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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MB* u-N0v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HR3_@^<7  
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, NygI67  
>IR$e=5$  
vSM_]fn  
fQQ |gwVki  
  class filler e`sw*m5  
  { }f}IA\8]  
public : .^XH uN&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _@E "7<\  
} ; p(7QAd4  
VjTe4$ *  
g8yN% )[  
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: _=6OP8  
3C"_$?y"  
u3Do~RyL[  
7C5pAb:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X&\o{w9%  
id?_>9@P  
4uX(_5#j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f[qPG&  
ypA:  P  
EDN(eh(_  
IT1P Pm  
二. 战前分析 [A_r1g&_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @\~tHJ?hQd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  vbKQ*  
,QS'$n  
,U%=rfB~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0VIZ=-e  
  /* --------------------------------------------- */ k_Tswf3  
vector < int *> vp( 10 ); \/,g VT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BPWnck=%  
/* --------------------------------------------- */ Z}[xQ5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J v<$*TVS0  
/* --------------------------------------------- */ Ofm5[q=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _>v0R'  
  /* --------------------------------------------- */ ] SK[C" S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %FlA ":W  
/* --------------------------------------------- */ 4zzlazU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E0`[G]*G  
MW]8;`|jC  
Xb+3Xn0}&8  
(zmNa}-  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8&T,LNZoY  
1._1, _2是什么? kr{)  
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。 M;qb7Mu  
2._1 = 1是在做什么? x(vai1CrdH  
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。 tE:X,Lt[  
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。 vpafru4  
WFj*nS^~l  
DoG%T(M!a9  
三. 动工  ,F}r@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  i_y:4  
sVcdj|j  
\c68n  
> i`8R  
template < typename T > !a4cjc(  
class assignment gV.f*E1C  
  { 3"vRK5Bf  
T value; SW;HjQ>V  
public : !3HsI| $<G  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7(@(Hm  
template < typename T2 > &<=e_0zT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `A"Q3sf%  
} ; A: c]1  
ixzTJ]yu  
nF j-<!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -? Tz.y&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3]_qj*V  
'f6PjI  
/B=l,:TnJ  
(h|ch#  
  class holder =Pj@g/25u  
  { s@ z{dmL  
public : QxA0I+i  
template < typename T > S"{GlRpd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \2Xx%SX  
  { vQy$[D*  
  return assignment < T > (t); 08O7F  
} 3/l\ <{  
} ; u6p5:oJj,  
,,}sK  
~BtKd*~*  
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: s~)L_ p  
`1$y(w]  
  static holder _1; 5=m3J !?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T aEt  
k}-]W@UCa?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EFwL.'Fh  
而不用手动写一个函数对象。 W8x[3,gT  
}<.7xz|V  
lc" qqt  
[='p!7 z  
四. 问题分析 s1Okoxh/!V  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m'SmN{(t  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y3IA '  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *i%.{ YH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N tO?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )X~#n  
?-d Ain1w  
五. 问题1:一致性 Q QT G9s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| srsK:%`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @7 )Z  
u2\+?`Ox  
struct holder  :4{Qh  
  { v8>!Gft  
  // o|0 '0P  
  template < typename T > }}s8D>;G~  
T &   operator ()( const T & r) const N:OD0m%`)  
  { 9E^~#j@Zr  
  return (T & )r; rv`2*B  
} (lieiye^  
} ; ~~ U<  
6#fOCr;f7  
这样的话assignment也必须相应改动: T7^ulG1'  
 YN4"O>  
template < typename Left, typename Right > z2.*#xTZn  
class assignment `(!W s\:  
  { O1|B3M[P  
Left l; G&.d)NfE  
Right r; jT{f<P0  
public : tK*%8I\s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >kt~vJI  
template < typename T2 > {ip=iiW2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #>@<n3rq  
} ; <Kh?Ad>N  
?_8%h`z  
同时,holder的operator=也需要改动: T.J`S(oI  
pn|p(6  
template < typename T > DL %S(l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  xQX<w\s  
  { O<4Q$|=&?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2wGF-V  
} Y+!Ouc!$  
hx*HY%\P  
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。 *Ao2j;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :jBZK=3F>  
,Y$F7&  
return l(rhs) = r; D&4u63^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D~5yj&&T;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4[2=L9MIo~  
mXQl;  
template < typename Tp >  \C!%IR  
class constant_t G(:s-x ig6  
  { 3%_ 4+zd  
  const Tp t; txj wZ_p  
public : o<Xc,mP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;I[ht  
