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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +$C9@CZM9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i!YfR]"}  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, |k}<Zz1UM  
ip?]&5s  
c/ Pql!h+  
<zXG}JuL@T  
  class filler {IOc'W-C#2  
  { b ri[&=  
public : x-i,v"8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZX/FIxpy  
} ; V7WL Gy.,  
Q0xGd(\  
/Xi21W/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xoVd[c!   
l~$)>?ZD  
<lzC|>BG  
<VZ43I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dOv\]  
//NV_^$y  
h1S)B|~8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k -G9'c~  
h] ho? K  
?=lb@U  
@PM<pEve  
二. 战前分析 bIm4s  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 r(S h  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^?{&v19m  
)VQ[}iT  
}`CF(Do  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); igL5nE=n  
  /* --------------------------------------------- */ (-yif&  
vector < int *> vp( 10 ); ~Bl,_?CBr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #_^ p~:  
/* --------------------------------------------- */ xDeM7L'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {ccc[G?>.Q  
/* --------------------------------------------- */ f\5w@nX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]]y>d!  
  /* --------------------------------------------- */ XOX$uLm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `XF[A8@h  
/* --------------------------------------------- */ 2{RRaUoRb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,R=!ts[qi  
e!0xh  
Sm[#L`eqW  
'T^MaLK  
看了之后,我们可以思考一些问题: r1F5'?NZ(0  
1._1, _2是什么? ^/Hf$tYI!`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @5&57R3>  
2._1 = 1是在做什么? .@x.    
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sT=|"H?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1<~n2}   
+o3n%( ^~  
a1_ N~4r`  
三. 动工 ;Mq'+4$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H,<CR9@(5d  
n<|8Onw  
Ng<ic  
<zY#qFQ2  
template < typename T > XR8`,qH>  
class assignment xuHP4$<h3  
  { BO}IN#  
T value; DNj<:Pdd)  
public : t,TlW^-  
assignment( const T & v) : value(v) {} N6kMl  
template < typename T2 > _!|$i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZuWh gnp  
} ; .+Q1h61$T  
_[8JSw7  
~YNzSkz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _s-X5 xU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c>c3qjWY/  
U(+QrC:  
kL s{B  
orWF>o=1  
  class holder StR)O))I  
  {  o4 "HE*  
public : P{s1NorKDh  
template < typename T > O>f*D+A-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3#""`]9H  
  { W@GU;Nr  
  return assignment < T > (t); XmO]^ `  
} oT:w GBW  
} ; #WUN=u   
~ D/Lo$K"  
#6y fIvap  
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: Y$^vA[]c>  
Grw[h  
  static holder _1; \p\p~FVS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 / E!6]b/  
u6E ze4u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1A(f_ 0,.Q  
而不用手动写一个函数对象。 @G=:@;  
wko9tdC=U  
jA@ uV,w  
}!*|VdL0  
四. 问题分析 d]_].D$  
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。 lZ"C~B}9:I  
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。 Pr1OQbg]8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *c.w:DkfB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pxbuZ9w2Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x `%x f  
u3 +]3!BQ  
五. 问题1:一致性 55y}t%5  
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?| cy8r}wD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gpbdK?  
RT%{M1tkS  
struct holder !t)uRJ   
  { Jn&u u  
  // +5GC?cW  
  template < typename T > Zic:d-Q47  
T &   operator ()( const T & r) const 0|\JbM  
  { H?=[9?1wI5  
  return (T & )r; Vn^8nS  
} Nhjz~S<o  
} ; z`J-J*R>d  
)C$Ij9<A  
这样的话assignment也必须相应改动: &` "uKO]  
Y}\3PaUa  
template < typename Left, typename Right > > JTf0/  
class assignment  OtZtl* 5  
  { p8CaD4bE  
Left l; Ox aS<vQ3  
Right r; hg^k lQD  
public : #\}xyPS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2Y}A9Veb  
template < typename T2 > IxWX2yJ]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }V+&o\4  
} ; \3t)7.:4  
{X\FS   
同时,holder的operator=也需要改动: ,y7X>M2  
XQ Si  
template < typename T > eYg0 NEq{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /5XdZu6k`h  
  { fb!>@@9Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U<yKC8  
} *ul-D42!U  
51>OwEf<R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cPl$N5/5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (bogAi3<F  
K+U0YMRmz  
return l(rhs) = r; i+Xb3+R  
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。 *^%ohCU i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i:^ 8zW  
j+3=&PkA.]  
