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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cDIBDC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UFw](%=&M  
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, Q+'nw9:;T  
UV@0gdy[  
G?xJv`"9iC  
Bd# TUy  
  class filler |55dbL$w  
  { JNi=`X&A  
public : "}zt`3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  q=4Bny0  
} ; \k; n20\u  
<<,>S&/  
mp1ttGUtM  
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: QIK 9  
$(rc/h0/E  
,[l`zp  
p0VUh!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #K|9^4jt  
50$W0L$  
+ >nr.,qo3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q4Q pn  
`5l01nOxJ  
T$mbk3P  
n_23EcSy  
二. 战前分析 8:dQ._#v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5FOqv=6S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jDX>izg;V  
-[heV|$;  
{v,)G)obWw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -c+]Wm"\  
  /* --------------------------------------------- */ i=#F)AD^5#  
vector < int *> vp( 10 ); !OAvD#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %u!b& 5]e  
/* --------------------------------------------- */ !MV@) (.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W5 ec  
/* --------------------------------------------- */ #|f~s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JN(-.8<  
  /* --------------------------------------------- */  uMd. j$$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BJy;-(JP  
/* --------------------------------------------- */ +>tUz D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Fr [7  
;gB`YNL  
yWb4Ify  
rQr!R$t/[  
看了之后,我们可以思考一些问题: U(,.D}PG  
1._1, _2是什么? :_HF j.JW  
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。 7lA:)a_!]  
2._1 = 1是在做什么? `hUHel;6  
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。 @ D[`Oj)  
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。 {HrZ4xQnpV  
\TbVS8e^  
)(TAT<  
三. 动工 G;1?<3   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;Gd~YGW^#  
[po "To  
^+/kr/  
2?DRLF]  
template < typename T > {x@|VuL=  
class assignment xDjV `E]  
  { T?wzwGp-[  
T value; |"Z{I3Umg  
public : <+tD z(  
assignment( const T & v) : value(v) {} Adx`8}N8  
template < typename T2 > $/Ov2z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VW<0Lt3  
} ; (.23rVvnT@  
j.|U=)E  
,D=fFpn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 caq} &A]C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tef^ShF]  
QG3&p<  
)^x K   
vhgLcrn  
  class holder {C3Y7<  
  { 3yO=S0`  
public : KoBW}x9Jp  
template < typename T > DuF"*R~et  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {hdPhL  
  { ~Xv=9@,h  
  return assignment < T > (t); d) ahF[82  
} m%r/O&g  
} ; #wR;|pN  
Zv!{{XO2;  
,r^"#C0J}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K=\O5#F?3  
 jNyoN1M  
  static holder _1; #&8rcu;/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7Y( 5]A9=  
Ng=ONh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \RG!@$i  
而不用手动写一个函数对象。  9A$m$  
KZ:hKY@q  
h<l1U'Bn7  
%,q. ),F  
四. 问题分析 p,W_'?,9  
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。 <48<86TP  
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。 \}"m'(\c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0C$vS`s&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 27Emm c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ccJM>9  
[\e@_vY@OH  
五. 问题1:一致性 EbQa?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| LIpEQ7;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TnH\O$  
SNpi=K!yn  
struct holder +j/~Af p5f  
  { 3HC  
  // CA s>AXbs  
  template < typename T > ; H0{CkH  
T &   operator ()( const T & r) const ko\):DN  
  { 5Av=3[kh"%  
  return (T & )r; F"jt&9jg  
} gAbD7SE  
} ; >SmV74[s2  
19U]2D/z  
这样的话assignment也必须相应改动: !{%:qQiA  
$jzFc!rs  
template < typename Left, typename Right > hZ$t$3  
class assignment dp5cDF}l  
  { 0 p uY"[c  
Left l; HIvZQQW|  
Right r; j}JZ  
public : q6d~V] 4:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,FSrn~-j9  
template < typename T2 > ^+|De}`u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } | A)\ :  
} ; b^CNVdo'  
