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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zb"4_L@m2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I_Gz~qk6  
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, =mPe wx'  
+r;t]  
`zw%  
CnZEBAU  
  class filler 5$Kj#9g-#  
  { M<NY`7$^  
public : 6<QC|>p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t6mv  
} ; p[].4_B;  
}mIN)o  
&IzNoB  
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: Ok{1{EmP  
 |:x,|>/  
La '6k  
yZ)9Hd   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aT}Hc5L,b  
!vpXXI4  
(jj`}Qe3U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <Z.{q Zd  
!QbuOvw  
8HJ,6Lr;  
i\b^}m8c.N  
二. 战前分析 i$6rnS&C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 G8%VL^;O*5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 DmPsE6G}  
zaLPPm&f  
YVgH[-`,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5XB]p|YU~s  
  /* --------------------------------------------- */ .Tq8Qdl  
vector < int *> vp( 10 ); wuYak"KX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YG:^gi  
/* --------------------------------------------- */ (Sgsy^|N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9s[   
/* --------------------------------------------- */ 0!ZaR 6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `O0Qtq.  
  /* --------------------------------------------- */ n^l*oEl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6m(? (6+;K  
/* --------------------------------------------- */ _,aFQ^]'9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P!IA;i  
QKts-b[3  
4u%AZ<-C}m  
+75"Q:I  
看了之后,我们可以思考一些问题: .[1 f$  
1._1, _2是什么? (GpP=lSSeY  
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。 [M%? [E}>  
2._1 = 1是在做什么? &oHr]=xA  
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。 +>*=~R  
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。 oQm XKV+[v  
4K7ved)  
g}R Cjl4  
三. 动工 T8|?mVv s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #5{xWMp/0  
%W7%]Z@j  
\zFCph4  
c*E7nc)u  
template < typename T > ]u$tKC  
class assignment Qb>("j~Z  
  { )uo".n|n~B  
T value; 3%GsTq2o  
public : fiA8W  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xxd D)I  
template < typename T2 > 6Y,&q|K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o -)[{o\  
} ; %$Py@g  
G!I5Er0pdy  
G7+{O7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z;?jKE p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G/},lUzLg  
O-W[^r2e  
0)b1'xt',  
"9aFA(H6w  
  class holder F*Hovxez  
  { Vjt7X"_/  
public : tx9 %.)M:n  
template < typename T > W5Pur lu?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HpIi-Es7C  
  { 9e>2kd  
  return assignment < T > (t); Vq`/]&  
} +2 oZML  
} ; cl&?'` )  
 + @f  
_xi &%F/  
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: j #P4&  
85[ 7lO)[  
  static holder _1; vf<Dqy<M.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &K9RV4M5  
@}!?}QU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {v=[~H>bt  
而不用手动写一个函数对象。 dnwzf=+>e  
V( 0Y   
`RE>gX  
G9QvIXRi  
四. 问题分析 n7Eh!<  
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。 Q#ksf h!D  
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。 DA>nYj-s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *?uUP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;'V[8`Z@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MMET^SO  
i>CR{q  
五. 问题1:一致性 #4LTUVH  
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?| Op~:z<z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7]5~ml3:  
Lk#)VGk:  
struct holder u #}1 M  
  { e@Ev']  
  // v*JKLA  
  template < typename T > I/A%3i=H  
T &   operator ()( const T & r) const uTrzC+\aU  
  { U*sQ5uq  
  return (T & )r; [kr-gV  
} ebCS4&c  
} ; #EE<MKka  
PlA#xnq#  
这样的话assignment也必须相应改动: 1'TS!/ll];  
tq'hiS(b  
template < typename Left, typename Right > s%Ph  
class assignment fQ!W)>mi  
  { u0oTqD?  
Left l; T>#~.4A0  
Right r; 4,X CbcC  
public : G^SJhdO(Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >rP[Xox'  
template < typename T2 > qyKR]%yzi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =+DhLH}8  
} ; P2s\f;Dwr  
$qg2@X.  
