C<Y|W  
6$csFW3R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O\@0o|NM  
b=L|GV@$  
template < typename T1, typename T2 > n^|7ycB'  
struct result_2 }Py Z{yS  
  { [Z1,~(3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?fpI,WFu  
} ; O31.\ZR2  
)o&}i3~Q  
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? [W dxMU  
这个差事就留给了holder自己。 ws,VO*4  
    ? fM_Y  
 .g=D70  
template < int Order > PA,\o8]x  
class holder; [LbCG  
template <> =#%Vs>G  
class holder < 1 > =jU#0FAO  
  { 2e({%P@2?  
public : aLQ]2m  
template < typename T > sE^= ]N  
  struct result_1 3YEw7GIO-  
  { H~0B5Hl!F  
  typedef T & result; t-]~^s  
} ; gA2]kZg  
template < typename T1, typename T2 > )Oj{x0{\Q  
  struct result_2 sX`by\s,  
  { ,twm)%caU  
  typedef T1 & result; WxtB:7J  
} ; K#y CZ2  
template < typename T > zWF[cf>'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q~xs4?n1U  
  { P4s,N|bs`  
  return (T & )r; %6:"tuA  
} 8ROZ]Xh,x  
template < typename T1, typename T2 > th{Ib@o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r#6djs1  
  { #!4 HSBf  
  return (T1 & )r1; 5j5} c`:  
} Y}r UVn  
} ; KM-7w66V  
XIp>PcU^  
template <> pJ@->V_  
class holder < 2 > ksAu=X:  
  { njb{   
public : "?"+1S  
template < typename T > iR'Pc3   
  struct result_1 j[fY.>yt&  
  { dp'k$el  
  typedef T & result; u#$sO;8s  
} ; ]"\sd"  
template < typename T1, typename T2 > Cs^'g'  
  struct result_2 w?R#ly  
  { aR%E"P-6l  
  typedef T2 & result; @ | (Tg  
} ; MQo/R,F }  
template < typename T > ]%h|ox0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LJ*W&y(2>Q  
  { uCf _O~  
  return (T & )r; *p^*>~i9)  
} K|rG&#1J  
template < typename T1, typename T2 > 7x(z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0?'v|5}  
  { /f!ze|  
  return (T2 & )r2; L:UPS&)  
} Pbakw81!~  
} ; z'k@$@:0XD  
{6;S= 9E\  
oJ0ZZu?{D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mX@!O[f%9e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bN>|4hS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?T8^tGD[  
5?Rzyfwk|  
return l(i, j) = r(i, j); V<t!gT#&o!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SD1M`PI  
p9*Ak U&]  
  return ( int & )i; EN@<z;  
  return ( int & )j; 7)l+h Z  
最后执行i = j; "jP{m; p  
可见,参数被正确的选择了。 p}yp!(l  
b3+F~G-I"  
A04E <nr  
PO]c&}/  
o/I`L  
八. 中期总结 *|3G"B{w6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q;2n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |@pn=wW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G@1T!`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |SwW*C  
ko`KAU<T_  
xn2f!\%p  
RhSoD.Da  
b|u0a6  
q,.@<sW  
九. 简化 d0G d5%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 T1YbF/M'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )'axJ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hixG/%aO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w72\'  
  +-*/&|^等 k\}\>&Zqu  
2. 返回引用。 n4DKLAl  
  =,各种复合赋值等 ITBa ^P  
3. 返回固定类型。 .=/TT|eMS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >VB*Xt\C&  
4. 原样返回。 !2]'S=Y  
  operator, })5I/   
5. 返回解引用的类型。 7tU=5@M9D  
  operator*(单目) 7H_*1_%ZQ  
6. 返回地址。 *T0!q#R  
  operator&(单目) 3KN})*1  
7. 下表访问返回类型。 w8(z\G_0  
  operator[] E)Cdw%}^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rHD_sC*  
  operator<<和operator>> fwz-)?   
