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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n,=VQ Ou  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k:JrHBKv\  
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, kHXL8k#T  
SfgU`eF%B  
! vP[;6  
C3< m7h  
  class filler 8i6Ps$T  
  { v[#9+6P=  
public : hfnN@Kg?B}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _$= _du  
} ; .gG1kWA-  
R>,:A%?^b5  
&n6$rBr %  
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: hJwC~HG5  
D _/^+H]1  
+6UVn\9Q  
Atflf2K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S>.SSXlM  
Q@ 2i~Qo[  
$Z|ffc1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F_Y7@Ei/  
f` :i.Sr  
/J04^ 6  
,S'p %g  
二. 战前分析 XEn*?.e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 I *x[:)X8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Jj,U RD&0R  
G"X8}:}  
R<sJ^nx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t'BLVCu  
  /* --------------------------------------------- */ (7XCA,KTGI  
vector < int *> vp( 10 ); W5?yy>S6N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vy*:ne  
/* --------------------------------------------- */ Xv< B1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uwa~-xX6  
/* --------------------------------------------- */ vJ\pR~?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N` aF{3[  
  /* --------------------------------------------- */ a;QMA d!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rA2 g&  
/* --------------------------------------------- */ Y|8:;u'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BhM '@g*  
T%6&PrQ7  
rF aF Bd  
9so6WIWc  
看了之后,我们可以思考一些问题: <Ard 7UT  
1._1, _2是什么? `D`sr[3n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 B*4}GPQ  
2._1 = 1是在做什么? x%+aKZ(m)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?_"+^R z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j7sKsbb  
0G7K8`a  
u}!@ ,/)  
三. 动工 'd+N Vj{C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MS0Fl|YA  
dFH$l  
Fx5d:!]:$?  
kGdt1N[  
template < typename T > 66.5QD0  
class assignment 0j30LXI_  
  { T/^Hz4uA7  
T value; A81ls#is  
public : U+)xu>I  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3 dht!7/  
template < typename T2 > _<a7CCg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9uRF nzJVx  
} ; BT)X8>ct  
TUHi5K  
wD68tG$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \[gReaI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {?J/c{=/P  
:4MB]v[K  
A,%C,*)Cg  
Ps%qfL\  
  class holder Ga#:P F0  
  { /e]'u&a  
public : ,z;ky5Ct  
template < typename T > F>]m3(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Mk=mT3=#  
  { io#&o;M<  
  return assignment < T > (t); /1x,h"T\<  
} x9x E&  
} ; 87:!C5e}  
5B&;uY  
C?i >.t  
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: D\[h:8k  
~er\~kp  
  static holder _1; :>TEDy~O%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &v"3*.org@  
VH=S?_RY>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PH> b-n  
而不用手动写一个函数对象。 Zs}5Smjl;%  
SB5&A_tr  
td4[[ /  
abJ" [  
四. 问题分析 Y`o+XimX  
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。 Qb)C[5a}  
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。 HsnLm67'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 br0++}vwL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7\f\!e <  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ee@4 %/v  
>nw++[K_  
五. 问题1:一致性 $ &P >r  
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?| [5uRS}!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X=Ys<TM,  
q^A+<d  
struct holder 3,]gEE3  
  { RjWqGr;bO  
  // Wm);C~Le  
  template < typename T > $KLD2BAL  
T &   operator ()( const T & r) const I!>\#K  
  { $&<uT  
  return (T & )r; m=:4`_0Q  
} e|&6$A>4]  
} ; `5~ +,/Ys  
UK1_0tp]x  
这样的话assignment也必须相应改动: /DqLrA  
4#5:~M }  
template < typename Left, typename Right > w.lAQ5)I%\  
class assignment =xNv\e  
  { /Nr*`l  
Left l; hgLj<  
Right r; ?{U m  
public : 0H0-U'l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gg~QAsks   
template < typename T2 > >[ Ye  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sf]s",t~J  
} ; \EKU*5\Hp>  
.[Ap=UYI>  
同时,holder的operator=也需要改动: +=]!P#  
Hew d4k  
template < typename T > RPIyO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,SQZD,3v4  
  { YKbaf(K )9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P%#*-zCCx  
} Vpr/  
z81esXl  
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。 fx@j?*Qb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +8v9flh  
= <j"M85.  
