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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~L4L|q 7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w+u1"  
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, ckYT69U  
u N4e n,  
H/y,}z  
G%ZP `  
  class filler DY\~O  
  { {zalfw{+  
public : $!$,cK Pl5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e}+Zj'5  
} ;  ]0XlI;ah  
m/3,;P.6  
01~ nC@;  
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: ~REfr}0  
zGNmc7  
hp`ZmLq/[  
i1S cXKO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d ehK#8  
ey6ujV7!  
h[mJ=LIrg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <eZ*LK?  
c\;_ jg  
t.#ara{  
{&J~P&,k  
二. 战前分析 \CX6~  
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。 "W~vSbn7  
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 /;kSa}"Q  
fejC ,H4I  
RO@=&3s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q ~^!Ck+#*  
  /* --------------------------------------------- */ ]GO=8$Z  
vector < int *> vp( 10 ); m VFo2^%v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "8R &c}  
/* --------------------------------------------- */ bjo} 95  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); loC~wm%Ql  
/* --------------------------------------------- */ LmytO$?2(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s94 *uZ(C/  
  /* --------------------------------------------- */ o7s!ti\G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C57m{RH  
/* --------------------------------------------- */ PW82 Vp.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rzs-c ?  
'/)qI.  
:yRv:`r3Lt  
)*`h)`\y  
看了之后,我们可以思考一些问题: C T\@>!'f  
1._1, _2是什么? {xH?b0>  
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。 lh[?`+A  
2._1 = 1是在做什么? uaz!ze+  
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。 i4]oE&G  
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。 On54!m  
YRo,wsj  
6oKdw|(Q#  
三. 动工 ~d].<Be  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: . !Pg)|  
tJybR"NQ  
%pxO<O  
Ij$C@hH  
template < typename T > aZ+><1TD  
class assignment !sSq4K  
  { 2:_6nWl  
T value; WN<g _8QR  
public : ^5.XQ 0n  
assignment( const T & v) : value(v) {} z~ywFk}KGd  
template < typename T2 > Z %Ozzp/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yIrJaS-  
} ; IvT><8<G  
 ?C#E_  
u*TC8!n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R(`:~@ 3\6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 76wNZv) 9  
A4'5cR9T!  
ICvV}%d  
ZZ7qSyBs?  
  class holder 0/b  _T  
  { u '7h(1@  
public : t* =[RS*  
template < typename T > Y}1c>5{bE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TI8r/P? ]V  
  { !t^DN\\#  
  return assignment < T > (t); G$>QH-p  
} aPVzOBp  
} ; sVK?sBs]  
u0c}[BAF  
8 {V9)U  
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: z@i4  
-}9^$}PR  
  static holder _1; NS~;{d \  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1|(Q|  
+yp:douERi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .VCY|KZ  
而不用手动写一个函数对象。 "FWx;65CR  
 k~ ^4  
I I+y  
D&" D[|@  
四. 问题分析 du66a+@t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _cX}!d!j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3R3H+W0{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kFv*>>X`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IWQ0I&tzdx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e@Lxduq  
y|2<Vc  
五. 问题1:一致性 AJbCC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5 wrRtzf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Lwr's'ao.  
