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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'l)@MX bGL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WUMx:a0!  
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, p~$\@8@  
p~DlZk"  
-9\O$I-3  
9T`xW]Zf  
  class filler ) ^!oM  
  { &}wKC:LSP  
public : V!a|rTU6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F;}?O==H;  
} ; `{<2{}2M  
C<eeAWP3v  
w[UPoG #Uh  
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: qXCl6Yo8  
:Dw;RcZQ  
JP S L-j  
45W:b/n\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 45> w=O  
(;+ JM*c2N  
[p_R?2uT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $BwWhR  
lTDF5.aE  
E _/v$  
Y[X5S{H`wj  
二. 战前分析 cg}46)^<QH  
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。 JIjqGxR  
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 84cmPnaT  
KSc&6UVz^  
[}+0N GgR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (S =::ODU  
  /* --------------------------------------------- */ #sq-V,8  
vector < int *> vp( 10 ); #<MLW4P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w(<; $9  
/* --------------------------------------------- */ M\DUx5d J,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j+88J  
/* --------------------------------------------- */ ) Tpc8Hr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /Vg R[  
  /* --------------------------------------------- */ mv)M9c,`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N|WnUlf]:  
/* --------------------------------------------- */ x{&0:|bCs6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A|c  :&i  
U"<Z^)  
Bz }Kdyur  
hSQ P '6  
看了之后,我们可以思考一些问题: |^^;v|  
1._1, _2是什么? u%JM0180  
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。 )jn|+M  
2._1 = 1是在做什么? v'2EYTVNJD  
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。 \V+$2 :A  
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。 EX='\~Dw  
s[SzE6eQ`l  
U^snb6\5  
三. 动工 (uD(,3/Cw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: , .x5  
"/O0j/lm  
<u&uwD~A  
=5+M]y E<  
template < typename T > _C)u#]t  
class assignment = K"F!}  
  { s@'};E^]@r  
T value; gOx4qxy/m|  
public : 4&R\6!*s  
assignment( const T & v) : value(v) {} POtDge  
template < typename T2 > Z=L' [6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 49@ pA-  
} ; N?p9h{DG  
_r+9S.z  
Qo0okir  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o%+K S5v!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d_QHm;}Cx  
6<(HT#=#  
.[+8D=  
mRW(]OFIai  
  class holder GLv}|>W  
  { {MO`0n; rt  
public : [f:>tRdH  
template < typename T > qF%wl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *J 7>6N:-  
  { +)qPUKb?  
  return assignment < T > (t); [t: =%&B  
} oB&s2~  
} ; M#=woj&[  
\Nb6E&+  
s3uT:Xw3rW  
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: `g6ZhG:W  
H]mY6D51"  
  static holder _1; A&Ut:OiA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '4L i  
WvAl!^{`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 23U9+  
而不用手动写一个函数对象。 BYhPOg[  
$ *MjNj2  
/7h}_zs6  
n 'ZlIh  
四. 问题分析 c5mv4 MC  
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。 &pZ]F=.r+  
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。 Zdr +{-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U@BVVH?,o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <*3wnpj_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 < ;Qle  
n?YGX W/  
五. 问题1:一致性 5\S)8j `8  
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?| 4TG g`$e;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8T&m{s  
)fA9,yNJ3  
struct holder -+'{C =  
  { tqmM7$}}P  
  // s%H5Qa+Uh  
  template < typename T > *NFy%ktu  
T &   operator ()( const T & r) const vJtQ&,zG  
  { VE wv22'  
  return (T & )r; x1|5q/I  
} oQjh?vm  
} ; v)%EG  
RVXRF_I  
这样的话assignment也必须相应改动: C3G?dZKv2  
nC_<pq^tr  
template < typename Left, typename Right >  vF]?i  
class assignment ,HUs MCXQ  
  { b3#c0GL  
Left l; :>F:G%(DK  
Right r; 85w D<bN27  
public : |uj1T=ZY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DS=kSkW^&5  
template < typename T2 > ~ Y4H)r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h:a5FK@  
} ; 8p-5.GU)<e  
R+]Fh4t  
同时,holder的operator=也需要改动: P-7!\[];te  
%vxd($Ti"  
template < typename T > 1Q#hanh_`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?9Fv0-g&n  
  { 9P{5bG0o8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K)_0ej~C  
