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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~,dj)x 3M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +xB !T1p D  
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, hO\_RhsRy?  
kE/>Ys@w  
]yA| m3^2  
.~C*7_  
  class filler L;>tuJY1  
  { "o% N`Xlx  
public : |f.=Y~aY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  Trm)7B*  
} ; ?GX 5Pvg  
|Q.t]TR'P  
w#]%I+  
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: mG\,T3/*  
hyFq>XFo  
TRG"fVR  
;,4Z5+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Rm"lRkY4I[  
%0. o(U  
Hz!+g'R!Gs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8qo{%  
OP%h`  
;OE{&  
NC|&7qQ  
二. 战前分析 5fM/y3QPsZ  
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。 X 1^f0\k  
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 l 8n#sGA%  
]g!k'@  
QV7K~qi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RCnN+b:c  
  /* --------------------------------------------- */ ,RDxu7iT  
vector < int *> vp( 10 );  E~jNUTq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =^O8 4Cp 6  
/* --------------------------------------------- */ 3]M YH b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SO3WOR`3  
/* --------------------------------------------- */ hPP+lqY[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8&f}GdZh  
  /* --------------------------------------------- */ +u:8#!X$RD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "pQM$3n(  
/* --------------------------------------------- */ I Yj\t?,0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FK;\Nce&  
x]J{EA{+  
XBdC/DM[  
No!P?  
看了之后,我们可以思考一些问题: y2o?a6`  
1._1, _2是什么? {FteQ@(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 tbl!{Qwx  
2._1 = 1是在做什么? 6t<~. 2'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ilsh Jo  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `yNNpSdS1  
)d_)CuUBe  
&> p2N  
三. 动工 +);o{wfW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "-90:"W  
}ZlJ  
3@\vU~=P:  
[A fV+$  
template < typename T > (/Hq8o-Fw  
class assignment \bZbz/+D  
  { M +~guTh  
T value; WQ|d;[E  
public : lKxv SyD  
assignment( const T & v) : value(v) {} hnmFhJ !g  
template < typename T2 > u ,*$n'l]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &l-g3l[  
} ; 4cTJ$" v  
0`3ey*  
&W)k s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  J<V}g v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 76 #  
yAi#Y3!::  
p$0;~1vH  
6WzE'0Nyr  
  class holder ^4`q%_vm  
  { e(6g|h  
public : '[{M"S  
template < typename T > !c\s)&U7B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PQlG !  
  { n)8bkcZCp+  
  return assignment < T > (t); -P!vCf^{ t  
} j}X4#{jgC  
} ; ^-f5;B`\i  
x\3tSP7Vp  
|Gzd|$%Oq  
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: |bVNlL"xN  
Xa Yx avq  
  static holder _1; >OBuHqC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U3&*,xeU@H  
I^qk`5w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /1gKc}rB2  
而不用手动写一个函数对象。 o.Mb~8Yu  
ec)G~?FH  
I,l%6oPa  
\4bma<~a  
四. 问题分析 e*jn7aya  
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。 ]9]3=;b>  
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。 ghx8dX}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lva]jh2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,D  [  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BB1'B-O  
K/, B  
五. 问题1:一致性 J3}^\k=p"  
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?| +pnT6kU|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )><cL:IJ}S  
t'Nu^_#  
struct holder |0b$60m$!t  
  { GQ$0`?lp  
  // H2zd@l:R  
  template < typename T > Km 'd=B>Jy  
T &   operator ()( const T & r) const VjMd&>G  
  { \V7Hi\)  
  return (T & )r; lmz{,O  
} /thCu%%9A  
} ; AA^3P?iD  
QtW5; A-h  
这样的话assignment也必须相应改动: /ZvNgaH5M  
13}=;4O  
template < typename Left, typename Right > ~g;(` g  
class assignment ePrb G4xv  
  { .Xg%><{~  
Left l; \I/l6H>o3  
Right r;  i/y+kL  
public : H]mY6D51"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eOZA2  
template < typename T2 > \$yI'q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WvAl!^{`  
} ; 23U9+  
&dbX>u q  
同时,holder的operator=也需要改动: 6(ju!pE`  
H \.EK Z  
template < typename T > 0;!aO.l]K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tZk@ RX  
  { 2j=3i@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O8[dPm W  
}  &j2L- )  
V<\:iNXX{  
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。 b0rC\^x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u8~.6]Ae  
?$ Uk[  
return l(rhs) = r; IgptiZ7~!  