template < typename Tp > Ed"p|5~  
class constant_t e5sQl1  
  {  %B#8  
  const Tp t; ]!N|3"Ls  
public : }4*~*NoQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,Ct1)%   
template < typename T > 3{- 8n/4 k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z0tm3ovp  
  { F)tcQO"G  
  return t; ^<e(3S:  
} K&iU+  
} ; f@xjNm*'Z  
#$-`+P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :AC(  \  
下面就可以修改holder的operator=了  !*-|s}e  
gs=(h*  
template < typename T > WNV}@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }$'T=ay&  
  { Y X{F$BM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bjs{_?  
} )L7h:%h#  
<a%RKjQvT  
同时也要修改assignment的operator() $%3%&+z$I  
b,RQ" {  
template < typename T2 > DqBiBH[%h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E$E #c8I:  
现在代码看起来就很一致了。 hdH}4W  
 r(c8P6_  
六. 问题2:链式操作 ]hi5 nA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q{+Pf/M5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !&vPG>V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 um1xSf1Xv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zM|Y X<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i~EFRI@  
_{YUWV50}  
template < typename T > ~myY-nEY  
struct result_1 05o 1  
  { J0 x)NnWJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2umgF  
} ; D1 f}g  
!"QvV6Lq\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: - 1tiy.^$F  
_ "H&  
template < typename T > o) ,1R:  
struct   ref h_K!ch }  
  { y` 6!Vj l  
typedef T & reference; <GO 5}>}p8  
} ; ppK`7J>Z  
template < typename T > #>dj!33  
struct   ref < T &> ]?a i  
  { |t uh/e@dx  
typedef T & reference; jLv8K  
} ; 0hM!#BU5K  
N)^` 15w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $irF  
cCbZ*  
template < typename T > i9j#Tu93 f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8XdgtYm  
  { bOS; 1~~  
  return l(t) = r(t); 6h:2,h pE  
} :2(U3~3:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YzVhNJWpw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2*ByVK  
&*8_w-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bn6WvC 3?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jPa"|9A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fm1yZX?`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?n(OH~@$i  
最后的布局是: 0*yD   
                Add <S68UN(Ke  
              /   \ *Sp_s_tS  
            Divide   5 =C 7WQ  
            /   \ Tqj:C8K{  
          _1     3 ^c|_%/  
似乎一切都解决了?不。 R]<N";-  
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。 S^T ><C  
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。 K2 6`wt  
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: h1 pEC  
t4v@d  
template < typename Right > =bJ7!&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^Fpc8D,  
Right & rt) const FS^~e-A  
  { R,dbq4xkl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7m:ZG  
} ,8 G6q_ud  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _9:r4|S  
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。 7BkY0_KK  
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。 7!U^?0?/  
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。 .C,D;T{  
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。 *WaqNMD[%  
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? {;vLM* '  
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: )k.}>0K |  
o2~P vef  
template < class Action >  D9h  
class picker : public Action Q>(a JF  
  { GRh430V [  
public : * o{7 a$V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w)C5XX30;  
  // all the operator overloaded %'OY  
} ; ny1;]_X_  
}`.d4mm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DS=$* Trk  
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: IGNU_w4j  
=M=v; ,I-  
template < typename Right > Swr4De_5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7-gT:  
  { $b(CN+#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \@[,UZ  
} MX iQWg$  
O,JS*jXl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9l(T>B2a  
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。 :gO5#HIm  
:V1j*)  
template < typename T >   struct picker_maker Zm0'p!  
