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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N ( Oyi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4aUiXyr*2  
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, lDU_YEQ>  
Um` !%  
W 7sn+g \  
|~0UM$OB^3  
  class filler i|WQ0fD  
  { 4hs)b  
public : B?bW1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >jg0s)RA'  
} ; r! %;R?c  
|nUl\WRd\  
%aRT>_6"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: WXw}^v  
GVGlVAo|@  
V3Z]DA  
g}LAks  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0#_'o ,  
QzvHm1,@  
oUZoj2G1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2JGL;U$  
EgjR^A1W2  
XvTCK>1  
hX:"QXx  
二. 战前分析 \ 0W!4D  
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。 3SttHu0X  
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 c9"r6j2m5  
;&b.T}Nf06  
Q\ppfc{,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OHv!  
  /* --------------------------------------------- */ <ABX0U[*  
vector < int *> vp( 10 ); AIYmS#V1W2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $sHP\{  
/* --------------------------------------------- */ 2,q}N q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \3f& 7wU  
/* --------------------------------------------- */ ]`g@UtD9`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &ANP`=  
  /* --------------------------------------------- */ )kXhtjOl|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dt@P>rel  
/* --------------------------------------------- */ 2Os1C}m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q?qC  
H,unpZ(  
I#F!N6;  
w8S!%abl1  
看了之后,我们可以思考一些问题: k <iTjI*N  
1._1, _2是什么? s$ENFp7P  
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。 EOj"V'!  
2._1 = 1是在做什么? b?X.U}62_  
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。 -VKS~{  
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。 #DU26nCL  
TfYVw~p_%  
soA|wk\A  
三. 动工 #G" xNl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O/s $SX%g  
PXzsj.  
|1b _*G4|  
yZr M.%V  
template < typename T > IYn]U4P.  
class assignment `]Fx.)C#  
  { ygJr=_iA9  
T value; JxE53ev  
public : y$FW$Ka  
assignment( const T & v) : value(v) {} fWfk[(M'9  
template < typename T2 > 2WX7nK;I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J]l rS  
} ; (.w Ie/  
wI]"U2L5  
_.IxRk)T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gI^o U 4mq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BS Iy+  
%,Sf1fUJ  
3s\.cG?`r  
3$.deYa$R  
  class holder c\B|KhDk  
  { X[ q+619  
public : 3vhnwDcK  
template < typename T > "k*PA\U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g VQjL+_W  
  { Nkxm m/Z  
  return assignment < T > (t); 0"2=n.##  
} m(RXJORI  
} ; *n" /a{6>  
UcBe'r}G  
r.3/F[.  
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: j 8*ZF  
mMsTyM-f  
  static holder _1; +zXEYc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]8q3>  
JlMT<;7\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #e' }.4cr  
而不用手动写一个函数对象。 ]f+ csB  
p' M%XBu  
Ox#\M0Wn$3  
3_~cMlr3T.  
四. 问题分析 yjfat&$  
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。 Eskb9^A  
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。 7VcmVq}X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =mA: ctu~v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }ci#>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3"o"fl  
s! n<}C  
五. 问题1:一致性 8} =JKR^cK  
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?| nF6q7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nKW*Y}VO  
x77l~=P+!  
struct holder fP.F`V_Y  
  { XGP6L0j  
  // 'cY` w  
  template < typename T > Y3Vlp/"rB"  
T &   operator ()( const T & r) const $)3%U?AP  
  { O@p]KSfk  
  return (T & )r; 311LC cRp  
} nX$XL=6mJ&  
} ; w"R:\@ F  
D8 hr?:I9  
这样的话assignment也必须相应改动: !rqF}d  
/~x "wo  
template < typename Left, typename Right > EEGy!bff  
class assignment ZPbpp@,  
  { nstUMr6  
Left l; 6iCrRjY*  
Right r; B6wRg8  
public : | WvUq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w)Covz'uf  
template < typename T2 > @V03a )6,h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Eb=}FuV  
} ; ^Z:~91Tv-_  
jDQZQ NS  
同时,holder的operator=也需要改动: ^f# F I&  
os/vtyP:a  
template < typename T > [IK  )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R: l&2k@  
  { V}\~ugN)y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @}u9Rn*d;  
} ],P;WPU  
?O>V%@  
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。 In`mtn q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mEG#>Gg$  
zbq@pj)Qu  
return l(rhs) = r; NH+(?TN  
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。 27;ci:5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J~#;<e{\"  
D1__n6g[  
template < typename Tp > w8n|B?Sr  
class constant_t )B[0JrcE  
  { HD(.BW7  
  const Tp t; "HPB!)C8(  
public : i&VsW7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _cXqAo  
template < typename T > } \ZaE~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qi_Jywd:w  
  { D9z|VIw8  
  return t; &L^+BQ`O?  