!)LVZfQ0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eBg:[4 4V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 71OQ?fc  
XjU/7Q  
template < typename Left > ^,6c9Dxy  
struct value_return j@Y'>3  
  { CP6xyXOlPB  
template < typename T > vALH!Kh  
  struct result_1 L31#v$;4  
  { ]5:0.$5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8\$ u/(DX  
} ; m 9.BU2.  
L IRdWGQ4  
template < typename T1, typename T2 > Vae=Yg=fw  
  struct result_2 iJ!p9E*(  
  { k/2TvEV3=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9<-7AN}Z  
} ; L3'$"L.|u  
} ; Xx e07J~  
3 cF4xUIZ  
!A&>Eeai  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @ACq:+/Q c  
zF#:Uc`C5U  
下面我们来剥离functor中的operator() SuFGIb7E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,!oR"b!  
I|vfxf  
return l(t) op r(t) N7mYE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hmr2(f%U  
return op l(t) G?5Vj_n  
return op l(t1, t2) 4LkW`Sbm  
return l(t) op zL/r V<  
return l(t1, t2) op (Kb_/  
return l(t)[r(t)] ECr}7R%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G)3Q|Vc  
P|QM0GI  
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: 4~Jg\@  
单目: return f(l(t), r(t)); + vO; J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /DoSU>%hK  
双目: return f(l(t)); 9 1ndr@*|  
return f(l(t1, t2)); c^x5 E`{  
下面就是f的实现,以operator/为例 @"O|[%7e  
(KnU-E]L  
struct meta_divide _tR?WmNH=  
  { *`~]XM@H  
template < typename T1, typename T2 > pMLTXqL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .1A/hAdU  
  { QpiA~4  
  return t1 / t2; Oe"nNvu/  
} i.0.oy>  
} ; qcGsx2  
-DL"Yw}  
这个工作可以让宏来做: dd:vQOF;  
)h`8</#m{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MWJ}  
template < typename T1, typename T2 > \ e^yfoE<7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b&2 N7%  
以后可以直接用 _Z_R\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j kV9$W0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [K""6D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) pI1IDu*_Z  
fHiS'R  
v^3s?V D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 YWF Hv@  
,C}s8|@k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < %{?Js  
class unary_op : public Rettype ;2[o>73F  
  { *~Sv\L  
    Left l; SGK 5  
public : =;~*YD(%/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #R*7y%cO  
?(Ytc)   
template < typename T > =+w!fy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Q}ByX  
      { usR+ZQaA  
      return FuncType::execute(l(t)); j] J-#J  
    } m"GgaH3,  
C_S2a 0?  
    template < typename T1, typename T2 > 2"IDz01ne  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Sv8c}8  
      { @Io@1[kj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '9@AhiNV  
    } #T++5G  
} ; K8RV=3MBLD  
IZ<Et/3H  
=B0AG9Fz  
同样还可以申明一个binary_op U88gJ[$  
3@wio[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tP4z#0r2  
class binary_op : public Rettype 9xaieR  
  { :pvB}RYD  
    Left l; =d#(n M*  
Right r; [,sm]/Xlc  
public : jr/IU=u*v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "P yG;N!W  
H @5dj}  
template < typename T > vOo-jUKs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NK6 ~qWsu  
      { zx7A}rs3oX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PwU<RKAE  
    } X8y :=k,E  
m2[]`Ir^@  
    template < typename T1, typename T2 > qyzH*#d=Cf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ko ~D;M:  
      { ujS C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w_#C8}2  
    } ){*9$486  
} ; epgAfx-_OH  
T'!p{Fbg;  
HutQx  
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 4Q:r83#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sGG q~7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cs2kbG_  
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。 lf#5X)V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rlY n"3%  
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。。。 jEn 9T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @*BVS'\  
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) z||FmL{  
下面是修改过的unary_op ||Vx:(d7D&  
Qt>Bvu Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $kccM& B  
class unary_op ;$3e pP  
  { T_[  
Left l; NZz^*Ela  
  hWi2S!*Y  
public : m-]F]c=)w<  
p ^ ONJL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o_a'<7\#i  
|k#EYf#Y  
template < typename T > pgPm0+N  
  struct result_1 !uP8powO  
  { C5Mpm)-%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #j'7\SV  
} ; 2=,d.1E3d  
;gLOd5*0  
template < typename T1, typename T2 > YmD~&J  
  struct result_2 L@.Trso  
  { kRV]`'u,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mc4|@p*  
} ; 39A|6>-?  
