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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NV9D;g$Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6WgGewn  
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, EW0H"YIC  
w1rB"rB?  
e~ W35Y>A  
D+LeZBJ  
  class filler X"y rA;,o  
  { ,@khV  
public : ,@/b7BVv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `U#*O+S-^  
} ; PGP9-M  
"T<Q#^m  
|5Mhrb4.  
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: 3:Y ZC9  
R6h(mPYA  
8PDt 7 \  
O!hg@[\B+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p` B48TW  
>9Fs)R]P  
 |UZ#2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d\3L.5]X  
xQ* U9Wt;T  
6;l{9cRgc  
Jv1.Yz  
二. 战前分析 dum! AO  
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。 YCj"^RC^  
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 ,6}HAC $  
>+7+ gSD#:  
0J7[n*~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4G;+ETp  
  /* --------------------------------------------- */ Fm`hFBKW  
vector < int *> vp( 10 ); >E#| H6gx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y)"aQJ>  
/* --------------------------------------------- */ *,%H1)Tj}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E O52 E|  
/* --------------------------------------------- */ XGFU *g`kq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d~D<;7M XJ  
  /* --------------------------------------------- */ z/.x*A=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )V!9&  
/* --------------------------------------------- */ X'TQtI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O9r3^y\>I  
?>1AT ==wI  
7;5?2)+=6  
&[3 xpi{v  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fs|fo-+H}k  
1._1, _2是什么? I+!w9o2nZ  
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。 '8 1M%KO  
2._1 = 1是在做什么? @rRBo:0%  
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。 ]sd|u[:k  
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。 d?oupW}uu  
1 C{n!l  
y/$WjFj3"  
三. 动工 !qV{OXdrB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gLsl/G  
m[LIM}Gu  
!<h*\%;  
*%:p01&+  
template < typename T > ZC_b`q<  
class assignment c;xL.  
  { <dV|N$WV  
T value; VSx[{yn  
public : 1U;je,)  
assignment( const T & v) : value(v) {} e=o<yf9>Q  
template < typename T2 > \wCj$- ;Jt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MQ$[jOAqP  
} ; e-ljwCD  
K,&)\r kzD  
ecA:y!N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g:dw%h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mv/'H^"[_  
`4'v)!?  
rqxoqcZ  
mEa\0oPGB  
  class holder \;&j;"c,W  
  { :2^%^3+V  
public : =W.b7 6_  
template < typename T > fZ`b~ZBwIj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xlp^XT6#  
  { @N7X(@O  
  return assignment < T > (t); Tsxl4ZK  
} 'VS!<  
} ; W#P)v{K  
_k\*4K8L  
-7fsfcGM$  
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: beRpA;  
B[Fx2r`0  
  static holder _1; R^iF^IB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M9.jJf  
^o,P>u!9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V k5}d[[l  
而不用手动写一个函数对象。 "diF$Lj  
`J|bGf#  
jX-v9eaA  
w,SOvbAxX2  
四. 问题分析 `{c %d  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {VE\}zKF  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #Q.A)5_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "EQ`Q=8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -8-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x~j>Lvw L  
- K0>^2hh  
五. 问题1:一致性 /csj(8^w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c/DB"_}!a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0.'$U}#b  
z2vrV?:  
struct holder ` Xc~'zG  
  { 8L`J](y  
  // \hai  
  template < typename T > 8~YhT]R=  
T &   operator ()( const T & r) const a[Ah  
  { vR.=o*!%  
  return (T & )r; @Hw#O33/'  
} =Bcwd7+  
} ; {u{n b3/jl  
Y #E/"x%+  
这样的话assignment也必须相应改动: 5%,J@&5G s  
5 < wIJ5t  
template < typename Left, typename Right > 1//d68*"  
class assignment NYA,  
  { ~2@+#1[g8z  
Left l; 0-M.>fwZ=  
Right r; \b95CU  
public : nsIx5UA_n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Azv j(j  
template < typename T2 > 3jZPv;9OC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Cp`)*P2  
} ; &}_ $@  
m X{_B!j^  
同时,holder的operator=也需要改动: ;9PJ K5>~  
f]W$4f {  
template < typename T > %ZF47P%6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _CN5,mLNRk  
  { 15U]/?jv8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZX[ @P?A+-  
} X:+lD58  
Tf(-Duxz  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 HR]*75}e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N9QHX  
lqh+yX%*  
return l(rhs) = r; *`&4< >=n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T}d% XMXq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P&@ 2DI3m  
i}"Eu< P  
template < typename Tp > #\3(rzQVO  
class constant_t 8;K'77h  
  { A.vWGBR  
  const Tp t; j;6kN-jx  
public : 21Mr2-#z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P>n}\"z4  
template < typename T > C +S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wg?GEY  
  { j ;}!Yn  
  return t; -X BD WV  
} i,|2F9YH  
} ; 8 SFw|   
;}"!|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ox9WH4E  
下面就可以修改holder的operator=了 l&#&}3M  
+LFh}-X{_  
template < typename T > NrA?^F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zV {_dO  
  { 9>?3FMKdY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )RV.N}NU  
} <*k]Aa3y  
MG6taOO!  