} 9uGrk^<t  
} ; qAw x2fPu  
fFc/ d(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Uw 47LP  
下面就可以修改holder的operator=了 St e=&^  
Y.*y9)#S6  
template < typename T > /iX+R@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0{= `on;  
  { ,T2G~^0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -;'1^  
} R) c'#St  
gvL f|+m  
同时也要修改assignment的operator() nw-I|PVTNa  
P>Ez'C  
template < typename T2 > J>\B`E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 92EWIHEWZ  
现在代码看起来就很一致了。 Z?\2F%  
}mAa}{_  
六. 问题2:链式操作 rb|U;)C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p\<u6v ~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。 SLh(9%S;  
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。 /kfgx{jZ  
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:ea6B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;aw=MV  
P'`r  
template < typename T > \_lod kf  
struct result_1 Rj4|Q:XG  
  { cJrmm2.0kD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  -4cXRv]  
} ; >(;{C<6|^  
/oriW;OF  
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: ;72T|e  
gXjV?"^kUl  
template < typename T > <kCU@SK  
struct   ref 3? HhG  
  { UX dUO@  
typedef T & reference; }5hqD BK?  
} ; (2=Zm@Zp f  
template < typename T > kO}AxeQ  
struct   ref < T &> .,OVzW  
  { sD=n95`v  
typedef T & reference; 9M:O0)s  
} ; cZ|\.0-  
v#!%GEg1r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v61[.oS  
ia MUsa{  
template < typename T > <"_d]?,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IyPwP*A  
  { :AE&Ny4  
  return l(t) = r(t); <>8WQn,K  
} c`o7d)_Ke  
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。 }b-g*dn]5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QnJZr:4b  
2K3{hxB  
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 8p:j&F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g4l !xT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #Jw1IcuH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *" {lMZ +  
最后的布局是: C<P%CG&;  
                Add 2Tagr1L  
              /   \ }&[  
            Divide   5 i(NdGL#P  
            /   \ fP. 6HF_p_  
          _1     3 zR{W?_cV  
似乎一切都解决了?不。 xLC3>>P  
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。 6E^.7%3  
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。 |fHV2Y`:g  
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: ;NHt7p8SE  
RR]CW  
template < typename Right > tfGHea)M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !s&NT @ S  
Right & rt) const yI"6Da6|y  
  { 1#ft#-g}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @9lUSk^9  
} j!7{|EQFcl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  t$De/Uq  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ayfFVTy1d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &8vCZN^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 < Pky9o;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 f>N!wgo[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "*Tb" 'O  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v uoQz\  
{\:{[{qF  
template < class Action > D>LZP!  
class picker : public Action ;<(W% _  
  { sk=-M8;\  
public : |v$JCU3!A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #3+!ee27#  
  // all the operator overloaded TL}++e 7+  
} ; (G[ *|6m  
TZY3tUx0|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。 <OIIoB?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: dF2nEaN0%  
4x 8)gE   
template < typename Right > =fO5cA6Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !lj| cT9  
  { <1t*I!e_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FW21 U<  
} G1o3l~x  
lLF-{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (aH'h1,G  
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。 9R7 A8  
z}MP)|aH:  
template < typename T >   struct picker_maker /,g,Ch<d  
  { r(RKwr:m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6I4oi@hZz  
} ; '2[albxSc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  O4og?h>  
  { y9>ZwYN  
typedef picker < T > result; ~2gG(1%At9  
} ; %3ICI  
1f":HnLRM  
下面总的结构就有了: ]hFW 73FV  
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。 }#&#^ B#?O  
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。 TztAZ2C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /(.mp<s0  
至此链式操作完美实现。 sXD1C2o  
E.Jkf\  
Qm Ce>+  
七. 问题3 Yq%9M=#k  
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。 <gQIq{B?  
