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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m(CAXq-t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R/jHH{T3  
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, T0"q,lrdxV  
)M_|r2dDq3  
hFMT@Gy  
PZk"!I<oN  
  class filler C^7M>i  
  { Pa-{bhllu)  
public : +l;AL5h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >Do P2]  
} ; ^b6yN\,S  
}xpo@(e  
QSyPtjg]  
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: ~'0W(~Q8  
i Ie{L-Na  
Eg4_kp0Lq  
wW|[Im&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2<tU  
!YIW8SP)  
6"/4@?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ao$|`Lgj=z  
r=S,/N(1  
rkn'1M&u  
s=hao4v7z  
二. 战前分析 b)7v-1N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xM**n3SZ`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  0X}0,  
LN`Y`G|op  
`&i\q=u+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -ju}I  
  /* --------------------------------------------- */ 4P^CqD&i  
vector < int *> vp( 10 ); nJY3 1(p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6&_K;  
/* --------------------------------------------- */ S#nW )=   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?<1~KLPMhY  
/* --------------------------------------------- */ @0-vf>e3-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \ {;3'<  
  /* --------------------------------------------- */ :H>0/^Mg0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dgT(]H  
/* --------------------------------------------- */ W^)'rH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6@FGt3y  
I-m Bj8^;  
_2w8S\  
3f(tb%pa5  
看了之后,我们可以思考一些问题: N)4R.}  
1._1, _2是什么? l<:\w.Gl  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yaYJmhG  
2._1 = 1是在做什么? xc,Wm/[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 J$i.^|hE/  
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。 GezMqt;2  
^/~C\ (  
{_UOS8j7  
三. 动工 e*M-y C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,O_iSohS  
1 Q*AQYVY  
JC iB;!y  
fndbGbl8p  
template < typename T > RaOLy \  
class assignment ~L:H]_8F l  
  { =s&ycc;-5}  
T value; F8|m i`f-  
public : 2yV^'o)  
assignment( const T & v) : value(v) {} P4fnBH4OQ  
template < typename T2 > mI5!rrRD|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2^y*O  
} ; yiMqe^zy  
PQP|V>g  
KpT=twcK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  rp=Y }  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w%-S5#  
h !?rk|  
|IDZMd0  
r! ~6.  
  class holder L| ;WE=  
  { otlv ;3263  
public : R#ZO<g%'  
template < typename T > gv,1 CK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u>/Jb+  
  { +0) H~ qB\  
  return assignment < T > (t); ijgm-1ECk3  
} 5]zH!>-F  
} ; J~AmRo0!k  
KBa0  
d ;i@9+  
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: & l0LW,Bx  
$hy0U_}6  
  static holder _1; b8!   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +v< \l=  
Z=oGyA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vbfQy2q  
而不用手动写一个函数对象。 Z1{>"o:@  
o{3>n" \w3  
0wt4C% .0  
~-#Jcw$+n=  
四. 问题分析 9-!GYa'Z  
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。 ZE9.r`  
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。 yB|1?L#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 85lcd4&~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D# gC-,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B +MnT{  
<==6fc>s  
五. 问题1:一致性 Y|buQQ|  
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?| <`WcI`IA b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d>V#?1$h  
F?t;bV  
struct holder vRH2[{KQ9  
  { qB3E  
  // ~_ u3_d.  
  template < typename T > \2CEEs'  
T &   operator ()( const T & r) const Yr[& *>S  
  { i&{%} ==7  
  return (T & )r; ;9LOeH?  
} l#Vg=zrT  
} ; z0Z1J8Qq6.  
