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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w} 1~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LFT)_DG7(  
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, $ru()/pI)z  
B kWoK/f4  
;&MI M`&$  
9|9Hk1  
  class filler fC^POLn[f  
  { `dK%I  U  
public : ~ (/OB w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kqyPb$Wy  
} ; l8Ks{(wh  
(_$'e%G0  
Ht!]%  
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: (_'Efpg|  
UA]U_P$c  
(!^; ar^  
@ob4y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tp3]?@0  
WwBs_OMc  
%`1 p8>n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M5>cYVG  
u?+i5=N9{  
k x26nDT(  
,z+7rl  
二. 战前分析 fNTe_akp  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 G>yTv`-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }Uc)iNU  
jX8,y  
-"Hy%wE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iR(jCD?) Y  
  /* --------------------------------------------- */ p&|:,|jo5  
vector < int *> vp( 10 ); ,U^V]jC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d iGkwKj  
/* --------------------------------------------- */ pNIu;1M5a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (viGL|Ogn  
/* --------------------------------------------- */ u >W:SM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aHdXlmL  
  /* --------------------------------------------- */ 3}lT"K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =@E X!]=x  
/* --------------------------------------------- */ 9pJk.Np0   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >wOqV!0<  
JNZ  O7s  
\Q m1+tg  
Sdn4y(&TP  
看了之后,我们可以思考一些问题: ./# F,^F2  
1._1, _2是什么? aH!2zC\:T  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ) ir*\<6Y=  
2._1 = 1是在做什么? (_aM26s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3+>;$  
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。 XzF-g*e  
mv;;0xH  
?@uyqi~:U  
三. 动工 rE[:j2HF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4gkaCk{]  
l k?@ =U~  
+i0j3.  
@W+m;4HH  
template < typename T > )W1tBi  
class assignment [zv@}@$  
  { ,6iXlch  
T value; 44p?x8(z*  
public : f0 d*%  
assignment( const T & v) : value(v) {} $pLJtQ  
template < typename T2 > 4u.Fy<+@4M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E[8R )xC@  
} ; rOyKugHe  
(SnrY O`#  
]8;2Oh   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5_ \+8A*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +IkL=/';#  
} S,KUH.  
{^jk_G\ys  
Y :-O/X  
  class holder CL)*cu6zG  
  { [d^ [Y:I'\  
public : h:3^FV&#  
template < typename T >  3 UX/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !x@3U^${  
  { i+&o%nK2  
  return assignment < T > (t); u>y/<9]q8  
} dum(T  
} ; @}+F4Xh,L  
snm1EPj  
IB%Hv]  
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: ?Tr\r1s]  
Q GoBugU  
  static holder _1; 'Xb?vOU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )ld`2) 4  
P'<D0   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H b}(.`  
而不用手动写一个函数对象。 p.@_3^#|  
)r|Pm-:A{  
lV ra&5  
59X'-fg,  
四. 问题分析 yZyB.wT  
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。 k,0lA#>  
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。 *\"+/   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \{K~x@`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kl[Jt)"4@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `\Ye:$q  
U0fr\kM  
五. 问题1:一致性 $_orxu0W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l`(pV ;{W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8=Aoj% l#  
FL?Ndy"I  
struct holder 3"HX':8x  
  { :211T&B%A_  
  // cOrFe;8-.  
  template < typename T > 0Ma3  
T &   operator ()( const T & r) const {O"N2W  
  { m#a1N  
  return (T & )r; xI( t!aYp  
} ,WgEl4  
} ; [\,Jy8t)\  
rcU*6`IWA  
这样的话assignment也必须相应改动: E*G {V j  
 Lxqv  
template < typename Left, typename Right > M%"{OHj!o  
class assignment K!jMW  
  { S<Od`I  
Left l; HBiUp$(mB  
Right r; I|/\L|vo  
public : 2Mw^EjR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "*JyNwf  
template < typename T2 > .F^372hH3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =QJI_veUG`  
} ; 6u [ B}%l  
|@Sj:^cJD  
同时,holder的operator=也需要改动: l invK.Lf  
~Sc{\ZJl  
template < typename T > +LB2V3UZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;q&2$Mb  
  { " gQJeMU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (pT 7m  
} Xcw 6mpLt  
gvCQ![  
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。 LyNLz m5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H tAO9  
6O| rI>D  
return l(rhs) = r; Pt\GVWi_t  
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。 A| s\5"??  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :e!3-#H  
D0VbD" y  
template < typename Tp > m ^ '!  
