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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u=(H#o<#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {]+ jL1  
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, ^it4z gx@  
=fY lzZh  
BfX%|CWh  
0Wa#lkn$I  
  class filler K3La9O)>  
  { +nU',E  
public : Xfj)gPt}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CKJAZ2  
} ; g<M0|eX@~  
A$/KP\0Y2  
]a8eDy  
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: g* %bzfk=|  
*hV4[=  
1oB$MQoc  
|p;4dL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bAUHUPe  
ozVpfs  
ZQ@3P7T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7TP$  
#g,H("Qy({  
[`q.A`Fd  
Gj6<s./  
二. 战前分析 Lt>?y& CcQ  
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。 "K 8nxnq  
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 3 Q@9S  
yxqTm%?y  
wyp{KIV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MY&<)|v\  
  /* --------------------------------------------- */ TV<Aj"xw  
vector < int *> vp( 10 ); pH^ z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b7Yq_%+  
/* --------------------------------------------- */ cS4xe(n8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  1U  
/* --------------------------------------------- */ nZe\5`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AmZuo_  
  /* --------------------------------------------- */ bG52s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [S%J*sz~  
/* --------------------------------------------- */ HP#ki!'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9_eS`,'  
5qGGu.$Ihi  
gEE9/\>%-  
,dOMW+{  
看了之后,我们可以思考一些问题: u]R$]&<  
1._1, _2是什么? )ukF3;Gt  
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。 AYt*'Zeg!s  
2._1 = 1是在做什么? ;jF%bE3  
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。 iL+y(]  
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。 r9<V%PH v  
fa"\=V2S  
ZH% we  
三. 动工 v< Ty|(gd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K@HLIuz4t  
W.IH#`-9E  
V w7WK  
O /vWd "  
template < typename T > @#A!w;bz  
class assignment _n7%df  
  { aJa.U^1{  
T value; {QMN=O&n  
public : O 3G:0xF  
assignment( const T & v) : value(v) {} WBa /IM   
template < typename T2 > ;>5,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,|A{!j`  
} ;  $<:'!#%  
vpi l$Uq  
(VEp~BW@-R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;e2Ij  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (,shiK[5f  
_;#9!"&  
2av*o~|J*:  
Zct!/u9 Q  
  class holder I-TlrW=t  
  { <vL}l:r  
public : f*v1J<1#  
template < typename T > {|Bd?U;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2HSb.&7-G  
  { l`* ( f9Q  
  return assignment < T > (t); 4Q$!c{Y r  
} 2!BsEvB(  
} ; 6oYIQ'hc  
pG~'shD~Dn  
7pz\ScSe  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @\!ww/QT  
K0LbZMn,/  
  static holder _1; :4U0I:J#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2?*||c==*  
X'jr|s^s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {-J:4*`  
而不用手动写一个函数对象。 3hLqAj  
72u db^  
v:?o3 S  
9Eu #lV  
四. 问题分析 sLZ>v  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 6A.P6DW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -nOq\RYV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v"/TmiZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZOC#i i`:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >GmN~"iJ  
QTfu:m{  
五. 问题1:一致性 RvR:e|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >2u y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lf6|.  
XO%~6Us^  
struct holder loBtd%wY  
  { TH YVT%v  
  // vkuc8 li  
  template < typename T > m!0N"AjA  
T &   operator ()( const T & r) const ex!XB$X  
  { Qne0kB5m  
  return (T & )r; IyOpju)?  
} @R UP$  
} ; UDM yyVd  
4j{oaey  
这样的话assignment也必须相应改动: ?|lIXz  
6Etss!_  
template < typename Left, typename Right > %6Rn4J^^  
class assignment `/0u{[  
  { VjY<\WqbS  
Left l; `On3/gU|  
Right r; P,U$ %C!  
public : Hg aZbb>'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }I]W'<jY  
template < typename T2 > l0:5q?g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j3{HkcjJG  
} ; mTJ"l(,3  
jFG5)t<D  
同时,holder的operator=也需要改动: 3(C :X1  
_F^$aZt?e  
template < typename T > @UV{:]f~e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2uEhOi0I  
  { bQ"N ;d)e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6< >SHw  
} Ch7Egz l7?  