return l(rhs) = r; N gLU$/y;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _=q! BW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wtT}V=_  
rz"txN  
template < typename Tp > w|CZ7|6  
class constant_t s TOa  
  { uP<0WCN  
  const Tp t; hzI|A~MFB  
public : >@ YtDl8R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ov#=]t5  
template < typename T > I+!:K|^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?H_ LX;r  
  { [! 'op0  
  return t;  .AYj'Y  
} Wm H~m k"  
} ; F  q!fWl  
<\0vR20/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TZt jbD>B  
下面就可以修改holder的operator=了 >7roe []-|  
e5.h ?  
template < typename T > K9vIm4::d$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *]h`KxuO  
  { }hYZ" A~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ ''9K  
} +rIL|c}J  
`;YU.*  
同时也要修改assignment的operator() (ZL sB{r^  
9}c8Xt^&  
template < typename T2 > XxDaz1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _:+ KMR  
现在代码看起来就很一致了。 O:{U^K:*  
DAwqo.m  
六. 问题2:链式操作 gPu2G/Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sHcTd>xS  
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。 ]`bQW?  
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。 MWNPPYww  
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。 ,+g&o^T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f50L,4,  
$!5\E>y#  
template < typename T > bW ZbG{Y.  
struct result_1 W5^.-B,(K  
  { ~+<olss_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {V1Pp;A  
} ; n!6Z]\8~$  
'|7Woxl9  
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: |7B!^ K  
lQfL3`X!  
template < typename T > .>wv\i [p  
struct   ref =?h~.lo  
  { 7 Sa1;%R  
typedef T & reference; }|B=h  
} ; 2"fO6!hh  
template < typename T > ^'p|!`:  
struct   ref < T &> A~Xq,BxCV  
  { zZiJ 9 e  
typedef T & reference; m=Q[\.Ra  
} ; <*t4D-os  
U!XS;a)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A:y.s;<L 0  
c}[+h5  
template < typename T > 5/gDK+%4D(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dq IlD!  
  { eZr&x~] -w  
  return l(t) = r(t); =<@\,xN>C  
} Gn)y> AN  
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。 "lNzGi-H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]I/Vbs  
M0| 'f'  
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 hUz[uyt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N$TL;T>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;pD)m/$h`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q!f1~aG  
最后的布局是: s4%(>Q  
                Add rdnRBFt   
              /   \ CSV;+,Vv  
            Divide   5 +,50q N:%[  
            /   \ {B*W\[ns  
          _1     3 0F#>CmD  
似乎一切都解决了?不。 4f~["[*ea  
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。 #k<":O  
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。 _MWM;f`b  
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: |wox1Wt|E  
m,')&{Rd  
template < typename Right > i)Lp7m z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J ti(b*~  
Right & rt) const )' xETA  
  { l7JY]?p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #'OaKt?Z)  
} >QHo@Zqj(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8hA^`Y  
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。 FFEfp.T1M  
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。 7&O`p(j  
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。 j<pw\k{i  
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。 PN$ .X"D8  
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? 5FC4@Ms`  
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: *m+5Pr`7  
A>NsKWf{  
template < class Action > NHw x:-RH  
class picker : public Action rVQX7l#YI  
  { rZ_>`}O2  
public : ]WJfgN4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^IgY d*5  
  // all the operator overloaded 7:h!Wj -a]  
} ; I~'*$l  
Y{f7 f'_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :9l51oE7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ovf/;Q/}  
>+cVs:  
template < typename Right > 1xnLB>jP#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SQE[m9v  
  { oJ*1>7[J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6S?x D5 (  
} YpdNX.P,  
AyE\fY5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mo|wME#M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]*%+H|l  
ned2lC&'d>  
template < typename T >   struct picker_maker myQ&%M gx  
  { -ewQp9)G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p4X{"Z\mn  
