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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H13\8Te{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "+&pd!\  
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>  
pH3\X cn  
w03Ur4>T  
WH7UJCQ  
  class filler {LA?v& b'  
  { vQ2{ +5!|  
public : e~'z;% O~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "dOQ)<;  
} ; <RC%<  
rhaq!s38:  
#E\6:UnT  
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: %8Y+Df;ax  
CHO_3QIz  
wm ?%&V/#  
!z2xm3s{]p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <|G!Qn?2-  
x11riK  
j5/|1N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;iJxJX\+  
!.pcldx  
} C/+zF6q  
h|Qb:zEP,  
二. 战前分析 O<@L~S]  
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。 q;sZwp<  
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 l:/x &=w  
Ijz*wq\s;  
*M#L)c;6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6;!)^b  
  /* --------------------------------------------- */ #s>'IPc0  
vector < int *> vp( 10 ); b&_Ifx_YF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~5Mj:{B  
/* --------------------------------------------- */ N. nGez  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  ZpBP#Y*  
/* --------------------------------------------- */ NN+;I^NqW&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?Oy0p8  
  /* --------------------------------------------- */ cCx{ ")  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,-(D (J;}1  
/* --------------------------------------------- */ )xz_ }6b]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eFA,xzp  
yQ<h>J>  
B *6 ncj  
LIz'hfS!  
看了之后,我们可以思考一些问题: {;u+?uY  
1._1, _2是什么? (w(k*b/  
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。 AkO);4A;Jd  
2._1 = 1是在做什么? :Zob"*T  
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。 6<5:m:KE  
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。 s0x/2z  
=h ~n5wQG  
bd27])n(  
三. 动工 1Q9Hs(s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JqYa~6 C  
>YF=6zq.`  
8uW%jG3/  
W*(- * \1[  
template < typename T > 9OY ao  
class assignment SwO$UqYU=  
  { B~& }Mv  
T value; Wy-y-wi:p  
public : #QSSpsF@  
assignment( const T & v) : value(v) {} Sx0{]1J  
template < typename T2 > @k'V`ZQF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sD{Wc%5  
} ; kw2d< I$]  
1_c%p#?K  
GM)q\Hx{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NNE(jJ`/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u.?jWvcv  
3qH1\  
O1DUBRli!q  
yxf #@Je"  
  class holder A+4Kj~`!  
  { "f~OC<GdYs  
public : s6_i>  
template < typename T > b9-3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y}Y~?kE>M|  
  { F :Ps>  
  return assignment < T > (t); !su773vo  
} V3a6QcG  
} ; Bx$?*y&f!v  
UM]3MS:[  
TGPZUyi3!=  
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: mV4gw'.;7  
Z d@B6R  
  static holder _1; [EZ=tk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y(?SE< 4R  
|68/FJZ,5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >NV1#\5_R@  
而不用手动写一个函数对象。 oEFo7X`t  
)<_qTd0`  
2*Pk1 vrI  
!u  .n  
四. 问题分析 +StsSZ  
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。 w&J_c8S  
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。 8ZCA vEy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,]]IJ;:w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '#,C5*`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $}z/BV1I  
Wyeb1  
五. 问题1:一致性 qZ@d:u  
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?| mieyL9*n7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "^wIoJ6H'  
m!P<# |V  
struct holder @'?gan#(  
  { a69e^;,>q  
  // $MfRw  
  template < typename T > 1~LfR  
T &   operator ()( const T & r) const v*<rNZI  
  { koD}o^U#  
  return (T & )r; 0]=Bqyg  
} g)|vS>^~  
} ; k"/Rjd(;  
2cRru]VZ5  
这样的话assignment也必须相应改动: I Xm[c@5l  
$% gz, {  
template < typename Left, typename Right > .n)R@&9  
class assignment ue'dI   
  { I'p+9H$  
Left l; }4h0 {H  
Right r; :2C <;o  
public : ,\aL v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eQn[  
template < typename T2 > ?cKTeGrS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,IE.8h)H  
} ; WpnP^gmX  
%f1IV(3Qc  
同时,holder的operator=也需要改动: Hr!$mf)h  
R osU~OK  
template < typename T > O/d]2<V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const suGd&eP|  
  { _Rk vg-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dn Sb}J  
} f\.y z[  
cx&\oP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rX>b R/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I|<]>D-8  
&rPAW V'v  
return l(rhs) = r; 6PS[OB{3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #:/27  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `8Ych@f]  
(uhE'IQ{(  
template < typename Tp > X7`-dSVE  
class constant_t vH1,As  
  { ^Qn:#O9  
  const Tp t; Y%- !%|  
public : )& Oxp&x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fa v++z  
template < typename T > 9PV+Kr!c5I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k_zn>aR$F  
  { 4gNN "  
  return t; W3\E; C-g0  
} 2 >j0,2  
} ; eMmNQRmH  
[C<K~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M*Ej*#  
下面就可以修改holder的operator=了 "+wkruC  
S?C.:  
template < typename T > )|k#cT{=M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UwF-*(#41  
  { .QwB7+V4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wi>m}^}9  
} %N`_g' r!  