i%MA"I\9  
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。 SOs,)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,z[(k"  
t$5jx  
return l(rhs) = r; ZtR&wk  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Za0gs @$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: St2Q7K5s{  
0E1=W 6UZ  
template < typename Tp > ~{P:sjsU  
class constant_t vtZ?X';wh  
  { >D~w}z/fk  
  const Tp t; 1AT'S;`  
public : pqH4w(;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "$DldHC  
template < typename T > c|Y!c!9F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R^6Zafp  
  { Mi?}S6bp  
  return t; fnWsm4  
} S/fW/W*/}  
} ; CL1 oAk  
M J\r 4n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +sRP<as  
下面就可以修改holder的operator=了 `s%QeAde  
/ gu3@@h  
template < typename T > 'in@9XO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kW +G1|  
  { ).Gd1pE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :3 y_mf>  
} $kl$D"*0  
nj  
同时也要修改assignment的operator() E(;i>   
x2m]Us@LIU  
template < typename T2 > LipxAE?O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9~~UM<66W  
现在代码看起来就很一致了。 `.8UKSH+  
V^2-_V]8  
六. 问题2:链式操作 \K}aQKB/j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8U=A{{0p  
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。 o:9$UV[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B2(,~^39  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b2s~%}T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s7"i.A  
Z/7dg-$?'0  
template < typename T > ^j=bObaX  
struct result_1 ${>DhfF  
  { ?:/|d\,7@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <m]wi7  
} ; n_9x"m$  
F@EJtwLd5y  
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: >A=\8`T^  
(bvoF5%  
template < typename T > nB&j   
struct   ref R04J3D|  
  { SK-W%t  
typedef T & reference; @[v8}D  
} ; H(&Z:{L  
template < typename T > 8(Fu  
struct   ref < T &> f'_M0x  
  { L=g_@b   
typedef T & reference; ^/a*.cu  
} ; 8^vArS;  
P#*n3&Uu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *Ru2:}?MpS  
%E.S[cf%8&  
template < typename T > 4| f}F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `)tA YH  
  { HTR1)b  
  return l(t) = r(t); H#Q;"r3  
} M BVOfEMj  
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。 |7c `(.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )5GQJiY  
mgcN(n1  
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 Vhph`[dC{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z 6cYC,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I N_gF_@%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C{&)(#*L  
最后的布局是: K'Spbn!nC  
                Add 0H+c4IW  
              /   \ #8UseK  
            Divide   5 u]bz42]  
            /   \ LS6ry,D"7  
          _1     3 8t[t{"  
似乎一切都解决了?不。 d.cCbr:  
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。  C0<YH "  
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。 U&Ab# m;  
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: _-TOeP8#94  
HsH <m j  
template < typename Right > 6#|qg*OS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >qpqQ; bm  
Right & rt) const 8Zw]f-5x\  
  { ls @5^g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ay%:@j(E  
} wv^b_DR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  Q; 20T  
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。 +'%\Pr(  
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。 afUTAP@  
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。 (Fqa][0  
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。 @ef$b?wg  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? RH~sbnZ)F  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: b{pg!/N4  
Hg whe=P  
template < class Action > &^+3er rO  
class picker : public Action u`6/I#q`  
  {  i6 L  
public : >BJ}U_ck  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |D<+X^0'  
  // all the operator overloaded *l-`<.  
} ; m^A]+G#/  
"K ?#,_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 n$W"=Z;`  
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: jsdBd2Gdc  
 2d~LNy  
template < typename Right > ?4sJw:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1ktHN: ta  
  { Tq#<Po $  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =G>.-Qfs  
} q^]tyU!w  
Q!]IG;3Sx|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _+n;A46  
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。 w[sR7T9*  
[Xh\m DU.  