L"(4R^]  
同时,holder的operator=也需要改动: {]N3f[w  
L,_.$1d  
template < typename T > a[!%L d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7(a2L&k^  
  { t0E51Ic@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0\QR!*'$  
} Kq6jw/T  
mEAXM 1J|  
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。 @x&P9M0g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E,[xUz"  
J$ut_N):N  
return l(rhs) = r; *ZCn8m:-+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I:j3sy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Tl("IhkC  
>bo'Y9C  
template < typename Tp > _GYMPq\%L#  
class constant_t 2-+f1,  
  { aAt>QxGQW  
  const Tp t; A<MtKb  
public : z?]G3$i(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VR? ^HA9  
template < typename T > 19e8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7Ke&0eAw  
  { Jf;?XP]z  
  return t; ){;02^tX  
} }?8uH/+ZA  
} ; Fj p.T;  
JCniN";r[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9WG{p[  
下面就可以修改holder的operator=了 vIGw6BJI  
T]9\VW4  
template < typename T > es:2M |#O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6QQfQ,  
  { qCQ./"8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 15\Ph[6g  
} uZjC c M  
c,\i"=!$  
同时也要修改assignment的operator() 4Ft1@  
 Ukz;0q  
template < typename T2 > V4w=/e _  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rd*[%)  
现在代码看起来就很一致了。 oA-:zz> wL  
#\rwLpC1u  
六. 问题2:链式操作 J;Rv ~<7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^C)n$L>C0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &dB-r&4;+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :3h{ A`u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i^`9syD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a6xj\w  
[I*! lbt  
template < typename T > iI1n2>V3y  
struct result_1 =qVP]  9  
  { uzOYVN$t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6aft$A}XnD  
} ; Ka!I`Yf  
tl yJmdl  
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: PyC0Q\$%  
\*T"M*;  
template < typename T > s54nF\3V  
struct   ref ;U =q-tb  
  { JtKp(k&  
typedef T & reference; 5f'DoT  
} ; J97R0  
template < typename T > @exey  
struct   ref < T &> 6rti '  
  { ;zTuKex~  
typedef T & reference; 2.uA|~qH  
} ; $"JpFT  
h+~P"i}&\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j1$8#/r;c  
/hWd/H]  
template < typename T > E`\8TqO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const % ~ ]xuP[  
  { Ji'(`9F&a  
  return l(t) = r(t); 5FKBv e@  
} \5 pu|2u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;#+0L$<t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MZv]s  
rsNf$v-*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \kIMDg3}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z$lF)r:Bc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +%>:0mT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NLd``=&  
最后的布局是: I+ l%Sn#\  
                Add A?!I/|E^;  
              /   \ !eR3@%4  
            Divide   5 &-yGVx  
            /   \ t@oK~ Nr  
          _1     3 4'pS*v  
似乎一切都解决了?不。 10[Jl5+t  
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。 FyL_xu\e  
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。 -4#2/GXNO  
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:  l]!9$  
h[tix:  
template < typename Right > `b5 @}',  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qOV[TP,  
Right & rt) const %GEJnJ  
  { )vB2!H/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #C*8X+._y  
} w)] H ^6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :c[n\)U[aa  
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。 L #[]I,  
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。 hIv@i\`  
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。 XEM'}+d  
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。 #_  C  
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? )u ?' ;  
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: 7Du1RuxP  
~:Uw g+]j  
template < class Action > JWP*>\P  
class picker : public Action =ziwxIo6  
  { \a^,sV  
public : vC;]jJb:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ei>m0 ~<\  
  // all the operator overloaded ,hxkk`  
} ; m(OvD!  
