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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E5.)ro=$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RaG-9gujI  
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, mM>{^%2Q:  
#j'O rD  
.LdLm991,Y  
kE/>Ys@w  
  class filler C S+6!F]  
  { wB "&K;t  
public : 4km=KOx[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c7S<ex,  
} ; f |aO9w   
OyFBM>6gh  
^- mz!{  
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: T|r@:t[  
X8F _Mb*  
`[7&tOvSk  
/1t(e._  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v?5Xx{ym  
0l{').!_  
7w YSP&$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j2g#t  
}hEBX:-  
V/<dHOfR\  
j[9xF<I  
二. 战前分析 IZniRd;  
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。 %<:?{<~wH9  
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 [sbC6(z  
:,6dW?mun6  
bvs0y7M='  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cKdy)T%;  
  /* --------------------------------------------- */ ~cQP4 kBD]  
vector < int *> vp( 10 ); ]g!k'@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w=y!|F  
/* --------------------------------------------- */ 5c`DkWne%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'd(OFE-hn  
/* --------------------------------------------- */ ct fKxGH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^`Vt<DMT  
  /* --------------------------------------------- */ { SJ=|L6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K-(,,wS  
/* --------------------------------------------- */ pNCk~OM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FK;\Nce&  
2j*\n|"}{  
o~2bk<]z  
vUY?Eb[  
看了之后,我们可以思考一些问题: A: 0  
1._1, _2是什么? iMYvCw/t6  
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。 CSR 6  
2._1 = 1是在做什么? :$j!e#?=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ')}$v+9h  
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。 k-Le)8+b  
}Sqey:9jH  
V :*GG+4  
三. 动工 J9mLW}I?NW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C5*j0}  
w'#VN|;;!  
Y6W3WPs(  
cg}46)^<QH  
template < typename T > ]nEN3RJ  
class assignment !s9<%bp3  
  { [}+0N GgR  
T value; Oh5(8.<y  
public : #<MLW4P  
assignment( const T & v) : value(v) {} M%1-fd  
template < typename T2 > > rB7ms/@E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f8 B*D4R}  
} ; 2u~0B +)K/  
UW. F1)  
N|WnUlf]:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x{&0:|bCs6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P)tXU  
U"<Z^)  
72@8M  
\Llrs-0 M  
  class holder ak;fCx&  
  { hJrxb<9@Y0  
public : P5%DvZB$w  
template < typename T > \"<&8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P (_:8|E  
  { f)vD2_E  
  return assignment < T > (t); (IAl$IP63s  
} k'xnl"q  
} ; pIqPIuy  
1e _V@Vy  
mdoy1a  
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: D-8%lGS  
0 jVuF l  
  static holder _1; ?k<wI)JR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "mSDL:$  
O_FT@bo\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +[zrU`!@  
而不用手动写一个函数对象。  #Z"N\49  
Z8}Zhe.  
ACU0  
P zzX Ds6  
四. 问题分析 e-]k{_wm  
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?p9h{DG  
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。 |rq~.cA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Sr,ZM1J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o%+K S5v!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d_QHm;}Cx  
a+{YTR>0m  
五. 问题1:一致性 (|I0C 'Ki  
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?| |U8;25Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w-HgC  
~lzV=c$t  
struct holder pW:U|m1dS  
  { KJ.ra\F  
  // `i9WnPRt  
  template < typename T > 'i%Azzv  
T &   operator ()( const T & r) const hOO)0IrIM*  
  { ePrb G4xv  
  return (T & )r; .Xg%><{~  
} \I/l6H>o3  
} ;  i/y+kL  
H]mY6D51"  
这样的话assignment也必须相应改动: eOZA2  
'4L i  
template < typename Left, typename Right > WvAl!^{`  
class assignment RIC'JLWQ  
  { &dbX>u q  
Left l; 66[yL(*+  
Right r; H \.EK Z  
public : 1;?b-FEq:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dWg$yH  
template < typename T2 > 2j=3i@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H_o<!YxK  
} ;  &j2L- )  
~5:]Oux  
同时,holder的operator=也需要改动: %[B &JhT  
D4c}z#}*0  
template < typename T > "@$o'rfT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5\S)8j `8  
  { 4TG g`$e;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Uh-Wi[  
} 8:huWjh]M  
sog?Mvoq  
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。 kD >|e<}\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SdnqM`uFo  
?Xlmt$Jp  
return l(rhs) = r; rw ^^12)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :>Z0Kb}7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qV/"30,K  
shYcfLJ  
template < typename Tp > N{q5E,}  
class constant_t Q'7o_[o/  
  { .J&NM(qeZ  
  const Tp t; 6 !+xf  
public : P`-(08t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SXwgn >  
template < typename T > fx99@%Ii  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TJ?}5h5  
  { 2^[fUzL?  