} =y0!-y  
lBD{)Va  
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。 yE{l Xp;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zp% MK+x  
t=xO12Z  
return l(rhs) = r; !`=r('l  
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。 G?<L{J2"Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3|/ ;`KfQ  
jdXkU  
template < typename Tp > /n@_Ihx  
class constant_t e}(. u1  
  { *q|.H9 K(  
  const Tp t; %nFZA)B[  
public : gS4K](KH |  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d0MX4bhZ  
template < typename T > j 9y,UT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E+ JGqk  
  { Y0&w;P  
  return t; ^%IKlj- E  
} qf4|!UR{  
} ; &7E0H{  
e7]IEBbX2O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S8.nM}x  
下面就可以修改holder的operator=了 qW?^_  
yw#P<8{/[  
template < typename T > "y_$!KY%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h*_r=' E  
  { o'>jO.|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <2}"Y(zwKl  
} &X}9D)\UJ  
Wq&TbWR  
同时也要修改assignment的operator() 3j]La  
P)(Ly5$*  
template < typename T2 > ~ Z%>N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q'C'S#qqn  
现在代码看起来就很一致了。 q^"P_pV\  
.zBSjh_=H  
六. 问题2:链式操作 n." j0kc7=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S9U9;>g  
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。 }gag?yQ.^  
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。 Y($"i<rN  
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。 /e4hB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qy0bp;V/  
!%T@DT=l&  
template < typename T > hCW8(Zt  
struct result_1 3zs~ Y3M?i  
  { >'Y]C\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; < g6 [mS  
} ; gbXzD`WQ  
Tg{d#U_qB  
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: 90K&s#+13  
wy:.  
template < typename T > EBK\.[  
struct   ref R0oP##]  
  { @>X."QbE  
typedef T & reference; &EA4`p  
} ; )o AK)e  
template < typename T > pf] sL/g  
struct   ref < T &> Kc{fT^E  
  { m"H9C-Y  
typedef T & reference; Xa9G;J$  
} ; h=d&@k\g  
4;w_o9o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L_ 8C=MS  
5#QB&A>  
template < typename T > 4V43(G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0BxO75m}o  
  { ZiVTc/b  
  return l(t) = r(t); Ddt(*z /  
} = 1`  
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。 k9yA#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O?8G  
xV<NeU  
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 :t\PYDp1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +c\fDVv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K<Iz5+oD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :rk]o*  
最后的布局是: q;>'jHh  
                Add g>VkQos5"  
              /   \ `P : -a7_  
            Divide   5 m(*CuM[E  
            /   \ (doFYF~w  
          _1     3 G>*s+  
似乎一切都解决了?不。 EG<K[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。 ;v8,r#4  
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。 BuK82   
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: Dugr{Y/0  
BR"*-$u0;  
template < typename Right > /F/`?=1<$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i&"I/!3Q@  
Right & rt) const )Cu"M #`  
  { 0o`0Td  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G ^r^" j  
} LB2 2doW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VpTp*[8O  
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。 ]J_Dn\  
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。 2E=E!Zwt_  
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。 < 8WS YZ  
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。 s&8QRI.  
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? )Bd+jli|s  
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: QJOP*<O  
G} }oeS  
template < class Action > ?$=N!>P#  
class picker : public Action )M'#l<9B  
  { 0D$+WX  
public : 6j_ A{*~Ng  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LT2mwJl  
  // all the operator overloaded 64b9.5Bn  
} ; <<4G GO  
9dy"Y~c  
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。 |l7e*$j  
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: !7^fji  
2JtGS-t  
template < typename Right > ed>_=i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <J?i+b  
  { s)xfTr_$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cZ^$!0  
} +w GE  
0+cRUH9Ew  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]O&TU X@)  
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。 GD~3RnGQ{  
hMi!H.EX.  
