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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'ZAl7k .  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Aqo90(jffx  
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, *=(vIm[KL  
,yH\nqEz  
'T(@5%Db  
!Z<=PdI1Ys  
  class filler wli cuY?  
  { =Nt HV4=b  
public : hi[nUG(OI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '|SO7}`;Q  
} ; :Ph>\aG  
"V>}-G&  
%i9 e<.Ot  
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: |MZ1j(_  
T ?[28|  
eT".psRiC  
K|Sq_/#+U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *,$5EN  
>8(i;)(3  
4]U=Y>\Sr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _cs(f<>oCO  
T o["o!(;z  
}d?;kt  
GJ*IH9YR  
二. 战前分析 O%T?+1E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 " !EnQB=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M_ukG~/  
;Sivu-%  
%1Q:{m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0A) 0Zw  
  /* --------------------------------------------- */ V8M()7uJ  
vector < int *> vp( 10 ); Qfm$q~`D^W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^Lgvey%  
/* --------------------------------------------- */ e-ta7R4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -"I$$C  
/* --------------------------------------------- */ j hm3:;Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,' | J  
  /* --------------------------------------------- */ s-"KABEE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _Z0 .c@0  
/* --------------------------------------------- */ N55F5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :VT%d{Vp_  
9!_,A d;3  
g{]6*`/Z  
#%;Uh  
看了之后,我们可以思考一些问题: .]vb\NBK7  
1._1, _2是什么? 3}H{4]*%_  
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。 ;_bRq:!j;  
2._1 = 1是在做什么? Uqel UL}  
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。 wb.yGfJ  
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。 _aFe9+y  
{cs>Sy 4  
0V~zZ/e  
三. 动工 64?HqO 6(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S.!,qv z  
.2E/(VM  
0zH-g  
R2Tt6  
template < typename T > ^!\1q<@n  
class assignment #"UO`2~`l  
  { wG,"X'1  
T value; MR1I"gqE}I  
public : x2B8G;6u  
assignment( const T & v) : value(v) {} `}?;Ow&2CY  
template < typename T2 > QOXo(S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3lp'U&3`5  
} ; Lm4`O %  
J>A9]%M  
01?+j%k=m/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D0\>E}Y E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <,)R`90_X6  
bh.&vp.kP  
UOZ+ &DL,L  
EQ$k^Y8 "  
  class holder [q?RJmB]  
  { 9)oi_U.  
public : * 1;4&/93o  
template < typename T > ^`kwSC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b-<0\@`Z#  
  { v?VDASR2`  
  return assignment < T > (t); >Q/;0>V  
} V$ H(a`!  
} ; 'SFAJ  
,'s }g,L  
?62Im^1/  
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: qLCNANWnd  
9A"s7iJ)  
  static holder _1; `D77CC]vU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5pJe`}O4  
v#Rh:#7O%U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B%8@yS  
而不用手动写一个函数对象。 =%m{|HQ`  
'f6H#V*C  
@[g7\d  
3jAr"xc  
四. 问题分析 O t)}:oG  
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。 &4: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。 M(a%Qk?]/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Vc9rc}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lOt7 ij(,L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e-rlk5k%f  
MZV$YD^S  
五. 问题1:一致性 x4* bhiu  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +.!D>U$)}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a$=~1@  
@s1T|}AJ  
struct holder 6M >@DRZ'|  
  { 4Fft[S(  
  // ]Ucw&B* @  
  template < typename T > CGi;M=xr  
T &   operator ()( const T & r) const v@=qVwX  
  { @-sWXz*W  
  return (T & )r; ,>-jZtm  
} !h.hJt  
} ; HV~Fe!J_  
9O 'j+?(`@  
这样的话assignment也必须相应改动:  8oJl ]  
[#Qf#T%5h  
template < typename Left, typename Right > ;U=b 6xE  
class assignment bG]0|  
  { 1d< b\P0  
Left l; % 6 *c40  
Right r; Z<;W*6J  
public : N (4H}2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~2Wus8X-  
template < typename T2 > #Nh'1@@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EnWv9I<  
} ; )95k3xo  
