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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oxL4* bqZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AZadNuL/  
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, T#w *5Qf  
d^jIsE`  
cRC)99HP  
N>_d {=P  
  class filler >zWVM1\\j  
  { 9 TILrK  
public : kEs=N(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *oz=k  
} ; $; t#pN/`  
Ss{  
{T[/B"QZG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #L,5;R{`  
'BwM{c-O"  
Y&_1U/}h  
9=Rj9%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L8j#l u  
N^8 lfc$a  
6Bfu89  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @OPyT  
S+C^7# lT  
to*<W,I  
U[8Cg  
二. 战前分析 ()+;KF8  
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。 5-pz/%,  
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 B.J4}Ua  
>}ozEX6c2  
{bvm83{T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $W;IW$  
  /* --------------------------------------------- */ id.W"5+  
vector < int *> vp( 10 ); '((Ll  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g1`/xJz|  
/* --------------------------------------------- */ c/57_fOK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 20f):A6  
/* --------------------------------------------- */ !S',V&Yb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #UH7z 4u  
  /* --------------------------------------------- */ ^ok;<fJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  <XxFR  
/* --------------------------------------------- */ ;{inhiySN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <~Tlx:  
S Yvifgp  
V F'! OPN  
VNbq]L(g  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lay+)S.ta[  
1._1, _2是什么? Az2$\  
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。 < &'r_m  
2._1 = 1是在做什么? R`:NUGR  
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。 ^50/.Z >  
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。 Tl3{)(ezx  
/-39od0  
tnmuCz  
三. 动工 N+PW,a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?%h JZm;  
g~@0p7]Y  
G K @]61b  
f.=4p^  
template < typename T > pstQithS  
class assignment w%k)J{\  
  { ^q,KR ut  
T value; $0Y&r]'  
public : 0PnW|N0  
assignment( const T & v) : value(v) {} OI.2CF  
template < typename T2 > 3HA$k[%7P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Xze   
} ; s%z'1KPS  
bkl'0 p  
)8yee~+TN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L&'0d$Tg8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VmkYl$WZo  
6mBX{-Z[  
WU1o4&OF  
K0\a+6kh  
  class holder bhSpSul  
  { z[S,hD\w  
public : q9oF8&O,  
template < typename T > Co19^g*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =D4EPfQn1  
  { LZG^\c$  
  return assignment < T > (t); H9w*U  
} g}3c r .  
} ; l#o43xr  
Em@h5V  
B<[;rk  
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: E!VAA=  
[JVI@1T  
  static holder _1; FV$= l %  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tb0XXE E  
@6$r| :]G-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $#@4i4TN-  
而不用手动写一个函数对象。 >UJ&noUD#:  
),\>'{~5&  
1 qUdj[Bj  
NI(`o8fN  
四. 问题分析 FzpWT-jnDd  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0mj=\j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 GKY:"q&h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nHKEtKDd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0m`7|80#P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9rao&\eH  
_ |TE )h  
五. 问题1:一致性 n/?5[O-D]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| oJ8_hk<Va8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2,&lGyV#  
cJ8F#t  
struct holder vo`wYJ3W  
  { 9v cUo?/  
  // |k/;.  
  template < typename T > ]QT0sGl  
T &   operator ()( const T & r) const ;*W]]4fy  
  { R~ w(]  
  return (T & )r; 0dkM72p  
} @LL&ggV?  
} ; L''0`a. +S  
`6mHt6"h  
这样的话assignment也必须相应改动: f aO8 &  
UWn}0:6t  
template < typename Left, typename Right > i8B%|[ nm  
class assignment rpEFyHorJ  
  { +zs6$OI]V  
Left l; 6eDIS|/  
Right r; GYO\l.%V5y  
public : 4E |6l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;7`<.y  
template < typename T2 > g=Qga09  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2hJ{+E.m  
} ; M+hc,;6  
jq0tMTb%L  
同时,holder的operator=也需要改动: 0"2 [I  
5h:SH]tn8]  
template < typename T > ^ 2kWD8c*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Yn<0D|S;X  
  { uAjGR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <Z m ,q}  
} gv[7h'}<  
l(]\[}.5  
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。 5&X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ve8!   
