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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ns{4BM6j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IFe[3mB5  
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, gUl Z cb  
E.brQx#}  
0jq#,p=l;  
Hr'#0fW  
  class filler mqpZby  
  { j\<S6%p#R  
public :  `!BUd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q_)DY f7V}  
} ; [a2/`ywdV  
?g2K&  
+=v|kd  
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: A2 r RYzN;  
B _ >|Mo/  
mJHX  
TDFv\y}yc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y!].l0e2a  
oz--gA:g  
6 AY%o nY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L'(^[vR(  
9dAsXEWh  
mj pH)6aD0  
#v1 4"sZ}  
二. 战前分析 ,wjL3c  
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\/0&H\i  
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 AkF3F^  
X9>ujgK  
Fc Cxr@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1RLSeT  
  /* --------------------------------------------- */ 1JY4E2Q  
vector < int *> vp( 10 ); @%K 8 oYK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m`|+_{4[n  
/* --------------------------------------------- */ o3yZCz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wl{Vz  
/* --------------------------------------------- */ uPpP")  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6+>rf{5P7  
  /* --------------------------------------------- */ ft5Bk'ZJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U]d+iz??b  
/* --------------------------------------------- */ r+n&Pp+9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G{<wXxq%  
E[y?\{  
["z$rk  
a fjC~}  
看了之后,我们可以思考一些问题: x!J L9  
1._1, _2是什么? 4)?c[aC4P  
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。 'W)x<Iey1  
2._1 = 1是在做什么? %rYt; 7B  
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。 Mg].#  
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。 iV%% VR8b  
G:UdU{  
$JOIK9+3z#  
三. 动工 ;:cM^LJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X^?-U ne  
a&&EjI  
*i|hcDk  
W`KkuQ4cM  
template < typename T > m1TPy-|1  
class assignment qsLsyi|zG  
  { WH!<Z=#c}  
T value; kG E|17I  
public : h<uQ~CQg  
assignment( const T & v) : value(v) {} R!`#pklB  
template < typename T2 > 9P]TIV.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .Xr_BJ _  
} ; {\k9%2V*+  
Mc.KLz&,FC  
~"(1~7_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u%2u%-w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y?> S.B7  
dJkT Hmw  
:=* -x  
V[% r5!83H  
  class holder 0pu'K)Rb  
  { :]x)lP(3E  
public : dX<UruPA  
template < typename T > (7"qT^s3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r J&1[=s  
  { ='s2S5#1  
  return assignment < T > (t); G|o-C:~  
} &" b0`&l  
} ; Lbd_L  
G"'DoP7p9  
?[kO= hs  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A!NT 2YdHZ  
C~ >'pS6%5  
  static holder _1; -Z:al\e<g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E-r/$&D5mP  
|^FDsJUN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Eg,iTn2*x  
而不用手动写一个函数对象。 :D(:( `A=  
P0W%30Dh  
 X(bb1  
%o~zsIl  
四. 问题分析 c45Mv_  
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。 /wmJMX  
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。 9t=erhUr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n32?GRp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mv5!fp_*7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H~ (I  
" <=^Sm  
五. 问题1:一致性 A:N!H_x  
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?| fY>\VY$>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (|Xf=q,Le  
&%^[2^H8"  
struct holder (33[N  
  { 6~^+</?  
  // 7%JXVP}A  
  template < typename T > =uD2j9!"7  
T &   operator ()( const T & r) const $WdZAv\_S  
  { ZgN*m\l  
  return (T & )r; bMgp  
} :5;[Rg5 2  
} ; AX6e}-S1n  
5^ pQ=Sgt  
这样的话assignment也必须相应改动: eK]GyY/Y  
CvlAn7r,@  
template < typename Left, typename Right > tr):n@  
class assignment u6I# D _  
  { kD2MqR>  
Left l; Yzd-1Jvk  
Right r; _oR6^#5#  
public :  =#8J9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <&:3|2p  
template < typename T2 > \@5W&Be^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2H4+D)  
} ; N:=D@x~]  
UUX _x?BD  
同时,holder的operator=也需要改动: DT_012 z  
0(teplo&P  
template < typename T > OS,-dG(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RL($h4d9  
  { G$ipWi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I4u'b?* je  
} i;yz%Ug  
-^C;WFh8)  
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。 )00#Rrt9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |IZG `3  
`lr\V;o!  
