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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y&gfe8%5N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  eKu&_q  
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, Oq!u `g9  
/$q;-/DnTZ  
Ppx*  
vtvr{Uqo@  
  class filler UayRT#}]  
  { ;1eu8N8  
public : -j<UhW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ([$F5 q1TR  
} ; <{cPa\  
8YYY *>  
AM Rj N;  
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: 6+LX oR'  
&[3!Lk`.0  
Jg%sl& 65  
;$0za]x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "@ox=  
 sRoZvp 5  
}]?RngTt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,e>ugI_;*  
!`aodz*PO  
4CN8>J'-  
? X:RrZ:/  
二. 战前分析 +rql7D0st  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 DO %YOv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -'8|D!>v2  
}D=h"\_=  
m:"2I&0)WM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -''vxt?7H&  
  /* --------------------------------------------- */ )p!dql K  
vector < int *> vp( 10 ); J4co@=AJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pXQ&2s$  
/* --------------------------------------------- */ j5ui  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZW\h,8%  
/* --------------------------------------------- */ 50'6l X(v,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tPp }/a%D  
  /* --------------------------------------------- */  ! $d:k|b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =h&^X>!  
/* --------------------------------------------- */ b,K1EEJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +SP5+"y@  
.y'OoDe  
NtT)Wl  
Xt~/8)&  
看了之后,我们可以思考一些问题: B! -W765Y  
1._1, _2是什么? ]_-$  
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。 i:z A(  
2._1 = 1是在做什么? 61C&vm  
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。 z&- `<uV~  
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。 -,+JE0[  
F,EHZ,<V  
89 lPeFQ`  
三. 动工 .t}nznh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #u2PAZ@qd  
PB9<jj;  
I~mw\K{.3M  
GvVuFS>y  
template < typename T > 979L]H#  
class assignment mV'd9(s?  
  { Uz62!)  
T value; VSSiuo'5w  
public : JUXK}0d%eN  
assignment( const T & v) : value(v) {} =RV$8.Xp  
template < typename T2 > 1-b,X]i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )c!f J7o:  
} ; @D7cv"   
4mPg; n  
dvxH:,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wDSU~\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {fS/ZG"5<t  
2s(K4~ee  
|X_yL3`Zb  
R.RCa$  
  class holder L Xx 3  
  { w!xSYh')  
public : b0&dpMgh:  
template < typename T > g|T' oK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oZzE.Q1T  
  { nGuF, 0j  
  return assignment < T > (t); |e pe;/  
} */ qv}  
} ; zU}0AVlIL:  
XCt}>/"s\h  
M$?~C~b!*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jUfc&bi3  
QP qa\87  
  static holder _1; T&{EqsI=B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [` i;gx[^  
FB</~ g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k r/[|.bq  
而不用手动写一个函数对象。 TRQva8d?  
",K6zALJ  
!X,=RR `zT  
)X7ZX#ttH  
四. 问题分析 5ax/jd~}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  a1j 6-p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3|~(9b{+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j0OxR.S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?HBc7$nW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yqAw7GaBN  
M9iu#6P  
五. 问题1:一致性 sNNt0q(  
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?| 6x.#K9@q4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $w65/  
i,V~5dE[I<  
struct holder muY4:F.C(  
  { A\?O5#m:$  
  // N2~Nc"L  
  template < typename T > AMkjoy3+]  
T &   operator ()( const T & r) const rv\<Q-uQ8  
  { rK`*v*  
  return (T & )r; \75%[;.  