z9g6%RbwX  
同时也要修改assignment的operator() fiD,HGx i  
KRcB_(  
template < typename T2 > 4>vO9q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j6XHH&ZEb  
现在代码看起来就很一致了。 m.1-[2{8~  
K9p<PLy+  
六. 问题2:链式操作 -zqpjxU:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \0_jmX]p  
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。 ;Oqf{em];  
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。 ud BIEW,`  
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。 N}ND()bf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S4{vS?>j  
!J X7y%J  
template < typename T > Hs:zfvD  
struct result_1 [[6" qq  
  { A|:+c*7]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; RjPkH$u'Pj  
} ; 7wPI)]$  
nLG)>L  
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: T6=|)UTe1  
V+@}dJS  
template < typename T > y"'p#j  
struct   ref R9 #ar{  
  { I}0 ?d  
typedef T & reference; d,(q 3  
} ; U1E@pDH  
template < typename T > dh [kx  
struct   ref < T &> V\{@c%xW  
  { M<*Tp^Y'  
typedef T & reference; ~O PBZ#  
} ; ytjZ7J['{  
[MwL=9;!H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R LF6Bc  
KB :JVK^<  
template < typename T > :( m, 06K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]y=U"g  
  { GIcq|Pe  
  return l(t) = r(t); z uW4gJ  
} HR8YPU5  
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。 I *sT*;U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8Q<Nl=g>'  
R%\3[  
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 -Fn/=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '/9j"mIA9$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U:n~S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CLVT5pj='  
最后的布局是: _|0#  
                Add &dmIv[LU  
              /   \ :.]EM*p?GV  
            Divide   5 %7aJSuQN%  
            /   \ *GBV[D[G,  
          _1     3 (@xC-*  
似乎一切都解决了?不。 ?hc=w2Ci  
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。 vfv?QjR  
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。 ~/-SKGzo-  
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: ;nW;M 4{  
R3lZ|rxv:  
template < typename Right > JQ0Z%;"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LTo!DUi`  
Right & rt) const U+ ik& R#  
  { hLgX0QV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m?B=?;B9#  
} jLI1Ed  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fx(8 o+  
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。 #<9'{i3  
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。 % R25,  V  
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。 d$bO.t5CLh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 r /a@ x9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gL&w:_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Tc||96%2^  
vnQFq  
template < class Action > f~a 7E;y  
class picker : public Action e.DN,rhqI  
  { z[QDJMt>  
public : &ZC{ _t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1R~$m  
  // all the operator overloaded 6O6B8  
} ; \:1$E[3v  
sfw* _}y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x,10o   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &`n:AR`  
p19(>|$J  
template < typename Right > .$x}~Sw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9v*y&V9/  
  { JluA?B7E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >W-xDzJry  
} 3I( n];  
EHn!ZrQgh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :6t73\O  
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。 h;+O96V4.  