class constant_t QUK v :;  
  { A?4s+A@Eg  
  const Tp t; D]NJ ^.X  
public : _ 0h)O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UJ7{FN=@t  
template < typename T > v&r\Z @%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SI9PgC  
  { u}eLf'^ZCe  
  return t; O%*:fd,o-  
} ZIs=%6""&  
} ; Y^-D'2P]P  
]*TW%mY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W_RN@O  
下面就可以修改holder的operator=了 +~\1g^h  
UoOxGo  
template < typename T > &@fW6},iW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /j"aOLL|  
  { q"Th\? }%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ?F/)<r  
} nXAGwU8a  
{VT**o  
同时也要修改assignment的operator() a+,zXJQYq  
Hd89./v`:  
template < typename T2 > {4YD_$4W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .Zm de*b  
现在代码看起来就很一致了。 p@[n(?duC.  
bEB9J- Q  
六. 问题2:链式操作 Q=h37]U+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *kmD/J  
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。 H+ P&} 3  
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。 UP18?uM  
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。 y_>l'{w3^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,G q?  
l@ amAusE  
template < typename T > r9nyEzk  
struct result_1 lo1<t<w`  
  { 4jOq.j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m a!rZ n  
} ; K@JGGgrE`!  
PQu_]cXI  
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: E%[2NsOM]  
7s2 l3  
template < typename T > +f}u.T_#  
struct   ref qhdY<[6  
  { | ODi[~y  
typedef T & reference; -`I&hzl6E  
} ; 9!``~]G2  
template < typename T > 9J*M~gKbz  
struct   ref < T &> Ft<6`C  
  { mMNT.a  
typedef T & reference; $ ?HOke  
} ; *%3%Zj,{  
]4uY<9VL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tdCD!rV`{  
8h.Dc&V  
template < typename T > C[-M ~yIL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Smt&/~7D%  
  { 4x2 ;@Pd  
  return l(t) = r(t); U_&v|2o#3  
} u l-A'  
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。 kBRy(?Mft&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [P3].#"]M=  
+Fk]hCL  
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 "f Ni3 <x]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pV^(8!+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `W*b?e| H1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <o aVI?  
最后的布局是: nNEIwlj;  
                Add Wx`| u  
              /   \ fz[-pJ5[  
            Divide   5 38gHM9T xh  
            /   \ ,rU>)X  
          _1     3 X!AD]sK  
似乎一切都解决了?不。 M[= #%U3*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。 2Hp<(  
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。 Qy!;RaA3T  
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: q83!PI  
A*a:#'"*N  
template < typename Right > tLD(%s_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t0"2Si  
Right & rt) const zz7#g U  
  {  j1sgvh]D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6p}dl>T_y  
} .szc-r{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w vQ.9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 m~<<ok_  
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。 6a%dq"5 +  
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。 3c|u2Pl  
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。 1M<;}hJ{/  
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? ? kBX:(g  
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: A4mnm6Tf  
+FGw)>g8'm  
template < class Action > a^>e| Eq|  
class picker : public Action <`P7^ 'z!  
  { R/|2s  
public : i uGly~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vyXL F'L  
  // all the operator overloaded TEEt]R-y  
} ; ol#4AU`  
d"#& VlKcv  
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。 9N*!C{VW  
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: UVlXDebl  
7FYq6wi  
template < typename Right > [izP1A$r#Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q Xj]O3 mm  
  { *vS)aRK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8_h:_7e  
} G>?'b  
v9K=\ j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rWS],q=c  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 '1NZSiv+C?  