template < typename T > :!(YEF#}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dVPq%[J2  
  { lr-12-D%-  
  return t; 2T//%ys=  
}  AQB1gzE  
} ; @>M8Pe  
&/sGh0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jq=00fcT+  
下面就可以修改holder的operator=了 K5 5} Wi  
D LNa6  
template < typename T > VV?]U$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y0@'za^y  
  { "kcpA#uD|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #.<*; rB  
} `l+ >iM  
$dlnmNP+  
同时也要修改assignment的operator() {9h`$e=  
JX2mTQ  
template < typename T2 > I/^q+l.=`{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )w Z49>Y  
现在代码看起来就很一致了。 Y8D7<V~Md  
cSY2#u|v  
六. 问题2:链式操作 u(8_[/_B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nu;} S!J  
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。 [u/zrpTk  
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。 kyy0&L  
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。  QpdujtH`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bc `UA  
0|.7Kz^  
template < typename T > C<r(-qO{5  
struct result_1 B*- ToXQQr  
  { J ZVr&KZN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U(rr vNt:t  
} ; Ix*BI9E  
-@YVe:$%b  
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: V<7R_}^_7  
zj~8>QnKk  
template < typename T > ATKYjhc _  
struct   ref ^zvA?'s  
  { 'dmp4VT3  
typedef T & reference; N90\]dFmy  
} ; [54@irH  
template < typename T > IW5*9)N?  
struct   ref < T &> A6{t%k~F  
  { 2q`)GCES~  
typedef T & reference; +CsI,Uf4*  
} ; c+@d'yR  
lAdOC5+JX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _ff=B  
@m+pr\h(  
template < typename T > GCcwEl!K^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y3&Tv  
  { c'4>D,?1  
  return l(t) = r(t); @?<N +qdH>  
} &/B2)l6a  
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。 yf `.%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u~' m7  
xaGVu0q  
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 T^/Gj|N*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xB?S#5G}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JIyBhFI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :NwMb^>  
最后的布局是: `U {o:  
                Add {toyQ)C7  
              /   \ qR [}EX&3  
            Divide   5 =q_&* '  
            /   \ 91-P)%?  
          _1     3 [<#<:h &\  
似乎一切都解决了?不。 O, bfdc[g4  
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。  5uQv  
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。 '_q: vjX  
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: _Vdb?  
`A4QU,0 8h  
template < typename Right > 5;3c<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kWZ/ej  
Right & rt) const D%c7JK  
  { w?V[[$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8\qCj.>S  
} &[?u1qQ%o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7h9fQ&y  
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。  At`1)  
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。 % j[O&[s}  
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。 hRuo,FS#:  
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。 !.;xt L   
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? "TBQNWZ  
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: iF#}t(CrH  
&rl]$Mtt  
template < class Action > ;kyL>mV{  
class picker : public Action }S~ysQwT  
  { \3n{w   
public : m wRL zN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 37:b D  
  // all the operator overloaded .LXh]I *  
} ; L|]w3}ZT@  
nLFx/5sL  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @e.OU(Bf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: jV,(P$ 5;  
IyG = 7  
template < typename Right > yNhscAMNn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2fj0 I  
  { 8!o{W=m^4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +E q~X=x  
} / K_e;(Y_  
0j a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~uhyROO,G"  
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。 wzHjEW  
:/yr(V{  
template < typename T >   struct picker_maker [6,]9|~  
  { \p>]G[g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y^c,mK^  
} ; X]JpS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `mq4WXO\  
  { _e:5XQ  
typedef picker < T > result; Kc JP^  
} ; ]v^`+s}3  
%vf2||a$BS  
下面总的结构就有了: v GR \GFm  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 'K;4102\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |l6<GWG+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O]Ry3j  
至此链式操作完美实现。 =E{{/%u{{S  
9%3 r-U=  
s% L" c  
七. 问题3 RAg|V:/M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n3l"L|W^(<  
s{"`=dKT  
template < typename T1, typename T2 > I |<+'G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F653[[eQ  
  { N#pl mPrZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); we:5gK &  
} ? !oVf>  
/+<%,c$n  
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: TzevC$m;z  
X5L(_0?F1  
template < typename T1, typename T2 > DmXDg7y7s  
struct result_2 LRCS)UBY(.  