  { 'o~gT ;T#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _b$ yohQ  
} ; -9::M}^2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dIfy!B"  
  { #q 4uS~  
typedef picker < T > result; @VPmr}p:{  
} ;  TJ1h[  
=*1NVi $n  
下面总的结构就有了: U*b7 Pxq;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rr,w/[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @{W"mc+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .cbC2t95  
至此链式操作完美实现。 zy5FO<->  
-We9 FO~  
hD=.rDvO  
七. 问题3 z0OxJe  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `nKN|6o#x  
UWidT+'Sa  
template < typename T1, typename T2 > H8B$# .  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K_@?Q@#YhR  
  { $xWUzg1<U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BM'!odRv  
} z$WLx  
kRc+OsY9  
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: 4Y$\QZO  
$ dF3@(p  
template < typename T1, typename T2 > i[@13kr  
struct result_2 8xg^="OJ  
  { s8)`wH ?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /-,\$@J5)  
} ; I}m20|vv  
=MMd&  
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? .p,VZ9  
这个差事就留给了holder自己。 ;0Pv49q  
    Q2D!Agq=D  
?*%_:fB  
template < int Order > ;}j(x;l>t  
class holder; P.qzP/Ny  
template <> )9:5?,SO  
class holder < 1 > " X8jpg  
  { V*{rHp{=p  
public : uINdeq7|F  
template < typename T > CF2Bd:mfZ  
  struct result_1 kJp~'\b  
  { EgU#r@7I  
  typedef T & result; `r-jWK\  
} ; \1Xk[%  
template < typename T1, typename T2 > 2h'Wu qO  
  struct result_2 6oNcj_?7?q  
  { qfyZda0d  
  typedef T1 & result; {VE h@yn  
} ; o[T+/Ej&  
template < typename T > e[fOm0^.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1XMR7liE  
  { RHg-Cg`  
  return (T & )r; :t{~Mi=T  
} k=hWYe$iAz  
template < typename T1, typename T2 > wDZ<UP=X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a/,>fv9;$  
  { "(^XZAU#W  
  return (T1 & )r1; fq]PKLW'  
} DS<1"4 b|  
} ; eZLEdTScM  
~0a5  
template <> %,kP_[!>Q  
class holder < 2 > {P]C>  
  { ~lys  
public : 3KkfQ{  
template < typename T > hTr5Q33y>  
  struct result_1 rP3HR 5  
  { L^3&  
  typedef T & result; DAB9-[y+  
} ; (~=.[Y  
template < typename T1, typename T2 > :oP LluW*  
  struct result_2 Nr4:Gih  
  { " B#|C'   
  typedef T2 & result; t'rN7.d  
} ; mm-s?+&M;  
template < typename T > [y[d7V9_o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N Qk aW)  
  { mll :rWC)  
  return (T & )r; f"QiVJq  
} #) aLD0p  
template < typename T1, typename T2 > Ey&H?OFiP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *1b|j|5v  
  { ` p\=NP!n  
  return (T2 & )r2; vk& gR  
} MzJCiX^  
} ; %l F*g  
L*(9Hti  
jwDlz.sW!  
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> >。 $KiCs]I+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }TmOoi(X@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sgX!4wG&Z  
py*22Ua^  
return l(i, j) = r(i, j); K4c:k; V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K,E/.Qe\C  
KP&+fDa  
  return ( int & )i; _ E;T"SC  
  return ( int & )j; 9y7N}T6  
最后执行i = j; w,LtQhQ  
可见,参数被正确的选择了。 Z2% HQL2  
=3e7n2N)  
,XD" p1(|G  
^SdF\uk{?6  
'wND  
八. 中期总结 l!mbpFt  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8Bf >  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 25Dl4<-Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )ZG;.j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9wgB J Jl7  
_bFUr  
iNO>'7s7  
&`"DG$N(  
jEc_!Q  
J1?;'  
九. 简化 {f/qI`  
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。 sVLvnX,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qpjY &3SI  
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: 6K/RO)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zC?' Qiuh*  
  +-*/&|^等 l& :EKh  
2. 返回引用。 /sE,2X*BT  
  =,各种复合赋值等 Pf*6/7S:  
3. 返回固定类型。 $*Ucfw1T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m5\T,  
4. 原样返回。 h3ygL"k  
  operator, Kl1v^3\{  
5. 返回解引用的类型。 w_9^YO! !  
