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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J> |`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s_ $@N!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, qN(; l&Q  
-': tpJk  
an@Ue7  
'!GI:U+g  
  class filler J>&GP#7}  
  { xEqrs6sR  
public : P40eK0 e6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j'cS_R  
} ; M3;B]iRQD  
*?\Nioii  
vN+!l3O  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =$J2  
|&.)_+w  
Vh&KfYY  
6=D;K.!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~CscctD{;  
L"0L_G  
2sH5<5G'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jHzb,&  
"a7d`l:  
otx7J\4  
mB`r6'#=  
二. 战前分析 I Cs1=  
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。 =nl,5^  
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 7y3; F7V  
h !1c(UR  
* bK@A2`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OX2\H  
  /* --------------------------------------------- */ <R$|J|  
vector < int *> vp( 10 ); WF7RMQ51j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]Ea6Z  
/* --------------------------------------------- */ ?CC6/bE-{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;K!Or  
/* --------------------------------------------- */ D.~t#a A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ' wEP:}  
  /* --------------------------------------------- */ "Y+`U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]SI`fja/  
/* --------------------------------------------- */ P:+:Cm<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qA42f83  
'n=D$j]X  
@{G(.S  
/(w5S',EL  
看了之后,我们可以思考一些问题: J.*=7zmw  
1._1, _2是什么? 4{_5z7ody  
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。 IM+PjYJ  
2._1 = 1是在做什么? n9%rjS$  
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。 cVMTT]cj1  
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。 \[BnAgsF  
B.o&%5dG  
MD,-<X)Qy  
三. 动工 B4?P"|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: { !w]t?h  
oUqNA|l T  
'#fj)  
RK,~mXA  
template < typename T > 1/ a,7Hl  
class assignment 86i =N _  
  { _> *"6  
T value; {_Y\Y&#  
public : a?;{0I:Ln  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y<B| e91C  
template < typename T2 > <D__17W:;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >y?$aJ8ZV  
} ; pJmn;XbME  
ReY K5J=O  
sG3%~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /N $T[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K \O,AE  
[W2k#-%G  
Ne=D $o  
=hA/;  
  class holder j/sZ:Q  
  { <v\|@@X  
public : 76 y}1aa  
template < typename T > 6wGf47  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }&=C*5JN  
  { Zffzyh  
  return assignment < T > (t); n7 S[ F3  
} j,~h:MT  
} ; }{[F+|\>,e  
oOuWgr]0  
'p<(6*,"  
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: sV-9 xh)i  
(*|hlD~  
  static holder _1; \=.iM?T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NJ|8##Z>  
/V,:gLpQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V< J~:b1V  
而不用手动写一个函数对象。 6%)dsTAB  
-Z  @cj  
*b> ~L  
$Q62 7  
四. 问题分析 n84*[d}t  
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。 V97Eb>@  
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。 ,9=a(j"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g4Tc (k#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5{{u #W%=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'peFT[1> (  
<CeDIX t  
五. 问题1:一致性 =E{1QA0  
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?| @@+\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a 6[bF  
ibEQ52  
struct holder /']Gnt G.  
  { xmbkn}@A  
  // |ONkRxr@!  
  template < typename T > !}U&%2<69  
T &   operator ()( const T & r) const )wmXicURC  
  { {eS!cZJ  
  return (T & )r; B+,Z 3*  
} V0"UFy?i  
} ; $6R<)]6  
LvB-%@n  
这样的话assignment也必须相应改动: Z>'.+OW  
zcDVvP  
template < typename Left, typename Right > dKhDO`.s  
class assignment !RAyUfS  
  { #k*e>d$  
Left l; {l! [{  
Right r; #TRPq>XzD  
public : ji:JLvf]%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} flnoK%wi  
template < typename T2 > FSC74N/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5yuR[ VU  
} ; >$k_tC'"  
S'lZ'H/  
同时,holder的operator=也需要改动: o^biO!4,  
&*r YY\I  
template < typename T > }3ty2D#/:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c[f  
  { "4zTP!Ow  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NbSkauF~b  
} /(5 SJ(a  
[*Wq6n  
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。 Syo1Dq6z.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $s5LzJn  
5e6f)[}  
return l(rhs) = r; N.l+9L0b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [YLaR r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]W]o6uo7  
\GEFhM4)  
template < typename Tp > !SMIb(~[z  
class constant_t 9m/v^  
  { @/g%l1$`  
  const Tp t; ML9ZS @  
public : c R*D)'/tl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jA?A)YNQb  
template < typename T > Vr+X!DeY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _Y?p =;  
  { (Z fY/  
  return t; KY~p>Jmh  
} N`h,2!(j  
} ; `qbf_;\  
Rt}H.D #  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L'iENZ I$  
下面就可以修改holder的operator=了 GWsvN&nr  
^~'tQ}]!"  