  { "x:)$@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o/  x5  
} ; wQdW lon  
~x0-iBF  
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? U>L=.\\|  
这个差事就留给了holder自己。 7/D9n9F  
    siss_1J  
2#n$x*CY  
template < int Order > ZHiICh|et%  
class holder; uhw5O9  
template <> Eis%)oE  
class holder < 1 > `jUS{ 3^  
  { ArmL,  
public : \[IdR^<YM  
template < typename T > 0'q(XB`i=  
  struct result_1 H%01&u  
  { S0Bl?XsD_  
  typedef T & result; _ntW}})K  
} ; I(?|Ox9"?  
template < typename T1, typename T2 > !0. 5  
  struct result_2 pzt Zb  
  { * 0&i'0>  
  typedef T1 & result; #>=/15:  
} ; j quSR=  
template < typename T > w}bEufU+2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +}(B856+  
  { $^NWzc  
  return (T & )r; Ghq'k:K,  
} 2=Y_Qrhi  
template < typename T1, typename T2 > \6`%NhkM_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?2<6#>(7a  
  { Ltic_cjYd?  
  return (T1 & )r1; Ghgv RR$  
} St7D.|  
} ; B GEJiLH  
c>U{,z  
template <> G7_"^r%c9;  
class holder < 2 > eX l%Qs#Y  
  { z W" 3K  
public : MR)KLM0  
template < typename T > *v:,rh  
  struct result_1 #nc@!+  
  { &Xl_sDvt  
  typedef T & result; z[lRb]:i[  
} ; m|ERf2-  
template < typename T1, typename T2 > soqNzdTB2  
  struct result_2 Y8`))MeD  
  { rt@-Pw!B  
  typedef T2 & result; -4^@)~Y  
} ; WW\)B-}T  
template < typename T > O 44IH`SI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e}Af"LI  
  { vZ nO  
  return (T & )r; H8t{ >C)]  
} <E}]t,'3  
template < typename T1, typename T2 > '9p5UC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mk`cyN>m  
  { 9Pob|UA  
  return (T2 & )r2; a5U2[Ko80  
} bF Y)o Z  
} ; kkE)zF   
3 ?|; on  
<0Egkz3s  
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> >。 aji~brq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: : 7DVc&0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SVs~,  
xwH|ryfs,Z  
return l(i, j) = r(i, j); 6dS1\Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _@~kYz  
FUqhSW  
  return ( int & )i; <C.$Db&9  
  return ( int & )j; RkH oT^  
最后执行i = j; qiKtR  
可见,参数被正确的选择了。 5.K$ X$+7}  
ETWmeMN  
#PLB$$  
a4a[pX,5  
a@=36gx)  
八. 中期总结 Zz)oMw  
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: \I,Dje/:w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g 2 { ?EP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i;'X}KW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZhbY, wJ,  
p4t!T=o/  
^a#&wW  
Q0"F> %Cn  
fddbXs0Sn  
VF!kr1n!  