94rSB}b.O  
struct holder z3jk xWAZ  
  { N/bOl~!y  
  // mdWA5p(  
  template < typename T > vR!+ 8sy$  
T &   operator ()( const T & r) const DB5J3r81  
  { zj1~[$  (  
  return (T & )r; x b"z%.j  
} eQuu\/z*H  
} ; jYHnJ}<  
]YgR  
这样的话assignment也必须相应改动: i6WH^IQM  
/MGapmqV9  
template < typename Left, typename Right > \c< oVF'  
class assignment -&Z!b!jN  
  { eDJnzh83  
Left l; >}+{;d  
Right r; N1a]y/  
public : fp)SZu_*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b/M/)o!C  
template < typename T2 > yQ$irS?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D&G6^ME  
} ; {821e&r  
YThVG0I =  
同时,holder的operator=也需要改动: 'J,UKK\5  
!8H0.u rw  
template < typename T > ^kKLi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q@VA@N=w  
  { V<QpC5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X:GRjoa  
} y, l[v39  
6g| ,]{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @t%da^-HS"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uf6egm5 ]  
:Y99L)+=/  
return l(rhs) = r; 6] x6FeuS  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d@ZDIy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aTvyz r1  
s41%A2Enh  
template < typename Tp > Y&6jFT_  
class constant_t [vi =^  
  { D!`[fjs6A  
  const Tp t; y\FQt];z)  
public : Wg|6{'a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *~PB  
template < typename T > 56Wh<i3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const | .jWz.c  
  { o?a2wY^_  
  return t; C*YQ{Mz(f  
} {!I`EN]  
} ; D?KLV _Op  
QbJ7$ ,4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LphCx6f,X  
下面就可以修改holder的operator=了 fzJiW@-T  
rmjuNy=(  
template < typename T > u>'0Xo9R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4Wl`hF  
  { ie1~QQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Xe4   
} 4 $k{,  
gW~YB2 $  
同时也要修改assignment的operator() )u(,.O[cw  
l"J#Pvi  
template < typename T2 > ~BI`{/O=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C^$E#|E9N  
现在代码看起来就很一致了。 27Gff(  
rO}1E<g (  
六. 问题2:链式操作 Yup#aeXY/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5YrzOqg=  
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。 X!hzpg(`hR  
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。 6GuTd  
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。 H ezbCwsx&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $}4ao2  
remc_}`w  
template < typename T > >FeCa h Fn  
struct result_1 @Mya|zb  
  { 5B%KiE&p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'z9 1aNG]  
} ; _E9[4%f  
,L%]}8EL"  
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: d\-*Fmp(S  
-[*y{K@dh  
template < typename T > n%WjU)<  
struct   ref K7s[Fa6J  
  { mBL?2~M  
typedef T & reference; $JOtUB{  
} ; e=##X}4zZ  
template < typename T > I`+,I`~u  
struct   ref < T &> |QZ E  
  { fbM>jK  
typedef T & reference; /QB;0PrE  
} ; oHfr glGX  
J<0sT=/2$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I>8_gp\1  
}x|q*E\  
template < typename T > [kkhVi5;A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SDbkPx  
  { jjrE8[  
  return l(t) = r(t); IPTFx )]G  
} ;0| :.q  
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。 .Tl,Ek(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S5gBVGh  
{ Mf-?_%  
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 XlXt,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F7<u1R x]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W$7H "tg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K20Hh7cVJ  
最后的布局是: b*tb$F  
                Add J3'q.Pc  
              /   \ G'Wp)W;])\  
            Divide   5 3 [#Rm>,Vu  
            /   \ @8w[Zo~  
          _1     3 :W>PKW`^  
似乎一切都解决了?不。 o; 6^:  
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。 iW2\;}y  
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。 \HrtPm`e  
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: 8*Fn02 p  
"Uf1;;b  
template < typename Right > /]0SF_dZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const & E6V'*<93  
Right & rt) const LB({,0mcX  
  { ;,uATd|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GJ`._ju  
} s1sn,?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T#6g5Jnsp  
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。 `<P:l y.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 LN.*gG l  
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。 LPs5LE[Pm  
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。 *:+ZEFMq  
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? KT 6 ppo  
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: hi(e%da  
1he5Zevm}  
template < class Action > pd`m//G  
class picker : public Action l{]KA4  
  { :.=j)ljTx  
public : C[jX;//Jiu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h {zb)'R  
  // all the operator overloaded b>i5r$S8G  
} ; *"Iz)Xzc`  
liy/uZ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 a[z$ae7  
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: IG\Cj7{K^  
? F!c"+C  
template < typename Right > q7_Ttjn-DV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A)j!Wgs^z  
  { 4^YE*6z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?WqaT)l~  
} SO STtuT  
-F*vN'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _!vy|,w@e  
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。 <]DUJuF-M  
f9},d1k  
template < typename T >   struct picker_maker ^A=tk!C  
  { XjP;O,x  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  .9r85  
} ; l\Ww^   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b$Dh|-8  
  { 3HuGb^SNg  
typedef picker < T > result; <Uj9~yVN]  
} ; Ya!%o> J%t  
:?y Ma$  
下面总的结构就有了: .,#H]?Wil  
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。 _/%,cYVc8!  
