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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uwQ4RYz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5<a<!]|C  
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, >LLzG  
Q  o=  
t]&n_]`{.  
^9{ 2  
  class filler KPO((G0&  
  { lJYv2EZ  
public : QM_~w \  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H+ M ~|Ju7  
} ; Ppp&3h[dW)  
&Y#9~$V=  
HE,wEKp  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6)bfd^JYn  
s[s^z<4G  
9n%W-R.  
ljf9L:L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]g)%yuox9F  
92tb`'  
%vThbP#mR|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _9gn;F  
 C3<3  
[X=eCHB?  
^al SyJ`  
二. 战前分析 PCIC*!{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 LnyA5T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m76]INq  
g,W#3b6>j  
:- 5Mn3*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d8r+UP@#  
  /* --------------------------------------------- */ \Q)~'P3  
vector < int *> vp( 10 ); /kWWwy<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); < 1r.p<s  
/* --------------------------------------------- */ LaIif_fie^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ){(cRB$  
/* --------------------------------------------- */ Ud9\;Qse  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]E3g8?L  
  /* --------------------------------------------- */ ;kFp)*i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 23fAc"@ B  
/* --------------------------------------------- */ 9"aTF,'F/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v m$v[  
zld>o3K}  
gI%n(eY  
|JDJ{;o  
看了之后,我们可以思考一些问题: nbRg<@  
1._1, _2是什么? UM]wDFn'E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a3)#tt=rA  
2._1 = 1是在做什么? j>:T)zhyY  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @]7\.>)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ynd}w G'  
oy'+n-  
YS~x-5OE\  
三. 动工 }v!6BU6<Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0qZ)$ YKq  
g[n8N{s  
Lr~K3nb  
?t"PawBWE  
template < typename T > 3HiW1*5W  
class assignment x?F{=\z/o  
  { p?h;Sv/  
T value; INT2i8oU  
public : zJy{Ry[Sb  
assignment( const T & v) : value(v) {} %)e+w+  
template < typename T2 > *~"`&rM(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &ar}6eO  
} ; .`p_vS9  
oF^BJ8%Lm  
]aR4U`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0T5>i 0/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i_@RWka<  
i@6 /#  
r]S9z  
IY:O?M  
  class holder ;0 *^98K  
  { P&YaJUq.u  
public : Y^G3<.B  
template < typename T > IO'Q}bU4vs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {?iqO?  
  { :}z% N7T  
  return assignment < T > (t); yKI.TR#  
} P:TpB6.=q  
} ; qw/{o:ce]  
00p 7sZU^  
..:V3]-D  
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: {|%O)fr,  
#Q"vwek  
  static holder _1; Gpu?z- )  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6b|`[t  
E~P 0}'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Uu+C<j&-  
而不用手动写一个函数对象。 Y<+4>Eh  
|gz ,Ip{  
SDwSlwf  
H^g<`XEgw  
四. 问题分析 C] w< &o  
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。 6~S0t1/t?  
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。 ihWz/qx&q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (n/1 :'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }}_uN-m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *PEuaRDN  
pYG,5+g  
五. 问题1:一致性 * 2%e.d3"M  
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?| Uz|]}t5V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Om  
q9!9OcN2  
struct holder 4QNR_w  
  { ->8q, W2A  
  // pxx(BE  
  template < typename T > `[CJtd2\  
T &   operator ()( const T & r) const <3 }l8Z  
  { AF$o >f  
  return (T & )r; M<unQ1+wh  
} +a-@ !J~:  
} ; xW =$j|  
5KR|p Fq  
这样的话assignment也必须相应改动: 6hK"k  
DeA'D|  
template < typename Left, typename Right > e63|Z[8  
class assignment o3qv945  
  { D3xaR   
Left l; j!\0Fyr  
Right r; u2]g1XjeG  
public : #:|?t&On  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 63S1ed [  
template < typename T2 > RHVv}N0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '.yWL  
} ; SWb5K0YRn  
>EtP^Lu~f_  
同时,holder的operator=也需要改动: lg >AWTW[  
lM*O+k  
template < typename T > 2H[a Y%1T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =7fh1XnW  
  { ]ECZU   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e0HP~&BRs  
} %}X MhWn{  
!^fR8Tp9  
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。 sVd_O[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~iZF~PQ1_  
HDyZzjgG  
return l(rhs) = r; \STvBI?  