九. 简化 l6DIsR  
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。 'ZZ WH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E=_B@VJknW  
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: ~ %YTJS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 komxot[[  
  +-*/&|^等 6$vh qg}f  
2. 返回引用。 D)~nAkVq  
  =,各种复合赋值等 HAUTCX  
3. 返回固定类型。 -IsdU7}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (zYSSf!I  
4. 原样返回。 v^18o$=K",  
  operator, I'%H:53^0  
5. 返回解引用的类型。 rPGE-d3  
  operator*(单目) <:;:*s3]  
6. 返回地址。 twHM~cTS  
  operator&(单目) ~S=fMv^BR  
7. 下表访问返回类型。 [@)z$W  
  operator[] gJFpEA {  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $*)(8Cl  
  operator<<和operator>> 10I`AjF0  
cLko  
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。 }L7F g%,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J'^$|/Q  
1> @|  
template < typename Left > j!_^5d#d  
struct value_return *(q8?x0>  
  {  q>.t~  
template < typename T > TYS\:ZdXF  
  struct result_1 HYYx*CJ)  
  { bvu<IXX=2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K84cE  
} ; H6CGc0NS+  
qH$rvD!]  
template < typename T1, typename T2 > : )"jh`  
  struct result_2 .L{+O6*c  
  { nIKT w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dVtLYx  
} ; qjEWk."  
} ; 2l/5i]Tq  
Sfa m=.l  
*7fPp8k+Z;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [W\atmd"  
-5_xI)i  
下面我们来剥离functor中的operator() 2gR_1*|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~rJw$v  
otH[?c?BT  
return l(t) op r(t) Q2pboZ86  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EC!Cv;'  
return op l(t) U1!2nJ]  
return op l(t1, t2) 7 8inh%  
return l(t) op eh7r'DmAR  
return l(t1, t2) op yr 9)ga%  
return l(t)[r(t)] ^5 =E`q".  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $JSC+o(q3#  
QZa#i L  
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: P 7.8tM2}  
单目: return f(l(t), r(t)); ~+iJpW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PEn^.v@  
双目: return f(l(t)); Jas|P}{=fT  
return f(l(t1, t2)); {)gd|JV*  
下面就是f的实现,以operator/为例 i|{nj\6w^  
0uJzff!|  
struct meta_divide DCzPm/#b  
  { lJY=*KB(6  
template < typename T1, typename T2 > <RVtLTd/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +rpd0s49  
  { (tLQX~Ur  
  return t1 / t2; [qMO7enu#  
} 8=o5;]Cg  
} ; [QN7+#K,  
8*~:gZ7:  
这个工作可以让宏来做: ]S aH/$  
pV|?dQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?BvI/H5d  
template < typename T1, typename T2 > \ 4lf36K ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m7eIhmP  
以后可以直接用 $D\l%y/C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x,G6`|Hl  
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 $$f$$  
(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。。。) (U(x[Df)  
r<"/P`r  
l@J|p#0q  
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 RGuHXf  
j3-6WUO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >^GCSPe  
class unary_op : public Rettype g E+OQWu  
  { Z3~*R7G8>  
    Left l; D2 cIVx3:(  
public : q>4i0p8^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e+ w  
dq/?&X  
template < typename T > w*P4_= :%Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %FFm[[nxI  
      { 9<c4y4#y  
      return FuncType::execute(l(t)); `v2l1CQ: ^  
    } pyJOEL]1F  
JwVC?m).  
    template < typename T1, typename T2 > `e|Lw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R eu J=|F  
      { |&'] ms5J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )t|Q7$ v1  
    } Kf^F#dA  
} ; ZDJWd=E  
Ck%(G22-  
D\*_ulc]  
同样还可以申明一个binary_op >Io7h#[u  
xxcDd_z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QF "&~  
class binary_op : public Rettype #LgoKiP!Y  
  { cP=mJ1  
    Left l; wSF#;lqd  
Right r; j6(IF5MqP  
public : 0$ac1;7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qf(e'e  
oySM?ZE  
template < typename T > ;rAW3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x i,wL0{  
      { ,O{ 5   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2e@\6l,!^  
    } 9<CUsq@i:  
Z=8CbS).  