template < typename T >   struct picker_maker [>p6   
  { b0YNac.l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \u8,!) 4i  
} ; ~p^7X2% !  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q c3?}os2  
  { )E~_rDTl  
typedef picker < T > result; QkE,T0,/?h  
} ; : I)Gv  
!.X _/$c  
下面总的结构就有了: {82rne `[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 UE;Bb*<   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 w+Vk3c5uI)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EzpwGNfz}  
至此链式操作完美实现。 x~Agm_Tu+'  
6RP+4c  
Mr.JLW  
七. 问题3 L$}g3{  
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。 PGY9*0n  
}$:#+ (17  
template < typename T1, typename T2 > u<kD}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9v$qrM`8  
  { >2Ca5C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s|gp  
} gIBpOPr^d  
A6i et~h[  
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: [Auc*@  
m>YWxa   
template < typename T1, typename T2 > CO'ar,  
struct result_2 f?0D%pxc}&  
  { 1 7i$8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /x/4NeD  
} ; ((cb4IX  
6Hn)pD#U  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m#MlH=-  
这个差事就留给了holder自己。 P}l#VJWp  
    _uJVuCc  
>HIt}Zh  
template < int Order > ZOn_dYjC  
class holder; J | q^+K  
template <> @?d?e+B  
class holder < 1 > 5& *zY)UL  
  { !EM#m@kZ{  
public : `*d{PJTv  
template < typename T > 8T7f[?  
  struct result_1 G h=<0WaF=  
  { ?} X}#  
  typedef T & result; JT#7yetk'  
} ; B0"0_n7-  
template < typename T1, typename T2 > HT&p{7kFm  
  struct result_2 'z-D%sCA  
  { h"8QeX:((  
  typedef T1 & result; 0[i}rC9&  
} ; VY_f =  
template < typename T > 1vsu[n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6}STp_x  
  { JaFUcpZk$  
  return (T & )r; eQ\jZ0s;p  
} 6y9C@5p}B  
template < typename T1, typename T2 > u?Z <n:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `I{tZ$iD  
  { ?UJSxL  
  return (T1 & )r1; ?~ ?H dv  
} {wv&t R;  
} ; }1F6?do3&  
&M= 3{[  
template <> EIPnm%{1  
class holder < 2 > c"qPTjY  
  { w49{-Pp[  
public : /4-}k  
template < typename T > k{{hZ/om  
  struct result_1 p_9g|B0D  
  { lZvS0JS  
  typedef T & result; C/y(E |zC$  
} ; zU b8NOi  
template < typename T1, typename T2 > 44j,,k  
  struct result_2 ]<q'U> N  
  { 7dHIW!OA  
  typedef T2 & result; ,m:6qdN  
} ; . v\PilF  
template < typename T > jOv~!7T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H@4/#V|Uy  
  { [n!x&f8Xh  
  return (T & )r; m\?\6W k  
} E9L!)D]Y  
template < typename T1, typename T2 > 4]IKh,jT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k{1b20  
  { |e+aZ%g  
  return (T2 & )r2; Y!it!9  
} Pr2;Kp  
} ; I5Q~T5Ar  
5v+L';wx[T  
?eVj8 $BQo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %!yxC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D$mf5G &  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @C07k^j=U  
",QPb3  
return l(i, j) = r(i, j);  Zsgi{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #?Wo <]i  
1EuK, :x  
  return ( int & )i; "5h_8k~sQ  
  return ( int & )j; @ce3%`c_  
最后执行i = j; CZ2iJy  
可见,参数被正确的选择了。 2n(ItA  
H<XlUCr_~+  
E)Srj~$d  
Z>&K&ttJ  
-aT=f9u  
八. 中期总结 3r`<(%\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {>A 8g({i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k5C>_( A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TGtyJ3x\   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^7<[}u;qF  
 -?Ejbko  
, uO?;!t  
"&}mAWT%If  
g&XhQ.aa  
[*t U}9  
九. 简化 ,.h$&QFj;  
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。 1MpX] j8C#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RRNH0-D1l  
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: [m %W:Ez  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @| P3  
  +-*/&|^等 P.!;Uf}32  
2. 返回引用。 [{?;c+[  
  =,各种复合赋值等 *n,UOHlO  
3. 返回固定类型。 m qpd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 69rwX"^  
4. 原样返回。 F46O!xb%  
  operator, l=,.iv=W  
5. 返回解引用的类型。 D?%e"*>  
  operator*(单目) M{G$Pk8[  
6. 返回地址。 uFWvtL?;_  
  operator&(单目) lR, G;  
7. 下表访问返回类型。 YyG~#6aCh  
  operator[] ~ J%m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b~F!.^7Q  
  operator<<和operator>> 1BTgGF  
"AV1..mu  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 a~6ztEhGm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <e[!3,%L  
3JTU^-S<  
template < typename Left > 9W$m D w6f  
struct value_return E $<;@  
  { w9'H.L q  
template < typename T > {Qm6?H  
  struct result_1 ?F9hDLX  
  { A<a2TXcIE3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C CLfvex  
} ; e K\|SQb  
 Pb*q;9  
template < typename T1, typename T2 > s8{-c^G:R  
  struct result_2 UP5%C;  
  { ^GrNfB[Qu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m)(SG  
} ; LciL/?  
