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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *L=CJg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^s5)FdF8  
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, 2;/hFwm  
4y 'REC  
":OXs9Yg  
SPBXI[[-  
  class filler 9V~yK?  
  { -UO$$)Q  
public : o&=m]hKpQl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P+[R0QS  
} ; 8MIHp[vm%  
a^BD55d?  
T~la,>p|}  
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: c}A^0,"z>  
TO<g@u]*  
VuGSP]$q  
YpJzRm{Ra  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &PbH!]yd  
< javZJ  
Y3?kj@T`i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uJQeZEe  
HO"(eDW6z  
>|<6s],v  
J{H475GqiT  
二. 战前分析 gb-n~m[y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 a`}-^;}SW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !T}`h'  
?pFHpz   
\C#Vh7z"2&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YV+e];s  
  /* --------------------------------------------- */ ^-DK<jZ^  
vector < int *> vp( 10 ); QFMS]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z EW`?6  
/* --------------------------------------------- */ K|iNEhuc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z=#!FZ{  
/* --------------------------------------------- */ "QMHY\C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^VA)vLj@  
  /* --------------------------------------------- */ _QQO&0Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =&vV$UtV  
/* --------------------------------------------- */ [* Lh4K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S5j#&i  
+ EM '-  
7Ev~yY;N  
jk~< si  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q9( eH2=  
1._1, _2是什么? m#uutomi0  
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。 BJqM=<nQ  
2._1 = 1是在做什么? bp }~{]:b  
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。 17-K~ybc  
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。 mV-MJ$3r  
Ba"Z^(:  
&4DWLI  
三. 动工 ~U`aH~R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1_A< nt?'R  
;lGjj9we>  
f+rBIE  
wEdXaOEB5  
template < typename T > /gxwp:&lY  
class assignment Zvc{o8^z  
  { \hg12],#:@  
T value; cEe>Lyt  
public : !aLL|}S  
assignment( const T & v) : value(v) {} T7[ItLZ  
template < typename T2 > ~#wq sm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $N~8 ^6  
} ; (|W@p\Q  
GZse8ng  
K1Uur>Pk%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dD=dPi#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q?`bu:yS  
F*QGzbv)  
zH.7!jeE  
O`*}N1No[  
  class holder l/SbJrM*  
  { ondF  
public : nP] ~8ViS  
template < typename T > 'En6h"{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \ZXH(N*>2t  
  { @X|CubJ  
  return assignment < T > (t);  E;k'bz  
} %|UCs8EFm  
} ; (R{W Jjj  
fF ;-d2mF  
-FwOX~s/'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t|1?mH9  
ri6_u;Ch  
  static holder _1; TeQpmhN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 geua8;  
QD<f) JZK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :hZYh.y\l  
而不用手动写一个函数对象。 op;OPf,  
"Q ^Ck7  
'(;`t1V8k  
h60*=+vdJ  
四. 问题分析 S_WYU&8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |*Hw6m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U5odSR$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MC^H N w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 woQYP,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3s" Rv@  
2}K7(y!?u  
五. 问题1:一致性 4;x{@Ln  
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?| u[})|x*N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FgLV>#)-  
2]hQ56Yv3  
struct holder 525W; mu{  
  { _dj_+<Y?  
  // `|[Q]+Mx  
  template < typename T > u`3J2 ,.  
T &   operator ()( const T & r) const 4Z,MqG>  
  { ?(H/a-(:v}  
  return (T & )r; lo Oh }y+  
} J;HkR9<C  
} ; -m3 O\X  
h#a,<B|  
这样的话assignment也必须相应改动: hvkLcpE  
@h$cHZ  
template < typename Left, typename Right > %N04k8z  
class assignment -)PQ&[  
  { Hz `aj  
Left l; 1Jjay#  
Right r; E)7vuWO O  
public : f%;8]a9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} unKi)v1  
template < typename T2 > u,I_p[`E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0"#'Z>"  
} ; 4 cDjf~n  
*F[@lY\p  
同时,holder的operator=也需要改动:  R5(<:]  
!`JaYUL[e  
template < typename T > q#$Al  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A!\ g!*  
  { {1Z8cV   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Dyyf%'\M  
} nep0<&"  
YBehyx2eK  
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。 Dk[m)]w\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kaq H.e(  
jvv3;lWDL.  