lib}dk  
template < typename T1, typename T2 > p-*{x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =^z*p9ZB  
  { +mN8uU~(kx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9Zr6 KA{  
} ;H9 W:_ahE  
R)-~5"}~  
template < typename T > >0?ph<h1[q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qv[w 1;U"  
  { GJ:oUi  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2V*;=cv~z  
} MAQ-'s@  
Y$_^f*sFn  
} ; ,(f({l[J}  
'p)DJUwt  
!-t"}^)  
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 f|Nkk*9$  
好啦,现在才真正完美了。 >M^:x-mib  
现在在picker里面就可以这么添加了: >sQf{uL  
*ZIX76y<!A  
template < typename Right > iD/+#UTY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |h6, .#n  
  { / 2MhP=,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WBR# Ux  
} "n{JH9sA:  
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。 l!": s:/'  
-`$J& YU  
}!"Cvu  
(dh9aR_a  
b>]UNf"-  
十. bind >^SQrB   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BZIU@^Q_Y[  
先来分析一下一段例子 +0%Y.O/{  
Jl|^^?  
%S^:5#9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AC!yc(^<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nI] zRduC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S5r.so  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^S 45!mSb  
我们来写个简单的。 n8JM 0 U-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aSI%!Vg.  
对于函数对象类的版本: i=&]%T6Qk  
)1 QOA  
template < typename Func > FGeKhA 8jT  
struct functor_trait :w)9 (5  
  { rr>6;  
typedef typename Func::result_type result_type; A@-U#UvN  
} ; dj}|EW4  
对于无参数函数的版本: UzW]kY[A<  
A)&CI6(  
template < typename Ret > w|NId,#f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0QyL}y2  
  { *;Cpz[N  
typedef Ret result_type; 3J8M0W   
} ; L uW""P/  
对于单参数函数的版本: Ucz=\dO1  
}PM7CZSq  
template < typename Ret, typename V1 > 5W=Jn?y2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m -0EcA/  
  { #99=wn  
typedef Ret result_type; 7~;)N$d\  
} ; xrI9t?QaCb  
对于双参数函数的版本: d%K{JkD-  
"p+JME(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]f}(i D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X~/-,oV=A  
  { qnqS^K,':  
typedef Ret result_type; Z$%!H7w  
} ; nzF2Waa-  
等等。。。 \f=kQbM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G<]@nP{P  
f8G<5_!K_  
template < typename Func > -9Ygn_M  
struct func_return aj=-^iGG  
  { /1uGsE+[  
template < typename T > h iK}&  
  struct result_1 F{_,IQ]U  
  { b$- g"F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I!Mkss xc  
} ; 4N= gl(  
oFT1d  
template < typename T1, typename T2 > Fc=6 *.hy  
  struct result_2 @Kw&XKe`  
  { {,?Gj@$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (y1S*_D  
} ; KHGUR(\Rd6  
} ; f1?%p)C  
wA6E7vi'  
-B(p8YH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1QnaZhu'  
):A.A,skf  
template < typename Func, typename aPicker > O[z6W.  