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。 Y6)o7t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,LSiQmV5  
至此链式操作完美实现。 [eOv fD  
/K1cP>oE  
wsH_pF  
七. 问题3 U1lqg?KO  
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。 R?9x!@BV  
W\w#}kY  
template < typename T1, typename T2 > 0WSZhzNyY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /Yg&:@L  
  { s0D4K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kcg\f@d$  
} M3|G^q:l  
~Fwbi  
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: )$df6sq  
|KS,k|).  
template < typename T1, typename T2 > 0x]?rd+q8Q  
struct result_2 =8<~pr-NO  
  { NV9JMB{q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g|$;jQ\_  
} ; C&*1H`n  
w7Y@wa!  
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? > l0H)W  
这个差事就留给了holder自己。 udLIAV*  
    Hk h'h"_r  
S7PWP< 9  
template < int Order > 6W=V8  
class holder; oo7}Hg>  
template <> 2ag8?#  
class holder < 1 > 3z2 OW@zL$  
  { xb9+-{<J  
public : \( #"g  
template < typename T > o,* D8[  
  struct result_1 uh2_Rzln  
  { dpNERc5  
  typedef T & result; [?KGLUmTAI  
} ; 7dACbqba  
template < typename T1, typename T2 > h3 XS t  
  struct result_2 bP#!U'b"=  
  { =D Q :0w  
  typedef T1 & result; 8j3Y&m4^  
} ; &s(&B>M  
template < typename T > 0.n[_?<(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1nskf*Z  
  { GjHR.p?-  
  return (T & )r; u YT$$'S  
} }F_c0zM  
template < typename T1, typename T2 > LjG^c>[:m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @y`xFPB  
  { l$/lbwi%  
  return (T1 & )r1; '=fk;AiQ  
} er)I".|  
} ; .)!QsBU  
`;;l {8  
template <> G,|!&=Pe|E  
class holder < 2 > o5F:U4sG  
  { &EQhk9j  
public : #H>{>0q  
template < typename T > qVE0[ve  
  struct result_1 TI< x;p  
  { *<($.c  
  typedef T & result; d"#Zp&#  
} ; 71c[ `h*0{  
template < typename T1, typename T2 > +C{-s  
  struct result_2 ls]N&!/hq  
  { _f^KP@^j  
  typedef T2 & result; UDg' s  
} ; 8v& \F  
template < typename T > qM(}|fMbN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5h#h>0F  
  { ([u|j  
  return (T & )r; P6 OnE18n  
} fq6%@M~  
template < typename T1, typename T2 > P#~B @d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UUJQc ~=  
  { \%=\4%:  
  return (T2 & )r2; YzI;)  
} Lqj Qv$  
} ; pD732L@q  
@%R<3!3v  
|:=o\eu&  
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> >。 @dDeOnF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KT(Z #$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Nujnm$!,Q  
`@h|+`h  
return l(i, j) = r(i, j); my.EvN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /9w>:i81  
$E\|\g  
  return ( int & )i; q!5:M\  
  return ( int & )j; 8vY-bm,e  
最后执行i = j; }~XWtWbd-  
可见,参数被正确的选择了。 BPba3G9H  
K T}  
+T+@g8S  
#.bW9j/  
Z',!LK!  
八. 中期总结 JbMTULA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Z'JS@dV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1sQIfX#2f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bmfM_oz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5AYOM=O]t  
%z><)7  
a:h<M^n049  
XIHN6aQ{X  
wHc my  
/U~|B.z@6  
九. 简化 T # \  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k9^Hmhjw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7RAB"T;?Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  P#,u9EIJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >H2`4]4]  
  +-*/&|^等 n|SV)92o1  
2. 返回引用。 ;;Q^/rkC  
  =,各种复合赋值等 #WpkL]g2+%  
3. 返回固定类型。 6o 3 bq|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j2Zp#E!  