@2;cv?i)  
这样的话assignment也必须相应改动: -d^'-s  
N_/+B]r }T  
template < typename Left, typename Right > {nw.bKq 7  
class assignment =_CH$F!U  
  { qg:EN~E#  
Left l; wo;OkJKF  
Right r; KDb`g}1Q  
public : 0 {  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3-'3w,  
template < typename T2 > ]^,!;do  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (T%Ue2zlY  
} ; [s{[ .0P]+  
MBAj.J  
同时,holder的operator=也需要改动: dsH*9t:z  
TFAR>8Nm  
template < typename T > VfozqUf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '8[; m_S  
  { Tgh?=]H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -hc8IS  
} v0?SN>fZ  
vmh>|N4a7  
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。 3gnO)"$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RC?vU  
?a)Fm8Y  
return l(rhs) = r; 0Ua=&;/2  
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。 *F!1xyg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,RW`9+gx  
cL][sI  
template < typename Tp > pC #LQ  
class constant_t 7O:g;UI#  
  { N,l"9>CF  
  const Tp t; M8/:PmR<  
public : XUnw*3tPJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T#wG]DH;  
template < typename T > Cc;8+Z=a?G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XyiaRW  
  { E^Q J50  
  return t; gA% A})  
} #sxv?r  
} ; { {:Fs  
%ZX9YuXQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :(wFNK/0{  
下面就可以修改holder的operator=了 Y B,c=Wx  
kW1w;}n$  
template < typename T > @_7rd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Hp>L}5 y[  
  { `- (<Q;iO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WIuYSt)h  
}  g[bu9i  
:Z x|=  
同时也要修改assignment的operator() bE{Y K  
T]nAz<l),  
template < typename T2 > >239SyC-,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } boHbiE  
现在代码看起来就很一致了。 paLPC&G  
53gLz_ee  
六. 问题2:链式操作  .FC+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ifu!6_b.  
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。 /sj*@HF=  
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。 Cs y,3XG  
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。 IN.g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q J-|zS.W  
^9 ]iUx  
template < typename T > |:.Uw\z5'  
struct result_1 5[4nFa}R:5  
  { C ocw%Yl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VBw 5[  
} ; 841y"@*BY  
ZO/u3&gU  
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: ?$T^L"~  
w52p y7  
template < typename T > fGqX dlP  
struct   ref AI|+*amTd  
  { p$qk\efv*4  
typedef T & reference; H%gAgXHn  
} ; UoKVl-  
template < typename T > tfZ@4%'  
struct   ref < T &> qw?(^uZNW  
  { =J)<Nx.gA  
typedef T & reference; wDGb h=  
} ; GZ,MC?W  
=B5{7g\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N5,LHO  
 mC$y*G  
template < typename T > y_w  <3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .xWaS8f  
  { o-7{\%+M  
  return l(t) = r(t); ^D6TeH  
} goA=U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 elQjPvb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z\xnPhV  
*OznZIn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 BAY e:0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8V 4e\q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /e|Lw4$@S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u!5q)>Wt(  
最后的布局是: `[g$EXX  
                Add ES AX}uF  
              /   \ 2xflRks  
            Divide   5 ybw\^t  
            /   \ pGjwI3_K  
          _1     3 , ?U)mYhI  
似乎一切都解决了?不。 NsP=l]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )Uy%iE*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !Q15qvRS  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *DC/O( 0  
]& ckq  
template < typename Right > lnHY?y7{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const peBHZJ``RX  
Right & rt) const #qY gQ<TM!  
  { PA ?2K4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \fiy[W/k  
} B=L!WGl<!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ( _6j@?u  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GDSXBa*7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1W{oj  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J8p;1-C"  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 n]`]gLF\i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #Iv KI+"  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: cx$h"  
*X/Vt$P  
template < class Action > C@eL9R;N1  
class picker : public Action R6od{#5H$  
  { N%}J:w  
public : xb3G,F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wbAwmOiZ  
  // all the operator overloaded Gd_0FF.  