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。 B5HdC%8/}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vXyo  
f+Medc~  
template < typename Tp > uk  f\*  
class constant_t ]a#]3(o]}  
  { FM"BTA:C  
  const Tp t; ~@b}=+n  
public : \C#b@xLnX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5,BkwAr+6[  
template < typename T > Wmxw!   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $S8bp3)  
  { OIty ]c  
  return t; ,7jiHF  
} }#>d2 =T$  
} ; j :Jdwf  
E)wT+\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zl 0^EltiU  
下面就可以修改holder的operator=了 ;n{j,HB  
w9<FX>@  
template < typename T > f^sb0nU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HcVs(]tIW  
  { EJaaW&>[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L_ qv<iM$  
} RK:sQWG  
/{ MH'  
同时也要修改assignment的operator() efkie}  
n3g WM C  
template < typename T2 > lkWeQ)V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ((>3,%B`  
现在代码看起来就很一致了。 GdeR#%z  
Bj($_2M%+  
六. 问题2:链式操作 u|>U`[Zpj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nQ!#G(_nO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 IOZ|85u =  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *Gh8nQbh  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ajW$d!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i^cM@?  
t>GLZzO  
template < typename T > W<N QU f[=  
struct result_1 7K]U |K#  
  { D3AtYt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p z+}7  
} ; 4i\aW:_'i  
^=Tu>{uD  
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: h8= MVh(I  
K<  
template < typename T > _B7?C:8Q-  
struct   ref YSz$` 7i  
  { pkV\D  
typedef T & reference; :mV7)oWH  
} ; .'{6u;8  
template < typename T > ID).*@(I"  
struct   ref < T &> _ KhEwd  
  { +JAfHQm-  
typedef T & reference; VBsFT2XiL  
} ; iLd"tn'  
[xs)u3b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QRZTT qG  
9Glfi@.  
template < typename T > *ez~~ Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '"fU2M<.  
  { M|E2&ht  
  return l(t) = r(t); 19w,'}CGk  
} &B7+>Ix,  
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。 ?)o4 Kt'h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Iam-'S5  
ny_ kr`$42  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {p*hNi)0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (VXx G/E3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ];{l$-$$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e5>5/l]jsg  
最后的布局是: v6DxxE2n  
                Add )"c]FI[}  
              /   \ k5%0wHpk=  
            Divide   5 MV;Y?%>  
            /   \ GKsL~;8"  
          _1     3 D7_Hu'y<o  
似乎一切都解决了?不。 Jn@Mbl  
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。 cM<hG:4%wX  
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。 0@e}hv;  
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: {Fp`l\,  
s8yTK2v2\  
template < typename Right > PxVI {:Uz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yc%E$g  
Right & rt) const !%RJC,X  
  { #9hXZr/8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #nf%ojh  
} QOh w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mLk6!&zN  
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。 e<O;pM:  
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。 Fb{`a[&  
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。 >upXt?  
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。 Aiks>Cyi23  
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? ~ut& U  
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: *CPB5s  
xlPcg7  
template < class Action > K.iH  
class picker : public Action Yr"!&\[oz  
  { .M53, 8X  
public : &b@!DAwAJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ! N"L`RWD  
  // all the operator overloaded \l=KWa3Q  
} ; Q1ABnacR  
0q>NE <L  
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。 jQ_|z@OV  
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: leb^,1/D6  
zmL~]! ~&  
template < typename Right > \BbOljM=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5Du>-.r  
  { K7[AiU_I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X@h^T> ["  
} +%le/Pg@  
X~)V)'R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \A3>c|  
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。 Ky '3z"  
THbtu*El  
template < typename T >   struct picker_maker 32bkouq  
  { Gkodk[VuLs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pT ocqJ22  
} ; ;(Ajf.i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `3sy>GU?  