  return t; 1[} =,uaM  
} nO\|43W  
} ; DS=kSkW^&5  
~ Y4H)r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mff_j0D  
下面就可以修改holder的operator=了 E@0w t^  
A}t.`FLP,j  
template < typename T > FK }x*d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wZE[we^Q"  
  { RLw=y{%p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !D7\$ g6g  
} \X Nb9-  
qVZ=:D{  
同时也要修改assignment的operator() wrK$ZO]  
O<L /m[]  
template < typename T2 > SKD!V6S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '+f!(teLz  
现在代码看起来就很一致了。 'gI58#v  
t=xO12Z  
六. 问题2:链式操作 !`=r('l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u vc0"g1h  
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。 C/<fR:`c  
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。 v srce  
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。 :*0k:h6g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `vL R;D  
#y-OkGS ^  
template < typename T > wD22@uM#]  
struct result_1 rnmWw#  
  { H+zQz8zMC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O JvEq@  
} ; uLe+1`Y5Ux  
9oKRu6]D-  
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: *>$'aQ  
l"CHI*  
template < typename T > h&h]z[r R  
struct   ref iMk`t:!;#"  
  { k8Qv>z  
typedef T & reference; S8.nM}x  
} ; qW?^_  
template < typename T > s^L\hr  
struct   ref < T &> Sn7.KYS  
  { @#*B|lHE  
typedef T & reference; B&-;w_K  
} ; D 67H56[  
&fiDmUxj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4y>G6TD^  
a9FlzR  
template < typename T > ]L}<Y9)t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b.8HGt<%  
  { hL67g  
  return l(t) = r(t); [MFV:Z  
} P@k ;Lg"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YjvqU /[3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'G@Npp)&^  
h,TDNR<1L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r/:9j(yxr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :d)@|SR1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } ..}]J;To  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _ky!4^B  
最后的布局是: 0kmVP~K  
                Add &b"PjtU.X  
              /   \ &|/C*2A  
            Divide   5 IL YS:c58=  
            /   \ gl2~6"dc  
          _1     3 :_)Xe*O  
似乎一切都解决了?不。 \<T6+3p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #/\FB'zC  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x*Z"~'DI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4&$hBn=!  
BIw9@.99B-  
template < typename Right > k}F;e_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p1J%=  
Right & rt) const >'Y]C\  
  { |\~cjPX(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P/M*XUG.  
} $sGX%u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 axXA y5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *!C^L"i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +qzsC/y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 MbY a6jrF  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iOj mj0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5OpK~f5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: k3S**&i!CR  
Yw?%>L  
template < class Action > JfKl=vg  
class picker : public Action 0sV;TQt+f  
  { XImb"7|  
public : xQWZk`6~L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v,Ep2$  
  // all the operator overloaded %8S!l;\H5  
} ; "9>#Q3<N  
-bZ^A~<O,  
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。 ?>4^e:  
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: 0fi+tc 30  
!. q*bY  
template < typename Right > ZiVTc/b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,^AkfOY7"  
  { *( D_g!a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CFRo>G  
} 9)l[$X  
SJy:5e?zk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UL"Jwq D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -2% [ ]  
+c\fDVv  
template < typename T >   struct picker_maker ?%oPWmj}  
  { W?XvVPB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QVzLf+R~  
} ; &qrH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~q-|cl<  
  { W9a H]9b  
typedef picker < T > result; l}:9)nXA{  
} ; F =d L#@^  
A g/z\kX  
下面总的结构就有了: 9FJU'$FN  
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。  '=%vf  
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。 |_!xA/_U'T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  "}Ya.  
