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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Da@tpKU)p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?n@PZL= ]  
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, _Wb-&6{  
{h%.i Et%  
%""CacX  
Ol%*3To  
  class filler Mm[%v t40  
  { {G{@bUG]p  
public : 'b^:"\t'Rh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bo -Gh`  
} ; *<A;jP  
gCm?nb)  
=0]Mc$Ih  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: X"1<G3m4  
R\Q%_~1  
~!nd'{{9  
Dps{[3Y+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J/=A f [  
n `Xz<Q!  
?\pE#~m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AeJM[fCMa  
<|`@K| N  
q9!#S  
) k2NF="o  
二. 战前分析 h1gb&?w5P  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )Ud S (Bj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /&|pXBY$;  
t/D Q<B_  
=!c+|X`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j bGH3 L  
  /* --------------------------------------------- */ #&:nkzd  
vector < int *> vp( 10 ); QO>*3,(H,q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w${=dW@K  
/* --------------------------------------------- */ @/u`7FO$&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xq)/QR  
/* --------------------------------------------- */ qR<DQTO<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y_B 4s-  
  /* --------------------------------------------- */ @~XlI1g$i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .:raeDrd  
/* --------------------------------------------- */ !U!E_D.O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MB 5[Js|  
DmrfD28j~F  
bLzuaNa'  
"3MUrIsB>  
看了之后,我们可以思考一些问题: @(?4g-*E  
1._1, _2是什么? h3IkOh4|h  
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。 X&~Eo  
2._1 = 1是在做什么? t>sX.=\$  
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。 NGs9Jke2  
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。 XXcf!~uO  
Lx{N%;t*E  
')-(N um  
三. 动工 G0> Wk#or  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &RrQ()<as  
Av>j+O ;  
e:D"_B  
ZcRm5Du~:  
template < typename T > 05 Q8`  
class assignment JW [\"`x!  
  { gVJ#LJ  
T value; U3K<@r  
public : "BfmX0&?  
assignment( const T & v) : value(v) {} mZVOf~9E  
template < typename T2 > 'm5(MC,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }C"*ACjF   
} ; $#FlnM<=  
y]_8. 0zM  
6CmFmc,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J8BT%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xt,L* B  
b ]&zDo|8  
G1_@! 4  
^ [[ b$h$  
  class holder Q9xx/tUW  
  { {ah~q}(P  
public : M6*{#Y?  
template < typename T >  M .`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WriN]/yD  
  { kz;_f  
  return assignment < T > (t); kok^4VV  
} "5JNXo,H  
} ; 0s9z @>2  
y2$;t'  
`h9)`*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iq uTT~  
 pl,Z  
  static holder _1; kTZx-7~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G6 8Nv:  
.`& /QiD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `$sY^EX  
而不用手动写一个函数对象。 +'qX sfc  
<j 9Mt=8M  
Dp*$GQ  
CTkN8{2S  
四. 问题分析 R=?po=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]AA%J@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Az< 9hk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )Bn>/-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h [IYA1/y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x]R(twi  
{y:#'n  
五. 问题1:一致性 3U~lI&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +:,`sdv6o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7 ZL#f![{  
5M Wvu,'%8  
struct holder u.kYp  
  { [Yy\>  
  // .b#9q6F-/  
  template < typename T > inBPT~y  
T &   operator ()( const T & r) const %[n R|a<  
  { <4Q12:  
  return (T & )r; fi&uB9hc  
} 98A(jsj  
} ; Xn/ n|[  
{x[;5TM  
这样的话assignment也必须相应改动: 7V} ]C>G  
CzSZ>E$%U  
template < typename Left, typename Right > B.YMP;7>  
class assignment z+k=|RMau  
  { $7UoL,N>  
Left l; 3ximNQ} S  
Right r; Q sg/ V]  
public : "]T$\PJun  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xJ~ gT  
template < typename T2 > ^Ti_<<X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0iJ!K;A2%  
} ; [7gYd+s  
X&(<G  
同时,holder的operator=也需要改动: zLsb`)!  