9_&N0>OF  
template < typename T >   struct picker_maker Y3M"a8e'  
  { &3~_9+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C?-_8OA  
} ; FrL ;1zt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0WO-+eRB/  
  { {Hr P;)  
typedef picker < T > result; j@778fvM\t  
} ; 1_MaaA;ow"  
:1JICxAU  
下面总的结构就有了: &ivPY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6opu bI<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :.,3Zw{l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p<9e5`& I  
至此链式操作完美实现。 S3(2.c~  
wcI4Y0+J  
;"@FLq(n  
七. 问题3 UIl^s8/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 b2vc  
LN?b6s75U  
template < typename T1, typename T2 > At#'q>Dn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const koizk&)  
  { xp>p#c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VN1a\  
} P!JRIw  
_Di}={1[.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: G3G"SJ np  
fDa$TbhjI  
template < typename T1, typename T2 > oQvG3(.  
struct result_2 UkY `&&ic  
  { @e/40l|X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &$ ?i  
} ; x_3Zd  
Je6=N3)  
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? vKX $Nf  
这个差事就留给了holder自己。 $ZPiM  
    Ye8&cZ*.  
B !hrr  
template < int Order > zJfoU*G/B  
class holder; _S(]/d(c  
template <> 2Q,8@2w;  
class holder < 1 > |x AwiF_  
  { BlV k?n  
public : tN5brf  
template < typename T > V+()`>44  
  struct result_1 oJk$ +v6  
  { U?6YY` A8  
  typedef T & result; <9S?wju4W'  
} ; jG3}V3|.  
template < typename T1, typename T2 > ~[i,f0O,  
  struct result_2 {9<2{$Og  
  { o%Lk6QA$  
  typedef T1 & result; m4@y58n=  
} ; xy% lp{  
template < typename T > Bu'PDy~W,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sg(L`P  
  { AcN~Q/xU  
  return (T & )r; .,K?(O4AY  
} X,/@#pSOz  
template < typename T1, typename T2 > FxKb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dk|<&uVV  
  { |n;gGR\  
  return (T1 & )r1; BEM+FG  
} icF -`m  
} ; Y962rZ  
WT!8.M;Kv  
template <> rG"}CX`]:  
class holder < 2 > i&^?p|eKa  
  { 1;ulqO  
public : .ukP)rGe  
template < typename T > Uq/(xh,t5  
  struct result_1 181-m7W  
  { ^sq3@*hCw  
  typedef T & result; V|{ )P@Q  
} ; jow^~   
template < typename T1, typename T2 > q+32|k>)  
  struct result_2 Y}"|J ~  
  { [^W4%S  
  typedef T2 & result; >ofS'mp  
} ; |rf\]3 F  
template < typename T > 3vOI=ar=L~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `4Z#/g  
  { )^)VyI`O  
  return (T & )r; 4aAr|!8|h!  
} doXd6q4H  
template < typename T1, typename T2 > N7Z&_$Bx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T}2a~  
  { h GS";g[?  
