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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZGsI\3S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e.Gjp {  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ,p)Qu%'  
12o6KVV^x  
+aZcA#%  
(b#4Z  
  class filler ?8!\VNC.  
  { &[W53Lqa  
public : E@/* eJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qq '%9  
} ; 8s9ZY4_  
'B9q&k%<  
nw,XA0M3  
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: P<C=9@`!  
1a79]-j  
Y{I,ipU.  
1)t*l;.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B*OBXN>'P  
wO&+Bb\=  
F S!D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *nx$r[Mqj  
V{C{y5  
g@|2z  
xU;/LJ6  
二. 战前分析 V: n\skM  
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。 d=eIsP'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 :x3"Cj  
^ ^T xx  
RMs+pN<5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C+%6N@  
  /* --------------------------------------------- */ PrhGp _5  
vector < int *> vp( 10 ); ApTE:Fm1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b_w(F_0  
/* --------------------------------------------- */ LhCwZ1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o0 |T<_  
/* --------------------------------------------- */ tLzb*U8'1w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E RjMe'q4  
  /* --------------------------------------------- */ k"F\4M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2#Du5d  
/* --------------------------------------------- */ NCivh&HR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dZ|x `bIgs  
$&X-ay o  
qGdoRrp0Ov  
Mhu|S)hn  
看了之后,我们可以思考一些问题: W|(U} PrC  
1._1, _2是什么? jidRh}>a=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O"~CZh,:r}  
2._1 = 1是在做什么? KnC:hus  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 F$@(0c  
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。 _c>8y  
6PT"9vR`)  
I~Q G  
三. 动工 0y`r.)G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9@>Q7AUCQ  
nLY(%):(P  
& ^;3S*p  
o[%\W  
template < typename T > . "Q}2  
class assignment :B~m^5  
  { lf\x`3Vd  
T value; p&2oe\j$,  
public : p:zRgwcn  
assignment( const T & v) : value(v) {} #|/ +znJm  
template < typename T2 > }=p+X:k=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X16vvsjw5  
} ; l#TE$d^ym  
"t%Jj89a\  
F^CR$L& K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t!\B6!Fo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &3 *#h  
?N=`}}Ky-  
;r} yeI Sf  
sBa&]9>m  
  class holder @?*; -]#)  
  { ^$s&bH'8  
public : e2kW,JV/<$  
template < typename T > }H:wgy`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LZDJ\"a-  
  { Y)2#\ F   
  return assignment < T > (t); (qzBy \\p  
} '7 t:.88  
} ; r7FpR!  
"R]wPF5u  
1D1qOg"LE  
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: `L%<3/hF  
o(yyj'=(  
  static holder _1; 3F32 /_`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?2,{+d |  
&qP0-x)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n(W&GSj|u9  
而不用手动写一个函数对象。 [l}H%S   
x/0loW?q^  
t==\D?Rt  
y@rg_Paq  
四. 问题分析 VIg6'  
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。 L *cP8v4  
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。 \_x~lRqJJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  54#P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  'Pxq>Os  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CU:HTz=  
\ 027>~u {  
五. 问题1:一致性 JCci*F#r  
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?| 9Dp0Pi?29  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?JBA`,-  
& gcZ4 gpH  
struct holder 4 %V9  
  { PMT}fg  
  // _'l"Dk  
  template < typename T > O l;DJV  
T &   operator ()( const T & r) const xnHB <xrE}  
  { 5\}E4y  
  return (T & )r; qRHT~ta-?  
} ={;7WB$  
} ; QD-`jV3  
&ET$ca`j#  
这样的话assignment也必须相应改动: $Z3{D:-)  
[5]n,toAh  
template < typename Left, typename Right > pj$kSS|m6-  
class assignment Yl =-j  
  { >[;L.  
Left l; 8nwps(3  
Right r; r7FJqd  
public : @`ii3&W4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2R W~jn"  
template < typename T2 > ^SK!? M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *c 9 S.  
