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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W+X zU"l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )j'b7)W\  
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, &IYkeGQr  
}I]q$3 .  
=fPO0Ot;  
DJ^JUVi  
  class filler ~fe0Ba4  
  { Z# 04 ]  
public : Tw5BvB1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }s[/b"%y  
} ; ]\U'_G2]  
\Wk$>?+#@  
JV>OmUAk  
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: Pt+_0OsR  
kn.z8%^(  
 M > <   
Fz% n!d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XEI]T~  
( 9l|^w["  
Lsdu:+-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j>iM(8`t1  
T5h[{J^  
-E1}mL}I`  
\q>,c49a{  
二. 战前分析 `U R.Rn/x  
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。 BJ5#!I%h  
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 #z.x3D@^r6  
mN`a]L'  
MgekLP )&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DI\sq8J^  
  /* --------------------------------------------- */ Fwr,e;Z  
vector < int *> vp( 10 ); eMwf'*#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r[x7?cXsW  
/* --------------------------------------------- */ 5tL6R3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X)~-MY*p  
/* --------------------------------------------- */ iu'yB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JY,+eD  
  /* --------------------------------------------- */ (hoqLL\}k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xjYFTb}!  
/* --------------------------------------------- */ u(R`}C?P'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]2jnY&a5  
G r)+O  
]rS+v^@QH  
I(.XK ucU  
看了之后,我们可以思考一些问题: sAb|]Q((  
1._1, _2是什么? XV&3h>5  
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。 cW RY[{v  
2._1 = 1是在做什么? `xSXGI  
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。 ;k0*@c*  
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。 dj=n1f+;[  
B06/mKZ7  
};*5+XY^  
三. 动工 ]%."  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &Lw| t_y  
\3l;PY  
ZD/!C9:&.0  
;p/@tr9  
template < typename T > Ud](hp"  
class assignment >\'yj| U,  
  { ?2M15Q  
T value; ?=,tcN  
public : 8HzEH-J   
assignment( const T & v) : value(v) {} ^6`U0|5mRX  
template < typename T2 > l},%g%}iMU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p82qFzq#  
} ; R?W8l5CIk  
j{vzCRa>8  
Q|>y2g!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D"MNlm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VioVtP0  
mXr)lA  
&zZSWNW  
.f}I$ "2  
  class holder 'BC-'Ot  
  { bke 1 F '  
public : iG ;6e~p  
template < typename T > [# _ceg1G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2eNm2;  
  { (w.B_9#  
  return assignment < T > (t); Pw")|85  
} g%Z;rDfi  
} ; <ANKoPNie  
#&2mu  
z|9 ^T@)  
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: T<OLfuV  
 >4Lb+]  
  static holder _1; dL"v*3Fy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h3:k$`_  
D526X0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yS?1JWUC>  
而不用手动写一个函数对象。 /4|qfF3  
FUDM aI  
G -;Yua2\  
]?kf;A@  
四. 问题分析 Z'EZPuZ!'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rg`"m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R\<^A~(Gl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k: {$M yK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ''Hq-Ng  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6ul34\;  
pY2nv/  
五. 问题1:一致性 MG~^>  
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?|  I{E10;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y]Y)?])  
W?$ ImW  
struct holder !v^D j']  
  { K1Tzy=Z9j  
  // os>|LPv4  
  template < typename T > =$HzEzrw  
T &   operator ()( const T & r) const W4N$]D=  
  { eC1cE  
  return (T & )r; '{J!5x?L^  
} #hai3>9|B  
} ; ?znSA >  
AVi|JY)>  
这样的话assignment也必须相应改动: "8-]6p3u  
a9"Gg}h\  
template < typename Left, typename Right > x>t:&Y M  
class assignment Y A;S'dxY  
  { IlwY5iL  
Left l; X1+Wb9P  
Right r; -i58FJ`B  
public : _-EHG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t+vn.X+&  
template < typename T2 > >%7iL#3%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t?/#:J*_7  
} ; !D1F4v[c=  
;1BbRnCr  
同时,holder的operator=也需要改动: r+) A)a,  
c=ZX7U  
template < typename T > p<$z!|7m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bzZEwMc6  
  { wZ *m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LaLA }1!  