*f;$5B#^  
template < typename T >   struct picker_maker u;rmqo1  
  { RS}_cm0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l{C]0^6>i  
} ; 8gE p5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )z74,n7-  
  { 4vG-d)"M2  
typedef picker < T > result; O4oN)  
} ; 'R+^+urq^  
VpHwc!APq  
下面总的结构就有了: DGCvH)Q  
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。 "'Fvt-<^S7  
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。 Wc+(xk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :KX*j$5U  
至此链式操作完美实现。 &(, &mE  
lg$aRqI29  
'h6G"=+  
七. 问题3 P}gtJ;  
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。 :'ZR!w  
,JK0N_=  
template < typename T1, typename T2 > R+uZi~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3T]cDVQ_  
  { We}9'X}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T>| hID  
} PP'5ANK  
M=;csazN  
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: G5t7KI  
%_Lz0L64k  
template < typename T1, typename T2 > z$%8'  
struct result_2 D60quEe3%  
  { Eb9h9sjv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i{$P.i/&  
} ; ?_AX;z  
} #e=*8F7  
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? _^b\#Jz4U3  
这个差事就留给了holder自己。 ]O:8o<0  
    z-We>KX  
]Bf1p  
template < int Order > >E4,zs@7t  
class holder; |iBf6smF  
template <> CT|0KB&  
class holder < 1 > UQh.o   
  { 8h|}Q_  
public : ^znUf4N1  
template < typename T > jmq^98jB  
  struct result_1 &glh >9:G  
  { Pz2Q]}(w  
  typedef T & result; b1IAp>*2l  
} ; ]JGq{I>%+6  
template < typename T1, typename T2 > jsgDJ}  
  struct result_2 R#~l[S8u^  
  { *.wj3' wV  
  typedef T1 & result; cyWb*Wv  
} ; ~x'8T!M{  
template < typename T > b&h'>(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]=-=D9ZS3  
  { @(6i 1Iwu9  
  return (T & )r; a6z0p%sIZ  
} !f AvxR  
template < typename T1, typename T2 > #M w70@6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R-ek O7z  
  { )^qXjF  
  return (T1 & )r1; Z D"*fr  
} {*hFG:u  
} ; r>bgCQ#-n  
O!dS;p-F  
template <>  }+/Vk  
class holder < 2 > DcaKGjp  
  { |;Jt * _  
public : RZpjr !R  
template < typename T > JleClB(2n/  
  struct result_1 _IU5HT}2  
  { 6j {ynt  
  typedef T & result; 85|u;Fxf  
} ; b}Im>n!  
template < typename T1, typename T2 > &I'J4gk[  
  struct result_2 5 8;OTDR!  
  { f&5S`}C  
  typedef T2 & result; I'{Ctc  
} ; (HeSL),1  
template < typename T > Pr%KcR ;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E,?IIRg&  
  { Gb[J3:.  
  return (T & )r; #G0'Q2  
} ~0-)S@  
template < typename T1, typename T2 > pl,XS6mB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j&S.k  
  { 16I[z+RG  
  return (T2 & )r2; 9&^5!R8  
} $/Q\B(X3  
} ; dVLrA`'P*  
mz<,nR\  
XHgW9;M!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 y[jp)&N`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0VJHE~Bgi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >{Mv+  
xgNV0;g,  
return l(i, j) = r(i, j); _[&.`jTFn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G){+.X4g3  
9CwtBil<#g  
  return ( int & )i; pg,JYn  
  return ( int & )j; @Bkg<  
最后执行i = j; U_aI!`WXd  
可见,参数被正确的选择了。 G1zP^ogk  
#>~A-k)  
GYJ j$'  
&y73^"%  
ia /#`#.  
八. 中期总结 QjpJIw  
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: "BpDlTYM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vYLspZ;S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w0sy@OF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  C. uv0  
_M;{}!Gc&A  
ca0vN^Ji  
^a3 (QKS  
W95q1f# 7  
7}c[GC)F  
九. 简化 y[cc<wm$  
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。 %t9Kc9u3p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mt{cX,DS  
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: d=vD Pf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U~7{q >  
  +-*/&|^等 lQ [JA[  
2. 返回引用。 K'"s9b8  
  =,各种复合赋值等 Mjl,/-0 w  
3. 返回固定类型。 qnd] UUA^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _Y6Ezh.  