return l(rhs) = r; `7[z%cuK  
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。 yY+)IU.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `83s97Sa  
d0vn/k2I  
template < typename Tp > pUi|&F K">  
class constant_t 2dg+R)%  
  { 'B>fRN  
  const Tp t; AwN7/M~'  
public : ;/l$&:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _~]~ssn,1  
template < typename T > >]s\%GO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const noJ5h |  
  { |*W_  
  return t; <pyLWmO  
} Er509zZ,[  
} ; D+.< kY.  
/P { Zo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CobMagPhr  
下面就可以修改holder的operator=了 Q$u&/g3NvL  
mCah{~  
template < typename T > O|wu;1pQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WZ,}]D  
  { sF-{ (  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F<H[-k*t/  
} vM G>Xb  
%c:v70*h=  
同时也要修改assignment的operator() 742 sqHx  
RI.6.f1dy  
template < typename T2 > ;J [ed>v;3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /q[5-96c  
现在代码看起来就很一致了。 <j\osw1R  
max 5s$@  
六. 问题2:链式操作 3>vSKh1z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {P/ sxh:e  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V;}kgWc1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 V}=%/OY?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 T .#cd1b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k_ d)  
f 0"N  
template < typename T > LelCjC{`1  
struct result_1 b~$B 0o)  
  { =T7lv%u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qg9*mlm`  
} ; 3%HF"$Gg  
,zXP,(x  
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: Yvmo%.oU  
PH!^ww6  
template < typename T > a* 2*aH7  
struct   ref  j`H5S  
  { e *9c33  
typedef T & reference; *49({TD6`  
} ; [k<"@[8)  
template < typename T > V/N:Of:\R  
struct   ref < T &> lSW6\jX  
  { F"I{_yleq'  
typedef T & reference; -O&u;kh4g  
} ; <d*;d3gm  
"p Rr>Fa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `3wzOMgJ  
t?&@bs5~g  
template < typename T > Xgb ~ED]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sWtT"7>x  
  { q!fdiv`  
  return l(t) = r(t); _.}1 Y,Q  
} :2v^pg|  
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。 c qWX*&2_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S<Rl?El<=  
'J[ n}r  
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 rHSA5.[1P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %1JN%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @'5*u~M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p*LG Y+  
最后的布局是: l(Y U9dp  
                Add H]I^?+)9  
              /   \ E8gbm&x*  
            Divide   5 uDe%M  
            /   \ 0 oC5W?>8s  
          _1     3 H0dHW;U<1  
似乎一切都解决了?不。 U<|hIv-&  
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。 --D&a;CO}  
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。 A,H|c="  
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: _0GM!Cny  
aB $xQ|~  
template < typename Right > mK Ta.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PQ0l<]Y  
Right & rt) const ,V`zW<8  
  { [<0\v<{`L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \N|ma P  
} # .j[iN :+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JXhHitUD  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 jWUpzf)q=T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }piDg(D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +KcD Y1[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {.HFB:<!}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? - WEEnwZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q`0 k=<  
wO-](3A-8P  
template < class Action > \c1NIuJR  
class picker : public Action 9y$"[d27;+  
  { U=Hx&g  
public : )8,)&F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g %e"KnU  
  // all the operator overloaded Y%GIKtP  
} ; S&q(PI_"  
1woBw>g  
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。 [V2`t'  
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: !et[Rdbu  
+k?0C?/T;  
template < typename Right > [t{ed)J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nn:>c<[  
  { (\qO~)[0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~N!-4-~p  
} zZh\e,*  
OS{j5o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > um5n3=K  
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。 bMjE@S&  
QRw/d}8l  
template < typename T >   struct picker_maker 7[/1uI9U8K  
  { m Bc2x8g)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L2WH-XP=  
} ; D,( "3zx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OtsW>L@ O(  
  { U%qE=u-  
typedef picker < T > result; `9>1 w d  
} ; o)U4RY*  
M#'j7EMu  
下面总的结构就有了: h+"UK=  
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。 jjTb:Z=.'  
