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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |kJ%`j(7R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Qkcjr]#^$  
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, 7f3O  
6gH{ R$7L=  
cl@g  
k V;fD$iW;  
  class filler -0Cnp/Yj@  
  { )G~w[~  
public : q?):oJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KC`q#&dt  
} ; */^QH@P  
cPDQ1qre!  
k D5!}+y  
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: |'d>JT:  
I_1e?\  
I%j_"r9-I  
PPkx4S_>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =K\r-'V  
*=AqM14 @  
bD ^b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h[o6-f<D  
as*4UT3  
#P<N^[m  
Hnk:K9u.B:  
二. 战前分析 "ZwKk G  
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。 ,<-G<${  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6$\jAd|  
_8,()t'"  
{vEOn-(7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m_+sR!\H8  
  /* --------------------------------------------- */ UCW V2Mu  
vector < int *> vp( 10 ); F+m }#p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ep9W-n?}  
/* --------------------------------------------- */ "]K>j'^Zs<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MN ^Aw9U  
/* --------------------------------------------- */ `d7n?|pD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zf$Np50@(  
  /* --------------------------------------------- */ $5x ,6[&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eI45PMP  
/* --------------------------------------------- */ rf~Y6U?7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8N&+7FK  
1u3, '8F  
Rk!X]-`=  
WOzf]3Xcj  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5GA C`}}  
1._1, _2是什么? ,R%q}IH#  
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? [e[<p\]  
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。 I9h ?;(  
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。 H0m|1 7  
tW WWx~k  
Wbr+ KX8)  
三. 动工 xvl3vAN9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A,  3bC  
f+8wl!M+6  
o1 M$.*  
n3A aZp[  
template < typename T > (aOv#Vor]%  
class assignment {9UEq0  
  { >leU:7  
T value; 4=<tWa|@9  
public : 1`ayc|9BR  
assignment( const T & v) : value(v) {} q$I:`&  
template < typename T2 > hn#1%p6t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q`-;AG|xF  
} ;  (x/k.&  
X 1 57$  
okbQ<{9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DC{>TC[p1k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,) J~,^f6  
9IX/wm"  
lXcx@#~  
pe^u$YE  
  class holder '!/<P"5t  
  { KQB3 m"  
public : 0c}  }Q  
template < typename T > yKO`rtP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +$g}4  
  { %CK^Si%+  
  return assignment < T > (t); ^fZ&QK  
} (sh)TBb5  
} ; >=[(^l  
 }Y;K~J  
gNt(,_]ZR  
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: ZYC<Wb)I  
1t)il^p4[;  
  static holder _1; `@nl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q ]}Hd-  
Lhqz\o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )wT-8o  
而不用手动写一个函数对象。 :j+ ZI3@  
@`gk|W3  
r-:Uz\gM  
iof-7{+3_  
四. 问题分析 q FAT]{{  
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。 N;\'N ne  
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。 l<A|d{"]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #{?qNl8F*J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zAiXo__x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rx]  @A  
ax(c#  
五. 问题1:一致性 V#iPj'*   
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?| V,%=AR5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S:O O0<W  
xL\0B,]  
struct holder thI F&  
  { Evedc*z~P  
  // 97}OL`y  
  template < typename T > ZjF 4v  
T &   operator ()( const T & r) const oz,e/v8~  
  { C#Na&m  
  return (T & )r; ; #&yn=^  
} +mn ,F};  
} ; Le\?+h42>  
PpAu!2lt9  
这样的话assignment也必须相应改动: "vOwd.(?N  
L U={")TdQ  
template < typename Left, typename Right > ]"?)Z  
class assignment sVOyT*GY  
  { PK`D8)=u  
Left l; t+!$[K0/  
Right r; hpD!2 K3>  
public : 'h,VR=e<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NA~Vg8  
template < typename T2 > tP$<UKtU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R}!:'^  
} ; d'NIV9P`j]  
UWd=!h^dt  
同时,holder的operator=也需要改动: ui/a|Q  
LGw$v[wb  
template < typename T > $7^o#2 B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pe 1R(|H  
  { :gWu9Y|{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1pgU}sRk  
} (&F ,AY3A  
ZZzMO6US0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 pC@{DW;V6R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {#@W)4)cA  
"i[@P)  
return l(rhs) = r; vVFy*#I#_[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +l<5#pazx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V<T9&8l+:  
<h:x=  
template < typename Tp > 6\q]rfQ  
class constant_t rE.;g^4p  
  { RwpdRBb  
  const Tp t; D$I5z.a  
public : wNpTM8rfU#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y,^@P  
template < typename T > ).`1+b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !xo{-@@wS  
  { 5>D>% iaHv  
  return t; d,B:kE0Y  
} sN9&,&W1  
} ; BHU6t<G  
KUlp"{a`,K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3sy (vC  
下面就可以修改holder的operator=了 ;;6uw\6 O  
!Fd~~v  
template < typename T > RAgg:3^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C26>BU<  
  { 3u*4o=4e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \o*5  
} |EX(8y  
TJ6*t!'*X  
同时也要修改assignment的operator() A>o *t=5  
5K>3My#  
template < typename T2 > ~j}cyHg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5m&9"T.w  
现在代码看起来就很一致了。 `ZyI!"  