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。 +4G uA0N6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DL2e 9  
)fA9,yNJ3  
template < typename Tp > -+'{C =  
class constant_t tqmM7$}}P  
  { oHxaa>C>  
  const Tp t; 1mFc]1W  
public : xPq3Sfg`A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ''?.6r  
template < typename T > #Ru+|KL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %Kw5 b ;  
  { ?N,a {#w  
  return t; 6i9m!YQV  
} mu=u!by.E  
} ; RRV@nDf   
rfXM*h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E$ F)z  
下面就可以修改holder的operator=了 bpzB}nEp  
YZr^;jfP  
template < typename T > ucJR #14  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QEQ8gfN9>  
  { Kcsje_I-M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ",#rI+ el  
} fR_)e:  
OAOG&6xu8  
同时也要修改assignment的operator() f*NtnD=rJ  
  
template < typename T2 > *yiJw\DRN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L)y}  
现在代码看起来就很一致了。 ~Xh(JK]  
HTQ .kV  
六. 问题2:链式操作 p%xo@v(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |>j=#2  
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。 4{}u PbS  
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。 NO`LSF  
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。 tN3Xn]   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AY [7yPP  
[9'5+RXw3  
template < typename T > L6r&Y~+/  
struct result_1 ;Zw!  
  { m-, '  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z !wDh_  
} ; E 7;KG^  
:}+U?8/"7  
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: IR5 S-vO  
yc_(L-'n  
template < typename T > %/1`"M5ko  
struct   ref h+R}O9BD  
  { i:qc2#O:J  
typedef T & reference; 0}Kl47}aD  
} ; u'yePJTE  
template < typename T > [9[tn -  
struct   ref < T &> v:JFUn}  
  { \@MGO aR]  
typedef T & reference; +\"@2mOH{+  
} ; $`{}4,5M  
azj<aaH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3|P P+<o  
rH8?GR0<  
template < typename T > _q3SR[k+`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )Qw|)='-  
  { djZOx;/  
  return l(t) = r(t); I".d>]16|  
} D;BFl(l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kki]6_/n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C UlANd"  
T/-PSfbkj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *Ty>-aS1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :3Ty%W&&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 */O6cF7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7QQ3IepP  
最后的布局是: bnB}VRal  
                Add +&(sZFW5o  
              /   \ b[e+(X  
            Divide   5 JeWW~y`e?{  
            /   \ G1$DV Go  
          _1     3 ZZ[5Z =te?  
似乎一切都解决了?不。 GrVvOJr  
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。 8eWb{n uJ>  
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。 w2/%e$D!9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: J\m7U  
J@!Sf7k42  
template < typename Right > _ F@>?\B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JOenVepQ,  
Right & rt) const J5@_OIc1y  
  { mEyZ<U9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tnRq?  
} Z|'tw^0e5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gbXzD`WQ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 BCsW03sQ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F'pD_d9]e  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &&_W,id`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =qI JXV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? zVl(?b&CF  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: WdunI~&.  
rh$%*l  
template < class Action > /x0zZ+}V  
class picker : public Action M~ynJ@q  
  { Yw?%>L  
public : JfKl=vg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0sV;TQt+f  
  // all the operator overloaded rb`C:#j{J  
} ; e-UPu%'  
`4\H'p  
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。 ]#3=GFs/  
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: Ms{v;fT  
9FcCq*D  
template < typename Right > 9.vHnMcq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %S$P+B?  