template < typename T >   struct picker_maker f-4<W0%  
  { ad i5h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s~M!yuH  
} ; t2tH%%Rs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s+Ln>c'|o  
  { B>AIec\jG  
typedef picker < T > result; `^ F'af  
} ; f,`FbT  
3cQTl5,  
下面总的结构就有了: uR@\/6!@  
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。 tty 6  
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。 shnfH   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OuS{ve  
至此链式操作完美实现。 IExQ}I  
l|j&w[c[Q0  
* Oyic3F  
七. 问题3 j!m~ :D  
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。 wF3mQ_hv:@  
NjsP"  
template < typename T1, typename T2 > ^vsOlA(4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P|_?{1eO2  
  { -[Zau$;J<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U{eC^yjt"o  
} bKG:_mWe w  
fgTvwO Sk  
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: Tff7SEP  
hMhD(X  
template < typename T1, typename T2 > iT9cw`A^%  
struct result_2 b LSI\  
  { ?aO%\<b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _lyP7$[: c  
} ; %aL>n=$  
vAwFPqu  
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? hiU_r="*ox  
这个差事就留给了holder自己。 Ldt7?Y(V(  
    J6NQ5S\  
988aF/c  
template < int Order > XD%?'uUQ_  
class holder; HRx#}hN?+  
template <> ;#fB=[vl";  
class holder < 1 > gEU)UIJ  
  { 5g/^wKhKG  
public : K2:r7f  
template < typename T > ]DC]=F.  
  struct result_1 rv|k8  
  { "eh"' Z  
  typedef T & result; \+L_'*&8  
} ; J,m.LpY  
template < typename T1, typename T2 > A(;J  
  struct result_2 YVu8/D@ o  
  { z?1G J8  
  typedef T1 & result; |byB7 f  
} ; n'4D;4  
template < typename T > >fs-_>1d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JJ qX2B  
  { V! "^6)  
  return (T & )r; t'm]E2/  
} G.B^C)guu  
template < typename T1, typename T2 > $. V(_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const as o8  
  {  LFGu|](  
  return (T1 & )r1; WMh'<'w N_  
} ZpI_/  
} ; *;"^b\f5_  
-uO< ]  
template <> +".&A#wU  
class holder < 2 > Zd~s5  
  { JB b}{fo~  
public :  4uU(t  
template < typename T > aoF>{Z4&B  
  struct result_1 s8eiq`6\H}  
  { PO)5L  
  typedef T & result; 9Cf^Q3)5o  
} ; kQVl8KS  
template < typename T1, typename T2 > r OB\u|Pg  
  struct result_2 nV']^3b  
  { #docBsHX&s  
  typedef T2 & result; Dq2eX;c@  
} ; 1Rp|*>  
template < typename T > 6LvUi|~"<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y=  
  { &Lq @af#  
  return (T & )r; O]{H2&k@  
} X8;03EW;  
template < typename T1, typename T2 > $8_*LR$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hc0VS3 k)  
  { mYt(`S*q  
  return (T2 & )r2; Txoc  
} r% mN]?u  
} ; *bv Iqa  
b[RBp0]x  
7zQD.+&L  
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> >。 HJg)c;u/2;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z$WT ~V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -t*C-C'"|  
@}fnR(fS  
return l(i, j) = r(i, j); Pfd FB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *q8W;Wa L  
+[~\\X  
  return ( int & )i; M6DyOe<  
  return ( int & )j; cteHuRd  
最后执行i = j; 6[qRb+ds  
可见,参数被正确的选择了。 A]=?fyPh{'  
hj4A&`2  
R9=,T0Y p  
!7bC\ {  
8,kbGlSD  
八. 中期总结 NPS=?5p>  
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: V?Nl%M[b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y{p *$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \ 2".Kb@=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [N7[%iQ%  
a`|/*{  
OWq~BZ{  
0s<o5`v  
AHZ6  
Q g"{F},4  
九. 简化 s0nihX1Z-  
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。 ?TzN?\   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $X\BO&  
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: Ke 'bH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]L_HnmD6  
  +-*/&|^等 K"=v| a.  