至此链式操作完美实现。 h r*KDT^!  
7th&C,c&  
hj0uv6t.c  
七. 问题3 If]g6 B.=  
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。 oBAD4qK  
A/BL{ U}  
template < typename T1, typename T2 > ?\ho9nyK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l ^\5Jr03  
  { E*rDwTd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T'f E4}rY  
} !C#q  
|iO2,99i  
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: Fv#ToT:QXe  
< 8WS YZ  
template < typename T1, typename T2 > s&8QRI.  
struct result_2 @}aK\  
  { t=A| K    
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -I\_v*nA  
} ; mIl^  
IE'OK  
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? X Uh)z  
这个差事就留给了holder自己。 RFQa9Rxk  
    .`xcR]PQ  
>q[Elz=dI  
template < int Order > X$PT-~!a  
class holder; f8'&(-  
template <> r&Za*TD^  
class holder < 1 > )h>Cp,|{  
  { [x-Z)Q. 5  
public : i"sVk8+o!  
template < typename T > C.pNDpx-  
  struct result_1 <J?i+b  
  { (w"zI!  
  typedef T & result; d3^LalAp  
} ; 63-`3R?;  
template < typename T1, typename T2 > ^N0hc!$  
  struct result_2 WpSdukXY{  
  { ]!h%Jlu  
  typedef T1 & result;  {l_R0  
} ; So0YvhZ+  
template < typename T > f-4<W0%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T5W r;a  
  { s~M!yuH  
  return (T & )r; t2tH%%Rs  
} s+Ln>c'|o  
template < typename T1, typename T2 > w;r -TLf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?ew^%1!W.  
  { \=,+weGw@  
  return (T1 & )r1; e J2[=L'  
} SQa.xLU  
} ; B)ynF?"  
~>s^/`|?  
template <> < ~x5{p  
class holder < 2 > OuS{ve  
  { IExQ}I  
public : a,lH6lDk  
template < typename T > %o+bO}/9  
  struct result_1 _Ndy;MQ  
  { >nvreis  
  typedef T & result; $0iz;!w  
} ; URJ"  
template < typename T1, typename T2 > "wexG]R=5  
  struct result_2 ^vsOlA(4  
  { N-K.#5  
  typedef T2 & result; *w> /vu  
} ; BjOrQAO  
template < typename T > 'HW(RC0dR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e`#Gq0}8  
  { >2>xr"  
  return (T & )r; -v>BeVF  
} E62VuX  
template < typename T1, typename T2 > <Hm:#<\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?CL1^N%  
  { p B?a5jpA  
  return (T2 & )r2; i!YZF$|  
} +zz9u?2C`  
} ; R0*DfJS:Z  
uTB; Bva  
otX#}} +  
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> >。 &v3r#$Hj[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mj5A*%"W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D1#E&4   
I%{^i d@  
return l(i, j) = r(i, j); l_^>spF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z0`?  