return l(rhs) = r; SxMh '  
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。 ;b(/PH!O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @"Do8p!*(6  
~bvx<:8*%  
template < typename Tp > D4_D{\xhO  
class constant_t C!v0*^i  
  { $yRbo '-  
  const Tp t;  RtK/bUa  
public : `Q}.9s_ri  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QTM+ WD  
template < typename T > L[ rJ7:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lkBab$S)  
  { :y 0'[LV  
  return t; iQ~cG[6  
} :'#B U:  
} ; hnL(~  
n0nkv[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9NKZE?5P|D  
下面就可以修改holder的operator=了 HH8a"Hq)  
/TS>I8V!  
template < typename T > bMf +/n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R~)c(jj5  
  { lYU_uFOs\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RQv`D&u_  
} ykM(` 1` m  
y%p&g  
同时也要修改assignment的operator() L2AZ0E"ub  
P6;L\9=H<  
template < typename T2 > luAhyEp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K@%.T#  
现在代码看起来就很一致了。 6<FJ`l]U9  
E9QNx6 2  
六. 问题2:链式操作 ,odjL6u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aZ#c_Q#gZ  
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。 2i8'*L+j  
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。 Eo)n( Z9  
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。 u]CW5snz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hNSV}~h  
qDOx5.d  
template < typename T > oQFpIX;\m  
struct result_1 >e"1a/2%>&  
  { 9 bGN5.5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7S),:Uy[\  
} ; RVX-3FvP  
Aln\:1MU  
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: T3Qa[>+\  
B3e{'14  
template < typename T > .#EmE'IP*  
struct   ref :8Mp SvCV  
  { AgO:"'c  
typedef T & reference; 7_n@iUG2n  
} ; M {_`X  
template < typename T > *}cF]8c5W  
struct   ref < T &> MZ6?s(mkx  
  { '9H]S Ew  
typedef T & reference; L)4TW6IUk  
} ; B4_0+K H  
X|@|ZRN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &PgbFy  
tJ[Hcx*N  
template < typename T > |_ E)2b:h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !&ac}uD^g  
  { M%sWtgw(  
  return l(t) = r(t); pgfI1`h  
} tb^3-ZUb  
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。 XEY((VL0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o1-Zh!*a*  
<JDkvpckx.  
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 Z3T:R"l;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OV Iu&6#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p7Gs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cPkN)+K  
最后的布局是: dy#dug6j  
                Add Z_cTuu0'  
              /   \ bsR&%C  
            Divide   5 kT!FC0E{  
            /   \ a/{T;=_GY  
          _1     3 jvCk+n[  
似乎一切都解决了?不。 UACWs3`s+  
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。 /|P&{!  
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。 $yI!YX&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~g~z"!K  
n<y!@p^X  
template < typename Right > %dKUB4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )9l5gZX'I  
Right & rt) const +^{yJp.H#  
  { mdtq-v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j ]F  Zy  
} /0\m;&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ] +LleS5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 aB#qzrr['8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 aKhI|%5kA  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 WdnCRFO?l  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %7z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J}nE,U2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: uJ{N?  