同时也要修改assignment的operator() UP]X,H~stU  
EAafi <n  
template < typename T2 > Zpc R   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } whFaL}2C  
现在代码看起来就很一致了。 ZyAm:yO  
jyB^a;-  
六. 问题2:链式操作 xNDX(_U>\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f/+UD-@%m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H{qQ8 j)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W C z+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ip.aM#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R8ZI}C1  
En-BT0o  
template < typename T > T7+_/ Qh  
struct result_1 t$+[(}@ +  
  { K6 D3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 86+nFk  
} ; qcpAjjK  
a2Q_K2t  
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: /DLgE7iU%  
<;)qyP  
template < typename T > cvSr><(  
struct   ref ~d5f]6#`  
  { q8 jI y@  
typedef T & reference; Ig b@aGA  
} ; hHXTSk2  
template < typename T > (.D|%P  
struct   ref < T &> BuwJR Ql.  
  { 6IRzm6d  
typedef T & reference; .zDm{_'  
} ; |Iq#Q3w  
 3"B$M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]CL t Km  
XNZW J  
template < typename T > s,~)5nL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >2kjd  
  { Owt|vceT  
  return l(t) = r(t); zNg8Oq&  
} v>ygr8+C,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `]*BDSvE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7l+>WB_]  
%N.qu_,IZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +2&+Gh.h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4<c #3]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #@qd.,]2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~m0l_:SF  
最后的布局是: pXL@&]U+  
                Add <Wz+f+HC  
              /   \ )2lzPK t  
            Divide   5 ?|}%A9   
            /   \ ik:fq&=  
          _1     3 )TH~Tq:  
似乎一切都解决了?不。 h 7x_VO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )wFr%wNe  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :>G3N+A)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6|{$]<'  
T~Z7kc'  
template < typename Right > P%%[_6<%M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8AX+s\N  
Right & rt) const sD_"  
  { OsSGVk #Qh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gJkvH[hDY  
} X.YMb .\<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L~Hgf/%5  
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。 kuEB  
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。 ZA;VA=)\8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 W'0(0;+G/j  
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。 )U$]J*LI  
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? !}[cY76_  
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: ~sk{O%OI  
uoX] #<1J  
template < class Action > +WGL`RP  
class picker : public Action RMrrLT  
  { ,sn/FT^; q  
public : +[2X@J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rEWPVT  
  // all the operator overloaded OI0tgkG  
} ; W5#5RK"uX  
ga#Yd}G^~3  
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。 |N^z=g P[  
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: NEY b-#v  
h3z=tu['  
template < typename Right > zSU06Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }zK/43Vx  
  { P#8 ]m(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jT6zpi~]E  
} 9S _N*wC.  