template < typename T > omevF>b;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <lopk('7  
  { #N.W8mq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ["TUSf]  
} G:7HL5u  
x1VBO.t=*  
同时也要修改assignment的operator() N_Q)AXr)  
A)/8j2  
template < typename T2 > ND $m|V-C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FrT.<3  
现在代码看起来就很一致了。 <&^P1x<x  
A/ZZ[B-  
六. 问题2:链式操作 h8B:}_Cu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'Z5l'Ac  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <#/r.}.x  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W}{RJWr  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "*UN\VV+s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5#|D1A  
R-QSv$  
template < typename T > :59fb"^$  
struct result_1 +}1h  
  { {| ~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Se~< Vpo  
} ; Bp&7:snGt  
r{2V`h1/|  
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: Jy<hTd*q  
kd55y  
template < typename T > wzX(]BG  
struct   ref r'*x><m'  
  { jEU`ko_  
typedef T & reference; m-T@Og  
} ; \"k[y+O],4  
template < typename T > st4z+$L  
struct   ref < T &> <KY \sb9  
  { C.]\4e  
typedef T & reference; w8veh[%3n  
} ; }OZut!_  
*ay&&S*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n $Nb,/o  
c?(;6$A  
template < typename T > _EHz>DJ9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [7Fx#o=da  
  { fhwJ  
  return l(t) = r(t); =bKz$ _W  
} IkWV|E  
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。 ~t=73 fwB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oz8z%*9 (  
 >;qAj!'  
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 x)}.@\&%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y9<N#h#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xgp 6lO[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2eC`^  
最后的布局是: OKo)p`BX  
                Add ^+ J3E4  
              /   \ ]9A@iA  
            Divide   5 n3z]&J5fr  
            /   \ reP)&Fo  
          _1     3 "5wer5? t  
似乎一切都解决了?不。 V Zz>)Kz:  
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。 rd_!'pG  
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。 PP*',D3  
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: tRtoA5  
MA`.&MA.  
template < typename Right > rbt/b0ET  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WY& [%r  
Right & rt) const y1 qJ  
  { pLiGky  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {,X}Btnwp  
} wH0m^?a!3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $eu-8E'  
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。 9 $&$Fe  
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。 kVRh/<s  
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。 Ss~yy0  
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。 t,]E5,1  
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? af-  
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: -\|S=< g  
zn)Kl%N^  
template < class Action > Y=5}u&\   
class picker : public Action 'eYM;\%('  
  { BcaX:C?f  
public : UJ?qGOM3x>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V44M=c7E  
  // all the operator overloaded U(6=;+q  
} ; 7=@3cw H  
WKvG|YRDq  
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。 I]iTD  
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: zgn~UC6&  
Q<O(Ix  
template < typename Right > AuIg=-xR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i_{b *o_an  
  { kSUpEV+/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); igO,Ge8}  
} X3zpU7`Av+  
SL$ bV2T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p:Hg>Z  
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。 ;) XB'  
MO-7y p:K  
template < typename T >   struct picker_maker MO%kUq|pg  
  { :406Oa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G?dxLRy.do  
} ; ;_6 CV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a+=.(g  
  { HP(dhsd<c  
typedef picker < T > result; OzA'd\|  
} ; Q:^.Qs"IK  
zI{~;`tzN  
下面总的结构就有了: O.z\ VI2f  
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。 c`O(||UZT  
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。 s ;2ih)[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GyQ9we~  
至此链式操作完美实现。 TsF>Y""*M  
&xLCq&j 1  
PD $' ~2  
七. 问题3 LQz6op}R  
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。 ^-2|T__  
R5& R ~1N  
template < typename T1, typename T2 > uA;vW\fHr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .C\##   
  { jxqKPMf>@%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 11YpC;[o  
} ~-2Gx HO`  
<44A*ux  
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: Z/G?w D|B  
DIBoIWSuR  
template < typename T1, typename T2 > `M[o.t  
struct result_2 5j~1%~,#  
  { Xj5oHHwn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~-f"&@){,  
} ; TD-o-*mO  
S!8gy,7<J  
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? 4A)@,t9+  
这个差事就留给了holder自己。 $5\+Q W  
    *!MMl]gU?  