==XP}w)m  
return l(rhs) = r; 9)l_(*F  
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。 y9*H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !7xp<=  
CMBW]b|  
template < typename Tp > <go~WpA|r  
class constant_t qz0v1057#  
  { 4[J3HLQ  
  const Tp t; ,#wVqBEk  
public : 5R=lTx/Hj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hx^a&"  
template < typename T > `90v~O F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Eq8OAuN  
  { ?J~JQe42  
  return t; b<F 4_WF  
} bf74 "  
} ; :T\WYKX3C  
QhGg^h%6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Rm*}<JN31  
下面就可以修改holder的operator=了 y2+a2  
=O;SXzgE  
template < typename T > jVA~]a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?UfZVyHv+  
  { <{ ) 4gvH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4]B3C\ v  
} ^mum5j  
]Qu12Wg}P  
同时也要修改assignment的operator() *2AQ'%U~  
/B!m|)h5~  
template < typename T2 > } )e`0)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oba*w;  
现在代码看起来就很一致了。 jO,<7FPs5  
aydal 9M  
六. 问题2:链式操作 r6$=|Yto  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b}4/4Z.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 N/%#GfXx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (t]>=p%4g  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  wi9|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q jBCkx]g  
Yjl0Pz .q  
template < typename T > }-L@AC/\#  
struct result_1 5{g9Wh[  
  { JG<3,>@%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /J+)P<_A  
} ; @}?D<O8#"#  
=N{eiJ.(p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &tgvE6/V  
2:N_c\Vi  
template < typename T > q],R6GcVr  
struct   ref P\ s+2/  
  { O2,g]t~C  
typedef T & reference; W<LaR,7  
} ; >ek%P;2w>  
template < typename T > od}x7RI%m  
struct   ref < T &> 'YR5i^:t  
  { Dy@ \!F  
typedef T & reference; 9(l'xuX  
} ; =_dd4`G&<  
cP2R2 4th  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D9C}Dys  
Cv~hU%1T  
template < typename T > 1hviT&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /a(zLHyz)  
  { S <_pGz$V  
  return l(t) = r(t); 9Bk}g50$#  
} b e/1- =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。 n`}&, UA$4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N 9&@,3  
Mak9qaWqF>  
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 BZ<z@DJp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G zXP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]'h)7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mdrv/x{  
最后的布局是: M=WE^v!b  
                Add #P-HV  
              /   \ X{xJ*T y'  
            Divide   5 1Kh?JH  
            /   \ 7h]R{_  
          _1     3 Kk98FI0]  
似乎一切都解决了?不。 [U(&Ae0V>  
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。 zzQH@D1  
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。 'q'Y:A?,  
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: 8~ )[d!'  
vEe  
template < typename Right > ijqdZ+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &{/>Sv!6#  
Right & rt) const i`aG  
  { (YJ AT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #=H}6!18  
} Zax]i,Bx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -b)zira  
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。 ,:(leWeA9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 E@jl: -*E  
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。 NoAb}1uae  
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。 MJ9SsC1  
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? jN} 7Bb X  
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: ^X;Xti  
~fp+@j-A  
template < class Action > 3t8H?B12ow  
class picker : public Action -fx88  
  { O|&TL9:  
public : U9o*6`"o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hs}"A,V  
  // all the operator overloaded DsW`V~ T  
} ; 8Qz7uPq  
RpK,ixbtA+  
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。 2Ml2Ue-9  
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: *@arn Eu  
~}0hN]*G  
template < typename Right > .&x?`pER  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -mHhB(Td'  
  { [a)~Dui0@\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /Tf*d>Yh;  
} pt cLJ]+)  
8*#][ wC2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f76|  
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。 6>BDA?  
kw^Dp[8X  
template < typename T >   struct picker_maker @!a]qAt  
  { D^s0EW-E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;]ShC\1  
} ; ;~:Ryl M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e3={$Ah  
  { O?,i?  
typedef picker < T > result; ) .-(-6=R  
} ; 3:8nwt  
4EhBpTg  
下面总的结构就有了: fI d)  
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。 ,c7u  
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。 khN:+V|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9h38`*Im;  
至此链式操作完美实现。 u4#~ i0@  
d)GkXll1D  
@oqi@&L'C  
七. 问题3 VtzmY  
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。 !+45=d 5  
YNJpQAuSn)  
template < typename T1, typename T2 > F}B/-".^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ddl% V7  
  { 9Oo*8wvGG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;Jbc'V'fm  
} k *;{n8o?)  
