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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wibNQ`4k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~t~|"u"P  
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, T>W,'H  
]Y&VT7+Z  
+ZP7{%  
i83OOV$1J  
  class filler r~['VhI!;E  
  { ECmW`#Otb)  
public : Z% UP6%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,ig/s2ZG6X  
} ; $XH^~i;  
Eu3E-K@y  
Q~9^{sHZjP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `R^gU]Z,  
C3g_! dUs  
VIf.q)_k  
;O,jUiQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hhvyf^o   
4*;MJ[|  
K|=A:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q) KKvO  
!&E-}}<  
W(p_.p"  
jPkn[W# 6  
二. 战前分析 8z\xrY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e\/w'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 J'r^/  
GQ ;;bcj&  
jebx40TA3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qH_Dc=~la  
  /* --------------------------------------------- */ 1$ {SRU7l  
vector < int *> vp( 10 ); u*9V&>o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rytyw77t(  
/* --------------------------------------------- */ 6Kz,{F@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \~wMfP8  
/* --------------------------------------------- */ d0> zS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G3v5KmT  
  /* --------------------------------------------- */ >yDZw!C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); />>\IR  
/* --------------------------------------------- */ _)-o1`*-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \fe]c :  
q5S9C%b  
dAj$1Ke  
pfI&E#:5  
看了之后,我们可以思考一些问题: I%Z  
1._1, _2是什么? OZ;*JR:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =2x^nW  
2._1 = 1是在做什么? w4Z'K&d=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7K:PdF>/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 poFg 1  
i@J ;G`  
 9gZ$   
三. 动工 P!k{u^$L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5@W j>:w  
kG*~ |ma  
fF kj+  
|wj?ed$ f  
template < typename T > 8dhUBJ0_  
class assignment v &+R^iLE  
  { i}?>g-(  
T value; QmIBaMI#  
public : Z?z.?a r  
assignment( const T & v) : value(v) {} ? =+WRjF  
template < typename T2 > E_LN]v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } teVM*-  
} ; 4KrL{Z+}  
dgePPhj  
3+bt~J0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D1;QC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t#"Grk8Mz&  
{l >hMxij  
<54 S  
Y6d@h? ht  
  class holder vr^qWn  
  { ,Y48[_ymm  
public : Du){rVY^d  
template < typename T > Lj;2\]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <0?W{3NqI  
  { H>@+om  
  return assignment < T > (t); nFs(?Rv*  
} _J[P[(ab  
} ; ;A!BVq  
7x a>  
Q NVa?'0"Y  
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: F4{IEZ  
@\I#^X5lv  
  static holder _1; 8Q+36!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -Y;3I00(  
*uvQ\.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xn\jO>[Ef  
而不用手动写一个函数对象。 jF*j0PkNdb  
8HdAFRw  
`@|$,2[C  
^sg,\zD 'X  
四. 问题分析 C"enpc_C/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 W*w3 [_"sr  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 WMP,\=6k0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tklH@'q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^zgo#J 5O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /H+a0`/  
7v_8_K  
五. 问题1:一致性 M& CqSd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \5cpFj5%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n{SJ_S#a.a  
A. w:h;7  
struct holder Dn}Jxu'(  
  { 2dgd~   
  // !5?<% *  
  template < typename T > =E{`^IT'R  
T &   operator ()( const T & r) const da~],MN  
  { 3{(/x1 a,4  
  return (T & )r; &YeA:i?  