} ; sCH)gr@gJ^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KSs1CF'i  
  { us)*2`?6t  
typedef picker < T > result; Az*KsY{/r  
} ; g?/XZ5$a5  
~el-*=<m  
下面总的结构就有了: ]]iO- }  
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。 V*jsq[q=  
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。 X=p"5hhfn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M<8ML!N0;t  
至此链式操作完美实现。 <"&'>?8j  
{_ V0  
_Sj}~ H  
七. 问题3 ?;7b*Z  
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。 l\q} |o  
gp< =Gmd  
template < typename T1, typename T2 > s_wUM)!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OHp5z? z  
  { 9zKBO* p`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z>A{i?#m  
} XQ;I,\m  
!Rw&DFU  
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: |'hLa  
[e"RTTRfZ  
template < typename T1, typename T2 > r4k nN 2:  
struct result_2 i+(GNcg2  
  { ;El <%{(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 13f<0wg  
} ; OeTu?d&N  
`bP?o  
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? T)\NkM&  
这个差事就留给了holder自己。 Rl@$xP  
    -z C]^Ho@  
hLuJWjCV  
template < int Order > yFeeG3 n3  
class holder; $p6N|p  
template <> ;) pl{_  
class holder < 1 > ~$aTM_4  
  { n9}RW;N+u  
public : YF[$Q=7.  
template < typename T > pC^[[5A  
  struct result_1 Cd~LsdKE5  
  { xh'^c^1  
  typedef T & result; #( uj$[o  
} ; <'*4j\*  
template < typename T1, typename T2 > qZ\ L  
  struct result_2 @ ^. *$E5  
  { ,/o(|sks  
  typedef T1 & result; /t{=8v~  
} ; 1X@b?6  
template < typename T > A@ VaaX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sv=^k(d3  
  { WN0c %kz=  
  return (T & )r; ;QPy:x3  
} nPf'ee  
template < typename T1, typename T2 > Vipp /WV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~I$}#  
  { BI/y<6#rR  
  return (T1 & )r1; nLd~2qBuv  
} NV~vuC  
} ; JD&U}dJ  
&7][@v  
template <> oFyeH )!  
class holder < 2 > zPBfiK_hV  
  { x u,htx  
public :  1ZNNsB  
template < typename T > !3x *k;0  
  struct result_1 EIK*49b2  
  { d$Em\*C  
  typedef T & result; 0BXs&i-TP5  
} ; DPeVKyjU  
template < typename T1, typename T2 > 9l l|JeNi  
  struct result_2 ,RN|d0dE  
  { A^vvST%7  
  typedef T2 & result; x _|>n<Z  
} ; kYtHX~@  
template < typename T > -$m@*L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z+Z%H#9e  
  { w5 Z2N[hy  
  return (T & )r; .t :DvB  
} /pU|ZA.z'2  
template < typename T1, typename T2 > 1W0.Ufl)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >\&= [C  
  { QA!#s\  
  return (T2 & )r2; )1K! [ W}t  
}  )Oo2<:"  
} ; 0QMaM  
?4MSgu  
HoV{Uzm  
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> >。 O&52o]k5l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d[" x= [f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3Cd<p[%3#,  
Tfr`?:yF  
return l(i, j) = r(i, j); J$#D:KaU:N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qKA_ A%  
niQ+EAD  
  return ( int & )i; i<bxc  
  return ( int & )j; 5U3qr*/;m  
最后执行i = j; J+0/ :00(  
可见,参数被正确的选择了。 )FV6,  
1O23"o5=  
sl%#u9r=  
zF=#6  
+*: }p  
八. 中期总结 S;>4i!Mb ^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: C)U #T)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A3<^ U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 prqT(1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u*U_7Uw$  
A%P 8c  
\4/:^T}*  
gu^_iU  
sD2*x T  
:wSJ-\'$  
九. 简化 G I&qwA  
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。 An/>0 5|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9}.,2JE  
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: j6RJC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \ hrBq^I  
  +-*/&|^等 4bPqmEE  
2. 返回引用。 G 2!}R  
  =,各种复合赋值等 ypgliq(  
3. 返回固定类型。 IN<:P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >G<4R o"  
4. 原样返回。 +jv }\Jt  
  operator, G2=F8kL  
5. 返回解引用的类型。 D 8gQR Q  
  operator*(单目) ?U}sQ;c$  
6. 返回地址。 vwm|I7/w  
  operator&(单目) y9=t;qH@|  
7. 下表访问返回类型。 AL(n *,  
  operator[] i[o&z$JO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sN"p5p  
  operator<<和operator>> /4(Z`e;0  
'lxLnX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }!eF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \moZ6J  
!p-'t]  
template < typename Left > 2;3x,<Cg  
struct value_return f%vHx,  
  { =_K%$y*  
template < typename T > IES41y<  
  struct result_1 8y-e+  
  { jkZ_c!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >F,$;y52  
} ; OY+!aG@.  