/IJ9_To  
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: 88np/jvC{  
)47j8jL  
template < typename T1, typename T2 > -KwL9J4u  
struct result_2 ilRm}lU|x  
  { C3 b0`|5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mf]( 3ZL  
} ; X\^& nLa  
WQLHjGehe  
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? }M9DqZ;I  
这个差事就留给了holder自己。 &Rl3y\ r  
    (LT\ IJSM  
;vv!qBl|@  
template < int Order > \, %o>M'  
class holder; qtwT#z;Y  
template <> ;[OJ-|Q  
class holder < 1 > @maZlw1q  
  { p[@oF5M  
public : _KM$u>B8  
template < typename T > hKH$AEHEU}  
  struct result_1 gKs/T'PW  
  { Q 9gFTLQ  
  typedef T & result; (:y,CsR}4  
} ; 4j@kMe;RjZ  
template < typename T1, typename T2 > yS uLt@X  
  struct result_2 zA'gb'MmW  
  { Ef_F#X0#  
  typedef T1 & result; L=$?q/=-  
} ; -M1~iOb  
template < typename T > Hc&uE3=%sL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S QM(8*:X  
  { WJY4>7}{B@  
  return (T & )r; R%)2(\  
} RlslF9f  
template < typename T1, typename T2 > @!&Jgg53G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y( V3P nH  
  { LG Y!j_bD  
  return (T1 & )r1; _8x'GK tU  
} ;vI*ThzdD  
} ; m[@%{  
+J o 3rX'`  
template <> Vyq#p9Q  
class holder < 2 > hP4)8>  
  { i!.I;@  
public : Wlr&g xZ  
template < typename T > h=K36a)  
  struct result_1 e\^g|60f_  
  { w]W`R.  
  typedef T & result; _d\u!giy  
} ; GTp?)nh^  
template < typename T1, typename T2 > ^EC)~HP@C  
  struct result_2 `bZ2x@  
  { :tjgg]  
  typedef T2 & result; jHu,u|e0>S  
} ; E~<(i':  
template < typename T >  d-ag  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const un$ Z7W/  
  { T1Gp$l  
  return (T & )r; GCP{Z]u  
} [xZ/ZWb/  
template < typename T1, typename T2 > C-a*EG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aDN6MZM  
  { B@"SOX  
  return (T2 & )r2; kW<Yda<a  
} pBg|n=^  
} ; b"R, p=M  
wO2V%v^bp  
,c,Xd  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 RV0>-@/x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z)58\rtz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H-/; l54E  
6m, KL5>W  
return l(i, j) = r(i, j); Ism^hyL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]k ::J>84  
?AeHVQ :C  
  return ( int & )i; PwFQ#Z  
  return ( int & )j; zp7V\W; &  
最后执行i = j; Sc;iAi (  
可见,参数被正确的选择了。 3~[`[4n^  
p@?7^nIR*u  
3d,-3U  
L,Ao.?j  
P3>..fhoW  
八. 中期总结 S3ab0JM  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0`VD!_`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H Z;ZjC*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w+Z--@\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "*Lj8C3|n  
8 3z'#  
:X'*8,]KHH  
z +3<$Z  
LJRg>8  
ZNzR `6}  
九. 简化 kq)+@p  
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。 1s{ISWm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u @{E{  
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: 'O.+6`&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L.C ^E7;Z_  
  +-*/&|^等 p{iG{  
2. 返回引用。 *'UhlFed  
  =,各种复合赋值等 d&}pgb-Md  
3. 返回固定类型。 =y)p>3p}&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F^ I\X  
4. 原样返回。 $q Zc!Qc  
  operator, ^=eq .(>  
5. 返回解引用的类型。 LYd}w(}  
  operator*(单目) xN#bzma  
6. 返回地址。 vOos*&  
  operator&(单目) RL?u n}Qa  
7. 下表访问返回类型。 u] F7 0C^~  
  operator[] :7 qqjs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  Jt##rVN  
  operator<<和operator>> zq,iLoY[R  
iP<k1#k  
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。 BQyvj\uJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j y7  
;EgzC^2e  
template < typename Left > 6OfdD.y  
struct value_return t9G}Yd[T  
  { kP7a:(P_g  
template < typename T > 7cIC&(h5  
  struct result_1 -'I _*fu  
  { k4S} #!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l% rx#;=u  
} ; cqeR<len  
/SnynZ.q  
template < typename T1, typename T2 > :|Z$3q  
  struct result_2 R;H?gE^m-  