} G $?VYC8;  
qwnC{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nkv zv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #w#B'  
[*,`a]z-Q  
return l(rhs) = r; lGs fs(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xGz$M@f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rNZN}g  
u+S*D\p<`  
template < typename Tp > 5?QR  
class constant_t c,e 0+  
  { `57ffQR9  
  const Tp t; lB,.TK  
public : qdOaibH_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JgEpqA12  
template < typename T > i5|!M IY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t + Fm?  
  { =`g+3 O;<  
  return t; kIM* K%L}  
} > `u} G1T\  
} ; I lvjS^j  
?-J\~AXL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M" %w9)@  
下面就可以修改holder的operator=了 6EJ,czt(  
s4t>/.;x  
template < typename T > +K]kGF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &rk /ya[  
  { 5G= 2=E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~- JkuRJ\  
} a+IU<O-J?  
$Y 7q2  
同时也要修改assignment的operator() .\qZkk}2l  
9 *Q/3|   
template < typename T2 > -bduB@#2d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vY:A7yGW  
现在代码看起来就很一致了。 MHk\y2`/;  
V6Z2!Ht  
六. 问题2:链式操作 ^HQg$}=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b$H{|[  
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 C3?XoT\  
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。 {088j?[hzk  
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。 zuwCN.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P$4G2>D8dg  
n ;y<!L7  
template < typename T > v|"Nx42  
struct result_1 rx CSs  
  { Mq8jPjL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NAlYfbp  
} ; +t})tDPXw  
?,O{,2}  
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: D*I%=);B_  
6m|j " m  
template < typename T > la[xbv   
struct   ref [0w @0?[  
  { 0sLR5A  
typedef T & reference; c4k3|=f  
} ; sTU`@}}  
template < typename T > b7p&EK"Hm  
struct   ref < T &> z;x $tO  
  { 1nye.i~  
typedef T & reference;  _p<s!  
} ; ;3-5U&Axt  
Re0ma%~LP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *am.NH\  
F$N"&<[c  
template < typename T > Wf +j/RxTi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S9U,so?  
  { ]4ya$%A  
  return l(t) = r(t); )#N)w5DU  
} " +'E  
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。 RU|{'zC\v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i"p)%q~ z  
TL U^ad#9E  
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 _p"nR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1D sgU6"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7loIX Qw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !'Q/9%g  
最后的布局是: s+8 v7ZJ  
                Add q["CT&0  
              /   \ $*tq$DZ4&  
            Divide   5 %qfql  
            /   \ mx y>  
          _1     3 G'{$$+U^K  
似乎一切都解决了?不。 mp:%k\cF|  
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。 7y1J69IK  
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。 mzLDZ# =b  
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: I9-vV>:z  
>jD,%yG  
template < typename Right >  |W];8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n [H3b}  
Right & rt) const hiZE8?0+~N  
  { . T6fPEb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q$(@  
} L1 1/XpR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (,#Rj$W  
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。 vr+O)/P})  
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。 eZ#nZB  
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。 BWamF{\d1a  
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。 O]o `! 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? hqd}L~o:  
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: `j{q$Y=AG  
uO%G,b  
template < class Action > K+5S7wFDZ  
class picker : public Action po~V{>fUm  
  { S-&[Tp+N  
public : q-P$ \":  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W 0%FZ0 l  
  // all the operator overloaded rnz9TmN:*1  
} ; CZcn X8P'8  
Yq-Nk:H|  
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。 -'*\KA@u  
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: Z6F>SL  
r<,W{Va  
template < typename Right > Mn7nS:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const St}j^i  
  { k\W%^Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B:Ec(USe  
} >bWx!M]  
~0aWjMc(>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _-$O6eZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 eY^;L_7}p  
pCS2sq8RC  
template < typename T >   struct picker_maker 6m"_=.k%  
  { yNMnByg3?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *u^N_y  
} ; L5=Tj4`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {KYbsD  
  { !{tkv4  
typedef picker < T > result; ,y@`wq>O  
} ; >Ng7q?h   
a "uO0LOb  
下面总的结构就有了: gmkD'CX*A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x;ym_UZ6e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %y ;E1pva  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (jv!q@@2C.  