V2V^*9(wu@  
template < class Action > nkSYW]aQ1g  
class picker : public Action q_ykB8Ensa  
  { Y_xPr%%A  
public : q;InFV3rv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wBA[L}  
  // all the operator overloaded 9Psy$  
} ; m+s^K{k}  
$ GL$ iA  
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。 KaZ$!JfT  
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: Lg sQz(-  
ZH~T'Bg  
template < typename Right > *U)!9DvA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h7wm xa;  
  { v;80RjPy>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5NZob<<  
} $7T3wv9  
A|O7W|"W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x{6/di  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 }2|>Y[v2j  
Ir_K8 3VM  
template < typename T >   struct picker_maker W]4Gs;  
  { r ~si:?6:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #-+!t<\  
} ; %mAgE\y25  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l+*^P'0u  
  { .u>IjK^  
typedef picker < T > result; pBG(%3PpW  
} ; `sAz1/N  
[2a*TI  
下面总的结构就有了: _}vD?/$L  
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。 "Rf8#\Y/<  
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。 2fu|X#R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |nk&ir6  
至此链式操作完美实现。 AL>*Vj2h/n  
!=V>DgmW  
[ft#zxCJ  
七. 问题3 $21+6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _O Tqm5_  
&s>HiL>f  
template < typename T1, typename T2 > Z}5 ;K"T/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zC\ pd#  
  { pE[ul  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q?B5@J  
} )F,H(LblH  
35%'HFt_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: NX4!G>v  
OQ;DqV  
template < typename T1, typename T2 > DK}k||-  
struct result_2 hyH"  
  { n\Uh5P1W"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %fGS< W;  
} ; #joGIw  
;H9d.D8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :<Yc V#!P  
这个差事就留给了holder自己。 @kK${  
    Yc/Nz(m  
=toqEm~  
template < int Order > ,[7 1,zs  
class holder; ,a9<\bd)  
template <> Vv~rgNh  
class holder < 1 > ;;pxI5  
  { c^S^"M|  
public : 9[N+x2q  
template < typename T > ?%J{1+hY  
  struct result_1 ?"]fGp6y  
  { Jtnuo]{R  
  typedef T & result; $?YRy_SI  
} ; <03@cs  
template < typename T1, typename T2 > ?g+0S@{i $  
  struct result_2 UQgOtqL3  
  { WBFG_])  
  typedef T1 & result; @%q0fj8b  
} ; lR\=] ]7I>  
template < typename T > D642}VD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W'hE,  
  { zM%ILv4  
  return (T & )r; Wky=]C%  
} <i``#" /  
template < typename T1, typename T2 > 3P-qLbJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h7c8K)ntnf  
  { IT5AB?bxH  
  return (T1 & )r1; 6?b 9~xRW  
} X[\b!<C  
} ; Y0:y72mK  
8`XT`H  
template <> 55 )!cw4  
class holder < 2 > <*E{z r&  
  { a1R2ocC  
public : \Q7Nz2X  
template < typename T > R ,-y  
  struct result_1 9!zUv:;  
  { 2siUpmX  
  typedef T & result; Z;M]^?  
} ; /.l8Jb4  
template < typename T1, typename T2 > O'{UAb+-  
  struct result_2 =G2D4>q  
  { S/Pffal  
  typedef T2 & result; c+c3C8s*8  
} ; <GC<uB |p  
template < typename T > OiH tobM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1H`T=:P?  
  { w-*$gk]   
  return (T & )r; ^UHt1[  
} *9 M 5'  
template < typename T1, typename T2 > 'L4@|c~x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9`yG[OA  
  { i,=greA]"  
  return (T2 & )r2; -fFM-gt^t  
} o6,$;-?F_  
} ; jE|Ju:}&  
7K>FC T  
&;S.1tg  
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> >。 t-*oVX3D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H6X]D"Y,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ve#VGlI  
2j&-3W$^  
return l(i, j) = r(i, j); e@"1W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6Ko[[?Lf[  
E5qh]z (  
  return ( int & )i; ":EfR`A#  
  return ( int & )j; ]CsF} wr'z  
最后执行i = j; F#>?i}  
可见,参数被正确的选择了。 ig:,:KN  
A ^@:Ps  
nQ 2V  
k_?xi OSh  
xtMN<4#E  
八. 中期总结 xzTTK+D@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,=whwl "tA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fYU/Jn#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OBaG'lrZy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @ de_|*c  
%SuEfCM  
rt)70=  
&^$dHr6v  
fr kDf-P  
c+chwU0W  
九. 简化 t &XH:w&j  
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。 )u?pqFH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +X6x CE  
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: P6V_cw$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8wz%e(  
  +-*/&|^等 |fnP@k  
2. 返回引用。 >ly`1t1  
  =,各种复合赋值等 }la\?I  
3. 返回固定类型。 m`C c U`s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4UD<g+|  
4. 原样返回。 :#W40rUb  
  operator, }z:g}".4  
5. 返回解引用的类型。 )\#w=P  
  operator*(单目) 3`[f<XaL  
6. 返回地址。 mpfc2>6Il.  
  operator&(单目) '7AlE!7%  
7. 下表访问返回类型。 'lNy&  
  operator[] 5>+>=)*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !dQG 5v  
  operator<<和operator>> COPH)Bdq.  