} 8" \>1{^  
} ; z:acrQwJ?1  
\BS^="AcpP  
这样的话assignment也必须相应改动: ty "k  
{Ynr(J.  
template < typename Left, typename Right > BG=h1ybz  
class assignment 0/),ylCj  
  { gTs5xDvJ  
Left l; Iunt!L  
Right r; @90)  
public : 6W$k^<S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gm_Cq2PD(  
template < typename T2 > xKIm2% U9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *}LYMrP  
} ; o^lKM?t  
2N>:GwN  
同时,holder的operator=也需要改动: fD V:ueO  
i8EMjLBUR  
template < typename T > !d^5mati)T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^[5yff 4  
  { ,%D \  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S3.Pqp_<  
} rrmr#a  
w+[r$+z!k  
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。 T?Hs_u{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [NyR$yD{  
$+ lc;N  
return l(rhs) = r; R ]HHbD&;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k;q|pQ[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F4KXx^~o  
-3F|)qwK  
template < typename Tp > X 5pp8~  
class constant_t BgUf:PT  
  { ;CFI*Wfp  
  const Tp t; h=?#D0  
public : :+Y+5:U]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CH!Lf,G  
template < typename T > L%I@HB9-Q0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "Q-TLN5(  
  { pWK7B`t  
  return t; /+iU1m'(  
} %Q]m6ciAM  
} ; 6 [w_ /X"  
R$_#7>3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9qIjs$g  
下面就可以修改holder的operator=了 0LN"azhz  
"Lw[ $  
template < typename T > NRgNh5/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AEp|#H' >  
  { ]u G9WT6l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2E;UHR  
} tg.[.v Ks  
#J# x,BLI  
同时也要修改assignment的operator() MZl6 J  
'MVE5  
template < typename T2 > nj]l'~Y0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2mRm.e9?  
现在代码看起来就很一致了。 { ZrIA+eH  
|eU{cK~e^  
六. 问题2:链式操作 7vF+Di(B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n&y'Mb PB  
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。 M&wf4)*%0+  
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。 k><k|P[|  
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。 O3 x9S,1i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6F !B;D-Q  
=C gcRxng  
template < typename T > U9[QdC  
struct result_1 ckykRqk}  
  { FhpS#, Y$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8eGq.+5G  
} ; ~ HN  
FN0)DN2d}  
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: # 3UrGom  
Y=6569U2  
template < typename T > }Vjg>"  
struct   ref ~>6d}7xs  
  { A6eIf  
typedef T & reference; w#0/&\ b=  
} ; ~XU%_Hz  
template < typename T > VC~1QPC9  
struct   ref < T &> f=:ycd!  
  { x *:v]6y  
typedef T & reference; r9sq3z|%  
} ; OYW:I1K<5  
pUF$Nq>og  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @:s (L]  
EC;R^)  
template < typename T > "}*5'e.*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _Fe%Ek1Yy  
  { #w]UP#^io  
  return l(t) = r(t); U</Vcz  
} KJ (|skO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Q%>6u@'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }B1f_T  
f^Io:V\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aoqG*qh}b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vd{ban9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T:/mk`>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D*0[7:NSO  
最后的布局是: kLE("I:7  
                Add :Eb=jWA  
              /   \ ;}B6`v  
            Divide   5 E5iNuJj=f  
            /   \ .o#A(3&n  
          _1     3 aoUz_7  
似乎一切都解决了?不。 0q6xXNAX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^tF lA)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zQ~N(Jj?h  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~v>3lEGn*  
mE"(d*fe'  
template < typename Right > )Szn,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >q&X#E<w  
Right & rt) const X*w7q7\8-:  
  { L_`D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lJvfgP-j  
} 0}mVP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4|/}~9/  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 u u$Jwn!S  
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。 ZHM NG~!  
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。 %w#z   
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。 ]y9u5H^  
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? ##6u  
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: ]bP1gV(b-  
oM^VtH=>  
template < class Action > S'(IG m4  
class picker : public Action vd9PBN  
  { #EA` |  
public : qm/#kPlM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X=@bzL;eq  
  // all the operator overloaded @$fvhEkrT@  
} ; :sX4hZK =G  
FtW=Cc`hC_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C1==a FD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >H5_,A}f  
bjBXs;zr@\  
template < typename Right > h$]nfHi_Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nd He::  
  { R$x(3eyx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f5z*AeI  
} soOfk!b  
>r>pM(h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l0PXU)>C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 SveP:uJA[  
T"DG$R,Aj  
template < typename T >   struct picker_maker e7yn"kd  
  { kl|m @Nxp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W 'PW;.,  
} ; ]u.)6{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &,QBJx<#  
  { iU|X/>k?  
typedef picker < T > result; FwV5{-(  
} ; V#+M lN  
HggINMG  
下面总的结构就有了: _xM}*_<VP  
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。  GPrq(  
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。 =%S*h)}@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !jg< S>S5  
至此链式操作完美实现。 nTE\EZ+=2  
3F9dr@I.7  
K_Kz8qV.?  