S,Zjol%p  
  return ( int & )i; vk;>#yoox  
  return ( int & )j; !Me%W3  
最后执行i = j; vaR0`F  
可见,参数被正确的选择了。 ,ulNap"R  
&WvJg#f  
br$!}7#=L  
^Fb"Is#S,  
cr,o<  
八. 中期总结 y%E R51+  
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: (IJf2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f&^Ea-c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y k~ i.p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |[k6X=5  
X]  Tb4  
_mXq]r0  
=CRaMjN  
h/-7;Csv  
!dVcnK1  
九. 简化 R>pa? tQgK  
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。 \EB]J\ x<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h`3;^T  
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: !v`q%JW(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  s.GTY@t  
  +-*/&|^等  w8FZXL  
2. 返回引用。 HzbO#)Id-I  
  =,各种复合赋值等 C. 8>  
3. 返回固定类型。 Ds L]o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v6f$N+4c  
4. 原样返回。 iF61J% 3-  
  operator, ,ISq7*%F  
5. 返回解引用的类型。 Zd~s5  
  operator*(单目) l*%voKZG  
6. 返回地址。 FopD/D{  
  operator&(单目) s#* mn  
7. 下表访问返回类型。 %q ja:'k  
  operator[] Z][?'^`^!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 du'$JtZo  
  operator<<和operator>> 9R.tkc|K  
e$F7wto  
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。 ;F~GKn;}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <!DOCvd  
8'g/WZY~~  
template < typename Left > nW|[poQK  
struct value_return z^B!-FcIz>  
  { +H ="5uO<  
template < typename T > V!FzVl=G  
  struct result_1 ]p0m6}B  
  { 2px5>4<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }zLe;1Tx  
} ; hih`:y  
hc0VS3 k)  
template < typename T1, typename T2 > $I1p"6  
  struct result_2 ZMx_J  
  { ?{{E/J:%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .iew5.eB+  
} ; zq1&MXR)l  
} ; ;'J L$=  
HJg)c;u/2;  
Z$WT ~V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -t*C-C'"|  
@}fnR(fS  
下面我们来剥离functor中的operator() LGod"8~U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xn}'!S2-b  
CB?.| )Xam  
return l(t) op r(t) ~@got  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W"!nf  
return op l(t) 06Uxd\E~  
return op l(t1, t2) K=06I  
return l(t) op U35}0NT _  
return l(t1, t2) op wu 3uu1J  
return l(t)[r(t)] Eda sGCo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Saz+GQ G  
#3/l4`/j  
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: gVq{g,yi  
单目: return f(l(t), r(t)); !+fHdB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eh)J'G]G  
双目: return f(l(t)); ,&)XhO?  
return f(l(t1, t2)); = b)q.2'#  
下面就是f的实现,以operator/为例 U*a!Gn7l  
={feN L  
struct meta_divide k5}i^^.  
  { dc lJ  
template < typename T1, typename T2 > #+_Oy Z*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vZ|-VvG  
  { I;mtyS  
  return t1 / t2; 4] DmgOru%  
} p1Lx\   
} ; ]7xAL7x  
^OA}#k NTW  
这个工作可以让宏来做: Po^2+s(fY  
zlFl{t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bq:@ [pCQ  
template < typename T1, typename T2 > \ OWq~BZ{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `yC R.3+  
以后可以直接用 eJy@N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \LM'KD pP_  
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 4>5%SzZT\3  
(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。。。) -,5g cD  
K5 w22L^=+  
%LVk%kz  
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 v3]q2*`G#  
E176O[(V=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nw|Lrn*h!  
class unary_op : public Rettype rp1 u  
  { IFv2S|  
    Left l; }#yRa Ip  
public : 5'z&kl0"S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N8nyTPw  
#Q$4EQB  
template < typename T > {[Yv@CpN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yY&(?6\{<<  
      { 3q1O:b^eo  
      return FuncType::execute(l(t)); J-\b?R a  
    } 7rhpIP2n  
I=3q#^}[  
    template < typename T1, typename T2 > 1 1p\ z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .R-:vU880  
      { S2<(n,"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?W(wtp,o  
    } @cjhri|vH  
} ; |]m&LC  
nh E!Pk  
01w=;Q  
同样还可以申明一个binary_op (U7%Z<  
H=yD}!j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WO}JIExy  
class binary_op : public Rettype 8D+OF 6CM  
  { s V77WF  
    Left l; <o]tW4\(R  
Right r; 0kiW629o  
public : f}+G;a9Nj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D#k>.)g  
\!YPht  
template < typename T > Jk1U p2#B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _;@kS<\N  