} ; ,v K%e>e&  
{VW\EOPV~  
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。 L6PgWc;m  
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: m~AAO{\:b  
V [g^R*b  
template < typename Right > j8p<HE51  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k>mXh{ (  
  { P dqvXc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?Y3i-jY  
} Zf3(! a[  
Ig}hap]G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5=I({=/>  
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。 e'A_4;~@s  
BInSS*L  
template < typename T >   struct picker_maker Lv['/!DJ|  
  { dN3^PK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RU7+$Z0K  
} ; q"<=^vi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *6` ^8Y\  
  { 6E-eD\?I&  
typedef picker < T > result; JCn HEH  
} ; H\oxj,+N  
]jxyaE&%4  
下面总的结构就有了: jH9PD8D\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @I?,!3`jS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 '1LN)Yw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wg%Z  
至此链式操作完美实现。 ^UJIDg7zS  
nUpj+F#  
 94PI  
七. 问题3 dxAGO(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,$:u^;V(  
k- 9i  
template < typename T1, typename T2 > :XFQ}Cl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LF!KP  
  { \O"H#gt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m`-:j"]b$  
} T$"~V u  
fYy w2"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pJ}U'*Z2  
l+F29_o#  
template < typename T1, typename T2 > yZ,pH1  
struct result_2 _ikKOU^8  
  { O U7OX]h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]NTQF/   
} ; G<-KwGy,D  
4AJT)I.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %<nGm\  
这个差事就留给了holder自己。 8iaMr278W  
    &?bsBqpN  
~/K&=xE  
template < int Order > NzyEsZ]$  
class holder; "=s}xAM|A  
template <> DCiU?u~  
class holder < 1 > PWl;pBo  
  { y4jiOhF<d  
public : 0vfMJzk  
template < typename T > j[gqS%  
  struct result_1 9`/e= RL  
  { gPB=Z!  
  typedef T & result; ,= ApnNUgX  
} ; S;#:~?dU  
template < typename T1, typename T2 > a%m )8N;C  
  struct result_2 5*Zz_ .  
  { ^2$b8]q  
  typedef T1 & result; YU-wE';H6  
} ; Tx K v!-1  
template < typename T > \A\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ,c`6-  
  { {z_cczJ-  
  return (T & )r; ASoBa&vX  
} p1niS:}j  
template < typename T1, typename T2 > e_epuki  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZrEou}z(*  
  { 153*b^iDBh  
  return (T1 & )r1; 18%$Z$K,  
} A,EG0yb  
} ; 8Gy]nD  
2EpQ(G J  
template <> h )Y .jY  
class holder < 2 > y|O3*`&m  
  { 9?ll(5E  
public : A]0R?N9wb_  
template < typename T > H4 O"^#5  
  struct result_1 jbS@6 * _  
  { h/\ Zq  
  typedef T & result; OXM=@B<"  
} ; k8st XW-w  
template < typename T1, typename T2 > hk5!$#^  
  struct result_2 >ph=?M KD  
  { F~eYPaEKy!  
  typedef T2 & result; >Vq07R  
} ; /'DAB**  
template < typename T > +sn0bi/rG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v2]N5  
  { ?SYmsaSr5  
  return (T & )r; G2wSd'n*y  
} 0N!rIz  
template < typename T1, typename T2 > N~v<8vJq`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l^bak]9 1  
  { ZK t{3P  
  return (T2 & )r2; B]yO  
}  -V2`[k  
} ; apJXRH`  
dRzeHuF92  
'>|K d{J0  
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> >。 09vVCM;DY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a+v.(mCG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ECL{`m(#n  
'@KH@~OzRS  
return l(i, j) = r(i, j); Dj=$Q44  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (kX:@9Pn  
3; z1Hp2X  
  return ( int & )i; ? }ff O  
  return ( int & )j; ux^rF  
最后执行i = j; ~5|R`%  
可见,参数被正确的选择了。 l=P)$O|=w  
VSUWX1k4%  
gAEB  
w$&;s<0  
MX#LtCG#V  
八. 中期总结 ZZkc) @  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DS4y@,/)'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GKWsJO5 n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e@O]c "  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DQu)?Rsk  
-XnIDXM  
&$T7eOiZ  
:/PxfN5  
_8PNMbv{  
% mPv1$FH  
九. 简化 'e<8j  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 FU*q9s`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mmjWLrhlu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?vWF[ DRd'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _ j'm2BA O  
  +-*/&|^等 "u sPzp5  
2. 返回引用。 >f&L7@  
  =,各种复合赋值等 M).CyY;bm  
3. 返回固定类型。 t&JOASYC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d7X7_  
4. 原样返回。 mg._c  
  operator, PS!or!m  
5. 返回解引用的类型。 '"Uhw$#t  