} ; HPg%v |  
N`~f77G  
同时,holder的operator=也需要改动: +S WtHj7e  
N 1ydL  
template < typename T > Z5 7.+z<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  DTa!vg  
  { >!Xj%RW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _-rC]iQJ55  
} DF UTQ:N  
;y-:)7J  
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。 jib pZ)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &xZSM,  
)+ 'r-AF*  
return l(rhs) = r; UyFC\vQ  
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。 4sW'pH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u%lUi2P2E  
kP'm$+1or  
template < typename Tp > UD.ZnE{"  
class constant_t efE=5%O  
  { ":q+"*fy  
  const Tp t; T8&eaAoo  
public : 97~>gFU77#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TZGk[u^*  
template < typename T > jFip-=T{4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  e<(6x[_  
  { o1"N{ Eu  
  return t; d]:G#<.  
} c,O;B_}M]  
} ; +TX4,"  
pjl>ZoOM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RR's W@  
下面就可以修改holder的operator=了 #c":y5:  
v+}${h9  
template < typename T > __zHe-.m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9C=*>I27?  
  { IZ\fvYp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); / DP0K @%  
} 8_ o~0lb  
gf?N(,  
同时也要修改assignment的operator() i=1crJ:  
i+pQ 7wx  
template < typename T2 > c&,q`_t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oz]&=>$1I  
现在代码看起来就很一致了。 \ \Tz'>[\  
tCm]1ZgRW  
六. 问题2:链式操作 f/s"2r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9|[uie  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bub6{MQW8e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zG8g}FrzG;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 NqGSoOjIO2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O&&_)  
~<~ ~C#R  
template < typename T > 74N3wi5B  
struct result_1 Z`86YYGK  
  { t\ a|Gp W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p&5>j\uJ1&  
} ; y/kB`Z(Yj  
CJ7S5   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: q VI0?B x  
=9W\;xE S  
template < typename T > }/h&`0z `  
struct   ref t72rCq QC  
  { KU*aJl_n,  
typedef T & reference; 4=EA3`l  
} ; 7S^G]g!x  
template < typename T > 8qaU[u&$  
struct   ref < T &> SH#*Lc   
  { -(>Ch>O  
typedef T & reference; ,,+4d :8$  
} ; a s('ZD.9  
-|f0;Fl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /AyxkXq  
s$? LMfT  
template < typename T > &CSy>7&q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3"< 0_3?W  
  { %4Qs|CM)m  
  return l(t) = r(t); {qbe ye!  
} :>r W`= e'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 uv<_.Jq]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zx,9x*g  
9thG4T8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 psc Fb$b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i;s;:{cn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Pr(@&:v:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m(}}%VeR"z  
最后的布局是: 2  
                Add A<"< DDy  
              /   \ GBWL0'COV  
            Divide   5 PB7-`uz  
            /   \ j;7E+Yp  
          _1     3 D6l. x]K  
似乎一切都解决了?不。 "P54|XIJ\  
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。 gzqp=I[%  
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。 YYPJ (o\  
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: h3&|yS|  
-`eB4j'7  
template < typename Right > y+w,j]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;^0rY)&  
Right & rt) const 4#7*B yvf  
  { QIlZZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OG$v"Yf~  
} S4[ #[w`=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _ZFEo< `'  
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。  o kA<  
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。 %D8.uGsh  
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。 I[v`)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。 W]7/ e  
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? .-/IV^lGv  
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: c.b| RM0;  
**kix  
template < class Action > >:> W=  
class picker : public Action ,7c Rd}1Y  
  { .RJMtmp  
public : X-kOp9/.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +egwZ$5I  
  // all the operator overloaded n*A1x8tn  
} ; Rz|@BxB>n  
gGUKB2)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 u:2Ll[ eo  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Iz#4!E|<  
.(.<  
template < typename Right > !|i #g$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qy)~OBY  
  { +kQ=2dva  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^]D1':  
} \`xlD&F@U  
%)?jaE}[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7>BfHb  
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。 w4Df?)Z  
G$MEVfd"  
template < typename T >   struct picker_maker 9J?s:"j  
  { -~lq <M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xk% 62W  
} ; 25-h5$s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > megTp  
  { AH5;6Q  
typedef picker < T > result; htR.p7&Tn  
} ; p/VVb%  
t4G$#~  
下面总的结构就有了: _ `&l46  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ByJPSuc D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  e]1Zey  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^N|8 B?Vg  
至此链式操作完美实现。 /OzoeI t  
=3w;<1 ?'  
