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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]~S,K}T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }G^Bc4@b  
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, 6<0-GD}M  
+g36,!q  
'Okitq+O  
! K? o H  
  class filler bz!9\D|h  
  { hKq <e%oVH  
public : vqh@)B+)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r~q*E'n  
} ; s+Qm/ h2  
s@C KZ`  
9L3#aE]C  
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: i8R.Wl$l  
*&p`8:  
zTi %j$o  
`P1jg$(eA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2yqm$i9C  
A WlR" p2  
>XzCHtEP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v4]7"7GuW  
Qx,?v|Xg  
uv*OiB"  
"0Xa?z8"  
二. 战前分析 pT Yq#9  
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。 fsc^8  
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 2w`kh=  
v~-z["=}!  
bA]/p%rZ8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4u5^I;4pL  
  /* --------------------------------------------- */ :ie7HF  
vector < int *> vp( 10 ); CD#:*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KQsS)ju  
/* --------------------------------------------- */ 9( ;lcOz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4ujw/`:/m  
/* --------------------------------------------- */ hDc, #~!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S-^y;#=  
  /* --------------------------------------------- */ I!bzvPJ]xc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K{[ySB  
/* --------------------------------------------- */ ?>47!):-*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s=`1wkh0  
}9T$XF~  
G'c!82;,?  
]p3hq1u3&  
看了之后,我们可以思考一些问题: U85t !U  
1._1, _2是什么? NJ8QI(^"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >T3HkOT  
2._1 = 1是在做什么? ;OW`(jC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yC. ve;lG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B.2F\ub g  
wc-H`S|@  
;p ~@*c'E  
三. 动工 C[ <OF/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `o(PcX3/}  
e9r#r~Qq|  
2GRh8G&5  
uiq)?XUKv  
template < typename T > i|u3Qt5  
class assignment .v [8ie  
  { Te?UQX7Z}M  
T value; b;\qF&T  
public : eK\ O>  
assignment( const T & v) : value(v) {} \ ?['pB  
template < typename T2 > (mXV5IM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,2u-<8  
} ; & i|x2; v  
4)Y=)#=  
W2h^ShG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0 6 1@N=p8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nIVPh99  
`+]9+:tS  
!?B9 0(  
Qz&I~7aoyV  
  class holder ;;BQuG  
  { +s&+G![  
public : w2y{3O"p=  
template < typename T > KfJF9!U*?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m MO:m8W  
  { _QCspPT' c  
  return assignment < T > (t); Q%4>okj,  
} ) ^PY-~o[  
} ; N3E Qq~lX  
MO)N0{.b  
o?uTL>Zin  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :pQZ)bF  
F;yq/e#Q  
  static holder _1;  8YFfnk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u#XNl":x  
Nb\4Mv`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A"`6 2  
而不用手动写一个函数对象。 h$|K vS  
xin<.)!E  
(A`/3Aq+  
M$A"<5  
四. 问题分析 1fwCQM   
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。 e $QX?y .  
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。 $A6'YgK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VR5$[-E3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $Hqm 09w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S:{hgi,T*  
[r_,BH\nu  
五. 问题1:一致性 EL80f>K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &O5%6Sv3d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a #?% I#  
]qL#/   
struct holder cl{x5>.'#  
  { }K9Vr!  
  // -?<wvUbR{  
  template < typename T > q{Hk27kt  
T &   operator ()( const T & r) const uc~PKU?tO  
  { D8slSX`6j  
  return (T & )r; O-:#Q(H!  