  { al#yc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); = 1`  
} k9yA#  
O?8G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xV<NeU  
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。 zzq/%jki  
?=Ma7 y  
template < typename T >   struct picker_maker ymr-kB  
  { G78rpp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b4oZ@gVR;  
} ; }1X,~y]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A g/z\kX  
  { KY2xKco  
typedef picker < T > result;  '=%vf  
} ; $Iqt c)DA  
)|Y"^K%Jm  
下面总的结构就有了: 7CrWsQl u  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~3/>;[!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0($MN]oZa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {,P&05iSi  
至此链式操作完美实现。 i~ zL,/O8  
'3%!Gi!g  
P`V#Wj4\  
七. 问题3 #_|b;cf  
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。 zx;x@";p  
auL?Hb  
template < typename T1, typename T2 > tao3Xr^?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )0qXZ gs  
  { VPtA %1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *K-,<hJ#L  
} dIIsO{Zqv  
G} }oeS  
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: >Pbd#*  
(W*yF2r  
template < typename T1, typename T2 > }{]{`\  
struct result_2 $zxCv7  
  { LT2mwJl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wm Od1  
} ; J^0co1Y0  
d-xKm2sH  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vV"TTzs!  
这个差事就留给了holder自己。 r&Za*TD^  
    @f{)]I +f  
[4t_ 83  
template < int Order > f[h=>O  
class holder; ke)3*.Y%C  
template <> "o=h /q5&  
class holder < 1 > .o.@cLdU  
  { jf.ikxm  
public : y~p7&^FeR  
template < typename T > Hdj0! bUx  
  struct result_1 Hsx`P  
  { Z*s/%4On  
  typedef T & result; _3hCu/BV  
} ; D[;6xJ  
template < typename T1, typename T2 > iK=H9j  
  struct result_2 .:_dS=ut  
  { F;`of  
  typedef T1 & result; qXP)R/~OZ  
} ; &k : |  
template < typename T > ?G.9D`95  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q'q'v S  
  { *A c~   
  return (T & )r; nSgg'I(  
} Y:*mAv;&  
template < typename T1, typename T2 > 9OXrz}8C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const shnfH   
  { OuS{ve  
  return (T1 & )r1; IExQ}I  
} l|j&w[c[Q0  
} ; D zl#[|q  
7d'4"c;*;  
template <> X3X~`~bAD  
class holder < 2 > G0y%_"[  
  { B^$l]cvZ  
public : SZvw>=)a  
template < typename T > )p12SGR5  
  struct result_1 =NyzX&H6  
  { @oYTJd(v{  
  typedef T & result; 0#sk]Qz  
} ; sR?_{rQ  
template < typename T1, typename T2 > Y6^lKw  
  struct result_2 (WN'wp  
  { >2>xr"  
  typedef T2 & result; w&:h^u  
} ; fIWQ+E  
template < typename T > *.voN[$~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +`.%aJIi9  
  { k= nfo-h  
  return (T & )r; {TE0  
} .yg"!X  
template < typename T1, typename T2 > ,MOB+i(3*u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sks_>BM  
  {  /=[M  
  return (T2 & )r2; )bw>)&)b`  
} Fk=_Q LI  
} ; e0>@Yp[Kd  
Me5umA  
Pgye{{  
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> >。 {vA;#6B|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~]c^v'k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .F)--%  
?vf\_R'M  
return l(i, j) = r(i, j); as~.XWa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 90I)"vfW5  
UY%@i  
  return ( int & )i; a,&Kvh  
  return ( int & )j; ~LYKt0/W&  
最后执行i = j; |(XV '-~  
可见,参数被正确的选择了。 EsA^P2?_+  
Q7c_;z_  
bp$8hUNYz-  
alHwN^GhP  
},[S9I`p  
八. 中期总结 $V`O%Sz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Ldir'FW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?xUz{O0/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .7E-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b39;Sv|#  