  operator*(单目) `KJ( .m  
6. 返回地址。 DiCz%'N  
  operator&(单目) pGbfdX  
7. 下表访问返回类型。 #8$?# dT  
  operator[] h<9s& p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  *}?[tR5  
  operator<<和operator>> ]z'&oz  
R+ * ; [  
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。 d t/AAk6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }K{1Bm@S  
-'rdN i  
template < typename Left > peQwH  
struct value_return 6FUW^dt  
  { rTPgHK]?l  
template < typename T > XJ18(Q|w'  
  struct result_1 w^yb`\$  
  { LC%o coc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JGs: RD'  
} ; +;N]34>S7  
2g.lb&3W  
template < typename T1, typename T2 > YIQD9  
  struct result_2 PmR].Ohzi  
  { L9GLj Rp-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gf|uZ9{  
} ; ~Y 6'sM|  
} ; Y:^hd809  
*a9cBl'_  
bJ d| mm/v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F O!Td  
<Ap_#  
下面我们来剥离functor中的operator() `Os=cMR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \PrJy6&  
mF4W4~"  
return l(t) op r(t) u3T-U_:jSV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cslC+e/  
return op l(t) ]so/AdT9hA  
return op l(t1, t2) 1d^~KBfv  
return l(t) op Llfl I   
return l(t1, t2) op 0~|0D#klB  
return l(t)[r(t)] Z8v\>@?5R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m\:^9A4HCg  
5Rbl.5. A  
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: _4{0He`q  
单目: return f(l(t), r(t)); u I e^Me  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wNB?3v{n  
双目: return f(l(t)); @0+\:F  
return f(l(t1, t2)); 7 N}@zPAZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 2/-m-5A  
T(!1\TB  
struct meta_divide E=NjWO  
  { ~q>jXi  
template < typename T1, typename T2 > O=K lc+Oo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gp9 <LB\,  
  { FFT)m^4p.  
  return t1 / t2; w,%"+ tY_  
} p=+Y7NE)  
} ; I|X`9  
1+%UZK= K  
这个工作可以让宏来做: Kz'GAm\  
d59rq<yI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [P2>KQ\  
template < typename T1, typename T2 > \ GT6; I7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; snbXAx1L  
以后可以直接用 '}cSBbl&/n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +17!v_4^  
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 ko%mZ0Y  
(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。。。) /xn|d#4  
b9g2mWL\T  
#  X (2  
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 Fe8X@63  
4LSs WO<@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M$x,B#b  
class unary_op : public Rettype &A:&2sP8  
  { yQJ0",w3o.  
    Left l; P@y)K!{Nk  
public :  |Iy;_8c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z~:)hwF  
,[n9DPZ  
template < typename T > FM]clC;X?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9O g  
      { JMAdsg/  
      return FuncType::execute(l(t)); 'a(y]QG  
    } /#9P0@Y  
{OG1' m6=/  
    template < typename T1, typename T2 > lz^Vi!|p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R3g)LnN  
      { % J\G[dl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $YJ 1P  
    } +149 o2  
} ; *,u{, $}2  
`yR/M"u6T  
!\b-Ot(  
同样还可以申明一个binary_op k;qS1[a  
8{Wl   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [C!*7h  
class binary_op : public Rettype %=z>kU1|  
  { [kJ;Uxncz~  
    Left l; e;v7!X  
Right r; "yymnIQ3u  
public : 0}GO$%l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cO:lpsKYQ  
"s@Hg1  
template < typename T > KXZ G42w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #ChTel  
      { V 2Xv)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `*[Kmb\  
    } PU%Zay  
; FI'nL  
    template < typename T1, typename T2 > \HxF?i "   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^5Y<evjm  
      { N75U.;U0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZXLAX9|  
    } e'~Qe_  
} ; v1u~[c=|^  
xlcCL?qQj  
WiZkIZ  
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 ju:}%'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {^ BZ#)m|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M*'8$|Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?taC !{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UV|{za$&/  
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。。。 RJ'za1@z;b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iTevl>p!  