W|25t)cJ8h  
template < typename T > Zk=*7?!!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #ya\Jdx   
  { BTTLy^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &~~aAg  
} D<U 9m3  
V @D]bV@4  
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。 9 Uha2o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .xGo\aD  
;} lT  
return l(rhs) = r; ~x|aoozL  
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。 qoj^_s6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -<qxO  
KD% TxK  
template < typename Tp > i:o}!RZ>  
class constant_t _1^8xFe2  
  { 5@P%iBA4(3  
  const Tp t; VF)uu[ f9  
public : &]P"48NT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qib 7Z]j  
template < typename T > QsiJ%O Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0YzsA#yv  
  { TQP+>nS,  
  return t; 8|O=/m^]  
} bGv* -;*  
} ; M`GP^Ta  
<i{K7}':  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q-3]jHChh  
下面就可以修改holder的operator=了 3bC+Mco  
|6E .M1  
template < typename T > bpCNho$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gQ37>  
  { ~eP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9tn;L"#&N  
} Sp:l;SGd  
OifvUTl9b  
同时也要修改assignment的operator() ueDvMP  
bAf,aV/C&|  
template < typename T2 > $X*mdji  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e,HMwD  
现在代码看起来就很一致了。 \m4T3fy  
,CciTXf  
六. 问题2:链式操作  1,,|MW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lWWP03er!  
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。 Z%}4bJ  
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。 \fZiL!E^7  
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。 -gS"pE^1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uWjN2#&,  
w u)Wg-dT  
template < typename T > -DP*q3  
struct result_1 XphE loL  
  { p3c"ZPO~z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qI%&ay"/  
} ; 5t\HJ`C1Z  
=E(#YCx  
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: 3e%nA8?  
0,_b)  
template < typename T > tdep|sD  
struct   ref ~.^AL}zm_  
  { y6-XHeU  
typedef T & reference; f'X9HU{Cz  
} ; Xc*U+M >U  
template < typename T > 7]E m ,  
struct   ref < T &> +m)q%I>  
  { Ipe n  
typedef T & reference; HeLG?6  
} ; irbw'^;y  
1vnYogL   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .5w azvA  
!E2W\chi  
template < typename T > * **a2Z/(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :z&7W<  
  { h|D0z_f  
  return l(t) = r(t); rf.`h{!!  
} dtZE67KS  
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。 5'KA'>@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s@8w-]"  
-]srp;=i  
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 `JB?c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $, 3J7l3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %Ip*Kq-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :Y P#  
最后的布局是: );FS7R  
                Add E{E0Z9t7&  
              /   \ k V;fD$iW;  
            Divide   5 hI},~af  
            /   \ Jrxz'9qRG  
          _1     3 g%nl!dgS  
似乎一切都解决了?不。 =LkR!R=  
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。 58 bCUh#uw  
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。 k(t}^50^j  
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: /,@p\Ae5  
- VxDNT}Tr  
template < typename Right > Fv74bC %  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A9BX_9}]  
Right & rt) const qIIJ4n  
  { A A^{B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) ZfdQ3  
} 6eFp8bANN#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e:'?*BYVg3  
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。 2*w0t:Yx e  
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。 U*3J+Y  
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。 LbEM^ 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。 f| _u7"OX  
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? /!h;c$  
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: Rk!X]-`=  
R;,g1m|]  
template < class Action > WHXj8*]6  
class picker : public Action s\!>"J bAQ  
  { Ar*^ ;/  
public : tW WWx~k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7xRl9  
  // all the operator overloaded 2 3OC2|  
} ; }>)[<;M>%  
pRkP~ZISU  
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。 !?c|XdjZ  
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: 4=<tWa|@9  
[8tL"G6s  
template < typename Right > 3k#~yaoI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  (x/k.&  
  { k0Ol*L!p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zR2B- &]H  
} ,eTU/Q>{,&  