!}z%#$  
template < typename T1, typename T2 > )lQN)! .)  
  struct result_2 0T7M_G'5Q  
  { u![4=w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FP.(E9  
} ; <GSQ2bX[  
} ; ww-XMz h  
JqL<$mSep  
]lymY _ >  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &uv>'S#%  
:yd=No@  
下面我们来剥离functor中的operator() 5wT' ,U"+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l0eANB%Y=@  
58M'r{8_  
return l(t) op r(t) I[tAT[ <  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z\X60T  
return op l(t) nrxjN(9V%+  
return op l(t1, t2) #&;m<%  
return l(t) op E6,`Ld;c[  
return l(t1, t2) op OJnPP>  
return l(t)[r(t)] -OHvK0~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pI'8>_o  
;5&k/CB1  
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: '=KuJ0`nE9  
单目: return f(l(t), r(t)); Wpiv1GZ%c8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /E=h{|  
双目: return f(l(t)); jXc5fXO N  
return f(l(t1, t2)); d,Hf-zJ%~  
下面就是f的实现,以operator/为例 j4.Qvj >:4  
$I?=.:<+  
struct meta_divide V`WI"HO+  
  { !O 0ZD4/{4  
template < typename T1, typename T2 > h<PYE]?l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @C!JtgO%  
  { 6^7)GCq [  
  return t1 / t2; =YS!soO  
} ]hCWe0F  
} ; 9nP*N`  
daaga}]d  
这个工作可以让宏来做: U)&H.^@r$  
$M:4\E5(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^4n2 -DvG  
template < typename T1, typename T2 > \ .F{}~K]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {Hktu|  
以后可以直接用 a7QlU=\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eyI-s9#t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?7rmwy\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {jj]K.&  
;`X`c  
J>,'P^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |U;w!0  
gJWlWVeq$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mq rt-VPh  
class unary_op : public Rettype }'@tA")-)  
  { *#X+Gngo  
    Left l; X=S}WKu  
public : ;XD>$t@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RW|UQY#  
<MI$N l  
template < typename T > -jcrXskb&N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R47I\{  
      { rRF+\cP?.  
