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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NSj}?hz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sl>4O]N  
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, ME{i-E4  
|$^,e%bE  
J3g>#N]='(  
QV7K~qi  
  class filler hP,SvN#!2  
  {  E~jNUTq  
public : lD. PNwM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SO3WOR`3  
} ; { SJ=|L6  
v`bX#\It  
kjJ\7x6M  
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: WUMx:a0!  
wlmi&kq  
'&'? S  
+7^{T:^ht  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q$0^U{j/  
n!A')]y"  
C.FGi`rrm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +);o{wfW  
` L6H2:pf  
?9 m3y0  
R1\cAP^ 0  
二. 战前分析 (+q?xwl!N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;xXHSxa:=W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hnmFhJ !g  
MuO7_*q'n  
= r_&R#~GT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #$e~ o}(r  
  /* --------------------------------------------- */ &B/cy<;y,  
vector < int *> vp( 10 ); 'h([Y8p{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w(<; $9  
/* --------------------------------------------- */ +g@@|&B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ) Tpc8Hr  
/* --------------------------------------------- */ '[{M"S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vx5;}[Bhm  
  /* --------------------------------------------- */ mAX]m1s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _bMD|  
/* --------------------------------------------- */ s"=e (ob  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J wRdr8q  
4Q,HhqV'  
d]} 7]  
f)vD2_E  
看了之后,我们可以思考一些问题: b^;19]/RW  
1._1, _2是什么? <xOpm8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hUxpz:U*  
2._1 = 1是在做什么? 7"Zr:|$U  
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。 =uYSZR  
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。 ghx8dX}  
eWhv X9 <  
LyS139P$  
三. 动工 ACU0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #z6RzZu  
L`V6\Ix(I  
v}M, M&?  
!-|&  
template < typename T > }^pnwo9vV  
class assignment P(VQD>G  
  { w-HgC  
T value; 6T;C+Y$  
public : KJ.ra\F  
assignment( const T & v) : value(v) {} a' .o  
template < typename T2 > +)qPUKb?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #OJsu  
} ; ePrb G4xv  
)tz8(S  
Rqa#;wb!(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A&Ut:OiA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment __-rP  
RIC'JLWQ  
^r(2 r  
/7h}_zs6  
  class holder ?:lOn(0&  
  { &pZ]F=.r+  
public : b! PN6<SI  
template < typename T > yV$p(+KkS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u8~.6]Ae  
  { dG Qy=T:  
  return assignment < T > (t); 4Q z  
} kD >|e<}\  
} ; c)rI[P7Q  
xPq3Sfg`A  
l!~8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %Kw5 b ;  
OC 7:Dp4  
  static holder _1; }]=b%CPJh+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E-E+/.A  
FnvN 4h{S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \7$m[h {l  
而不用手动写一个函数对象。 w^A8ZT0^7  
Kcsje_I-M  
yJ/m21f  
ky#<\K1}'  
四. 问题分析 E{wVf_K  
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。 <*8nv.PX*  
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。 0 m";=:(w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _&19OD%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H1s{JJAM>i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "h2;65@  
|>j=#2  
五. 问题1:一致性 *h@nAB\3  
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?| tN3Xn]   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dm8veKW'l  
jMW|B  
struct holder #y-OkGS ^  
  { unSF;S<  
  // AH`tkPd  
  template < typename T > E36<Wog  
T &   operator ()( const T & r) const ^q%~K{'`-  
  { ZH0 ~:  
  return (T & )r; z*zLK[t+  
} e7]IEBbX2O  
} ; V=3NIw18  
yw#P<8{/[  
这样的话assignment也必须相应改动: jM2gu~  
o'>jO.|  
template < typename Left, typename Right > ""d3ownKhw  
class assignment Wq&TbWR  
  { N^%[ B9D  
Left l; D;BFl(l  
Right r; &e cf5jFy  