(L^]Lk x)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :oJ=iB'Zc  
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。 M#(+c_(r  
0c}  }Q  
template < typename T >   struct picker_maker :POj6j/  
  { phM>.y_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0u\GO;  
} ; 'Lu__NfN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ")d`dj\o  
  { RzWXKBI\E]  
typedef picker < T > result; 293M\5:  
} ; tQS5hwm*  
rqY`8Ry2M  
下面总的结构就有了: #Y$hNQQ$F  
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。 P9T}S  
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。 N;\'N ne  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Hv2De0W  
至此链式操作完美实现。 @nux9MX<9  
@)fd}tV  
MdvcnaCG  
七. 问题3 %44leINx  
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。 8uWa=C)  
1,% R;7J=g  
template < typename T1, typename T2 > b:TLV`>/&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PpAu!2lt9  
  { `hQ5VJo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mWsI}2  
} v_DedVhe  
|&zz,+E  
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: V=o t-1,j7  
"$YJX1u3  
template < typename T1, typename T2 > eQ]~dA8>  
struct result_2 2Eu`u!jhx  
  { Jcrw#l8|C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NU5.o$  
} ; oU.R2\Q  
(&F ,AY3A  
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? }khV'6"'|  
这个差事就留给了holder自己。 !WQ-=0cm  
    vVFy*#I#_[  
Al} B34.uh  
template < int Order > D=-SO +  
class holder; @emK1iwm  
template <> 6[ j.@[t  
class holder < 1 > %z,m B$LY  
  { 7%x[q}  
public : T?ZRiR)@  
template < typename T > ] Zy5%gI  
  struct result_1 7o# I,d~  
  { 0dE@c./R i  
  typedef T & result; s@K4u^$A  
} ; &m)6J'q3k  
template < typename T1, typename T2 > U`,6 * MS  
  struct result_2 -g*4(w  
  { q_A!'sm@)  
  typedef T1 & result; vqDu(6!2  
} ; @#T|Y&  
template < typename T > 1WxK#c-)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _=F=`xu  
  { 1\ o59Y  
  return (T & )r; sBvzAVBL  
} .WA-&b_  
template < typename T1, typename T2 > ?PeJlpYzV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gmw|H?]  
  { =.Pw`.  
  return (T1 & )r1; . qO@Q=  
} 6-N?mSQU  
} ; zy/@ WFPE  
Cjm`|~&e+  
template <> `2("gUCm  
class holder < 2 > kCWV r  
  { ]b2pG'  
public : ey7 f9  
template < typename T > FH?U(-  
  struct result_1 3% #3iZ=_  
  { HVR /7&g  
  typedef T & result; q;T{|5/O  
} ; _hAcJ{Y  
template < typename T1, typename T2 > 6tgt>\y  
  struct result_2 JU1~e@/'%  
  { #xsE3Wj-X  
  typedef T2 & result; eVjBGJ=2e  
} ; 3 oF45`3FV  
template < typename T > ZCMw3]*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :C(=&g<]D  
  { >*~L28Fyn  
  return (T & )r; Vz~{UHH6  
} PCHu #5j_a  
template < typename T1, typename T2 > B3pCy~*5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2V- 16Q'%  
  { .F4>p=r  
  return (T2 & )r2; [%"|G9  
} *v;2PP[^  
} ; [\^ n=  
$ Xv*,Bq  
b z`+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> >。 Y071Y:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yZ0-wI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8bTn^!1  
=_.l8IYX$%  
return l(i, j) = r(i, j); kvL=> A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [<lHCQXJ/  
>!eAM )  
  return ( int & )i; 9'fQHwsJ  
  return ( int & )j; H4WP~(__  
最后执行i = j; *RI]?j%B  
可见,参数被正确的选择了。 G)EU_UE 9  
zU5v /'h>d  
b.2aHu( 3  
G?L HmTHg  
pR*VdC _mY  
八. 中期总结 O*hDbM2QQw  
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: =:xW>@bh|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HZ aV7dOZ8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @:oXN]+ _  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y z<3JRw  
T:27r8"Rh  
iFd+2S%  
I:=S 0&%)  
&fDIQISC  
U\g/2dM  
九. 简化 2Z+Wu3#  
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。 @CpfP;*{w`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z 9vInf@M  
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: .T}Wdn g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y4J3-wK5  
  +-*/&|^等 _zR+i]9   
2. 返回引用。 Ow+GS{-q  
  =,各种复合赋值等 {kA0z2Fe  
3. 返回固定类型。 W\>fh&!)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k9<;woOBO  
4. 原样返回。 t;|@o\  
  operator, b_$4V3TA  
5. 返回解引用的类型。 S(k3 `;K  
  operator*(单目) ` )/vq-9  
6. 返回地址。 'K$[^V  
  operator&(单目) NN%*b yK  
7. 下表访问返回类型。 G0CW}e@)  
  operator[] +cJL7=V&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DHy q^pJ  
  operator<<和operator>> e2AX0(  
#Vnkvvv  
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。 A` N,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: > $O]Eu!  
