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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T@wgWE<0y_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vB74r]'F  
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, wE[gp+X~  
n6AA%? 5  
ZnKjU ]m  
(+yH   
  class filler }7non  
  { YMN=1Zuj?  
public : {FQ@eeU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pfBe24q  
} ; azz=,^U#  
BLN|QaZ  
:KmnwYm  
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: N5[^W`Qf  
<Y]e  
zmU@ k  
1 |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); li hIPMU  
Nq9\2p  
/#WvC;B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6ao~f?JZ  
{J1iheuS}  
Y-UXr8  
7nm'v'\u+V  
二. 战前分析 NbC2N)L4  
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。 h;@c%Vm  
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 y8_$YA/g  
@U3:9~Q  
v,C~5J3h)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -Bl]RpHCe  
  /* --------------------------------------------- */ ZIKSHC9  
vector < int *> vp( 10 ); ollsB3]]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uNkJe  
/* --------------------------------------------- */ (3Q$)0t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B0U(B\~Y  
/* --------------------------------------------- */ PB *v45  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gu6%$z  
  /* --------------------------------------------- */ l\F71pwSI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eT Fep^[  
/* --------------------------------------------- */ eF]8Ar1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HKr}"`I.  
iciKjXJ :  
dB6['z)2  
m.p $f$A_  
看了之后,我们可以思考一些问题: (i L*1f   
1._1, _2是什么? :hT.L3n,  
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。 D2g/P8.<A  
2._1 = 1是在做什么?  IMr#5  
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。 |.,]0CRg  
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。 6I: 6+n  
_Dd>e=v  
<#J5.I 1  
三. 动工 5JhvYsf3_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <}:` Y"  
CIz0Gjtx6m  
`!t-$i  
1 _Oc1RM   
template < typename T > aW*k,\:e  
class assignment 4e/!BGkAS  
  { 76"4Q!  
T value; &&m3E=K!^  
public : [zBi*%5O  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2,dWD<h  
template < typename T2 > x&*f5Y9hCi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 04jvrde8-O  
} ; F$(ak;v}  
5wmd[YL  
l_/(J)|a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'UUj(1 f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [nZIV  
RYA@{.O  
S\h5 D2G;  
EwX&Cj".  
  class holder SF&2a(~s  
  { qx b]UV,R  
public : 4")`}T  
template < typename T > 3ZI7;Gw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cLl~4jL  
  { %2T i Rb  
  return assignment < T > (t); GE(~d '  
} >9rZV NMU  
} ; 7jIBE  
7M~sol[*  
,#UZp\zZ*  
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: Ac|\~w[\  
jOVF+9M  
  static holder _1; o^vX\a?`u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uyxYCc  
?' .AeoE-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cl`i|cF\  
而不用手动写一个函数对象。 X0u,QSt' O  
29,ET}~  
NDP" @  
#M16qOEw  
四. 问题分析 (_zlCHB  
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。 }a||@unr  
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。 WA8<:#{e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ![^pAEgx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 az6 &  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y@0'0   
Mg.%&vH\  
五. 问题1:一致性  ~2"hh$  
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?| L"|Bm{Run  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [|OII!"  