T@. $Zpz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q1d'L *   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 q^.\8zFf  
GiF})e}  
template < typename T >   struct picker_maker qUW>qi,  
  { vU|.Gw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %uVbI'n)  
} ; 6Eu&%`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @Z50S 8  
  { Gkfc@[Z V  
typedef picker < T > result; -_>g=a@&  
} ; !edgziuO  
Sn _zhQxG  
下面总的结构就有了: t G{?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x: Nd>Fb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 WecJ^{g>r{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *C0gpEf9S  
至此链式操作完美实现。 C}~/(;1V=  
Rlq6I?S+  
OR\-%JX/5  
七. 问题3 o}iqLe\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 H=7z d|W  
o`@B*, @  
template < typename T1, typename T2 > JW5SBt>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8 <s4q  
  { ElEa*70~g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hVfiF  
} bnWKfz5  
`Al[gG?/!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .)wj{(>TJ  
0M?nXHA[  
template < typename T1, typename T2 > vGk}r  
struct result_2 !Qg%d&q.Sx  
  { ;[_w&"[6a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )~](qLSl  
} ; ^1%gQ@P  
, yC-QFQE  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? p2=Sbb  
这个差事就留给了holder自己。 1qs~[7{C1  
    UJ0Dy ` f  
Qbc62qFu!  
template < int Order > GC3:ZpV`  
class holder; b=#3p  
template <> AR}M*sSh  
class holder < 1 > `P`n qn  
  { VH{SE7  
public : l; e&p${P  
template < typename T > >e4  
  struct result_1 {d;eZt `  
  { t `4^cd5V  
  typedef T & result; d E@R7yU@  
} ; 9iQcK&D 2  
template < typename T1, typename T2 > RfT#kh/5  
  struct result_2 !(!BW9Zt+  
  { 6]|NB&  
  typedef T1 & result; tk^1Ga3  
} ; VD \pQ.=  
template < typename T > cZRLYOC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r: _- Cj  
  { RRD\V3C84  
  return (T & )r; ^"w.v' sL  
} NLJD}{8Ot  
template < typename T1, typename T2 > n7vLw7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /D[GXX  
  { Bx&.Tj  
  return (T1 & )r1; J3sO%4sYR  
} k3m|I*_\L  
} ; p6V`b'*>  
f77uqv(Y  
template <>  *it(o  
class holder < 2 > O=1uF  
  { c;w~-7Q*|  
public : JH~ve  
template < typename T > HrA6wn\O  
  struct result_1 Xu1l6jr_  
  { u.gh04{5  
  typedef T & result; ^i{B8]2,  
} ; %*.;3;m  
template < typename T1, typename T2 > ^g,[#Rh  
  struct result_2 cU25]V^{\  
  { r\Wp\LfY&{  
  typedef T2 & result; j$*]'s&_hZ  
} ; -Uz xs5Zl  
template < typename T > 1K'0ajl1A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q{UP_6O F  
  { %PG::b  
  return (T & )r; y(:hN)  
} sBIqee'T  
template < typename T1, typename T2 > 0EM`,?i .Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #R|M(Z">q  
  { laM0W5  
  return (T2 & )r2; g1\4Jb  
} u[U~`*i*rA  
} ; do{#y*B/g!  
nzDS  
G'( %8\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6|#^4D)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f8! PeQ?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l;L&ijTQD  
oll~|J^sg  
return l(i, j) = r(i, j); )_T[thf]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Sv-}w$  
w\Q3h`.  