同时,holder的operator=也需要改动: pMViq0  
;WYz U`<g  
template < typename T > #sjGju"#_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BU>R<A5h  
  { 4o@:+T:1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 811QpYA  
} I D-I<Ev  
hDUU_.q)D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y|hd!C-x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b{-|q6  
'4~I %Z7L  
return l(rhs) = r; a"g\f{v0AR  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 zn^ G V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @t$yg$Q?[  
zYdieE\-  
template < typename Tp > ,`a8@  
class constant_t Q\xDAOEL  
  { G O G[^T  
  const Tp t; 3bo [34  
public : eUR+j?5I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N;!!*3a9=  
template < typename T > 8$iHd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7) RvBcM  
  { OuWRLcJ!  
  return t; -T+'3</T  
} a7u*d`3X=  
} ; z}$.A9yn  
+`B^D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !a!4^zqp  
下面就可以修改holder的operator=了 {dE(.Z?]!#  
RK$(  
template < typename T > pTTM(Hrx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $X\2h+ Os  
  { :h3U^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *(]ZdB_2  
} `}$bJCSF.n  
Jx`7W1%T  
同时也要修改assignment的operator() QpoC-4F  
x6Gl|e[jv  
template < typename T2 > Tl]yl$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w6Mv%ZO_  
现在代码看起来就很一致了。 TMs Cl6dB  
G6x'Myg I  
六. 问题2:链式操作 itiSZL,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |_+l D|'  
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。 :1gpbfW  
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。 P (Y\l  
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。 s+&0Z3+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sP% b? 6  
JlRNJ#h>  
template < typename T > WI&}94w  
struct result_1 .V UnOdI  
  { =kK%,Mr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '`W6U]7>  
} ; dShGIH?  
8$ X3J[_j  
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: -2 8bJ,  
, \RR@~u'  
template < typename T > jPx}-_jM  
struct   ref {L.uLr_?e  
  { _nX8f &  
typedef T & reference; :B7U),T  
} ; #!#s7^%K&  
template < typename T > @+y,E-YTdV  
struct   ref < T &> m] -cRf)9  
  { 3r,Kt&2$  
typedef T & reference; V 7ZGT  
} ; JZ:yPvJ  
GWWaH+F[h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H(M{hfa|  
m"'`$/_  
template < typename T > +~y>22Zfg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,LmP >Q.  
  { ~0?B  
  return l(t) = r(t); ub`zS-vb  
} Jm< uE]9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 uq54+zC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P46Q3EE  
SZR`uS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ###>0(n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9ZY,T]ym?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M#m;jJqON  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N0NFgW;  
最后的布局是: YB2gxZ  
                Add x#R6Ez7  
              /   \ ?0+g.,9  
            Divide   5 e :C4f  
            /   \ a1_o  
          _1     3 P$*Ngt  
似乎一切都解决了?不。 ev_'.t'  
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。 Q[|*P ] w  
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。 HTvUt*U1  
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: +"k?G  
rcY &n^:  
template < typename Right > l~DIV$>,Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _jg tZ  
Right & rt) const $7i[7S4  
  { 3Z&!zSK^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FC+h \  
} #reW)P>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @' ;.$  
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。 Aq3\Q>klH)  
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。 &Vgpv#&Cfx  
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。 g0B%3v  
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。 G|8>Q3D  
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? ~vM99hW  
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: }@tgc?C D  
jh`[ Y7RJO  
template < class Action > uhp.Yv@c  
class picker : public Action ?.H]Y&XF  
  { ={N1j<%fh  
public : .V3e>8gw3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W}MN-0  
  // all the operator overloaded ?A*!rW:l;  
} ; G'(rjH>q  
,w BfGpVb  
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。 Zzz94`  
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: Z,Us<du  
S9r+Nsn  
template < typename Right > v_WQ<G?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U/|JAg #  
  { D>HbJCG4^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ &KkZ  
} VfP\)Rl  
;z N1Qb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +{I" e,Nk  
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。 %%>nM'4<  
$AE5n>ZD$  
template < typename T >   struct picker_maker b(Tvc  
  { (j??  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +8itP>  
} ; FU>KiBV#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -)}Z $;1a  
  { `.3@Ki~$#  
typedef picker < T > result; ~dpf1fP  
} ; Qx8(w"k*  
CS(2bj^6 D  
下面总的结构就有了: hh*('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{ckm  
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。 ?h%Jb^#9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ctjQBWE  
至此链式操作完美实现。 &vn2u bauS  
+`g&hO\W  
TB+k[UxB  
七. 问题3 k,k>w#&  
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。 P R3Arfle  
1# z@D(  
template < typename T1, typename T2 > @|Yn~PwKs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ka8Y+Gs  
  { 2{vAs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BK6 X)1R  
} } e+`Kxy  
0`-b57lF&  
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: 5Pn.c!  