} NW)1#]gg%  
} ; 1g~R/*Jo  
j 1HW._G  
这样的话assignment也必须相应改动: /|#fejPh  
W|(1Y D  
template < typename Left, typename Right > Vs{|xG7W D  
class assignment 0Fr?^3h  
  { ]jRfH(i  
Left l; o,3a4nH;  
Right r; ]"1DGg \A  
public : 9 JK Ew  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bK-N:8Z  
template < typename T2 > 7})[lL`\s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cPc</[x[W  
} ; ]]j;/TiG  
gbagi+8s`%  
同时,holder的operator=也需要改动: dcWD(-  
y$R_.KbO  
template < typename T > ##4HYQ%E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t<?,F  
  { )sQ*Rd@t[8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B^jc3 VsR  
} t@+}8^ M  
m<2M4u   
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。 BJo*'US-Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mU9kVx1+  
^L&iR0  
return l(rhs) = r; , SnSW-P  
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。 G;XxBA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 63x?MY6  
'>C5-R:O  
template < typename Tp > yJe>JK~)  
class constant_t Ok\7y-w^  
  { njA#@fU  
  const Tp t; Nu~lsWyRI5  
public : % +\. " eC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hg (Gl  
template < typename T > =zs`#-^8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]L}dzA?:  
  { j^2j& Ta  
  return t; U_c*6CK  
} DkAAV9*  
} ; yyy|Pw4:Z  
,izO{@We2{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6Sn.I1Wy  
下面就可以修改holder的operator=了 QUQ'3  
`,*5wBC  
template < typename T > 1D!<'`)AY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const # c^z&0B}  
  { LC!bIm5'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }|5Pr(I  
} m/EFHS49  
4#hSJ(~7S  
同时也要修改assignment的operator() cDkf qcC  
V,N%;iB}  
template < typename T2 > t}tEvh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `&6dnSC},P  
现在代码看起来就很一致了。 ~gRf:VXX=_  
4)o  
六. 问题2:链式操作 ?#UO./"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OprkR  
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。 OY@ %p}l  
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$-6-rE]d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 S#} KIy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BsYa3d=}  
YLn?.sV{[0  
template < typename T > ~z;FP$U  
struct result_1 O463I.XAP  
  { -v|qZ'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4d;8`66O  
} ; gEE\y{y  
Qv/=&_6  
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: Hc(OI|z~  
kt$jm)UI~l  
template < typename T > ZbAcO/  
struct   ref [Hh9a;.*}h  
  { y9}>:pj4  
typedef T & reference; $l&(%\pp  
} ; 8 uwq-/$  
template < typename T > *,WU?tl&  
struct   ref < T &> fIv*T[  
  { / FEVmH?  
typedef T & reference; L8#5*8W6  
} ; OX\F~+  
;q6Ki.D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bhlG,NTP  
 l"]}Ts#  
template < typename T > GYUn6P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p,i[W.dy.'  
  { 'u<juFr  
  return l(t) = r(t); y;@:ulv[  
} "o}+Ciul  
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。 =P #]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3 xp)a%=7  
pr UM-u8  
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 M?uC%x+S$_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xAMW-eF?d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AX/m25x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w!clI8v/  
最后的布局是: 2WxQ(:d=  
                Add X1vd'>  
              /   \ HBx=\%;n  
            Divide   5 Z^MNf  
            /   \ !^Y(^RS@  
          _1     3 6MdiY1Lr!K  
似乎一切都解决了?不。 0T5L_%c  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U H/\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ,f;}|d:r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2Dj%,gaR  
:@A9](gI  
template < typename Right > yhA6i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M%;hB*9  
Right & rt) const L.0mk_&  
  { 3]3|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v9O~@v{=  
} Q%mB |i|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gn".u!9j  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 m<"WDU?y;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 HYSIN^<oy  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 tr}Loq\y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mZ"4&U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `t'W2X  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: { W{]L:  
 o.\F.C$  
template < class Action > N `F~n%N  
class picker : public Action 7X'u6$i  
  { R2]Z kg  
public : k%QpegN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dP]\Jo=Yh  
  // all the operator overloaded `W/>XZl+t  
} ; CDR@ `1-  
:mn>0jK,N  
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。 Cg?&wj<  
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: d;9FB[MmOJ  
ls:w8 &`*  
template < typename Right > *QQzvhk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {v ;&5!s  
  { o:P}Wg/NK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2/=l|!JKLz  