  return ( int & )i; a#1LGH7E8  
  return ( int & )j; qH6DZ|  
最后执行i = j; QEM")(  
可见,参数被正确的选择了。 yXNE2K  
5;V#Z@S  
)BTJs)E  
]}9y>+>  
`QR2!W70o3  
八. 中期总结 N_L&!%s  
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: Bh*~I_Ta>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wC BL1[~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。 UTUIL D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }se)=7d8 Z  
dv%gmUUf}k  
~GfcI:Zz&  
<uL?7P  
'oTcx Jx  
NV;5T3  
九. 简化 y wk;  
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。 Qd!;CoOmZs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,I=Cl mR  
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: $X9Ban]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (k M\R|  
  +-*/&|^等 Xr M[8a  
2. 返回引用。 v%&f00  
  =,各种复合赋值等 C3 0b}2  
3. 返回固定类型。 iTD}gC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P1 (8foZA  
4. 原样返回。 D +)6#i Y  
  operator, S:vv*5  
5. 返回解引用的类型。 {H $\,  
  operator*(单目) 5G){7]P+r"  
6. 返回地址。 ^V_acAuS^  
  operator&(单目) V{Idj\~Jh  
7. 下表访问返回类型。 Njq#@*>[p  
  operator[] 2O9dU 5b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R^](X*  
  operator<<和operator>> \\hZlCV,  
M)EKS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =Mn! [  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uh#PZ xnP  
P>pkLP} Vo  
template < typename Left > R_vZh|  
struct value_return 8+gx?pb  
  { 'xStA  
template < typename T > 7!oqn'#>A  
  struct result_1 .1I];Cy0D  
  { r'&9'rir2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9aZ3W<N`M  
} ; kc8GnKM&mc  
6{azzk8  
template < typename T1, typename T2 > K^{`8E&A  
  struct result_2 Cqg}dXn'  
  { 2y_rsu\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (G PJ=r  
} ; D{'Na5(  
} ; T,7Y7MzF  
tt J,rM  
G:WMocyXI'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]N=C%#ki!  
.2xypL8(  
下面我们来剥离functor中的operator() tsfOPth$*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m3_e]v3{o  
P603P  
return l(t) op r(t) FbFUZ^Zj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =#Vdz=.  
return op l(t) B"KsYB79t  
return op l(t1, t2) *$# r%  
return l(t) op 9d[0i#`:q  
return l(t1, t2) op Bf'jXM{-  
return l(t)[r(t)] (= !_ 5l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XZ|"7as  
n#J$=@  
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: wmo'Pl  
单目: return f(l(t), r(t)); :WA o{|&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  _&(ij(H  
双目: return f(l(t)); {]D!@87  
return f(l(t1, t2)); y\0^c5}  
下面就是f的实现,以operator/为例 w,}}mC)\*  
X'?v8\mPK  
struct meta_divide f6|3| +  
  { iU%Gvf^?'5  
template < typename T1, typename T2 > HENCQ_Wra  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )&R;!#;5  
  { ['R=@.  
  return t1 / t2; hLm9"N'Pf  
} B.P64"w  
} ; 6J|f^W-fs  
=JVRm 2#*  
这个工作可以让宏来做: Q.y KbO<[  
2OT6*+D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _)_XO92~  
template < typename T1, typename T2 > \ l?FNYvL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C>K/C!5?  
以后可以直接用 _ZS<zQ'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t9`NCng 5  
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 dhVwS$O )  
(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。。。) <}mT[;:"  
@tj0Ir v  
+] 5a(/m.~  
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 ZcWl{e4  
Y}?@Pm drz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E,6E-9  
class unary_op : public Rettype rk. UW  
  { R3@iN &  
    Left l; = oh6;Ojt  
public : XdS<51 C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $1dI  
=0f8W=d:Vr  
template < typename T > @<6-uk3S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < Ihn1?  
      { <bjy<98LT  
      return FuncType::execute(l(t)); .N'UnKz  
    } Q` s(T  
^CE:?>a$  
    template < typename T1, typename T2 > *ap#*}r!Nk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [`b{eLCFX]  
      { VuBp$H(U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iIF'!K=q  
    } mY AFruN  
} ; >L;O, {Px-  
Ucy9fM  
K5ph x  
同样还可以申明一个binary_op '9[_ w$~(  
 y]+A7|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /vV 0$vg  
class binary_op : public Rettype .Lp-'!i  
  { e=R} 4`  
    Left l; .cabw+& 7  
Right r; <5#e.w  
public : :_H88/?RR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *&PgDAQ  
UetmO`qju  
template < typename T > zSH#j RDV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kj#yG"3+  
      { ~k%\ LZ3s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b7,qzh  
    } 0IdD   
 {Eb6.  
    template < typename T1, typename T2 > oaK~:'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const evR=Z\ _  
      { W6iIL:sp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GkC88l9z  
    } :ox CF0Y  
} ; lt4UNJ3w  
HkN +:  
Rta P+6'X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +vnaEy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =e+go ]87x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B dKwWgi+a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `2oi~^.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `WT7w']NT  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i*tj@5MY-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QM]^@2rK2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?`XKaD! f  
下面是修改过的unary_op DXGO-]!!0  
y*D 8XI$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $d=lDN  
class unary_op 5e LPn  
  { YH>n{o;- ?  