Y-\/Y*;cd  
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。 &TYTeJ]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z]f_? @0  
))f%3_H  
template < typename Left > % B+W#Q`  
struct value_return Si#I^aF`%  
  { KPO?eeT.WZ  
template < typename T > C5oslP/@  
  struct result_1 sUA==k  
  { 9a}rE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <?UbzT7X  
} ; "`]G>,r_  
) *Mr{`  
template < typename T1, typename T2 > |hms'n0  
  struct result_2 JW[y  
  { 5ZeE& vG2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m?cC0(6  
} ; c ;_ T  
} ; C-!!1-Eq?:  
1|$V  
8q9HQ4dsL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iq'hel  
L -z37kG^  
下面我们来剥离functor中的operator() ?HwW~aO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6UK{0\0  
mYLqT$t.+  
return l(t) op r(t) ~/Gx~P]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =kvfe" N0e  
return op l(t) HE GMwRJG  
return op l(t1, t2) n,D~ whZx  
return l(t) op y'\BpP  
return l(t1, t2) op wG;#L7%  
return l(t)[r(t)] H]&a}WQ_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &4 Py  
/ blVm1F  
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: 7PQ03dtfg  
单目: return f(l(t), r(t)); (B|4wR\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4CA(` _i~  
双目: return f(l(t)); '.Iz*%"  
return f(l(t1, t2)); k"_i7  
下面就是f的实现,以operator/为例 :lj1[q:Y>  
(iub\`  
struct meta_divide ?+#|h;M8  
  { a@( 4X/|  
template < typename T1, typename T2 > ny# ?^.1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }  IJ  
  { 9))E\U  
  return t1 / t2; _BGw)Z 6  
} `x=W)o }  
} ; _'pow&w~  
$="t7C9S  
这个工作可以让宏来做: 2R9AYI  
533n z8&9@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~uqpF-.  
template < typename T1, typename T2 > \ WAr;g?Q8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t^eWFX  
以后可以直接用 "|P8L| @*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) irj{Or^k  
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 g/Q"%GN,  
(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。。。) :`('lrq  
MmUtBT  
vv='.R, D  
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 =!}n .  
A+3,y<j\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7&oT} Z  
class unary_op : public Rettype 'Cw&9cL9w  
  { b[5$$_[  
    Left l; UjCQ W:[  
public : 6)<g%bH!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (-k`|X"  
1, 5"sQ$  
template < typename T > Gk~QgD/Pix  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p4l^b[p  
      { YrlOvXW  
      return FuncType::execute(l(t)); #rZF4>c  
    } -+vA9,pI  
W(jXOgs+_  
    template < typename T1, typename T2 > G@s]HJ:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j7LuN  
      { \:>GF-Z(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `qP <S  
    } FR%9Qb7  
} ; [C1 .*Q+l  
IE/F =Wr  
z1wJ-l  
同样还可以申明一个binary_op QuG=am?l`  
5/U|oZM"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {NmpTb  
class binary_op : public Rettype <'s_3AC  
  { l#40VHa?S  
    Left l; k^A17Nf`2  
Right r; 6T3uv,2  
public : fL3Px  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &8kc0Z@y  
61qs`N=k  
template < typename T > : ?K}.Kb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SePPI.n  
      {  :{#%_^}k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &)(>e}es  
    } 2|="!c8K  
:exgdm;N  
    template < typename T1, typename T2 > c?@WNv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  m}t.E  
      { _8*}S=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~!PAs_O  
    } SZ/}2_;  
} ; Xr?(w(3  
2oY.MQD7iW  
7d9kr?3(U  
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 &G#LQl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3Z,J &d`[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +TA 'P$j  
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。 R^_7B(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q> ;u'3}  
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。。。 PvmmyF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x2-i1#j`;  
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) G8]DK3#  
下面是修改过的unary_op j$2rU'  
`2}Frw+?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |r5e#3w  
class unary_op kNC.^8ryz[  
  { {VB n@^'s  
Left l; , `4chD  
  i}fAjS:W  
public : t r)[6o#  
[w0@7p"7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -4rXOmiA  
n*'i{P]  
template < typename T > [r[IWy(}  
  struct result_1 .f1  
  { }OQaQf9V{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <)hA? 3J  
} ; {ylY"FA  
}01c7/DRP<  
template < typename T1, typename T2 > _*tU.x|DP  
  struct result_2 K-_XdJ\  
  { 74[wZDW|(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \a_75^2  
} ; e(e_p#  
7P+qPcRaP  
template < typename T1, typename T2 > JEw+5 MO@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4tQ~Z6Jn;  
  { J$aE:g6'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SG5GJCkc  
} [`F}<L."  