N;S1s0FN  
template < int Order > m[DCA\M o@  
class holder; tA8O( 9OV  
template <> .R]DT5  
class holder < 1 > 6~^ M<E  
  { ''Hx&  
public : e+<'=_x {  
template < typename T > bbs'>D3  
  struct result_1 Ctx`b[&KXX  
  { xG WA5[YV  
  typedef T & result; }fJLY\  
} ; 2rxz<ck(  
template < typename T1, typename T2 > T#.pi@PF>  
  struct result_2 Sjp ]TWj  
  { 722:2 {  
  typedef T1 & result; |8?DQhd}  
} ; B!1h"K5.($  
template < typename T > mtmTlGp6Lc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C7Fx V2  
  { b\S~uFq6  
  return (T & )r; apgR[=Oy  
} HCw,bRxm  
template < typename T1, typename T2 > N/78Ub  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JbAmud,  
  { mXs.@u/  
  return (T1 & )r1; ^[6el_mj  
} _tRRIW"Vx"  
} ; 8"}8Nrb0  
:-Ml?:0_X  
template <> zbI|3  
class holder < 2 > H128T8?r[  
  { Lp) P7Yt-  
public : rK\9#[?x  
template < typename T > ^yX>^1  
  struct result_1 x~Dj2 F]  
  { hp`ZmLq/[  
  typedef T & result; DTlId~Dyq  
} ; Mc&Fj1h5  
template < typename T1, typename T2 > .C` YO2,  
  struct result_2 O(6j:XD  
  { OT0IGsJ"'  
  typedef T2 & result; 6AdC  
} ; _2Mpzv  
template < typename T > {&J~P&,k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zo,066'+[.  
  { < 0YoZSNGj  
  return (T & )r; X'U~g$"(+  
} ,m8mh)K?0>  
template < typename T1, typename T2 > q ~^!Ck+#*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3W%j^nM  
  { w+wtr[;wwL  
  return (T2 & )r2; I1 Otu~%d  
} 5M/~ |"xk  
} ; 7Ie=(x8):  
_M+7)[xj=  
%DA&txX}w  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `?O0)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "8"aYD_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9w~SzpJ%  
zez|l  
return l(i, j) = r(i, j); }m'n1tm;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2$ &B@\WY  
\2]_NU5.  
  return ( int & )i; w {"1V7|  
  return ( int & )j; AVm+ 1  
最后执行i = j; KK6n"&TVa  
可见,参数被正确的选择了。 |-;VnC&UY  
[(gXjt-  
2v2XU\u{t  
<# RVA{  
$ nHD,h  
八. 中期总结 l*6Zh "o:  
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: l&}}Io$?@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :.r_4$F:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /M+Du,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b\"w/'XX  
Nke!!A}\|  
J/O{x  
{}$Zff   
s*s~yH6  
|Fi5/$S.  