  return (T2 & )r2; mCtuyGY  
} 96vv85g  
} ; M!=v"C#  
7%8,*T  
*E .{i   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X8bo?0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V:!fe+ Er  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _Ux>BJmP  
W1y,.6  
return l(i, j) = r(i, j); HqOSQ<-Fo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .Rc&EO  
nI.#A  
  return ( int & )i; UNYU2ze'  
  return ( int & )j; "C=HBJdYB5  
最后执行i = j; 1&QI1fvx  
可见,参数被正确的选择了。 <g,k[  
d2.eDEOsC  
&66G  
vD1jxk'fd  
fylW)W4C  
八. 中期总结 wGISb\rr  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :!tQqy2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G~4^`[elB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H7#RL1qM&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -mX _I{BJ  
)OH!<jW  
'L3 \I  
[ Q=) f  
o,Ha-z]f  
o?p) V^7  
九. 简化 HE+VanY![  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 g:;v]   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f 21w`Uk48  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hUA3(!0)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oi"Bf7{  
  +-*/&|^等 do=VPqy  
2. 返回引用。 _7$j>xX  
  =,各种复合赋值等 ^5,ASU  
3. 返回固定类型。 |[o2S90  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [mWo&Ph[-  
4. 原样返回。 mW8CqW\Q5  
  operator, Q `E{Oo,  
5. 返回解引用的类型。 e>z7?"N  
  operator*(单目) ~ xf9 ml  
6. 返回地址。 4f"be  
  operator&(单目) &,$A7:  
7. 下表访问返回类型。 >%[(C*Cks  
  operator[] >r]# 77d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rKJ%/7m  
  operator<<和operator>> -Qn:6M>w^  
sU bZVPDr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T5-4Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tanuP@O  
iNQk{n  
template < typename Left > z9dVT'  
struct value_return mH8s'F  
  { `+zr PpX  
template < typename T > ?;{A@icr  
  struct result_1 PCaa _ 2  
  { `RmB{qgB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &S|laq H  
} ; y/i"o-}}~|  
SxH}/I|W  
template < typename T1, typename T2 > UZ] (X/  
  struct result_2 zNXk dw  
  { ) Fm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8u+ (+25  
} ; &kO4^ A  
} ; !J2Lp  
s#qq% @  
]e"NJkcm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ORHC bw9  
s{iYf :  
下面我们来剥离functor中的operator() }%XNB1/`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y|lP.N/  
%%k[TO  
return l(t) op r(t) ?$s2] }v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9f"6Jw@F  
return op l(t) ;G\rhk  
return op l(t1, t2) 3IJIeG>  
return l(t) op `b%/.%]$  
return l(t1, t2) op }'X}!_9w>  
return l(t)[r(t)] 9td(MZ%i~N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~O^_J)  
+zw<iB)J  
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: JTs.NY <z  
单目: return f(l(t), r(t)); igo7F@_,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P4N{lQ.>  
双目: return f(l(t)); { aB_t%`w  
return f(l(t1, t2)); q&W#nWBV  
下面就是f的实现,以operator/为例 _*`AGda  
W%$p,^@S5  
struct meta_divide em W#ZX  
  { {9=U6m^R2  
template < typename T1, typename T2 > 4a646jg)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )8N/t6Q  
  { tx.YW9xD  
  return t1 / t2; RI%l& Hm  
} $ jn tT(V  
} ; sP&E{{<QTF  
<w:fR|O  
这个工作可以让宏来做: +ypT"y  
k1cBMDSokO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (<<eHf,@  
template < typename T1, typename T2 > \ HmiwpI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P]x@h  
以后可以直接用 J$P]>By5:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aY?}4Bx  
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 4t+88e  
(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。。。) 1ii.nt1 u  
7u}r^+6_o  
Wx-{F  
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 vLC&C-f  
# K-Q/*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~/.&Z`ls  
class unary_op : public Rettype ^KhFBed   
  { E7D^6G&i  
    Left l; [n^___7  
public : w5|"cD#8A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @z,'IW74V  
tDwXb>  
template < typename T > +pV3.VMH0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'@UZ$2  
      { S xgY q  
      return FuncType::execute(l(t)); *%8us~w5/  
    } du qu}*Jw  
jBQQ?cA  
    template < typename T1, typename T2 > un\^Wmbw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t3WlVUtq3  
      { h'}5 "m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ML]?`qv '  
    } p 2i5/Ly  
} ; #}gc6T~0  
L%<1C \k  
 {jl4`  
同样还可以申明一个binary_op k^L (q\D  
;F:(5GBi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $@NZ*m%?JQ  
class binary_op : public Rettype vxm`[s|QC  
  { &sKYO<6K }  
    Left l; #A/jGv^  
Right r; F0yh7MItV  
public : r9%W?fEBp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }6KL   
H Ow][}M_w  
template < typename T > |#sP1w'l]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7}#vANm  
      { 5M(?_qj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I;`V*/s8"  
    } Ff,M ~zn  
}Bb(wP^B.  