}UB@FRPF  
七. 问题3 S#y[_C?H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G%t>Ll``C  
Cd"{7<OyM4  
template < typename T1, typename T2 > wN4#j}C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !e~[U-  
  { C` ky=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0FI |7  
} -|KZOea  
6X%g-aTs  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =(D"(OsQ/  
>>$`]]7  
template < typename T1, typename T2 > &k%>u[Bo  
struct result_2 /G'3!S  
  { 3U+FXK#6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E KV[cq  
} ; tOLcnWt   
~vt9?(h  
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]/%Y[%|  
这个差事就留给了holder自己。 n*=#jL  
    p\ ;|Z+0=  
FZj>N(  
template < int Order >  k-=LD  
class holder; o?hr>b  
template <> p ZTrh&I]  
class holder < 1 > >a<1J(c  
  { ]{\ttb%GX  
public : [A!w  
template < typename T > @|DQZt  
  struct result_1 Coe/4! $M  
  { .Lna\Bv  
  typedef T & result; pLtw|S'4  
} ; }}QR'  
template < typename T1, typename T2 > 3>@VPMi  
  struct result_2 zZ8*a\  
  { -;L'Jb>s76  
  typedef T1 & result; , i5_4  
} ; WJnGF3G>  
template < typename T > kt978qfk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q_h (D/g  
  { p|ink):  
  return (T & )r; V9BW@G@9  
} <SI|)M,, 3  
template < typename T1, typename T2 > V+O,y9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6~x'~T  
  { 2]]v|Z2M4  
  return (T1 & )r1; P$#:$U @  
} 6D`n^uoP  
} ; nOL"6%q  
mnsl$H_4S  
template <> XAU%B-l:  
class holder < 2 > QE\ [ EI2  
  { JUpV(p"-r  
public : S*V}1</L  
template < typename T > Xi98:0<=  
  struct result_1 0yI1r7yNB+  
  { njaMI8|Pa  
  typedef T & result; 4}uOut  
} ; )_=2lu3%{  
template < typename T1, typename T2 > ~(QfVpRnV=  
  struct result_2 VE|l;aXi  
  { _V-KyK  
  typedef T2 & result; p/HDG ^T:u  
} ; 2H)4}5H  
template < typename T > k~"E h]38  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $ItjVc@U  
  { 1 &9|~">{C  
  return (T & )r; 6`e7|ilh6  
} Z)#UCoK!c  
template < typename T1, typename T2 > a,c!#iyl3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F+V!p4G  
  { ^Fco'nlM  
  return (T2 & )r2; 0- )K_JV  
} E=p+z"Ui  
} ; c0gVW~I1  
;mG*Rad  
`.W2t5 Y  
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`[hJ?i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IT_I.5*A2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :eVZ5?F  
=Xh)34q  
return l(i, j) = r(i, j); @i1e0;\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -Lh7!d  
3N2d V6u  
  return ( int & )i; h^yqrDyJ  
  return ( int & )j; `GCoi ?n7  
最后执行i = j; "tzu.V-  
可见,参数被正确的选择了。 9Rnypzds  
}aVZ\PDg  
6QX m] <  
`OBzOM  
kt/,& oKI  
八. 中期总结 s{Z)<n03  
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: MY^{[ #Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F~mIV;BP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -Z"4W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N]A# ecm  
(jM0YtrD  
[>O!~  
?l0Qi  
T }}2J/sj  
'+PKGmRW  
九. 简化 dI{DiPho  
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。 ~|V^IJZ22  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 faDSyBLo  
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: L (Y1ey9x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ai{>rO3 }I  
  +-*/&|^等 l#'V SFm&  
2. 返回引用。 to'7o8Z  
  =,各种复合赋值等 #Vq9 =Q2  
3. 返回固定类型。 :aesG7=O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E#B-JLMGl  
4. 原样返回。 ?l0eU@rwQ  
  operator, E7:xPNU  
5. 返回解引用的类型。 =:- fK-d  
  operator*(单目) @Jzk2,rI  
6. 返回地址。 K3yQ0k |  
  operator&(单目) !GqFX+!Ju  
7. 下表访问返回类型。 ,@`?I6nKy  
  operator[] Ttluh *  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8D='N`cN+  
  operator<<和operator>> Jj"{C]  
k6(7G@@}  
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。 : uncOd.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2B ]q1>a!  