九. 简化 R|v'+bv  
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。 |q58XwU `  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eZaSV>27  
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: Fs].Fa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0ZM(heQ  
  +-*/&|^等 B\v+C!/f |  
2. 返回引用。 15,JD  
  =,各种复合赋值等 }f]Y^>-Ux  
3. 返回固定类型。 3+15 yEeA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pF4Z4?W  
4. 原样返回。 s2#Ia>5!  
  operator, ==&  y9e  
5. 返回解引用的类型。 LP=j/qf|  
  operator*(单目) r!+{In+Z  
6. 返回地址。 xC,x_:R`  
  operator&(单目) TI8r/P? ]V  
7. 下表访问返回类型。 KWZhCS?[(  
  operator[] W3:Fw6v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aL( hWE  
  operator<<和operator>> sl `jovT[Y  
qD4]7"9  
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。 >m>F {v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V`1,s~"q  
d51'[?(  
template < typename Left > })H d]a  
struct value_return +yp:douERi  
  { H*'1bLzq  
template < typename T > }=5>h' <  
  struct result_1 RqtBz3v  
  { R7kkth  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0RT8N=B83  
} ; #cu{AdK  
y%SxQA +\  
template < typename T1, typename T2 > wQSye*ec  
  struct result_2 [b:&y(  
  { N2v/<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FfdB%  
} ; G}fB d  
} ; c3^!S0U  
nt#9j',6Rn  
#$I@V4O;#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ->8Kd1^F  
P.'.KZJ:WD  
下面我们来剥离functor中的operator() mdWA5p(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vR!+ 8sy$  
> S>*JP  
return l(t) op r(t) L"qJZU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tWIs |n  
return op l(t) :&IHdf0+  
return op l(t1, t2) ;=Ma+d#  
return l(t) op >>y`ap2%V  
return l(t1, t2) op jk9f{Iu  
return l(t)[r(t)] %S`& R5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >A$L&8'C  
&-3 e3)  
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: 9D T<  
单目: return f(l(t), r(t)); +e>SK!kB7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gV2vwe  
双目: return f(l(t)); )`DVPudiy  
return f(l(t1, t2)); T/_u;My;  
下面就是f的实现,以operator/为例 S&_03  
S6<o?X9,I  
struct meta_divide YThVG0I =  
  { T$5wH )<  
template < typename T1, typename T2 > r#sg5aS7O|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /Y #8.sr  
  { ZnEgU}g<2  
  return t1 / t2; * Gg7(cnpw  
} rNP;53FtZl  
} ; B\J[O5},  
O[ma% E*0  
这个工作可以让宏来做: q+?&w'8  
74Jx\(d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =Z\q``RBy  
template < typename T1, typename T2 > \ *k{Llq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d@ZDIy  
以后可以直接用 kTL{Q0q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )Te\6qM  
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 U,W OP7z  
(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。。。) |! 9~  
q8{Bx03m6  
xV> .]  
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 ,U{dqw8E{  
8W&1"h`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LIDi0jbrq  
class unary_op : public Rettype >ywl()4O  
  { $H<_P'h-B  
    Left l; +~V%R{h  
public : -'&l!23a~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6s@!Yn|?  
? NoNg^Of  
template < typename T > Ku[q #_7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const If&))$7u  
      { MT{1/A;`)  
      return FuncType::execute(l(t)); i+`8$uz  
    } +3))G  
Es[3Ppz  
    template < typename T1, typename T2 > {QEvc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;6 V~yB  
      { ^tTM 7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @WazSL;N  
    } l"J#Pvi  
} ; w"v96%"Y  
#66i!}  
Ic3a\FTr\  
同样还可以申明一个binary_op 1feVFRx'  
L 0Ckw},,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y$OE[nGi%X  
class binary_op : public Rettype :a8Sy("  
  { %RW*gUvc]  
    Left l; Ea4zC|;  
Right r; H ezbCwsx&  
public : ZKI8x1>Iq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @0@WklAJA  
3uw3 [ SR1  
template < typename T > kiF}+,z"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +wj}x?ZeV  
      { o"qxR'V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n{W(8K6d@[  
    } :"y2u   
TTO8tT3[6}  
    template < typename T1, typename T2 > b\\l EM>o1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &t UX(  
      { uBG!R#T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0=+feB1T  
    } 8}BM`@MG  
} ; wtbN @g0  
?* +>T@MH  
;QVTb3Th  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~"*W;|)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xsU%?"r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r5Q#GY>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 zjH8 S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |a) zuC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 g\B ? |%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C\{ KB@C\*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |J@ &lBlq  
下面是修改过的unary_op jjrE8[  
IPTFx )]G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IT#Li  
class unary_op sMLXn]m  
  { ~zZOogM<  
Left l; qQf NT.  