4. 原样返回。 eo!+UFZbY  
  operator,  8QKu  
5. 返回解引用的类型。 W S9:*YH  
  operator*(单目) i8EKzW  
6. 返回地址。 w}07u5  
  operator&(单目) ,@N.v?p>  
7. 下表访问返回类型。 e2nZwPH  
  operator[] ? )IH#kL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^Nav8dma  
  operator<<和operator>> R*ex!u60M  
I(j{D>v  
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。 l.}gWN9-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -biw{  
=:xJZy$  
template < typename Left > _m#TL60m  
struct value_return L5&,sJz  
  { BTA2['  
template < typename T > JiA1yt  
  struct result_1 >: @\SU  
  { kY4h-oZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DEfhR?v  
} ; R iLqMSq  
xA n|OSe  
template < typename T1, typename T2 > ~7\`qH  
  struct result_2 )kKeA  
  { 3%x-^.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Xh~oDnP  
} ; $x+ P)5)  
} ; &XhxkN$8  
0q1+5  
q7rX4-G$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -/7@ A  
`I|Y7GoUO  
下面我们来剥离functor中的operator() cIuCuh0I`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H3JDA^5  
Ut2x4$9  
return l(t) op r(t) QYBLU7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AMK3I`=8WO  
return op l(t) N=8CVI  
return op l(t1, t2) p1z^i(  
return l(t) op f,@~@f X  
return l(t1, t2) op 4 T/ ~erc  
return l(t)[r(t)] yN#]Q}4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7:.!R^5H  
;:)u rI?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6H|T )  
单目: return f(l(t), r(t)); diw5h};W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  GL&rT&  
双目: return f(l(t)); FQMA0"(G$  
return f(l(t1, t2)); lcoJ1+`C  
下面就是f的实现,以operator/为例 W;,RU8\f  
P[ Vf$ q<  
struct meta_divide 7 :u+-U  
  { yN}<l%  
template < typename T1, typename T2 > <g8{LG0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ].gC9@C:$i  
  { pl 1CEoe  
  return t1 / t2; D6FG$SV  
} WMoRosL74  
} ; # kmI#W"^  
6<n+p'+n  
这个工作可以让宏来做: DEzL]1;P  
fvDcE]_%H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F2=#\U$  
template < typename T1, typename T2 > \ QVN @B[9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  $)(Zt^  
以后可以直接用 2|+4xqNJm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kr]_?B(r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 YdAC<,e&A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fhQ N;7  
-]MZP:s  
V4%7Xj  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4-xg+*()  
Cz4l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .-p?skm=a  
class unary_op : public Rettype j 2Jew  
  { ! AL?bW  
    Left l; _3_o/I  
public : 4wwRNu*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PF;`mdi-,  
!=+hU/e  
template < typename T > 4f,%@s)zn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }e,*'mCC*  
      { 9kU|?JE  
      return FuncType::execute(l(t)); js=w!q0)9  
    } Y{m1\s/o  
r P&.`m88n  
    template < typename T1, typename T2 > a^9}ceu?   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2wZyUB;  
      { UrB {jS?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5CM]-qbf@  
    } ob=IaZ@?  
} ; 9KZLlEk5O  
g*:f#u5  
=ThacZHb8  
同样还可以申明一个binary_op zeHs5P8}r  
]P(_ d'}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sMb+4{W&6  
class binary_op : public Rettype ]3yaIlpD1  
  { =)XC"kU p  
    Left l; fTA%HsvU:  
Right r; 32):&X"AIh  
public : knu>{a}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?|we.{  
k%ckV`y  
template < typename T > QPwUW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l,M?   
      { E.rfS$<1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ob>2SU[Y  
    } &1Idv}@!  