*z?Uh$I4  
struct holder &bW,N  
  { ^PTf8o  
  // p0bWzIH  
  template < typename T > 5, 1<A@H  
T &   operator ()( const T & r) const Sl G v  
  { Y=P*   
  return (T & )r; ixu*@{<Z(  
} ?`piie9V  
} ; +:.Jl:fx4  
172G  
这样的话assignment也必须相应改动: Or5?Gt  
y4Jc|)  
template < typename Left, typename Right > 2K91E}  
class assignment Hw]E#S  
  { {R!yw`#^B  
Left l; ;o!p9MEpz;  
Right r; sgp.;h'  
public : 'w+]kt-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '`P%;/z  
template < typename T2 > L/"};VI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KGy 3#r;Q  
} ; [s>3xWZ+a  
il5C9ql$  
同时,holder的operator=也需要改动: KdR4<qVV}  
[tpiU'/Zl  
template < typename T > x%}D+2ro-t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VI2lw E3  
  { hpAdoy[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )hZ7`"f,ZN  
} 1MLL  
<k:I2LF_  
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。 Y@+Rb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 exb} y  
2I-d.{  
return l(rhs) = r; b/'bhE=  
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。 ^c\O , *:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S}@7Z`  
RV~fml9c  
template < typename Tp > DKIH{:L7  
class constant_t "\b>JV5  
  { +0pI}a\  
  const Tp t; = l`)b  
public : ]Y\$U<YjO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f7=MgFi  
template < typename T > G^c,i5}w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3V k8'  
  { 8Qg10Yjy  
  return t; Q|(}rIWOQA  
} P@7>R7gS  
} ; fkxkf^g)  
cJo%j -AM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ppAbG,7  
下面就可以修改holder的operator=了 `|'w]rj:"+  
S<nF>JRJa  
template < typename T > -b-a21,m>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]Ur/DRNS  
  { b"I#\;Ym  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .|,LBc!  
} \*$^}8  
!nBbt?*  
同时也要修改assignment的operator() *qpu!z2m||  
.(@=L1C<}J  
template < typename T2 > bY~K)j v3&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v vErzUxN  
现在代码看起来就很一致了。 A({czHLhN5  
Sy8t2lk  
六. 问题2:链式操作 dSGdK $XA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Px_8lB/;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7<j!qWm0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {<-s&%/r  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &f.5:u%{b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tiK M+ ;C  
xQFRM aQE  
template < typename T > V;SfW2`)  
struct result_1 !:+U-mb*  
  { 3qWrSziD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yhH2b:nY(9  
} ; yX&# rI  
6qZQ20h  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: KMhrw s{&B  
 Q6 *n'6  
template < typename T > | R,dsBd  
struct   ref ?'V78N sA  
  { A;U c&G  
typedef T & reference; KDN#CU  
} ; ?c.\\2>|F  
template < typename T > #hBqgG:>  
struct   ref < T &> LNL}R[1(  
  { h#zm+([B*  
typedef T & reference; as:=QMV  
} ; LsR<r1KDJ  
Gr({30"8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n[/D>Pi  
( %sf wv  
template < typename T > %Vo'\|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |mhKD#:  
  { 2`i &6iz  
  return l(t) = r(t); #mH28UT  
} /8Lb_QH{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7:~3B-Tb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6~ET@"0uK  
|f}wOkl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1mV ' ~W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NiG&Lw*8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ",YNphjAn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZV Ko$q:F  
最后的布局是: ycN!N  
                Add PR;Bxy  
              /   \ ''2:ZXX  
            Divide   5 6@Q; LV+  
            /   \ .WglLUJ:Z  
          _1     3 L <  
似乎一切都解决了?不。 "P5,p"k:)  
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。 &IQNsJL!e  
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。 r0z8?  
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: .yDR2 sW  
CS%ut-K<5M  
template < typename Right > ZrYRLg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /p-k'387  
Right & rt) const @V4nc 'o.  
  { JA >&$h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *h?*RUQ  
} e23&d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 axG%@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。 NrcV%-+u%  
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。 lyowH{.N"3  
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。 $1X !Ecq_  
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。 m[ S1  
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? EhW@iYL  
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: }lk9|U#6*`  
pJ?y  
template < class Action > ]_>38f7h  
class picker : public Action >U:-U"rA?  
  { ; {m;CKHI  
public : sVO|Ghy65  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +MS*YpPW  
  // all the operator overloaded fN`Prs A  
} ; |r*y63\T  
~H ctXe'x  
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。 8pmWw?  
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: 7x*L 1>[`'  
98}l`J=i  
template < typename Right > ~ LH).\V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L#Ve [  
  { }Ej^"T:H_;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ /e{-Q  
} 8v)Z/R-  
kaZcYuT.9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gYL#} )g  
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。 %z1hXh#+  
f]+. i-c=  
template < typename T >   struct picker_maker h#h)=;  
  { enMHKN g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?AQR\)P  
} ; (i)O@Jve  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6%VRQ#g!  