q\@Zf}  
同时,holder的operator=也需要改动: ]VjvG};  
2fTuIS<yr  
template < typename T > dL$ iTSfz"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;z4J)qw  
  { 8'*x88+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z,aMbgt  
} O(/~cQ  
}&vD(hX  
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。 yP{ 52%|+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !Aj}sh{  
>Hnm.?-AWl  
return l(rhs) = r; V[(fE=cIN~  
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。 'W(u.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xq((]5Py  
GURiW42  
template < typename Tp > ~]-n%J $q  
class constant_t M G$+Blw>  
  { 8JY0]G6  
  const Tp t; )NZH{G  
public : v Z9OJrF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K) }1;  
template < typename T > c]u ieig0~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tpGT~Y(  
  { ye.6tlW  
  return t; oks;G([  
} W_}j~[&  
} ; Fl_}Auj{&(  
fn,n'E]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \x-2qlZ  
下面就可以修改holder的operator=了 RHFRN&RU$  
H0s*Lb  
template < typename T > %'1iT!g8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KVOV<uDCj  
  { m#UQ,EM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pdf-2 Tx  
} ~LuGfPO^  
6=/sEzS'  
同时也要修改assignment的operator() f- XUto  
&<;T$Y  
template < typename T2 > vqN/crJ@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DP @1to@  
现在代码看起来就很一致了。 HF FG4'  
DT`HS/~fH  
六. 问题2:链式操作 ;}SGJ7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ye3o}G9z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 84WD R?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 O z6$u  
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。 |N`0G.#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dNgA C){w  
kU/MvoV  
template < typename T > D U\ytD`u  
struct result_1 YIRe__7-NU  
  { TX=894{nGh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  oE+P=  
} ; AAQ!8!  
U,W MP<5&  
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: OWibmX  
ms0V1`  
template < typename T > _]zX W  
struct   ref tM]Gu?6  
  { 0;l~B  
typedef T & reference; h}a}HabA  
} ; m FTuqujO  
template < typename T > iF+:j8 b  
struct   ref < T &> g8.z?Ia#5Z  
  { IB&G#2M<  
typedef T & reference; /ugWl99.W  
} ; 8|zavH#P  
n$C- ^3 c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nriSVGi  
7K.75%}  
template < typename T > nms[No?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nod&^%O"  
  { rNk'W,FU  
  return l(t) = r(t); #r#[&b  
} ]jD\4\M}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /O:4u_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @ ;!IPiU  
L(yUS)O  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 u9 &$`N_G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QQW}.>N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :6(\:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )G)6D"5,+G  
最后的布局是: RyK~"CWT  
                Add |p/ *OFC6  
              /   \ /p<9C?  
            Divide   5 `o#(YEu  
            /   \ inU5eronuj  
          _1     3 x\Q}fk?{t  
似乎一切都解决了?不。 =p4n @C  
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。 ]t)N3n6Bc  
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。 5! );4+  
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: =;-C;gn:w  
=Smd/'`_  
template < typename Right > {j$2=0Cec  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i975)_X(  
Right & rt) const 4"@;.C""  
  { ?7NSp2aq2A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UK,bfLPt~  
} ?L0;, \-t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -u@ ^P7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,mz;$z6i  
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。 }OEL] 5  
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}TY+@  
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。 }@HgFM"  
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? ei4LE XQ16  
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: U^KWRqt  
!!Ww#x~k$[  
template < class Action > T!]rdN!  
class picker : public Action bdWdvd:  
  { _h<rVcl!wX  
public : '/<\X{l8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "a2|WKpD  
  // all the operator overloaded 4vbGXb}!  