} cI?8RF(;  
Z+. '>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {vyv7L  
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。 )6,=f.%  
z]`k#O%%)  
template < typename T >   struct picker_maker 9b"=9y,  
  { Jk=I^%~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <oA7'|Bu<  
} ; 2OR{[L*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1--C~IjJ+  
  { A='N=^Pm  
typedef picker < T > result; y^v6AM  
} ; KP5C} ZK+s  
?8Z0Gqt74  
下面总的结构就有了: ,a]?S^:y]  
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。 NDlF0f  
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。 q ]e`9/U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .Blf5b  
至此链式操作完美实现。 L4z ~B!uvF  
ww $  
fd<:_f]v  
七. 问题3 'yG4 LF  
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。 o{q{!7DH@  
"~7>\>UFh  
template < typename T1, typename T2 > 22M1j5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aYS!xh206  
  { K<Iv:5-2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4\u1TYR  
} '2nhv,|.U  
*XbEiMJ  
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: jun_QiU:2  
_Wq  
template < typename T1, typename T2 > cacr=iX  
struct result_2 %'7lbpy,f  
  { WRy aKM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yiC^aY=-  
} ; +&( Mgbna  
qr4pR-Gdr  
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? ^!ZC?h!rG  
这个差事就留给了holder自己。 YS@ypzc/  
    J1I ;Jgql(  
ERE)A-8  
template < int Order > ^N;.cY  
class holder; TNY&asQo  
template <> GyIT{M}KV  
class holder < 1 > 1o;J,dYu  
  { xLWw YK  
public : $oU*9}}Rn  
template < typename T > *4+"Lh.KS  
  struct result_1 jW3!6*93  
  { Xr$J9*Jk-  
  typedef T & result; QWSTR\!  
} ; MLje4  
template < typename T1, typename T2 > ke]Lw  
  struct result_2 rrqR}}l  
  { 4Thn])%I  
  typedef T1 & result; Ix!Iw[CNd  
} ; `YLD`(\  
template < typename T > D=m9fFz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [nc4{0aT'  
  { >eqxV|]i  
  return (T & )r; t2I5hSf  
} v99B7VH4  
template < typename T1, typename T2 > uRRQyZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `V]5sE]G  
  { bE#,=OI$  
  return (T1 & )r1; )ufg9"\  
} luuX2Mx>o  
} ; %g$V\zmU  
WEQ1 Seq  
template <> +HeTtFo{M  
class holder < 2 > /F-qP.<D,r  
  { ;":zkb{  
public : */|lJm'R  
template < typename T > 5JCG2jqx0  
  struct result_1 =;3Sx::=  
  { 7/ysVWt  
  typedef T & result; PMh^(j[  
} ; m-*i>4;  
template < typename T1, typename T2 > ];a=Pn-:}G  
  struct result_2 l@H  
  { @}OL9Ch  
  typedef T2 & result; EB=-H#  
} ; jN>{'TqW4  
template < typename T > +5o8KYV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =Z+nz^'b  
  { $8xl#SqH  
  return (T & )r; zb}9%.U  
} :xD=`ib  
template < typename T1, typename T2 > v!Pb`LCqK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nq` C.&  
  { P8>d6;o($  
  return (T2 & )r2; xA 1hfe.9  
} WZ7BoDa7O  
} ; h\.zdpR  
Mjfx~I27  
~Ro9u p  
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> >。 s3O} 6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NufLzg{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sz {e''q  
H]p!\H  
return l(i, j) = r(i, j); , GY h9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q/I! }C4  
`'c_=<&n  
  return ( int & )i; x&9hI  
  return ( int & )j; C\nhqkn  
最后执行i = j; fX.>9H[w@~  
可见,参数被正确的选择了。 4%}*&nsI-Z  
HA`@7I  
lR[qqFR  
2?,EzBeal  
"D'B3; uWK  
八. 中期总结 W#BM(I  
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: x~{;TZa[I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5ish\"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {%{ `l-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @t`Xq1  
gk+h8 LZ  
}!/$M\w  
k.^co I5  
BV(8y.H  
a,+@|TJ,i  
九. 简化 *l;B\=KR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y^Kph# F"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0B&Y ]*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1~ t{aLPz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =ng\ 9y[;D  
  +-*/&|^等 7.@TK&  
2. 返回引用。 %]6~Eq%s  
  =,各种复合赋值等 @@rEs40  
3. 返回固定类型。 m-DsY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P=&o%K,:f  
4. 原样返回。 <Ib[82PU  
  operator, vab@-=%k  
5. 返回解引用的类型。 tBT<EV{ G  
  operator*(单目) q7Dw _<  
6. 返回地址。 DUe&r,(4O  
  operator&(单目) EV^~eTz  
7. 下表访问返回类型。 -gas?^`  
  operator[] .E&z$N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YJ/zU52JK~  
  operator<<和operator>> oY|,GvCnK  
MR,R}B$  
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。 I,VH=Yn5,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3a 1u  
Cc<,z*T  
template < typename Left > w TGb d  
struct value_return xIGfM>uq  
  { Ra/Ukv_v  
template < typename T > RJH,  
  struct result_1 .8uz 6~  
  { bY2 C]r(n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xD /9F18  
} ; ?N=m<fn  
Cb@3M"1:  
template < typename T1, typename T2 > 1q3( @D5~+  
  struct result_2 R:AA,^Z  
  { *"98L+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >,gvb5  
} ; =rQP[ICs!  