public : P@k ;Lg"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v*FCE 1HI  
template < typename T2 > {D1=TTr^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /bt@HFL|`  
} ; @<>](4D  
~qFi0<-M  
同时,holder的operator=也需要改动: <ywxz1i  
GrVvOJr  
template < typename T > xV}|G   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J\m7U  
  { H{p+gj^J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s8 .oS);`  
} `\e@O#,^yI  
B quyPG"  
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。 M?)>, !Z)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BCsW03sQ  
+qzsC/y  
return l(rhs) = r; A' dt WD  
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。 ${6 ;]ye  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dYf Vox;  
\W/c C'  
template < typename Tp > ZLE4 XB]  
class constant_t dXrv  
  { pBK[j ([  
  const Tp t; %8S!l;\H5  
public : gmJJ(}HVz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,lL0'$k~  
template < typename T > -qid.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IF5+&O  
  { *( D_g!a  
  return t; ',J3^h!b  
} DC[ -<:B  
} ; y$4,r4cmR|  
B0Xn9Tvk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I#uJdV|x  
下面就可以修改holder的operator=了 ?w3f;v  
uysGOyi<u  
template < typename T > b4oZ@gVR;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mgH4)!Z*56  
  { U{i9h6b"18  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OEq8gpqY  
}  <&$!;d8  
7th&C,c&  
同时也要修改assignment的operator() mQo]k  
{,P&05iSi  
template < typename T2 > ]%shs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }tc,3> /  
现在代码看起来就很一致了。 Jw;J$ u!d  
tao3Xr^?  
六. 问题2:链式操作 s&8QRI.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;uR8pz e  
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。 <(s+  
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。 7<-D_$SrU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0D$+WX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HYW+,ts'  
Wm Od1  
template < typename T > `,\WhJ?9  
struct result_1 Ww)qBsi8  
  { 9Z7o?S";  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]7'Q2OU7  
} ; C.pNDpx-  
 LDwu?"P!  
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: Ha4?I$'$  
a/`fJY6rR  
template < typename T > 36&7J{MU  
struct   ref k{"~G#GwP  
  { ]'2p"A0U  
typedef T & reference; /$I&D}uR`  
} ; <f{m=Dc  
template < typename T > DRf~l9f  
struct   ref < T &> f,`FbT  
  { h/eKVRGs"  
typedef T & reference; J"FKd3~:E  
} ; 6mMJ$FY+  
L-G186B$r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r")=Z1y  
^_)CQ%W?  
template < typename T > ,| xG2G6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jVk|(  
  { |K/#2y~  
  return l(t) = r(t); o.}^6.h"  
} U{eC^yjt"o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 j!:U*}f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LF*3Iw|v  
E62VuX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,iiWVA"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q`9~F4\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C2ToT\^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 98o;_tU'  
最后的布局是: otX#}} +  
                Add O&d(FJZ  
              /   \ D1#E&4   
            Divide   5 uyjZmT/-  
            /   \ CcAsJX~_  
          _1     3 _Y\@{T;^Zb  
似乎一切都解决了?不。 dA\>z[n=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 vaR0`F  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \+L_'*&8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;$[o7Qm5r  
UkXc7D^jwm  
template < typename Right > 3S'V>:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #Yj0'bgK  
Right & rt) const !!Mp;h'}-  
  { Er{[83  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jnH44  
} h/-7;Csv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3^1)W!n/  
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。 \EB]J\ x<  
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。 fp12-Hk ~  
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。 -b)p6>G-C  
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。 2Ni{wg"  