u0`o A  
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。 `'_m\uo  
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: W{cY6@  
-_VG;$,jE  
template < typename Right > wRNroQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [p r"ZQ]  
  { C R<`ZNuWz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O  OFVnu  
} Z^KA  
(kBP(2V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +0z 7KO%^^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 L}{`h  
6"j_iB  
template < typename T >   struct picker_maker ?`?T7w|3 y  
  { cX!Pz.C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =wu*D5  
} ; q(^Q3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z@D*1\TG=  
  { {2'm^0Kl  
typedef picker < T > result; JwnAW}=  
} ; U4?(A@z9^  
TTNk r`  
下面总的结构就有了: 9|' B9C  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p 5u_1U0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 n_K~ vD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }$su4A@0  
至此链式操作完美实现。 JeH;v0  
-l+P8:fL~  
e= P  
七. 问题3 OIb  
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。 XdgUqQb}  
Tq<2`*Qs  
template < typename T1, typename T2 > e>'H IO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zQy"m-Q  
  { :y]Omp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z(RL<N%  
} s3s4OAY  
ytEC   
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: Die-@z|Y  
+WJ(QZEhD  
template < typename T1, typename T2 > ^:, l\Y  
struct result_2 wVs.Vcwr  
  { H2gj=krK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "kMzmo=Pv5  
} ; qKS;x@  
T4e\0.If  
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? ;d.K_P  
这个差事就留给了holder自己。 N8cAqr  
    eS/B24;*  
YO)$M-]>%J  
template < int Order > d87vl13  
class holder; ;E2>Ovv  
template <> wJb#g0  
class holder < 1 > vQVK$n`  
  { qMBR *f  
public : gE/Tj$  
template < typename T > f67NWFX  
  struct result_1 0X2@CPIFf  
  { ?C0l~:j7D  
  typedef T & result; `L;eba  
} ; $Kj&)&M  
template < typename T1, typename T2 > GnXNCeE`  
  struct result_2 v ]Sl<%ry  
  { 73A)lU.  
  typedef T1 & result; UAF<m1  
} ; rI$`9d  
template < typename T > .V9e=yW!*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fJ*:{48  
  { uNbH\qd=  
  return (T & )r; ;32#t[i b  
} ulHn#)  
template < typename T1, typename T2 > I7QCYB|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7DW]JK l  
  { =bh*[ , -  
  return (T1 & )r1; m^%|ZTrwN7  
} d &cU*  
} ; h.rD}N\L  
<BWkUZz\P|  
template <> 39U5jj7i  
class holder < 2 > @Fv=u  
  { 1RLY $M  
public : 5lKJll^2:  
template < typename T > gMWBu~;!  
  struct result_1 u/b7Z`yX}  
  { V=I"-k}RL  
  typedef T & result; Ph&urxH@  
} ; V{-AP=C7  
template < typename T1, typename T2 > U;_[b"SW%  
  struct result_2 |9xI_(+{kP  
  { pi(-A  
  typedef T2 & result; "\"DCDKmG  
} ; |as!Ui/J/  
template < typename T > [@ <sFP;g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yAT^VRbv  
  { v1U?&C  
  return (T & )r; VO3pm6r5  
} QZAB=rR  
template < typename T1, typename T2 > 09KcKhFB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H?1xjY9sl  
  { \e=_ 2^v!_  
  return (T2 & )r2; ,:Jus  
} Agh`]XQ2  
} ; P;ZU-G4@   
m .IU ;cR  
HysS_/t~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #TK~eHi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .D,p@4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jo(`zuLJ  
}_tln  
return l(i, j) = r(i, j); 5  *}R$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Kr'f-{  
:%&Q-kk4!  
  return ( int & )i; MiT}L  
  return ( int & )j;  @4d)R  
最后执行i = j; NvE}eA#  
可见,参数被正确的选择了。 ' #NcZy  
[97:4.  
TlL^7f}  
d4:`@*  
U/ V  
八. 中期总结 [%~ :@m  
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: ,H}_%}10  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *,C(\!b !?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M}:=zcZ l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `0H g y=  