>k_Z]J6Pd  
!v`q%JW(  
 s.GTY@t  
 w8FZXL  
TSHp.ABf  
九. 简化 ] ^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D8[&}D4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?ADk`ts~,}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Wc`Vcn1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |a\s}M1  
  +-*/&|^等 3%|<U51  
2. 返回引用。 l\$_t2U  
  =,各种复合赋值等 \Xxx5:qM  
3. 返回固定类型。  4uU(t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =bv8W < #  
4. 原样返回。 '[\%P2c)Q  
  operator, *p.ELI1IC  
5. 返回解引用的类型。 :*c@6;2@  
  operator*(单目) \O7,CxD2  
6. 返回地址。 F)DL/';  
  operator&(单目) H@aCo(#  
7. 下表访问返回类型。 &\!-d%||)  
  operator[] B*DH^";t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {6/%w,{,  
  operator<<和operator>> /xsa-F  
 ] mP-HFl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Q&M(wnl5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /0SPRf}p  
|U7{!yy%MF  
template < typename Left > 3P-#NL  
struct value_return ' P-K}Y  
  { bIWcL$}4Q  
template < typename T > 7Dm^49H  
  struct result_1 8yztVdh  
  { 8hAI l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P?]q*KViM  
} ; :I<%.|8  
8eOQRC33  
template < typename T1, typename T2 > *bv Iqa  
  struct result_2 L/<Up   
  { ?>lmLz!e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `I m;@_J  
} ; |C-B=XE;3  
} ; O5k's  
;?n*w+6<  
$T3/*xN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5-]%D(y  
{MYlW0)~  
下面我们来剥离functor中的operator() 4eIu@ ";!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /I6?t= ?<  
hk,Q=};  
return l(t) op r(t) o5Qlp5`:u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )]qFI"B7  
return op l(t) c1:op@t  
return op l(t1, t2) @ju-cv+  
return l(t) op ZU "y<  
return l(t1, t2) op ]/d2*#  
return l(t)[r(t)] !+fHdB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eh)J'G]G  
,&)XhO?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2ix_,yTO  
单目: return f(l(t), r(t)); Yq5}r?N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sV[|op  
双目: return f(l(t)); 1N#TL"lMS  
return f(l(t1, t2)); d5zzQ]|L  
下面就是f的实现,以operator/为例 w_|WberU  
iZ_R oJ  
struct meta_divide V?Nl%M[b  
  { ;\#u19  
template < typename T1, typename T2 > QMfYM~o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QAb[M\G  
  { ^OA}#k NTW  
  return t1 / t2; *xLMs(gg  
} zlFl{t  
} ; Bq:@ [pCQ  
OWq~BZ{  
这个工作可以让宏来做: `yC R.3+  
eJy@N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7Uj[0Awn  
template < typename T1, typename T2 > \ jj$'DZk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x$s#';*  
以后可以直接用 _=}Y lR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H56e#:[$  
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 qw_qGgbl  
(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。。。) _n{N3da  
j83p[qR7o  
G_AAE#r`  
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 possM'vC  
&"^A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t-E'foYfr`  
class unary_op : public Rettype gXH89n  
  { DI$z yj~3  
    Left l; X.272q<.  
public : qt;6CzL C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H_*]Vg  
f-{[ushj  
template < typename T > IndNR:"g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EO| kiC   
      { `_v-Y`Z  
      return FuncType::execute(l(t)); S?8q.59  
    } H!45w;,I  
,#"AWQ  
    template < typename T1, typename T2 > JBWiTUk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZFdQ Z=.'  
