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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1m'k|Ka  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "x#-sZ=  
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, nB_?ckj,  
C>]0YO k2  
xI{)6t$`  
*zaQx+L  
  class filler p99 ]  
  { $CRm3#+ ~  
public : <KJ/<0l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;/bewivNJ  
} ; 7dN*lks  
G ?9"Y%  
_Ym]Mj' ln  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: zZ:>do\2  
q?Cnav`DY  
gK+ 4C  
SDC4L <!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R1s`z|?  
AKY1o.>z  
x/%aM1"X^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1]d!~  
ru'F6?d  
9-sw!tKx  
QpF;:YX^3  
二. 战前分析 vXev$x=w-  
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。 DMs,y{v  
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 H(H<z,$}T  
Oylf<&knF\  
M#ZcY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u6J8"< -W  
  /* --------------------------------------------- */ c\/=iVw,  
vector < int *> vp( 10 ); :v YYfs&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); seba9 y  
/* --------------------------------------------- */ CYt?,qk-r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N' F77 .  
/* --------------------------------------------- */ tCw<Ip  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %3s1z<;R[S  
  /* --------------------------------------------- */ *}Xf!"I#]N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :Oy%a'w   
/* --------------------------------------------- */ [m- >5H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SDL7<ZaE  
Eu0akqZ  
'Oxy$U   
MO[2~`,Q!  
看了之后,我们可以思考一些问题: q~rEq%tk  
1._1, _2是什么? ]yV!  
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。 n#mA/H;wV  
2._1 = 1是在做什么? GmK^}=frj  
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。 1}"++Z73P  
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。 a a<8,;  
,t3wp#E2#  
G%BjhpL  
三. 动工 bjyZk_\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GL&y@6  
aasoW\UG  
5b5x!do  
|Yx~;q:  
template < typename T > -Mi p,EO  
class assignment P=qa::A  
  { #OZ>V3k  
T value; CZ8KEBl  
public : \TIT:1  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]{!U@b  
template < typename T2 > ?}qttj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '|ad_M  
} ; Ig$(3p  
2{D{sa  
85>05 ?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PYQ;``~x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W=lyIb{?^0  
q~ tz? T_  
Ltv]pH}YN  
\Bz_p'[G  
  class holder Y21g{$~Q{  
  { `Nv=B1  
public : w}L]X1#sF  
template < typename T > %W'v}p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^9m\=5d  
  { -N6f1>}pE  
  return assignment < T > (t); ; a/X<  
} %) /s;Q,  
} ; phQU D  
EJj.1/]|r  
dMPc:tJT  
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: c>,KZ!  
{SOr#{1z*  
  static holder _1; X1,I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FO+Zue.RS  
`-.%^eIp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); svsqg{9z  
而不用手动写一个函数对象。 -#7'r<I9@  
,NOsFO-`<  
~Io7]  
j_/>A=OD  
四. 问题分析 Yf:IKY  
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。 5c9^-|-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。 '>NCMB{*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7jxslI&F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bW$,?8(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )}g(b=  
XYjV.j\  
五. 问题1:一致性 H  >j  
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?| +j#+8Ze  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u&^b~# T  
UG'Q]S#!  
struct holder {mm)ay|M  
  { [I0:=yJ+  
  // C'G/AU  
  template < typename T > 6RG)` bu  
T &   operator ()( const T & r) const iyA'#bE-  
  { C\\~E9+  
  return (T & )r; :=}BN  
} 5rwu!Y;7*  
} ; -] L6=  
Hek*R?M|  
这样的话assignment也必须相应改动: 0[A[U_b  
;"KJ7p  
template < typename Left, typename Right > mkMq  
class assignment @u.58H& }R  
  { WeJl4wF  
Left l; UGD2  
Right r;  >d*iD  
public : <S\jpB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8N!b>??  