2. 返回引用。 d[S C1J  
  =,各种复合赋值等 YHKm{A ]  
3. 返回固定类型。 ^k-H$]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /H3,v8J@  
4. 原样返回。 }.T$bj1B;V  
  operator, ~i  &K,  
5. 返回解引用的类型。 XriVHb  
  operator*(单目) uHf~KYL  
6. 返回地址。 aMz%H|/$  
  operator&(单目) <&+l;z  
7. 下表访问返回类型。 Y[x ^59  
  operator[] crhck'?0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zn9w1ev  
  operator<<和operator>> I1}{7-_t  
 /?_{DMt  
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。 wT.V3G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  &`@Jy|N\  
jR/X}XQtY  
template < typename Left > z%;\q$  
struct value_return a .] !  
  { O-&n5  
template < typename T > ^ePSI|EW  
  struct result_1 q2hZ1o  
  { @nZFw.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U9N}6a=  
} ; 2nEj X\BY  
PD/~@OsxU  
template < typename T1, typename T2 > 6,c,i;J_  
  struct result_2 M_XZOlW5  
  { [tBIABr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o#+!H!C.O  
} ; ,,G0}N@7s  
} ; 'wQ=b  
^qk$W? pX  
{)%B?75~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T+~~w'v0  
6%yr>BFtVV  
下面我们来剥离functor中的operator() L4[ bm[x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0` S!+d  
5jsnE )  
return l(t) op r(t) Hu'c )|~f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |Y])|`_'G  
return op l(t) %ZQl.''ISa  
return op l(t1, t2) Z,d/FC#y(  
return l(t) op wLgRI$ _Dm  
return l(t1, t2) op h]D=v B  
return l(t)[r(t)] {`3;Pd`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @lj  
60p1.;' /a  
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: VyI%^S ]sS  
单目: return f(l(t), r(t)); z.jGVF4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Ys|M%N  
双目: return f(l(t)); t>25IJG  
return f(l(t1, t2)); f?{Y<M~]  
下面就是f的实现,以operator/为例 >"Hj=?  
,)QmQ ^/  
struct meta_divide 2R5]UR S  
  { HML6<U-eS  
template < typename T1, typename T2 > Tok"-$`N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $ &^ ,(z9  
  { yx}:Sgv%  
  return t1 / t2; `V?{  
} "qDEI}  
} ; ^L'K?o  
- jyD!(  
这个工作可以让宏来做: Nh+$'6yT%  
b ;}MA7=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \J13rL{<  
template < typename T1, typename T2 > \ *3k~%RM%?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U ^,ld`  
以后可以直接用 @.g4?c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iD]!PaFD`  
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 fe Q%L  
(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。。。) U}5uy9A  
JZc5U}i  
M.128J+xfS  
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 -S|L+">=Z  
*i n_Z t3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HK-?<$Yc  
class unary_op : public Rettype o?X\,}-s  
  { gVD!.  
    Left l; $Z(zO;k.  
public : -meKaQv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q7SS<'(  
gr2zt&Z4  
template < typename T > Fj5^_2MU:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N2~z&y8.  
      { AI)9E=D%  
      return FuncType::execute(l(t)); dE^'URBiA  
    } NKMB,b  
c '(]n]a%  
    template < typename T1, typename T2 > k9bU<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >a0;|;hp  
      { # I<G:)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gz88$BT  
    } Y# lE  
} ; #?-W.  
;WzT"yW)T  
~k J#IA  
同样还可以申明一个binary_op -kJF@w6u  
ce;9UBkOg2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Q\;N C=4  
class binary_op : public Rettype lz>5bR'  
  { _&:o"""Wf  
    Left l; QvqBT  
Right r;  dxU[>m;  
public : l p? h~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZWr\v!4  
@4Y>)wn&;  
template < typename T > `n_ Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y6CadC  
      { m2V4nxw]Qp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jK{CjfCNz  
    } PEBQ|k8g&  
w|M?t{  
    template < typename T1, typename T2 > l/1uP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^*0;Z<_  
      { `P GWu1/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c8yD-U/-  
    } adxJA}K}  
} ; [2 Rp.?  