k-:wM`C  
template < typename T > q <, b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 11'^JmKA  
  { J AQ y  
  return OpClass::execute(lt(t)); fwkklg^  
} p`dH4y]D  
`u<\ 4&W  
} ; #9( 0.!v  
@3^D[  
?%|w?Fdx-  
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 _u[2R=h  
好啦,现在才真正完美了。 1g{-DIOmn  
现在在picker里面就可以这么添加了: Nldy76|g  
u<g0oEs)  
template < typename Right > r<%ua6@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b7^Db6qu  
  { h_( #U)z_3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Io(*_3V)B  
} 2`|gnVw  
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。 H%nA"-  
6-fdfU  
pmWt7 }  
+jEtu[ ;  
9}[UZN6  
十. bind Q.U wtH  
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。 '3p7ee&  
先来分析一下一段例子 Jw 4#u5$$Z  
^vj}  
s~z~9#G(6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |Ix{JP"Lk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3P.v#TEst  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8gHOs#\  
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。 A_y]6~Mu?~  
我们来写个简单的。 Nf]h8d~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [$Dzf<0  
对于函数对象类的版本: /e:kBjysJ  
j`D%Wx_  
template < typename Func > nrF5^eZ#  
struct functor_trait IjPCaH.:t  
  { wHR# -g'  
typedef typename Func::result_type result_type; O)aWTI  
} ; rA\6y6dFs  
对于无参数函数的版本: up@I,9C/  
8PB 8h  
template < typename Ret > m8T< x>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n9%&HDl4  
  { b2tUJ2p  
typedef Ret result_type; *QGyF`Go{  
} ; HM]mOmL90N  
对于单参数函数的版本: {f(RYj  
R<)^--n  
template < typename Ret, typename V1 > ( kKQs")  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^. p d'  
  { +_T`tmQ  
typedef Ret result_type; lz [s  
} ; O a%ZlEUF  
对于双参数函数的版本: 2.2G79 U,  
\C}_l+nY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vTl7x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r$cq2pkX  
  { 4G_At  
typedef Ret result_type; 3FgTM(  
} ; @2;/-,4O  
等等。。。 fP KFU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bzWWW^kNL  
%B~@wcI)W  
template < typename Func > ~-tKMc).X  
struct func_return YAsE,M+  
  { =j~vL`d2]  
template < typename T > a/{M2  
  struct result_1 VR XK/dZ  
  { P?o|N<46  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T!%J x.^  
} ; 8W2oGL6  
!de`K |  
template < typename T1, typename T2 > Rn_FYP  
  struct result_2 BW x=Q  
  { 6%B)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eUVhNg  
} ; GO]5~ 4k  
} ; @#2KmM~I  
 va [r~  
WyU\,"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *6aIDFNl  
eL_Il.:  
template < typename Func, typename aPicker > |" ag'h  
class binder_1 U[{vA6  
  { tF:AqR: (~  
Func fn; *t300`x  
aPicker pk; 0=k  
public : 1 \Z/}FT  
E1D0 un  
template < typename T > /8wfI_P>M"  
  struct result_1 uQYenCNXS  
  { b8LA|#]i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4x-K0  
} ; yVe<+Z\7  
dK41NLGQ  
template < typename T1, typename T2 > ;R]~9Aan  
  struct result_2 k`B S{,=  
  { _t>[gB,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l\WN  
} ; <~zPt&C]V  
:n,x?bM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6 w4HJZF~  
)fl+3!tq  
template < typename T > 7$mB.\|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @=6oB3tQA  
  { bT^(D^  
  return fn(pk(t)); ^B!()39R?  