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? p c-'+7Dh>  
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: zS?i@e $  
-cq ~\m^6  
template < class Action > B;1wnKdj  
class picker : public Action uz'beE  
  { d5^ipu  
public : ~}4H=[Zu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K7e<hdP_#  
  // all the operator overloaded s8eiq`6\H}  
} ; n!HFHy2  
z{!wQ~ j  
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。 kQVl8KS  
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: hh:)"<[  
.=^h@C*   
template < typename Right > nR"k %$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NG5H?hVN=  
  { ]p0m6}B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jX+LI  
} %$sWNn  
mYt(`S*q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @Cqg 2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 X]y3~|K  
\dufKeiS&a  
template < typename T >   struct picker_maker g`J? 2 _]  
  { WNL3+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; - *yj[?6  
} ; A9tQb:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7Jc=`Zm'  
  { pF"z)E|^  
typedef picker < T > result; n]8_]0{qi  
} ; U35}0NT _  
DlIfr6F  
下面总的结构就有了: ,LzS"lmmo  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Jw {:1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {v]>sn;P1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [$H8?J   
至此链式操作完美实现。 \vm'D'9  
D 3Int0n  
7g&_`(  
七. 问题3 *r9I 1W  
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。 SAo"+%  
R^8Opf_UN  
template < typename T1, typename T2 > \uanQ|Nu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Po^2+s(fY  
  { 1bj75/i<6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;=uHK'{  
} "_q5\]z\O  
AHZ6  
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: Yn I   
?TzN?\   
template < typename T1, typename T2 > _0vXujz  
struct result_2 C2Y&qX,  
  { %8 4<@f&n]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4 6e;UUf!d  
} ; 5'z&kl0"S  
;#Mq=Fr-SG  
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? DI$z yj~3  
这个差事就留给了holder自己。 9:=a FP  
    H_*]Vg  
n+!.0d}6  
template < int Order > =#+Z KD  
class holder; %F}`;>C3  
template <> PDpIU.=!0  
class holder < 1 > ; 9'*w=V  
  { 5T8!5EcS*  
public : 8^4X/n  
template < typename T > }xdI{E1 q)  
  struct result_1 ~ Q]B}qdm  
  { %[p[F~Z^Z  
  typedef T & result; !P:hf/l[B  
} ; s V77WF  
template < typename T1, typename T2 > slPFDBx  
  struct result_2 qc`_&!*D  
  { x b_C1n  
  typedef T1 & result; %b!p{p  
} ; nFB;!r  
template < typename T > ;^ /9sLW?#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n%?g+@y,^  
  { wCI.jGSBW  
  return (T & )r; y'zEaL&SI@  
} iT|+<h  
template < typename T1, typename T2 > @D60  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eg,S(;VEt  
  { {+r?g J  
  return (T1 & )r1; WrD20Q$9Q  
} Ot,sMRk'  
} ; }& 1_gn15  
6%yr>BFtVV  
template <> a}Ov @7  
class holder < 2 > F1,pAtA  
  { MWB uMF  
public : Q5jP`<zWU  
template < typename T > dj]sr!q+  
  struct result_1 DD-DY&2R  
  { l"cO@.T3  
  typedef T & result; E?FPxs  
} ; wLgRI$ _Dm  
template < typename T1, typename T2 > 7)a=B! 8M  
  struct result_2 RL&*.r&  
  { }U #S*  
  typedef T2 & result; &O%Kj8)  
} ; 4 bJ3uIP#  
template < typename T > W"2\vo)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D&oC1  
  { xw=B4u'z  
  return (T & )r; pw$I~3OFd  
} hwXp=not(  
template < typename T1, typename T2 > +0=RC^   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V)0bLR  
  { -bj1y2)n  
  return (T2 & )r2; 9Qkww&VEk  
} HML6<U-eS  
} ; ,Tr12#D:  
da-3hM!u+  
 Cn_Mz#Z  
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> >。 :]//{HF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qt1# P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )pvZM?  
zcNV<tx  
return l(i, j) = r(i, j); oZ8SEC "]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z>D7C?v:(  
U ^,ld`  
  return ( int & )i; @.g4?c  
  return ( int & )j; cf j6I  
最后执行i = j; ck@[% ?  
