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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SrJGTuXg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o#gWbAG;]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, P[ck84F/  
*?>T,gx}  
E\EsWb  
u8g~  
  class filler v`x.)S1  
  { Tc:)- z[o  
public : FFpT~.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }W8;=$jr  
} ; e4_rC'=  
c )g\/  
RnE4<Cy  
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: w<3#1/g!2B  
>J?fl8  
o4,6.1}  
SmH=e@y~Lx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /NFj(+&g+  
Fb>?1i`RN  
1{. |+S Z!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `?@}>.  
u@M,qo`  
]Sz:|%JP1  
e}7lBLK]*  
二. 战前分析 n\'4  
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。 yYYSeH  
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 E GS)b  
(gU!=F?#m  
)m)-o4c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bahm]2  
  /* --------------------------------------------- */ |F[+k e  
vector < int *> vp( 10 ); KqJs?Won  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 50wulGJud  
/* --------------------------------------------- */ 9>/4W.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iC~^)-~H=w  
/* --------------------------------------------- */ 9T9!kb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _Y4` xv0/  
  /* --------------------------------------------- */ Y =I'czg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =v&hWjP  
/* --------------------------------------------- */ >Q;l(fdj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n'LrQU  
[yQt^!;  
_8J.fT$${  
sb*G!8j  
看了之后,我们可以思考一些问题: !;{7-~  
1._1, _2是什么? HM1Fz\Sf  
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。 q~o<*W   
2._1 = 1是在做什么? :\c ^*K(9  
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。 m? }6)\ob  
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。 a#k6&3m&  
P|E| $)m  
 8q!]y6  
三. 动工 1(R}tRR7R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f~R(D0@  
E CuH%b^,  
%)1?TU  
7Q9 w?y~c  
template < typename T > B dfwa  
class assignment ;xj?z\=Pg  
  { bsli0FJSh'  
T value; T3<4B!UB&  
public :  9Q.Yl&A  
assignment( const T & v) : value(v) {} lrE5^;/s1  
template < typename T2 > ML 9' |  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gz9j&W.  
} ; z&\a:fJ&  
Dml;#'IF3  
/36:ms A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G~a ZJ,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {}przrU^c  
&Z@o Q  
RbnVL$c  
,[KD,)3y  
  class holder &6!)jIWJ  
  { vh%B[brUJ  
public : nR~@#P\  
template < typename T > T?0eVvM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BDDlQci38  
  { vA{-{Q  
  return assignment < T > (t); F/{!tx  
} T'9'G M  
} ; Sz`,X0a  
RtS+<^2a;  
? OM!+O  
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: 1CZgb   
<'oQ \eB  
  static holder _1; 6d}lw6L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F)QDJE0  
]_gU#,8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q3!bky\  
而不用手动写一个函数对象。 lUZ+YD4  
.`eN8Dl1  
h[Y1?ln&h  
 kDioD  
四. 问题分析 bAqA1y3=  
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。 .L~AL|2_  
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。 (w3YvG.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2/^3WY1U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ES7s1O$#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C,r;VyW6BI  
*i%d,w0+  
五. 问题1:一致性 ~36!?&eA8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d7upz]K9g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q|(HsLs  
g! |kp?  
struct holder ;6$jf:2m  
  { KZE,bi: ~  
  // rb.N~  
  template < typename T > n_A3#d<9  
T &   operator ()( const T & r) const vk^xT  
  { n7[V&`e_  
  return (T & )r; S,UDezxg  
} <]2wn  
} ; d$!RZHo10V  
{EQOP]  
这样的话assignment也必须相应改动: g) jYFfGfH  
chX"O 0?"  
template < typename Left, typename Right > )ez9"# MH'  
class assignment 99QU3c<.  