%DXBl:!Y`  
template < typename T1, typename T2 > A8Fe@$<#8  
struct result_2 qq)}GK8K&  
  { xdM'v{N#m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LbRQjwc]W  
} ;  HG?+b  
Fs%`W4/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .SER,],P  
这个差事就留给了holder自己。 )Se$N6u-  
    fi%i 2Wy  
(tg9"C  
template < int Order > <p*k-mfr  
class holder; 7*K UM6z  
template <> =r7!QXPH}  
class holder < 1 > :/$WeAg  
  { `?3f76}h  
public : ThI}~$Y  
template < typename T > 9 i/ (  
  struct result_1 )E>yoUhN  
  { Mb 4"bDBsl  
  typedef T & result; p^RX<L/\=_  
} ; !|H,g wqU  
template < typename T1, typename T2 > yV\%K6d|3&  
  struct result_2 cGgfCF^`  
  { c$7~EP  
  typedef T1 & result; gK({InOP  
} ; KU9FHN  
template < typename T > x;z=[eE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *K;) ~@n  
  { :=ek~s.UV  
  return (T & )r; 51Y%"v t  
} 2HN*j~>i~  
template < typename T1, typename T2 > Bps%>P~.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a{hc{  
  { R )Arr77  
  return (T1 & )r1;  #O\as~-  
} TPk?MeVy%W  
} ; Wtc ib-  
!W@mW 5J|  
template <> -8Mb~Hfl0  
class holder < 2 > 86Q3d%;-yo  
  { 2J&~b8:  
public : b&&l   
template < typename T > 72Y 6gcg  
  struct result_1 A?!RF7v  
  { 6{1=3.CL  
  typedef T & result; E(|A"=\  
} ; # 5)/B  
template < typename T1, typename T2 > v>B412l  
  struct result_2 |yeQz  
  { 0h*Le  
  typedef T2 & result; 1Ng.Ukb  
} ; . c+m(Pk  
template < typename T > 0ck3II  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i:0v6d  
  { K8X7IE  
  return (T & )r; f/#Id]B  
} ;6[6~L%K}  
template < typename T1, typename T2 > 8$\j| mN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I\k<PglRA  
  { jL"V0M]c  
  return (T2 & )r2; s~A-qG>  
} 208^Yu  
} ;  c2M  
{&IB[Y6  
(!5Ta7X  
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> >。 >U{iof<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +yWD>PY(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [_(J8~ va  
@NRN#~S,_]  
return l(i, j) = r(i, j); $5JeN{B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W{"sB:E  
?I[8rzBWU  
  return ( int & )i; lTMY|{9  
  return ( int & )j; D0FX"BY7  
最后执行i = j; 3P2{M}WIl  
可见,参数被正确的选择了。 P|$n   
W4^zKnH  
WK`o3ayH-  
M8X6!"B$Y  
{f #QZS!E  
八. 中期总结 I$t8Ko._"  
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: AF{uFna  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S9Yzvq!(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3d6z_Yd:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ITw *m3  
HfVHjF)  
rwLKY .J]  
v}j5G, [-  
mufGv%U2  
Z&Ob,Ru  
九. 简化 1]Xx {j<  
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。 KSchgon0V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GLtWo+g0  
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: {q)d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H_RfIX)X  
  +-*/&|^等 iN Oj @3x  
2. 返回引用。 &>Ve4!i q  
  =,各种复合赋值等 Hh^ "c}  
3. 返回固定类型。 D wJ^ W&*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mBErU6?X,A  
4. 原样返回。 f-|?He4O]  
  operator, KBB)xez8  
5. 返回解引用的类型。 e^O:I  
  operator*(单目) `&D#P%  
6. 返回地址。 RBrb7D{  
  operator&(单目) ] H !ru  
7. 下表访问返回类型。 940:NOgm  
  operator[] DH?n~qKpC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >SDQ@63E?  