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。 qVe&nXo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7wA.:$  
至此链式操作完美实现。 O)EA2`)E  
#y2IHO-  
'0MH-M  
七. 问题3 Z<ABK`rEO  
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。 mAZfo53  
D>>?8a  
template < typename T1, typename T2 > 1SY`V?cu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K4`)srd  
  { tpQ?E<O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fk)5TPc^  
} p@Va`:RDW  
jVxX! V  
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: /ZpwJc`e  
J6s@}@R1  
template < typename T1, typename T2 > 'G>gNq  
struct result_2 R/BW$4/E  
  { ,!i!q[YkL9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;+6TZqklQ  
} ; "IE*MmsEz  
MjrI0@R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Pr_$%x9D  
这个差事就留给了holder自己。 a|u&N:v7B  
    -rXo}I,VI  
A6faRi703  
template < int Order > :rcohzfa  
class holder; <Z:Fnp  
template <> )u67=0s2i+  
class holder < 1 > $(A LxC  
  { gfU@`A_N"  
public : >r8$vQGj  
template < typename T > X) O9PQ  
  struct result_1  !L|PDGD  
  { 873'=m&  
  typedef T & result; K H&o`U(}  
} ; Ao}J   
template < typename T1, typename T2 > G0^,@jF?b  
  struct result_2 nbf w7u  
  { 1:Dm, d;  
  typedef T1 & result; ~V`F5B  
} ; 8V f]K}d  
template < typename T > fHc/5uYW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;mtv  
  {  )o\U4t  
  return (T & )r; ?K>=>bS^h  
} TLWU7aj&!  
template < typename T1, typename T2 > IJzPWs5W:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 23_\UTM}1  
  { S1&Df%Ra  
  return (T1 & )r1; 2nsW)bd  
} 7!r)[2l  
} ; z pV+W-j]  
-Nu Rf#  
template <> # qPWJ  
class holder < 2 > ^\Gukkmh}  
  { KsR^:_e  
public : B(/)mB  
template < typename T > {=A8kgt  
  struct result_1 f;Uf=.#F  
  { %*Aq%,.={  
  typedef T & result; +w(>UBy-  
} ; 1 ^q~NYTK  
template < typename T1, typename T2 > '"~ 2xiin  
  struct result_2 Z<M?_<3  
  { W2-1oS~ma  
  typedef T2 & result; JrhDqyk*  
} ; b8$(j2B~  
template < typename T > ` fm^#Nw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OEwKT7CX  
  { =U)e_q  
  return (T & )r; $u-yw1FT  
} #G`UR  
template < typename T1, typename T2 > | bWvQdN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r)Dln5F  
  { E%tGwbi7  
  return (T2 & )r2; 8IrA {UU  
} fAHf}j  
} ; f 3t&Bcw$  
J=@D]I*3  
g[ dI%  
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> >。 fO'"UI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GR ^d/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <1xs ya[e  
[n!5!/g>j  
return l(i, j) = r(i, j); CQGq}.Jt!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +#Q\;; FNP  
N~] 4,~  
  return ( int & )i; 5:W 5@e{  
  return ( int & )j; N# ?}r>W3  
最后执行i = j; .{}=!>U2  
可见,参数被正确的选择了。 =k +nC)e  
e <]^7pz  
0%f}w0]:  
XNd%3rm,  
? ^l{t4  
八. 中期总结 Rx,Qw> #  
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: <[W41{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :<w2j 6V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 LLlt9(^d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LFHzd@Y7"  
FWu[{X;  
nz%{hMNYH  
7%x 3o#&  
~,jBm^4  
W7 iml|WV0  
九. 简化 &R7N^*He  
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。 VP\'p1a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _5%NG 3c  
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: ,-[e{=Cz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #Y9'n0 AL  