} ; -}4NT{E  
+|{RE.DL  
0lsXCr_X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )T66<UDK|  
)VK }m9Ae  
下面我们来剥离functor中的operator() 7GS V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: maY4g&'f  
:BukUket1e  
return l(t) op r(t) ',4x$qe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |U k" {  
return op l(t) 6PF8 /@Nh  
return op l(t1, t2) 9F- )r'  
return l(t) op y}K\%;`[a  
return l(t1, t2) op ;.Ie#Vr1N  
return l(t)[r(t)] a=$t&7;,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q2];RS3.  
8dOo Q  
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: %q322->Z  
单目: return f(l(t), r(t)); h~,JdDV8l*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {"H2 :-t<  
双目: return f(l(t)); #4h+j%y[H  
return f(l(t1, t2)); omf  Rs  
下面就是f的实现,以operator/为例 W Qzj[  
LaIJ1jf  
struct meta_divide HXVBb%pP  
  { '[(nmx'yVJ  
template < typename T1, typename T2 > }o,z!_^PLQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +P`(Rf"luu  
  { \#x}q'BC4  
  return t1 / t2; E%TpJl'U  
} 9>#:/g/  
} ; rf9_eP  
pA#}-S%  
这个工作可以让宏来做: (|fm6$  
 <n\`d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )g@S%Yu  
template < typename T1, typename T2 > \ /<3<. ~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XfzVcap  
以后可以直接用 tAFti+Qb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v)kEyX'K2d  
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 >7U>Yh  
(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。。。) j#6|V]l  
p'?w2YN/  
@TA9V@?)  
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 ?68uS;  
E}Xka1 Bn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2o[IHO]  
class unary_op : public Rettype hvt@XZT  
  { h? yG<>wI  
    Left l; pY^9l3y^  
public : A~{f/%8D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q cA`)j  
]yX@'f  
template < typename T > 6a>H|"P NE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8C.!V =@\  
      { {-63/z  
      return FuncType::execute(l(t)); ;+I4&VieK  
    } TQ1WVq }*  
Lg`Jp&Kg  
    template < typename T1, typename T2 > , Ut Hc]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ij,RE7,T  
      { r<L#q)]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 22KI]$D#f  
    } jV7&Y.$zF]  
} ; >n7["7HHk  
z]$j7dp  
eE/%6g  
同样还可以申明一个binary_op WA.\*Nqze  
oBlzHBn>0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8!h'j  
class binary_op : public Rettype ._p""'Sa  
  { \w )?SVp  
    Left l; O'}l lo  
Right r;  ?9u4a_x  
public : {%']w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d\XRUO[  
$-@$i`Kf/  
template < typename T > CYB=Uq,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K:qOoY  
      { 8gmn6dCf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eZO9GMO  
    } s5Fr)q// !  