f&=AA@jLv  
template < typename Left > & DS/v)]  
struct value_return uFX#`^r`  
  { j%Y#(Q>  
template < typename T > z{8bvuE  
  struct result_1 TtK[nP  
  { [T|aw1SoN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8^kGS-+^  
} ; hXcyoZ8  
sv2A-Dld  
template < typename T1, typename T2 > kGH}[w  
  struct result_2 o$wEEz*4  
  { gI&#o@Pm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X@--m6-  
} ; yjO1 Ol  
} ; `jDTzhO~  
im${3>26  
;d@#XIS&-(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N,<uf@LQ  
N&.H|5  
下面我们来剥离functor中的operator() nyX2|m&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cF\;_0u  
+UCG0D  
return l(t) op r(t) b}2ED9HG\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W 6^5YH%  
return op l(t) $CRm3#+ ~  
return op l(t1, t2) n|6Ic,:[  
return l(t) op S:u:z=:r  
return l(t1, t2) op aJSO4W)P  
return l(t)[r(t)] DKH-Q(M56  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @Y?#Sl*  
-fM1nH&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UI0( =>L  
单目: return f(l(t), r(t)); T5|q RlW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fIM,lt  
双目: return f(l(t)); XP`Nf)3{Yd  
return f(l(t1, t2)); Qu"8(Jk/  
下面就是f的实现,以operator/为例 _;W.q7 b]  
\0A3]l  
struct meta_divide o m!!Sl3  
  {  nI[os  
template < typename T1, typename T2 > gBd]B03  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C2.HMgL  
  { M+-*QyCFK  
  return t1 / t2; SDL7<ZaE  
} yyR0]NzYUD  
} ; B[qzUD*P_n  
.7^c@i[  
这个工作可以让宏来做: \h+AXs<j  
87=&^.~`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H!c@klD  
template < typename T1, typename T2 > \ _qU4Fadgm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qo>b*Ku;  
以后可以直接用 GL&y@6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p$O.> [  
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 1eA7>$w}[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \c,ap49RC  
N>Xo_-QCY  
rr/B= O7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .b_)%jd x  
y~(h>gi,x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |U~<3.:m:  
class unary_op : public Rettype u\a#{G;Z  
  { ^9m\=5d  
    Left l; 0Vj4+2?L5;  
public : #||}R[~P"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A_V]yP  
DP[IZ C  
template < typename T > X1,I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !]42^?GH  
      { Ha(c'\T (\  
      return FuncType::execute(l(t)); S O4u9V  
    } D!@Ciw  
]"r&]qx7  
    template < typename T1, typename T2 > q6@Lp^f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e%@'5k\SK  
      { bNm#tmSt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u$h 4lIl  
    } [I0:=yJ+  
} ; j1^I+j)  
l#m#c6;=  
8H;t_B  
同样还可以申明一个binary_op R}'bP  
E8!e:l =Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 rh5h:  
class binary_op : public Rettype yu;+o3WlK  
  { <W|3\p6  
    Left l; bhID#&  
Right r; +Um( h-;  
public : Q8C_9r/:N>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |"?M1*g  
&?W0mW(  
template < typename T > BYpG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +GG9^:<yr  
      { dOa+(fMe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cU RkP`  
    } a<@1 -j<  
V\t.3vT  
    template < typename T1, typename T2 > 6{x(.=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E d"h16j?z  
      { uvMy^_}L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rEv@Y D  
    } *Y,x|F  
} ; 8hXl%{6d3  
h xSKG  
/rM I"khB  