} ; C5BzWgK  
G#^m<G^M  
^Kb9@lz/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _T_PX$B  
fp,1qzU[k  
下面我们来剥离functor中的operator() [f /v LLK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .QNjeMu.  
6vMDm0sv  
return l(t) op r(t) Z3Bo@`&?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S.qk%NTTD  
return op l(t) t*eleNYeS~  
return op l(t1, t2) U.d'a~pH  
return l(t) op ^ yY{o/6  
return l(t1, t2) op S83]O!w0  
return l(t)[r(t)] *;>V2!N=U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yY-FL`-  
[]^PJ  
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: fma tc#G  
单目: return f(l(t), r(t)); WT;.>F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XCKY xv&  
双目: return f(l(t)); cw*(L5b u  
return f(l(t1, t2)); *pDXcURw  
下面就是f的实现,以operator/为例 |TC3*Y  
)i},@T8[  
struct meta_divide f_^ix  
  { ;bUJ+6f:  
template < typename T1, typename T2 > 2O}s*C$Xav  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) de*,MkZN  
  { (YaOh^T:|  
  return t1 / t2; L3-<Kop  
} 1v>  
} ; WHZe)|n  
Y8x(#qp,  
这个工作可以让宏来做: hWl""66+5  
K7)j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,Zf :R  
template < typename T1, typename T2 > \ !"Z."fm*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MoC*tImWR  
以后可以直接用 > u'/$ k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) > #Grf)@"6  
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 azz#@f1  
(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。。。) 5<'n  
4SX3c:>  
DQL06`pX/  
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 KIXwx98  
o06A=4I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'vqj5YTj  
class unary_op : public Rettype Qi(e`(,'  
  { /1[}G!  
    Left l; @5<]W+jk4  
public : e'}ePvN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D2hAlV)i(  
~(w=U *  
template < typename T > Hsd|ka$x>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *l-Dh:  
      { > Z.TM=qj  
      return FuncType::execute(l(t)); ,f-T1v"  
    } jQH5$  
=B3!jir  
    template < typename T1, typename T2 > ;] l{D}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j SUAU}u!M  
      { ' 91u q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FJ3:}r6 "  
    } )<H 91:.  
} ; 's56L,^:  
1I:"0("}  
ZmYa.4'L  
同样还可以申明一个binary_op 4iL.4Uj{N  
~T;a jvJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^`hI00u(  
class binary_op : public Rettype Ba\wq:  
  { h4$OXKme?  
    Left l; C+Fh$  
Right r; \'}/&PCkr  
public : j L>I5f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N9>'/jgZX  
Jq$6$A,f  
template < typename T > softfjl&l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '.}6]l  
      { yNb#Ia  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); utFcFd X  
    } {Q#Fen ;y|  
iuH8g  
    template < typename T1, typename T2 > qxg7cj2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7~%  
      { F$sF 'cw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I;kUG_c(4  
    } P?3YHa^up  
} ; V5(tf'  
OyG_thX  
7E\K!v_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jl 30\M7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sJjl)Qs)T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >? A `C!i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w# gU1yu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z9);e8ck  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8h@)9Q]d\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l/y Kc8^<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |GVGny<  
下面是修改过的unary_op &EbD.>Ci  
;s!ns N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TGt1d  
class unary_op #:Sy`G6!?  