@r TB&>`  
template < typename Left > *NmY]  
struct value_return $C4~v  
  { UerbNz|  
template < typename T > `^bP9X_a  
  struct result_1 cm< #zu3~S  
  { 8>&@"j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m8q4t ,<J  
} ; va6Fp2n<1*  
.uuhoqG0  
template < typename T1, typename T2 > >t+U`6xK  
  struct result_2 =@HS  
  { /eF@a!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S /hx\TzC  
} ; ;M:AcQZ|_  
} ; No^gKh24  
`2mddx8  
Joow{75K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2Y vr|] \8  
ge~@}&#iO@  
下面我们来剥离functor中的operator() .H" ?& Mf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )9]a  
".?4`@7F\  
return l(t) op r(t) XUqorE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Eb8pM>'qM  
return op l(t) //R"ZE@d\  
return op l(t1, t2) 8 #_pkVQw:  
return l(t) op )4yP(6|lx  
return l(t1, t2) op 8dGsV5"*  
return l(t)[r(t)] BI1M(d#1L"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,>;21\D  
aZFpt/.d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: k9Pvh,_wp  
单目: return f(l(t), r(t)); hbw(o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "tJ+v*E  
双目: return f(l(t)); I |Oco?Q"  
return f(l(t1, t2)); }Q\%tZC#T  
下面就是f的实现,以operator/为例 q~ H>rC(\  
x/*lNG/  
struct meta_divide Q_5 l.M/9]  
  { Qs6<(zaqkt  
template < typename T1, typename T2 > ,2@o`R.27  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  :Sq] |)  
  { 7EJ2 On  
  return t1 / t2; PTQ#8(_,  
} Ds9)e&yYrb  
} ; `2lS@  
n6/Ous  
这个工作可以让宏来做: #@R0$x  
B `(jTL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q+:y  
template < typename T1, typename T2 > \ ] ; w 2YR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P`Np +E#I  
以后可以直接用 66yw[,Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -ss= c#  
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 US g"wJY  
(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。。。) acd[rjeT  
A;oHji#*  
ci0A!wWD  
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 A_xC@$1e<  
#N|\7(#~u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OF-k7g7  
class unary_op : public Rettype ~tDYo)hH8  
  { aJu&h2 G  
    Left l; |xO*!NR  
public : %yRXOt2(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "Xq_N4  
}w0pi  
template < typename T > r&gvP|W%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kSAVFzUS  
      { BoD{fg  
      return FuncType::execute(l(t)); 2HX/@ERhmu  
    } 0SQ!lr  
~ao:9 ynY  
    template < typename T1, typename T2 > YQBLbtn6(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -F5B Jk  
      { honh 'j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $0])%   
    } 6u[fCGi%  
} ; 3I6ocj [,  
}vndt*F   
(b&g4$!x&5  
同样还可以申明一个binary_op d0El2Ct8  
7'0Vb !(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kiTC)S=])  
class binary_op : public Rettype Ji4p6$ .j-  
  { >F/^y O  
    Left l; 0vY_  
Right r; [+ud7l  
public : '&IGdB I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I"Oq< _  
o Pe|Gfv\G  
template < typename T > x#1 Fi$.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c~ss^[qx|  
      {  RD$:.   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %OQdUH4x  
    } X9x`i  
.-gJS-.c  
    template < typename T1, typename T2 > D,#UJPyg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H$![]Ujq  
      { ,i>`Urd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bf{u:TCK  
    } 7;>|9k  
} ; q lc@$  
!eX0Q 2  
CPz<iU  
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 ?ZF):}r vZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ailq,  c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6v`3/o  
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。 GZ%vFje_ K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HC iRk1  
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。。。 V_7\VKR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P9v(5Z00|d  
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) F}; R  
下面是修改过的unary_op ;ALWL~Xm  
#QNN;&L]R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AA\a#\#Z3  
class unary_op dN8Mfa)  
  { Q}BMvR 9w  
Left l; z^bS+0S5x!  