  KO`dAB F}  
public : p/eaO{6 6  
3;jx Io$,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CY':'aWfa<  
o;DK]o>kH  
template < typename T > R:l&2  
  struct result_1 k{{ Y2B?C  
  { -k:x e:$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P( -   
} ; *" OlO}o  
=i}lh}(  
template < typename T1, typename T2 > qHheF%[\5  
  struct result_2 ;Y8>?  
  { cBbumf9C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xhyn! &H5  
} ; "J*>g(H53  
t>a D;|Y  
template < typename T1, typename T2 > )n<p_vz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Ar,HaX-  
  { p,f$9t4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J8@.qC'!  
} _B^X3EOc  
2z$!}  
template < typename T > O> _ F   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EUh_`R  
  { o\><e1P  
  return OpClass::execute(lt(t)); IMM+g]#e  
} 3.P7GbN  
eB_r.R{  
} ; KiFTj$w,  
2yFT` 5+H4  
9Nna-}e?W  
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 \ntUxPox.  
好啦,现在才真正完美了。 +Q"~2_q5/;  
现在在picker里面就可以这么添加了: T.')XKP)1N  
R i,_x  
template < typename Right > yJ ]Va $M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a[z$ae7  
  { EbX!;z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %CnNu  
} QBi]gT@&g  
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。 /s+IstW  
 ~H   
a9 q:e  
TF!v,cX  
f[R~oc5P0  
十. bind A n`*![  
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。 .#iot(g  
先来分析一下一段例子 |*b-m k  
6ce-92n  
.p o,.}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ."O%pL]!/b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z1v~tqx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n53c} ^  
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。 Wb cm1I)  
我们来写个简单的。 =O8>[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: FIVC~LDd  
对于函数对象类的版本: m__pQu:  
> KdV]!H  
template < typename Func > 7Nk|9t  
struct functor_trait 0b n%L~KU  
  { )cP)HbOd=  
typedef typename Func::result_type result_type; Y.tT#J^=  
} ; ZMiOKVl  
对于无参数函数的版本: q~W:W}z  
h9}*_qc&kV  
template < typename Ret > FINHO058^Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nfGI4ZE  
  { q TN)2G  
typedef Ret result_type; 5U+4vV/*  
} ; H=f| X<8  
对于单参数函数的版本: <;~u@^>  
{i8 zM6eC  
template < typename Ret, typename V1 > )$df6sq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |KS,k|).  
  { `JPkho  
typedef Ret result_type; q-_!&kDK"  
} ; R)\^*tkz7  
对于双参数函数的版本: 6'@{ * u  
ybJwFZ80  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J,u-)9yBA<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'U`;4AN  
  { gOW8 !\V  
typedef Ret result_type; EEL3~H{(  
} ; Pgy[\t2K  
等等。。。 iQ2j ejd3(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qz (x  
n;N79`mZC  
template < typename Func > 4sn\UuKyL  
struct func_return 8 p[n>qV9  
  { ^IIy>  
template < typename T > IVxZ.5:L$  
  struct result_1 /"j 3B\`?  