  { 3=j"=-=  
Left l; PJH&  
Right r; kl:Bfs)b  
public : /U9"wvg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f]CXu3w(J  
template < typename T2 > VTE .^EK!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;e*!S}C,  
} ; 7!E,V:bt'  
} q8ASYNc  
同时,holder的operator=也需要改动: zrb}_  
"chDg(jMZ  
template < typename T > ~9@UjQ^)F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kxv1Hn"`{E  
  { .ioEI sg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hwv/AnX~O  
} 4V`G,W4^J  
a:w#s}bL  
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。 (GfZ*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G 3ptx! D  
JWxwJex  
return l(rhs) = r; R6->t #n,  
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。  @q) d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P*j|.63  
8":Q)9;%  
template < typename Tp > mC#>33{  
class constant_t =I_'.b  
  { M_DwUS 1?  
  const Tp t; eaU  
public : eHUOU>&P]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M o|2}nf  
template < typename T > !4+<<(B=E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [nq@mc~<  
  { FS.L\MjV]U  
  return t; ~k5W@`"W  
} $6IJ P\  
} ; [$UI8tV  
}Q+|W=2t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C0Z=~Q%  
下面就可以修改holder的operator=了 d<Tc7vg4|U  
{' H(g[k  
template < typename T > \  Cj7k^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f|g g  
  { aN3;`~{9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?a]mDx>xh  
} )4;`^]F  
+=)+'q]S  
同时也要修改assignment的operator() jebx40TA3  
qH_Dc=~la  
template < typename T2 > "m>81-0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } COlaD"Y  
现在代码看起来就很一致了。 'J|_2*  
MolgwVd  
六. 问题2:链式操作 )+Pus~w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5"H=zJ=r  
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。 \~wMfP8  
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。 d0> zS  
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。 9lE_nc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >yDZw!C  
/>>\IR  
template < typename T > _)-o1`*-  
struct result_1 mX|ojZ  
  { 7{Wny&[0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dAj$1Ke  
} ; ]]yO1x$Kk  
I%Z  
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: 3Zh)]^  
lu/ (4ED  
template < typename T > BJ(M2|VH  
struct   ref OZ;*JR:  
  { =2x^nW  
typedef T & reference; w4Z'K&d=  
} ; f%hEnZv  
template < typename T > \73ch  
struct   ref < T &> apxph2yvS  
  { u]@['7  
typedef T & reference; wz8yD8M  
} ; ^<AwG=  
+"VP-s0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +"@ .8m  
(7*}-Uy[C  
template < typename T > 6W Ur QFK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <a+Z;>  
  { jz0T_\8D`  
  return l(t) = r(t); 3;Fhg!Z O  
} :BT q!>s  
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。 syK^<xa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TS5Q1+hWHV  
@lph)A Nk  
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 k VQ\1!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rrv%~giU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [0 e_*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [ikOb8 G#  
最后的布局是: xId.GWY1  
                Add KK &?gTa  
              /   \ A5w6]:f2  
            Divide   5 Du){rVY^d  
            /   \ as=LIw}Q4  
          _1     3 n'w.; q  
似乎一切都解决了?不。 PFK  '$  
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。 WuW^GC{7  
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。 g=o4Q< #^y  
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: B7vpsSL  
@s^-.z  
template < typename Right > #3d(M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7VI*N)OZ8  
Right & rt) const @\I#^X5lv  
  { Rws3V"{`[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -Y;3I00(  
} *uvQ\.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )sp+8  
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。 FC"8#*x  
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。 :eLVC7'  
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。 wec)Ctj+  
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。 lb1Xsgm{  
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? 5*D/%]YsD  
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: 2GStN74Xr  
9~YMyg(Z  
template < class Action > O|UC ?]6  
class picker : public Action {FTqu.  
  { !0E&@X:-  
public : WOf 4o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]M'=^32  
  // all the operator overloaded L&OwPd  
} ; 61 ~upQaR  
t&Og$@  
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。 BL58] P84  
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: RzusNS  
$u6 3]rypm  
template < typename Right > '[O;zJN;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h`.&f  
  { y18Y:)DkL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &G$Ucc `  
} KCDE{za  
P L+sR3bR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s&J]zb`  
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。 R_xRp&5  
/|#fejPh  
template < typename T >   struct picker_maker t);/'3|  
  { Vs{|xG7W D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e(8Ba X _  
} ; 0Fr?^3h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Oz#{S:24M+  
  { d*Fj3Wkx  
typedef picker < T > result; Q)z8PQl O  
} ; sFTy(A/  
ji,kkipY?w  
下面总的结构就有了: RY*U"G0#w  
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。 5i{j' {_(8  
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。 EDs\,f}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,3 u}x,  
至此链式操作完美实现。 O%HHYV%[m  
,wdD8ZT'Ip  
9@)O_@=  
七. 问题3 h3@v+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。 t<?,F  
Y:)e(c"A  
template < typename T1, typename T2 > B^jc3 VsR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t@+}8^ M  
  { m<2M4u   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BJo*'US-Q  
} ?5 [=(\/.  