# ?1Sm/5k`  
wHZW `  
<H3ezv1M  
# ,uya2!)  
V6$xcAE"</  
九. 简化 7A\Cbu2tf  
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。 ` 8W*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %:>3n8n  
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: 65 z"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nMDxH $O  
  +-*/&|^等 gK#mPcn^  
2. 返回引用。 7*j (*  
  =,各种复合赋值等 M)*\a/6?{  
3. 返回固定类型。 NW~z&8L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z UKf`m[  
4. 原样返回。 j.a`N2]WE  
  operator, A,su;Q h  
5. 返回解引用的类型。 A[G0 .>Wk  
  operator*(单目) &<zd.~N"  
6. 返回地址。 Yw _+`,W   
  operator&(单目) >56>*BHD  
7. 下表访问返回类型。 jVLA CWH  
  operator[] ,F&g5'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >+. ( r]  
  operator<<和operator>> +% /s*EC'w  
dd2[yKC`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d0'J C*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aA7=q=  
'=][J_  
template < typename Left > Vcd.mE(t%  
struct value_return Q1V9PRZX  
  { <2C7<7{7  
template < typename T > at2FmBdu C  
  struct result_1 ]weoTn:  
  { TW !&p"Us+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9&<x17'  
} ; aq7~QX_0G  
G0E121`h  
template < typename T1, typename T2 > ;lYHQQd!,  
  struct result_2 j }b\Z9)!  
  { XMG]Wf^%\<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gGfoO[B  
} ; ZiLj=bh  
} ; = k\J<  
j,]Y$B  
@cU&n6C@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KZ~*Nz+H2  
6(P M'@i  
下面我们来剥离functor中的operator() `y+tf?QN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ctcS:<r/3@  
z3?o|A}/W  
return l(t) op r(t) QeF3qXI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .F+@B\A<  
return op l(t) FLEo*9u>b  
return op l(t1, t2) @JdZ5Q  
return l(t) op NHlk|Y#6b  
return l(t1, t2) op a&vY!vx 3  
return l(t)[r(t)] Ar~"R4!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +^;JS3p@\  
F-6c_!  
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: +>JjvYx}\  
单目: return f(l(t), r(t)); P;4w*((} ~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rj!0GI  
双目: return f(l(t)); 4j)tfhwd8  
return f(l(t1, t2)); .bio7c6  
下面就是f的实现,以operator/为例 s=CK~+,/  
Yw0[[N<SW  
struct meta_divide dO%W+K  
  { k1Q ?'<`  
template < typename T1, typename T2 > 6Cp]NbNrq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5ZBKRu  
  { <tioJG{OT  
  return t1 / t2; r7qh>JrO  
} kBN+4Dr/$  
} ; n?V+dC=F}  
_o8 ?E&d  
这个工作可以让宏来做: n0is\ZK 0  
!F?XLekTi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Pi|o`d  
template < typename T1, typename T2 > \ m4*@o?Ow  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &4_qF^9J  
以后可以直接用 Dih3}X&jn$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yq$,,#XDD=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C`q@X(_   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Sf8{h|71  
jRatm.N  
M8u<qj&<O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?R$&Xe!5  
Nv"EV;$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5scEc,JCi  
class unary_op : public Rettype 0Zg%+)iy@  
  { ZWS`\M  
    Left l; +U@<\kIF  
public : I"`M@ %  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  E6WA}_  
h?pkE  
template < typename T > Ot`VR&}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jQ)T67  
      { FKmFo^^0  
      return FuncType::execute(l(t)); [ I/<_AT#  
    } xL" |)A =  
`ta7Gc/:UY  
    template < typename T1, typename T2 > h*<P$t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |ely|U. Tf  
      { Zcc9e 03  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9 '2_  
    } 3@]SKfoo1  
} ; ivz{L-  
& :7ZQ1  
-xP!"  
同样还可以申明一个binary_op mbueP.q[?  
Kx%Sku<F'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /7YF mI/0  
class binary_op : public Rettype T|TO}_x  
  { >_LDMs[-p  
    Left l; H_QsNf  
Right r; lMbAs.!  