  { 1a<]$tZk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J__;.rnk  
} ; ykxbX  
} ; q^Z~IZ8IT  
'Pf_5q  
LYp'vZ!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VBu8}}Ql  
z )5S^{(  
下面我们来剥离functor中的operator() wb]*u7G t/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aGpCNc{+  
Hl4\M]]/&  
return l(t) op r(t) ddo ST``G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M(qxq(#{U  
return op l(t) PKi_Zh.D  
return op l(t1, t2) GtF2@\  
return l(t) op Z`rK\Bc  
return l(t1, t2) op >4,{6<|  
return l(t)[r(t)] %PzQ\c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vKU`C?,L  
:bwM]k*$  
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: =g@R%NDNV  
单目: return f(l(t), r(t)); zu52 p4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CE{z-_{ ^  
双目: return f(l(t)); D,k(~  
return f(l(t1, t2)); WElrk:b  
下面就是f的实现,以operator/为例 jRofG'  
R 4V \B  
struct meta_divide 0Qm"n6NQ  
  { j8pFgnQ  
template < typename T1, typename T2 > SC'BmR"ox  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^Z2kq2}a  
  { , 7Xqte  
  return t1 / t2; *9J1$Wa  
} 5|{)Z]M%9  
} ; !L77y^oV  
z/S,+!|z  
这个工作可以让宏来做: O7v]p  
M:_!w[NiLp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Xt ft*Z  
template < typename T1, typename T2 > \ 5^>n5u/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^OF5F8Tf/  
以后可以直接用 r:-WzH(Ms  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NH'iR!iGo  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mG_BM/$  
(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。。。) <{giHT  
Rv vh{U;t  
s|Zx(.EP  
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 }'lNi^"XL  
Q!K`e)R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [G a~%m  
class unary_op : public Rettype &eIGF1ws  
  { m=QCG)s  
    Left l; ,>u=gA&}  
public : VpSEVd:n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CN/IH   
4YLs^1'TG0  
template < typename T > >D ne? 8r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W}h|K:-S  
      { X/Y#U\  
      return FuncType::execute(l(t)); ~Eq\DK  
    } ('t kZt%8  
i&A%"lOI9  
    template < typename T1, typename T2 > XvskB[\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . |uLt J  
      {  5@ foxI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :M j_2  
    } kM!V .e[g  
} ; 8%[HYgd5)  
B;!f<"a8  
+yWR#[`n  
同样还可以申明一个binary_op RZO5=L9E  
6Nt$ZYS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (;}tf~~r  
class binary_op : public Rettype # .<V^  
  { 6^;^rUlm  
    Left l; Zn&k[?;Al  
Right r; <qhBc:kc  
public : hmZvIy(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yG&2UqX  
S$e Dnw~$  
template < typename T > u g\w\b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kd3QqVJBz1  
      { :Q_x/+-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {B0h+. C  
    } JRO$<  
pUCK-rL  
    template < typename T1, typename T2 > qX$u4I!,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5h8o4  
      { -(>qu.[8=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xhw-2dl*H  
    } 6z?gg3GV  
} ; `tE^jqrke5  
gi]ZG  
EvE,Dm?h  
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 W J+> e+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rg* J}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f-g1[!"F  
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。 X \f[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @u) 'yS  
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。。。 B8m_'!;;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H{V)g  
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) VXm[-  
下面是修改过的unary_op wqD5d   
7byCc_,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8~ #M{}  
class unary_op uLN[*D  
  { _8><| 3d  
Left l; )NT5yF,m  
  n.hElgkUOr  
public : W#XG;  
\M(* =5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M)!skU   
!QEL"iJ6M'  
template < typename T > ^bUxLa[.  