W'u>#  
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: vEz"xz1j!]  
ib791  
template < typename T1, typename T2 > _2 osV[e  
struct result_2 N=g"(%  
  { SOvF[,+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `n?DU;,  
} ; R .2wqkY  
Ef13Q]9|  
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? 0Z]!/AsC  
这个差事就留给了holder自己。 YkQd  
    1]/.` ]1  
g9 5`.V}  
template < int Order > @2v_pJy^  
class holder; 2gVm9gAHUd  
template <> 2SR:FUV/  
class holder < 1 > t#eTV@-  
  { Hl |z</*+  
public : 3%=~) 7cF  
template < typename T > G'aDb/  
  struct result_1 tcog'nAz  
  { y Fq&8 x<X  
  typedef T & result; =[jXe  
} ; hqkz^!rp  
template < typename T1, typename T2 > 4tmAzD  
  struct result_2 0%I=d  
  { I4?5K@a  
  typedef T1 & result; D*|Bb?  
} ; 4x[S\,20  
template < typename T > 07=mj%yV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t}/( b/VD  
  { x `)&J B  
  return (T & )r; =kG@a(-  
} Q>1[JW{$}  
template < typename T1, typename T2 > KL Xq\{X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [0D .K}7|  
  { ijx0gh`~  
  return (T1 & )r1; 0>Z_*U~6  
} ~z;FP$U  
} ; O463I.XAP  
-v|qZ'  
template <> zjoq6  
class holder < 2 > e6RPIg  
  { C8i^P}y  
public : ZO c)  
template < typename T > o J;$sj  
  struct result_1 rguCp}r  
  { K0Fh%Y4)QH  
  typedef T & result; s.NGA.]$  
} ; WaR`Kp+>  
template < typename T1, typename T2 > %FIE\9  
  struct result_2 _b;{_g  
  { y7Df_|Z  
  typedef T2 & result; N_[*H  
} ; xe&i^+i  
template < typename T > 3WIk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O/(xj2~$ J  
  {  l"]}Ts#  
  return (T & )r; P3 ^Y"Pv?  
} w}cPs{Vi"  
template < typename T1, typename T2 > j]/RC(;?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fMyti$1~  
  { oIj#>1~c%  
  return (T2 & )r2; ]}2ZttQ?  
} '}bgLv  
} ; ;cN{a&  
>[=^_8M  
9j:"J` '  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 < F+l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C/6V9;U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :'*~uJrR  
3y8G?LL/[7  
return l(i, j) = r(i, j); 9\JF`ff_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j9+w#G]hV  
161xAig  
  return ( int & )i; >]5P 3\AQV  
  return ( int & )j; W#WVfr  
最后执行i = j; Sa;qW3dt3E  
可见,参数被正确的选择了。 tS8u  
?o#%Xs  
?zHPJLv|Y  
L<{i ,'M  
n$,*|_$#  
八. 中期总结 E#t>Qn  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =]Jd9]vi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _Qi&J.U>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *>qp:;,DKP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q%mB |i|  
':m,)G5&  
ly3\e_z:G  
HcSXsF  
Y,t={HiclX  
,0HRAmG  
九. 简化 F,)%?<!I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 j*TYoH1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 __GqQUQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: VUR|OV%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T\ >a!  