} ; \C$e+qb~{  
)f$4: Pq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 lPR^~&/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: kFE9}0-   
*{VC<<`  
template < typename Right > cRs.@U\{R\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const </;e$fh`  
  { .hH_1Mo8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l1T`[2  
} Y0g]-B  
oIO@#   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b\JU%89  
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。 )yyH_Ax2  
[lML^CYQ  
template < typename T >   struct picker_maker ZY,$oFdsi  
  { 'l(s)Oa{M:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zI[<uvxzW`  
} ; /lR*ab  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8a*&,W  
  { 1av#u:jy~>  
typedef picker < T > result; JL4E`  
} ; C:No ^nH>  
zV}:~;w  
下面总的结构就有了: C5^WJx[  
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。 q>(?Z#sB  
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。 lt-3OcC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y\WQ0'y  
至此链式操作完美实现。 1Z ~C3)T=  
?jz\[0)s  
\bT0\ (Js\  
七. 问题3 }*bp4<|  
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。 <eEIR  
B](R(x>L  
template < typename T1, typename T2 > 33<{1Y[Q6E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0p.MH~mx  
  { zwC ,,U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5{(4%  
} Njg87tKB  
^Lb\k|U ,\  
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: 4v>SXch  
cEa8l~GC<  
template < typename T1, typename T2 > Fy\q>(v.  
struct result_2 n@tt.n!{l  
  { xGyl7$J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *bo| F%NAz  
} ; kttJTP77t  
{Y5@SI yE  
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? B`)sc ~u  
这个差事就留给了holder自己。 !2Ompcr1  
    W5'6L =WG  
m lc8q s  
template < int Order > A-1K TD  
class holder; MOh&1]2j5  
template <> ,sSo\%  
class holder < 1 > ]h1.1@>xc  
  { !i8)si_  
public : 517"x@6Q  
template < typename T > &I=o1F2B)  
  struct result_1 \(7A7~  
  { syLdm3d|  
  typedef T & result; NV?x<LNWd  
} ; cQ<|Of  
template < typename T1, typename T2 > z\<,}x}V  
  struct result_2 Sr Nc  
  { s@&3;{F6D  
  typedef T1 & result; VDOC>  
} ; Cxq |N]E  
template < typename T > tvf.K+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wz3X;1l`c  
  { JAKs [@:  
  return (T & )r; 3mofp`e  
} nygGI_[l  
template < typename T1, typename T2 > HD#>K 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;39a`  
  { zd2_k 9  
  return (T1 & )r1; 0kCo0{+n  
} $k )K}U  
} ; kF'9@*?J  
qbSI98r w  
template <> g$C]ln>"9m  
class holder < 2 > } *) l  
  { &Y@),S9  
public : SVwxK/Fci  
template < typename T > DM v;\E~D  
  struct result_1 zmZU"eWp)  
  { p:b{>lM  
  typedef T & result; b=BNbmX  
} ; O7IYg;  
template < typename T1, typename T2 > g&$5!ifgi  
  struct result_2 KsTGae;ds  
  { q p}2  
  typedef T2 & result; CR.d3!&28  
} ; 3/usgw1  
template < typename T > a0]GQyIG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wQ+i l6  
  { 837:;<T  
  return (T & )r; @i'D)6sC  
} tk -)N+M.  
template < typename T1, typename T2 > GIYdI#0RC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !wE% <Fh  
  { >pZ _  
  return (T2 & )r2; "LDNkw'  
} L'$\[~Ug  
} ; J ?aJa  
R`$jF\"`r  
"qC3%9e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %4rlB$x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xe6V7Wi/Tt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KXx;~HtO  
gktlwiCZ  
return l(i, j) = r(i, j); 6(?@B^S>2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  ^F?B_'  
x&u@!# d]  
  return ( int & )i; 7>@0nHec  
  return ( int & )j; h*KDZ+{)  
最后执行i = j; A #SO}c  
可见,参数被正确的选择了。 c)Ef]E\  
_&q&ID  
@G#`uoD  
r9(c<E?,h  
ER-Xd9R  
八. 中期总结 ":T"Y;  
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: MY\mo,#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aBQ--Sz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G+sB/l"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~7j-OWz9  
o6 NmDv5  
N1g;e?T ':  
<oP`\m   
PDc4ok`)  
$=>:pQbBVX  
九. 简化 B^/Cx  
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。 hC{2LLu;n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q4@+Pi)  
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: Bk.`G)t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |9 *$6Y  
  +-*/&|^等 yTbtS-  
2. 返回引用。 K; hP0J  
  =,各种复合赋值等 }Dcpe M?  