  operator*(单目) $P8AU81  
6. 返回地址。 Rc9>^>w  
  operator&(单目) 1)97AkN(O  
7. 下表访问返回类型。 5sEk rT '  
  operator[] ep5`&g]3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^(T~Qp  
  operator<<和operator>> [q0^Bn}h  
W4P\HM>2  
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。 dqB N_P%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /9SoVU8  
\AI-x$5R*  
template < typename Left > @+Nf@LJ  
struct value_return fY =:geB  
  { h c]p^/H  
template < typename T > T_wh)B4xW  
  struct result_1 )iC@n8f7o  
  { ] NW_oRH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hv' OO@z  
} ; +S#Xm4  
XCxxm3t  
template < typename T1, typename T2 > D8*6h)~  
  struct result_2 zFYzus`>  
  { 'O2/PU2_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f#I#24)RH  
} ; T#Bj5H  
} ; G"L`9E<0V  
b,jo94.G  
Hd-g|'^K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 805oV(-  
P%R9\iajH  
下面我们来剥离functor中的operator() dqgr98  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &+hk5?c /  
F4V) 0)G  
return l(t) op r(t) +_*iF5\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e*I92  
return op l(t) iW9  
return op l(t1, t2) 5TeGdfu @  
return l(t) op rkdA4'66w  
return l(t1, t2) op M djxTr^  
return l(t)[r(t)] nHF~a?|FT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hVFZQJ?cv  
211T}a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {5ehm  
单目: return f(l(t), r(t)); &oZU=CN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 77+3CME{'  
双目: return f(l(t)); @x[A ^  
return f(l(t1, t2)); k %sxA  
下面就是f的实现,以operator/为例 P,G :9x"e  
5w~J"P6jg  
struct meta_divide c;a<nTLn  
  { V4n;N  
template < typename T1, typename T2 > ~(Q#G" t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "8a ?K Q  
  { ~`$P-^u88X  
  return t1 / t2; G~_D'o<r  
} ,5T1QWn^f  
} ; Y}C|4"V  
{C8IYBm  
这个工作可以让宏来做: pP"j|  
8aM\B%NGWi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p*1 B *R  
template < typename T1, typename T2 > \ R S>qP;V*-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jWvi% I qi  
以后可以直接用 xd"+ &YT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u2fp~.'P  
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 "So "oT1  
(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。。。) (?GW/pLK]  
1BP/,d |+  
aN,? a@B  
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 ^e $!19g  
Gv#bd05X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2o1WXE %$  
class unary_op : public Rettype H_| re  
  { M*Q}^<E*  
    Left l; (KPD`l8.  
public : oe<@mz/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X(#8EY}X  
yVKl%GO  
template < typename T > GlC(uhCpV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,S`F xJcE  
      { AG;KXL[V  
      return FuncType::execute(l(t)); eZhF<<Y  
    } g"c7$  
/Ah'KN|EN  
    template < typename T1, typename T2 > %z.d;[Hs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DqmKD U  
      { sint":1FC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'w<^4/L Q  
    } ^LXsU] R  
} ; p"H /N_b4  
<7L-25 =  
*.D{d0A  
同样还可以申明一个binary_op (4C)] RHQ  
E]a;Ydf~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q]Xu #:X  
class binary_op : public Rettype 6p3cMJ'8y  
  { XW^Pz (  
    Left l; _[l&{,  
Right r; Z>X]'q03  
public : F,K))325  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q['3M<q  
}5 $le]  
template < typename T > Yn?Xo_Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U.I 7p  
      { Lm1JiP s d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eIf-7S]m  
    } ,[dvs&-*  
Dk2Zl  
    template < typename T1, typename T2 > ~,8#\]xR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Xh @%[   
      { )"2eN3H/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,4-],~T  
    } x'6i9]+r  
} ; 7;r3Bxa Q  
8$IUit h  
Y~#F\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 ;'[?H0Jw'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y~M 6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +Ll29Buyi  
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。 J{XRltI+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I1K%n'D  
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。。。 ^R(=4%8%"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $?[pcgv  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )U]q{0`  
下面是修改过的unary_op v5?ct?q  
P"@^BQ4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TXs&*\  
class unary_op WqCj;Tj|  
  { *o(bB!q"c  
Left l; g1l:k1\Ht  
  G$CSZrP.  