  +-*/&|^等 1 \6D '/G  
2. 返回引用。 1gN=-AC  
  =,各种复合赋值等 !LN?PKJ  
3. 返回固定类型。 s'J:f$flS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g:Xhw$x9  
4. 原样返回。 :\7X}n*&  
  operator, ls:w8 &`*  
5. 返回解引用的类型。 ~d*(=G  
  operator*(单目) p/@smke  
6. 返回地址。 74k dsgQf  
  operator&(单目) p\aaJ  
7. 下表访问返回类型。 o;<Xo&  
  operator[] 3Xy-r=N.l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 en*GM}<V  
  operator<<和operator>> x!58cS*  
(uZ&V7l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 wLJ:\_Jaf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "J8vjr1/  
0Bi.6r  
template < typename Left >  e5*hE  
struct value_return OL,TFLn4  
  { ^qQZT]  
template < typename T > |My4SoOF  
  struct result_1 WQL\y3f5  
  { S<@7_I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %Ax3;g#  
} ; % *INT  
NmJWU:W_@  
template < typename T1, typename T2 > hD*SpVI U  
  struct result_2 YhE+W  
  { WE.{p>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ll.N^y;a  
} ; Jx7C'~,J  
} ; H0`]V6+<f  
"~7>\>UFh  
22M1j5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ``\i58K{e  
# ,_u_'C*!  
下面我们来剥离functor中的operator() ,-d 0b0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /-+xQn]  
]cZ!y ~  
return l(t) op r(t) cir$voL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5aZ2j26  
return op l(t) Xi,CV[L\  
return op l(t1, t2) ![_*(8v}S  
return l(t) op :^WKT  
return l(t1, t2) op 6BbGA*%{  
return l(t)[r(t)] |G,tlchprs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "(z5{z?S  
vyX\'r.~7  
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: r6} |hpJ8  
单目: return f(l(t), r(t)); Q)" Nu.m &  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7k9G(i[-+  
双目: return f(l(t)); 3|4|*6  
return f(l(t1, t2)); dP<=BcH>f  
下面就是f的实现,以operator/为例  s ;oQS5Y  
1o;J,dYu  
struct meta_divide xLWw YK  
  { $oU*9}}Rn  
template < typename T1, typename T2 > b TM{l.Aq3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %GA"GYL9'  
  { evAMJ=  
  return t1 / t2; -Rd/G x  
} QWSTR\!  
} ; .C( eh   
>qjq=Ege  
这个工作可以让宏来做: b8"?VS5-"  
LO khjHR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dx &'fe*?  
template < typename T1, typename T2 > \ L>W'LNXCv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n%C>E.Tq  
以后可以直接用 NS%xTLow-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IE&!YP(U(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Vp*KfS]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) F6OpN "UM'  
E2@65b$  
Q<'nE  
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 dzsmIV+  
v7jq@#-   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P&)xz7wG  
class unary_op : public Rettype 1H@>/QC  
  { hp* /#D  
    Left l; E.ly#2?  
public : ceM6{N<_U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jz.NHiLct1  
v~V5`%  
template < typename T > Vq5k+3W+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s(%oTKjt  
      { t.&Od;\[/  
      return FuncType::execute(l(t)); !QHFg-=7  
    } 9XyYHi  
C8e !H  
    template < typename T1, typename T2 > 9S7 kUl{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5rRN-  
      { h[1MtmNw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X;B\Kj`n  
    } [t7]{d*  
} ; /#-C4"|  
R)z4n  
7X q,z  
同样还可以申明一个binary_op #Jn_c0  
?R Oqn6k&c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RwPN gRF  
class binary_op : public Rettype Q6AC(n@:FV  
  { ;04Ldb1{|3  
    Left l; e8]\U/  
Right r; X1Ac*oLN  
public : oCi=4#g%7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7_Z#m (  
&nkW1Ner9  
template < typename T > Y/ee~^YxK'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B}:(za&  
      { ]2'na?q9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x&9hI  
    } C\nhqkn  
6morum  
    template < typename T1, typename T2 > 2f:Eof(B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }i`PGx  
      { {Jx4xpvPo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *R3f{/DK  
    } PBxCx3a{  
} ; X4t s)>"d  
;A'Z4=*~  
2 :mn</z  
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 <]4i`6{v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T ;vF(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GXjfQ~<]  
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&_&s7z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NqEA4C  
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。。。 dBe`p5Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oiyzHx  
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) Tp?y8r  
下面是修改过的unary_op x.zbD8l/9  
(v|} \?L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WxJf{=-  
class unary_op  2KN6}  
  { ;M#_6Hd?qD  
Left l; O:"*q&;J  
  rEv*)W  
public : t|<NI+H(e  
~J8pnTY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i|}[A  
4RV%Z!kcD!  