  { -G^t-I  
Left l; bdsHA2r`s  
  tc49Ty9$[  
public : j4 &  
c}I8!*\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @88z{  
cQ8$,fo  
template < typename T > _n Iqy&<  
  struct result_1 4LB9w 21  
  { tl,x@['p`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &d|VH y+  
} ; EU&3Pdnd  
,nu7r1}  
template < typename T1, typename T2 > /Mi-lh^j-  
  struct result_2 9B?t3:  
  { sgb+@&}9n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I W] 841  
} ; ~gLEhtW  
w'zO(6 `  
template < typename T1, typename T2 > )2^/?jK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8ZDqqz^C0  
  { 0u&?Zy9&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uYFcq  
} T0]%(F/8  
D=I5[t0c4  
template < typename T > ;]#4p8lh+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;o)`9<es!2  
  { A86lyBDQ*  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZjI/zqBm  
} nm:let7GB  
V~uA(3\U  
} ; e2=,n6N]c  
-R8!"~o  
=ZJ?xA8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w or'=byh\  
好啦,现在才真正完美了。 >!v,`O1  
现在在picker里面就可以这么添加了: g#KToOP  
MIXrLh3  
template < typename Right > I?B,rT3 h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pTV@nP  
  { &T{B~i3w8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R82Zr@_  
} 3 Q%k (,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 e5/ DCz  
 [k&s!Qp  
id[>!fQ=Y  
V.a]IkK'K  
4Z T  
十. bind '14l )1g.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 j C1^>D  
先来分析一下一段例子 4kY{X%9  
e#eO`bT  
^N}~U5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1r:fxZO\Vd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4uAb LSh9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m$y$wo<K[7  
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。 !L.z4n,n+  
我们来写个简单的。 H1ui#5n2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ht cO ~b  
对于函数对象类的版本: F]&J%i F[  
&#b>AAx$2Y  
template < typename Func > <~8f0+"  
struct functor_trait PG~m-W+  
  { #uw*8&%0  
typedef typename Func::result_type result_type; fdEj#Ux<H  
} ; g:e8i~  
对于无参数函数的版本: K|J#/  
Y(!)G!CMc  
template < typename Ret > UmI@":|-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 96V, [-arf  
  { 3SB7)8Id1  
typedef Ret result_type; }lvP|6Y: y  
} ; @_(@s*4W  
对于单参数函数的版本: J<$'^AR9"q  
4}YT@={g}  
template < typename Ret, typename V1 > (pxz#B4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ywb)h^{!  
  { {ZYCnS&?CL  
typedef Ret result_type; 6Q?6-,?_  
} ; *Lk&@(  
对于双参数函数的版本: D '_#?%3^  
Yiw^@T\H`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7X3l&J2C4l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7a.#F]`  
  { 1Y0oo jD  
typedef Ret result_type; ;8xn"G0}a  
} ; `DY4d$!4  
等等。。。 OZ]3OL,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F^v{Jqc  
eOmxA<h  
template < typename Func > ;8x^9Q  
struct func_return /(L1!BPP9m  
  { rW>'2m6HU  
template < typename T > >0okb3+  
  struct result_1 e&7}N Za  
  { v__Go kj-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RX|&cY>  
} ; (#Kvm  
%_LHD|<  
template < typename T1, typename T2 > r ($t.iS  
  struct result_2 ',ybHW%D%i  
  { ba1QFzN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x,*t/nzR  
} ; jM@I"JZ b  
} ; 2"K~:Tm#w  
!g:G{b  
?\$/#zak  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (c7{dYV  
VrL>0d&d  
template < typename Func, typename aPicker > g/Nj|:3  
class binder_1 5DBd [u3  
  { /r{5Lyk*  
Func fn; U"G+su->e  
aPicker pk; o;P;=<  
public : (NV=YX?s  
qO'5*d;!d  
template < typename T > ~$obcW1  
  struct result_1 -Af`AX  
  { ] ]-0RJ=S?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _C#( )#  
} ; H~K2`Cr)4  
MX_a]$\ :n  