可见,参数被正确的选择了。 5fLCmLM`  
Z os~1N]3  
JZc5U}i  
6 =kd4'yV  
*i n_Z t3  
八. 中期总结 W!Xgse3  
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: @vv`86bm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ML'R[~|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 91,\y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x7*}4>|W,I  
o/[NUQSI  
eR}d"F4W  
c^=:]^  
3oIoQj+D  
=uvv|@Z  
九. 简化 \Js9U|lY  
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。 fkI<RgM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V}J W@  
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: *;}!WDr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "Fke(?X'  
  +-*/&|^等 T0SD|'  
2. 返回引用。 NH?s  
  =,各种复合赋值等 XkNi 'GJf  
3. 返回固定类型。 c]n4vhUa5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rLVAI#ci=  
4. 原样返回。 xCQ<G{;C  
  operator, ^6`R:SV4Gx  
5. 返回解引用的类型。 Fdzd!r1 v  
  operator*(单目) bVVa5? HP  
6. 返回地址。 IGp-`%9  
  operator&(单目) l9<+4rK2  
7. 下表访问返回类型。 +FJ o!~1  
  operator[] F6 UOo.L)I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Kc(_?`  
  operator<<和operator>> Ii K&v<(]  
<oeHZD_ OR  
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。 xqG` _S l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c8yD-U/-  
adxJA}K}  
template < typename Left > ~\Ynih  
struct value_return Vxw?"mhP  
  { wF&\@H  
template < typename T > yRy9*r=  
  struct result_1 GRs;-Jt  
  { sC}/?^q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \t1vYIY]T  
} ; YV2^eGr.  
S#""((U$  
template < typename T1, typename T2 > kQ:2@SOm  
  struct result_2 !Q?4sAB  
  { cJty4m-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W6*(Y  
} ; A#p@`|H#B  
} ; ;Lu}>.t  
P"~ B2__*  
]f-e/8$`@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N* z<VZ  
'DIE#l`  
下面我们来剥离functor中的operator() q6,xsO,+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [0rG"$(0Y  
)WzCUYE1/  
return l(t) op r(t) 8G@FX $$Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UjfB+=7I{L  
return op l(t) mki=.l$O  
return op l(t1, t2) q!7\`>.2:{  
return l(t) op Uligr_c?  
return l(t1, t2) op 0(..]\p^d  
return l(t)[r(t)] jrW7AT)\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [F>zM  
v(0vP}[Q7E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y"]> Rr  
单目: return f(l(t), r(t)); \k* ]w_m-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R0+m7mx#E  
双目: return f(l(t)); Eod2vr =Q  
return f(l(t1, t2)); <^&'r5H  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,iHt*SZ,*  
@<AIPla  
struct meta_divide ?@u &3/&  
  { fHgfI@{=j  
template < typename T1, typename T2 > >Te{a*`"m:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WRnUF[y+)  
  { |;].~7^  
  return t1 / t2; iUO5hdOM  
} |)lo<}{  
} ; Fb*;5VNU.  
DQRt\!  
这个工作可以让宏来做: 81KtK[?b  
(Hs frc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7,jqA"9  
template < typename T1, typename T2 > \ ]F_u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z`f _e?  
以后可以直接用 /2z 2a-!r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G%P]qi  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?,!qh  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (kSk bwu  
@3G3l|~>  
zL{KK9Or  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 duM>( y  
1-,l|K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IQ|~d08}  
class unary_op : public Rettype Di L@NU!$q  
  { g"!B |  
    Left l; @B[V'|  
public : qv<VKJTi6]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8Ej2JMc  
3sL#_@+yz  
template < typename T > 3j3AI 7c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =EG[_i{r  
      { 4f>Vg$4  
      return FuncType::execute(l(t)); 4v{gc/g  
    } J0x)m2  
]02V,'x  
    template < typename T1, typename T2 > 0 8U:{LL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1,/oS&?E  
      { a7CJ~8-1K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r+U-l#Q  
    } i\3`?d  
} ; >Qi2;t~G  
} o=g)  
%8v?dB;>x`  
同样还可以申明一个binary_op "{&!fD~w  
1M+mH#?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hu;#uAnxQ  
class binary_op : public Rettype Z)ObFJMG5  
  { m=#2u4H4  
    Left l; 0h5T&U]${Y  
Right r; NQOdgp  
public : !]"T`^5,Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wWH5T}\  
%II |;<  