七. 问题3 To;r#h  
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。 Ow {NI-^K  
G%dzJpC(  
template < typename T1, typename T2 > &<Fw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MFz6y":~  
  { _4LDzVjNRe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g6h=Q3@  
} nFjaV`6`@  
7WHq'R{@  
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: #<5i/5&  
;vUw_M{P=)  
template < typename T1, typename T2 > )%q )!x  
struct result_2 v807)JwS  
  { {tuGkRY2 ~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hdpA& OteR  
} ; /~+j[o B  
loD:4e1  
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? Q SvgbjdE  
这个差事就留给了holder自己。 A/OGF>  
    p@3 <{kLm  
$*7AG  
template < int Order > &ZJ$V  
class holder; FXbalQ?^  
template <> h@{CMe  
class holder < 1 > W3xObt3w\  
  { /< \do 1  
public : zLjQ,Lp.I  
template < typename T > Zzv,p  
  struct result_1 :&m0eZZ%  
  { w_#5Na}>d  
  typedef T & result; {WuUzq`  
} ; > M4QEv  
template < typename T1, typename T2 > ~t^'4"K*  
  struct result_2 vl5r~F  
  { 5xc-MkIRL  
  typedef T1 & result; << aAYkx <  
} ; Bz6Zy)&sAL  
template < typename T > = $6pL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IJ6&*t wT  
  { nn/_>%Y  
  return (T & )r; *%QTv3{  
} T0BM:ofx  
template < typename T1, typename T2 > ANd#m9(x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p"q4R2_/jh  
  { BoXGoFn  
  return (T1 & )r1; Q".AmHn  
} bdr !|WZ  
} ; P26YJMJ'  
-;t]e6[  
template <> ipJnNy;  
class holder < 2 > u/4|Akui  
  { !,N),xG}~  
public : >=ng?  
template < typename T > d=:&tOCg2  
  struct result_1 EXT_x q  
  { l}mzCIw%  
  typedef T & result; eX9H/&g  
} ; -_~T;cj6  
template < typename T1, typename T2 > *M()z.N  
  struct result_2 X" ;ly0Mb  
  { 3gY4h*|`<  
  typedef T2 & result; ceGo:Aa<)  
} ; u6BLhyS  
template < typename T > [&p^h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 06vxsT@  
  { xnG,1doa  
  return (T & )r; P7kb*  
} |.[4$C  
template < typename T1, typename T2 > zmh3 Qa(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kDr0D$iE  
  { X8=s k  
  return (T2 & )r2; `)s>},8W!  
} WjvD C"  
} ; q=h~zjQ?R  
,-{ 2ai_  
 e{33%5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X?Mc"M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kQMALS@R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (3+:/,{'$  
*,d>(\&[f  
return l(i, j) = r(i, j); OA3* "d*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N HL{.8L{  
~#jD/  
  return ( int & )i; -964#>n[  
  return ( int & )j; v(2|n}qY  
最后执行i = j; DEkFmmw   
可见,参数被正确的选择了。 pg'3j3JW$  
?H_'L4Wv  
jPf*qe>U  
uM<6][^`  
=D2x@ank[  
八. 中期总结 )pA N_e"  
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: YaDr.?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +aWI"d--h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (S[" ak  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor __,1;=  
.<C}/Cl  
Q}MS $[y  
j7)Xm,wI8  
A+lP]Oy0S  
yEe4{j$  
九. 简化 O8N\  
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。 d8? }69:h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~"+Fp&[9f  
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: jWd 7>1R?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 . 787+J?  
  +-*/&|^等 HV??B :  
2. 返回引用。 \e/'d~F  
  =,各种复合赋值等 &T8prE?  