template < typename T2 > " f <Z=c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q8C_9r/:N>  
} ; WM Fb4SUR  
SlgN&{ Bk  
同时,holder的operator=也需要改动: -5 RD)(d  
5k!g%sZ  
template < typename T > * ;-*x6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1uG"f<TsR  
  { "&%I)e^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0+iu(VbF  
} < nXL  
ht7l- AK  
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。 ATJWO 1CtB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7[w,:9& }  
wi;Br[d  
return l(rhs) = r; :a^t3s  
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。 <_h~w}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e 63uLWDT  
: imW\@u  
template < typename Tp > j:<n+:H C  
class constant_t $()5VM b  
  { {`J)j6;  
  const Tp t; Hv!U| L  
public : a,xycX:U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ks"|}9\%<  
template < typename T > S-Wzour,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0M*Z'n +  
  { rw: c  
  return t; $RYa6"`  
} FR$:"  
} ; W6f/T3  
.}^g!jm~h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ao%NK<Lt  
下面就可以修改holder的operator=了 8?J&`e/  
ZU85P0  
template < typename T > V}bjK8$$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4\y/'`xm)6  
  { 2w59^"<,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mlixIW2  
} E7NV ^4h  
}0eF~>Df  
同时也要修改assignment的operator() esHg'8?U  
0F]>Jby  
template < typename T2 > )+l\w3^6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nKS7Q1+  
现在代码看起来就很一致了。 q'|rgT  
pczug-nB  
六. 问题2:链式操作 lH#u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GO8GJ;B-U  
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。 $AfM>+GQ`n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 RLw;(*(g  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h^?\xm|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @$lG@I,[  
<PapskO>  
template < typename T > ~kShq%  
struct result_1 "*m_> IU  
  { K&bzDzd`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4^TG>j?M  
} ; L_vISy%\b  
>Nvjl~o5  
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: 6""G,"B  
:QpuO1Gu  
template < typename T > ^?U!pq -`  
struct   ref s8wmCzB~  
  { 61. Brp.eP  
typedef T & reference; J!0DR4=Xi  
} ; xgbJ2Mh  
template < typename T > ^=T$&gD  
struct   ref < T &> g,}_G3[j0m  
  { pi /g H  
typedef T & reference; ;-9=RI0  
} ; H(bs$C4F  
F5?m6`g?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p!>oo1&  
E^QlJ8  
template < typename T > #OIcLEn%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aEM%R<e  
  { ?kWC}k{  
  return l(t) = r(t); |?rNy=P,  
} a d.3A{  
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。 =x!2Ak/)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4xk|F'6K  
|kw)KEi}H  
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 U F?H>Y&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iTFdN}U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )0ea+ ib  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (5#nrF]  
最后的布局是: NPCs('cd>?  
                Add "l*Pd$sr  
              /   \ fF?z|  
            Divide   5 Zw*v  
            /   \ )^ m%i]L _  
          _1     3 aa?w:3  
似乎一切都解决了?不。 ,$+lFv3LE  
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。 c\iA89msp  
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。 =; ^%(%Y{m  
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: gXYI\.  
T.@aep\"  
template < typename Right > fG}tMSI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %1H[Wh(U  
Right & rt) const 33#0J$j7  
  { e<=cdze  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [onGNq?#  
} LO <  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zhpx"{_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [ JpKSTg[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `&KwtvkdI  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vY%d   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >H'4{|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {7$c8i  
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: $UgA0]q n  
<%maDM^_\(  
template < class Action > 1abtgDL  
class picker : public Action h(M#f7'~&  
  { cc#gEm)3C  
public : k%D+Y(WGz8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R($KSui  
  // all the operator overloaded |p><'Q% *  
} ; dik:4;  
@n(Z$)8tR  
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。 dE:+k/  
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: Pdt6nzfr  
ZkAU17f  
template < typename Right > D[^m{ 9_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5!l0zLQP o  
  { w S4.8iJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RT)d]u  
} 9:,V5n=  
&Rx{.9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,_yh z0.  
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。 /x5rf  
Ys@}3\Mc  
template < typename T >   struct picker_maker an|x$e7|?  