/ F4zg3  
六. 问题2:链式操作 e> e}vZlX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @#T|Y&  
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。 $_"'&zQ'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7q?, ?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3Q.#c,`jV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PNgY >=Y  
l rlgz[  
template < typename T > W$hx,VEy`  
struct result_1 9PXFRxGA  
  { -#u=\8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %)zodf  
} ; r!_-"~`7E  
w0rRSD4S8B  
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: f e\$@-  
G\2 CR*  
template < typename T > 4'/nax$Bx;  
struct   ref ls\WXCH  
  { =.Pw`.  
typedef T & reference; S"NqM[W  
} ; I_} SB|  
template < typename T > CkOz  
struct   ref < T &> N +Yxz;Mg  
  { y" RF;KW>  
typedef T & reference; $p#Bi-&  
} ; AG`L64B  
A5c%SCq;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KX,S  
;=)k<6  
template < typename T > wh$sn:J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iVhJ t#_b  
  { >E;uU[v)I  
  return l(t) = r(t); \A 2r]  
} K[YI4pt7  
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。 kCWV r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YxYH2*q@  
>JHryS.j$4  
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 j4gF;-m<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N.,X<G.H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `i3NG1 v0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q9KHmhUD  
最后的布局是: fInb[  
                Add 0L2F[TN  
              /   \ DR5\45v  
            Divide   5 36}?dRw#p  
            /   \ o4G?nvK-  
          _1     3 5d Eh7XL  
似乎一切都解决了?不。 SYAyk  
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。 Pr':51(  
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{sH3Y#l  
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: #xsE3Wj-X  
##,a0s^  
template < typename Right > &#{Z( h.de  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V\ZGd+?  
Right & rt) const UOv+T8f=  
  { k9sh @ENy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vYwYQG  
} %KC yb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F~R;n_IJ  
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。 hgYZOwQ  
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。 0fb2;&pUa  
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。 s Ep"D+f  
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。 R1adWBD>  
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? + [iQLM?zo  
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: 132{# tG]  
}|0^EWL  
template < class Action > 2J7:\pR^  
class picker : public Action %aG5F}S2~  
  { 9vuyv*-}e  
public : g/ T   
picker( const Action & act) : Action(act) {} | k&Ck  
  // all the operator overloaded \(?rQg@U  
} ; hci6P>h<ia  
? &o2st  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 pA'4|ffwe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zqimR#u  
cvn@/qBq*t  
template < typename Right > "%`1 ]Fr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dU&a{ $ku[  
  { <Th6r.#?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yZ0-wI  
} g!g#]9j  
jD$,.AVvz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \j@OZ   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ],@rS9K  
C)[,4wt,  
template < typename T >   struct picker_maker @E&J_un  
  { NW~N}5T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; so,t   
} ; NO*u9YH?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ((YMVe  
  { wL+s8#{  
typedef picker < T > result; QyEn pZ8?a  
} ; *RI]?j%B  
l.67++_  
下面总的结构就有了: |XaIx#n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C.WX.Je  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 LA!?H]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k|e7a2Wwt  
至此链式操作完美实现。 EaO6[E  
2,DXc30I  
lp.ldajN  
七. 问题3 K^ vIUZ>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Kfbb)?  