      return FuncType::execute(l(t)); DYy@t^sC  
    } :O>Nd\UtO  
IdN%f]=/  
    template < typename T1, typename T2 > \kua9bK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bi4^ zaCEE  
      { Zp% ""  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ThT.iD[  
    } <uWJ>sg^ 6  
} ; il`C,CD  
g*"J10hyP  
DI2S %N l  
同样还可以申明一个binary_op IArpCF/"8  
8&`T<ECq>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dxae2 t V  
class binary_op : public Rettype @eG#%6">  
  { u:{. Hn`  
    Left l; unbcz{&Hb[  
Right r; 4F 6ju6w  
public : E`sapk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s>"WQ|;6  
lzQ&)7`  
template < typename T > MZhJ,km)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *SAcH_I2$>  
      { }!J/ 9WKgU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O+3D 5*  
    } +MZ2e^\F  
Hf E;$  
    template < typename T1, typename T2 > `(w kqa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sjVl/t`l  
      { R.n`R|NOd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EZu  
    } r0XGGLFuZl  
} ; :[$i~V  
"MVN /Gl  
PMk3b3)Z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 YmM+x=G:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %iWup:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -UaUFJa8K&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7<[p1C*B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @Md%gEh;&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &H!3]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [B9'/:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NLFSw  
下面是修改过的unary_op hkw;W[ZWa  
ko2Kz k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZCi~4&Z#  
class unary_op uhL+bj+W  
  { <@FOqi{o{  
Left l; <Vyv)#32o3  
  >{i/LC^S  
public : xwa5dtcng  
)/H=m7}1h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mLU4RQ}5  
<va3Ly)c&  
template < typename T > I0 a,mO;m  
  struct result_1 d3h2$EDD  
  { 0es[!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \1'3--n  
} ; H8~<;6W  
TEl :;4  
template < typename T1, typename T2 > E4RvVfA0F  
  struct result_2 ][- N<  
  { jC1mui|Y^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h+Km|  
} ; 4g]Er<-P  
tS,nO:+x  
template < typename T1, typename T2 > |du@iA]dP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *,hS-  
  { g\&[;v i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m "\jEfjO  
} knX0b$$  
trmCIk&Fkj  
template < typename T > MZf$8R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Y6DkFdvrZ  
  { {g}!M^|  
  return OpClass::execute(lt(t)); oK&LYlU  
} j <>|Hi #`  
^,')1r,  
} ; 24"Trg\WK[  
O[f*!  
Ed,`1+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug zu&5[XL  
好啦,现在才真正完美了。 (Da/$S.  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zh`lC1l'  
~\`lbGJ7?  
template < typename Right > !s#25}9zX5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qd"1KzQWO  
  { Ar4E $\W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5R}Qp<D[^  
} -4`Wkkhu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 VO3&!uOd  
+9G GC  
?F20\D\V  
aO('X3?  
ZB GLwe  
十. bind s42M[BW]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,~8:^*0s  
先来分析一下一段例子 !/+ZKx("9  
?|'+5$  
yjUZ 40Dq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,80qwN,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w@Uw8b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Vrn. #d  
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。 qPZ'n=+  
我们来写个简单的。 v.:aICB5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N&7= hni  
对于函数对象类的版本: !!Z#'Wq  
4s nL((  
template < typename Func > =LV7K8FSd  
struct functor_trait tAFKq>\  
  { )&]gX  
typedef typename Func::result_type result_type; %0C<_drW  
} ; u-PAi5&n  
对于无参数函数的版本: sm5\> L3V  
Y-\hV6v6  
template < typename Ret > &Oc^LV$6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tFt56/4  
  { zY~  
typedef Ret result_type; 5vs~8|aRo  
} ; z(2pl}  
对于单参数函数的版本: ^T@ (`H4@  
bh|M]*Pq  
template < typename Ret, typename V1 > s.I%[kada  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >(mp$#+w  
  { WZO8|hY  
typedef Ret result_type; uc!j`G*]  
} ; S9R(;  
对于双参数函数的版本: fe PH=C  
.?R~!K{`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iSu7K&X9q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w>Iw&US  
  { W1'F)5(?7  
typedef Ret result_type; i^Vb42%y  
} ; M#X8Rs1`  
等等。。。 a0I+|fR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zWKnkIit,  
1BT]_ cP  
template < typename Func > *I6z;.#  