  { nX(+s*Y+w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %;e/7`>Ma  
} ; )^4\,u\@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O) WCW<p  
  { XLAN Np%E  
typedef picker < T > result; FP;Ccl"s  
} ; @r#v[I  
.Jt[(;  
下面总的结构就有了: ;\lW5ZX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 et,f_fd7v  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 sYjpU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]T;EdK-  
至此链式操作完美实现。 {) Q@c)'  
R,F[XI+=N  
um4yF*3b9  
七. 问题3 4d8B`Fa9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t*>R`,j  
qjf[zF  
template < typename T1, typename T2 > } w 5l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dZi(&s  
  { '[ C.|)"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &e;=cAXG  
} F{eU";D  
G`\f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: LUC4=kk4   
^j" .  
template < typename T1, typename T2 > o'W5|Gy  
struct result_2 QAvir%Y9Q  
  { ]@uE #a:[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &jsVw)Ue  
} ; 7PANtCFb&  
4g : >[q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GlbySD@  
这个差事就留给了holder自己。 dHK`eS$sb  
    $:  ]o]a  
FI3)i>CnW  
template < int Order > oo=Qt(#  
class holder; &4b&X0pU  
template <> i?fOK_d  
class holder < 1 > G8r``{C!  
  { Hm$=h>rY9[  
public : =,Dqqf  
template < typename T > @6mBqcE'?  
  struct result_1 d!:6[7X6  
  { xZ4~Oo@@_'  
  typedef T & result; =$nB/K,8AX  
} ; .G+Pe'4a  
template < typename T1, typename T2 > M@?xa/E64  
  struct result_2 p;W.lcO`0  
  { DdVF,  
  typedef T1 & result; :,J}z~I,lB  
} ; agjv{  
template < typename T > [1F* bI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'ow.=1N-  
  { =li|  
  return (T & )r; 'g$(QvGF 9  
} Sh?4r i@:  
template < typename T1, typename T2 > _cc#Qlw 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s VJ!FC  
  { S(uf(q|{  
  return (T1 & )r1; 'UMXq~RMe  
} L+CyQq  
} ; TZ2=O<Kj  
L2, 1Kt7  
template <> z .Y$7bf)  
class holder < 2 > d)pV;6%[$q  
  { QF&W`c  
public : r=6v`)Qr  
template < typename T > /)dFK~  
  struct result_1 >2]JXLq  
  { 'A:x/iv}^  
  typedef T & result; DqX{'jj  
} ; h=(DX5:A  
template < typename T1, typename T2 > F0:A]`|  
  struct result_2 'k4E4OB  
  { 4H|(c[K;  
  typedef T2 & result; xj[(P$,P  
} ; xia|+  
template < typename T > 55;g1o}}f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aBNZdX]vzO  
  { PJ2qfYsH=>  
  return (T & )r; Pv<24:ao  
} I('Un@hS  
template < typename T1, typename T2 > v>Mnl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $6CwkM:  
  { (s{RnD  
  return (T2 & )r2; CE"JS-S?  
} u-tQ9ioKC  
} ; C&6IU8l\  
XK: 9r{r{  
M?[h0{^K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^b7GH9<&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rtL}W__  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .N*Pl(<[  
VMCLHpSfW  
return l(i, j) = r(i, j); ({NAMc*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k iRa+w:  
CYKr\DA  
  return ( int & )i; =IUUeFv +r  
  return ( int & )j; _>v<(7  
最后执行i = j; !>>f(t4  
可见,参数被正确的选择了。 1&P<  
cKn`/\.H  
'w14sr%  
1*dRK6  
7{xh8#m  
八. 中期总结 k<cgO[m   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: L*Me."*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /__PSK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HgBGV0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aM{xdTYaU  
&m[Qn!>i6  
Wy ZL9K{?  
r)i>06Hd  
PI*82,f3dE  
Rcawc Y  
九. 简化 JXw^/Y$  
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。 ~j-cS J3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Jna6  
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: HmZ{L +"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zLF?P3^  
  +-*/&|^等 m~dC3}e8/?  
2. 返回引用。 8@PX7!9  
  =,各种复合赋值等 TARXx>  
3. 返回固定类型。 (%U@3._  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E"L2&.  