u(z$fG:g  
template < typename T1, typename T2 > qk%;on&`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ih58 <Up5  
  { 66g9l9wm(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S5gyr&dm  
} Y z<3JRw  
u0JB\)(-/h  
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: UFXaEl}R   
B{QBzx1L9c  
template < typename T1, typename T2 > T;Lkaxsn  
struct result_2 w#ZoZZ wh  
  { 5dx$HE&b)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -RE^tW*Yy  
} ; I,E?h?6Y  
&fDIQISC  
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? Tr_w]'  
这个差事就留给了holder自己。 m]'#t)B_m  
    y*4=c _Z  
:vmH]{R  
template < int Order > {j{u6i  
class holder; 8o3E0k1  
template <> xsIY7Ss U  
class holder < 1 > J4k=A7^N  
  { 2":pE U{E  
public : Q 1U\D  
template < typename T > h=W:^@G  
  struct result_1 %:M ^4~dc  
  { ${<%" hR$  
  typedef T & result; LD+{o4i  
} ; 216RiSr*  
template < typename T1, typename T2 > TJ2=m 9Z  
  struct result_2 {0[tNth'h  
  { >BV^H.SO|1  
  typedef T1 & result; x) ,eI'mf  
} ; ]3D0R;  
template < typename T > b_$4V3TA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (o 5s"b  
  { EuEZ D +  
  return (T & )r; =rMUov h  
} 9e<.lb^tP  
template < typename T1, typename T2 > NpE*fR')  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IB(6+n,6s  
  { d?y4GkK  
  return (T1 & )r1; 3(="YbZ  
} +>8'mf  
} ; C/q'=:H;  
us1Hu)  
template <> 1jx:;j  
class holder < 2 > S.mG?zbw  
  { {AhthR%(1  
public :  U'k*_g  
template < typename T > DEBB()6,  
  struct result_1 2bv=N4ly  
  { x!?u^  
  typedef T & result; f&=AA@jLv  
} ; XPavReGf  
template < typename T1, typename T2 > h&M{]E9=  
  struct result_2 4svBzZdr  
  { HCIU!4rH  
  typedef T2 & result; _mj,u64  
} ; Yz'K]M_Dq  
template < typename T > y8d]9sX{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8Q.T g.  
  { ])[[ V!1  
  return (T & )r; OyStqi  
} )\1QJ$-M&  
template < typename T1, typename T2 > KKb,d0T[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IY_iB*T3jt  
  { ]P9l jwR  
  return (T2 & )r2; kGH}[w  
} g1;:KzVv  
} ; fJ=0HNmX  
sSr&:BOsi  
$| zX|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d8DV[{^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t*=CZE-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EH- sZAv  
`jDTzhO~  
return l(i, j) = r(i, j); 5^}\4.eXo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %h hfU6[  
O;+ maY^l  
  return ( int & )i; NyaQI<5D  
  return ( int & )j; n"h `5p5'  
最后执行i = j; I:E`PZ  
可见,参数被正确的选择了。 MH =%-S   
FDv<\2+ c  
X1:V<,}"  
a Fl;BhM  
i"1Mfz~e  
八. 中期总结 O+nEXS\rQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <!&[4-;fU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HNb/-e ,"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S%$ }(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^8]NxV@l  
)~& CvJ  
aacpM[{f  
]N/=Dd+|  
-5)H<dAQZ  
%{7|1>8  
九. 简化 >d(~# Z`  
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。 EW}Bzh>b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ##q2mm:a9P  
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: bpOYHc6,*`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'g">LQ~a+  
  +-*/&|^等 ):P?  