} _+OCI%=:  
template < typename T1, typename T2 > jJD*s/o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iu.Jp92  
  { !j/54,  
  return fn(pk(t1, t2)); X0knM}5  
} LKBh{X0%(  
} ; mNOx e  
XXA.wPD-  
0ev='v8?  
一目了然不是么? av bup  
最后实现bind j&[u$P*K  
~KczP1p  
3e9UDN2  
template < typename Func, typename aPicker > m=25HH7enb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #nq_R  
  { %-[*G;c'w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z^Yy sf  
} Xp9] 9H.  
tgj 5l#P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LkWY6 ?$U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @0V4$OoFl  
&g~NkJc0c  
十一. phoenix LqLhZBU9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  F*_+k  
.,f]'!5  
for_each(v.begin(), v.end(), Z7I\\M  
( yL %88,/  
do_ ??f,(om  
[ \Vpv78QF;  
  cout << _1 <<   " , "  $Gcjm~  
] *z};&UsF{  
.while_( -- _1), I|wC`VgB  
cout << var( " \n " ) B`YD>oCN  
) ~~@dbB  
); JNo[<SZb  
^<_rE-k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mkq246<D~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mWU d-|Ul  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h]vEXWpG]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :!^NjO  
Wt.['`c<  
Y`3\Z6KlV  
template < typename Cond, typename Actor > >7r%k,`  
class do_while B|.A6:1g+  
  { <fE ^S  
Cond cd; Et y?/  
Actor act; Ezev ^O]   
public : G#ELQ/Q  
template < typename T > _St ":9'uU  
  struct result_1 ke k/C`7  
  { S$gLL kD1  
  typedef int result_type; JXHf$k  
} ; P/xE n_*v  
BF 0#G2`h>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `KZu/r-M9  
putRc??o;  
template < typename T > ui-]%~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P 5.@LN  
  { wp83E,  
  do Bw~jqDZ}|  
    { L9oLdWa(C  
  act(t); 6&QOC9JW+7  
  } x4h.WDT$  
  while (cd(t)); Gqj(2.AY  
  return   0 ; ^j@+!A_.Q  
} 'u%vpvF  
} ; vz)R84   
8llXpe  
NwdrJw9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >I-rsw2  
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。 &3J^z7kU  
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。 {jv+ J L"5  
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。 x!7r7|iV  
下面就是产生这个functor的类: fg lN_  
ox_DEg7l  
R"l6|9tmP  
template < typename Actor > B_D0yhh  
class do_while_actor |~#A?mK-  
  { IVy<>xpt  
Actor act; oW(EV4J"  
public : `$XB_ o%@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6=Wevb5YJ  
( P=WKZMPN  
template < typename Cond > ?:&2iW7z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @^DVA}*b)  
} ; (5CgC <  
=>kg]  
4GH&u,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +XSe;xk;rD  
最后,是那个do_ aX zb]">  
 ?!<Q8=  
7yXJ\(6R_  
class do_while_invoker lMG+,?<uK&  
  { 1GIBqs~-  
public : X&h?1lMJ /  
template < typename Actor > m`):= ^nC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bg/=P>2  
  { P{BW^kAdH  
  return do_while_actor < Actor > (act); D?UURURf  
} W /*?y &  
} do_; 2(x| %  
!* KQ2#e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Jw#7b[a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,0ilNi>  
最后来说说怎么处理break和continue &5.J y2hO]  
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。 ! 2knS S  
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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