} [(}f3W&  
} ; 6 grJoim|  
tUv@4<~,/  
这样的话assignment也必须相应改动: t`03$&Cx7  
rs2~spN;h  
template < typename Left, typename Right > %stZ'IX  
class assignment a?E]-Zf  
  { ?sDm~]Z  
Left l; yd5r]6ej  
Right r; 2?rg&og6  
public : 3toY#!1Ch  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a9Lf_/w{&  
template < typename T2 > `7}6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ')I/D4v  
} ; My'M ~#kO,  
XLp tJ4~v  
同时,holder的operator=也需要改动: $ t_s7  
N!m-gymmF  
template < typename T > <=n$oMO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ymXR#E  
  { 9I=J#Hi|+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >[,Rt"[V  
} 1 9a"@WB@  
j(6:   
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。 P (jlWr$$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UZMo(rG.]{  
d6,%P 6  
return l(rhs) = r; o\h[K<^>)  
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。 WaF<qhu*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -vwkvNn8  
"cRc~4%K  
template < typename Tp > r Y|'<$wvg  
class constant_t ?mS798=f  
  { 4JFi|oK0H  
  const Tp t; &M=12>ah]  
public : Ki}PO`s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }qT @.  
template < typename T > Hkg^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6G7B&"&  
  { z,}1K!  
  return t; -% PUY(  
} =A9>Ej/  
} ; *aS|4M-  
6 +^V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *RUB`tEL  
下面就可以修改holder的operator=了 ?2OT:/I,  
##BMh!  
template < typename T >  a)PBC{I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )-|A|1Uo  
  { n' 73DApW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :ZL;wtT  
} \`jFy[(Pa'  
#nX0xV5=  
同时也要修改assignment的operator() << LmO-92  
n_AW0i .  
template < typename T2 > Y1+4ppZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s ,\w00-:  
现在代码看起来就很一致了。 Hs~M!eK  
_A kc7"  
六. 问题2:链式操作 a-x8LfcbF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l!Z>QE`.S  
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。 4O9HoX#-?  
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。 26>e0hBh&  
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。 gl:vJD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~YO')  
"v/^nH  
template < typename T > )FT~gl%  
struct result_1 \% !]qv  
  { u9"b,].b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ' IFbD["r  
} ; q`E6hm  
0aSN 8  
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: )NRY9\H  
djqSW9  
template < typename T > c%>t(ce`Tl  
struct   ref h eZJ(mR  
  { jWiZ!dtUZ  
typedef T & reference; ,;;M69c[ x  
} ; 7 ;|jq39  
template < typename T > 6#7f^uIK  
struct   ref < T &> 1Ls@|   
  { ly%$>BRU  
typedef T & reference; jIv+=b#oT  
} ; <tuh%k  
].pz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R}llj$?  
&\. LhOm  
template < typename T > 3ypB~bNw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  S&]+r<  
  { 4?><x[l2{  
  return l(t) = r(t); I?J$";A  
} i' %V}2  
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。 s!nFc{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dE_BV=H{  
x% k4Lm  
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 g~h`wv'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '`T.K<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v+znKpE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^TVy :5Ag  
最后的布局是: <5@+:7Dv  
                Add +Nv&Qu%  
              /   \ gEIjG  
            Divide   5 {Mp>+e@xx  
            /   \ yC =5/wy`  
          _1     3 ] ?#f=/  
似乎一切都解决了?不。 YUfuS3sX}  
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。 ,(N&%  
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。 3T# zxu  
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: 0fxA*]h  
 ?Vbe  
template < typename Right > 9Vxsv*OR,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $.R$I&U  
Right & rt) const r&A#h;EQX2  
  { 3lM mSKN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g v&xC 6>  
} (:,N?bg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @{@x2'-A  
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。 Itr yiU9  
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。 $V]D7kDph*  
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。 _MR|(mV  
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。 @za?<G>!'e  
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? +I/7eIG?|  
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: ~d/Doi  
_Z#yI/5r  
template < class Action > kMo;<Z  
class picker : public Action W>wIcUP<<  
  { cm%QV?  
public : t&mw@bj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z7JI4"  
  // all the operator overloaded +NxEx/{  
} ; q !7z4Cn  
vs{i2!^  
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。 $bF.6  
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: <6mXlK3N0  
:)g=AhBF  
template < typename Right > ` R!0uRu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !a[ voUS  
  { &1F)/$,v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nrUrMnlg  
} HO41)m+&  
H_ .@{8I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4Yt:PN2  
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。 j{7_p$JM  
}bIEWho  
template < typename T >   struct picker_maker -qs.'o ;2  
  { /cJ$` pN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fr,>|  
} ; -F4CHpua  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O#H`/z  
  { YCeE?S1gk3  
typedef picker < T > result; ZJP.-`U  
} ; A_{QY&%m  
b?CmKiM%  
下面总的结构就有了: W+H 27qsv  
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。 j Z3N+_J1  
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。 v8 y77:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +'= ^/!  