class binder_1 }:QoYNq  
  { N vTp1kI]  
Func fn; .~TI%&#  
aPicker pk; NG23  
public : W|(<z'S  
D&pX0  
template < typename T > r;E5e]w*-  
  struct result_1 V#R; -C  
  { ZI8@ 6L\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E`{DX9^  
} ; Mm1>g~o  
s6#e?5J  
template < typename T1, typename T2 > Ps;4]=c  
  struct result_2 )-Z*/uF^  
  { Y kvEQ=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :nfy=*M#  
} ; rq\<zx]au  
UUa@7|x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K$B~vy6E`  
}lCQ+s!  
template < typename T > Qz_4Ms<o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .[1@wW&L  
  { *P&lAyt6  
  return fn(pk(t)); 7]i6 Gk  
} 8dJ+Ei~M  
template < typename T1, typename T2 > GiXs`Yt|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !89hO4 0r  
  { gvL*]U7  
  return fn(pk(t1, t2)); S,f#g?V  
} woF {O)~X  
} ; )J2UNIgN  
1/6}E]-F  
DF-.|-^9I  
一目了然不是么? sP~xe(  
最后实现bind /CbiYm  
,]y_[]636  
6&L;Sw#Dg  
template < typename Func, typename aPicker > @\>7 wt_'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +}:2DXy@  
  { 3df5 e0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '-$cvH7_  
} _c-(T&u<  
0%,?z`UY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CkNh3'<wg  
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。 @W~aoq6  
W@zu N)U  
十一. phoenix !1A< jL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L"0?g(< 5  
,f<J4U:Y  
for_each(v.begin(), v.end(), jM-5aj[K  
( H ]!P[?  
do_ ;lt8~ea  
[ uD[T l  
  cout << _1 <<   " , " 77wod}h!:  
] ,DEcCHr,  
.while_( -- _1), 563ExibH  
cout << var( " \n " ) N^k& 8  
) 7{9M ^.}  
); v yt|x5  
< 'BsQHI  
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: .CNwuN\  
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 aSgKh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vock19P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oiD{Z  
ml!c0<  
BxZ7Bk  
template < typename Cond, typename Actor > kpNp}b8']  
class do_while tZFpxyF  
  { 'Asr,[]?  
Cond cd; @xBO[v  
Actor act; <Q`3;ca^  
public : 0O-"tP8o  
template < typename T > ( )f)  
  struct result_1 xDsKb_  
  { u1d%wOY  
  typedef int result_type; 02,.UqCz  
} ; 'tU\~3k  
eZ0-O /_i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EB6X Yr  
7@m+ y  
template < typename T > }OTJ{eG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nE2?3S>  
  { BN&}g}N  
  do c6y>]8_  
    { ,dVJAV7v  
  act(t); /FC(d5I  
  } 8HHR  
  while (cd(t)); vo2GFo  
  return   0 ; @2-;,VL3  
} m}S}fH(  
} ; W5~!)Ec  
:_=YH+bZ  
6s ~!B{Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .])X.7@x  
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。 :VLYF$|  
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。 Q/*|ADoq  
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。 1+Ik\  
下面就是产生这个functor的类: VUz+ _)  
0;`+e22  
Sq:J'%/z  
template < typename Actor > wb h=v;  
class do_while_actor GaL UZviJ_  
  { 9\=SG"e(  
Actor act; cqW(9A|8  
public : UnEgsf N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !41"`D!1  
[;ZC_fD  
template < typename Cond > vF>]9sMv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (A=Z,ed  
} ; Q:T9&_|  
n.R"n9v`  
cRNVqMpg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GdrVH,j  
最后,是那个do_ S 2W@;XvV  
^\Q%VTM  
r6:e 423  
class do_while_invoker Y> ~jho  
  { {Ve`VV5E  
public : pK"Z9y&  
template < typename Actor > !@ y/{~Gu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [X8EfU}  
  { #v9+9X`1L  
  return do_while_actor < Actor > (act); =qL^#h83y  
} >J)4e~9EJ2  
} do_; QXl~a%lB  
U\-.u3/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z^WY5~?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >&F:/   
最后来说说怎么处理break和continue ?C   
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。 ?I"?J/zm  
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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