      { |r /}r,t}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dmF<J>[  
    } H%sQVE7m  
^lQ-w|7(  
    template < typename T1, typename T2 > B2,! 0Re  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b(XhwkGVq  
      {  vb70~k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,*%8*]<=  
    } ]X-ZRmB`  
} ; <`N\FM^vo  
@:c 1+  
I H:Hf v  
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 AN.`tv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2ag]p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [M;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。 Ot,sMRk'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! riBT5  
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。。。 0[hl&7 Ab@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S`*al<m  
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) 'Lm.`U  
下面是修改过的unary_op $9l3 DJ  
hyTi':  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p jrA:;  
class unary_op E|5gKp-wJ  
  { ]#*@<T*[  
Left l; r":<1+07  
  GUcuD^Fe  
public : |Y])|`_'G  
2cmqtlW"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [&zP$i&  
APLu?wy7s5  
template < typename T > +ATN2 o  
  struct result_1 .:lzT"QXI  
  { wZOO#&X#r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 10 p+e_@  
} ; 5-C6;7%:  
7'&Xg_  
template < typename T1, typename T2 >  !c*^:0  
  struct result_2 {?j|]j  
  { F\]rxl4(L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;nC+K z:  
} ; o?%x!m>  
xpS#l"dr  
template < typename T1, typename T2 > c/hml4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kQH!`-n:T  
  { .<j8>1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3s|tS2^4  
} -({\eL$n  
95H`-A  
template < typename T > gZPJZN/cpz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f?{Y<M~]  
  { ", |wG7N K  
  return OpClass::execute(lt(t)); V)0bLR  
} DL~LSh  
4$|G$h  
} ; @*_K#3  
&FK=w]P  
HML6<U-eS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3^fZUldf  
好啦,现在才真正完美了。 !~mN"+u&  
现在在picker里面就可以这么添加了: F`ihw[ Wn  
)Z^( +  
template < typename Right > -9Can4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~\oJrRYR`  
  { [UI bO@e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZPMEN,Dw  
} cdh1~'q/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \J13rL{<  
a1}W2;W0]g  
Z>D7C?v:(  
bh_ALu^CSX  
PuOo^pFhH  
十. bind #h&?wE>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 S9L3/P]  
先来分析一下一段例子 cf j6I  
T&S< 0  
.oe,# 1Qh{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +g.WO5A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1/{:}9Z@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2HTZ, W  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I@z{G r  
我们来写个简单的。 -~aVt~{k/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gWlmQl  
对于函数对象类的版本: ]c5Shj5|p  
-\I0*L'$|\  
template < typename Func > +fwq9I>L  
struct functor_trait C )P N  
  { u_[Zu8  
typedef typename Func::result_type result_type; :J<S-d=  
} ; \e=@h!p  
对于无参数函数的版本: P_?1Rwm-45  
J[B8sa  
template < typename Ret > PCU6E9~t2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *".7O*jjV  
  { QHQj6]  
typedef Ret result_type; % ,X(GwX  
} ; %\^x3wP&o\  
对于单参数函数的版本: d6L(Q(:s  
Jrffb=+b  
template < typename Ret, typename V1 > dB/Ep c&   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wJgM.V"yb  
  { y=&)sq  
typedef Ret result_type; k9bU<  
} ; >a0;|;hp  
对于双参数函数的版本: FINM4<s)  
7'o?'He-.2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w"sRK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y# lE  
  { #?-W.  
typedef Ret result_type; #F9$"L1Hg  
} ; @-7K~in?^  
等等。。。 T0SD|'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z$pR_dazU  
C qxP@  
template < typename Func > x##Iv|$  
struct func_return ce;9UBkOg2  
  { 7O{\^Jz1  
template < typename T > O+e8}Tmm  
  struct result_1 \ 0CGS  
  { `\qU.m0(j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ypsCyDQK`  
} ; MKH7d/x  
'1mygplW  
template < typename T1, typename T2 > &?9.Y,  
  struct result_2 EU\1EBT^  
  { *$s)p>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eHjR/MMr_  
} ; [&39Yv.k,7  
} ; `  ^6}Dn  
p]>bN  
d82IEhZ#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nyDqR#t  
INkrG.=u  
template < typename Func, typename aPicker > l/1uP  
class binder_1 v` B_xEl  
  { +I/P5OGRN  
Func fn; T @z$g  
aPicker pk; &d*9#?9  
public : k!%HcU%J  
`S.;&%B\  
template < typename T > qS7*.E~j|]  
  struct result_1 A]n !d}?  