template < typename T1, typename T2 > l;FgX+)  
  struct result_2 R20GjWy=  
  { KD*4n'm!>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r?>Hg+  
} ; {v'Fg  
/[T8/7;_l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TBp5xz`  
#gT^hl5/  
template < typename T > J}u1\Id%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ku{-^7  
  { a2FIFWvW  
  return fn(pk(t)); ~ +$><qj  
} 4hz,F/ I  
template < typename T1, typename T2 > 6%y: hLT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q &o=4  
  { @_nhA/rlc  
  return fn(pk(t1, t2)); \kO_"{7n  
} #ms98pw%5  
} ; nxRrmR}F  
(R,n`x2^  
mMWNUkDq  
一目了然不是么? ) O^08]Y g  
最后实现bind o~>go_Y  
\F3t&:  
k3kqgR*  
template < typename Func, typename aPicker > ;VBfzFH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ } L$[P  
  { 5ZxBmQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )g F9D1eA  
} %QbrVl+  
[uHI 6Q#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S"z4jpqn3  
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。 RO8Ynm2 <  
U.x.gZRo[  
十一. phoenix V(0[QA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Or|LyQU  
)Ggx  
for_each(v.begin(), v.end(), gJ7pu N  
( L+CSF ]  
do_ )HE yTHLtJ  
[ Pl6=._  
  cout << _1 <<   " , " S>Y?QQ3#wp  
] Ymvd= F   
.while_( -- _1), 1OL~)X3  
cout << var( " \n " ) :b-(@a7>  
) D1k]  
); XrF9*>ti?  
P.7B]&T6  
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: lU& IS?^?  
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 iiscm\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DdgFBO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S3f BZIPp  
/#5ZP\e  
JN!YRcj  
template < typename Cond, typename Actor > Bnv%W4  
class do_while R4;6Oi)  
  { lHXH03  
Cond cd; zYsGI<4  
Actor act; rz*Jmn b  
public : yvvR%]!.  
template < typename T > ER+[gT1CQ  
  struct result_1 [u:_J qf-  
  { fM{Vy])J  
  typedef int result_type; ?K"]XXsI  
} ; tA.C"  
R,lr&;a8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t!GY>u>`  
k6\c^%x  
template < typename T > #oI`j q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WYL.J5O  
  { 3#unh`3b  
  do =Ju}{ bX  
    { \D=B-dREq  
  act(t); J/Li{xp)Lg  
  } l ki(_ @3  
  while (cd(t)); ,*30Q  
  return   0 ; H2}i .  
} f?QD##~;  
} ; !Fi)-o  
{Bx\Z0+'&  
hSmM OS{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v:'y&yS  
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。 2+HiaYDZ  
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。 #]2u!a ma  
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。 .:}\Z27-c  
下面就是产生这个functor的类: !=pemLvH  
Zh$Z$85p  
~7v^7;tT  
template < typename Actor > whshjl?a  
class do_while_actor  Sk-Ti\  
  { E_P]f%  
Actor act; 7VraWW`H'  
public : V#gXchH[L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?zEgN!\R)  
=0S7tNut  
template < typename Cond > 4|qp&%9-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p%BO:%v  
} ; k95vgn%  
&IPT$=u  
hwJ.M4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $HRpG  
最后,是那个do_ |j;`;"+B  
6tM{cK%v1  
-kO=pYP*O  
class do_while_invoker ocvBKsfhE`  
  { 8eNGPuoL)  
public : 7^1ikmYY  
template < typename Actor > [0 $Y@ek[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `?:'_K i  
  { 0)Z7U$  
  return do_while_actor < Actor > (act); #AHIlUH"m  
} +_<# 8v  
} do_; 4dO>L"  
u4Sa4o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T!n<ya!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v'uQ'CiH  
最后来说说怎么处理break和continue IKt9=Tx  
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。 D~<GVp5T  
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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