  operator<<和operator>> (Ut8pa+yX  
n>,:*5"G  
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~`IN`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *ai~!TR  
,6{z  
template < typename Left > MWv@]P_0p!  
struct value_return a -Pz<*  
  { A,_O=hA2I  
template < typename T > ; R+>}6  
  struct result_1 T-a>k.}y  
  { tC'E#2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BwWSztJ+B  
} ;  bHG<B  
v-z%3x.f  
template < typename T1, typename T2 > Ih:Q}V#6  
  struct result_2 dzOco)y  
  { 1;(h0j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JW[6 ^Rw  
} ; D-BT`@~l  
} ; RdPk1?}K  
g&  e u  
EU[eG^/0@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dB_0B .  
J]TqH`MA  
下面我们来剥离functor中的operator() y-3'qq'E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u"qVT9C$=  
+ kMj|()>\  
return l(t) op r(t) :u,.(INB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D:Q#%wJ  
return op l(t) Vq+7 /+2"  
return op l(t1, t2) R)66qRf  
return l(t) op ^Ye(b7Gd  
return l(t1, t2) op Br9j)1;  
return l(t)[r(t)] <Ja&z M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1+Gq<]@G  
lq:q0>vyI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M]PZwW8  
单目: return f(l(t), r(t)); ym{@w3"S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AT1cN1:4?  
双目: return f(l(t));  ,RR{Y-  
return f(l(t1, t2)); %8n<#0v-|4  
下面就是f的实现,以operator/为例 vm|u~Yd,s  
k";dK*hD,  
struct meta_divide <5E'`T  
  { u"qu!EY2  
template < typename T1, typename T2 > M^'1Q.K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]!AS%D`  
  { r[!~~yu/o  
  return t1 / t2; U*a#{C7"  
} J`5+Zngr  
} ; m .(ja  
`$ f`55e  
这个工作可以让宏来做: f DXK<v)  
w3(G!:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W5Z-s.o  
template < typename T1, typename T2 > \ )L9eLxI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >`03EsU  
以后可以直接用 Fl.?*KBz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xH2'PEjFM  
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 V5lUh#@TN&  
(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。。。) Dh`&B   
B7uK:J:c*H  
VvW4!1Dl  
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 neu+h6#H  
I+ |uyc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D 1.59mHsD  
class unary_op : public Rettype ZOfv\(iJ;  
  {  {8K  
    Left l; !LH;K  
public : 7=N%$]DKZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fh`Y2s|:7R  
/UunWZ u%  
template < typename T > $Zyuhji^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `>\ ~y1  
      { AT I=&O`  
      return FuncType::execute(l(t)); !X7z y9  
    } RTVU3fw  
!y_L~81?  
    template < typename T1, typename T2 > :i>LESJq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lB _9b_|2  
      { @VP/kut  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ti GH#~?  
    } ?M4ig_  
} ; 8#$HKWUK  
mIf)=RW  
t'Yd+FK   
同样还可以申明一个binary_op f ] *w1  
!Dc?9W!b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O=U,x-Wl  
class binary_op : public Rettype pWzYC@_W  
  { !N+{X\+  
    Left l; 1 sza\pR<  
Right r; prO&"t >  
public : 2 Ax(q&`9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #vK99 S2  
T#rUbi>""  
template < typename T > J" ,Cwk\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c%G~HOE=B  
      { RoHX0   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `vt+VUNf  
    } 0KExB{K  
" ?aE3$/  
    template < typename T1, typename T2 > 7h/Mkim$5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d>J +7ex+  
      { KDg%sgRu}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /FXb,)1t  
    } T^8`ji  
} ; 68~]_r.a  
0@' -g^PS  
0p3) t  
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 h{yh}04P1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *@lVesC2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @?tR-L<u  
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。 (Z@- e^R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4%v-)HGh  
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。。。 P<1&kUZL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4Vj]bm  
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) A5fzyG   
下面是修改过的unary_op Kk.\P|k2  
I&8!V)r)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wf:X) S7  
class unary_op "JF   
  { J|V*g]#kP  
Left l; :ldI1*@i<  
  aAu%QRq  
public : (8S+-k?  