  { [nN\{"~O  
typedef picker < T > result; %+7T9>+  
} ; Vr/` \441  
ZXsY-5$#d-  
下面总的结构就有了: 1hMX(N&|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =~W0~lxX  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ` r'0"V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S4{Mu(^xT  
至此链式操作完美实现。 %];h|[ax]  
z7@(uIl=X  
Ah"'hFY  
七. 问题3 4*D fI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9#EHXgz  
Q0L@.`~  
template < typename T1, typename T2 > m>abK@5na  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :uIi ?  
  { &Xn8oe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V'Z&>6Z  
} Av;q:x?  
94p:|5@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B.Zm$JZ:  
veX"CY`hn  
template < typename T1, typename T2 > z*dQIC  
struct result_2 6 <qwP?WN  
  { sx[&4 k[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %eutfM-?6  
} ; Hn#GS9d_?  
"J8;4p  
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? j5,^9'  
这个差事就留给了holder自己。 dK J@{d  
    t> x-1vf%  
l?o-!M{  
template < int Order > !Ig|m+  
class holder; ##EB; Y  
template <> zldfRo\wl  
class holder < 1 > l}Q"Nb)  
  { O:5Rp_?^  
public : jIx8k8  
template < typename T >  ^6)GS%R  
  struct result_1 m{b ZRkt  
  { jSwtf  
  typedef T & result; 5q(]1|Se i  
} ; |P,zGy  
template < typename T1, typename T2 > !^)wPmk  
  struct result_2 `x{.z=xC  
  { Sc4obcw%  
  typedef T1 & result; N"Qg\PS_  
} ; tT@w%Sz57N  
template < typename T > Yo~LckFF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "wnpiB}  
  { }pl]9  
  return (T & )r; ? fbgU  
} @pF fpHq?>  
template < typename T1, typename T2 > ZR;8r Z](  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M#\  <  
  { E[|s>Xv~  
  return (T1 & )r1; %]a @A8o0  
} hzT{3YtY2  
} ; nabBU4;h  
99l>CYXd  
template <> /~3N@J  
class holder < 2 > y*VQ]aJ  
  { KA5~">l  
public : AW,v  
template < typename T > v`#j  
  struct result_1 ,:#,}w_HyO  
  { qj~flw1:  
  typedef T & result; mF[o*N*  
} ; lZ|L2Yg3uB  
template < typename T1, typename T2 > u*t,i`  
  struct result_2 NJ;"jQ-  
  { fm(mO%  
  typedef T2 & result; Vq3gceo'0A  
} ; sU) TXL'_!  
template < typename T > [>W"R1/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !c3```*  
  { EMVk:Vt]  
  return (T & )r; 1R0ffP]  
} r\$6'+Si  
template < typename T1, typename T2 > _iG2J&1'L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tigT@!`$Y  
  { J>rka]*  
  return (T2 & )r2;  9R9__w;  
} "+=Pp  
} ; L'zE<3O'3  
uije#cj#O  
y[: ~CL  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /@ y;iJk;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: si_W:mLF{a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c |>=S)|  
21r= = H$  
return l(i, j) = r(i, j); T vrk^!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (GCG/8s  
Iz DG&c  
  return ( int & )i; ?Bo?JMV  
  return ( int & )j; OF c\fW#  
最后执行i = j; ojHhT\M`  
可见,参数被正确的选择了。 ""co6qo#>  
1HMUHZT  
>\V6+$cNp  
]UDd :2yt  
zVSx$6eiU  
八. 中期总结 f}^I=pS&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \+-zRR0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +'%@!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bS>R5*Zp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HF"Eys  
>~_J q|KBB  
6+.>5e  
a:85L!~:l  
*HR +a#o  
9B /s  
九. 简化 {P-xCmZ~Wt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 GL1'Zo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JPEIT  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tR kF   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (a[.vw^g  
  +-*/&|^等 &5?G-mn  
2. 返回引用。 PgMbMH  
  =,各种复合赋值等 z~,mRgc$B  
3. 返回固定类型。 |6aJwe+*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tQWWgLM  
4. 原样返回。 v:E;^$6Vn  
  operator, Yu'a<5f  
5. 返回解引用的类型。 L>dkrr)e  
  operator*(单目) 74+A+SK[  
6. 返回地址。 ( S`6Q  
  operator&(单目) zDD4m`2  
7. 下表访问返回类型。 aX;A==>  
  operator[] x?#I4RJH;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U&X2cR &a  
  operator<<和operator>> YutQ]zYA.  