public : $kkL)O*"]  
NH=@[t) P,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iex]J@=e  
{FILt3f;  
template < typename T > ``{GU}n  
  struct result_1 x>A[~s"|N  
  { m<*+^JN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !#e+!h@  
} ; K05T`+N,  
q$ j  
template < typename T1, typename T2 > A\E ))b9+  
  struct result_2 4TiHh  
  { ]ZI@?H? O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )g]A 'A=  
} ; V<PH5'^$j  
j*GS')Cm  
template < typename T1, typename T2 > 3e\IRF xzb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^\yz`b(A0  
  { ?Ho>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cqm:[0Xf5>  
} jj ' epbA  
=k1sF3.V'c  
template < typename T > ']1a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nCA~=[&H  
  { REsw=P!b  
  return OpClass::execute(lt(t)); G"6XJYoI  
} A#i[Us|  
#2Iw%H2q&  
} ; aQ&K a  
XSh [#qJ  
t23W=U  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^L.'At  
好啦,现在才真正完美了。 cveQ6 -`K  
现在在picker里面就可以这么添加了: RfCu5Kn  
=xSf-\F  
template < typename Right > G}}Lp~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sEL0h4  
  { uy<b5.!-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G2P:|R  
} EV|W:;Sg  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (>lH=&%zj  
P1Iy >%3  
g{2~G6%;0  
G6JP3dOT  
ETdN<}m  
十. bind rc"8N<D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 GR 1%(,  
先来分析一下一段例子 OF-g7s6VH  
E!L_"GW  
J*Cf1 D5!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :1]J{,VG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1vJj?Uqc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |PGTP#O<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #n|eq{fkK  
我们来写个简单的。 h$%h w+"4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n+2>jY  
对于函数对象类的版本: z*cKH$':  
L2%D$!9  
template < typename Func > ]bstkf}~u  
struct functor_trait /`y^z"!  
  { t7,$u-  
typedef typename Func::result_type result_type; p+7#`iICE  
} ; 4|4[3Ye7u:  
对于无参数函数的版本: @_ UI;*V  
@`iz0DPG?Y  
template < typename Ret > la^K|!|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mDuS-2G=D  
  { LE?sAN  
typedef Ret result_type; [b~+VeP+p4  
} ; 8cURYg6v  
对于单参数函数的版本: ]A1'+!1$  
u4 ~.[3E*  
template < typename Ret, typename V1 > kD)]\   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l=#b7rBP  
  { OO,EUOh-T:  
typedef Ret result_type; bPV;"  
} ; VS_I'SPPIc  
对于双参数函数的版本: s E;2;2u"  
4sC)hAx&f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qx_N,1>S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WKwYSbs(  
  { w")m]LV  
typedef Ret result_type; ? Y luX  
} ; 80Q%c(i  
等等。。。 K=pG,[ChA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BE54L+$p  
' hdLQ\J  
template < typename Func > 3bQq Nk  
struct func_return 5FsfJpw  
  { AWA J*6Z  
template < typename T > jc,Q g2  
  struct result_1 -av=5hm  
  { n{M-t@r7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )d|s$l$?7  
} ; 19%zcYTe  
C3 BoH&  
template < typename T1, typename T2 > d vo|9 >  
  struct result_2 lB!M;2^)X  
  { gQ<{NQMzvd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bh3yH>Zns  
} ; wT-K g=-q  
} ; 0}'/3Q  
K%u>'W  
v`p@djM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @![1W@J  
TpdYU*z_Br  
template < typename Func, typename aPicker > 9`KFJx6D  
class binder_1 tC.etoh  
  { !HeQMz  
Func fn; 2~ vvE  
aPicker pk; +&E\w,Vq^  
public : u_FN'p=.  