4nd)*0{ f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >PWDo  
:`yW^b  
template < typename T > !=vsY]  
  struct result_1 e'|P^G>g  
  { FzsW^u+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h/aG."U  
} ; G^P9_Sw]d3  
:gkn`z  
template < typename T1, typename T2 > F9_X^#%L  
  struct result_2 z2.OR,R}]  
  { o9D#d\G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L{f0r!d|  
} ; .Pe^u%J6F  
q|B.@Ng.  
template < typename T1, typename T2 > ?6[u\V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e oFM  
  { 7m(9|Y:Q.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l>Zp#+I-  
} @MH/e fW.  
XX1Iw {o9:  
template < typename T > w(%$~]h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0a$hK9BH  
  { ewYk>  
  return OpClass::execute(lt(t)); KmF+3g~#s  
} k V'0rb  
 vO;:~  
} ; "8[Vb#=*e  
Ip,0C8T`Q  
K]U8y$^  
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 tdi}P/x  
好啦,现在才真正完美了。 ,-1taS  
现在在picker里面就可以这么添加了: }WNgKw  
]waCYrG<sY  
template < typename Right > <ot%>\C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :;3y^!  
  { FbPoyh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t-hN4WKH_A  
} !\Q/~p'jS  
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。 Y,%G5X@S<  
#0M,g  
XR)I,@i`'  
KDAZG+u+  
l0wvWv*k  
十. bind f;W>:`'  
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。 BjUz"69  
先来分析一下一段例子 y-7$HWn  
5~omZ,qe  
75H5{#)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 03y5$kQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %lK]m`(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'q*/P&x5  
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。 Dmk~t="Y  
我们来写个简单的。 ~gbq^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pdR&2fp  
对于函数对象类的版本: #kEa&Se  
VV~Kgy  
template < typename Func > KA {Y*m^7  
struct functor_trait \tg}K0E?R5  
  { ^p7Er!  
typedef typename Func::result_type result_type; e,0Gc-X[B  
} ; dzc.s8T(0  
对于无参数函数的版本: 5zI I4ukn*  
b"#|0d0  
template < typename Ret > L}U fd >*  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  W-U[7n  
  { H!{Cr#=  
typedef Ret result_type; L sMS`o6  
} ; \ 5^GUT  
对于单参数函数的版本: iu.+bX|b  
I'RhA\`  
template < typename Ret, typename V1 > @Nt$B'+S&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #%tN2cFDN  
  { zFV?,"\r  
typedef Ret result_type; "^@0zy@x  
} ; 4#@zn 2l  
对于双参数函数的版本: s@bo df&  
X5D}<J2"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H`ZUI8-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fNaS?tV)  
  { ,a,coeL  
typedef Ret result_type; f qU*y 6]  
} ; i(XqoR-x  
等等。。。 7L&=z$U@m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G8oOFBQD  
l< RztzUw  
template < typename Func > i50^%,  
struct func_return 8MPXrc,9-  
  { as6YjE.Yy  
template < typename T > 8CKI9  
  struct result_1 lGr(GHn  
  { Doy7prKI8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Obu>xK(  
} ; 0dgp<  
gG.b=DvzY  
template < typename T1, typename T2 > !j?2HlIK+  
  struct result_2 $u./%JS  
  { GoNX\^A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  qTL]  
} ; miZ&9m  
} ; aE( j_`L78  
9n"D/NZB  
thjCfP   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *L.+w-g&&  
<M|kOi  
template < typename Func, typename aPicker > ;  u0 MY  
class binder_1 $k|k5cP8x  
  { }l>0m  
Func fn; HW(cA}$  
aPicker pk; Q<V?rPAcx  
public :  *w538Vb  
V '4sOn  
template < typename T > s`G3SE  
  struct result_1 \j]i"LpWb  
  { "?GA}e"R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Em8C +EM  
} ; ZVj/lOP X  
0XBv8fg  
template < typename T1, typename T2 > Rj9YAW$  