4. 原样返回。 06Gt&_Q  
  operator, JKX_q&bUw  
5. 返回解引用的类型。 cW{1 Pz^_  
  operator*(单目) iR\Hv'|  
6. 返回地址。 D)@YI.T  
  operator&(单目) Vp<seO;7o  
7. 下表访问返回类型。 @o-B{ EH8  
  operator[] LC})ciWa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fd#j Y}  
  operator<<和operator>> e4G4GZH8  
'*Almv{  
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。 Q43|U4a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E7Ulnvd  
8kbY+W%n  
template < typename Left > g/&T[FOr  
struct value_return t!2(7=P30(  
  { Vf`7V$sr  
template < typename T > Iu{kPyx  
  struct result_1 XTd3|Pm  
  { I"1;|`L~:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cS.-7  
} ; c)Ic#<e(  
fi+R2p~vs  
template < typename T1, typename T2 > ~h"/Tce  
  struct result_2 8`b`QtGf  
  { 2jbIW*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $46{<4.  
} ; -!)xQvagD.  
} ; x)UwV  
&h~Xq^  
4HAp{a1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ||zb6|7I4  
h!#:$|Q  
下面我们来剥离functor中的operator() J|3E-p\o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qClHP)<  
HK~xOAF  
return l(t) op r(t) ,KJw|x4}\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UYA_jpIP  
return op l(t) e;GU T:  
return op l(t1, t2) 2..,Sk  
return l(t) op I2 a6w<b  
return l(t1, t2) op ?go:e#  
return l(t)[r(t)] l_j4DQBRV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O}[PJfvBHo  
[I:KpAd/  
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}v+c%d  
单目: return f(l(t), r(t)); &vovA} F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [DHoGy,P  
双目: return f(l(t)); %hN.ktZ/s  
return f(l(t1, t2)); 4 V1bLm  
下面就是f的实现,以operator/为例 {u[V{XIUh  
%Rh;=p`  
struct meta_divide !vn1v)6  
  { ^VT1vu %03  
template < typename T1, typename T2 > @h?shW=^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &/A 8-:m  
  { F/1#l@qN  
  return t1 / t2; + <c^=&7Lq  
} s!+"yK  
} ; 4Iq'/r  
z5*=MlZ)R.  
这个工作可以让宏来做: [0OJdY4  
6r"u$i` o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lZ&]|*>  
template < typename T1, typename T2 > \ AOp/d(vx5i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0e[d=)XG  
以后可以直接用 =o p%8NJf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qi^!GA'5j  
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 ^Cv^yTj;&  
(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。。。) ]l~V&#i_c  
Sb".]>^  
`d2,*KR  
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 ki;UY~  
$3X-r jQtW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O|cu.u|  
class unary_op : public Rettype OOBhbpg!D  
  { Zc"B0_&?:7  
    Left l; Q/I)V2a1i  
public : }]UB;id'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} : t$l.+B  
U"f ??y%)  
template < typename T > S<nq8Ebmw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mqfO4"lt  
      { c~ <1':  
      return FuncType::execute(l(t)); $[@0^IJq=K  
    } hIJ)MZU|  
QO{y/{  
    template < typename T1, typename T2 > -V % gVI[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0(8H;T  
      { w> xV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ftk%EYT;  
    } V2|3i}V"  
} ; 4*Z6}"  
_kFYBd  
l_/C65%.:  
同样还可以申明一个binary_op qJR!$?  
3}1ssU"T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ap\AP{S4  
class binary_op : public Rettype rAQF9O[  
  { ~F, &GH  
    Left l; ,}D}oo*  
Right r; Uf*EJ1Ei  
public : n,M)oo1G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3UUGblg`~  
L3(^{W]|  
template < typename T > 1+y"i<3)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zt3}Z4d  
      { tGc ya0RL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ! o, 5h|\  
    } ]r]k-GZ$  
S\NL+V?7h  
    template < typename T1, typename T2 > eyw'7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VY 1vXM3y  
      { qBk``!|s]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oCi ~P}r  
    } *HM?YhR  
} ; ,je`YEC  
P}3}ek1Ax  
GgFi9Ffj  
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 T&"i _no*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;eB ~H[S/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9vGs;  
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。 f%qt)Ick  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?Ce#BwQ>  
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。。。 Vs 0 SXj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I12KT~z<r  
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) \ SCy$,m  
下面是修改过的unary_op farDaS[\VY  
://U^sFL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +zOOdSFk.  
class unary_op z xZtz  
  { q<=: >?  