3. 返回固定类型。 OmK0-fa/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O*/Utl  
4. 原样返回。 2y$DTMu  
  operator, uU$/4{  
5. 返回解引用的类型。 ](-[ I#  
  operator*(单目) v{lDEF@2^N  
6. 返回地址。 v(O@~8(I  
  operator&(单目) @DM NL sQ  
7. 下表访问返回类型。 ZFX}=?+  
  operator[] : +^`VLIf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N8r+Q%ov  
  operator<<和operator>> `.VkR5/  
PMQ31f/zf  
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。 <;+QK=f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Lrx"Hn{  
RM2feWm  
template < typename Left > 3!*` hQ;s  
struct value_return h9c7P@29  
  { =&4eW#{LuH  
template < typename T > b[n6L5P5m2  
  struct result_1 @ohJ'  
  { '@hnqcqXq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A-\n"}4  
} ; y fS  
D 5Z7?Y  
template < typename T1, typename T2 > rY6bc\?`x  
  struct result_2 M tDJ1I%  
  { J{EK}'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iu+H+_  
} ; I.6#>=  
} ; $:D L+E-}  
0B`rTLwB  
_#P5j#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eBECY(QMQ  
2I4G=jM[  
下面我们来剥离functor中的operator() b;mpZ|T.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WIwGw%_~  
c3Ig4n0Y>  
return l(t) op r(t) gd31ds!G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a 6fH*2E  
return op l(t) [nsTO5G$u  
return op l(t1, t2) [S`Fm>,  
return l(t) op OJcI0(G  
return l(t1, t2) op g;3<oI/P  
return l(t)[r(t)] .W-=VzWX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a5g1.6hF  
sD XJXJZ  
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: X.)1>zk  
单目: return f(l(t), r(t)); #>$w9}gFi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); exm*p/  
双目: return f(l(t)); R&R{I/;i*.  
return f(l(t1, t2)); W9SEYkg  
下面就是f的实现,以operator/为例 C%Op[H3  
DGAg#jh  
struct meta_divide ORV'dr  
  { 37,)/8]lG  
template < typename T1, typename T2 > /z,+W9`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M^A;tPw  
  { f%d =X>_  
  return t1 / t2; 2-wvL&pi)  
} I1Gk^wO  
} ; 0jefV*3qpB  
'-X913eG!  
这个工作可以让宏来做: bzMs\rj\  
"l09Ae'V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w+ibY  
template < typename T1, typename T2 > \ YC~kq?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p7)b@,  
以后可以直接用 :}w^-I"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QN m.8c$  
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 \?.M1a[  
(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。。。) 7\;gd4Ua1  
?K?v64[  
flfE~_  
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 QW%BKF!  
{5:V hW}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cm7>%g(oQo  
class unary_op : public Rettype _RzcMX  
  { [+$o`0q;N?  
    Left l; ~{O@tt)F  
public : =gr3a,2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .7GAGMNS  
.hXdXY  
template < typename T > d5B96;3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _9zydtw  
      { u%Yr&u  
      return FuncType::execute(l(t)); qg@Wzs7c~  
    }  TBqJ.a  
cvf#^Cu   
    template < typename T1, typename T2 > S)\%.~ n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ax+q/nvnb  
      { SA$1rqU=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .!J,9PE  
    } E :Y *;  
} ; 76*5/J-  
~v<,6BS<$Z  
s8N\cOd#i  
同样还可以申明一个binary_op #(NkbJ5ka  
BK:S:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _-I0f##.  
class binary_op : public Rettype !23#Bz7  
  { Y|iALrx  
    Left l; PUViTb  
Right r; ^Ru/7pw 5  
public : FLekyJmw~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ztS'Dp}q<  
Ot} E  
template < typename T > sj@'C@oK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V<!E9/4rS  
      { /\9X0a2h|E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l;g8_uyjv7  
    } sf5koe  
az]S&\i7T  
    template < typename T1, typename T2 > ='cr@[~i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4RqOg1  
      { DNaU mz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7L:$Amb_F  
    } ;-d :!*  
} ; M -df Gk  
i'%:z]hp9  
q|%(47}z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^\<1Y''  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ewtoAru  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @GG Pw9a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %h%^i   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s^$zO p9  
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。。。 lLT;V2=osX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m+Yj"RMx&  
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) g.N~81A  
下面是修改过的unary_op @`ttyI^1f  
* 5#Y [c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZIx,?E+eJ  
class unary_op l~M86 h  
  { bgm$<;`U  
Left l; ?8X+)nU@  
  @3K 4,s  
public : 'N0/;k0ax  
)nS;]7pB@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d\V\,% &.  