至此链式操作完美实现。 Ta^l1]9.*  
chv0\k"'  
N% /if  
七. 问题3 ~= qJSb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 m2{3j[  
i j&_>   
template < typename T1, typename T2 > p_T>"v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '# K:e  
  {  yG -1g0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eq +t%  
} 1~/?W^ir  
vcTWe$;Q  
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: q y"VrR  
h$7rEs  
template < typename T1, typename T2 > wmbjL=f Ia  
struct result_2 O]rAo  
  { #n&/yYl9(l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CMn&1  
} ; | d}f\a`  
dXR 70/  
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? GjlA\R^e  
这个差事就留给了holder自己。 P[{qp8(g  
    }? j>V  
aN9#ATE  
template < int Order > /c/t_xB  
class holder; wG6@. ;3  
template <> 3";Rw9  
class holder < 1 > DrE +{Spm  
  { 2K?~)q&t*  
public : m:|jv|f  
template < typename T > Esh3 cn4  
  struct result_1 z*?-*6W  
  { $OOZ-+8  
  typedef T & result; vpR^G`/  
} ; &E|2-)  
template < typename T1, typename T2 > H>Wi(L7  
  struct result_2 #Ezq}F8Y  
  { F)P"UQ!\  
  typedef T1 & result; _cra_(b  
} ; $U=E7JO  
template < typename T > ZNb;2 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v"'Co6fw  
  { m>dZ n  
  return (T & )r; t<S]YA~N'  
} W'2T7ha Es  
template < typename T1, typename T2 > za{z2# aJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YNV!(>\GE  
  { LB*qL  
  return (T1 & )r1; nd)Z0%xo  
} h!# (.P  
} ; wcGI2aflD  
# D8Z~U,-  
template <> E#3KWp#M  
class holder < 2 > 90JD`Nz  
  { l !VPk"s  
public : g%()8QxE1  
template < typename T > l(X8 cHAi  
  struct result_1 Bx R% \  
  { z"/Mva3|  
  typedef T & result; [KrWL;[1 <  
} ; #sl_ BC9  
template < typename T1, typename T2 > 8vFt<k}G  
  struct result_2 O:02LHE   
  { |<nS<x  
  typedef T2 & result; I,4t;4;Zk  
} ; 1~BDtHW7`n  
template < typename T > e1Kxqw7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9[qEJ$--  
  { ::13$g=T9s  
  return (T & )r; 2kg<O%KA`c  
} :|hFpLt  
template < typename T1, typename T2 > +B^(,qKMN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]L0GIVIE  
  { @oC# k<  
  return (T2 & )r2; }6/L5j:+  
} ?v-Y1j  
} ; jG($:>3a@  
d D6I @N)X  
_isqk~ ul  
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> >。 TMt,\gTd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Nxk3uF^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4o,%}bo&  
>:W7f2%8`  
return l(i, j) = r(i, j); a[TR_ uR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $Pa7B]A,Ae  
uK6_HvHuy  
  return ( int & )i; 3f'dBn5  
  return ( int & )j; 3$Ecq|4J:  
最后执行i = j; $*)??uU  
可见,参数被正确的选择了。 Wxjv=#3  
en\shc{R]`  
:00 #l]g0q  
JTT"t@__  
nya-Io.  
八. 中期总结 X4<!E#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U?/UW;k[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +rEqE/QF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D&1*,`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *"rgK|CM$  
OkSJob  
Z2z"K<Z W  
7%rSo^t,L  
/Mq]WXq[V  
D>& ;K{!  