4. 原样返回。 '|C3t!H`  
  operator, [VCC+_  
5. 返回解引用的类型。 `@]s[1?f  
  operator*(单目) D6sw"V#  
6. 返回地址。 ^.SYAwL  
  operator&(单目) o`?rj!\  
7. 下表访问返回类型。 NR{wq|"  
  operator[] u2V-V#jS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %`vzQt`>  
  operator<<和operator>> Nk`UQ~g$  
-EjXVn! vQ  
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。 pm&TH d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @=Kq99=\U  
z*y!Ml1  
template < typename Left > IP~!E_e}\  
struct value_return )xGAe#E~j  
  { V|7YRa@  
template < typename T > pMc6p0  
  struct result_1 A KNx~!%2  
  { |D3u"Y!:^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qfkHGW?1/j  
} ; G7-BeA8  
h`fVQN.3  
template < typename T1, typename T2 > B~Q-V&@o  
  struct result_2 7p&jSOY  
  { ?0tg}0|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B{-7  
} ; )^h6'h`  
} ; o9?@jjqH  
cpY {o^  
#m+!<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e5 =d Ev  
@u3`lhUcT  
下面我们来剥离functor中的operator() +Qs]8*^?;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &dtk&P{  
OI R5QH  
return l(t) op r(t) ajbe7#}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MatXhP] Fi  
return op l(t) o3ZN0j69|  
return op l(t1, t2) \?:L>-&h8  
return l(t) op GnV0~?  
return l(t1, t2) op NOz3_k  
return l(t)[r(t)] XGlt^<`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &}ZmT>q`$  
E'5*w6  
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: x "W~m.y$h  
单目: return f(l(t), r(t)); fJ,N.O+9E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]`o5eByo  
双目: return f(l(t)); \}-4(Xdaq  
return f(l(t1, t2)); U%{GLO   
下面就是f的实现,以operator/为例 !Jg;%%E3:i  
1CtUf7 `/Q  
struct meta_divide e r" w{  
  { B`tq*T%  
template < typename T1, typename T2 > ?}||?2=P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ` ]|X_!J-  
  { )W@u g,y  
  return t1 / t2; Z['.RF'`  
} ,OZ  
} ; U}v`~' K  
r)(5,*v  
这个工作可以让宏来做: _sjS'*]  
];r! M0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PSrx !  
template < typename T1, typename T2 > \ >T$0*7wF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3)OZf{D[  
以后可以直接用  ` Xc7b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D)*   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [%IOB/{N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {1GJ,['qL  
~f QrH%@  
,5'o>Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 M!mL/*G@YE  
J,a&"eOZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > za l]t$z>  
class unary_op : public Rettype dQX-s=XJ  
  { I#l}5e5  
    Left l; uH_KOiF  
public : OqGp|`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a[ {qb  
[V}vd@*k  
template < typename T > .=y=Fv6X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /%$Zm^8c  
      { 8jK=A2pTa  
      return FuncType::execute(l(t)); ET*A0rt  
    } h y rPu_  
 ^`H'LD  
    template < typename T1, typename T2 > gt4GN`-k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VO#rJ1J  
      { o.s'0xP]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f5}afPk  
    } O{:{P5  
} ; ]+lT*6P*  
-:}vf?  
o)Q4+njT@  
同样还可以申明一个binary_op <O jK $KV  
/Qgb t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r#-  
class binary_op : public Rettype &oL"AJU  
  { gx\V)8Zr  
    Left l; * :"*'  
Right r; jAQ{H  
public : +|?a7qM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +V=<vT  
-]EL|_;  
template < typename T > [*%lm9 x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1N/4W6  
      { Owp]>e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E2hsSqsu=  
    } ~B<\#oO  
4vg,g(qi<  
    template < typename T1, typename T2 > 8~y!X0Ov!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r*HSi.'21  
      { LcKc#)'EE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  ff9m_P  
    } 6O4 *OR<&  
} ; +:A `e+\  
'm0WPS/6E  
<?7CwW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 I!zoo[/)%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZfM]A)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !&%KJS6p4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Yjg$o:M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vy& X1lG:  
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。。。 yf{\^^ i(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (~|)Gmq2  
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) NK-}[!f  
下面是修改过的unary_op hu-]SGb6  
\t{iyUxY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #kQ! GMZH  
class unary_op #m#IBRD:  
  { '[r:pwE  
Left l; D(z#)oDr  
  gd[muR ~  
public : 4n#u?)  