    template < typename T1, typename T2 > v|"{x&I.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E*ic9Za8`h  
      { -{w&ya4X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mI.*b(Irp  
    } CeZ5Ti?F  
} ; x88$#N>Q5  
toCN{[  
7!%cKZCY  
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 o0/03O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6>"0H/y,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !At_^hSqz  
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。 >WpPYUbH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hsl8@=_ B  
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。。。 w7 QIKsI0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YgDgd\  
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) _zOzHc?Q  
下面是修改过的unary_op ,4\vi|  
Rub""Ga  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _#L IG2d  
class unary_op dRu@5 :BP  
  { =tP|sYR]^  
Left l; H"-p^liw  
  _Y0o\0B  
public : & .#0jb1r  
bH= 5[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LHa cHv  
]y(#]Tw\  
template < typename T > J#D!J8KP7  
  struct result_1 8U8"k  
  { KctD=6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L7KHs'c*  
} ; "_(o% \"7  
n,0}K+}  
template < typename T1, typename T2 > 8kqxr&,[  
  struct result_2 >2wjV"W?  
  { "'PDreS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gy>2=d  
} ; TX*P*-'  
yx-{}Yj^  
template < typename T1, typename T2 > Ii"cDH9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]vlQNd?  
  { / '7WL[<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1di?@F2f  
} MVTU$ 65  
N7jAPI@a\i  
template < typename T > *+J&ebSTN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7f`jl/   
  { ;%%=G;b9  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z|j8:Ohz  
} ucMl>G'!gX  
\Q3m?)X=Gd  
} ; H\ NO4=  
R{*p \;  
Dm5UQe  
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 FUHjY  
好啦,现在才真正完美了。 iBc( @EJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: XL"e<P;t  
eDy}_By^  
template < typename Right > 'Oq}BVR&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $ D45X<  
  { fCTjTlh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }b0qrr  
} G& ;W  
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。 u{\`*dNx  
k|BEAdQ%M  
5v?6J#]2  
>Cf]uiR  
Et7AAV*8g  
十. bind ]r#tJ T`M  
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。 sGzd c  
先来分析一下一段例子 "7gHn0e>  
"cti(0F-d  
b^%4_[uRu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N($j;<Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^91k@MC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [OM Kk#vW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 HM<V$ R  
我们来写个简单的。 0tl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W<58TCd  
对于函数对象类的版本: mDo]5 i<  
jIEK[vJ`  
template < typename Func > 2Ejs{KUj  
struct functor_trait R (hq Ba/V  
  { b@,w/Uw[*  
typedef typename Func::result_type result_type; xo?f90+(  
} ; kH{axMNc  
对于无参数函数的版本: {)`5*sd  
V&qXsyg  
template < typename Ret >  EI+.Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E|ZY2&J`4  
  { }G-qOt  
typedef Ret result_type; %Uuhi&PA-l  
} ; /LJ?JwAvg5  
对于单参数函数的版本: D3MuP p-v  
:JPI#zZun  
template < typename Ret, typename V1 > "ua/65cq9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a-O9[?G/x  
  { :p OX,  
typedef Ret result_type; r$*k-c9Bf  
} ; :vc[ iZ  
对于双参数函数的版本: e =r  b  
Vu=/<;-N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x0:BxRx*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '+27_j  
  { qZ&~&f|>e  
typedef Ret result_type; aB?usVoS  
} ; ODhq `?(N  
等等。。。 S!+>{JyQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YRFz ]  
4e#$ -V   
template < typename Func > 2#r4dr0  
struct func_return rNTLP m  
  { 4^M"V5tDx  
template < typename T > cD}]4  
  struct result_1 ^YropzHZ4E  
  { q=V'pML  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CxZh^V8LP  
} ; L+(ng  
%^vT7c>  
template < typename T1, typename T2 > n|LpM.  
  struct result_2 nSC2wTH!1  
  { ovBmo2W/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;R[3nb9%  
} ; XWyP'\  
} ; >m. .  
CgrQ" N5  
sA77*T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qq]Iy=  
j)6p>6  
template < typename Func, typename aPicker > ne/JC(  
class binder_1 XW" 0:}`J  
  { vIbM@Y4 '?  