  { `)jAdad-s  
typedef picker < T > result; ZYl*-i&~?  
} ; CfLPs)\ACm  
cMUmJH  
下面总的结构就有了: bmC{d  
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。 \p izVt  
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。 GQkI7C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ds+0y;vc  
至此链式操作完美实现。 ~RM_c  
&-.2P!t  
Cp-p7g0wlg  
七. 问题3 w##$SaTI  
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。 Ut"F b  
:2&W9v  
template < typename T1, typename T2 > -[lOf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 .b U2C  
  { vP&JL~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fH 5/  
} a/ Z\h{*  
n ^C"v6X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /`B:F5r  
)6-!,D0db  
template < typename T1, typename T2 > NHz hGg]  
struct result_2 G C3G=DTt  
  { [lAZ)6E~=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $]]|#}J  
} ; /4 -6V d"8  
"PY&NL?  
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? e/!xyd  
这个差事就留给了holder自己。 h.h\)>DM@  
    g~$cnU  
Xkb\fR6<K  
template < int Order > %:] ive]e  
class holder; KdtQJ:_`k  
template <> kC-OZVoO  
class holder < 1 > =ET|h}I  
  { 3At%TA:  
public : /aD3E"Op  
template < typename T > .qk_m-o  
  struct result_1 ;JQ;LbEn  
  { V17SJSC-  
  typedef T & result; \B~}s}  
} ; S U$U  
template < typename T1, typename T2 > Z |CL:)h  
  struct result_2 "_T8Km008  
  { wLz@u$u?  
  typedef T1 & result; =5m~rJ< {  
} ; E#m|Sq  
template < typename T > 6#/v:;bF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h"DxgG  
  { V t@]  
  return (T & )r; z 8\z`#g!  
} bs=x>F  
template < typename T1, typename T2 > [ GqQ6\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7[?{wbq  
  { [b6P }DW  
  return (T1 & )r1; ]3iQpL  
} Q9h;`G 7t  
} ; TO~Z6NA0  
h#7p&F  
template <> qTUyax  
class holder < 2 > dGY:?mf&  
  { =7212('F  
public : zLda&#+  
template < typename T > Z0I>PBL@l  
  struct result_1 nkn4VA?"  
  { ?(d<n   
  typedef T & result; C=>IJ'G  
} ; {N2MskK  
template < typename T1, typename T2 > QpZ CU]  
  struct result_2 >q7/zl  
  { 6A9 r{'1  
  typedef T2 & result; T z?0E"yx  
} ; u?B9zt%$-m  
template < typename T > LW '3m5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gONybz6]  
  { Q^k\q  
  return (T & )r; 3BzC'nplm  
} A5[iFT>  
template < typename T1, typename T2 > 82*nC!P3E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fS#I?!*}  
  { 'NYW`,  
  return (T2 & )r2; {\62c;.  
} <*F!A' w2o  
} ; ]oIP;J:&  
2M o oqJp  
,z0~VS:g8  
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> >。 mx3p/p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DP5}q"l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x=%wP VJ  
dn}'B%  
return l(i, j) = r(i, j); JK y0 6I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xh`4s  
Mj5&vs~n;  
  return ( int & )i; FX,kmre3  
  return ( int & )j; VSLi{=#  
最后执行i = j; jH~VjE>  
可见,参数被正确的选择了。 ]r.95|V*  
&\>.j|  
N,ysv/zq7  
z=1N}l~|*  
;*[ oi  
八. 中期总结 _A]=45cn~  
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: f)#rBAkt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $;VY`n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K$kI%eGZA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -ztgirU  
7+;CA+;  
>#[,OU}N  
'gv ~M_  
Cr>YpWm  
@aY>pr5!  
九. 简化 !>,XK!)  