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) T6SYXQd>.  
下面是修改过的unary_op ^?|4<Rm  
ka=A:biz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LQqba4$  
class unary_op nVlZ_72d  
  { nUs=PD3)  
Left l; H.hKh  
  Z9H2! Cp  
public : EqHToD I3  
t<+>E_Xw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} alxIc.[  
"4KyJ;RA*  
template < typename T > f x:vhEX  
  struct result_1 ?AO=)XV2  
  { /g0' +DP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X'.l h#&  
} ; ;Ym6ey0t  
m[l&&(+J,  
template < typename T1, typename T2 > (gdzgLHy  
  struct result_2 I 8 ?  
  { 6wOj,}2Mn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gjiS+N[  
} ; X+;#^A3  
(w_b  
template < typename T1, typename T2 > iyR5mA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fyZtwl@6w#  
  { sj+ )   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @CPkP  
} $/u.F;  
XThU+s9  
template < typename T > ;Srzka2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +pv..\  
  { x wfdJ(&  
  return OpClass::execute(lt(t)); G=Xas"|  
} t}K8{ V  
,S}wOjb@  
} ; 8XfOM f~d`  
fX LsLh+~D  
SbtZhg=S_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug SQ/}K8uZ  
好啦,现在才真正完美了。 j<?k$ 8H  
现在在picker里面就可以这么添加了: %~dn5t ;  
s2tNQtq 0W  
template < typename Right > $?&distJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W Emh  
  { U,< ?]h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0LWV.OIIC  
} gE23C*!'&:  
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。 `j6O  
Qoz4(~I  
JWQd6JQ_~V  
e9F+R@8  
PTF|"^k+   
十. bind B I>r'  
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。 _k)EqPYu@  
先来分析一下一段例子 ) Cm95,Y  
;%/}(&E2  
X-yS9E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $B )jSxSy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PmUq~YZ7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5n=~l[O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ad<ZdO*h  
我们来写个简单的。 V4<f4|IL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @i>4k  
对于函数对象类的版本: }vX 1@n7T6  
x qj@T^y  
template < typename Func > `$] ZT>&  
struct functor_trait ib(4Y%U6~  
  { 1VPxCB\  
typedef typename Func::result_type result_type; ZGS4P0$  
} ; g0s *4E  
对于无参数函数的版本: kznm$2 b  
GS,}]c=  
template < typename Ret > %PM8;]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Mgux (5`;  
  { 9,wU[=.0  
typedef Ret result_type; Mir( }E  
} ; (7|!%IO.  
对于单参数函数的版本: .#Lu/w' -M  
X> V`)  
template < typename Ret, typename V1 > A{wSO./3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _3m\r*(vmQ  
  { u/HNXJ7M`9  
typedef Ret result_type; `6Yk-5  
} ; T:VFyby\w  
对于双参数函数的版本: Y-P?t+l  
kXZG<?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A~ wVY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 10..<v7  
  {  B"Ttr+  
typedef Ret result_type; +{&++^(}a  
} ; ,Y27uey{wa  
等等。。。 F t;[>o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &}b-aAt  
Z:<6Ck  
template < typename Func > 0 t0m?rVW  
struct func_return 71k >_'fl  
  { HA GpM\Qa  
template < typename T > 'n7Ld6%1  
  struct result_1 -Z&9pI(3R~  
  { { VFr8F0*H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XjJ[7"hs*  
} ; *l8:%t\  
-<@QR8:  
template < typename T1, typename T2 > -e_L2<7  
  struct result_2 !WQS.&  
  { Tf.DFfV#y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kd').w  
} ; YjwC8#$  
} ; DBZ^n9  
kTS #>uS  
zr1A4%S"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nrRP1`!]T  
8G|kKpX  
template < typename Func, typename aPicker > vUgMfy&  
class binder_1 M%1wT9  
  { C?7I(b:  
Func fn; t(5PKD#~Dc  
aPicker pk; H4IJLZ3G  
public : VgcLG ]tE[  
pJ3Yjm[l  
template < typename T > @hj5j;NHK  
  struct result_1 M}xyW"yp  