  v~$ V  
public : (W1 $+X  
">V1II 7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >|f"EK}m!  
vsGKCrLwh  
template < typename T > Al>d 21U  
  struct result_1 qBEp |V  
  { Tzq@ic#!B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (7 I|lf e  
} ; xSY"Ru  
0 R6:3fV6R  
template < typename T1, typename T2 > ( bwD:G9  
  struct result_2 B[b>T=  
  { yRXML\Ge  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X%Ok ">  
} ; Be6Yh~m  
BT7{]2?&V  
template < typename T1, typename T2 > gInh+XZs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * EWWN?d  
  { "\|P6H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,54z9F`  
} |{9<%Ok4P  
abo=v<mR  
template < typename T > .}IW!$ dq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O}M-6!%<,  
  { +,e#uuj$p  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4@9Pd &I  
} +x]/W|5  
t3<MoDe7`r  
} ; sz9W}&(j  
bzr2Zj{4  
]$smFF  
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 #&Hi0..y  
好啦,现在才真正完美了。 2B_|"J  
现在在picker里面就可以这么添加了: t2[/eM.G  
\VpEUU6^U  
template < typename Right > gAAC>{Wh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -S$F\%  
  { Xa`Q;J"h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5kGniG?T#  
} F0$w9p  
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。 ale'-V)5  
Fp\;j\pfw  
)qy?x7   
bP18w0>,  
,`geOJn'  
十. bind ibkB>n{(  
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。 U,g8:M xHK  
先来分析一下一段例子 H4g8 1V=  
~[;r) g\  
V}y]<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BH:A]#_{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (`(D $%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g p:0Y  
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。 K43%9=sM  
我们来写个简单的。 9nFL70  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VZ9 p "  
对于函数对象类的版本: N/tcW  
E)-;sFz  
template < typename Func > 7zu\tCWb  
struct functor_trait ]8A*uyi  
  { P< OH{l  
typedef typename Func::result_type result_type; ,,Qg"C  
} ; 2!#g\"  
对于无参数函数的版本: #^}H)>jWy  
oU\]#e^  
template < typename Ret > Rqe. =+Qs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xfRp_;l+R  
  { ^KhJBM/Z  
typedef Ret result_type; Y`g oV  
} ; wgFX')l:  
对于单参数函数的版本: SkjG}  
2uj .*  
template < typename Ret, typename V1 > HE&)N clY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fm`*j/rq  
  { {$8+n::  
typedef Ret result_type; ~/rD _K  
} ; Spn[:u@  
对于双参数函数的版本: 24J c`%7,=  
p%DU1+SA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $hm[x$$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QuR} 6C  
  { cL9 gaD$;)  
typedef Ret result_type; u}du@Aq  
} ; 5*44QV  
等等。。。 |[`YGA4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9]eG |LFD  
7O55mc>cF  
template < typename Func > 9&sb,^4  
struct func_return 0YiTv;mq;  
  { \Oq2{S x\  
template < typename T > ;EBKzB  
  struct result_1 {o~TbnC  
  { B $u/n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _=HaE&  
} ; 71{Q#%5U~  
~Dt$}l-9  
template < typename T1, typename T2 > 'g%:/lwA  
  struct result_2 MT!Y!*-5  
  { O>L,G)g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Th)^Is  
} ; .i*oZ'[X  
} ; JC cYFtW  
_Q+c'q Zkl  
8H7#[?F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L\#YFf  
>6S7#)0T  
template < typename Func, typename aPicker > eha|cAq  
class binder_1 +u|"q+p  
  { Ar<5UnT  
Func fn; NtM>`5{?  
aPicker pk; 30v xOkS  
public : ]N 9N][n  
[H*JFKpx  
template < typename T > &g;!n&d zP  
  struct result_1 .jJD$FC  
  { .57p4{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )K[\j?   