九. 简化 Vp3 9`m-W  
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。 eF8!}|*N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |12Cg>;j*n  
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:  & t b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tCnx:1  
  +-*/&|^等 m5K B#\  
2. 返回引用。 ~50b$];y  
  =,各种复合赋值等 V>#iR>w_4,  
3. 返回固定类型。 NwQexYm1_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d~L`*"/)[  
4. 原样返回。 1_JxDT,=>  
  operator, wg6![Uh  
5. 返回解引用的类型。 Lo, z7"8  
  operator*(单目) u rGk_.f  
6. 返回地址。 wk { 9  
  operator&(单目) q|PB[*T  
7. 下表访问返回类型。 ]:* 8 Mb#  
  operator[] n^QOGT.s6`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k;V4%O  
  operator<<和operator>> @\gTi;u/x  
/EY ^ui  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XOl]s?6H$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ; n2|pC^  
z1\G,mJK  
template < typename Left > Mwdh]I,#  
struct value_return .K![<e Z  
  { /'|'3J]HP  
template < typename T > \'( @{  
  struct result_1 5ug?'TOj'  
  { Q(lj &!?1k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |_l\.  
} ; >V~q`htth  
@Z$`c{V<  
template < typename T1, typename T2 > U\S%Jq*  
  struct result_2 uM0!,~&9|  
  { 0x'-\)v>3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i<D}"h|  
} ; a,Gd\.D  
} ; gi`K^L=C  
4XL*e+UfJ  
]2n&DJu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t+0&B"  
^G63GYh]y  
下面我们来剥离functor中的operator() .%+`e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xG<H${ k;  
:"ZH  
return l(t) op r(t) u>;#.N/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S=O/W(ZB  
return op l(t) T:0X-U  
return op l(t1, t2) 2G"mm (   
return l(t) op gnbs^K w  
return l(t1, t2) op .vRLK  
return l(t)[r(t)] ? WWnt^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Kq/W-VyGh  
]UnZc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Xu#\CYk  
单目: return f(l(t), r(t)); gF% lwq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8F0+\40  
双目: return f(l(t)); ,hK0F3?H>  
return f(l(t1, t2)); lo:]r.lX{  
下面就是f的实现,以operator/为例 Du>dTi~  
yWIM,2x}  
struct meta_divide g# ZR, q  
  { 'l\V{0;mp  
template < typename T1, typename T2 > `gqBJi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9vL`|`Vau  
  { G8`q-B}q  
  return t1 / t2; <\x/Y$jm0n  
} <FH3 ePz  
} ; bG +p  
5VWXUNe@_q  
这个工作可以让宏来做: \()\pp~4  
z Q NL){  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &0TOJ:RP  
template < typename T1, typename T2 > \ rWbuoG+8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !lE (!d3M  
以后可以直接用 Oa~t&s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k%QhF]  
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 @Z!leyam  
(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。。。) [(tgoh/  
tklU zv  
JGZ,5RTq4-  
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 x Mtl<Na   
7dX1.}M<(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %iIryv;  
class unary_op : public Rettype _jef{j  
  { yhEU *\:  
    Left l; V_U$JKJ1=  
public : D0PP   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U;Hu:q*  
H;s0|KRgJ  
template < typename T > /-4i"|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #e&j]Q$Eh  
      { /woa[7Xe  
      return FuncType::execute(l(t)); +IVVsVp  
    } Kv+E"2d  
Z!6\KV]  
    template < typename T1, typename T2 > }"fP,:n"KN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $c0SWz  
      { HhNH"b&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k(\HAIW  
    } '2zo  
} ; dk({J   
t=S94 ^g  
<PW*vo9v  
同样还可以申明一个binary_op | x{:GWq  
3z: rUhA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qYIBP?`g  
class binary_op : public Rettype EBw}/y{Kt  
  { )aqu f<u@  
    Left l; u4$d#0sA  
Right r; ?TE#4}p|  
public : H1|X0 a(j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *we3i  
gq[}/E0e  
template < typename T > Rjo6Pd{d<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dz5bW>  
      { @Sub.z&T{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G#duZNBdc  
    } 60~{sk~E  
F.?:Gd1  
    template < typename T1, typename T2 > (0D0G-r:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S3hJL:3c  
      { F#4?@W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?Pl>sCFm~  
    } &Z=}H0y q  
} ; ]S,I}NP  
\I#lLP  
UN| "D]>/  
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 H|F>BjXn5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \R&`bAdk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8<)[+ @$0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k4pvp5}%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +ls *04  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 HJBUN1n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nT|fDD|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (' `) m  
下面是修改过的unary_op G7%Nwe~Y  
0g]ABzTn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p`{<q -  
class unary_op Fxv~;o#  
  { @Z@yI2#e  
Left l; 5[I> l  
  <6p{eGAQV  
public : u9mMkzgSkP  
/CKkT.Le  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xkUsZ*X8B  
Ofqe+C  
template < typename T > '.WYs!  