2. 返回引用。 # ncRb  
  =,各种复合赋值等 l.(v^3:X  
3. 返回固定类型。 *o]L|Vu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) > ;jZa  
4. 原样返回。 3(``#7  
  operator, `b?R#:G  
5. 返回解引用的类型。 Av$]|b  
  operator*(单目) W1WYej"  
6. 返回地址。 4%{,] q\p  
  operator&(单目) zp6C3RG(  
7. 下表访问返回类型。 af6M,{F  
  operator[] |e=,oV"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ay4 %  
  operator<<和operator>> \Yy$MLs  
['b}QW@Fx  
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。 4aug{}h("  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [Hx0`Nc K  
tCw<Ip  
template < typename Left > %3s1z<;R[S  
struct value_return *}Xf!"I#]N  
  { #`~C)=-  
template < typename T > +<'Ev~  
  struct result_1 -TLlwxc^%  
  { I"xo*}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?K1/ <PE+  
} ; "H2EL}3/]  
WEAT01  
template < typename T1, typename T2 > mR!1DQ.\<  
  struct result_2 D,FHZD t  
  { [.K1i ZyTi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X enE^e+9  
} ; u]:oZMnj  
} ; {0r0\D>bw  
V[mT<Lc  
2v:]tj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P i=+/}  
'_<{ p3M  
下面我们来剥离functor中的operator() sXqz+z$*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bkRLC_/d  
n*o-Lo+Fe.  
return l(t) op r(t) "WlZ)wyF%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6d:zb;Iz  
return op l(t) <<UB ^v m  
return op l(t1, t2) 6 o^,@~:R  
return l(t) op \TIT:1  
return l(t1, t2) op ]{!U@b  
return l(t)[r(t)] eFipIn)b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bT</3>+C  
/Jta^Bj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Nv$ R\'3  
单目: return f(l(t), r(t)); Id*Ce2B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PYQ;``~x  
双目: return f(l(t)); W=lyIb{?^0  
return f(l(t1, t2)); XFg 9P}"  
下面就是f的实现,以operator/为例 :X"?kK0V  
xP_cQwm`1  
struct meta_divide a@8v^G  
  { `Nv=B1  
template < typename T1, typename T2 > w}L]X1#sF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U] ~$g}!)  
  { (DJ"WG  
  return t1 / t2; FSP+?((  
} eP.wOl  
} ; w2Us!<x  
1Vsz4P"O $  
这个工作可以让宏来做: A_V]yP  
]E7F /O/.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3^IpE];+:u  
template < typename T1, typename T2 > \ B{/R: Hm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8Pfb~&X^Ws  
以后可以直接用 Y5f1lUT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q}`0W[a ~  
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}eB>Kn  
(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。。。) ,NOsFO-`<  
E{`kaWmC&~  
i 6R~`0>Q  
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 F7A=GF'  
ZLc -RM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %}[i'rT>  
class unary_op : public Rettype ]5mnew  
  { Jlri*q"hE  
    Left l; 6wPaJbRtaM  
public : EH$1fvE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \4&fxe  
u&^b~# T  
template < typename T > UG'Q]S#!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i% w3/m  
      { 8k2?}/+  
      return FuncType::execute(l(t)); \?w2a$?6w  
    } !6n_}I-W  
l#m#c6;=  
    template < typename T1, typename T2 > NYt&@Z}]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >/g#lS 5  
      { P !AEf#1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B+Rm>^CBm  
    } t;\kR4P  
} ; t!*?dr  
H6kR)~zhf  
6,o~\8ia  
同样还可以申明一个binary_op |pm7_[  
WM Fb4SUR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J\/cCW-rF  
class binary_op : public Rettype J cPtwa;q@  
  { %.vQU @2A  
    Left l; 8R2QZXJb-  
Right r; ht7l- AK  
public : bmJ5MF]_fG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ztnFhJ<a$  
;ZH3{  
template < typename T > yaD~1"GA'O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,C K{F  
      { E d"h16j?z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _+p4Wvu~0  
    } M V<^!W  
wL;l Q&  
    template < typename T1, typename T2 > "*($cQ$v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QU4h8}$  
      { #J@[Wd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s2teym,uG  
    } 0x'#_G65y  
} ; ZNJ@F<  
o%v0h~tn  
uH/J]zKR  
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 Z&#('Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0M*Z'n +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rw: c  
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。 $RYa6"`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mIurA?&7!  