  { kV5)3%?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [?KGLUmTAI  
} ; fbOqxF"?we  
h3 XS t  
template < typename T1, typename T2 > YE{t?Y\5  
  struct result_2 .#|?-5q/iN  
  { =D Q :0w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +>vKI8g*RH  
} ; !%('8-x%  
} ; hp9U   
PzNPwd  
Q-gVg%'7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xHJkzI  
F!0iM)1o  
template < typename Func, typename aPicker > ';/J-l/SE  
class binder_1 IY#:v%U  
  { e}d(.H%l0  
Func fn; 'EAskA] *  
aPicker pk; !+^'Ej)z  
public : 8SKrpwy  
<L#d <lx  
template < typename T > jj2\;b:a0  
  struct result_1 <TRhnz  
  { y3s+.5;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wAprksZL#  
} ; \?^2}K/  
Rxd4{L )n  
template < typename T1, typename T2 > )XK\[tL  
  struct result_2 "yaxHd  
  { 6,3o_"J!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &o;0%QgF  
} ; Ms(xQ[#+  
\{lv~I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $Xu3s~:S  
UGhEaKH~R  
template < typename T > _q27 3QG/"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &HM-UC|  
  { J @"#  
  return fn(pk(t)); #lP8/-s^  
} f`uRC-B/  
template < typename T1, typename T2 > -o6rY9\_!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xZ9:9/Vg  
  { Vi8A4  
  return fn(pk(t1, t2)); != ,4tg`  
} NFs5XpZ~  
} ; D%YgS$p[M$  
U4pIRa)S  
RU:Rt'  
一目了然不是么? ^QRg9s,T<  
最后实现bind { :tO RF  
ump~)?_B  
1q;v|F  
template < typename Func, typename aPicker > 37/n"\4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WD[eoi  
  { \beO5]KS<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }Q/onB t  
} o|(5Sr&H  
.gRj^pu   
2个以上参数的bind可以同理实现。 G21o @38e  
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。 'jtC#:ePK  
&N|$G8\CY  
十一. phoenix &r5q,l&@n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +$,Re.WnP  
Pd*[i7zhC  
for_each(v.begin(), v.end(), N6U d(8*  
( !Lf<hS^  
do_ Z'JS@dV  
[ =?fz-HB  
  cout << _1 <<   " , " 9t"Rw ns  
] zH8E,)  
.while_( -- _1), SiratkP9n7  
cout << var( " \n " ) 9E!le=>  
) XIHN6aQ{X  
); NB"S ,\M0  
du3f'=q6|  
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: ETe4I`d{  
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 :HkBP90o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y`|+sND  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  P#,u9EIJ  
>H2`4]4]  
7F^d-  
template < typename Cond, typename Actor > FK|O^- >B  
class do_while 0+1wi4wy/  
  { 1 DWoL}Z  
Cond cd; kSQ8kU_w+  
Actor act; AZtS4]4G)  
public : 4q$~3C[  
template < typename T > 3FEJ 9ZyG  
  struct result_1 C|(A/b  
  { RU)35oEV|  
  typedef int result_type; g,Z A\R~  
} ; @ D+ftb/  
R?2sbK4Cz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |y\Km  
^NW[)Dq1<  
template < typename T > `2~>$Tr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ac7^JXh%  
  { GP|=4T}Bf  
  do iHK~?qd}  
    { f& 4_:'-,  
  act(t); ^rkKE dd  
  } e%4?-{(  
  while (cd(t)); =P- &dN  
  return   0 ; DHidI\*gT  
}  6 K $mW  
} ; G7-BeA8  
h`fVQN.3  
KaGUpHw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !,WGd|oJ  
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。 97}]@xN=  
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。 )M*w\'M  
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。 )^h6'h`  
下面就是产生这个functor的类: o9?@jjqH  
cpY {o^  
xS18t="  
template < typename Actor > /YKd [RQ  
class do_while_actor <O x[![SR  
  { +)Te)^&v%  
Actor act; \ /-c)  
public :  s>rR\`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FB=oGgwwq  
HDyf]2N*N  
template < typename Cond > y>{: [L9*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'Pz%c}hJ  
} ; kH!Z|P s?R  
`h}eP[jA  
C \ Cc[v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $o"nTl  
最后,是那个do_ 2`yhxO  
fF:57*ys  
Ku;fZN[g  
class do_while_invoker ?M2(8 0  
  { LyUn!zV$(  
public : G#iQX`  
template < typename Actor > _iwG'a[`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^({)t  
  { >hKsj{=R7  
  return do_while_actor < Actor > (act); P{L=u74b{x  
} ~KK 9aV{  
} do_; LvG.ocCG  
Y~~Dg?e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0V%c%]PH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  >DL  
最后来说说怎么处理break和continue 337.' |ZE  
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。 3WV(Ok  
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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