Func fn; qS FtQ4  
aPicker pk; UNff &E-  
public : e)g &q'O  
7K:V<vX5  
template < typename T > +8T^q,  
  struct result_1 ,1$F #Eh  
  { MA6 Vy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ 2)nhW/z6  
} ; d#H9jg15e  
m(6d3P  
template < typename T1, typename T2 > f,KB BBbG  
  struct result_2 I}3F'}JV<  
  { |uqI}6h.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t'l4$}(  
} ; U`mX f#D  
r~j [Qm"CJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0)332}Oh  
"J1A9|  
template < typename T > MMs~f*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ehr-o7](  
  { O {1" I  
  return fn(pk(t)); )Y7H@e\1  
} Og/aTR<;=  
template < typename T1, typename T2 > d8wVhZKI"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` 3qf}=Z`  
  { m-vn5OX  
  return fn(pk(t1, t2)); xR/CP.dg  
} :ZV |8xI  
} ; 3R+% C*7  
L7-BuW}&  
P0,]`w  
一目了然不是么? 3' i6<  
最后实现bind i[!|0U`p  
:o>=^N  
,Vhve'=*2  
template < typename Func, typename aPicker > &q-&%~E@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lt't   
  { rx1u*L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EAGvP&~P  
} !C#oZU]P  
d_yvG.#C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @:C)^f"  
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。 "GO!^ZG]  
@N4_){s*  
十一. phoenix 9Da{|FyrD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0K%okq|n  
k83K2> ]  
for_each(v.begin(), v.end(), !p&<.H_  
(  '"B  
do_ .9nqJ7]  
[ V*jl  
  cout << _1 <<   " , " z1J)./BO  
] "lh4Vg\7n  
.while_( -- _1), _z@/~M(  
cout << var( " \n " ) $ZM'dIk?  
) Nw*<e ]uD  
); "cKD#  
oy^-?+   
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: pU7;!u:c4%  
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 T+Z[&|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @]l|-xGCWn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n n7LL+h  
wQ+pVu?6_  
fDy*dp4z  
template < typename Cond, typename Actor > s2O()u-  
class do_while @+b$43 ^  
  { Kb%Y%j  
Cond cd; ``l*;}  
Actor act; LYD iqOrx  
public : L7rgkxI7k*  
template < typename T > !85bpQ.  
  struct result_1 /~NX<Ye&  
  { qp})4XTv  
  typedef int result_type; Z@zo~*o  
} ; EF)BezG5y  
5#.m'a)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5P!ZGbG  
:r q~5hK  
template < typename T >  S_P&Fv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d A)T>  
  { ?X|)0o  
  do ##jJa SxG  
    { xuXPVJdi  
  act(t); !n-Sh<8  
  } ]o] VS  
  while (cd(t)); v9f+ {Y%-  
  return   0 ; s5*4<VxQN.  
} =|agW.l  
} ; Pt"H_SW~k  
&kIeW;X  
@Iz]:@\cJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #3qeRl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ).5 X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C*(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v,ssv{gU  
下面就是产生这个functor的类: ;_(f(8BO   
\Vf:/9^  
D|9+:Y  
template < typename Actor > jCJcVO>OZ  
class do_while_actor 7_i8'(``  
  { *z0d~j*W;  
Actor act; tNT Sy =  
public : |[>@Kk4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Zl5'%b$&  
!e|\1v'0  
template < typename Cond > sFFQ]ST2p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^OY]Y+S`Ox  
} ; 27eG8  
kMQ /9~  
-)}s{[]d6m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &j 4pC$Dj  
最后,是那个do_ #Lhv=0op  
C27:ty V  
}sXTZX  
class do_while_invoker dDPQDIx  
  { Ym6d'd<9(  
public : @oAz  
template < typename Actor > F^O83[S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jfuHZ^YA  
  { v=N?(6T  
  return do_while_actor < Actor > (act); +Y%6y]8  
} ]b4IO4T  
} do_; lgOAc,  
GI%&.Vd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I/f\m}}ba  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }g}Eh>U  
最后来说说怎么处理break和continue <sH}X$/  
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。 @RoZd?  
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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