至此链式操作完美实现。 ?T$i  
_q)`Y:2  
n~8-+$6OR  
七. 问题3 'ujt w: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。 udqGa)&0  
I> =7|G  
template < typename T1, typename T2 >  |}QDC/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PP[{ c  
  { "h_n/}r=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s+yBxgQ/  
} A0oC*/  
JXftQOn  
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: ah"2^x  
UQPd@IVu6  
template < typename T1, typename T2 > aP cO9  
struct result_2 $$A{|4,aI  
  { y`mEsj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *.Y! ZaK  
} ; @xtcjB9  
L G,XhN  
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? =Q.2:*d.  
这个差事就留给了holder自己。 gEO#-tMjOQ  
    t<|=-  
w/d9S(  
template < int Order > e|):%6#  
class holder; 2~2  
template <> @gE +T37x2  
class holder < 1 > ok-sm~bp  
  { n4>  
public : >`5iq.v  
template < typename T > ^(N+s?  
  struct result_1 "0`r]5 5d  
  { k1$|vzMh  
  typedef T & result; <Sm =,Sw  
} ; k:m~'r8z  
template < typename T1, typename T2 > f3y_&I+zl  
  struct result_2 fR5 NiH  
  { ?5$\8gZ  
  typedef T1 & result; @D9c  
} ; .#5<ZAh/?  
template < typename T > M4nM%qRGQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v_{`O'#j^  
  { '}P)iS2  
  return (T & )r; <H}"xp)j0  
} nl*{@R.q @  
template < typename T1, typename T2 > _UjAct]6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u<!!%C~+=  
  { <C+ :hsS=  
  return (T1 & )r1; {8@?9Z9R{  
} .Z8 x!!Q*  
} ; udp&U+L  
un W{ZfEC  
template <> p tv  
class holder < 2 > @`wBe#+\  
  { q jDW A'  
public : 1 YMaUyL 1  
template < typename T > s:*gjoL  
  struct result_1 g}ciG!0  
  { L(`^T`  
  typedef T & result; Yah3I@xGy  
} ; @o9EX }  
template < typename T1, typename T2 > [ ]3xb`<&  
  struct result_2 #mk#&i3"k  
  { hB P]^~(  
  typedef T2 & result; wh|[ "U('  
} ; C0i:*1  
template < typename T > ?Sn$AS I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;L(W'+  
  { ?7^('  
  return (T & )r; |rW}s+Kcr  
} "SLN8x49(  
template < typename T1, typename T2 > w]tv<U={  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Eqp?cKrji  
  { Mr2dhSQ !  
  return (T2 & )r2; Fdm7k){A  
} BxG0vJN|  
} ; Z>o;Yf[  
|WXu;uf$.u  
>5/dmHPc  
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[+1O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v :6`(5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?.\ CUVK  
e<~uU9 lg1  
return l(i, j) = r(i, j); S.t+HwVodO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %3fHitCikc  
[NeOd77y  
  return ( int & )i; `9a%}PVQ-  
  return ( int & )j; [p}J=1S  
最后执行i = j; =<`9T_S 16  
可见,参数被正确的选择了。 dMeDQ`c`W  
*/nb%QV  
iP|h];a+@  
Va(R*38k  
 B*Hp  
八. 中期总结 k/?+jb  
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: ?h1]s&^| 2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hP3I_I[qF}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5{,/m"-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zhHQJcQ.  