W6uz G  
    template < typename T1, typename T2 > [,p[%Dza  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e@crM'R7Lo  
      { >I.X]<jI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t[^68]  
    } @{UtS2L  
} ; l8ZzKb-  
&]HY:  
62%=%XD  
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 #s^~'2^%4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pD%Pg5p`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v`pIovn  
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。 H!dg(d^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HrQft1~N  
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。。。 djtCv;z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F:rT.n  
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) c4n]#((%a  
下面是修改过的unary_op Ucz`^}+  
PWThm ooP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2p|[yZ  
class unary_op *J] }bX  
  { IHtNaN )  
Left l; F2RU7o'f.  
  qY$/i#  
public : u >o2lvy8  
elf2!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o72G oUfs  
F%pYnHr<  
template < typename T > op|/_I$  
  struct result_1 v-mhqhb  
  { d@-bt s&3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0(!D1G{ul  
} ; ;y"q uJ'O  
Mm+kG'Z!S  
template < typename T1, typename T2 > 8P= z"y  
  struct result_2 N v,Yikf  
  { (:]on^|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jN43vHm\Y9  
} ; 7Z+4F=2ff  
c>%+y+b{  
template < typename T1, typename T2 > V.*0k~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2pEr s|r  
  { Bdd>r# ]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gIfl}Jat  
} "eiZZSz  
Ec^x  
template < typename T > hWujio/h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h{&}p-X&[  
  { A\7qPfpG  
  return OpClass::execute(lt(t)); LD~/*  
} \]eB(&nq  
OZ6g u$ n*  
} ; -mlBr63Bj  
q'%-8t  
<k0$3&D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2#bpWk9  
好啦,现在才真正完美了。 s*k[Fbi  
现在在picker里面就可以这么添加了: #PpmR _IX  
nDvj*lZF  
template < typename Right > '%$)"g]/#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CG(G){u&  
  { [80L|?, *  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,dM}B-  
} O%.c%)4Xo  
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。 "[ 091<  
D/1f> sl  
? L A>5  
2/K38t'-  
W9ZfD~(3-  
十. bind Q$NT>d6Q  
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。 INFbj8T  
先来分析一下一段例子  1 U|IN=  
k%5 o5Hx  
XUrxnJ4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qMrBTq[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9K\A4F}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qb}1tn)  
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。 G:HPd.ay  
我们来写个简单的。 JlZU31Xws  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7n,*3;I  
对于函数对象类的版本: Vnu*+  
1d4?+[)gUv  
template < typename Func > ]D@_cxud3  
struct functor_trait 8%qHy1  
  { 4PwjG;!K  
typedef typename Func::result_type result_type; $y\\ ?  
} ; ^x8yW brE  
对于无参数函数的版本: }6;v`1Hr  
Z9MT, "  
template < typename Ret > lC8DhRd0_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6^M!p4$hF  
  { 2cy: l03  
typedef Ret result_type; df=G}M(  
} ; ' w^Md  
对于单参数函数的版本: tCFXb6Cz  
dy^Zlu` f  
template < typename Ret, typename V1 > p<w2e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =}6yMR!4R<  
  { 6tC0F=  
typedef Ret result_type; 3_:J`xX(4  
} ; D\}A{I92F4  
对于双参数函数的版本: &\Es\qVSf  
&R\t<X9 n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a9hK8e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &&/2oP+z  
  { L 1FT h  
typedef Ret result_type; w%(Ats  
} ; G1t{a:  
等等。。。 /1F5khN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy afVl)2h  
n2NxO0  
template < typename Func > Dp)5u@I  
struct func_return o(=\FNe  
  {  F'!pM(+  
template < typename T > 8J}gj7^8  
  struct result_1 osS?SuQTE  
  { vhA 4ol  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0}a="`p#<  
} ; 5C}1iZEJ  
~(( '1+  
template < typename T1, typename T2 > ){u/v[O9"  
  struct result_2 yMdE[/+3  
  { h[|c?\E z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q2o`.f+I  
} ; +K6j p  
} ; k}xXja*  
e} =tUdDf  
&LRO^[d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {tq.c9+!d  
bqmb|mD  
template < typename Func, typename aPicker > ~J :cod  
class binder_1 C,2k W`[V  
  { IY Ilab\TZ  
Func fn; 1{ TmK9U  
aPicker pk; =0Z^q0.  