@5xu>gKn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (Yv{{mIy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B MM--y@  
T-'~?[v  
template < typename Left > ow$q7uf  
struct value_return }Z\wH*s`  
  { @Br {!#Wf  
template < typename T > [E7MsX  
  struct result_1 d+;gw*_Ei  
  { O gmSQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DECB*9O ^  
} ; xACdZB(  
7Y1GUIRa3  
template < typename T1, typename T2 > r`j Wp\z  
  struct result_2 %Tv^GP{}  
  { gY(1,+0-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `0{ S3v  
} ; 5,1{Tv`  
} ; WK0C  
t V03+&jF  
kZLMtj-   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4U=75!>  
Z<U>A   
下面我们来剥离functor中的operator() F30 ]  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  W^Y#pn  
mk!Dozb/  
return l(t) op r(t) lT'9u,6   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4'-|UPhx  
return op l(t) OCZ[D{i9@  
return op l(t1, t2) taFn![}/!g  
return l(t) op L=q+|j1>  
return l(t1, t2) op p98~&\QT  
return l(t)[r(t)] F)+{AQL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d}JP!xf%  
6KVn nK  
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: /ODXV`3QYI  
单目: return f(l(t), r(t)); yU8{i&w4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IkrF/$r  
双目: return f(l(t)); hGbj0   
return f(l(t1, t2)); VQ0fS!5'  
下面就是f的实现,以operator/为例 q EP 4  
L0&RvI#  
struct meta_divide u%]shm  
  { 2gzou|Y  
template < typename T1, typename T2 > cs1l~bl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V5GW:QT  
  { Ma8_:7`>O  
  return t1 / t2; rg{9UVj  
}  ?p(/_@  
} ; 5v?;PX  
ynw5-aS3  
这个工作可以让宏来做:  )$`wIp  
[@Q_(LQ-U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ - /(s#D  
template < typename T1, typename T2 > \ /v/C<]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H"C[&r  
以后可以直接用 {}QB|IH`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -S$1Yn  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 N nk@h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mcn 2Wt  
 ~BDu$  
nPs7c %  
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 /F4pb]U!*  
81hbk((  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .\8X[%K9nc  
class unary_op : public Rettype H(Q.a=&4!p  
  { 7<jZ`qdq_  
    Left l; FL8g5I  
public : - !>}_AH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ov UI@,Ef  
'yV?*a  
template < typename T > ,_X /Gb6)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +&Hr4@pgW  
      { MY/3] g<  
      return FuncType::execute(l(t)); Pl<; [cB  
    } u{FDdR9<  
E[O<S B I  
    template < typename T1, typename T2 > n @?4b8"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _:X|.W  
      { p|Q*5TO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !<UJ6t}  
    } 7C$ 5  
} ; cZ(elZ0~  
0b/WpP  
"H&"(=  
同样还可以申明一个binary_op j:}DBk  
H-3Eo#b#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B%KG3]  
class binary_op : public Rettype 6<N5_1  
  { ?W( 6  
    Left l; K]U;?h&CZc  
Right r; xS7$%w['  
public : 3d-%>?-ee  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &AlJ "N|  
A<6%r7&B'  
template < typename T > q~@]W=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -F=v6N{  
      { @x eAc0.^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iA0q_( \X  
    } mo1oyQg8  
R|f~>JUF  
    template < typename T1, typename T2 > qim 'dp:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7T"XPV|W6  
      { rU;RGz6}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r1<F  
    } avy"r$v_&  
} ; Ja SI^go  
 Ug:\  
xl"HotsX-x  
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 /'Pd`Nxl.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]uspx [UIc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xil[#W]7Ge  
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。 9}c8Xt^&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XxDaz1  
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。。。 _:+ KMR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;SwMu@tg  
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) -QyhwG =  
下面是修改过的unary_op CiR%Ujf  
U`o^mtW.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]`bQW?  