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。 2C[xrZa^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2qpUUo f  
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: ywY[g{4+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hZwJ@ Vm#  
  +-*/&|^等 >e M> Y@8=  
2. 返回引用。 khe.+Qfgj  
  =,各种复合赋值等 Gc*p%2c  
3. 返回固定类型。 *iiyU}x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P TMJ.;  
4. 原样返回。 G/4~_\YMq  
  operator, |] cFsB#G  
5. 返回解引用的类型。 n@_aTY  
  operator*(单目) Mem1X rBH  
6. 返回地址。 /vNHb _-  
  operator&(单目) R4g;-Ci->  
7. 下表访问返回类型。 u#)ARCx,w  
  operator[] e+O502]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;/ASl<t,  
  operator<<和operator>> )SzgMbF6  
*_@t$W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0HPqoen$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5ggsOqH  
v ocWV/  
template < typename Left > }s@vN8C  
struct value_return k] iyx  
  { 4_W*LG~2s  
template < typename T > {66P-4Ev(  
  struct result_1 Ft<B[bQ  
  { Rj!9pwvT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w)Z-, J  
} ; j]'ybpMT"  
]S7>=S  
template < typename T1, typename T2 > cP^c}e*;NS  
  struct result_2 M$Ow*!DfP  
  { `=P=i>,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f,'^"Me$c  
} ; b^R_8x  
} ; &Y jUoe  
MeDlsO  
@n^2UJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Xk`'m[  
~S~4pK  
下面我们来剥离functor中的operator() v,Uu )Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S7(tGD  
UId?a} J  
return l(t) op r(t) JYrOE "!h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O"9Or3w  
return op l(t) ImsyyeY]  
return op l(t1, t2) 'Esz #@R  
return l(t) op M.``o1b  
return l(t1, t2) op Odr<fvV,>  
return l(t)[r(t)] gB])@O%/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hH_\C.bL  
<lP5}F87  
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: qlC4&82=Q  
单目: return f(l(t), r(t)); q"VC#9 7`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o[aIQ|G  
双目: return f(l(t)); o?5;l`.L}  
return f(l(t1, t2)); {w mP  
下面就是f的实现,以operator/为例 >6gduD!6I  
"0m\y+%8  
struct meta_divide [/U5M>#n  
  { _-z;  
template < typename T1, typename T2 > C ett*jm_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )j}v3@EM5  
  { Ws:+P~8  
  return t1 / t2; P\&n0C~  
} ;CDa*(e  
} ; Q1RUmIe_&  
; ! B>b)%  
这个工作可以让宏来做: ~j[mME}  
] uXmug  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G$t:#2  
template < typename T1, typename T2 > \ B~`:?f9ny5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; : 2A\X' @  
以后可以直接用 m6o o-muAr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *~^M_wej  
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 _ uZVlu@  
(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。。。) $.O(K4S  
' pfkbmJ  
J:l%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 m0]Lc{  
vs{xr*Ft  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KP CZiu7  
class unary_op : public Rettype M<ba+Qn$  
  { 86 W.z6  
    Left l; 5 ~YaXh^  
public : /\m>PcPa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tz{-L%*#  
Oe&gTXo  
template < typename T > HJ!P]X_J1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?-=<7 ~$  
      { KA elq*  
      return FuncType::execute(l(t)); RC^k#+  
    } _FzAf5DO  
^F87gow%`B  
    template < typename T1, typename T2 > .s>.O6(^%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @|fT%Rwho<  
      { 5 &s<&h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [N0"mE<  
    } )odz/\9n3c  
} ; T_oL/x_;  
LuWY}ste  
Z;cA_}5  
同样还可以申明一个binary_op A:V/i:IZfR  
Q6d>tqWhq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F<(?N!C?@  
class binary_op : public Rettype 66HxwY3a  
  { iM~qSRb#mJ  
    Left l; #./8inbG  
Right r; te&p1F  
public : Cf3<;Mp<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z"E2ZSa0  
IaGF{O3.  
template < typename T > x%55:8{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S=3H.D!f  
      { r-5xo.J'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F`57;)F  
    } ^o Q^/v~  
#z9@x}p5g  
    template < typename T1, typename T2 > a@N 1"O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0y_c^x  
      { :@J.!dokF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zJG=9C?  