  struct result_1 B9X8  
  { 7>i2OBkAhB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k\N4@UK  
} ; w#(RW7":F  
[f!O6moR6  
template < typename T1, typename T2 > c8A`<-\MfB  
  struct result_2 [B^G-  
  { 44sy`e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; # |^^K!%  
} ; a<m-V&4x  
h qmSE'8  
template < typename T1, typename T2 > [s` G^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?4[H]BK  
  { :\yc*OtX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XM~~y~j  
} jm3G?Vnq  
pCU*@c!  
template < typename T > I^3:YVR&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nl1-kB)$e|  
  { 61_f3S(u  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vq ^]s $'  
} !gP0ndRJ=  
Yck~xt&]  
} ; N4UM82N  
9z ?7{2C  
K:5eek  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u&]vd /  
好啦,现在才真正完美了。 N[U9d}Zv  
现在在picker里面就可以这么添加了: x &=9P e(  
8#LJ*o  
template < typename Right > SH8/0g?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^J x$t/t  
  { XnUO*v^]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $'"8QOnJ?k  
} "5!BU&   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^_>!B)  
.ve *Vp  
m)&znLA  
SEF6B45}1  
\#dl6:"  
十. bind Q M 1F?F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +S~.c;EK  
先来分析一下一段例子 {G*QY%j^  
GsV4ZZ  
u oVNK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qv#]81i(1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eN-au/kN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BC/_:n8O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3Wx,oq;4-  
我们来写个简单的。 tRfm+hqRZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1BTIJ Gw  
对于函数对象类的版本: 9dKul,c  
7#2j>G{?]v  
template < typename Func > >nn Y:7m  
struct functor_trait KMjg;! y  
  { RKTb' 3H  
typedef typename Func::result_type result_type; B 0)]s<<  
} ; `M@Ak2gcR+  
对于无参数函数的版本: Y2T$BJJ  
cF+ X,]=6  
template < typename Ret > '$m7ft}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8i 0  
  { N$alUx*  
typedef Ret result_type; O/OiQ^T  
} ; py<_HyJ  
对于单参数函数的版本: n:#TOU1ix<  
uV]ULm#,i  
template < typename Ret, typename V1 > ", B'k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [CN$ScK,  
  { $3P`DJo  
typedef Ret result_type; eD;6okdP  
} ; }e{qW  
对于双参数函数的版本: K|^wc$  
TKI$hc3|L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D`o<,Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3y`F<&sA  
  { f7<pEGb  
typedef Ret result_type; .v`b[4M4  
} ; e~\QE0Oe:  
等等。。。 "pvZ,l>8f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mLwY]2T"  
$H2GbZ-I  
template < typename Func > h)x_zZ%>o  
struct func_return RA/EpD:H  
  { d@kc[WLD^  
template < typename T > FJS'G^  
  struct result_1 pP/@  
  { ')#,X^   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TZB+lj1  
} ; x8[MP?Wz  
>bm|%Ou"  
template < typename T1, typename T2 >  Ewo~9 4{  
  struct result_2 1]OSWCEm*[  
  { UuJjO^t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *^XbDg9  
} ; -|_ir-j  
} ; DJ;g|b  
4tc:.  