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 ks"|}9\%<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6tB+JF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T3~k>"W  
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。 Q(@U2a8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e7@ojOQ%  
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。。。 ADS9DiX/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Uhe=h&e2k@  
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) jB`,u|FG  
下面是修改过的unary_op XDsx3Ws  
oT^{b\XN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M*!agh  
class unary_op [ OM7g'?S0  
  { ,ek_R)&[o  
Left l; d_CKP"TA  
  , 0imiv  
public : JM=JH 51`  
%{ABaeb]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q(lo{AFc  
Q 7   
template < typename T > 1HXjN~XF  
  struct result_1 I`p+Qt  
  { cJN7bA {  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~R_ztD+C(  
} ; Qc gRAo+u  
nTuJEFn{  
template < typename T1, typename T2 > cVubb}ou  
  struct result_2 t\Nq R  
  { t0o`-d(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >_e]C}QUr  
} ; .uuO>:  
H18Tn!RDS  
template < typename T1, typename T2 > ZYI{i?Te#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *FC=X)_&W  
  { eAXc:222  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >SML"+>  
} |K6REkzr  
9F4Dm*_<  
template < typename T > <Fi%iA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /a^1_q-bX  
  { crqpV F]1]  
  return OpClass::execute(lt(t)); d{XO/YQw  
} >_o}  
N F2/B#q  
} ; 7B b9 t  
WOQP$D9  
 Jd%H2`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L{hnU7sY  
好啦,现在才真正完美了。 m1),;RsH  
现在在picker里面就可以这么添加了: .z 6fv  
qp/v^$EA  
template < typename Right > ~MS\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CZ(/=3,3n  
  { gUxP>hB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X=hYB}}nu  
} lz"OC<D}(  
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。 >?6&c  
&$]v h  
LM}Ib.  
0Uz\H0T1  
c.,2GwW  
十. bind nx8a$vI-TY  
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。 #Yr9AVr}K  
先来分析一下一段例子 5D_fXfx_|  
U7oo$gW%|T  
cJ1#ge%4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *tgnYa[l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v=_6XF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cgm81+[%r  
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。 } w 5l  
我们来写个简单的。 ix(=3 /Dgz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I9:Cb)hbU]  
对于函数对象类的版本: }z\_;\7  
Q(<)KZIK  
template < typename Func > &jsVw)Ue  
struct functor_trait !1q 9+e  
  { ^@qvl%j  
typedef typename Func::result_type result_type; u>TZt]h8  
} ; 7VMvF/ap]u  
对于无参数函数的版本: +m8!U=Zi  
vgUb{D  
template < typename Ret > yto,>Utzg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xlb0/T<g!  
  { <^zHE=h"  
typedef Ret result_type; N 5i+3&  
} ; P@,nA41,j  
对于单参数函数的版本: Z\HX~*,6  
/c2w/+ _  
template < typename Ret, typename V1 > 9'{}!-(xR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q|8{@EMT  
  { ^4,a8`  
typedef Ret result_type; DwrO JIy  
} ; Q8 DQlqHm  
对于双参数函数的版本: Ti'}MC+0  
Kt"BE j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;gs ^%z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I_xX Dr  
  { xA9:*>+>  
typedef Ret result_type; #*TEq  
} ; 1qf!DMcdZ  
等等。。。 :PtF+{N>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "dI;  
BQ @huns3  
template < typename Func > ]ut5S>,"  
struct func_return Pv<24:ao  
  { jLpc Zb,  
template < typename T > 9:e YU =  
  struct result_1 CE"JS-S?  