public : fwe4f  
JDTlzu1hR  
template < typename T > 8zDLX,M-  
  struct result_1 ~N<zv( {lG  
  { Hs}3c R}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k[{h$  
} ; O;bnyB$  
_"b[U T}m  
template < typename T1, typename T2 > kx6AMx!nX  
  struct result_2 ZCP r`H  
  { :Pa^/i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7Nu.2qE  
} ; TuF;>{~}  
,".1![b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k0@b"y*  
P2U^%_~  
template < typename T > b0QC91   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2P`Z >_  
  { d:j65yu  
  return fn(pk(t)); FX"j8i/N  
} `%%/`Qpj;  
template < typename T1, typename T2 > zSJSus  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /2%646  
  { })v`` +  
  return fn(pk(t1, t2)); zWN<"[agc  
} }:04bIaV  
} ; ,>YW7+kY  
XLu Y  
E79'<;K,zs  
一目了然不是么? 2.,4b-^  
最后实现bind 6cO3 6  
$,@PY5r  
DW@|H  
template < typename Func, typename aPicker > GkOZ =ej  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `#/0q*$  
  { U ]o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zJ"`40V*;  
} |Ok@:Au  
U*p;N,SjQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !HV<2q()  
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。 z CS.P.$  
&nKb<o  
十一. phoenix xtWwz}^8]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^k* h  
\LN!k-c  
for_each(v.begin(), v.end(), -:$#koW  
( 4qsP/`8  
do_ HX)oN8  
[ uZ1b_e0SGu  
  cout << _1 <<   " , " tL>c@w#Pv  
] ?:sk [f6  
.while_( -- _1), (dH "b *  
cout << var( " \n " ) 8zI*<RX.Q  
) n'5LY9"  
); ZH~=;S-t  
k_o$ Ci  
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: MWl2;qi  
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 )z" .lw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %X5p\VS\7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yhuzjn  
(9]8r2|.  
H;1_"  
template < typename Cond, typename Actor > io[>`@=  
class do_while uht>@ WSg|  
  { ehpU`vQz  
Cond cd; e|-%-juI  
Actor act; ?@>PKUv{  
public : b] 5i`  
template < typename T > 6T9?C|q  
  struct result_1 85}S8\_u  
  { Os rHA  
  typedef int result_type; E',z<S  
} ; k#oe:u`<  
;%ng])w=;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6?BV J  
~LfFLC  
template < typename T > @'~7O4WH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fe3a_gYPz  
  { \ cr)O^&  
  do (i1q".  
    { ,6EFJVu \  
  act(t); @'> Ul!.]  
  } )8JfBzR  
  while (cd(t)); RSTA!?K/.  
  return   0 ; |uIgZ|7[  
}  >7$h  
} ; .FdzEauVc  
%(X^GL  
gj@>9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bo4MoSF}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 nK8IW3fX9)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 hWz/PK,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a !yBEpMo  
下面就是产生这个functor的类: hU~up a<dD  
oG$OZTc  
g9.y`o}c  
template < typename Actor > e#<A\?  
class do_while_actor =e"RE/q2  
  { J5zKwt  
Actor act; tt03 gU`  
public : qy( kb(J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d1>L&3HKx  
$fhR1A  
template < typename Cond > (^~0%1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r}4   
} ; Maw$^Tz,  
!CUy{nV  
"MPr'3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9}|t`V"  
最后,是那个do_ #ULzh&yO  
b(Nxk2uv  
2~ y<l  
class do_while_invoker Da)H/3ii  
  { n.b_fkZNr  
public : Fp(-&,L0fc  
template < typename Actor > zL Sha\X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~j36(`t  
  { S rom@c  
  return do_while_actor < Actor > (act); \B Uno6  
} !F08F>@D  
} do_; \ ^3cNw  
@M)"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ] A,Og_g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y6P-:f/&*  
最后来说说怎么处理break和continue l H{~?x  
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。 bNG7A[|B  
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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