} ; v~ SM"ky#  
s4fO4.bnm  
template < typename T1, typename T2 > RJD{l+  
  struct result_2 nP%U<$,+  
  { S%- kN;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ps'_Y<@  
} ; V 1'otQH2l  
N**)8(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  v@EErF  
O50_qu33ju  
template < typename T > ),yar9C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LK DfV  
  { NF0_D1Goi  
  return fn(pk(t)); SnG(/1C8  
} +&S 7l%-  
template < typename T1, typename T2 > #1-WiweO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :\[l~S  
  { \-yI dKj  
  return fn(pk(t1, t2)); f-18nF7{  
} Q yw@ r  
} ; 3Y Mqp~4  
sT;wHtU  
W{-g?)Tou  
一目了然不是么? M{ncWq*_j  
最后实现bind _M%>Qm  
D% jGK  
G4'Ia$  
template < typename Func, typename aPicker > pa46,q&M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x`g,>>&C  
  { $z[S0Cm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +(2$YJ35  
} 'i%r  
J$}]p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m\qeYI6,Z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Gko"iO#  
MsXw 8D  
十一. phoenix 4Kch=jt4#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [2-n*a(q  
*k7BE_&*0Z  
for_each(v.begin(), v.end(), kqCsEtm]  
( Bf*>q*%B{  
do_ lWYp  
[ F q~uuQ  
  cout << _1 <<   " , " v \i"-KH  
] eyK xnBz  
.while_( -- _1), fJlNxdVr  
cout << var( " \n " ) n5=U.r  
) p{5m5x  
); t8-P'3,Q$  
S46aUkW.  
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: 4|K\pCw  
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 UF7h{V})  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f|,Kh1{e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2]vTedSOl  
(6$ P/k8  
6C2~0b   
template < typename Cond, typename Actor > ]JkEf?;.  
class do_while KAnV%j  
  { jh/,G5RM9  
Cond cd; BP9#}{kE  
Actor act; %rb$tKk  
public : 9nN1f@Y  
template < typename T > 36{GZDGQ  
  struct result_1 >[Vc$[62  
  { ;p+'?%Y}  
  typedef int result_type; To(I<W|{  
} ; zx%WV@O9  
V<UChD)N`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J'Pyn  
vS\2zwb}  
template < typename T > yD~,+}0)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $6Q^u r:  
  { mcQL>7ts  
  do SO6)FiPy!n  
    { ASHU0v  
  act(t); '?Dxe B  
  } 3tZIL  
  while (cd(t)); CFh9@Nx  
  return   0 ; jh oA6I  
} fz^j3'!\  
} ; $Wj= V  
}T4|Kyu?  
}PJsPIa3j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l\W|a'i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RKP, w %  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ZjmQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d 5yEgc;z  
下面就是产生这个functor的类: mxqD'^n#  
Mm$\j*f/  
jM\{*!7b  
template < typename Actor > &1Ndi<Y^  
class do_while_actor _94 W@dW  
  { ??"_o3  
Actor act; esJ7#Gxt  
public : 1*=ev,Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j"nOxs  
W+&5G(z~  
template < typename Cond > d AcSG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I5M\PK/  
} ; KzVi:Hm  
^;_~ mq.  
~snj92K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L"&T3i  
最后,是那个do_ Z8 v8@Y  
_P.I+!w:x  
%C_tBNE <  
class do_while_invoker o^/ #i`)  
  { |@AXW   
public : X6cn8ak 3  
template < typename Actor > [@Ac#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w6s[|i)&  
  { 8vVE  
  return do_while_actor < Actor > (act); tkctwjD  
} Lyhuyb)k5^  
} do_;  ?CAU+/  
a|FkU%sjzZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5 e+j51  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !ekByD  
最后来说说怎么处理break和continue #zl1#TC{(  
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。 (S!UnBb&  
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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