YZnrGkQ  
M 35}5+  
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 6qw_|A&g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [Y:HVr,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0W>O,%z&P#  
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。 "zv+|_ZAfd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $]hf2Yr(  
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。。。 ))MP]j9 T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }%:?s6Ler  
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) i?a]v 5  
下面是修改过的unary_op :<jf}[w!  
R8?A%yxf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^ZV xBQKg  
class unary_op 5 Fd]3  
  { ?r@ZTuq#  
Left l; 7/~"\nN:/  
  N* z<VZ  
public : E O}(MXS  
^oP]@r"qy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @emZwN"m  
uD5i5,q1Hs  
template < typename T > , <[os  
  struct result_1 w%$n)7<*  
  { 0lBl5k e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sG}9l1  
} ; O_:Q#  
bM!`C|,[s  
template < typename T1, typename T2 > c1z5t]d   
  struct result_2 {vU '>pp  
  { YvU#)M_h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LZ@^ A]U  
} ; zb3ir|  
g-]td8}#  
template < typename T1, typename T2 > kiECJ@5p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bhgh ]{  
  { 8(+X0}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Psv-y  
} )/=J=xw2  
Cz(PjS  
template < typename T > "q%)we  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SnXLjJe  
  { :_^YEm+A  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9 V;m;sz  
} ~7=,)Q  
vuK 5DG4  
} ; R@EFG%|`_  
WH/a#F  
dxd}:L~z  
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 >y=%o~  
好啦,现在才真正完美了。 fY `A  
现在在picker里面就可以这么添加了: M\]E;C'"U  
*R:nB)(6<  
template < typename Right > :1s1wY3Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (Hs frc  
  { c9& 8kq5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $~j]/U  
} ^hgpeu   
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。 gi`ZFq@  
CUtk4;^y#  
 "3v%|  
QR#,n@fE  
:4A^~+J  
十. bind @GEvI2Vf.0  
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。 Rbl(oj#  
先来分析一下一段例子 D/)xe:  
abK/!m[q  
$;">/ "7m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EEaFi 8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C2VZE~U+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w?R6$n`  
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。 ik]UzB  
我们来写个简单的。 p&q&Fr-   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vbWX`skU  
对于函数对象类的版本: vu1:8j  
j jwY{jV  
template < typename Func > mT9TSW}  
struct functor_trait r"4:aKF>  
  { aR3W9  
typedef typename Func::result_type result_type; 0 8U:{LL  
} ; SAqX[c  
对于无参数函数的版本: ;+5eE`]a/L  
)QKZI))G0  
template < typename Ret > rj6wKf z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YlYTH_L>E  
  { 2#rF/!`^  
typedef Ret result_type; TN0d fba[  
} ; Ltu;sw  
对于单参数函数的版本: -PX {W)Aw  
EBn7waBS  
template < typename Ret, typename V1 > t#d~gBe?V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ptsi\ 7BG  
  { tIRw"sz  
typedef Ret result_type; i#eb%9Mn  
} ; ed617J  
对于双参数函数的版本: ]v+\v re  
-Z#A}h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vdjca:`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f6z[k_lLN  
  { O/FQ'o1F  
typedef Ret result_type; {? 6]_J  
} ; K}* s^*X  
等等。。。 FkRrW^?5G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z*oGVr g  
tewC *%3V  
template < typename Func > -m-~  
struct func_return {5RM)J1  
  { -f'z _&KI  
template < typename T > PsTwJLY   
  struct result_1 qEywExdiu  
  { J0{0B=d;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Er%nSH^"  
} ; e\)PGjSI  
>`t |a  
template < typename T1, typename T2 > [aIQ/&Y  
  struct result_2 05w_/l+  
  { p^^<BjkQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `"    
} ; <Nkj)`%5iK  
} ; zEa3a  
cm-! 6'`  
9V\5`QXu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &6!x;RB  
L-q.Q  
template < typename Func, typename aPicker > 2r\ f!m'  
class binder_1 uN'e~X6  
  { V+DN<F-  
Func fn; l].dOso$`  
aPicker pk; `rQA9;Tn2  
public : 2jaR_` `=:  
A5z5e# ,u  
template < typename T > N U\B  
  struct result_1 rZ *}jD[  
  { O$KLQ'0"n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t}]=5)9<  
} ; <Azv VSA,  
>12phLu  
template < typename T1, typename T2 > `n$pR8TZ_  
  struct result_2 $(G.P!/  
  { YiB^m   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &h')snp:#  
} ; %r?Y!=0  
7]62=p2R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0)+F}SyyD  
gm(`SC?a  
template < typename T > 5v6*.e'p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]haZT\  
  { %?^IS&]Z  
  return fn(pk(t)); }[\l$sS  
} }f/ 1  
template < typename T1, typename T2 > 0p)#!$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $@s&qi_&R  
  { 2ntL7F<ow  
  return fn(pk(t1, t2)); +7.\>Ucq`  
} RNiFLD%5  
} ; % tTL  
jZx.MBVy]  
*?:V)!.2z  
一目了然不是么? W9+H /T7!  