`u%//m_(  
!fzqpl\ze  
R/ l1$}  
ouVR[w>V  
KDRIy@[e  
九. 简化 VH#]67  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rm2{PV<+d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OPwp(b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z}8rD}BH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G!XizhE  
  +-*/&|^等 "*%=k%'  
2. 返回引用。 qa`bR%eH  
  =,各种复合赋值等 NZ7a^xT_)  
3. 返回固定类型。 `+1*)bYxU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iknBc-TLD  
4. 原样返回。 )3h=V^rm  
  operator, Q&`$:h.~  
5. 返回解引用的类型。 LtejLCf/  
  operator*(单目) {r[ *}Bv  
6. 返回地址。 WZ6!VE {  
  operator&(单目) g B+cU  
7. 下表访问返回类型。 Z%(aBz7Et  
  operator[] {Swou>X4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i @+Cr7K,  
  operator<<和operator>> ? Ew>'(Q  
>9<h?F%S  
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。 r A0[y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a(d'iAU8^  
r6Pi ZgR  
template < typename Left > cg1<  
struct value_return <wj2:Z0  
  {  fJc,KZy  
template < typename T > Gp; [WY\  
  struct result_1 il5WLi;{  
  { 3_^w/-7`B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5T8X2fS:  
} ; 6M+~{9(S  
*=@Z\]"?  
template < typename T1, typename T2 > ;&Eu< %y  
  struct result_2 |=jgrm1yj  
  { p_B,7@Jl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gOgG23 x  
} ; Qi6vP&  
} ; Zm&Zz^s  
[gIStKe  
|I)xK@7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iu*u|e  
cO)GiWE  
下面我们来剥离functor中的operator()  ?o9l{4~g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _f^q!tP&d  
8N ci1o  
return l(t) op r(t) cCyg&% zsT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qLA  
return op l(t) Fypqf|  
return op l(t1, t2) MI',E?#yB  
return l(t) op 4\Y=*X  
return l(t1, t2) op 1PLKcU  
return l(t)[r(t)] ~z32%k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >=C)\Yfu)  
XRP/E_4  
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: x9-K}s]%  
单目: return f(l(t), r(t)); {:S{a+9~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /\ ~{  
双目: return f(l(t)); V %Y.N4H  
return f(l(t1, t2)); Lm,io\z  
下面就是f的实现,以operator/为例 f=} u;^  
;u}MG3Y8  
struct meta_divide oJyC{G  
  { 8V=I[UF.1?  
template < typename T1, typename T2 > E<-}Jc1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4zJ9bF4  
  { "/ @ ;6   
  return t1 / t2; KC q3S  
} (873:"(  
} ; IK~ur\3  
C[gSiL  
这个工作可以让宏来做: YJ rK oK}  
8'`&f &  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Vk0O^o  
template < typename T1, typename T2 > \ /*r MveT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oDKgW?x  
以后可以直接用 #z~D1Zl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .(1=iL_3e  
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 <C${1FO7If  
(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。。。) ?G!^ |^S*  
nez5z:7F  
g.F{yX]  
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 F^A1'J  
+/x|P-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~X`vRSrH  
class unary_op : public Rettype O}#*U+j  
  { M 80Us.  
    Left l; iDHmS6_c  
public : r)U9u 0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pxDZ}4mOh  
&(Xp_3PO  
template < typename T > -J? df  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {a% T <WW  
      { ~)oC+H@{  
      return FuncType::execute(l(t)); u"C`S<c  
    } TN/I(pkt1B  
L d#  
    template < typename T1, typename T2 > 9&rn3hmP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b-~`A;pr  
      { :4(7W[r6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r8Gq\ ^  
    } 6"ZQN)7  
} ; 1<bSHn9  
Y`lC4*g  
MzJ5_}  
同样还可以申明一个binary_op "uZ'oN  
8&dmH&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  0A pvuf1  
class binary_op : public Rettype :,GsbNKW  
  { nM R _ ?g  
    Left l; !aLByMA  
Right r; \ZCc~muR  
public : )o9CFhFB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *dUnP{6g  
^0X86  
template < typename T > ] +Gi~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;9u6]%hQTX  
      { W]6Y buP:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Yng9_w9Y  
    } b3Y9  
L$7v;R3  
    template < typename T1, typename T2 > sjShm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %9Ulgs8=  
      { 9J2% 9,^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C_'Ug  
    } {&K#~[)  
} ; .lTGFeJqZ4  
p(f)u]1`  
3y 0`G8P'h  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mnu7Y([2>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E37`g}ZS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9D8el}uHf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ;y"E}h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o^DiIo or  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 yDy3;*lE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +=O8t0y n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rl4daV&,U  
下面是修改过的unary_op v,p/r )E  
vQBfT% &Q-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WdIr 3  
class unary_op p1X lni%=  
  { Ev$?c9*>  
Left l; o`G'E&  
  [lyB@) 6.  