public : wLH] <k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vZBc !AW  
2TA*m{\Hr  
template < typename T > jXMyPNTK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]S5JUAGkE*  
      { <(-hx+^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); # m *J&  
    } *C:|X b<9  
,1"KHv  
    template < typename T1, typename T2 > r#Oo nZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'uxX5k/D@t  
      { J":,Vd!*-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t0T"@t#c  
    } 6}oXP_0U  
} ; QhK#Y{xY  
d8x\  
EB8\_]6XJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qm8&*UuKJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c*@E_}C#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x HhN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _Iv6pNd/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UQI]>#_/v  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4zo5}L `Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a0ObBe'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) aWY gR  
下面是修改过的unary_op n0e1k.A  
!f+H,]D"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e;[F\ov %  
class unary_op "UJ S5[7$  
  { F;<xnC{[  
Left l; &@yo;kB  
  Ub * wuI  
public : =^5Alb a/  
[a wjio  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UaB @  
y`XU~B)J1  
template < typename T > c>)Yt^ q&K  
  struct result_1 |VNnOM  
  { HEM9E&rL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p$3sME$L  
} ; 2P@sn!*{1  
_c_[ C*T]  
template < typename T1, typename T2 > L>R P-x>  
  struct result_2 I\$X/t +dH  
  { `I,,C,{C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %s(k_|G+4  
} ; b7p@Dn?E  
vz7J-CH  
template < typename T1, typename T2 > W|g4z7Pb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZP\-T*)l$  
  { j4uvS!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 428>BQA  
} ?I~()]k5  
7OJ'){R$  
template < typename T > +w{*Xk)4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =t H:,SH  
  { &b%zQ4%d-`  
  return OpClass::execute(lt(t)); SX# e:_  
} =aBctd:eX`  
<BMXCk  
} ; io-![^{  
Yd=>K HVD  
V#S9H!hm$  
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 HV{wI1  
好啦,现在才真正完美了。 )E-inHD /  
现在在picker里面就可以这么添加了: SfaQvstN  
+oovx2r&  
template < typename Right > G(G{RAk>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EkjN{$*  
  { #0P$M!%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n O\"HLM  
} {^7Hgg  
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。 P;qN(2L/=<  
_0]S69lp  
/2=#t-p+  
]dGw2y  
<FcG oGK  
十. bind C(#u[8  
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。 B1>/5hV}  
先来分析一下一段例子 4GY[7^  
LH kc7X$  
[f1 (`<  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  ]%wVHC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e%@~MQ-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X[&Wkr8x '  
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。 V@ cM|(  
我们来写个简单的。 4{rZppm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Py@wJEo  
对于函数对象类的版本: qUob?| ^   
'%dfz K*Z  
template < typename Func > ,!Z *5  
struct functor_trait {f2S/$q  
  { C/vI EYG4  
typedef typename Func::result_type result_type; $o0 iLFIX/  
} ; @` 1Ds  
对于无参数函数的版本: $RIecv<e_  
CF&6J$ZBgJ  
template < typename Ret > $JJrSwR<h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |"/8XA  
  { Mn2QZp4  
typedef Ret result_type; QS` PpyBkd  
} ; %)|9E>fP]N  
对于单参数函数的版本: j.w@(<=x  
h]5C|M|  
template < typename Ret, typename V1 > aJ-K?xQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k.vBj~xU  
  { h_:C+)13`x  
typedef Ret result_type; g`vny)\7/  
} ; ZUVA EH%  
对于双参数函数的版本: U(Nu%  
`e}bdj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > juka0/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6y+Kjd/D  
  { `\T]ej}zvI  
typedef Ret result_type; 5iz{op<$,  
} ; )Dw,q~xgg0  
等等。。。 D coX+8 7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %k-3?%&8  
?Z Rs\+{vG  
template < typename Func > Rot@x r7Hc  
struct func_return 4zev^FR  
  { ,SynnE68  
template < typename T > @kpv{`Y  
  struct result_1 q|o}+Vr  
  { kzn5M&f>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qq) rd  
} ; zVXC1u9B  
P `}zlml  
template < typename T1, typename T2 > W-x?:X<}  