{]dvzoE]  
template < typename T > "EE (O9q  
  struct result_1 31QDN0o!~  
  { ",aEN=+|hV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SA%)xGRW  
} ; rMw$T=Oi  
k"m+i  
template < typename T1, typename T2 > t%@u)bp  
  struct result_2 Zb'a+8[  
  { H;ujB \+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0w vAtK|Q  
} ; ,?+uQXfXR  
+I}!)$/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ][XCpJ)8  
5@pLGMHT  
template < typename T > p1T0FBV L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C^:{y  
  { ID<[=es6  
  return fn(pk(t)); 6]4=8! J  
} tJGK9!MH{(  
template < typename T1, typename T2 > kv2 H3O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ht@5@(W]I  
  { j+>N&.zs  
  return fn(pk(t1, t2)); 1@F>E;YjL=  
} czB),vooz  
} ; Q!I><u  
[<>%I#7ulG  
xU(b:D Z  
一目了然不是么? - rI4_Dl  
最后实现bind 9! yDZ<s  
Q9Go}}n  
mcs!A/]<  
template < typename Func, typename aPicker > FtDF}   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v+( P4f S  
  { WHu[A/##']  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]Y$jc  
} Fc|N6I'o  
PO|gM8E1x?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1DN  
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。 Q@"!uB.e  
$J0o%9K   
十一. phoenix X+ /^s)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N9u {)u  
6H;\Jt  
for_each(v.begin(), v.end(), Q<yvpT(  
( )q[Wzx_ j<  
do_ (-@I'CFd  
[ R'oGsaPB2  
  cout << _1 <<   " , " ?.c:k;j  
] j@4]0o  
.while_( -- _1), Sae*VvT6  
cout << var( " \n " ) v9Lf|FXo&  
) 7dOpJjv?)  
); Q@*9|6-  
48{B}j%oU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 29&F_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (@bq@0g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W'e{2u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: " ^!=e72  
M7YbRl  
uX6rCokr  
template < typename Cond, typename Actor > v7f[$s$m  
class do_while &M=15 uCK  
  { a;&0u>  
Cond cd; ~RV9'v4  
Actor act; '"h}l`  
public : (aB:P03  
template < typename T > j|b$b,rF\  
  struct result_1 :j`XU  
  { j_b/66JyN  
  typedef int result_type; ^__ P;Gr`  
} ; c]|Tg9AW  
{#&D=7LP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fr8';Jm  
!|cM<}TF,  
template < typename T > %Siw>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <t"fL RX  
  { .73sY5hdTN  
  do |_a^+!P  
    { 0;w84>M  
  act(t); ZR8y9mx2"  
  } r'@7aT&_  
  while (cd(t)); }$ a *XY1  
  return   0 ; 'yh)6mid  
} eUD 5 V  
} ; N_(-\\mq  
%mOQIXr1s  
CU/Id`"tW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *]DO3Zw'  
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。 w!}kcn<  
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。 NYR:dH]N~d  
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。 P|a|4Bb+fW  
下面就是产生这个functor的类: hl8oE5MU  
w~n+hhMF  
S5cs(}Bq  
template < typename Actor > 8C I\NR{x8  
class do_while_actor >=3oe.$)  
  { |w>d]eA5  
Actor act; UAC"jy1D  
public : =$_kkVQ$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `*B6T7p1  
k~JTQh*,w  
template < typename Cond > On,z# A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z/OERO   
} ; Z0M|Bv9_  
j(c;r>  
)0=H)k0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /5?tXH"  
最后,是那个do_ R-Y 7I  
) gxN' z  
1.nYT*  
class do_while_invoker $-39O3  
  { i~m;Ah,#  
public : d 0:;IUG  
template < typename Actor > TR:4$92:H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NHhKEx0Gtu  
  { F*y7 4j,  
  return do_while_actor < Actor > (act); :]8!G- Z  
} Q6CVMYT  
} do_; WogCt,  
+rKV*XX@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )OFf nKh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q oz[x  
最后来说说怎么处理break和continue L(HAAqRnJ  
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。 ~vMJ?P@  
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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