  +-*/&|^等 qT}AY.O%^  
2. 返回引用。 g82_KUkB  
  =,各种复合赋值等 CR KuN  
3. 返回固定类型。 w!8xZu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FK~FC:K  
4. 原样返回。 N~/D| ?P~2  
  operator, NrTK+6 z  
5. 返回解引用的类型。 HXY,e$c#y  
  operator*(单目) "B 9aJo  
6. 返回地址。 l{u2W$8  
  operator&(单目) A"$UU6Z4  
7. 下表访问返回类型。 ESQgN+llj  
  operator[] C~PoC'"q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4PsJs<u  
  operator<<和operator>> Kq. MmR!gl  
F9Y/Z5 Ea  
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。 nGvWlx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `EjPy>kM  
&F xw19[G  
template < typename Left > 'c")]{  
struct value_return _ h7qS  
  { H7=[sL^  
template < typename T > 6gSo>F4=  
  struct result_1 K;fRDE) {  
  { UCv9G/$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XX@@tzN  
} ; bF#1'W&  
IW1+^F9NEw  
template < typename T1, typename T2 > |` +G7?)Y  
  struct result_2 a*fUMhIi  
  { Q, 1TD 2)h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '=^$ ;3Z  
} ; x9&{@ ?o  
} ; pMfP3G7V  
S9'8rn!_  
$cUTe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /N'|Vs,X  
l_`DQ8L`  
下面我们来剥离functor中的operator() >#j f Z5t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4z$}e-  
yhBf%m  
return l(t) op r(t) a/(IvOy#6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /%'>?8/  
return op l(t) k8~/lE.Wy  
return op l(t1, t2) lN<,<'&^.  
return l(t) op @\_l%/z{  
return l(t1, t2) op [nBdq"K  
return l(t)[r(t)] GG KD8'j]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0i4 X,oHjG  
0VOj,)K=  
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: GOx+%`.R\  
单目: return f(l(t), r(t)); +}u{{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gl+Ql?|  
双目: return f(l(t)); q')MKR*  
return f(l(t1, t2)); 6tKm'`^z4  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~jqG  
svBT~P0x  
struct meta_divide 2?)bpp$WZ  
  { xq.HR_\  
template < typename T1, typename T2 > rTR4j>Ua~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J#pl7q)^w  
  { =h#3D?b0n  
  return t1 / t2; QnWM<6xK"  
} %S2^i3  
} ; DKcg  
) Apg  
这个工作可以让宏来做: 6@2 S*\&  
$h({x~Oj9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NvZ )zE  
template < typename T1, typename T2 > \ x@@U&.1_A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *i}Nb* Z3  
以后可以直接用 cvf@B_iN9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /Ww_fY  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1b6o x6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fCA/   
Or0eY#c  
&r{.b#7\/A  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 '}`|QJ  
V ifQ@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /<HEcB  
class unary_op : public Rettype a!;]9}u7  
  { @Gs*y1  
    Left l; 78s:~|WB<{  
public : d" "GG/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rt7Ma2tK  
2 us-s  
template < typename T > &*I\~;1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const suh@  
      { {L!w/IeX  
      return FuncType::execute(l(t)); N@M(Iw  
    } PgKA>50a  
H$:Z`CQt<  
    template < typename T1, typename T2 > $GzTDq Y9@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MI|51&m  
      { 5$r`e+Nf'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kKFSCl/g  
    } b6IYo!3  
} ; #xqeCX 4p  
6\MJvg\;  
3~e"CKD>  
同样还可以申明一个binary_op G;n'c7BV  
T K)Kq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TJ:B_F*bSk  
class binary_op : public Rettype ~ caKzq  
  { O IF0X!  