3. 返回固定类型。 pGy(JvMw"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /M-%]sayj  
4. 原样返回。 ^rc!X]C9  
  operator, pA*cF!tq 7  
5. 返回解引用的类型。 : qKxm(  
  operator*(单目) >~5>)yN_a1  
6. 返回地址。 qdB@P  
  operator&(单目) VR/>V7*7@  
7. 下表访问返回类型。 Gv!* Qk4  
  operator[] XTHy CK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0.+"K}  
  operator<<和operator>> Cr,UP8MO  
|-hzvuSX  
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。 F(8>"(C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T6|zT}cb  
Y) >GwFK$  
template < typename Left > {iqH 27\E  
struct value_return 7mSVL\\^  
  { ;K:)R_H  
template < typename T > @' DfNka  
  struct result_1 =>Vo|LBoe  
  { Z4Nl{  6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ch`XwLY9  
} ; Z~t OR{q  
5A:mu+Iz6H  
template < typename T1, typename T2 > 9d4PH  
  struct result_2 {|%N  
  { Y?2I /  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )k0P' zGb  
} ; SLL%XF~/Sb  
} ; L{|V13?  
[ds:LQq)/  
8 YAUy\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \+E{8&TH'  
tt`j!!  
下面我们来剥离functor中的operator() e uS"C*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: edqekjh  
NamBJ\2E1[  
return l(t) op r(t) rS>JzbWa  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -DrR6kGjR  
return op l(t) dF*@G/p>V  
return op l(t1, t2) @X_x?N  
return l(t) op Dx =ms^oN5  
return l(t1, t2) op 1e*+k$-{  
return l(t)[r(t)] <8[BB7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D;It0"  
TdI5{?sW  
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: }\`MXh's  
单目: return f(l(t), r(t)); @kUCc1LT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S*6P=O*  
双目: return f(l(t)); <k'=_mC_  
return f(l(t1, t2)); cA1"Nek  
下面就是f的实现,以operator/为例 1vBR\!d?7  
7</&=lly  
struct meta_divide 7_taqcj  
  { \X5{>nNh  
template < typename T1, typename T2 > gk\IivPb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _niXl&C  
  { PD12gUU?  
  return t1 / t2; q4<3 O"c1  
} L5E.`^?  
} ; _h!OGLec  
Jz s.)  
这个工作可以让宏来做: *,~d!Fc  
d6-a\]gF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y]aV7 `]  
template < typename T1, typename T2 > \ \5 IB/ *  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ln0rm9FV-  
以后可以直接用 zlZ$t{[,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CN@bJo2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hex:e2x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LFob1HH*8  
V*rAZ0  
g4(B=G\j  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [s$vY~_  
[op!:K0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k/YEUC5  
class unary_op : public Rettype jKZJ0`06q  
  { D ::),,  
    Left l; b[Sd$ACd  
public : HDZB)'I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oCdWf63D  
_eM\ /(v[  
template < typename T > .w\AyXp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u HqPb8  
      { okJ+Yl.[?7  
      return FuncType::execute(l(t)); "S.5_@?  
    } n=l>d#}$%T  
ZIQy}b'  
    template < typename T1, typename T2 > [ !/u,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f4)fa yAVp  
      { 0P^RciC f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9 o6ig>C  
    } I}Uj"m`>  
} ;  fy" q  
\\XvVi:B  
@9g$+_"ZT  
同样还可以申明一个binary_op  -iWt~  
C-lv=FJEk/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ecp]fUQK  
class binary_op : public Rettype T%Xl(.Ft  
  { +<7~yZ[Z8  
    Left l; 3maiBAOKz  
Right r; m`gH5vQa  
public : w%R(*,r6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;QkUW<(  
/]m5HW(P7K  
template < typename T > 3:Q5dr+1_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^.)oQo SE  
      { |l)SX\Qf`@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2%UzCK  
    } [E<NEl *  
b{JcV  
    template < typename T1, typename T2 > 7p*PDoM6`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }A,9`  
      { t=o2:p6&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X c~yr\%]  
    } _Y@vO  
} ; jWk1FQte  
a(RTb<  
){^o"A?-:  
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 -L&r2RF/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ))m\d*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3gtQS3$4s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EYWRTh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @=JOAo  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D*.U?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1) 7n (  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n4A_vz  
下面是修改过的unary_op I1f4u6\*X  
E5 ;6ks)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ) wZ;}O  
class unary_op ~Un+Zs%24  
  { p]jkfsCjN  
Left l; YL?2gBT  
  4 H<.  
public : ,r5'nDV=d  
Ppton+?(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I3I1<}>]Z  
pH9xyN[:a  
template < typename T > k2 _i;v  
  struct result_1 xF8U )j !  