  struct result_1 ?]kIztH  
  { X~GZI*P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &xH>U*c  
} ; f=~@e#U  
i-sE\m  
template < typename T1, typename T2 > xZ`t~4qR  
  struct result_2 zd#qBj]g  
  { 3p!R4f)GN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _3A$z A  
} ; $C#~c1w  
Y0|~]J(B  
template < typename T1, typename T2 > J>hl&J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const seAkOIc  
  { sS5#Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); + 6r@HK`,t  
} (O&~*7D*  
XFK$p^qu  
template < typename T > tm+}@CM^.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !n uXK  
  { Q:_pW<^  
  return OpClass::execute(lt(t)); RG*Nw6A  
} s%4)}w;z  
!S(jT?'w  
} ; Bu!Gy8\  
CoJaVLl  
\,p)  
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 Htsa<t F  
好啦,现在才真正完美了。 pk;bx2CP8  
现在在picker里面就可以这么添加了: H7qda' %>  
VJ_E]}H  
template < typename Right > 9Eg'=YJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wt8;S$!=R  
  { LfgR[!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2vj)3%:7#E  
} Q.\+ XR_|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xu+wi>Y^  
N SHlo*)}  
iy$]9Wf6=@  
}b\d CGVr  
;'gzR C  
十. bind q%>L/KJ#  
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。 !7%L%~z^  
先来分析一下一段例子 4,$x~m`N  
C?hw$^w7T  
Q~-gtEv+&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7;|6g8=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #XJYkaL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .6vQWt7@  
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。 BIcE3}dS8  
我们来写个简单的。 b GwLfU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /tt  
对于函数对象类的版本: aK1|b=gVj  
P\N`E?lJL  
template < typename Func > g-*@I`k[  
struct functor_trait 3QV|@5L`[  
  { .'.|s?s  
typedef typename Func::result_type result_type; sF|<m)Kt{W  
} ; zhN'@Wj'_  
对于无参数函数的版本: Iupk+x>  
yRvq3>mU  
template < typename Ret > bd)A6a\h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s BRw#xyS  
  { ,HMB`vF  
typedef Ret result_type; 4qyL' \d[  
} ; 8swj'SjX  
对于单参数函数的版本: 2^ UFP+Yw  
]^Q`CiKd  
template < typename Ret, typename V1 > H3a}`3}U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > { Ja#pt  
  {  d(v )SS  
typedef Ret result_type;  NsJUruN  
} ; !Rsx)  
对于双参数函数的版本: zD)2af  
M}%0=VCY7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6"A|)fz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YJ!6)d?C.  
  { X.T.^}=  
typedef Ret result_type; YToRG7X#  
} ; $,h*xb.  
等等。。。 VnIJ$5Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q~l&EH0  
.}CP Z3y  
template < typename Func > IS'=%qhC`  
struct func_return #;^.&2Lt  
  { 1Z`<HW"  
template < typename T > ~Dkje  
  struct result_1 \" .3x PkE  
  { a_x|PbD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *y N,e.t  
} ; 7 v`Y*D  
9*,5R,#  
template < typename T1, typename T2 > 'M G)noN5  
  struct result_2 :&TOQ<vM  
  { k# &y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >_&+gn${  
} ; ,"}'NH@  
} ; `^w5/v#  
^PWZ1.T  
wF38c]r`\<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &:{| nDT_2  
M%B]f2C  
template < typename Func, typename aPicker > _Thc\{aV#  
class binder_1 NTVG'3o  
  { ^(&:=r.PC  
Func fn; o.k#|q  
aPicker pk; g<{~f  
public : = <33(   
M}@^8  
template < typename T > JBjz2$ZM  
  struct result_1 L2K4nTA  
  { 0n3O;=[aV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i>e75`9  
} ; YR[Ii?  