  struct result_2 A~6:eappH  
  { %P2GQS-N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $5`P~Q'U  
} ; r-s.i+\  
?E0j)P/ (  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Mg0[PbS  
*94<rlh{"  
template < typename T > #B3P3\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  cf#2Wg)  
  { [;/ydE=  
  return fn(pk(t)); ShdE!q7  
} ;{79d8/=  
template < typename T1, typename T2 > tB_GEt2M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f\}fUg 2  
  { $]eITyC`P  
  return fn(pk(t1, t2)); Gvk)H$ni  
} -# [=1 Y  
} ; V(|@6ww  
^-9g_5  
lU0'5!3R,  
一目了然不是么? +wU9d8W  
最后实现bind RHdcRojF  
xn'&TQo0  
.|Pq!uLvc  
template < typename Func, typename aPicker > ^#T@NN0T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?H\K];  
  { \Q"j^4   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I dsPB)k_  
} Qx-/t9`!Z  
3: 'eZ cM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z  %Ty;  
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。 *E0dCY$  
/*)zQ?N  
十一. phoenix ~.?,*q7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: < `r+ZyM  
=ILE/ pC-|  
for_each(v.begin(), v.end(), *"\QR>n   
( ]uN}n;`12  
do_ r%*,pN7O  
[ uz6S7I  
  cout << _1 <<   " , " S: IhJQ4K  
] cRm+?/  
.while_( -- _1), 3xSt -MA  
cout << var( " \n " ) -\OvOkr  
) C:+-T+m[  
); \a+.~_iL|  
5\MCk"R!  
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: >YwvM=b"V  
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 ztcV[{[g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n.&z^&$w\)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6ge,2[PU  
/UP&TyZ  
;x/do?FbT  
template < typename Cond, typename Actor > ^Oy97Y  
class do_while ?/Bp8q(  
  { )N4!zuSVf  
Cond cd; K( : NshM  
Actor act;  X}@^$'W  
public : N?Byp&rqI<  
template < typename T > o gec6u}  
  struct result_1 I8R#EM%C#  
  { s&UuB1   
  typedef int result_type; CatbEXO  
} ; wldv^n hM  
>yr:L{{D}G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }^!8I7J.  
HjCWsQM  
template < typename T > km@V|"ac _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vS#Y,H:yAj  
  { LhN?j5XqM  
  do #|<\q*<  
    { ME.l{?v  
  act(t); kj_MzgC'?  
  }  .dA_}  
  while (cd(t)); ~m:oJ+:O  
  return   0 ; (}Q(Ux@X  
} _ebo  
} ; 0,b.;r  
vO>Fj  
,sw|OYb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?A4zIJ\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N|JM L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `fTH"l1zn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "Y%fk/v8  
下面就是产生这个functor的类: '%Cc!63t*  
S#h-X(4  
~ _ ogeD  
template < typename Actor > 2/XrorV  
class do_while_actor b 6kDkE  
  { s7(NFX5  
Actor act; } Xbmb8  
public : j<"@ Y7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /e/%mo  
E}?n^Zf  
template < typename Cond > R;mA2:W)x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W|X=R?*ZK  
} ; J,iS<lV_  
F ru&-T[  
?3[Gh9g`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p **Sd[|  
最后,是那个do_ {KQ-QKxxS  
>:o$h2  
@477|LO  
class do_while_invoker I /2{I  
  { bVLBqa=  
public : 5 [GdFd>{  
template < typename Actor > F,dPmR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A9 *P7  
  { :.DZ~I  
  return do_while_actor < Actor > (act); >m:;. vVY  
} Nxm^jPM 0  
} do_; xDqJsp=]-  
u[:-^H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `T'[H/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t=l@(%O 0_  
最后来说说怎么处理break和continue ^LI\W'K  
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。 o#Gf7.E8  
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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