  struct result_2 sYe?M,  
  { 0 fF(Z0R,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x(hE3S#+  
} ; *BR~}1 i  
} ; ~$iIVJ`  
rai3<_W<  
8YZbP5'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N^HUijw<  
i5Zk_-\#H  
template < typename Func, typename aPicker > 9xO#tu]  
class binder_1 ? WF/|/  
  { @hJ%@(  
Func fn; yaah*1ip[  
aPicker pk; GNXHM*~  
public : vy0X_DPCr  
:*ing  
template < typename T > }4Tc  
  struct result_1 oFy=-p+C  
  { 5b!vgm#])  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MHh~vy'HB5  
} ; =NnNN'}  
XWA:J^  
template < typename T1, typename T2 > KNS.Nw7  
  struct result_2 :n0vQ5a  
  { p[hZ@f(z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @x"0_Qw  
} ; IhA5Wt0j  
Xe<sJ. &Wf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3&u&x(   
iz8Bf;  
template < typename T > @\|_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~'"^ Bts*  
  {  @2Z#x  
  return fn(pk(t)); RRRCS]y7$t  
} r30 <(nF  
template < typename T1, typename T2 > 99:C"`E{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AWP"b?^G|  
  { )3~{L;q  
  return fn(pk(t1, t2)); pPcTrN'  
} Z @^9PQG$  
} ; i'9vL:3  
Pa~)"u 8  
{B[=?6tQ  
一目了然不是么? lTd #bN  
最后实现bind kPVO?uO  
BReJ!|{m}  
U@-^C"R  
template < typename Func, typename aPicker > !q9+9 *6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J@4Bf  
  { K{[%7AM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c- }X_)U }  
} 9\/xOwR  
xn5l0'2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oJ4 AIQjB  
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。 m|{3),#V  
|962G1.  
十一. phoenix ,QcF|~n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y8o)FVcyNy  
<4P4u*/o  
for_each(v.begin(), v.end(), Jh ]i]7r  
( ~y/ nlb!  
do_ r7b1-  
[ a'2$nbp}  
  cout << _1 <<   " , " vJ'2@f$  
] ~g5[$r-u-u  
.while_( -- _1), ^R# E:3e  
cout << var( " \n " ) B]uc<`f  
) i70w rW#k  
); Cn "s` q  
=~=*&I4Dp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >AcrG]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y#q?A,C@n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Pmh8sw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #MRMNL@   
[uI|DUlI6o  
Y?(r3E^x  
template < typename Cond, typename Actor > nv@8tdrc  
class do_while cVv;Jn  
  { J/[=p<I)  
Cond cd; 'H \9:7  
Actor act; U$_xUG  
public : EUN81F?  
template < typename T > [3{W^WSOz  
  struct result_1 P] UJ0b  
  { {TX]\ufG  
  typedef int result_type; %F-ZN^R  
} ; 0tEYU:Qu  
G>1eFBh }  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a2 Y;xe  
f;1K5Y  
template < typename T > Q\ U:~g3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9983aFam  
  { :=wT vz  
  do vK _?<>  
    { dIRm q+d^  
  act(t); `kZ@Zmj#  
  } E#u l IgD  
  while (cd(t)); eC[$B99\  
  return   0 ; /J:bWr  
} <;#~l*  
} ; V&Xe!S  
K)Q]a30  
D"J!\_o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +YqZ ((  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 WXmn1^"kK}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b+f'[;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1rkE yh??  
下面就是产生这个functor的类: Bc6|n :;u  
jC7&s$>Q"g  
%=/)  
template < typename Actor > ~wJFa'2  
class do_while_actor rfNm&!K  
  { {|1Y:&M?   
Actor act; c2e tc8  
public : {3.r6ZwCn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J,AR5@)1  
?84 s4BpV1  
template < typename Cond > Qt/8r*Oe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <K8\n^i~c  
} ; `kU/NKq  
Up,vD)tG  
Pri`K/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D;_ MPN[  
最后,是那个do_ lhw ,J]0*  
,;(PwJe  
-*m+(7G\  
class do_while_invoker hb^7oq"a  
  { #:^YI c  
public : Nqrmp" ]  
template < typename Actor > .F(i/)vaq|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ##EYH1P]  
  { Q~j`YmR|  
  return do_while_actor < Actor > (act); tX"Th'Qi  
} "B8"_D&  
} do_; NN1$'"@NL  
#*g5u{k'P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TM|)Ljm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =@8H"&y`  
最后来说说怎么处理break和continue =n' 4?W@  
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。 }-o{ASC#  
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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