Left l; tc',c},h~,  
  k);!H+  
public : 3YRzBf:h  
r__M1 !3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2P=;r:cx  
a=O!\J  
template < typename T > 6p@ts`#  
  struct result_1 %xRS9A 4  
  { ^n]s}t}csV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l rzW H0Q  
} ; 6>Cubb>  
t|m3b~Oyv  
template < typename T1, typename T2 > r:cUAe7#  
  struct result_2 x,%&[ 6(  
  { S@#L!sT`u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -*A'6%`  
} ; |3L MVN  
Q'VS]n  
template < typename T1, typename T2 > 8\9EDgT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7,zARWB!?  
  { ?1uAY.~ZZB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O2e "TH3  
} y)}aySQK^  
:]s] =q&]  
template < typename T > M@\'Y$)Y{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]@>|y2  
  { p"@|2a  
  return OpClass::execute(lt(t)); X`b5h}c  
} [oj"Tn(  
SXEiyy[7v  
} ; ht |r+v-  
>`:+d'Jv0  
YUE[eD/  
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 qo;\dp1  
好啦,现在才真正完美了。 8(}sZ)6  
现在在picker里面就可以这么添加了: E@Fen CF  
X d6y7s  
template < typename Right > f<wgZM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n1Jz49[r  
  { U6Ak"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ThxrhQ q[+  
} &; \v_5N6  
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。 sfa'\6=O  
qpl5n'qHUc  
p2G8 Qls  
.D .Rn/  
l 5FQ!>IM  
十. bind umzYJ>2t  
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。 Pcs@`&}7r  
先来分析一下一段例子 Q-v[O4 y~  
lND[anB!  
_LNPB$P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7;NV 1RV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2#3R]zIO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y`\Mhnj  
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。 8GldVn.u  
我们来写个简单的。 >Il`AR;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: ,X^_w g  
对于函数对象类的版本: Zi)b<tM q  
#A; Z4jK  
template < typename Func > YkX=n{^  
struct functor_trait zwtsw[.  
  { ]B4mm__  
typedef typename Func::result_type result_type; UD{/L"GG  
} ; OX4D'  
对于无参数函数的版本: )*ckJK  
=]e^8;e9  
template < typename Ret > EcIQ20Z_-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \]xYV}(FO  
  { h>:RCpC  
typedef Ret result_type; "zbE  
} ; 5>)jNtZ  
对于单参数函数的版本: / JB4#i7  
)*h~dx_cm  
template < typename Ret, typename V1 > 9#ft;c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $x;h[,y   
  { $sZHApJV+  
typedef Ret result_type; *a!!(cZZ  
} ; dn_OfK  
对于双参数函数的版本: 8n5nHne  
aUK4{F ;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tY=%@v'6?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  c^s>  
  { ,rQ)TT  
typedef Ret result_type; x-&v|w'  
} ;  2p>SB/  
等等。。。 Y)}%SP>,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +o]BjgG  
Aw;vg/#~md  
template < typename Func > (JW?azU  
struct func_return -P>=WZu  
  { :-La $I>  
template < typename T > fhKiG%i'l  
  struct result_1 .To:tN#  
  { <C;> $kX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sdYj'e:N  
} ; e oSM@Isu  
|SKG4_wGe  
template < typename T1, typename T2 > mwH!:f  
  struct result_2 1Uk~m  
  { yB%)D0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^G&D4uZ  
} ; ?K {1S  
} ; JZ/O0PW  
siYRRr  
Y>Hl0$:=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _`i%9Ad.4  
zI_GdQNfN  
template < typename Func, typename aPicker > @jSbMI  
class binder_1 o MkY#<Q}  
  { 3n(gfQo-o  
Func fn; ggc?J<Dv  
aPicker pk; w/5^R  
public : yr2L  
\&&(ytL  
template < typename T > ) Zo_6%  
  struct result_1 9,f<Nb(\  
  { 7G(f1Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V}fKV6 v9  
} ; > ' 0 ][~  
6h6?BQSE  
template < typename T1, typename T2 > wZ8 MhE  