      { gV`:eNo*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sO(Kpo9jq  
    } s;5PHweWf  
} ; k)4|%  
*dKA/.g  
 j, G/[V  
同样还可以申明一个binary_op YJ75dXc&&  
n*O/ X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7q67_u? @  
class binary_op : public Rettype t*D[Q$v  
  { &.4lhfI+(Q  
    Left l; xH' H! 8  
Right r; +Oyt   
public : Qy3e ,9nS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q2hZ1o  
sxsM%Gb?H  
template < typename T > :*oI"U*f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A: @=?(lI3  
      { W)9KYI9u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {) .=G  
    } PD/~@OsxU  
I&(cdKY z  
    template < typename T1, typename T2 > _nTjCN625  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e=F' O] 5  
      { v4ueFEY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); liU=5 BL  
    } MRJdQCBV  
} ;  vb70~k  
|"@E"Za^  
;yUY|o  
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 <`N\FM^vo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @:c 1+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I H:Hf v  
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。 AN.`tv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2ag]p  
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。。。 [M;P:@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ot,sMRk'  
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) riBT5  
下面是修改过的unary_op %3C,jg  
JT:9"lmJz,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F]ALZxwkz  
class unary_op gVI*`$  
  { -m+2l`DLy  
Left l; ^ #Wf  
  rgP$\xn-  
public : h]zx7zt-  
?]7ITF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  6f{c  
eFeeloH?e*  
template < typename T > `i.f4]r  
  struct result_1 =a {Z7W  
  { }`h}h<B(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gB0)ec 0  
} ; :#gz)r  
OOv"h\,  
template < typename T1, typename T2 > *v 8 ]99N  
  struct result_2 -J[D:P.Z  
  { a.Mp1W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G;^iwxzhO  
} ; Cu`ZgK LQ  
c~tkY!c  
template < typename T1, typename T2 > VyI%^S ]sS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .KB*u*h  
  { :zZtZT!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e~-D k .i  
} /`'50C j  
fO:*85 %}7  
template < typename T > zY#U]Is  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^QnVYTM  
  { {2q   
  return OpClass::execute(lt(t)); F.\]Hqq  
} ++kiCoC  
,)QmQ ^/  
} ; PDir?'  
/ _cOg? o  
9:kb0oBa?l  
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 8F@6^9C  
好啦,现在才真正完美了。 (Ux%7H_d  
现在在picker里面就可以这么添加了: $ &^ ,(z9  
yx}:Sgv%  
template < typename Right > lRO8}XSI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i>rn!?b  
  { ^%<v| Y(X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); > *_?^F_  
} _>aesp%  
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。 )pvZM?  
$GPA6  
{bNnhW*qOu  
9j,zaGD0  
7"QcvV@p  
十. bind +(P;4ZOmB  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :7`,dyIqT  
先来分析一下一段例子 p,4z;.s$  
@.g4?c  
SOUA,4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d+IPa<N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l s_i)X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 od|pI5St  
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。 5fLCmLM`  
我们来写个简单的。 fe Q%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: cKxJeM07  
对于函数对象类的版本: r`&ofk1K  
"7aFVf  
template < typename Func > 9u)h$VC  
struct functor_trait Og&2,`Jb  
  { nnE@1X3  
typedef typename Func::result_type result_type; W!Xgse3  
} ; |4'E&(BU-  
对于无参数函数的版本: 6#K_Rg>.  
.:;i*  
template < typename Ret > ktS0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x/Ds`\  
  { Q7SS<'(  
typedef Ret result_type; 2 Sr'B;`p  
} ; KcrF=cA  
对于单参数函数的版本: o/[NUQSI  
g =%W"v  
template < typename Ret, typename V1 > N2~z&y8.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *i\7dJ Dj  
  { 0qTa @y  
typedef Ret result_type; 'Gc6ZSLM  
} ; ~bwFQYY=  
对于双参数函数的版本: 8=SNLO  
r|#4+'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \UE9Ff+{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Cr[#D$::`  
  { s9'iHe  
typedef Ret result_type; /|\`NARI  
} ; wj?f r?  
等等。。。 @-7K~in?^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z$pR_dazU  
C qxP@  
template < typename Func > LCdc7  
struct func_return *(HH71Y  
  { c]n4vhUa5  
template < typename T > XRz.R/  
  struct result_1 ` Y ut 1N  
  { u ) ld  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VJNPs6  
} ; L,l+1`Jz  
Gm|QOuw  
template < typename T1, typename T2 > }tJ:-!*2  
  struct result_2 bVVa5? HP  
  { ZWr\v!4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @4Y>)wn&;  
} ; `n_ Z  
} ; Y6CadC  
7.=u:PK7kM  
``Nj Nd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CHLMY}O0  
Kc(_?`  
template < typename Func, typename aPicker > c"QI`;D_c  
class binder_1 16] O^R;r  
  { s$]I@;_  
Func fn; x:@e ID  
aPicker pk; 1'g?B`  
public : (V+(\<M  
w S;(u[W  
template < typename T > |{_%YM($  
  struct result_1 5]F9o9]T  
  { ?hwQY}   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C f+O7Y`^  
} ; kTnvD|3_!P  
-&HN h\  
template < typename T1, typename T2 > ; lK2]  
  struct result_2 2f-Z\3)9 J  
  { GRs;-Jt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l"vT@ g|  
} ; foN;Q1?lS  
?+TD2~rD(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YV2^eGr.  