public : <V>vDno\  
tYmWze. j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S~Nx;sB  
C7qbofoV  
template < typename T > '%K,A-7W  
  struct result_1 L & PhABZ  
  { LuQ=i`eXx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /!7m@P|&D  
} ; nM}X1^PiK"  
#C !8a  
template < typename T1, typename T2 > #kma)_X  
  struct result_2 m"+9[d_u  
  { xx9qi^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9"MC<  
} ; E;-R<X5n  
^dqyX(  
template < typename T1, typename T2 > p|AIz3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ! daXF&q  
  { NGS/lKz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %)q5hB  
} b/O~f8t  
M^g"U`  
template < typename T > %&z9^}Vd[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,ci tzh  
  { JrCm >0g  
  return OpClass::execute(lt(t)); <=jE,6_|  
} fkk\Q>J9!=  
$!KV]]  
} ; T4\,b  
w_\niqm<y  
Z8nNZ<k  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LD^V="d  
好啦,现在才真正完美了。 % YU(,83(+  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5 QMu=/  
Y Xn)?  
template < typename Right > !:e}d+F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *,pG4kh!  
  { 0XXu_f@]9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X$%RJ3t e  
} uCUQxFp  
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。 ?~u"w OH'  
{!6!z,  
qZA?M=NT?  
Ibpk\a?A{  
G9}[g)R*  
十. bind mC J/gWDY  
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。 =_Qt&B)  
先来分析一下一段例子 WR~uy|mX  
G%rK{h  
gpE5ua&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ot-!_w<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $IB@|n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "R):B~8|H{  
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。 O!/J2SfuDH  
我们来写个简单的。 bO^%#<7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =_L"x~0I-  
对于函数对象类的版本: -+ $u  
w 7=Y_  
template < typename Func > 37 M7bB0  
struct functor_trait QGLfZvTT  
  { &o:ZOD.  
typedef typename Func::result_type result_type; 8(uxz84ce  
} ; n;O 3.2  
对于无参数函数的版本: DB%=/ \U  
3(vI{[yhT  
template < typename Ret > 4*m\Zoq>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E})PNf;  
  { G^ n|9)CVW  
typedef Ret result_type; "o[\Aec:  
} ; .;*0odxv  
对于单参数函数的版本: i,* DWD+  
> -k$:[l  
template < typename Ret, typename V1 > \ m 2[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 97$y,a{6  
  { ^B]M- XG  
typedef Ret result_type; inR8m 4c]P  
} ; 0jj }jw  
对于双参数函数的版本: Hhfqb"2on  
80:na7$)#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [f- #pew  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5#WZXhlc}  
  { =EV8~hMyqh  
typedef Ret result_type; I 9tdr<  
} ; qYbod+UX  
等等。。。 ^#g GA_H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c5O1h8  
NIV&)`w  
template < typename Func > 4my8 p Fk  
struct func_return FC vR  
  { H(n_g QAX  
template < typename T > J,P7k$t2vv  
  struct result_1 (K0FWTmm  
  { KOw Ew~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C7)].vUN  
} ; 64>Zr  
+ Uj~zx@  
template < typename T1, typename T2 > GAz;4pUZ  
  struct result_2 ( 8H "'  
  { I /> .P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |@V<}2zCZ  
} ; c$ 1ez  
} ; &8~U&g6C  
sA}=o.\j:  
MIi:\m5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  q#MA A_  
}ZR3  
template < typename Func, typename aPicker > gzl_  "j  
class binder_1 mufF_e)  
  { Z\LW<**b  
Func fn; (QqKttL:  
aPicker pk; =BNmuAY7  
public : =]etw  
J#'c+\B<2X  
template < typename T > CUY2eQJ{U  
  struct result_1 %Ix^Xb0  
  { Y}e$5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W 4 )^8/  
} ; 0 ,Bd,<3  
|bB..b  
template < typename T1, typename T2 > b\6w[52m  