FyEDt@J  
    template < typename T1, typename T2 > >4![&&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >3 Ko.3&  
      { n'64;J5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q59/ex  
    } .:;fAJPf  
} ; Wm6dQQ;Bj  
)hL^+Nn bR  
5urE  
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 Y%v P#>h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ix Ow=!@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r2G*!qK*1  
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。 Z[,`"}}hv=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 135Par5v  
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。。。 }g,X5v?W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z=?0)e(H,  
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) 'rV2Bt,  
下面是修改过的unary_op "zZ&n3=@  
Io+IRK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,eELRzjl  
class unary_op 5|WOBOh>`&  
  { V}`M<A6:  
Left l; tmxPO e  
  mvf _@2^  
public : hrlCKL&  
f0F#Yi{fw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VA]ZR+m  
@bQ!zCI  
template < typename T > k`IrZHMw  
  struct result_1 E2yz=7sv5  
  { G(i\'#5+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &8Wlps`  
} ; ]b\WaS8I  
Rk[8Bd?  
template < typename T1, typename T2 > iH _"W+dq  
  struct result_2 *7vue"I*Z  
  { F> Mr<k=@;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rAatJc"0  
} ; \2eFpy(  
/2:Q6J  
template < typename T1, typename T2 > cJq<9(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |\p5mh  
  { anitqy#E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xXa#J)'  
} #HcI4j:s!  
fbL!=]A*3  
template < typename T > Y_shy6" KH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }I<N^j=/pO  
  { H5^Y->  
  return OpClass::execute(lt(t)); & 3I7]Wm  
} sRil>6QR  
s{%fi*  
} ; 6(5c7R#  
}` @?X"r  
ks^|>  
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 0XQ-   
好啦,现在才真正完美了。 .??rqaZ=  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3V!x?H$  
>huqt|S*9  
template < typename Right > ht$ WF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R]fYe#!"  
  { Dpp@*xX>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @>9A$w$H|a  
} v*gLNB,ZH  
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。 H.;yLL=  
?ZM^%]/+  
Kk56/(_S  
kBUufV~  
jM[f[  
十. bind <W9) Bq4  
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。 6g5]=Q@U:  
先来分析一下一段例子 *kV#)j  
v @_?iC"`  
"$%{}{#W0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4] M =q{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HO G=c!b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kOzt"t&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :'b%5/ ^q  
我们来写个简单的。 +"G(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |3W3+Rn!  
对于函数对象类的版本: 7vdHR\#;$  
qFGB'mIrFz  
template < typename Func > .k|-Ks|d|  
struct functor_trait jS}'cm-  
  { aliQ6_  
typedef typename Func::result_type result_type; \c'%4Ao  
} ; 0I6499FQ  
对于无参数函数的版本: 7j{Te)"  
K-ju,4A  
template < typename Ret > I[a%a!QO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [j1^$n 8V  
  { mKMGdN~  
typedef Ret result_type; |4LQ\'N&  
} ; 012:BZR  
对于单参数函数的版本: paUyS1i  
=NI.d>kvC  
template < typename Ret, typename V1 > orK+B4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SSo~.)J  
  { xBt4~q;#sE  
typedef Ret result_type; xg4T` ])  
} ; }$&);7(w  
对于双参数函数的版本: [cY?!Qd 0  
T\.7f~3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > " Tw0a!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W=(MsuirO  
  { ~m3V]v(q7  
typedef Ret result_type; @ICejB<  
} ; =k_XKxd  
等等。。。 `mWQWx$V!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o7hH9iY  
>zN" z)  
template < typename Func > Y|Nfwqz  
struct func_return a'o}u,e5  
  { ,OFq'}q  
template < typename T > w@4t$bd7  
  struct result_1 oT$(<$&<  
  { jw2_!D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v_[)FN"]Y.  
} ; F?!};~$=Z  
fB@K'JQG  
template < typename T1, typename T2 > nA|gQibA  
  struct result_2 V%VrAi.  