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。。。 ^]7}YF2|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (^s>m,h  
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) O9vQp  
下面是修改过的unary_op 9G9fDG#F\I  
"k/;[ Wt]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w0ht  
class unary_op >v:y?A,  
  { 5Ec6),+&  
Left l; {F3xJ[  
  p rYs $j  
public : oT^{b\XN  
LISM ngQ.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ./,/y"x  
lm!.W5-l  
template < typename T > qo p^;~  
  struct result_1 B$- R-S6  
  { &7<TAo;O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $AfM>+GQ`n  
} ; RLw;(*(g  
h^?\xm|  
template < typename T1, typename T2 > { WIJC ',Y  
  struct result_2 g>Y|9Y  
  { UADFnwR[R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IT(lF  
} ; Rd2qe /  
#,,d>e  
template < typename T1, typename T2 > [ad@*KFxy3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aAJU`=uq  
  { J]v%q,"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aIJt0;  
} ~5_Ad\n9  
pv*,gSS  
template < typename T > Y'yH;M z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DKne'3pH  
  { TFH\K{DM  
  return OpClass::execute(lt(t)); mk1bcK9  
} DSC$i|  
: e]a$  
} ; Qc gRAo+u  
*i]=f6G  
1xD=ffM>8N  
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 E^QlJ8  
好啦,现在才真正完美了。 #OIcLEn%  
现在在picker里面就可以这么添加了: aEM%R<e  
s}j{#xT  
template < typename Right > A9f)tqbc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u xW~uEh  
  { Z9MdD>uwi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WP?TX b`5  
} M4zm,>?K  
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。 Ey_" ~OB  
ZYI{i?Te#  
/]=C{)8  
wp#'nO  
9S-Z& 2L  
十. bind PUF/#ck  
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。 _&N2'hG=sn  
先来分析一下一段例子 /`f^Y>4gD  
B-.gI4xa  
AmaT0tzJC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]e^c=O`$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }R1< 0~g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s>0't  
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。 T,]7ICF#  
我们来写个简单的。 R<[qGt|L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :A1{d?B  
对于函数对象类的版本: Qy.w=80kf  
#cnq(S=.  
template < typename Func > L[^9E'L$  
struct functor_trait {p;zuCF1  
  { ~;1l9^N|  
typedef typename Func::result_type result_type; ~KW,kyXBnD  
} ; |UK}  
对于无参数函数的版本: K<pV  
hCCiD9gz  
template < typename Ret > }2(,K[?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JQV%fTHS  
  { LA@w:Fg  
typedef Ret result_type; "]z-: \ V  
} ; <%maDM^_\(  
对于单参数函数的版本: MOsl_^c  
[21 =5S  
template < typename Ret, typename V1 > 3|1i lP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w9NHk~LHKF  
  { ux_Mrh'  
typedef Ret result_type; ?**+e%$$  
} ; eln&]d;  
对于双参数函数的版本: >}!mQpAO  
:X.b}^Z(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +VCGlr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b+@JY2dvj  
  { VG,u7A*Z#  
typedef Ret result_type; BlXB7q,  
} ; }RmU%IYc  
等等。。。 kD*2~Z?;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ys@}3\Mc  
an|x$e7|?  
template < typename Func > p8Q,@ql.  