  struct result_2 #0hNk%X=  
  { "%''k~UD 4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &4&33D  
} ; .#55u+d,  
4z%#ZIy3   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rn:zKTyhw  
!L. K)9I  
template < typename T > dP7Vs a+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rjHIQC C  
  { `k]!6osZo  
  return fn(pk(t)); E? eWv)//  
} }?]yxa~  
template < typename T1, typename T2 > L3GC[$S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PuZs 5J3  
  { :q64K?X  
  return fn(pk(t1, t2)); rp @  
} RF~Ofi  
} ; ^qGA!_  
bk"k&.C^+  
15KV} ){  
一目了然不是么? M&/aJRBS  
最后实现bind Fiu!!M6  
OssR[$69  
TT2cOw  
template < typename Func, typename aPicker > I+"?,Ej$K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $.Q>M]xH  
  { R G0S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Afy .3T @)  
} n5+S"  
-}X?2Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G/z\^Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !3I(4?G,  
daB l%a=  
十一. phoenix 8HFXxpt[G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -*%!q$:  
6UW:l|}4#2  
for_each(v.begin(), v.end(), 9Ue7 ~"=  
( uR:=V9O  
do_ Yi&-m}  
[ +an^e'  
  cout << _1 <<   " , " ^{*f3m/  
] 2Za ,4'  
.while_( -- _1), zn V1kqGU  
cout << var( " \n " ) )nNCB=YF!  
) 'ZC}9=_g  
); B3 dA%\'  
/MKNv'5&!%  
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: 0SMQDs5j  
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 w3=)S\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FL`1yD^2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O~h94 B`  
(D>y6r> r  
XpgV09.EE  
template < typename Cond, typename Actor > | 7 m5P@X  
class do_while dv'E:R(a  
  { =@JS88+  
Cond cd; n</k/Mk}  
Actor act; qcTmsMpj  
public : m0|Ae@g~3  
template < typename T > Zj1ZU[BEcL  
  struct result_1 J3~hzgY  
  { ,](v?v.[4  
  typedef int result_type; 22GnbA7O  
} ; =! N _^cb  
F_nZvv[H?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tE]5@b,R  
w|}W(=#  
template < typename T > NtY*sUKRD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9fP) Fwih  
  { QB/7/PW{H\  
  do ]yAEjn9cN  
    { ~v2V`lxh  
  act(t); +urS5c* j  
  } 2cCWQ"_,  
  while (cd(t)); /v"6BU  
  return   0 ; ls"b#eFC#  
} %2Epgh4?  
} ; 5pRY&6So  
ua`6M  
l:Dn3Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TBZ-17+  
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。 731h ~x!u  
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。 (0E U3w?]  
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。 Vk-W8[W 7  
下面就是产生这个functor的类: ~reQV6oQua  
.3{[_iTM  
/ R_ u\?k(  
template < typename Actor > ;TL(w7vK  
class do_while_actor 0)d?Y  
  { w"cM<Ewu  
Actor act; '7xxCj/*  
public : $D QD$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .pZo(*  
#PPR"w2g  
template < typename Cond > (2z%U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m|]j'g?{}(  
} ; rDVgk6  
]3L@$`ys  
(8CCesy&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \!^i;1h0c3  
最后,是那个do_ m[Z6VHn  
;>9OgO  
^^G-kg  
class do_while_invoker .OmQ'  
  { ?k{|Lk  
public : gyi)T?uS)  
template < typename Actor > @Q;i.u{V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gn]d;5P=  
  { QXdaMc+Ck  
  return do_while_actor < Actor > (act); "r8EC  
} CI,lkO|C  
} do_; K`hz t  
u_N\iCYp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b.#^sm//  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8rFaW  
最后来说说怎么处理break和continue =G( *gx  
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。 `#u l,%  
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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