&4E|c[HN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X&Oo[Z  
2tU3p<[  
template < typename T > Md X4Rp'  
  struct result_1 k r$)nf  
  { [KUkv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GS*O{u  
} ; P]"@3Z&w  
{F_>cyR  
template < typename T1, typename T2 > 9#H0|zL  
  struct result_2 $d1ow#ROgy  
  { u%L6@M2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qX&+  
} ; C,,T7(: k  
u!xgLf'`  
template < typename T1, typename T2 > DN9x<%/-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A?tCa*b^  
  { '+_-r'2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i~GW  
} tzl,r"k3  
6oKlr,.  
template < typename T > U>Is mF>m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z:UkMn[  
  { ,!SbH  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q3r]T.].h  
} [/ CB1//Y  
?:q"qwt$F  
} ; p;[.&o J  
8<Nz34Y  
daY0;,>  
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 =5:vKL j  
好啦,现在才真正完美了。 ?@A@;`0Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: =PU@'OG  
"% i1zQo&  
template < typename Right > p-C{$5& O1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1>_$O|dE  
  { -vT$UP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $IKN7  
} 9~,!+#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Vg (p_k45`  
bz&9]% S<  
cB;DB) 0P  
I%?M9y.u6  
PzjIM!>  
十. bind _#<l -R`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B_r:daCS:  
先来分析一下一段例子 }WQ:Rmi  
k \t6b1.M  
EU5(s*A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6yaWxpW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B]D51R\}VE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y9:o];/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /Wjf"dG}  
我们来写个简单的。 m[5ed1+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u<@ 55k  
对于函数对象类的版本: L'BzefU;04  
wRWKem=  
template < typename Func > R[lA@q:  
struct functor_trait v^IMN3^W  
  { ]o8~b-  
typedef typename Func::result_type result_type; piUfvw  
} ; Z*5]qh2r8  
对于无参数函数的版本: vCR\lR+  
d #-<=6  
template < typename Ret > V> eJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H% c{ }F  
  { 2wh{[Q2f  
typedef Ret result_type; )ULxB'Dm  
} ; wa9{Q}wSa  
对于单参数函数的版本: rNHV  
Z$@XMq!  
template < typename Ret, typename V1 > -aMwC5iR@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "2/VDB4!FG  
  { Xp3cYS*u  
typedef Ret result_type; Eh;~y*k\  
} ; {Q~A;t  
对于双参数函数的版本: 5h(] S[Zf3  
DU4Prjb'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 80M4~'3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > My'6 yQL  
  { 6{I5 23g  
typedef Ret result_type; sXSZ#@u,WN  
} ; A&0sD}I\K  
等等。。。 C>7k|;BvF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wm ?RB0  
D9&FCCiUE  
template < typename Func > T%F8=kb-9  
struct func_return Icf@uQ6  
  { ffyKAZ{]po  
template < typename T > 1k>*   
  struct result_1 'x10\Q65[  
  { |5,q54d(K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >!YI7)  
} ; F3a"SKMW  
Hw/1~O$T  
template < typename T1, typename T2 > Z)(C7,Xu  
  struct result_2 >b/0i$8  
  { /$x6//0If  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _hLM\L  
} ; @ B3@M  
} ; *$_<| g)9  
aARm nV  
+kl@`&ga  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U07n7`2w  
_W*3FH  
template < typename Func, typename aPicker > sM~|}|p  
class binder_1 rq6(^I  
  { y?aOk-TaRA  
Func fn; uBs[[9je(  
aPicker pk; R m *"SG  
public : 4Kt?; y ;  
37!}8  
template < typename T > eA_1?j]E3  
  struct result_1 KFCzf_P!  