    template < typename T1, typename T2 > x%ag.g2I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gc) 3  
      { tvxcd*{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F+S#m3X  
    } #e269FwN  
} ; /O9EI'40)  
=u"|qD  
Qug'B  
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 geSo#mV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1)Bi>X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U2nRgd  
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。 3g:+p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <r3n?w8  
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。。。 v("vUqhx2+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }AYSQ~:  
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) 7Q}@L1A9F,  
下面是修改过的unary_op TFPq(i  
%k)I =|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "0)G|pZI  
class unary_op P;pg+L.I  
  { 7N=VVD~!b  
Left l; # |[@Due  
  $0 zL  
public : |T&#"q,i9%  
Lb 4!N` l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .tsB$,/  
g``4U3T%X  
template < typename T > u Aa>6R  
  struct result_1 7Apbi}")  
  { Y2&6xTh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x:lf=D lA  
} ; lf# six  
]+9:i!s  
template < typename T1, typename T2 > U5 "v1"Ec  
  struct result_2 !Sh5o'D28  
  { 0N_Da N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HbVm O]#$D  
} ; OXV@LYP@  
;0q6 bp(<H  
template < typename T1, typename T2 > rdg1<Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~ Q3T9+  
  { t}l<#X5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &H{>7q#r  
} O0YGjS|d  
4q8%!\A+  
template < typename T > $dw;Kj'\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CFxs`C^  
  { >i E  
  return OpClass::execute(lt(t)); \vQ (  
} n//a;m  
)6WU&0>AU8  
} ; WfZ#:G9  
5UyK1e))  
xGL"N1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QLl44*@  
好啦,现在才真正完美了。 gk%ye&:f  
现在在picker里面就可以这么添加了: m#'9)%t!J  
-E"o)1Pj6C  
template < typename Right > c[q3O**  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WLH2B1_):  
  { ?GZs5CnS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e~dU "  
} 0g4cyK~n]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 W>Kn *Dy8~  
(qdk &  
VZR6oia  
:+$_(* Z  
4R6 .GO  
十. bind i.&16AY  
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。 OYy8u{@U:  
先来分析一下一段例子 9,+LNZ'k  
m%puD 9  
c7_b^7h1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :Fl:bRH+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u e~1144  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tnntHQ&b  
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。 P) #rvTDRw  
我们来写个简单的。 p*A//^wQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Dl6zl6q?  
对于函数对象类的版本: 1|CO>)*D  
je\UfEo%  
template < typename Func > (ol 3vt  
struct functor_trait l|9`22G  
  { QH:i)v*  
typedef typename Func::result_type result_type; ~Tolz H!  
} ; ;$]R#1i44  
对于无参数函数的版本: WxdYvmp6z[  
`SWK(='  
template < typename Ret > HAXx`r<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [gDvAtTZ5  
  { /hHD\+0({  
typedef Ret result_type; O.!?O(  
} ; RIlPH~  
对于单参数函数的版本: xi0&"?7la  
z`CI gSR  
template < typename Ret, typename V1 > zi'?FM[f)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +8"H%#~  
  { h#>67gJV  
typedef Ret result_type; klKt^h-  
} ; m6}"g[nN  
对于双参数函数的版本: NH/H+7,o  
Ghz)=3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @EvnV.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h fNBWN  
  { -.y3:^){^  
typedef Ret result_type; IiL?@pIq  
} ; <JlKtR&nSo  
等等。。。 [@)|j=:i:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bbnAmZ   
~2H)#`\ac8  
template < typename Func > Cv3H%g+as  
struct func_return ZtiOf}@i\  
  { &E~7ty'  
template < typename T > m-K6y7t  
  struct result_1 _IGQ<U<z  
  { aG!!z>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uG<+IT|x  
} ; g.'4uqU  
#~Q0s)Ze  
template < typename T1, typename T2 > ax$0J|}7  
  struct result_2 f;*\y!|lg~  
  { /<5/gV 1Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tfsG P]9$  
} ; DvGtO)5._  
} ; 'RhMzPmY>  
SU1, +7"  