Ir qZi1  
template < typename T1, typename T2 > ):b$xNn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TX&Jt%  
  { xUa{1!Y8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YLiSbLz1  
} 4\4FolsK  
lXjXqk\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]Ccg`AR{  
4UW_Do  
template < typename T1, typename T2 > Vnr[}<L  
struct result_2 XYZ4TeW\1  
  { +O*/"]h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +7=K/[9p  
} ; z <##g  
mjKS{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Yd#/1!A7u  
这个差事就留给了holder自己。 {l/-LZ.  
    2kIa*#VOJ  
z$?~Y(EY  
template < int Order > f]\CD<g3|E  
class holder; 2C9V|[U,  
template <> br":y>=,  
class holder < 1 > {;:/-0s  
  { IHcD*zQ  
public : 9 mmCp&~Z  
template < typename T > ucG@?@JENm  
  struct result_1 6 1F(<!  
  { 93` AWg/T  
  typedef T & result; d;>#Sxf  
} ; ,^eYlmT>6  
template < typename T1, typename T2 > \ywXi~+kUv  
  struct result_2 iC9 8_o_9  
  { f;xkT  
  typedef T1 & result; y&?6FY  
} ; C'o64+W^  
template < typename T > ! 3 f?:M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =[@zF9  
  { oaoU _V  
  return (T & )r; / ;,Md,p  
} _YLfL  
template < typename T1, typename T2 > lna}@]oR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >76\nGO  
  { VBcy9|lD  
  return (T1 & )r1; %\H|B0  
} `m!j$,c.  
} ; _U |>b>  
o .qf _A  
template <> oBzfbg8p  
class holder < 2 > H\:lxR^  
  { 2IKnhBSV3  
public : A.EbXo/  
template < typename T > TiO"xMX  
  struct result_1 jN6uT &{T  
  { ~==>pj  
  typedef T & result; @EnuJe  
} ; n=c 2K c  
template < typename T1, typename T2 > P#XID 2;  
  struct result_2 \8?Tdx=  
  { a6WI170^1  
  typedef T2 & result; /iJ4{p   
} ; c%'RR?Tl  
template < typename T > %|oJ>+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k|lcc^[0  
  { }DK7'K  
  return (T & )r; TTt#a6eJ  
} *2 2nVKi {  
template < typename T1, typename T2 > hR Ue<0o:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [5+}rwm&W  
  { QUQu^p  
  return (T2 & )r2; #>mr[   
} Qg[/%$x.  
} ; bS"fkf9  
Htgx`N|  
2VE9}%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> >。 G %Q^o5m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~nG(5:A5g/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +E.GLn2 /  
|(q9"  
return l(i, j) = r(i, j); 0^RXGN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zBk'{[y9L  
% Cv D-![0  
  return ( int & )i; !`M|C?b  
  return ( int & )j; ` M3w]qJ<}  
最后执行i = j; zN:K%AiGxe  
可见,参数被正确的选择了。 f^"N!f a  
LkK~%tY  
=yyp?WmC8  
Bb}fj28  
A3iFI9Iv  
八. 中期总结 }`,t$NV`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: h?;T7|^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TG+VEL |T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nd cg/d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :X]itTrGs  
kMt 8/E`  
bj"J'  
:kf`?u  
`R=HKtr?  