  { D x Vt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W~Mj6c~S"  
} ; 8F4#E U  
4(YKwY2_L  
template < typename T1, typename T2 > L1"X`Pz[}  
  struct result_2 4k$BqM1  
  { 8N8B${X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dmrM %a}W-  
} ; K| Y r  
wEzLfZ Oz/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +|( eP_  
%r~TMU2"  
template < typename T > 9}2I'7]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h.~S^uKi*  
  { qdj,Qz9ly  
  return fn(pk(t)); |TEf? <"c  
} $+[HJ{  
template < typename T1, typename T2 > ;Cyt2]F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0VsrAV0  
  { uu=e~K  
  return fn(pk(t1, t2)); bUz7!M$  
} R0\E?9P  
} ; }[l`R{d5q>  
]rHdG^0uss  
}QG6KJh_%  
一目了然不是么?  i)8,u  
最后实现bind aCFO ]  
Sjj &n S  
~c3!,C  
template < typename Func, typename aPicker > 3Xf}vdgdM$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tX Z5oG7  
  { 7PP76$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kY4riZnm  
} {Sd{|R_  
C8@SuJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =1yU& PJ  
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。 hMeE@Q0  
R^fVw Dl\  
十一. phoenix 0 Co_,"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n>Q/XQXB  
>,A:zbs&  
for_each(v.begin(), v.end(), 8TC%]SvYim  
( fkyj&M/  
do_ =f{V<i~q  
[ SgFyv<6>:  
  cout << _1 <<   " , " XrtB&h|C  
] gn#4az3@e>  
.while_( -- _1), xAQ=oF +  
cout << var( " \n " ) x(5>f9bb  
) nXk<DlTws  
); |AuN5|obI  
qnv9?Xh  
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: EM;]dLh  
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 -GDX#A-J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xv9SQ,n<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #: w/vk  
X9#Od9cNaC  
oAA%pZ@  
template < typename Cond, typename Actor > t!AHTtI  
class do_while D%Hz'G0|  
  { iAbtv^fn  
Cond cd; ,c YU  
Actor act;  o-_0  
public : ?o"wyF A*  
template < typename T > N3TkRJZ  
  struct result_1 t+W+f  
  { Wb68")$  
  typedef int result_type; k6QQoLb$V  
} ; IFH%R>={  
,/C<GFae  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OTl\^!  
IO/2iSbW  
template < typename T > ;mu9;ixZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c&e?_@} |  
  { W0K&mBu  
  do ` Cdk b5  
    { KtA0 8?B  
  act(t); >w9fFm!Q  
  } 5tX|@Z: z  
  while (cd(t)); -:Nowb  
  return   0 ; 68kxw1xY  
} @AvXBMq|  
} ; |g}! F-  
P)XkqOGpT9  
MRZ Wfc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #9,!IW]l  
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。 @f{yx\u/  
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。 FZ6.<wN  
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。 OziG|o@I  
下面就是产生这个functor的类: MGCwT@P  
Pwt4e-  
&kB[jz_[A  
template < typename Actor > wciYv,  
class do_while_actor :+|b7fF  
  { ?g&6l0 n`  
Actor act;  (d |  
public : Ro*$7j0!Hf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \7nlwFAO  
"Q`{+|'=E  
template < typename Cond > ^)m]j`}IGb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L[)+J2_<  
} ; sZ{Kl\1@  
L}ud+Wfox  
;'{:}K=h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >G92k76G  
最后,是那个do_ c|x:]W'ij  
.^N+'g  
KW+ps16~  
class do_while_invoker S3PW[R@=  
  { !s/ij' T  
public : aSi:(w  
template < typename Actor > M@UkXA}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ih!UL:Ckh  
  { yHLc lv  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z`v6DfK}  
} H6 ( ~6Bp5  
} do_; 0PE $n  
EJO:3aKa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,miU'<8tQ|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F IDNhu  
最后来说说怎么处理break和continue t(VG#}  
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。 TKvUBy  
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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