    } [#/@ v/`  
} ; /y- 8dgv0a  
W+#Zmvo  
#A^(1  
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 1qhSN#s{_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q&e*[l2M6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _+. )8   
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。 "K#zY~>L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^qV6 khg  
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。。。 AP(%m';  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #80M+m  
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) 2E0$R%\  
下面是修改过的unary_op AI2@VvB  
VHx:3G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >?GCH(eW%  
class unary_op (r"2XXR  
  { $Zf]1?|xa  
Left l; %Su,  
  /t_AiM,(  
public : O 718s\#  
_r vO#h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *hkNJ  
] F2{:RW  
template < typename T > N3?hu}  
  struct result_1 fi';Mb3B3  
  { X&cm)o%5Fe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YF<U'EVU-  
} ; ;<nQl,2N  
i3o;G"IcD  
template < typename T1, typename T2 > GaLQ/V2R  
  struct result_2 f}VIkx]X"  
  { Q ;$NDYV1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ae>:i7.V  
} ; )cYbE1=u8>  
fb D  
template < typename T1, typename T2 > +X!QH/ 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const poVtg}n  
  { x4;ndck%U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?7R&=B1g  
} 287)\FU;3  
v_NL2eQ~  
template < typename T > Z,5B(Xj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6:qh%ZR  
  { zOA2chy4  
  return OpClass::execute(lt(t)); v}BXH4&Y  
} : 5<u!-}  
<,I]=+A  
} ; >IE`, fe  
Gc{s?rB_  
|!"qz$8fB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W,ik ;P\  
好啦,现在才真正完美了。 `nEe-w^9)I  
现在在picker里面就可以这么添加了: (v1~p3H  
(bON[6OGm  
template < typename Right > qfsu# R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uZ8^"  W  
  { Kzrt%DA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x$=""?dd  
} IJv+si:k  
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。 Jj,fdP#\  
.Fm@OQr  
^>m"j6`h,  
lq }g*ih  
^Bu55q  
十. bind N=~aj7B%  
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。 E 9v<VoNP`  
先来分析一下一段例子 jC_m0Iwc  
^{l$>e]  
&~sirxR p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #D|n6[Y'.t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #7|73&u(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $&jte_hv  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 wi@Qf6(mn  
我们来写个简单的。 m\e?'-(s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8KHT"uc'*J  
对于函数对象类的版本: k`h#.B J  
#MAXH7[  
template < typename Func > Uc d~-D  
struct functor_trait 0UOjk.~b  
  { 6Eyinv  
typedef typename Func::result_type result_type; NGVl/Qd  
} ; (fcJp)D  
对于无参数函数的版本: ^j]_MiA4  
5Sx.'o$  
template < typename Ret > <#~n5W{l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V?&P).5)  
  { ]3]=RuQK2  
typedef Ret result_type; 'ZAl7k .  
} ; )%vnl~i!  
对于单参数函数的版本: e"&QQ-q  
'T(@5%Db  
template < typename Ret, typename V1 > 9A ?)n<3d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v:?l C<,  
  { yZkS   
typedef Ret result_type; t[o_!fmxZ  
} ; cV:Ak~PKl  
对于双参数函数的版本: MIdViS.g  
?}"39n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r$W%d[pB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %uDH_J|^  
  { R*DQLBWc  
typedef Ret result_type; Fs&r ^ [/b  
} ; FaQc@4%o  
等等。。。 _ o.j({S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .?kq\.rQ  
+ f,Kt9Cy  
template < typename Func > *" +u^  
struct func_return GQ2/3kt  
  { xSq{pxX  
template < typename T > YO9;NA{sH  
  struct result_1 {r'+icvLX  
  { !<?<f db  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'OvM  
} ; Q)im2o@z  
><I{R|bC  
template < typename T1, typename T2 > \P7<q,OGS  
  struct result_2 <iB5&  
  { :l&Yq!5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rFaG-R  
} ; J4u>77I  
} ; -5JN`  
1!NrndJI  
rn/~W[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9{ #5~WP  
7}vI/?r  
template < typename Func, typename aPicker > F^81?F i.  