  { ;OMR5KAz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?8U#,qq#`  
} ; kJ'rtz4QO  
?2(5 2?cJ  
template < typename T1, typename T2 > \k4em{K  
  struct result_2 XJZ\ss  
  { a Fh9B\n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &xWej2a!  
} ; !-veL1r  
n 9>**&5L  
template < typename T1, typename T2 > 9}|x N8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \V(w=   
  { jd.{J{o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gf ?_tB0C  
} <da-iY\5  
+^<s'  
template < typename T > @fQvAok  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NwxDxIIH/)  
  { =kf"%vFV  
  return OpClass::execute(lt(t)); #hP>IU  
} 0":k[y  
mlPvF%Ba  
} ; >FKwFwT4D  
N}1yDN  
MMUlA$*t  
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 T|0+o+i  
好啦,现在才真正完美了。 Sfa=AV7K  
现在在picker里面就可以这么添加了: M%Ksyr9  
.lq83; k  
template < typename Right > oh@Ha?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6B*#D.fd*  
  { CxN xb)c &  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T:Ovh.$  
} ($>m]|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +KD7Di91<K  
lD, ~%  
ktS^^!,l%  
^}{x).  
/[D_9  
十. bind +jK-k_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YRCs&tgs  
先来分析一下一段例子 Dx`-h#  
q3#+G:nh  
Yufj y=!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9zS   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1q@R04i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @g4o8nH}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hF$qH^-c*A  
我们来写个简单的。 {~u Ti>U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fm`V2'Rm  
对于函数对象类的版本: kY!zBk  
4obW>  
template < typename Func > ,i??}Wm5G  
struct functor_trait q5L^>"  
  { IM7<z,*oF  
typedef typename Func::result_type result_type; vy7/  
} ; wpN3-D  
对于无参数函数的版本: $B_%MfI  
)XGz#C_P  
template < typename Ret > 1+WVh7gF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L<0_e^8  
  { Q$:Q6 /5.  
typedef Ret result_type; hc+B+-,  
} ; KYtCN+vsG  
对于单参数函数的版本: -egnMc67  
1}c'UEr%)  
template < typename Ret, typename V1 > U1X"UN)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )\ceanS  
  { DKu$u ]Z  
typedef Ret result_type; E:ci/09wD  
} ; ~/9RSdv7  
对于双参数函数的版本: e\ cyiW0  
.=TXi<8Brw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BZHoRd{EH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9\<q =p~  
  { Z#-N$%^F  
typedef Ret result_type; )LIn1o_,  
} ; rU&Y/  
等等。。。 DAP/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy } O $]xB  
7xv9v1['  
template < typename Func > L;u5  
struct func_return ?z#*eoPr  
  { qar{*>LCG  
template < typename T > f"P866@oWn  
  struct result_1 #gO[di0WhC  
  { ~M-L+XZl(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xh$yXP0/  
} ; &C+2p  
[B+F}Q^;  
template < typename T1, typename T2 > < $e#o H  
  struct result_2 Y;_F,4H  
  { Cj-&L<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a;Y:UwD9*  
} ;  gmbRH5k  
} ; X"+p=PGZK  
*>:phs~r{  
`1(ED= |  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v0oVbHO5<  
U(y8nI]  
template < typename Func, typename aPicker > FEu"b@v  
class binder_1 <3BGW?=WP  
  { OxGfLeP.R!  