R8HA X  
template < typename T1, typename T2 > JQbI^ef_;  
  struct result_2 +F67g00T|  
  { OjZ+gl}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v3aiX  
} ; Wxp^*._q3I  
VMtR4!:q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t/q\Ne\\,  
}b,a*4pN  
template < typename T > >xH3*0 Lp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  NU_VUd2  
  { Q$RP2&  
  return fn(pk(t)); h!)(R<  
} %7V?7BE  
template < typename T1, typename T2 > jP}N^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a2 YdkdjT  
  { >GZF \ER  
  return fn(pk(t1, t2)); ?mF-zA'4]  
} mXa1SZnE   
} ; GU"MuW`u2  
'l<kY\I!%  
[x)BQX'  
一目了然不是么? F]Y Pq  
最后实现bind eH1Y!&`  
2gFQHV  
J/ rQ42d  
template < typename Func, typename aPicker > uHwuw_eK`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) My5X%)T>P  
  { LFh(. }  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g\6(ezUF*  
} *!nS4 [d  
%0"o(y+zt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RNIfw1R  
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。 K$K[fcj  
5Pv>`E2^  
十一. phoenix 2f~s$I&l#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8@Y@5)Oc  
9N u;0  
for_each(v.begin(), v.end(), $v>- @  
( g[Yok` e[  
do_ geT<vh Z6  
[ UB(8N7_/  
  cout << _1 <<   " , " r4_ c~\jH  
] ,@>B#%Nz  
.while_( -- _1), !X#=Pt[,  
cout << var( " \n " ) U>:p`@  
) A}oR,$D-  
); cvc.-7IO  
B|!YGf L  
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: 47t^{WrT  
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 9N-mIGJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LWIU7dw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]aaHb  
[ 9$>N  
;Hm\?n)a  
template < typename Cond, typename Actor > 8BWLi5R[  
class do_while Cu9,oU+N  
  { 242lR0#aY  
Cond cd; s[Njk@y,  
Actor act; J)o~FC]b*  
public : uRUysLIw  
template < typename T > Q OdvzVy<  
  struct result_1 w+ _'BU1#  
  { rKR<R(=!=  
  typedef int result_type; 2M|jWy_  
} ; r)*KgGsk  
9fe~Q%x=u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2"%d!"  
N!btj,vx  
template < typename T > &;C|=8eB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WRD^S:`BH  
  { ;1F3.ibE  
  do `)SkA?yKI  
    { m2\ZnC  
  act(t); (+T|B E3*#  
  } 4?d2#Xhs8  
  while (cd(t)); G =lC[i  
  return   0 ; -<CBxyZa&  
} (\SxG\`  
} ; #mtlgK'  
vY.p~3q :)  
~/gqXT">  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @0t,vye  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JJ[J'xl@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q}+9$v  
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。 K _y;<a]  
下面就是产生这个functor的类: [j:%O|h  
]Ub?Wo7F?  
u*PN1E  
template < typename Actor > VIynlvy  
class do_while_actor !_zmm$bR  
  { L+d_+:w  
Actor act; |-Y,:sY:  
public : 9g " ?`_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9n44 *sZ  
`_z8DA}E  
template < typename Cond > j63w(Jv/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <51(q_f  
} ; V =1Y&y  
^bS&[+9E  
My=p>{s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _%"/I96'  
最后,是那个do_ -CxaOZG  
)<jj O  
n802!d+Tn  
class do_while_invoker }JvyjE  
  { ?2DYz"/')  
public : }0qgvw  
template < typename Actor > #O`n Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b+3{ bE  
  { T2^ @x9  
  return do_while_actor < Actor > (act); lZ E x0  
} ar>S_VW*  
} do_; g6 r3V.X'  
/ 1E6U6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rN_\tulOF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YHg4WW$  
最后来说说怎么处理break和continue C#vU'RNpl  
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。 3kQky  
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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