PU^Z7T);  
template < typename T > 9)QvJ87e@7  
  struct result_1 V< @]Iv  
  { |:tFQ.Z'2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h2Z Gh  
} ; yl%F}kBR  
56m|gZcC  
template < typename T1, typename T2 > $vdGkz@6  
  struct result_2 Z;W`deA  
  { fmvv q1G&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '+ |{4-V  
} ; 65Ysg}x  
lfKrd3KS_  
template < typename T1, typename T2 > Dg@>d0FW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3D k W  
  { Px}#{fkS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mMw&{7b:  
} U&/Jh^Yy  
9\i,3:Qc  
template < typename T > SD6xi\8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CV 4r31w  
  { vpUS(ztvs  
  return OpClass::execute(lt(t)); /9WR>NUAO  
} *IGgbg[0  
n5%rsNxg  
} ; lYeot8  
h?DMrYk_%#  
+aV>$Y  
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 ^m{kn8  
好啦,现在才真正完美了。 !+T+BFw.  
现在在picker里面就可以这么添加了: k"V3FXC)  
H>`?S{J  
template < typename Right > }{S W~yW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Mx-,:a9}  
  { Vcl"qz@Fj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t.>vLzrU  
} R{+ Rvk  
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。 5Y)!q?#H  
fdzD6K ZI  
>=i47-H  
v. ,C"^W  
{JzX`Z30l  
十. bind 8Hs>+Udl  
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。 Y'Jb@l`$-  
先来分析一下一段例子 ^^%sPtp  
~^IS{1  
/z,sM"d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} } CJQC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d"nE+pgE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z_< 7T4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %"DEgI P  
我们来写个简单的。 6lq7zi}'w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zie])_8|h  
对于函数对象类的版本: D C mNxN  
cu|#AW  
template < typename Func > ^gh/$my;  
struct functor_trait 2[Q*?N  
  { wI}5[m  
typedef typename Func::result_type result_type; E'&UWD h  
} ; 7##nY3",^  
对于无参数函数的版本: ^`\c;!)F<  
2:/'  
template < typename Ret > 2anx]QV4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V4 Pf?g  
  { xK0VWi  
typedef Ret result_type; OHqLMBW!!  
} ; FcsEv {#U  
对于单参数函数的版本: Ab-S*| B  
T8ZBQ;o  
template < typename Ret, typename V1 > FymA_Eq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B.K"1o  
  { VE6T&fz`  
typedef Ret result_type; yK0Q,   
} ; EUe2<G  
对于双参数函数的版本: D_9&=a a'  
=6j  5,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9ToM5oQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J~DP*}~XK  
  { 7~eo^/Pb S  
typedef Ret result_type; -^$CGRE6A  
} ; bP Er+?fu  
等等。。。 ]<4Yor}t{;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /[GOs*{zB  
djPr 4Nog  
template < typename Func > v (=fV/  
struct func_return rc*&K#? B  
  { RV^2[Gdi  
template < typename T > ()(@Qcc  
  struct result_1 C 1|e1  
  { _1dG!!L_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Yiu)0\ o  
} ; Q9 kKk  
A`=ESz  
template < typename T1, typename T2 > 27E6S)zv  
  struct result_2 omECes)  
  { /pFg<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2#*Bw=  
} ; g84~d(\?  