class unary_op MWNPPYww  
  { 11|Rdd+}  
Left l; h(qQsxIOhS  
  pDQ}*   
public : %L [&,a  
pA;-v MpMj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  e(NLX`  
G60R9y47c  
template < typename T > 4CQ"8k(S"  
  struct result_1 w nTV|^Q  
  { lNv".Y=l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k<RZKwQc  
} ; H'MJ{r0,  
MG /,==  
template < typename T1, typename T2 > tTN?r 8  
  struct result_2 \m=?xb8 f  
  { Z_gC&7+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .[u> V  
} ; (~$/$%b  
m~lpyAw  
template < typename T1, typename T2 > ? <Y+peu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *cTO7$\[  
  { U$H @ jJ*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #wc \T  
} ^ FZ^6*  
w'X]M#Q><  
template < typename T > oo=#XZkk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *_ +7ni  
  { Gn)y> AN  
  return OpClass::execute(lt(t)); "lNzGi-H  
} ]I/Vbs  
M0| 'f'  
} ; hUz[uyt  
N$TL;T>  
;pD)m/$h`  
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 q!f1~aG  
好啦,现在才真正完美了。 s4%(>Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: rdnRBFt   
CSV;+,Vv  
template < typename Right > +,50q N:%[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {B*W\[ns  
  { 0F#>CmD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hI pKJ&hm  
} F?m?UQS'u  
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。 zq1mmFIO  
hh~n#7w~IR  
r}u%#G+K,  
+>7$4`Nb2  
j5 Un1  
十. bind *2}O-e  
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。 * n(> ^  
先来分析一下一段例子 ;nmM7TZ;  
$jd<v1"o  
uhV0J97  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bXYA5wG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e75UMWaeC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WxbsD S;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6|J'>)  
我们来写个简单的。 a;$P:C{gj?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zH=!*[d8  
对于函数对象类的版本: qQ7w&9r.M  
1\dn 1Hh  
template < typename Func > K?#]("De6  
struct functor_trait ^D@b;EyK  
  { Ip}Vb6}  
typedef typename Func::result_type result_type; 9umGIQHnil  
} ; >EXb|vw   
对于无参数函数的版本: t ]c{c#N/  
]%RNA:(F'  
template < typename Ret > 8_d -81Dd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %;z((3F  
  { IGFGa@C  
typedef Ret result_type; +TeFt5[)h  
} ; Fk^3a'/4KJ  
对于单参数函数的版本: Y{f7 f'_  
92dF`sv  
template < typename Ret, typename V1 > 3Dm8[o$Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \'19BAm'  
  { {+("C] b  
typedef Ret result_type; 4ZT A>   
} ; y?30_#[dN  
对于双参数函数的版本: L6 6-LMkH  
+TN9ujL6@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SQE[m9v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,6<"  
  { (}!C4S3#  
typedef Ret result_type; (#(O r  
} ; lS{r=y_0.  