template < typename T > * Y7jl#7  
  struct result_1 `|#Qx3n%  
  { RE=+ Dz{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S.Ma$KL~'^  
} ; OY5OJ*   
Wg0g/  
template < typename T1, typename T2 > Ns0cgCrhX  
  struct result_2 vRxM4O~"  
  { (_*5oj -  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X*Dj[TD]  
} ; W4U@%b do  
UybW26C;aU  
template < typename T1, typename T2 > _uKZMl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dT$M y`>  
  { f1)x5N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V$icWu  
} D8nD/||;Z  
5qkH|*Z3  
template < typename T > jfx8EbQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g'u?Rn 7*J  
  { <[J[idY1he  
  return OpClass::execute(lt(t)); -,aeM~  
} RQp|T5Er*  
!>`N$-U X  
} ; <ggtjw S  
ZP$-uaa-  
ND,Kldji  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug zBp{K@U[|M  
好啦,现在才真正完美了。  "t$k  
现在在picker里面就可以这么添加了: f\1A! Yp  
e)IpPTj#  
template < typename Right > ym/fFm6h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q33"u/-v  
  { %#Z/2<_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lR`'e0Lq  
} qdG~!h7j  
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:)Ci!D;  
[kzd(u  
kWb2F7m  
B_l{<  
m6yIR6H  
十. bind 8W+gl=C~  
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。 JwRF(1_sM  
先来分析一下一段例子 eo!zW  
jWO/ xX  
GK}'R=   
int foo( int x, int y) { return x - y;} 16EVl~LN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {[t`j+J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "ZHtR/;  
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。 dg7=X{=9jv  
我们来写个简单的。 5P h X"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: h~,JdDV8l*  
对于函数对象类的版本: {"H2 :-t<  
ORWm C!  
template < typename Func > omf  Rs  
struct functor_trait n*'<uKpM  
  { ]$ b<Gs  
typedef typename Func::result_type result_type; iH2n.M "  
} ; m&0"<V!H/B  
对于无参数函数的版本: "SoHt]%#  
5ZPzPUa8~  
template < typename Ret > 's!-80sd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ExXM:1 e26  
  { _uu<4c   
typedef Ret result_type; cj|*_}  
} ; u%dKig  
对于单参数函数的版本: $7Mtt.d6  
>71&]/Rv  
template < typename Ret, typename V1 > & &<9p;E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o:dR5v  
  { i=32KI(%  
typedef Ret result_type; V' 2EPYB  
} ; +1Ph<zq"  
对于双参数函数的版本: Lx U={Y0  
5[9 bWB{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X#U MIlU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sK=}E=  
  { a)! g7u  
typedef Ret result_type; [r OaM$3|  
} ; zN_:nY>  
等等。。。 8{Fm[ %"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8?Y['  
i~{ _eQV  
template < typename Func > ,Ci/xnI  
struct func_return UU}7U]9u  
  { '!Kf#@';u  
template < typename T > x q-$\#O  
  struct result_1 V5GkP1L  
  { z&$/EP-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &yz&LNn'  
} ; Er:?M_ev  
2 vKx]w  
template < typename T1, typename T2 > N<_Ko+VF  
  struct result_2 q cA`)j  
  { `Xc irfp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4*UP. r@  
} ; L8vOBI7N  
} ; <3O T>E[  
_2mNTJiw  
VAYb=4lt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [H"#7t.V-~  
}Ewo_P&`  
template < typename Func, typename aPicker > L$Z(+6m5  
class binder_1 Yi rC*  
  { <-jGqUN_I  
Func fn; c 8QnN:n  
aPicker pk; -Ubj6 t_K  
public : '3kcD7  
~k4W<   
template < typename T > O'}l lo  
  struct result_1  ?9u4a_x  
  { ^4`&EF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^ZQCIS-R  
} ; H] qq ~bO[  
bv\ A,+  
template < typename T1, typename T2 > {.#zHL ;  
  struct result_2 ZZ A.a  
  { i@<~"~>]7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /?zW<QUI  
} ; j+748QAhh  
bGh0<r7R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %7`d/dgR  
Wm6dQQ;Bj  
template < typename T > ,p,Du F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dB|Te"6  
  { u2`xC4>c  
  return fn(pk(t)); 8g5V,3_6  
} gB CC  
template < typename T1, typename T2 > .9\Cy4_qSd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jc~E"x  
  { J7a-CI_Tf  
  return fn(pk(t1, t2)); y-`I) w%  
} /.Wc_/  
} ; Io+IRK  
REx[`x,GUh  
mM xHR$2  
一目了然不是么? (4)3W^/kk?  