  { \mV'mZ9>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "m^' &L  
} ; <x&%~6j  
Q4*fc^?u  
template < typename T1, typename T2 > wbe<'/X+  
  struct result_2 dlG=Vq&Y  
  { 2^)1N>"g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %zSuK8kxV  
} ; 9Ffp2NW`;  
} ; >P/][MT  
1*dRK6  
x3u4v~ "-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3q`)*  
P9S2?Q  
template < typename Func, typename aPicker > *b xzCI7b  
class binder_1 ,9P:Draxs`  
  { @fa@s-wb  
Func fn; ?_ dIIQ  
aPicker pk; J@OB`2?Zv  
public : uio@r^Xz  
^mb[j`CCt  
template < typename T > o}<4*qlI  
  struct result_1 ]r-C1bKD`  
  { EaWS. eK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;A'":vXmc  
} ; >y}M.Mm  
[2dn\z28  
template < typename T1, typename T2 > @o-B{ EH8  
  struct result_2 /l{ &iLz[  
  { HXoX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q43|U4a  
} ; 1-Po Z[p-R  
rLU/W<F8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cn_$l>  
)NO<s0?&  
template < typename T > fi+R2p~vs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uh'#izm[l  
  { kvh&d|  
  return fn(pk(t)); .>(Q)"v  
} +`sv91c  
template < typename T1, typename T2 > k"N(o(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a"av#Y  
  { k/03ZxC-  
  return fn(pk(t1, t2)); E0/mSm"(T  
} $O{duJU  
} ; q\rC5gk >  
Lw'9  
!6G?zipB  
一目了然不是么? *0_yT$  
最后实现bind ms_ VM>l  
A!vCb 8(TX  
SSBg?H'T  
template < typename Func, typename aPicker > yIb,,!y9{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KvQ,;A  
  { t |W)   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1shBY@mlq  
} x"4} isp<  
+ <c^=&7Lq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E(Rh#+]Y5  
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。 l/y]nw  
81%8{yn!$"  
十一. phoenix L&-hXGx=7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |BZDhd9<{  
IkzTJ%>  
for_each(v.begin(), v.end(),  ySbqnw'  
( zciCcrJ  
do_ <As9>5|%  
[ qpJ{2Q  
  cout << _1 <<   " , " nH !3(X*  
] W/=|/-\]/  
.while_( -- _1), fWGOP~0  
cout << var( " \n " ) mqfO4"lt  
) QIB>rQCceo  
); hIJ)MZU|  
CY?G*nS?iK  
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: wzjU,Mw e  
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 R)Mt(gFZT_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Hqz?E@bc@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XH7xT@  
B6}FIg)  
7?"y{R>E  
template < typename Cond, typename Actor > f]8I64  
class do_while 4y}"Hy  
  { Gi^Ha=?J%  
Cond cd; '[P}&<ie,  
Actor act; T:asm1BC[  
public : L3(^{W]|  
template < typename T > Cup@TET35  
  struct result_1 mV9A{h  
  { %qsvtc`  
  typedef int result_type; O';ew)tI  
} ; s]B"qF A  
}UyQ#U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 10sK]XI  
m)?5}ZwAH  
template < typename T > yfjXqn[Z4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {GqXP0'  
  { U!q[e`B  
  do !#D=w$@r:  
    { DhKr;e  
  act(t); J>S3sP  
  } sJr5t?  
  while (cd(t)); q{4|Kpx@  
  return   0 ; ,qFA\cO*  
} nZvU 'k:  
} ; \x\.  
Fq,N  
Aa(<L$e!`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). * crw^e  
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。 $G?(OWI}l`  
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。 ij)Cm]4(2  
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。 jD< pIHau  
下面就是产生这个functor的类: ' lo.h""  
$@[)nvV\  
6n w&$I  
template < typename Actor > b 6W#SpCF  
class do_while_actor =&NOHT>  
  { /#q")4Mf  
Actor act; 2>y:N.  
public : K r3];(w{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V2`;4dX*2  
E3\ZJjG  
template < typename Cond > ILG?r9 x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xUj2 ]Q>R+  
} ; D zDj)7  
ckwF|:e 7*  
L{PH0Jf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]tVl{" .{  
最后,是那个do_ )A83A<~  
Xem| o&  
F3 f@9@b   
class do_while_invoker cF.mb*$K  
  { M/w{&&  
public : @InJ_9E  
template < typename Actor > k:0P+d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r@$B'CsLj  
  { z>:U{!5k  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^![{,o@"A  
} IA4+ad'\E  
} do_; a J-}  
%|?1B$s0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V4?Oc2mS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N !IzB]  
最后来说说怎么处理break和continue z6Z='=pT  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 +u#Sl)F  
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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