struct func_return }*lUah,@  
  { +w.JpbQ&  
template < typename T > >c9a0A  
  struct result_1 nx8a$vI-TY  
  { PIH*Rw*GKZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z0o~+Ct$  
} ; $4tWI O  
!|O~$2O@  
template < typename T1, typename T2 > U7oo$gW%|T  
  struct result_2 "Jt.lL ]5  
  { 4zJtOK?r"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z7_m)@%;kk  
} ; JS*m65e  
} ; um4yF*3b9  
4d8B`Fa9  
t*>R`,j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 enp)-nS0  
7 qj9&bEy  
template < typename Func, typename aPicker > t: #6sF  
class binder_1 Ttxqf:OMf  
  { UVw~8o9s  
Func fn; ag*mG*Z  
aPicker pk; :cq9f2)  
public : 0TGLM#{  
>S'17D  
template < typename T > +RnkJ* l  
  struct result_1 J(c{y]`J  
  { YN`H BFH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  A-4h  
} ; J.ck~;3  
% !du,2  
template < typename T1, typename T2 > 6ek;8dL  
  struct result_2 ?pn}s]*/  
  { S zUpWy&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oo=Qt(#  
} ; &4b&X0pU  
/%&2HDA)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %n hm  
c0hwc1kv-  
template < typename T > WAn~ +=Ax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (*oL+ef-C  
  { l-ct?T_@  
  return fn(pk(t)); &_"]5/"(  
} ]`&Yqg  
template < typename T1, typename T2 > B x (uRj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Rj~f{%g  
  { hir4ZO%Zt  
  return fn(pk(t1, t2)); \T <$9aNb  
} 2I&o69x?  
} ; >y[oP!-|P  
9'{}!-(xR  
l2l(_$@3  
一目了然不是么? q|8{@EMT  
最后实现bind M-[ $L XR  
Zf'TJ `S  
q-c=nkN3  
template < typename Func, typename aPicker > DwrO JIy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y=?yhAw  
  { hi0R.V&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L+CyQq  
} TZ2=O<Kj  
:'*DPB-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G.( mp<-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |37 g ~  
K91)qI;BD  
十一. phoenix P&b19K'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nS&3?lx9_  
zxf"87se  
for_each(v.begin(), v.end(), f-5:wM&  
( VY)9|JJCO  
do_ z}{afEb  
[ #{=;NuP  
  cout << _1 <<   " , " x-?{E  
] :PtF+{N>  
.while_( -- _1), ppFe-wY  
cout << var( " \n " ) tUgEeh6  
) 2Sh  
); NMww>80  
vP !{",>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: K^ B%/T]d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4"xPr[=iG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 de>v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "R3d+p  
kI:}| _  
qQ0cJIISb\  
template < typename Cond, typename Actor > \mV'mZ9>  
class do_while 7f~Sf  
  { Op>%?W8/UF  
Cond cd; *P#WDXRwd  
Actor act; ?}m']4p  
public : ^|TG$`M(w  
template < typename T > xCYE B}o9r  
  struct result_1 Gkp< o  
  { dlG=Vq&Y  
  typedef int result_type; j S]><rm  
} ; =IUUeFv +r  
_>v<(7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fgBM_c&9T  
1&P<  
template < typename T > cKn`/\.H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'w14sr%  
  { 1*dRK6  
  do 7{xh8#m  
    { k<cgO[m   
  act(t); L*Me."*  
  } /__PSK  
  while (cd(t)); HgBGV0  
  return   0 ; MdXchO-Lyc  
} BSkDpr1C  
} ; 1y lk4@`  
M4d47<'*~  
{U84 _Pi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U-:ieao@  
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。 4[BG#  
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。 QjC22lW-  
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。 tOOchu?=  
下面就是产生这个functor的类: iC*F  
[xT:]Pw}  
EZYBeqv  
template < typename Actor > 9 Rx s  
class do_while_actor 0d3+0EN{  
  { gd0Vp Xf'  
Actor act; |,aG%MTL  
public : .cR -V`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EaWS. eK  
jZ%TJ0(H  
template < typename Cond > \tRG1&{$%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e#B#B  
} ; MCT'Nw@A  
qVdwfT{1J  
B}eA\O4}I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UK{irU|\  
最后,是那个do_ F {B\kq8  
+z9gbcx  
7#~+@'Oe  
class do_while_invoker l9Q(xuhv  
  { j+^oz'q  
public : N |1>ooU[  
template < typename Actor > OKHX)"j\\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^::EikpF%  
  { P1zdK0TM  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?\#N9 +{W  
} <BW[1h1k5_  
} do_; f"( X(1F  
c5Q<$86  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &|aqP \Q5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i[ $0a4  
最后来说说怎么处理break和continue >5wx+n)/)  
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。 fi+R2p~vs  
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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