3NJ-.c@(p  
template < typename T > ``O\'{o&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;DGWUK.U[H  
  { vWgh?h/ot  
  return fn(pk(t)); R `'@$"  
} Rc6Rk!^  
template < typename T1, typename T2 > 7'<4'BGzl]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [s2%t"H-y  
  { '-*r&:  
  return fn(pk(t1, t2)); Dg]i};  
} ,= PDL  
} ; Mc\lzq8\ 1  
&hF>}O  
mg 3jm  
一目了然不是么? ~ PPGU1  
最后实现bind '}}DPoV  
l@GpVdrv  
q6,xsO,+  
template < typename Func, typename aPicker > qItI):9U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %tu{`PN<  
  { w%$n)7<*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pjoI};  
} )zt5`"/o  
aNwDMd^+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +6>Pp[%  
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。 1E-$f  
`SU;TN0  
十一. phoenix AHLDURv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !YoKKG~_0  
7eq;dNB@gq  
for_each(v.begin(), v.end(), YvU#)M_h  
( Oq.) 8E.  
do_ E+>;tLw3j  
[ jALo;PDJ  
  cout << _1 <<   " , " Nd0Wt4=  
] weDv[b5i  
.while_( -- _1), \Z~m6;  
cout << var( " \n " ) oW8[2$_N+  
) 6jnRC*!?  
); -~xd-9v?  
R0+m7mx#E  
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: !7w-?1?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 1DBzD%@Oz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !K@y B)9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]~oM'?&!  
N7e^XUG   
'z\F-Ttq  
template < typename Cond, typename Actor > fHgfI@{=j  
class do_while v|e\o~2D`  
  { _l  Jj6=  
Cond cd; WRnUF[y+)  
Actor act; %:/;R_  
public : !l&lb]V cz  
template < typename T > &fTCY-W[  
  struct result_1 G cbal:q  
  { Zaj<*?\  
  typedef int result_type; d*G $qUiX  
} ; *[jaI-~S  
m]%cNxS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |[V(u  
=];FojC6I  
template < typename T > 1H ZexV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .!`j3W]  
  { ,rN7X<s54  
  do >s>5k O  
    { d p?uq'  
  act(t); ZqhINM*Rm  
  } k82'gJ;MC=  
  while (cd(t)); n2QD*3i  
  return   0 ; H#ihU3q  
} ;P{ *'@  
} ; 4bKZ@r%  
*zx;81X=  
4Pt0^;H&jn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D`gY6wX  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :4A^~+J  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 qR1ez-#K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I 7TMv.  
下面就是产生这个functor的类: W}e5 4-lu  
`j2z=5  
6m{3GKaW~  
template < typename Actor > duM>( y  
class do_while_actor ,5/gNg  
  { \gzNMI*  
Actor act; g_q{3PW.  
public : HS2)vd@)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )oNomsn  
&oR&NKk  
template < typename Cond > 'J\%JAR@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @B[V'|  
} ; MdPwuXI  
lyT~>.?{  
ND`~|6yb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RS93_F8   
最后,是那个do_ "'8$hV65.p  
vbWX`skU  
;^xku%u  
class do_while_invoker =EG[_i{r  
  { CR _A{(  
public : d2(n3Xf  
template < typename Actor > 2 o.Mh/D0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KSexG:Xb  
  { $`riB$v  
  return do_while_actor < Actor > (act); yK{~  
} P--#5W;^oB  
} do_; 0 8U:{LL  
t4Z.b 5g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cBAA32wf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6Y=$7%z  
最后来说说怎么处理break和continue ycH=L8  
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。 :xA'X+d/'  
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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