"S!3m9_#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <Gb %uny  
oRY!\ADR  
template < typename Func, typename aPicker > jX */piSq  
class binder_1 /oP^'""@je  
  { :BZ0 7`9  
Func fn; )iLM]m   
aPicker pk; D-ADv3E,  
public : I4e+$bU3  
^^?q$1k6r*  
template < typename T > l},NcPL`  
  struct result_1 gA^q^>7  
  { 8b&uU [  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Ww  
} ; SBfFZw)  
I3y9:4  
template < typename T1, typename T2 > FxU'LN<;HY  
  struct result_2 vv5i? F  
  { =!.m GW-Q}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (Wj2?k/]  
} ; -G`.y?  
Dz&+PES_k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;u-4KK  
v.g"{us  
template < typename T > M7dU@Ag  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SgM.B  
  { iS: #o>  
  return fn(pk(t)); 5M){!8"S)#  
} v,1F-- v  
template < typename T1, typename T2 > $ |<m9CW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >S#ul?  
  {  tFh|V pB  
  return fn(pk(t1, t2)); I$jvXl=$  
} ijYvqZ_  
} ; i$Z#9M9  
M?@p N<|  
_m'ysCjA  
一目了然不是么? fE;Q:# Z.  
最后实现bind 8A2 z 5Aa  
"> 90E^  
1/iE`Si  
template < typename Func, typename aPicker > cf;Ht^M\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AtHS@p  
  { uofLhy!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pv){sYUh  
} j}WByaZ&  
h4`9Cfrq,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tYe:z:7l?<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !]b@RUU  
'gTmH[be  
十一. phoenix NPJ.+ph  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (6qsKX  
f&I7,"v  
for_each(v.begin(), v.end(), @.$MzPQQI  
( Y;Y 1+jt  
do_ TSto9 $}*  
[ .[j%sGdKl  
  cout << _1 <<   " , " v'9m7$  
] +Ui_ O  
.while_( -- _1), |nxdB&1n  
cout << var( " \n " ) 5 2Hqu>  
) v\A.Tyy  
); '044Vm;/  
]PS\#I}  
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:  (_+;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 &8?`<   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Spj9H?m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kQIw/@WC  
IN!02`H  
OyVm(%Z   
template < typename Cond, typename Actor > b X,Siz:F  
class do_while 2*OxA%QELM  
  { 8z T0_vw  
Cond cd; &3DK^|Lq  
Actor act; ]Yz'8uts  
public : !#WqA9<  
template < typename T > ]b1Li}  
  struct result_1 .Q\\dESn"  
  { ZBM!MSf:  
  typedef int result_type; 'mV:@].le  
} ; q627<  
e}"wL g]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tOg=zXm   
A 7Y_HIo  
template < typename T > -!dQ)UEP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (F&YdWe:  
  { =,:K)  
  do ,2zKQ2z  
    { m&El)  
  act(t); #PAU'u 3{/  
  } (!</%^ZI  
  while (cd(t)); \E hr@g  
  return   0 ; Yj8&  
} DY3:#X`4  
} ; n|KKby.$  
qgexb\x\4  
e\N0@   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). - 9&g[  
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。 ]|LgVXEpx  
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。 z8iENECwj  
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。 14l; *  
下面就是产生这个functor的类: yT:!%\F9  
Pj!%ym3A  
!S,pRS+  
template < typename Actor > Z_itu73I  
class do_while_actor wn84?$BGd  
  { L@A9{,9Pl  
Actor act; hqW$k w  
public : 'NjSu64W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rPTfpeqN)  
0yQe5i}  
template < typename Cond > g i4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yq6LH   
} ; ETelbj;0  
:ICr\FY$  
sU%" azc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eH[y[~r  
最后,是那个do_ fsI`DjKi)  
.@K#U52  
i./Y w  
class do_while_invoker 065A?KyD  
  { cx:jUsb6  
public : 3- )kwy6L  
template < typename Actor > 9::YR;NY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VjTAN=  
  { C yf]`*  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3@HIpQM3  
} Pz {Ig  
} do_; e7|d=W  
sZm^&h;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4vGbG:x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H%T3Pc  
最后来说说怎么处理break和continue )"~=7)~<^  
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。 V"g~q?@F  
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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