|]ZYa.+:  
九. 简化 =MLcm^b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <-D0u?8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w$`5g  
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^[H[d.WMC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }t%!9hr5D  
  +-*/&|^等 )_i qAqkS  
2. 返回引用。 ?Vdia:  
  =,各种复合赋值等 52,m:EhL  
3. 返回固定类型。 0 SNIYkGE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I{*<4a7q  
4. 原样返回。 x"{'&J[hx  
  operator, 2h=!k|6  
5. 返回解引用的类型。 MvWaB  
  operator*(单目) [>1OJY.S}T  
6. 返回地址。 2U:H545]]  
  operator&(单目) p-/|mL  
7. 下表访问返回类型。 Y5FbU  
  operator[] qh2ON>e;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \u>"s   
  operator<<和operator>> :E@3Vl#U  
cvfr)K[0  
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。 E7Y`|nT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  uJ5Eka  
m:WyuU<  
template < typename Left > Qkd<sxL  
struct value_return YJ;j x0  
  { Yl#Rib  
template < typename T > j  S?xk  
  struct result_1 KOp162X>r  
  { # P?6@\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >9(hUH  
} ; F;l$.9?.s  
,XIz?R>;c  
template < typename T1, typename T2 > xg NJeQ  
  struct result_2 K,bo VFs  
  { |&[L?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5c^Z/ Jl$c  
} ; u a~CEs  
} ; L.2/*H#  
QzzW x2  
" 9^j.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )6Ny1x+  
00SbH$SU  
下面我们来剥离functor中的operator() 1}:bqI.<W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l*kPOyB  
Zuw?58RE\  
return l(t) op r(t) A Q+]|XYo_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _-9@qe  
return op l(t) ?}RSwl  
return op l(t1, t2) 6C]1Q.f;  
return l(t) op u9}1)9  
return l(t1, t2) op B]Y}Hu  
return l(t)[r(t)] j^;I3_P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H*Kj3NgY  
e=Z, Jg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Sz^5b!  
单目: return f(l(t), r(t)); ;z IP,PMM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); spGB)k,^  
双目: return f(l(t)); |/2y-[;:  
return f(l(t1, t2)); yI ld75S`  
下面就是f的实现,以operator/为例 eXK o.JL  
B|4X}*@SX  
struct meta_divide hlJq-*6'  
  { rfgI$eu   
template < typename T1, typename T2 > Qum9A   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :L1dyVA{  
  { HVP"A3}KC  
  return t1 / t2; BvR-K\rx  
} 91q8k=p  
} ; /qx0TDB  
8 XICF  
这个工作可以让宏来做: $`wMX{  
VsN pHQG]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a_ `[Lj  
template < typename T1, typename T2 > \ h~p>re  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o4%y>d)  
以后可以直接用 g"?Y+j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 59%tXiO  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1xbK'i:-S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e][B7wZ  
/,X[k !  
.9"Y_/0   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 V\{tmDE  
h-m \%|D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )* Q-.Je/U  
class unary_op : public Rettype KM !k$;my  
  { Fb4`|  
    Left l; UY<e&Npo  
public : ObE,$_ k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;+tpvnV;]  
GD:4"$)[o  
template < typename T > >9f%@uSM$3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HS.^y x  
      { F P>)&3>_  
      return FuncType::execute(l(t)); .'rW.'Ft  
    } ?@6/E<-Z$  
3T e^  
    template < typename T1, typename T2 > 9:!gI|C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i-'9AYyw  
      { :OkT? (i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j8n4fv-)f  
    } EM/@T}  
} ; \igmv]G%  
G <uyin>  
pFm=y#!t  
同样还可以申明一个binary_op $ KRI'4  
y8 KX<2s1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KMV=%o  
class binary_op : public Rettype ?qX)ihe%k  
  { 9&2Vm;F_  
    Left l; !Mu|mz=  
Right r; \|Ul]1pO8  
public : PmR~c,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0k'e:AjP  
Ezi-VGjr]  
template < typename T > |0\0a&tkPl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hw|AA?,0-  
      { u@.>Z{h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aj"M>zd*}  