Left l; Xwu.AVsr  
   h=RD O  
public : >N`6;gn*l  
=)<3pGO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #'o7x'n^  
msTB'0  
template < typename T > Vj^dD9:  
  struct result_1 {gy+3  
  { q{4|Kpx@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (hZ:X)E>  
} ; +`| *s3M  
:9d\Uj,  
template < typename T1, typename T2 > ZKbDp~  
  struct result_2 V/#v\*JHFc  
  { CSn<]%GL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .5tg4%l  
} ; nf%4sIQ*x  
* crw^e  
template < typename T1, typename T2 > ')PVGV(D+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !r&Bn6*  
  { \%_ZV9cKF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r)l`  
} nTnRGf\T  
^o<[. )  
template < typename T > s^|\9%WD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r:l96^xs  
  { KXBL eR&^  
  return OpClass::execute(lt(t)); R ZcH+?7  
} bcJ@-i0V  
8cr NOZS6  
} ; xl!K;Y2<  
A]y*so!)>  
.;Y x*]  
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 z& 'f/w8  
好啦,现在才真正完美了。 f~gSJ< t4  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z$2L~j"=!  
]if;A)'  
template < typename Right > 3XVk#)lw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E3\ZJjG  
  { |_pl;&;:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;~tsF.=  
} xUj2 ]Q>R+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 N~#D\X^t.  
~Yl$I,  
;h+q  
}$)&{d G  
D9,! %7i  
十. bind &:vsc Ol  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^8742.  
先来分析一下一段例子 ?V+wjw  
P>htQ  
V/H@vKN2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wc[c N+p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T Oy7?;|=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8W{~wg`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @\!!t{y  
我们来写个简单的。 F.KrZ3%4iB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {!K;`I[]v  
对于函数对象类的版本: q) _r3   
ER<eX4oU  
template < typename Func > 8tZ} ;="F  
struct functor_trait 46ChMTt  
  { 0eA5zFU7  
typedef typename Func::result_type result_type; ONWO`XD  
} ; hAa[[%wPhU  
对于无参数函数的版本: u9>6|w+  
T +\B'"  
template < typename Ret > ,P{ HE8.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5'9.np F)  
  { i<:p.ug-O  
typedef Ret result_type; N !IzB]  
} ; C={mi#G[/  
对于单参数函数的版本: |uQ[W17^N  
 ~^7  
template < typename Ret, typename V1 > ((9YG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [tN` :}?  
  { bA+[{  
typedef Ret result_type; V85.DK!  
} ; yM17H\=  
对于双参数函数的版本: C 38XQLC  
`(T!>QVW+g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IDmsz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^je528%H  
  { KL~AzLI  
typedef Ret result_type; X!7Xg  
} ; }z{wQ\  
等等。。。 '_E c_F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J(hA^;8:  
dqwWfn1lt  
template < typename Func > iE+6UK  
struct func_return a^/K?lAB8  
  { a(!3Afi  
template < typename T > m9b(3  
  struct result_1 o_3*;}k8  
  { s?+fPOF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UGf6i"F  
} ; N4+g("  
L`pY27 |  
template < typename T1, typename T2 > UhA_1A'B  
  struct result_2 500> CBL0O  
  { @:IL/o*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |Ib.)  