template < typename T > KI# hII[Q.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F &uU ,);  
      { Z*oGVr g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u6D>^qF}@'  
    } {5RM)J1  
 ]@<O!fS  
    template < typename T1, typename T2 > qEywExdiu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }3QEclZr  
      { Y(-+>>j_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z S^:Ng5  
    } 05w_/l+  
} ; Q.!D2RZc  
mH;\z;lyK  
C7nLa@  
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 j{nL33T%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V RT| OUq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g<tr |n  
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。 RU@`+6 j+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]r|X[9  
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。。。 >8QLo8)3C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 teET nz_L  
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) $_NVy>\&  
下面是修改过的unary_op V+DN<F-  
{Z$Aw4a"d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c!j$ -Ovm  
class unary_op 2y,f  
  { \|Us/_h  
Left l; O$KLQ'0"n  
  Kc0KCBd8];  
public : r IY_1  
s_u@8e 6_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (Y:5u}*Y  
]^E<e!z={$  
template < typename T > PjDYdT[  
  struct result_1 4OC ^IS  
  { XZ}]H_, n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e![n$/E3R  
} ; jq%Qc9y  
(xy/:i".V  
template < typename T1, typename T2 > gm(`SC?a  
  struct result_2 H W)> `  
  { 7$Jb"s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]haZT\  
} ; r_F\]68  
~4<xTP\*  
template < typename T1, typename T2 > Jt  ^a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Qy%sY  
  { r ".*l?=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~ep-XO  
} WRe9ki=R  
i^f*Em1  
template < typename T > *?:V)!.2z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~+ Mp+gE  
  { &gR)Y3  
  return OpClass::execute(lt(t)); 49W@?: b  
} 5bKM}? =L  
~=67#&(R  
} ; aJdd2,e  
x-1RmL_%  
VKqIFM1b  
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 G)t_;iNL|  
好啦,现在才真正完美了。 i&=I5$  
现在在picker里面就可以这么添加了: n@[_lNa4GD  
`\_>P@qz  
template < typename Right > Ve)P/Zz}^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \MI2^J N  
  { <N KmLAfX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >xsbXQ>.  
} t/%{R.1MN  
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。 ]ie38tX$  
+-2o b90_m  
[J{\Ke0<e1  
v]{F.N  
IyK^` y  
十. bind UI2TW)^2  
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。 Rxb?SBa  
先来分析一下一段例子 #!?jxfsFa  
3EkCM_]  
ad)jw:n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >f$N G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b'r</ncZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RD6n1Wb(@  
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。 -d>2&)5  
我们来写个简单的。 nSy{ {d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R5Pk>-KF  
对于函数对象类的版本: 9[2qgw\D  
\3"jW1Wb  
template < typename Func > ZNDn! Sj  
struct functor_trait ml,FBBGq|-  
  { (fA>@5n  
typedef typename Func::result_type result_type; U_Jchi,!  
} ; Kd r7 V  
对于无参数函数的版本: %cO^:  
h*>%ou   
template < typename Ret > 2x5^kN7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *c<6 Er>s  
  { d4~;!#<  
typedef Ret result_type; PfR|\{(  
} ; }]#&U/z  
对于单参数函数的版本: q\pI&B  
4%B0H>  
template < typename Ret, typename V1 > \E(^<Af  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J8'1 ~$6  
  { hv0bs8h  
typedef Ret result_type; ty8>(N(~  
} ; !F:ANoaS  
对于双参数函数的版本: 4aP 96  
#My14u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /8#e < p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G{.[o6>  
  { ))%f"=:wt  
typedef Ret result_type; bN\;m^xfu  
} ; |*/-~5"  
等等。。。 Qz"+M+~%&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1oc@]0n  
b/{$#[oP`  
template < typename Func > pwH*&YU  
struct func_return iE EP~  
  { `w&?SXFO8  
template < typename T > s:xJ }Ll  
  struct result_1 8N"WKBj|_d  
  { KFO K%vbM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nt()UC`5  
} ; $MQ<QP  
B[7,Hy,R  
template < typename T1, typename T2 > yF6AI@y  
  struct result_2 Wp:vz']V  
  { 11#b%dT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ut'T!RD  
} ; ,:J[|9  
} ; #&r}J  
CP2wg .  