Func fn; H Eq{TUTr  
aPicker pk; ~LpkA`Hn!  
public : SA}Dkt&,  
d=qVIpZ  
template < typename T > vLHn4>J,R  
  struct result_1 <i</pA  
  { 6`Tx meIP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fEXFnQ#  
} ; n4S`k%CI  
9X 4[Zk  
template < typename T1, typename T2 > re[5lFQ~Z  
  struct result_2 'hU5]}=  
  { Slg *[r#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X/2GTU7?  
} ; &lSNI5l  
>P~*@>e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D1ZyJs#  
dv\bkDF4A  
template < typename T > Dh2Cj-| ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const er7(Wph  
  { HP]5"ziA  
  return fn(pk(t)); -`XS2  
} m8{8r>6*  
template < typename T1, typename T2 > R&.&x'<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U[x$QG6m!  
  { uM1$3<  
  return fn(pk(t1, t2)); LJ~#0Zu?  
} -fFtHw:kHh  
} ; D tZ?sG  
S!u8JG1  
/Z:NoTGn  
一目了然不是么? r_$*euh@  
最后实现bind W%>T{}4  
<DR|r  
G4SA u  
template < typename Func, typename aPicker > T{Xd>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <A Hzs  
  { *4%pXm;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %P s.r{%{  
} v[ML=pL  
tNr'@ls  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IxuK<Oe:O  
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。 >eG<N@13p  
 ?{"r(  
十一. phoenix zTB&Wlt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E5rV}>(Y  
.c}+kHv  
for_each(v.begin(), v.end(), |E?r+]  
( T}^3Re`i  
do_ yYJ_;Va  
[ Pp!4Ak4TT9  
  cout << _1 <<   " , " aBReIK o  
]  "LB MYZ  
.while_( -- _1), [G$#jUt/O  
cout << var( " \n " ) <(>t"<  
) ;&CLb`<y  
); o+=wQ$"tP  
;: _K,FU  
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: Mw RLv,&"  
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 _"Bj`5S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tIDN~[1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]P wS3:x  
Wj,s/Yr:  
Sk+XBX(}  
template < typename Cond, typename Actor > ~|S0E:*.  
class do_while i,ZEUdd*_  
  { Nf!N;Cy?  
Cond cd; oB5\^V$  
Actor act; _x(hlHFk  
public : b)'CP Cu*  
template < typename T > GgY8\>u  
  struct result_1 hJ ^+asr  
  { !0?o3,of-  
  typedef int result_type; rwXpB<@l@  
} ; N\__a~'0p  
W>a}g[Ad  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WcqR; Nm  
j H2)8~P  
template < typename T > @ywtL8"1~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +7w5m  
  { (K=0c 6M3=  
  do &zy%_U2%  
    { Q /?`);  
  act(t); {Ia1H  
  } 1ygEyC[1  
  while (cd(t)); *:TwO=)  
  return   0 ; ~xxq.rL"  
} +Xw%X3o)  
} ; p*lP9[7  
J@/4CSCR]  
<J+Oh\8tad  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9Zl4NV&B  
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。 |x1OWm1:<  
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。 0>CG2SRn  
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。 W8^A{l4  
下面就是产生这个functor的类: %HpPTjAW  
1 jB0gNe  
DDR4h"Y  
template < typename Actor > n(Nu  
class do_while_actor A@< !'  
  { =JE<oVP8  
Actor act; ZPw4S2yw3.  
public : 4_-&PZ,d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3_  J'+  
x`7Le&4f  
template < typename Cond > uxL+oP0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wX)'1H):T  
} ; 7WmLC  
%!Eh9C*  
W[J2>`k9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M**Sus87Q  
最后,是那个do_ ib(|}7Je  
rR@]`@9  
9{fP.ifdv7  
class do_while_invoker BEb?jRMjLg  
  { Qc*p+N+$  
public : &cyB}Gv  
template < typename Actor > XuJyso9kA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $rj:K)P  
  { .?NfV%vv  
  return do_while_actor < Actor > (act); }\<=B%{  
} gnN>Rl 5_  
} do_; m_Hg!Lg  
83vZRQw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4 `l$0m@>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _Ml?cT/J.O  
最后来说说怎么处理break和continue +$ djX=3  
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。 PtuRXx  
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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