} ; Y`=z.D{  
} ; UC;=)  
x {vIT- f  
+<B|qcT!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nO}$ 76*'0  
*sAOpf@M  
template < typename Func, typename aPicker > ytob/tc  
class binder_1 \086O9  
  { "$Y(NFb  
Func fn; BUV/twU)  
aPicker pk; \@:j  
public : U~hCn+0  
pNSst_!>  
template < typename T > [nC4/V+-  
  struct result_1 $&Ac5Zo%}  
  { +qZc} 7rJF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k)Zn>  
} ; x36NL^  
fYs?D+U;PF  
template < typename T1, typename T2 > p&m ^IWD  
  struct result_2 _Z0\`kba+  
  { K~$35c3M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YVJ+' A=|  
} ; :=Nb=&lst  
uh1S 7!^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a6P!Wzb  
KDX$.$#  
template < typename T > -2z,cj&E{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BZ}`4W'  
  { %-k(&T3&  
  return fn(pk(t)); !2wETs?  
} <(Tiazg  
template < typename T1, typename T2 > +!G4tA$g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p ^](3Vi(  
  { R^|!^[WE  
  return fn(pk(t1, t2)); 9Dy)nm^  
} RpULm1b  
} ; 5W|u5AIw  
DYkC'+TEX  
^b:Xo"q#H  
一目了然不是么? y3Y2 QC(  
最后实现bind h^`{ .TlN  
\y@ eBW  
NuI T{3S  
template < typename Func, typename aPicker > Z%KL[R}^w;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |E? ,xWN  
  { |c=d;+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )4Bwt`VX  
} S'|lU@P Cl  
:82?'aR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \3L$I-]m  
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。 iY}QgB< M  
|^>u<E5  
十一. phoenix IC\E,m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V;P1nL4L  
{a[&#Uv  
for_each(v.begin(), v.end(), ?{?Vy9'B  
( d8D yv#gT  
do_ /(y4V  
[ JXlTN[O  
  cout << _1 <<   " , " 8 H,_vf  
] 2V 4`s'  
.while_( -- _1), *>G ^!e.u  
cout << var( " \n " ) Vn@A]Jx^  
) D\n>*x  
); 7xz#D4[  
Zp^)_ 0  
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: LH bZjZ2  
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 /7.wQeL9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 is64)2F](  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gQu\[e%mVo  
)~1.<((<  
nR(#F9  
template < typename Cond, typename Actor > mi*:S%;h  
class do_while [kVpzpGr  
  { b?sA EU;  
Cond cd; ZCj>MA  
Actor act; *oKgP8CF  
public : "r:H5) !  
template < typename T > (MZ A  
  struct result_1 MacL3f  
  { [O.LUR;  
  typedef int result_type; MoZU(j  
} ; /,=Wy"0TJ  
e!TG< (S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =ltbSf7  
TXA. 6e  
template < typename T > H't`Q&]a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GjG{qR  
  { c& 9+/JYMo  
  do [3Wsc`Q  
    { K!pxDW}  
  act(t); u?F7 L8q]  
  } B.h0" vJ  
  while (cd(t)); mvUVy1-c  
  return   0 ; @hE7r-}]  
} kxcgOjrmI  
} ; %Y#[% ~|(  
x& mz-  
 "Nk`RsW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T3=-UYx]  
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。 |:!E HFr  
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。 Fcu Eeca  
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。 %:yHMEG]'  
下面就是产生这个functor的类: }Z~pfm_S  
8Sd?b5|G~  
" 8~f  
template < typename Actor > V#n?&-{V  
class do_while_actor B^E2UNRA  
  { 8A`p  
Actor act; q g) Af  
public : 6$xo# }8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \c5#\1<  
'p4da2%  
template < typename Cond > BaNU}@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jM|YW*zNZ  
} ; PM#$H  
%!N2!IiVs  
iKR8^sj7S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g_-?h&W  
最后,是那个do_ H24ate?t,  
@g@ fL%  
Oc^6u  
class do_while_invoker Rx@%cuP*  
  { f(@"[-[  
public : -oaG|  
template < typename Actor > ')Dp%"\?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9-X{x95]  
  { '<*CD_2t-  
  return do_while_actor < Actor > (act); j\jL[hG_  
} %zIl_/s  
} do_; S'v V"  
y \mutm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =:ya;k&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,?7xb]h  
最后来说说怎么处理break和continue e0G}$ as  
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。 lEVQA*u[  
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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