6YN4]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Sx}h$E:  
`8Gwf;P1  
template < typename Func, typename aPicker > LY"/ Q  
class binder_1 [}Nfs3IlBw  
  { (jXgJ" m  
Func fn; ?tOzhrv  
aPicker pk; ;2$^=:8  
public : NWf!c-':  
p?%G|Q  
template < typename T > dM)fr  
  struct result_1 I".r`$XZ  
  { 6@ + >UZr\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r$+9grm<  
} ; b'G4KNW  
A%Ao yy4E  
template < typename T1, typename T2 > ?/O+5rjA  
  struct result_2 =,sMOJ c>  
  { {It4=I)M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6oC(09  
} ; _)ERi*}x8  
#3.\}d)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ms~ mg:  
\K?3LtJ  
template < typename T > ,Ti#g8j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^<< Wqmx  
  { ^LZU><{';  
  return fn(pk(t)); " jy'Dpy0m  
} atY m.qb  
template < typename T1, typename T2 > K@h v[4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ")TI,a`  
  { )y8$-"D(it  
  return fn(pk(t1, t2)); s+4G`mq>*  
} 5}1cNp6@  
} ; rZ^DiFR  
Y40{v(Pi  
=oSv=xY  
一目了然不是么? %lvSO/F+  
最后实现bind hhwV)Z  
d6_ CsqV  
D:%v((Ccw  
template < typename Func, typename aPicker > (fq>P1-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zd+8fP/UB  
  { W8\K_M}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2/I^:*e  
} Pb!kl #  
98A ;R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Zl]\sJ1"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 cU+/I>V  
7Rq;V=2YV  
十一. phoenix ($]y*| Obn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9NVe>\s_  
fAJQ8nb{@]  
for_each(v.begin(), v.end(), '9-8_;  
( 1Ocyrn  
do_ 5gi`&t`  
[ Wh"oL;O  
  cout << _1 <<   " , " !\CoJ.5=  
] ^;N +"oq!y  
.while_( -- _1), s fazrz`h  
cout << var( " \n " ) #;H+Kb5O  
) .0nL; o  
); R}BHRmSQ  
=d`,W9D  
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: p9Ks=\yvL  
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 7` &K=( .  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m"NZ;*d'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |nB2X;K5~  
\DpXs[1  
:v=Yo  
template < typename Cond, typename Actor > <kt,aMw[*  
class do_while (eSa{C\  
  { Rj1Z  
Cond cd; cs,%Zk.xjw  
Actor act; F+|zCEc  
public : CpO!xj +  
template < typename T > uEH&]M>d_  
  struct result_1 Rm{S,  
  { dtr8u  
  typedef int result_type; MWu67">"  
} ; 4$@)yZ  
g6+}'MN:5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0d~>zKho  
2vT>hC?oHz  
template < typename T > 0[ jy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Jv %}r  
  { ZEp UHdin  
  do IA! ( 'Ks  
    { -ZBk^p  
  act(t); L+bU~N,+A  
  } u-=%gx"Di  
  while (cd(t)); BJ wPSKL  
  return   0 ; noV]+1#"V  
} (@>X!]{$  
} ; ng^`s}?o  
J[ du>1D  
dr'#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x/ lW=EQ  
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。 aHvTbpJ  
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。 ggIz) </  
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。 VD#`1g<  
下面就是产生这个functor的类: Tn8Z2iC  
.A//Q|ot!  
-$!`8[fM  
template < typename Actor > 1$]4g/":o  
class do_while_actor a`|&rggN  
  { <p;cR` %uE  
Actor act; )<nr;n  
public : ]W-l1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `D6Bw=7  
"9:1>Gr{G  
template < typename Cond > X!KjRP\\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <E[X-S%&  
} ; ,Y6Me+5B  
' !>t( Sa  
+ffs{g{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o|F RG{TJ  
最后,是那个do_ ,#@B3~giC  
]{;=<t6  
dOh`F~ Y)e  
class do_while_invoker zZE 2%fqM  
  { 8p p^ w  
public : _1S^A0ft  
template < typename Actor > {B8W>>E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z'GYU=  
  { o*& D;  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^kA^> vi  
} 1'@/ jR  
} do_; r PWn  
^dj avJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O+~.p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eAR]~ NiW  
最后来说说怎么处理break和continue Op%}.9ed  
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。 k\rzvo=U  
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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