最后实现bind *2P%731n5  
\oA>%+]5  
3MH9%*w'0  
template < typename Func, typename aPicker > &@<Z7))  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oSq?. *w<  
  { yS'W ss  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C0(?f[/(M  
} OX-t#R`  
;SnpD)x@)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f{mWy1NH\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \,&,Q  
P;4Y%Dq~Qo  
十一. phoenix '"qTmo!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mSdByT+dG  
:#7"SEud}  
for_each(v.begin(), v.end(), 6?i]oy^X]p  
( : 7>oFz  
do_ 42]hX9E  
[ T+1:[bqK  
  cout << _1 <<   " , " G9v'a&  
] :{BD/6  
.while_( -- _1), uGt}Hn  
cout << var( " \n " ) >}? jOB  
) A{NKHn>%`  
); 4&N#d;ErC  
Pw+PBIGn4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JbX"K< nQ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oN({X/P2j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sE:~+C6o:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H{ M7_1T  
G5A:C(r  
Jui:Ms  
template < typename Cond, typename Actor > }$%j}F{  
class do_while BA(erf>  
  { GBeWF-`B  
Cond cd; *uW l 804  
Actor act; 7qsu0 .[d  
public : h @AKfE!\~  
template < typename T > )SU\s+"M  
  struct result_1 hQ7-m.UZw  
  { 4*Uzomb?q  
  typedef int result_type; fab. %$  
} ; #z6[ 8B  
G`D rY;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @I"&k!e<2  
# RoJD:9  
template < typename T > pKZRgA#kN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9[2qgw\D  
  { {=I:K|&  
  do }uR[H2D`L  
    { R`5g#  
  act(t); d?ru8  
  } `D-P}hDm!  
  while (cd(t)); 0Wkk$0h9  
  return   0 ; (1IYOlG4  
} #)r^ZA&E  
} ; Q HU|aC{r  
\<ko)I#%  
/ <C{$Gu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IN8G4\r  
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。 lQl!TW"aO  
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。 )2sE9G,  
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。 ,Iv eKk5W  
下面就是产生这个functor的类: ~ k"r  
^yLhL^Y  
ThvgYv--B  
template < typename Actor > _sqj~|K  
class do_while_actor &L[i"1a  
  { +$}3=n34)  
Actor act; Bo,>blspw  
public : 9\'JtZO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `' .;U=mF  
HVdy!J  
template < typename Cond > CP'b,}Dd?I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @>fsg-|  
} ; *"nN To  
'\O[j*h^.  
lfw|Q@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0Ra%>e(I^  
最后,是那个do_ CM%Rz-c  
!F:ANoaS  
vX@T Zet0  
class do_while_invoker /S{U|GBB%r  
  { Q&#Arph0e  
public : % }IrZrh  
template < typename Actor > <Hf3AB;#4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G{.[o6>  
  { Ct][B{  
  return do_while_actor < Actor > (act); jj&mRF0gCb  
} bN\;m^xfu  
} do_; u\{MQB{T  
Wsb>3J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 25PZ&^G 8%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4^Ss\$*  
最后来说说怎么处理break和continue )IVk4|  
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。 %9 3R/bx  
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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