  struct result_2 MUVp8! *@  
  { <qv:7@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E-Cj^#OY|N  
} ; \s+ <w3  
|)GE7y0Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @I_ A(cr  
X8?|5$Ey  
template < typename T > WS2TOAya)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Neey myW  
  { d4A}BTs1  
  return fn(pk(t)); /AW6XyMD _  
} CDR^xo5 dP  
template < typename T1, typename T2 > ( 3=.3[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [wIyW/+  
  { >(d+E\!A  
  return fn(pk(t1, t2)); vhKeW(z  
} D:%$a]_f  
} ; =d( 6 )  
")ZHa qEB  
D~8f6Ko"m  
一目了然不是么? ?Tb'J`MO  
最后实现bind eN,m8A`/S  
)lH?XpfTjm  
5.5dB2w  
template < typename Func, typename aPicker > ilpg()  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N[zI@>x  
  { 42Ql^ka  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $mp7IZE|  
} Lf7iOW9U3  
,]20I _  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PP$Ig2Q  
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。 1AA(qE  
>8jDW "Ua  
十一. phoenix 5M*q{kX)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZhM-F0;`  
o<T>G{XYB  
for_each(v.begin(), v.end(), dI'C[.zp[  
( e`8z1r  
do_ gY;N>Yq,C  
[ e#&[4tQF  
  cout << _1 <<   " , " :=*>:*.Kb  
] o3}12i S  
.while_( -- _1), `| R8WM  
cout << var( " \n " ) b @5&<V;r2  
) vJXd{iQE@C  
); L'z?M]  
r}03&h~Hc&  
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: zB 7wGl9  
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 E2%7v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H$\?D+xlf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hoSk  
QIo|t!7F  
7Zr jU {  
template < typename Cond, typename Actor > <%) :'0q&  
class do_while u%v^(9z  
  { s7df<dBC  
Cond cd; 0#<_:E  
Actor act; OJkPlDym  
public : nE::9Yh8z  
template < typename T > mX,#|qLf  
  struct result_1 1NJ*EzJ~?  
  { Ya\G/R  
  typedef int result_type; _%<7!|"  
} ; KGK8;Q,O  
_H:SoJ'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Na3tK}x  
xp><7{  
template < typename T > ?55('+{l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PS \QbA  
  { F fl`;M  
  do => -b?F0(c  
    { "fz-h  
  act(t); y~U+MtSf#  
  } T|9Yo=UK%  
  while (cd(t)); 5)&e2V',y  
  return   0 ; vP&*(WfO)  
} t"RgEH@  
} ; X2sK<Qluql  
F"B!r-J  
?Vt$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `b9oH^}n j  
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。 a$;+-Y  
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。 MV=.(Zs  
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。 5dYIL`  
下面就是产生这个functor的类: & +%CC  
Z<ke!H  
/R@(yT=t  
template < typename Actor > <|.S~HLTQ  
class do_while_actor @LwhQ  
  { sM~CP zMa  
Actor act; +R#*eo;o7  
public : Nnv&~ D>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,0#OA* 0B  
$OjsaE %  
template < typename Cond > i.K}(bo;b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a$9UUH-|  
} ; h3O5DP6~  
UPJgTN*  
YXD1B`23  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Eb{TKz?  
最后,是那个do_ KHF5Nt  
<<n8P5pXt  
F!aYK2  
class do_while_invoker ~{+J~5!;<H  
  { t7)Y@gRy  
public : Lg9ktRKK  
template < typename Actor > |L]dJ<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lzuPE,h  
  { x-%nnC6e  
  return do_while_actor < Actor > (act); h"ZF,g;a  
} |vEfE{  
} do_; p aMw88*u  
*%8,G'"r?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %tQIKjsVaY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M c@p~5!M  
最后来说说怎么处理break和continue -4GSGR'L&y  
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。 |,}QhR  
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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