struct func_return |57u;  
  { 1Q\P] -  
template < typename T > :8b{|}aYV  
  struct result_1 d%_=r." Y  
  { #\s*>Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .[&0FHnJ5  
} ; li'h&!|]  
c'cK+32  
template < typename T1, typename T2 > cb!mV5M-g  
  struct result_2 FsQeyh>  
  { {y)O ?9q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MCOiB <L6  
} ; Z`x|\jI  
} ; /j l{~R#1  
p=%Vo@*]  
s}Phw2`1U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y4*i V;"  
8* 7t1$  
template < typename Func, typename aPicker > HT&CbEa4'  
class binder_1 & $E[l'  
  { uQh dg4  
Func fn; X[/>{rK  
aPicker pk; ]v^/c~"${  
public : fy+fJ )4sj  
mdjPK rF<  
template < typename T > e ewhT ^  
  struct result_1 {gh41G;n  
  { 2gM=vaiH=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I\ e?v`e  
} ; n@5Sp2p  
8K+(CS>xvO  
template < typename T1, typename T2 > |dIP &9  
  struct result_2 Qn= 3b:S-  
  { e_'/4 n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]0v;;PfVl6  
} ; ^b|Z<oF  
,=sbK?&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pde,@0(Fa  
q#LB 2M  
template < typename T > aAM!;3j]B`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Q_  C  
  { \H<gKZquR  
  return fn(pk(t)); W P7RX|7  
} dRw O t  
template < typename T1, typename T2 > @z $,KUH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GX2aV6}  
  { 48%-lkol)  
  return fn(pk(t1, t2)); oh*Hzb  
} n>Cl;cN=  
} ; +c)"p4m  
`=m[(CLb  
u#(& R"6  
一目了然不是么? 6cR}Mm9Hx3  
最后实现bind xPBSJhla  
(al.7VA;9  
$+(Df|)  
template < typename Func, typename aPicker > Mdk(FG(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <Q57}[$*)  
  { M)v\7a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;]*V6!6RR  
} wQ1_Q8:Z  
'Br:f_}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y98 v  
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。 d)@Hx8  
5zk<s`h  
十一. phoenix UI:YzR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SZUhZIz&  
(EW<Ggi  
for_each(v.begin(), v.end(), 5>9KW7^L  
( i4<&zj})  
do_ -,xCUG<g  
[ eKRslMa  
  cout << _1 <<   " , " mL5Nu+#  
] j /d? c5  
.while_( -- _1), (PVK|Q55y  
cout << var( " \n " ) _N`'R.va  
) WP(+jL^-  
); 'Cki"4%<  
'u9,L FO  
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: W&M=%  
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 |gXtP-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eZ>KA+ C[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MmIVTf4  
^b{-y  
Kmy'z  
template < typename Cond, typename Actor > P9d%80(b4  
class do_while mM`zA%=  
  { jM <=>P  
Cond cd; /"~ D(bw0=  
Actor act; ZtzSG@f  
public : QuF76&)7  
template < typename T > Xk2M.:3`  
  struct result_1 {?2jvv  
  { N=2BrKb)o  
  typedef int result_type; rw CFt6;v  
} ; rbC4/9G\  
!T+jb\O_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c L+-- $L  
Mn)>G36(  
template < typename T > Oup5LH!sW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p#14  
  { bxxazsj^  
  do ';H"Ye:D=7  
    { O &/9wi>!q  
  act(t); r'TxYM-R  
  } [_$r-FA  
  while (cd(t)); :eK(9o  
  return   0 ; ioIOyj  
} Drn{ucIs  
} ; Kmk}Yz  
Z`_`^ \"  
8}B*a;d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R,Gr{"H  
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。 "hE/f~\  
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。 C(w?`]Qs  
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。 R,3E_me"}  
下面就是产生这个functor的类: iCz0T,  
q,e{t#t  
n jfh4}g:  
template < typename Actor > y#Cp Vm#!>  
class do_while_actor UJ\[ ^/t  
  { {z^6V\O5  
Actor act; WA'&0i4  
public : A$6T)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X jJV  
tYe+7s  
template < typename Cond > Z`FEB0$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ' 91-\en0  
} ; Sio> QL Y  
,^Cl?\9"  
+2DzX/3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^Vbx9UN/  
最后,是那个do_ !b !C+ \v  
qcNu9Ih  
Ou26QoT9XI  
class do_while_invoker Gky e  
  { EnM }H9A  
public :  9S<87sO  
template < typename Actor > FJ/>=2^B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z$UPLg3=;_  
  { bCV3h3<  
  return do_while_actor < Actor > (act); TO(2n8'fdO  
} n;Nr[hI  
} do_; *qX!  
p"xti+2,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o {W4@:Ib  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R*"31&3le4  
最后来说说怎么处理break和continue Qkk3>{I  
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。  +*W9*gl  
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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