  { ) wGC=,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !k[ zUti  
} ; M 35}5+  
>DV0!'jW  
template < typename T1, typename T2 > aTPpE9Pa&  
  struct result_2 vCi:c Ip/  
  { d }]b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5}By2Tx  
} ; K@d`jb4T  
ElYHA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fG.w;Aemv5  
``O\'{o&  
template < typename T > D_8hn3FH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -7yX>Hjl  
  { :<jf}[w!  
  return fn(pk(t)); u!X 2ju<  
} mq "p"iI  
template < typename T1, typename T2 > A#p@`|H#B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q2SkkY$_]y  
  { ~ugcfDJ  
  return fn(pk(t1, t2)); co12\,aD  
} GnLh qm"\  
} ; ^yb_aCw  
yn=1b:kid  
,CvU#ab8$  
一目了然不是么? 5Q^~Z},  
最后实现bind Q647a}  
}x8fXdd  
6Z'zB&hM}  
template < typename Func, typename aPicker > p;'vOb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nU`;MW/^w  
  { qVY\5`f@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w68qyG|wM  
} wbpxJtJB  
tC&y3!k2jR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wUSWB{y  
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。 o3`Z@-.G  
q!7\`>.2:{  
十一. phoenix ?/u&U\P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x r=f9?%R  
3b_#xr-  
for_each(v.begin(), v.end(), ]>:>":<:  
( LZ@^ A]U  
do_ }^iE|YKz  
[ x,V_P/?%  
  cout << _1 <<   " , " tF;aB*  
] 4$;fj1!Z:  
.while_( -- _1), g)"6|Z?D"  
cout << var( " \n " )  ,cB`j7p(  
) n^A=ar.  
); M,[ClQ 9  
dNyc|P`U  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !cq4+0{O;&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Sj*H4ZHD<&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <^&'r5H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sO*6F`eiZ  
w(@`g/b  
wgufk {:  
template < typename Cond, typename Actor > !]`]67lC  
class do_while 6 tzn% ?  
  { O8lOr(|l  
Cond cd; !P;qc  
Actor act; 6z(_^CY  
public : 5-g02g  
template < typename T > `ybZE+S.  
  struct result_1 iUO5hdOM  
  { <>R7G)w F  
  typedef int result_type; kxO$Uk&TX  
} ; :Rq D0>1  
*R:nB)(6<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m]%cNxS  
:1s1wY3Y  
template < typename T > /)G9w]|T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .!`j3W]  
  { ,rN7X<s54  
  do >s>5k O  
    { d p?uq'  
  act(t); ]f\rB8k|&  
  } o 1b#q/  
  while (cd(t)); 8=e \^Q+  
  return   0 ; ?@XO*|xkSk  
} *7Mrng  
} ; II2oV}7?  
;S%wPXj&  
:r6 bw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >,y QG+  
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。 c[YC}@l%a  
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。 X ak~He  
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。 {Cd*y6lI  
下面就是产生这个functor的类: Rbl(oj#  
< /}[x2w?]  
.h6h&[TEU  
template < typename Actor > %AJdtJ@0H  
class do_while_actor ) HmpVH  
  { }skXh_Vu4  
Actor act; leiza?[  
public : {4Isz-P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SQHV gj  
g"!B |  
template < typename Cond > =l\D7s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +uH1rF_&@  
} ; t EN%mK  
Gh< r_O~L3  
oo qNPLa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LPXwfEHOm  
最后,是那个do_ f&,.h"bS  
[m4<j  
f{vnZ|WD  
class do_while_invoker 4f>Vg$4  
  { qzH97<M}T  
public : > vahj,CZZ  
template < typename Actor > 'E@D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AvwX 2?tc  
  { T|=8 jt,  
  return do_while_actor < Actor > (act); E;X'.7[c  
} 1\3n   
} do_; 7+z%O3k'I  
+F@9AO>LF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tc qqAc   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?iq:Gf  
最后来说说怎么处理break和continue %@IR7v~  
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。 ZA# jw 8F  
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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