r_Ou\|jU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M6Xzyt|  
%{rb,6  
template < typename Func, typename aPicker > =X5w=(&  
class binder_1 >m;nt}f'+  
  { iZ}c[hC'3`  
Func fn; }0anssC  
aPicker pk; %f("3!#H  
public : 1twpOZ>  
k= 9+"4:  
template < typename T > 0',buJncV  
  struct result_1 "?aI  
  { 4\|Q;@f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /8l@n dZf  
} ; ST[TKL<]  
S!$S'{f<  
template < typename T1, typename T2 > ZQKo ]Kdr  
  struct result_2 Z+6WG  
  { d6[' [dG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >2),HZp^I  
} ; 6m]?*k1HC  
w[ 3a^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t&w.Wc X)  
~&ns?z>x  
template < typename T > (*6 .-Xn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2-Q5l*  
  { zd$?2y8  
  return fn(pk(t)); Hu6Qr  
} . IY@Q  
template < typename T1, typename T2 > ey9hrRMR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mP6}$ D  
  { 5+oY c-  
  return fn(pk(t1, t2)); 8:S+*J[gSn  
} .nVY" C&  
} ; c*zeO@AAn  
4t%Lo2v!X%  
I;wxgWOP  
一目了然不是么? k}nGgd6XD  
最后实现bind x_<#28H!  
`~VL&o1>  
pYAKA1F  
template < typename Func, typename aPicker > }m^^6h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r 9M3rj]  
  { QbSLSMoL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); acUyz2x  
} "m6G;cv  
- uO(qUa#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *6AqRE  
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。 L ..  
~J~R.r/  
十一. phoenix ?F$#t6Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G;wh).jG5  
)OFN0'  
for_each(v.begin(), v.end(), #tsP  
( w;Fy/XQ  
do_ :~W(#T,$E  
[ [9 :9<#?o^  
  cout << _1 <<   " , " z ULH gG  
] PcZ<JJ16F$  
.while_( -- _1), |unvDXx-  
cout << var( " \n " ) ,/V~T<FI  
) pnx^a}|px  
); adri02C/  
baTd;`Pn  
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: IaRwPDj6  
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 F|!=]A<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9mXmghoCO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V,c^Vq y  
^jS1g*nrN  
u^^jt(j  
template < typename Cond, typename Actor > `.pd %\  
class do_while nwfu@h0G  
  { 0(u}z  
Cond cd; %q;y74  
Actor act; V(LfFO{^>?  
public : ZR|s]'  
template < typename T > :?z @T[-  
  struct result_1 u-jc8W`Zd  
  { B+R|fQ  
  typedef int result_type; D(|+z-}M  
} ; N`H`\+  
<Tbl |9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p^w)@^f  
rbv  
template < typename T > J~`!@!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3rN}iSF^  
  { L_:~{jV  
  do e~># M $  
    { uuh._H}-  
  act(t); IS[q'Cv*  
  } "B"ql-K  
  while (cd(t)); g%^/^<ei  
  return   0 ; NgsEEPu?  
} ,SdxIhL  
} ; *'M+oi  
,d.5K*?aI  
`{yI| Wf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {`)o xzR  
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。 L:@COy  
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。 f0%'4t  
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。 ~@<o-|#  
下面就是产生这个functor的类: wpQp1){%Q  
?=_w5D.3J  
vF@|cTRR)  
template < typename Actor > 9|@5eN:N  
class do_while_actor /&@q*L  
  {  9[YnY~z)  
Actor act; oL>o*/  
public : (+zU!9}I1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m`xYd  
"5N$u(: b  
template < typename Cond > yF |28KJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b rDyjh  
} ; Iv9U4  
9-1'jNV  
*h5L1Eq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;8e}X6YU  
最后,是那个do_ %g>k0~TRf#  
vs$. i  
/9D mK%d  
class do_while_invoker (&V*~OR  
  { t v`c" Pb  
public : z([HGq5  
template < typename Actor > r t)[}+ox  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sUxEm}z  
  { 0oi.k;  
  return do_while_actor < Actor > (act); wJgGw5  
} fcohYo5mh  
} do_; KNP^k$=)3c  
q/@r#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H#nJWe_9A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &!'R'{/?X  
最后来说说怎么处理break和continue y6G6wk;  
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。 jzi^ OI7  
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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