最后实现bind $ WFhBak8  
eECj_eH-  
WX*cICb5  
template < typename Func, typename aPicker > rr>~WjZ3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R;=6VH  
  { _XN~@5elrC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .D@/y uV  
} >1XL;)IL>  
O`[]xs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $u,G Vq~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [oHOHp/V  
M-91 JOt~  
十一. phoenix 0P:F97"1,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ty;o&w$  
2?*1~ 5~I  
for_each(v.begin(), v.end(), u-/3(dKt  
( J:W'cH$cR  
do_ c20|Cx2m  
[ .5k^f5a  
  cout << _1 <<   " , " M7H~;S\3IM  
] xucIjPi]  
.while_( -- _1), .%hQJ{vf-^  
cout << var( " \n " ) '?L%F{g/9  
) ?lG;,,jc,W  
); (E]"Srwh  
KH)pJG|NY  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3z$\&& BR  
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 @S}|Ccfc_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0- Yeu5A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $pBr &,  
^k9rDn/AW  
K-Y* T}?  
template < typename Cond, typename Actor > $U mE  
class do_while h=wf>^l  
  { `QAh5r"  
Cond cd;  bn|DRy  
Actor act; A@ { !:_55  
public : ][ N) 2_^M  
template < typename T > /op/g]O}  
  struct result_1 RQJ9MG w  
  { .hnF]_QQ  
  typedef int result_type; .kzms  
} ; H!^C2  
u> In(7\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^"/Dih\_  
9/Q S0  
template < typename T > GfQ^@Tl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !%)L&W_  
  { ]LY^9eK)>{  
  do YmA) @1@U  
    { HO G=c!b  
  act(t); kOzt"t&  
  } IM2/(N.%  
  while (cd(t)); /T4VJ{D  
  return   0 ; }W)Mwu'W  
} _/8y1) I  
} ; (T`q++  
y#GCtkhi  
)[RpZpd`*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D)RdOldr  
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。 TyyRj4>  
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。 %!W 6<ioW  
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。 6;[1Jz]?i  
下面就是产生这个functor的类: dnLo(<{<U  
DD)mN) &T  
IFkvv1S`  
template < typename Actor > ?RqTbT@~  
class do_while_actor aq$62>[  
  { :0|Hcg  
Actor act; u<J2p?`\&`  
public : QDl)92z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %j!z\pa  
FW5*_%J  
template < typename Cond > T[mw}%3<v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9O2a | d  
} ; 7n$AkzO0  
kkG_ +Y  
($,iAb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /:Rn"0   
最后,是那个do_ v^57j:sD  
`=PB2'  
fjF!>Dy  
class do_while_invoker G<Th<JF)Q  
  { 'XG:1Bpm  
public : h7)VJY  
template < typename Actor > ~&vA_/M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FDZeIj9uF  
  { -+`az)lrp  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9 #.<E5:  
} |A2W8b {]  
} do_; &P{o{  
I}I}K~se*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @)S sKk|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zT2F&y q  
最后来说说怎么处理break和continue P((S2"D<4  
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。 19pND m2H1  
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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