class binder_1 w[C*w\A\M  
  { k-^le|n9  
Func fn; 4:5M,p  
aPicker pk; ~r~YR=  
public : sNM ]bei  
<cU%yA710  
template < typename T > "c\WZB`|  
  struct result_1 [+Fajo;0  
  { XJ5@/BW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ft?eqDS1  
} ; /l_u $"  
B oxtP<C"  
template < typename T1, typename T2 > 5z =}o/?  
  struct result_2 #ID fJ2  
  { | 1zfXG,R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r)#W`A1{A  
} ; 6l[ v3l"t  
g9fYt&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D<|$ZuB4  
&,yF{9$G  
template < typename T > >lKu[nq;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E- [Eg  
  { (Gw*x sn1  
  return fn(pk(t)); $v #  
} 4wkv#vi7!-  
template < typename T1, typename T2 > {@F'BB\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3&CV!+z  
  { IT{c:jo1{`  
  return fn(pk(t1, t2)); @_?2iN?4Z  
} ]E$NJq|  
} ; uAqiL>y  
2Z%n "z68  
w^Yo)"6  
一目了然不是么? n~]"sTC}&  
最后实现bind Hy1$Kvub  
QS!Z*vG  
Le:C8^  
template < typename Func, typename aPicker > tcT =a@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]WYV  
  { rhcax%Cd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3>^]r jFw  
} IdN3Ea]  
sv?Fx;d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =PciLh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 LXh }U>a9  
}oA>0Nw$K  
十一. phoenix ?tL'  X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NXFi*  
E r%&y  
for_each(v.begin(), v.end(), ~abyjM  
( IHdA2d?.]  
do_ h?p_jI  
[ g i6s+2  
  cout << _1 <<   " , " tiE|%jOzt  
] v:/\; 2  
.while_( -- _1), P*BRebL:  
cout << var( " \n " ) $] "M`h  
) +T@BOYhgq  
); ]sqLGmUL  
_wK.n.,S~  
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: &TBFt;  
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 oG1zPspL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OyVP_Yx,V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MGsQF#6]  
/ Qd` ?  
=~hb&  
template < typename Cond, typename Actor > (&Rk#iU 2  
class do_while (O4oI U  
  { sdZ$3oE.  
Cond cd; *lvADW5e  
Actor act; =yZq]g6Q  
public : IZj`*M%3  
template < typename T > ;&O?4?@4  
  struct result_1 b(GV4%  
  { Pd~=:4  
  typedef int result_type; hg" i;I  
} ; xj;:B( i  
I?}jf?!oM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MGm*({%  
PM[_0b  
template < typename T > NplyvjQN;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AE}cHBwZE  
  { ,~naKd.ZY  
  do dgpE3 37Lt  
    { 'c7nh{F  
  act(t); U_"!\lI_yg  
  } j+gxn_E  
  while (cd(t)); z;>$["t]6  
  return   0 ; H9(?yI@Zr#  
} sWo`dZ\6WB  
} ; -p_5T*R  
}4YzP 4  
.g*N +T6O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y 3ApW vS  
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。 Njg$~30  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -j3Lgm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )*]A$\Oc[  
下面就是产生这个functor的类: '%rT]u3U  
^f! M"@  
%LMpErZO  
template < typename Actor > RhE~Rwbx  
class do_while_actor |MZ1j(_  
  { ~-zTY&c_  
Actor act; GP%V(HhN  
public : cb9-~*1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 754MQK|g  
n>ui'}L  
template < typename Cond > }#ZRi}f2VJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (I}owr5:  
} ; ^y/Es2A#t  
 B(;MI`  
Vn^GJ'^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A7X a  
最后,是那个do_ l/G +Xj4M  
,' | J  
"#O9ij  
class do_while_invoker -O *_+8f  
  { [~{F(Le  
public : `yv?PlKL  
template < typename Actor > 4,sE{%vb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Km(i}:6"  
  { ;W?#l$R  
  return do_while_actor < Actor > (act); {1SsH ir>  
} jKml:)k  
} do_; [MpWvLP"x  
i=xh;yb|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X hq ss),  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x2B8G;6u  
最后来说说怎么处理break和continue WA (x]""  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 \V$qAfP)  
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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