    Left l; Q0K4_iN)&  
Right r; VrF(0,-Z`3  
public : oKIry 8'^N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &^ sgR$m  
z$3 3NM  
template < typename T >  +X i#y}%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const apxZ}  
      { zMfr`&%e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `laaT5G\y  
    } <a-I-~  
or_x0Q  
    template < typename T1, typename T2 > 1cE3uA7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pV#~$e  
      { ?_e2)+q8YG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y[AL!h  
    } wVvk{tS  
} ; kL.JrbM"  
DiK@>$v  
&zsaVm8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0`=#1u8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1}e1:m]r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XqVhC):  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6i/x"vl>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~X^L3=!vf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :)v4:&do  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T}(J`{ 9i  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .6%-Il  
下面是修改过的unary_op =,0E]M Z  
QN_Zd@K*A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Zx(VwB2   
class unary_op y4aSf2   
  { /I{<]m$  
Left l; L]L-000D(  
  <4z |"(  
public : 5qkG~ YO-  
eK\1cs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /,'D4s:Gg  
*%L:soM'Ll  
template < typename T > 'rJkxU{  
  struct result_1 G>{Bij44  
  { xU#f>@v!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7/lXy3B4  
} ; {J2*6_  
3]BK*OqJ  
template < typename T1, typename T2 >  Hu|;cbK  
  struct result_2 $:V'+s4o  
  { q3\ YL?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q]3bGO;  
} ; T]\_[e:'  
+]-~UsM  
template < typename T1, typename T2 > ^ZX71-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tz-, |n0  
  { ec/1Z8}p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K'.aQ&2  
} P.WEu<$  
@K; 4'b~  
template < typename T > &*\wr} a!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e&zZr]vs]l  
  { 4QODuyl2H  
  return OpClass::execute(lt(t)); !Mp.jE  
} k3::5&  
( /{Wu:e  
} ; :@zz5MB5@  
]6NpHDip1  
4(>|f_$  
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 !E<y:$eH:  
好啦,现在才真正完美了。 >[;+QVr;  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6('2.^8  
coq7La[  
template < typename Right > 45e-A{G~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /1ZRjf^  
  { VWqmqR%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b6sj/V8  
} !t/I j~o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5 s3!{zT{  
Q$!dPwDg  
2mj?&p?  
F)_zR  
{2Jo|z  
十. bind rnW(<t"  
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。 rM/Ona2x  
先来分析一下一段例子 -0rc4<};h  
+~b@W{  
M:6Yy@#T.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tQ=P.14>:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X}*\/(fzl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8UiRirw  
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。 ^ Q]I)U  
我们来写个简单的。 W8{g<. /  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z\wY3pIr2  
对于函数对象类的版本: EM9K^l`  
wp7<0PP  
template < typename Func > 3Au3>q,  
struct functor_trait M4[(.8iE  
  { wWjZXsOd  
typedef typename Func::result_type result_type; JmL{&  
} ; }pqnF53  
对于无参数函数的版本: m,YBk<Bx  
_p0@1 s(U  
template < typename Ret > SVKjhZK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bzYj`t?  
  { LY Y3*d  
typedef Ret result_type; 9yla &XTD  
} ; % NSb8@  
对于单参数函数的版本: <y4hK3wP  
o~<ith$A*  
template < typename Ret, typename V1 > >@?!-Fy5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~jcdnm]  
  { PM ]|S`  
typedef Ret result_type; >1luLp/,$  
} ; o@T-kAEf-.  
对于双参数函数的版本: "u29| OY  
haNi [|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R^u 1(SF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FFC"rG  
  { FYe#x]ue  
typedef Ret result_type; 3i\<#{  
} ; f%#q}vK-  
等等。。。 Zw@=WW[Q`p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4^*+G]]wZ~  
_m0B6?KJ  
template < typename Func > \\U,|}L .  
struct func_return V.\12P  
  { I(rZ(|^A  
template < typename T > W"3YA+qpI  
  struct result_1 pUV4oyGV   
  { 'tJb(X!]q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 85e!)I_  
} ; uv#."_Va  
/+ yIcE(&3  
template < typename T1, typename T2 > n,Gvgf  
  struct result_2 A!GQ4.~%  
  { ~7;AV(\%e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f3;.+hJ])  
} ; W)~}o<a)[  
} ; @1c[<3xJ T  
g.,_E4L  
q0t}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ea<kc[Q  
q$iGeE#  
template < typename Func, typename aPicker > tDWoQ&z2t_  
class binder_1 P >>VBh?  