  { V_7 Y1GD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A)~ /~  
} ; X=-gAutfE=  
} ; ?nj"Ptzs  
d8VWi*  
"{,\]l&o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?*(r1grHl  
8N</Yi|n  
template < typename Func, typename aPicker > 1D 3 dYVE  
class binder_1 1 P(&GYc  
  { - I1cAt  
Func fn; g]oc(RM  
aPicker pk; Y#Sd2h,^X  
public : EIy]qAE:f  
U4 go8  
template < typename T > .I f"'hMY  
  struct result_1 8YT_DM5iI  
  { @1`W<WP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y`E {E|J  
} ; [MSDk"o&  
ZQgxrZx3  
template < typename T1, typename T2 > WOe{mwhhj  
  struct result_2 c,{&  
  { lN*1zM<6;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v#T?YK  
} ; '? !7 Be  
!=k*hl0h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Lv`8jSt\  
Ah8^^h|TPJ  
template < typename T > [TpA26#TTO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "`8H:y  
  { TV[6+i*#  
  return fn(pk(t)); 5KA FUR0  
} y5Z<uwXc  
template < typename T1, typename T2 > ~Q{[fy=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const inq4CGY  
  { h~^qG2TYWq  
  return fn(pk(t1, t2)); \M3NasZ  
} _ z"ci$[  
} ; ?*MV  ^IY  
C4X{Ps \  
}. Na{]<gh  
一目了然不是么? C7c|\T  
最后实现bind t Sh}0N)  
fs)q7 7g  
Jte:l:yjtA  
template < typename Func, typename aPicker > jmZ|b6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `*2*xDuP  
  { O. .@<.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~[ ks|  
} BSq;R G(  
L2V $%*6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (Db*.kd8,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VUg~[  
!_/8!95  
十一. phoenix *9U4^lJjn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aaa#/OWQZ  
.AmM%I4K  
for_each(v.begin(), v.end(), "< hx  
( f >, Qhl  
do_ #uRq] 'P  
[ 88+\mX;A#  
  cout << _1 <<   " , " 4- ?`#  
] ;^H+ |&$>  
.while_( -- _1), a?Qcf;o  
cout << var( " \n " ) O ]4 x;`)  
) :R_#'i  
); +ouy]b0`t  
~"4vd 3  
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: z6>ZV6(d2^  
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 #t9=qR~"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rc{[\1 -N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l4BO@   
5fDtSsW  
5l7L@Ey  
template < typename Cond, typename Actor > aK=3`q  
class do_while 4`'BaUU(  
  { %`uRUex  
Cond cd; /IQ-|Qkg  
Actor act; `b'|FKc]  
public : Q17o5##x7  
template < typename T > W;AWO0+  
  struct result_1 Q!A3hr$IF  
  { 'frL/[S  
  typedef int result_type; p/^\(/\])  
} ; 'I01F:`  
N\?Az668?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HZQ3Ht3Vh  
@ 6VH%  
template < typename T > -L'`d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i:N^:%  
  { %dWFg<< |  
  do i(cb&;Xx:A  
    { V;+$/>J`vB  
  act(t); GyXs{*  
  } Tk|;5^#H  
  while (cd(t)); .)pRB7O3  
  return   0 ; lIc9, |FL  
} %Fm;LQa ]  
} ; r+.4|u  
x%?*]*W  
:8!3*C-=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E1 gTrMo  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {3p7`h~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 aKFA&Xnsl  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )LMuxj  
下面就是产生这个functor的类: ~^ 5n$jq  
9QQ@Y}  
CR PE?CRQF  
template < typename Actor > :W<,iqSCm  
class do_while_actor WHj4#v(  
  { C-b%PgA  
Actor act; 3 BhA.o  
public : L-:L= snO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tJF~Xv2L!  
GBOmVQ $Hb  
template < typename Cond > G?1V~6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ``)1`wx$  
} ; yt#;3  
sTstc+w  
6rCP]YnF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7Mg7B  
最后,是那个do_ ='||BxB  
A VG`r2T  
NX #d}M^V  
class do_while_invoker 8!`.%)- 4  
  { adPU)k_j:  
public : Lj* =*V  
template < typename Actor > !!X9mI|2|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6f9<&dCK  
  { K[yJu 4  
  return do_while_actor < Actor > (act); _eeX]xSSl  
}  v2=!*  
} do_; [?6D1b[  
yzzre>F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6uE1&-:L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '# 2J?f'  
最后来说说怎么处理break和continue tZ24}~da  
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。 JkDZl?x5  
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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