  { M%qHf{ B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )XoIb[s"  
} ; N9gbj%+  
TAKv E=a;  
template < typename T1, typename T2 > -)$5[jM]  
  struct result_2 S[I-Z_S  
  { Zp <^|=D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m}o4Vr;"  
} ; b]xE^zM-I`  
5.zv0tJku  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h YEUiQ  
MtKM#@  
template < typename T > eeu;A, @U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .|z8WF*  
  { )lDmYt7me  
  return fn(pk(t)); xty)*$C>  
} (bo-JOOdY(  
template < typename T1, typename T2 > ;FO( mL(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  mPS27z(  
  { /YT _~q=:  
  return fn(pk(t1, t2)); #/LU@+  
} :~%{  
} ; t @vb3  
IAzi:ct  
?$Jj^/luD  
一目了然不是么? SVJt= M  
最后实现bind rs+ ["h  
Z,}c)  
m)Sdo gt_  
template < typename Func, typename aPicker > l[u=_uaYl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <%GfF![v  
  { ~zph,bk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \zM3{{mV/  
} ?:+sjHzXT  
9U]j@*QN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s{ dgUX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hG8<@  
c 4Wl^E 8  
十一. phoenix ^SC2k LI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \k>1q/T0V  
&"'Z)iWm  
for_each(v.begin(), v.end(), W|4h;[w  
( / lDei}  
do_ KuJNKuHa.  
[ ckdXla  
  cout << _1 <<   " , " 5VjO:>  
] ,4H/>yPw  
.while_( -- _1), pX?/=T@ Bw  
cout << var( " \n " ) %:e.ES  
) 5N(OW:M  
); "< })X.t  
ae0t *;~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l?)!^}Qc  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &(X67  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?4cj"i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Jp"yb`w  
za!8:(  
C2C 1 @=w  
template < typename Cond, typename Actor > 1\ Gxk&  
class do_while ,#U[)}im  
  { u\Y3h:@u  
Cond cd; )=pa*  
Actor act; ],s{%a5wC  
public : `!Yd$=*c_&  
template < typename T > .,F`*JVFq  
  struct result_1 ~'v9/I-"  
  { Z ygu/M 6  
  typedef int result_type; X^Fc^U8  
} ; Xm3r)Bm'3  
c8LMvL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2p~}<B  
@Yn+ir0>O  
template < typename T > K5!OvqzG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '<{Jlz(u9  
  { eZBC@y  
  do `BVXF#sb  
    { Xo$SQ0K  
  act(t); foUB/&Ee  
  } RT|1M"?$  
  while (cd(t)); %,(X R`  
  return   0 ; z(Z7[#.  
} %n 6NVi_[  
} ; P$Q,t2$A  
! (Q[[M  
QP/ZD|/ t1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u\;d^A  
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。 nyetK  
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。 0O[le*3b  
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。 05:?5M4};  
下面就是产生这个functor的类: ""A6n{4  
/DjsnU~3  
SlG^ H  
template < typename Actor > i+F*vTM2,  
class do_while_actor P\WFm   
  { EJ(36h  
Actor act; }2 Tq[rl~s  
public : *d`KD64  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} IXG@$O?y/  
70'gVCb  
template < typename Cond > bB>.dC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TOhWfl;  
} ; ,}O33BwJp  
{1qr6P,"  
5KP\#Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e{9~m  
最后,是那个do_ ik #Wlz`4  
"7'P Lo3O  
P aeq  
class do_while_invoker !FDd5CS  
  { 9g\;L:'  
public : R$+p4@?S  
template < typename Actor > 684d&\(s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I&m' a  
  { ALV(fv$cD  
  return do_while_actor < Actor > (act); .cHkh^EDY  
} j ijwHL  
} do_; ;rF[y7\  
`a!9_%|8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .rITzwgB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T9XUNR{&  
最后来说说怎么处理break和continue jRd$Vt  
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。 (^(l=EN-<  
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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