    } p<&Xd}]"^W  
@0eHS +  
    template < typename T1, typename T2 > <N`J`J-[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #_|sgS?1  
      { qBQ`~4s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XgxX.`H7  
    } 4_UU<GEp  
} ; `D":Q=:  
1$2D O  
X5]TY]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \y88d4zX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a3VM '  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8NU`^L:1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ) gzR=9l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hx f'5uc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8srBHslI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #!9S}b$  
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) UDe |Sb  
下面是修改过的unary_op Bcjx>#3?L  
`xc^_781\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7]BW[~77  
class unary_op `-\/$M9s=  
  { Hi yc#-4  
Left l; +*n-<x5"  
  xESjM1A)  
public : _6k*'aT~FK  
2~*Ez!.3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X<MO7I  
c=[O `/f  
template < typename T > 1N\D5g3  
  struct result_1 c=;:R0_'t  
  { N,J9Wu ZJ\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %"X-&1vV  
} ; %+F"QI1~0  
~fa(=.h  
template < typename T1, typename T2 > N 6T{  
  struct result_2 KYkS9_yF  
  { i`0v#P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t9_E$w^U  
} ; mC z,2K|^~  
H Y ynMP  
template < typename T1, typename T2 > g'l?~s`SB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DS2)@  
  { #$1og=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kip`Myw+  
} W{5:'9,  
@<@SMK)  
template < typename T > KT.?Xp:z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]=EM@  
  { 7 JDN{!jT  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]O` {dnP  
} {&[9iIf  
8*SP~q  
} ; 3^ StIw{X  
$3d}"D  
PU {uE[  
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 1 Vy,&[c~"  
好啦,现在才真正完美了。 &5%dhc4&!&  
现在在picker里面就可以这么添加了: cDrebU  
g2R@`./S  
template < typename Right > ya -i^i\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *<'M!iRC  
  { o]LRzI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /U$8TT8+-  
} 45@]:2j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5y} v{Ijt  
!$g+F(:(c  
QR> Y%4 ;h  
D%7kBfCb  
RkuuogZ  
十. bind 9]>iSG^H  
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。 e.o;eD}"  
先来分析一下一段例子 *RR[H6B^]X  
{S<>&?XB  
#Rew [\$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %vO<9fE|1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .A1\J@b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 + q''y  
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。 kz q29S  
我们来写个简单的。 ]feyJLF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3"UsZyN:  
对于函数对象类的版本: ue8qIZH  
l12$l<x&M  
template < typename Func > (X6sSO  
struct functor_trait O!Wd5Y  
  { .1QgK  
typedef typename Func::result_type result_type; 3|rn] yZ  
} ; (vJ2z =z  
对于无参数函数的版本: R[1BfZ6s  
me\cLFw  
template < typename Ret > "%@uO)A /  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -Y:ROoFOZ  
  { DJQglt}~  
typedef Ret result_type; ArI]`h'W  
} ; : &J8.G^  
对于单参数函数的版本: M8@_Uj  
5M23/= N  
template < typename Ret, typename V1 > cgj.e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s(&;q4|  
  { S*)o)34 U  
typedef Ret result_type; q9dLHi<1  
} ; 4S L_-Hm.  
对于双参数函数的版本: }~o ikN:  
qUf)j\7"Fn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =f:(r'm?r.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ACV ek  
  { ~]8p_;\  
typedef Ret result_type; ^ft]b2i  
} ; l[/q%Ca'>  
等等。。。 fw{,bJ(U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .h;Se  
{5Eyr$  
template < typename Func > !U BVPR*  
struct func_return 5]7&IDA]]9  
  { '5};M)w  
template < typename T > 3D)b*fPc  
  struct result_1 .dI)R40L/\  
  { g-yi xU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }.:d#]g8  
} ; qi+&|80T.  