  { qT153dNA&  
Func fn; EX"o9'  
aPicker pk; ORDVyb_x  
public : *xV  
$:}sm0;  
template < typename T > z%lLbKSe  
  struct result_1 i8nzPKF2$3  
  { bCfw,V{sce  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T8t_+| ( G  
} ; 07 E9[U[  
d_] sV4[  
template < typename T1, typename T2 > YJm64H,[  
  struct result_2 !5^&?plC@  
  { qK-\`m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -hU1wX%U  
} ; 1}/37\  
"K)ue@?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JIOeDuw+  
E{8-VmY  
template < typename T > opIbs7k-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lHI?GiB@  
  { /6@$^paB  
  return fn(pk(t)); H"b}lf  
} s`dwE*~  
template < typename T1, typename T2 > =yCz!vc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]!'}{[1}  
  { 0\KDa$ '1k  
  return fn(pk(t1, t2)); &6O0h0Vy  
} BenUyv1d  
} ; o |"iW" +  
wQw&.)T  
d`sIgll&n  
一目了然不是么? (Kg( 6E,  
最后实现bind 6|10OTVu`  
f+V^q4  
/oC@:7  
template < typename Func, typename aPicker > P ~rTuj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cM Z-  
  { aS/MlMf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZxoAf;U~  
} DP6>fzsl  
s$ZKd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 shuoEeoo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 r"$~Gg.%(  
kJNu2S  
十一. phoenix VK[`e[.C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,cFBLj(@  
 YF$nL(  
for_each(v.begin(), v.end(), h { M=V  
( ,/Al'  
do_ s<'WTgy1i  
[ #McX  
  cout << _1 <<   " , " '9tV-whw  
] XJ6=Hg4_O  
.while_( -- _1), N?l  
cout << var( " \n " ) b~Un=-@5a  
) YDjjhe+  
); XF i!=|F  
#4Ltw ,b^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H$!sK  
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 Lt2<3DB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 58[.]f~0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zOn% \  
d 6=Z=4w  
<o: O<p@6  
template < typename Cond, typename Actor > Xu%8Q?]  
class do_while 7R#$Hm  
  { 2B[I- K s  
Cond cd; 'tJ@+(tqw  
Actor act; vC%Hc/&.}  
public : "7}e~*bM?`  
template < typename T > get$ r5  
  struct result_1 O`TM}  
  { UI_u:a9Q/  
  typedef int result_type; `2a7y]?  
} ; k~=W1R%  
[?S-on.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I.{%e;Reg  
q 1~3T;Il  
template < typename T > eeCrHt4;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fYiof]v@_m  
  { :89AYqT"  
  do Rd ,5 &X$  
    { KOit7+Q  
  act(t); b>'y[P!  
  } _qjkiKm?1F  
  while (cd(t)); UUR` m  
  return   0 ; 1+9}Xnxb  
} ,niQs+'<  
} ; S&{#sl#e  
AI9#\$aGV  
@%gth@8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k[8{N  
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。 C7_nA:Rc  
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。 |`Q2K9'4bL  
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。 O>/& -Wk=  
下面就是产生这个functor的类: ~pPj   
Y~P* !g  
"#=WD  
template < typename Actor > IaYaIEL-  
class do_while_actor fT0+i nRG  
  { cjc1iciZ  
Actor act; >{ .|Ng4K  
public : Fh~ pB>t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L%31>)8  
J9q[u[QZ9O  
template < typename Cond > n7iIY4gZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VY j pl  
} ; Ct9dV7SH  
18AlQ+')?w  
,`U'q|b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9e0t  
最后,是那个do_ 63T4''bwu  
3u&)6C?YM  
UsnIx54D3  
class do_while_invoker de,4M s!%  
  { wG",Obja  
public : &m{vLw  
template < typename Actor > ?xYoCn}Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3?uah' D5  
  { O%m>4OdH  
  return do_while_actor < Actor > (act); /5j]laYK)  
} Zz^!QlF  
} do_; ;[!W*8.c  
 b =R9@!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4nU+Wj?T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ht&%`\9s  
最后来说说怎么处理break和continue _7N^<'B  
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。 %]fi;Z  
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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