等等。。。 kvsA]tK.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v7trr W}  
{bF1\S]2  
template < typename Func > 0)uYizJce  
struct func_return }xn_6  
  { }bB` (B,m  
template < typename T > h3u1K>R)  
  struct result_1 ]_*S~'x  
  { =lr)gj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K.>wQA&  
} ; -ewQp9)G  
V7=SV:+1or  
template < typename T1, typename T2 > Q^eJ4{Ya:  
  struct result_2 oB c@]T5>  
  { e[Xq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KSs1CF'i  
} ; m8R=?U~!S  
} ; Sn3:x5H,l  
$*~Iu%Az  
/k:$l9C[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n l/UdgI  
xc'vS>&  
template < typename Func, typename aPicker > (!K+P[g  
class binder_1 &hZwZgV +3  
  { ]j.k?P$U}  
Func fn; ,axDMMDI  
aPicker pk; 'Am-vhpm  
public : rjojG59U>  
'u[%}S38  
template < typename T >  ;\b@)E}  
  struct result_1 L&w.j0fq  
  { =_=*OEgO]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *:_~Nn9_R;  
} ; W=-|`  
y62%26 [  
template < typename T1, typename T2 > KS>$`ax,  
  struct result_2 18!VO4u\I  
  { |w)5;uQ&\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2wh#$zGy  
} ; X:q_c=X  
o<VP'F{p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IS_Su;w>4  
$Tl<V/  
template < typename T > i Q`]ms+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  mIc:2.q^  
  { /8CY0Ey  
  return fn(pk(t)); *{/@uO  
} F&@|M(  
template < typename T1, typename T2 > ]A:( L9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K84&sSi  
  { m/${8  
  return fn(pk(t1, t2)); 6}&^=^-  
} f~\Xg7<  
} ; aw$Y`6,S  
xks?y.wA  
zNtq"T[  
一目了然不是么? Lx+`<<_dJ  
最后实现bind 12gw#J/)9h  
W,NL*($^  
.LE+/n  
template < typename Func, typename aPicker > \|+/0 USn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Cd~LsdKE5  
  { v}`1)BUeF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9m!7|(QV  
} |cTpw1%I~  
' iQ9hQjD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _X%Dw  
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。 yq*JdTF  
fi=?n{e'  
十一. phoenix H-&3}   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <aVfJd/fT  
k=uZ=tUft*  
for_each(v.begin(), v.end(), sv=^k(d3  
( WN0c %kz=  
do_ ;QPy:x3  
[ nPf'ee  
  cout << _1 <<   " , " ,f<B}O  
] ^ KAG|r9  
.while_( -- _1), (+MC<J/i  
cout << var( " \n " ) f)Y  
) A'g,:8Ou  
); #]zhZW4  
W8* 2;F]  
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: P6HGs? *  
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 "L_-}BK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "?H+ u/8$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ar`\ N1a  
Ruj.J,  
M:|/ijp N  
template < typename Cond, typename Actor > Yw^ Gti'<  
class do_while 3]S`|#J  
  { l\aUresm  
Cond cd; dpn3 (  
Actor act; .eTk=i[N-  
public : okDJ(AIV+  
template < typename T > [Yvsa,2  
  struct result_1 !aeNq82  
  { PW^ 8;[\QP  
  typedef int result_type; Z3`2-r_=  
} ; }xJR.]).KW  
3kw}CaZ6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xMsGs  
)Pa*+ew7  
template < typename T > +2yF|/WW#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "WP% REE!  
  { QK7e|M  
  do =h[yA f  
    { 7vNtv9  
  act(t); @\$Keg=>:  
  } `,m7xJZ?y  
  while (cd(t)); E0jUewG  
  return   0 ; A^vvST%7  
} 3{q[q#"  
} ; `oPLl0  
[a+4gy  
L5C2ng>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T^NJ4L4#  
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。 @#CF".fuN>  
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。 Z"N(=B  
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。 kxy]vH6m  
下面就是产生这个functor的类: id4]|jb  
qm}\?_  
5% 'S  
template < typename Actor > V^vLN[8_\  
class do_while_actor x Ty7lfSe  
  { N6BNzN}-P  
Actor act; pj@Yqg/  
public : w5 Z2N[hy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} khS/'b  
/x O{ .dr  
template < typename Cond > Vku#;:yUb^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Un\Ubqi0  
} ; \gP. \  
/pU|ZA.z'2  
F7V6-V{_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IadK@?X6j  
最后,是那个do_ IO6MK&R  
;x16shH  
K+-zY[3  
class do_while_invoker N+hedF@ZU  
  { *LEu=3lp%>  
public : bkkSIl+Q  
template < typename Actor > _y"a2M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p4y6R4kyT  
  { ]p\u$VY9  
  return do_while_actor < Actor > (act); Vp\80D&  
} [xWEf#', !  
} do_; mDlCt_h  
J$#D:KaU:N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qKA_ A%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e6o/q)9#  
最后来说说怎么处理break和continue hi0XVC95  
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。 B#Qpd7E+*  
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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