Cj&$%sO1  
template < typename T1, typename T2 > r(}nhUQ%E  
  struct result_2 K@@9:T$  
  { >Wh3MG6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y67uH4&Vm  
} ; ggou*;'  
} ; !%mi&ak(Rn  
W>L@j(  
=p&sl;PsLw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4w{-'M.B  
Yb=6C3l@  
template < typename Func, typename aPicker > wk 02[  
class binder_1 E '%lxr  
  { * Zd_ HJi  
Func fn; _2jw,WKr  
aPicker pk; z};ZxN  
public : >;i\v7  
Qg0vG]  
template < typename T > " OGdE_E  
  struct result_1 IM ad$AKc  
  { JJl7JwSTW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2q %K)h  
} ; *=vlqpG  
3$"/>g/  
template < typename T1, typename T2 > \8"QvC]  
  struct result_2 C(,=[Fi-  
  { jX|=n.#q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q#WE|,a  
} ; Sl.o,W^  
Ko}2%4on  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :pd&dg!5  
Bp0bY9xLg_  
template < typename T > k!doIMj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .v,bXU$@YG  
  { JIUtj7 HQ  
  return fn(pk(t)); >%c*Xe  
} b|ZLX:  
template < typename T1, typename T2 > G+yL;G/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l(Cf7o!  
  { \|Qb[{<:,  
  return fn(pk(t1, t2)); Z( #Ln  
} C|6{fd4?  
} ; ;i9>}]6  
>Me]m<$E;  
vOgLEN&]  
一目了然不是么? j@ C0af  
最后实现bind dYyW]nZ&  
~Oh=   
g+9v$[!  
template < typename Func, typename aPicker > !BRcq~-.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @*_ZoO7{  
  { XOxB (0@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?f@ 9nph  
} .&chdVcxyS  
rB evVc![  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (b|#n|~?YL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qG^_c;l6a  
k6J\Kkk(  
十一. phoenix 1CiA 8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S$K}v,8.sr  
.b _?-Fv  
for_each(v.begin(), v.end(), 3G&0Ciet  
( ~@YQ,\Y  
do_ \[T{M!s  
[ .Qfnd#  
  cout << _1 <<   " , " tzNaw %\  
] t{=i=K 3  
.while_( -- _1), 6+Jry@  
cout << var( " \n " ) V5X i '=  
) =z-5  
);  0dh#/  
A|C_np^z2  
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: M*H< n*  
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 E&9!1!B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 leIy|K>\m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a hwy_\  
^5>du~d  
" <*nZ~nE)  
template < typename Cond, typename Actor > 8;8YA1@w  
class do_while {,F/KL^u  
  { +',^((o  
Cond cd; <p)Z/  
Actor act; lO_c/o$  
public : :Q=z=`*2w  
template < typename T > UnjNR[=  
  struct result_1 Q!x`M4   
  { ;24'f-Eri  
  typedef int result_type; -s89)lUkS  
} ; CfY7<o1>  
O8$~*NFJf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ft$^x-d  
.}~$1QKS  
template < typename T > oc((Yo+B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W CoF{ *  
  { HNFhH0+^  
  do u6p5:oJj,  
    { ,,}sK  
  act(t); ,wlbIl~  
  } 1w bTqc  
  while (cd(t)); ($:y\,5(9I  
  return   0 ; 0IpST  
} WT?b Bf  
} ; XW^8A 77H  
0&Qsk!-B  
\ boL`X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $kIo4$.Y$  
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。 &8waih(|  
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。 $mD>r x  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ret0z|  
下面就是产生这个functor的类: 9,w}Xe=C  
H):-! ?:  
1N>6rN  
template < typename Actor > `LE^:a:8,  
class do_while_actor s{cKBau  
  { 2@4x"F]U;  
Actor act; K Ka c6Zj  
public : ,b:n1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {:3.27jQ  
zfirb  
template < typename Cond > n'ehB%"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  XL&hs+Y  
} ; 5pB^Y MP  
Vj/fAHR`>'  
3y/1!A3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9E^~#j@Zr  
最后,是那个do_ {vLTeIxf.G  
*$JB`=Q  
D7M0NEY  
class do_while_invoker 6#fOCr;f7  
  { j=FMYd8$y  
public :  YN4"O>  
template < typename Actor > \m%J`{Mt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g%X&f_@  
  { ~c!Rx'  
  return do_while_actor < Actor > (act); ot]>}[  
} x3gwG)Sf  
} do_; \ibCR~W4  
32s5-.{c/f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZU)BJ!L,s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >1m)%zt  
最后来说说怎么处理break和continue xnT3^ #-h  
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。 " \`BPN  
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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