} ; M[R, m_p  
S]9:3~  
phbdV8$L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t_3)}  
zScV 9,H1  
template < typename Func, typename aPicker > h^~eTi;c]Q  
class binder_1 \H<'W"  
  { )(\5Wk9(  
Func fn; A,lcR:@w  
aPicker pk; QXq~e  
public : 8:$kFy\A'  
Q2^}NQO=  
template < typename T > (bH"x  
  struct result_1 2j4VW0:  
  { X||o iqbY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W8yr06{]  
} ; 2[9hl@=%  
Trbgg  
template < typename T1, typename T2 > =d7lrx+z  
  struct result_2 zBB4lC{q  
  { y= cBpC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o,D>7|h  
} ; {^"c>'R  
0$}+tq+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uc=-+*D'I  
0l.+yr}PE  
template < typename T > > g8;x#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x nWapG  
  { /qo.Z  
  return fn(pk(t)); /_x?PiL  
} +%?_1bGX>  
template < typename T1, typename T2 > Bu>srX9f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *FK!^Y  
  { Z?XE~6aP>  
  return fn(pk(t1, t2)); 3UD_2[aqN(  
} f Nm Sx  
} ; sUfH1w)0  
!7AW_l9`i  
[*vk&  
一目了然不是么? B:qZh$YN  
最后实现bind aMZ6C <N  
F{]dq/{  
#2_phm'  
template < typename Func, typename aPicker > D gY2:&0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lb{*,S  
  { N: d`L+tcc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GLnj& Ve  
} %OfaBv&  
w;}P<K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ztgSd8GGE  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yew9bn0a=  
B\KvKT|\  
十一. phoenix , YTuZS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `Kpn@Xg  
Sw%=/g  
for_each(v.begin(), v.end(), SL pd~ZC?  
( *;Hvx32I  
do_ 7$Bq.Lc#z  
[ ="d}:Jl  
  cout << _1 <<   " , " `cy_@Z5A  
] +7^%fX;3pW  
.while_( -- _1), P9G c)$6{p  
cout << var( " \n " ) mAk)9`f/  
) >e=tem~/  
); 6Nj\N oS  
iKLN !QR  
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: Wl;F]_|*(  
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 _+ oX9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nI|jUD +y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]hS4'9lD  
?bmP<(N5/  
qI^6}PB  
template < typename Cond, typename Actor > 3"6lPUS  
class do_while X*]uLgbl  
  { +sQ=Uw#e  
Cond cd; "sUL"i  
Actor act; w%S\)wjS  
public : [,8@oM#  
template < typename T > >y(;k|-$  
  struct result_1 zp!{u{  
  { v'`C16&^]  
  typedef int result_type; deQ0)A 4g  
} ; !-U5d9!  
DNLqipUw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |@sUN:G4k  
CS:j->  
template < typename T > k9 .@S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vCFMO3  
  { ['tGc{4  
  do 7xMvf<1P  
    { g.SFl  
  act(t); (}V.xi  
  } '.c [7zL  
  while (cd(t)); Ldf<  
  return   0 ; :+bQPzL  
} F7Mf>."  
} ; k9~NIvnB`  
!L2R0Y:a  
L1VUfEG-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aiF7\^aw$  
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。 -ce N}Cb3  
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。 .Quu_S_ vH  
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,8h B(M!  
下面就是产生这个functor的类: ;8'hvc3i$  
B~D{p t3y  
/[q6"R!uMz  
template < typename Actor > /$|C s  
class do_while_actor r.lH@}i%n  
  { Rf^$?D&^  
Actor act; K9njD#/  
public : $.a<b^.Xi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} blpX_N  
s+#gH@c  
template < typename Cond > :"5i/Cx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5k)QjZo  
} ; s{(aW5$!s  
yAy~|1}  
g j8rrd |  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?T3zA2  
最后,是那个do_ ^ r-F@$:.  
}3E@]"<cVR  
Oz'x5/%G  
class do_while_invoker EcxPbRg  
  { jV2L;APCq  
public : 6}6;%{p"Gu  
template < typename Actor > Oh3AbpTT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @%d g0F}h  
  { 'Ybd'|t{}  
  return do_while_actor < Actor > (act); t3|If@T  
} jVC`38|  
} do_; 5=WzKM  
!_ZknZTT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4zkn~oy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >v7fR<(%s  
最后来说说怎么处理break和continue 5^<X:1J$  
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。 Hbu8gqu  
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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