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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9|9/8a6A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H#bu3*'  
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, Ej`G(  
YJwffV}nd  
"(:8 $Fb  
W#9LK Jj  
  class filler D,s[{RW+q  
  { j9= )^?  
public : M!\6Fl{ b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1w>G8  
} ; I>>X-}  
A{52T]9X  
"+BuFhSLf  
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: l +O\oD?-  
q4u-mM7#7  
NbUibxJ  
'_xa>T}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H"|oI|~  
.r-kH&)"GU  
T{ /\q 5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kgRgHkAH~  
TI3@/SB>  
;B"S*wYMN  
4rNuAK`2  
二. 战前分析 mzTM&@  
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。 SJ:Wr{ Or3  
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 it=ir9  
0"`|f0}c  
<U""CAE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $60]RCu  
  /* --------------------------------------------- */ y Xi$w.gr  
vector < int *> vp( 10 ); 2iWxx:e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kn6X I*  
/* --------------------------------------------- */ [2zS@p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [b@9V_  
/* --------------------------------------------- */ qBWt(jY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0 oHnam  
  /* --------------------------------------------- */ "H)D~K~ *  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rh(77x1|(G  
/* --------------------------------------------- */ j}$Q`7-wB1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &n& ndq  
J<7nOB}OD  
Qx[ nR/  
7vK}aOs0  
看了之后,我们可以思考一些问题: >)iCKx  
1._1, _2是什么? d##'0yg   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ILXVyU  
2._1 = 1是在做什么? U~{sJwB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 OW8"7*irT  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sVT\e*4m}  
~ny4Ay$#  
k&\ 6SK/  
三. 动工 uVV;"LVK~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cvQ MZ,p  
WiclG8l  
 Q ,)}t  
VtC1TZ3-7  
template < typename T > 1$ ~W~O  
class assignment 9\W }p\c  
  { %$I@7Es>  
T value; -OV!56&  
public : =lqGt.x  
assignment( const T & v) : value(v) {} IH0qx_;P&  
template < typename T2 > 0 6S-3bis  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &5F@u IA  
} ; I^fKZ^]8P  
<hbxerg  
!&OybjQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ok&u4'<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ] 6rr;S  
6@@J>S>  
U.HeIJ#  
X"qC&oZmf  
  class holder Jd>"g9  
  { C@i4[g){  
public : rwUKg[ 1N  
template < typename T > i0-zGEMB.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lnoK.Vk9,  
  { +iYy^oXxw  
  return assignment < T > (t); o {bwWk7v6  
} Dpa PRA)x  
} ; { f@k2^  
lIj2w;$v  
OJ:iQ  
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: 5ZkMd !$y  
J9 iQW  
  static holder _1; J m+;A^;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J `8bh~7  
7#BpGQJQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r-$SF5uv  
而不用手动写一个函数对象。 <|'C|J_!  
GX+oA]  
HJ2r~KIw  
*VF UC:  
四. 问题分析 /M;A)z  
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。 Q!<b"8V]  
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。 4M&6q(389  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _f8<t=R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4EiEE{9V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \y9( b  
e!67Na0X(  
五. 问题1:一致性 k%?fy  
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?| #Cda8)jl(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H"H&uA9"  
?>V4pgGCE  
struct holder 'W/E*O6BY  
  { T _O|gU  
  // {VPF2JFB[  
  template < typename T > OA?? fb, b  
T &   operator ()( const T & r) const 2V0gj /&  
  { (dxkDS-G  
  return (T & )r; AK/_^?zAs  
} u~,@Zg87  
} ; OYEL`!Q  
at@B>Rb  
这样的话assignment也必须相应改动: ;=IGl:  
rkdwGqG  
template < typename Left, typename Right > _ FcfNF  
class assignment YY (,H!  
  { ,nJYYM   
Left l; $:R"IqDG  
Right r; uX-]z3+  
public : MX-(;H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H=OKm  
template < typename T2 > G!J{$0.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?3wEO>u  
} ; 1'dL8Y  
`b^eRnpR  
同时,holder的operator=也需要改动: T&Y?IE}  
kETu@la}  
template < typename T > }5Yd:%u5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )vB,eZq  
  { <!#6c :(Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S.bB.<  
} 5Uc!;Gd?b  
o7N3:)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K4Mv\!Q<8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 20G..>zW  
{c|=L@/  
return l(rhs) = r; ] 8sVXZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P>/n!1c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: **L. !/  
S&jZYq**  
template < typename Tp > /xmUu0H$R  
class constant_t SG1fu<Q6J  
  { Z!Njfq5  
  const Tp t; F.)b`:g  
public : c!Gnd*!?-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Iy\{)+}aS  
template < typename T > yjUSM}$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q| p6UL9  
  { Fv \yhR  
  return t; H-GlCVq~  
} nmlQ-V-  
} ; `a}!t=~#w  
)v&r^DR_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PaPQ|Pwz  
下面就可以修改holder的operator=了 *Z"9QX  
%zx=rn(K  
template < typename T > 8<}f:9/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *rPUVhD_  
  { f(Q-W6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -=aI!7*"$  
} J,ZvaF  
*i#m5f}  
同时也要修改assignment的operator() n5i#GvO^  
"Gx(-NH+  
template < typename T2 > y>T:fu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b&s"/Y89  
现在代码看起来就很一致了。 Zf~Em'g"3  
h~rSM#7m  
六. 问题2:链式操作 au'Zjj/Ai5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ie(vTP1Cj  
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。 SXn\k;F<  
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。 F;l*@y Tq  
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。 N:Yjz^Jt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mF\r]ovVm  
J%c4-'l  
template < typename T > epa)~/sA  
struct result_1 aW-'Jg=@H^  
  { ..RCR_DIp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Op^r}7  
} ; X PnN"Y"y  
IM:*uv  
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: ;C,D1_20Z  
z>$AZ>t%J$  
template < typename T > dLQV>oF  
struct   ref yD6lzuk{X  
  { o.-rdP0P>  
typedef T & reference; KTX;x2r  
} ; Ht.0ug  
template < typename T > [ix45xu7  
struct   ref < T &> _&s37A&\  
  { zb/w^~J_i  
typedef T & reference; 6A$ \I44  
} ; bM`7>3 d7E  
c%,~1l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^M60#gJ  
^DZ(T+q,  
template < typename T > "NqB_?DT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |ho|Kl `=  
  { alM ^ X  
  return l(t) = r(t); |`d5Y#26  
} rdd%"u+  
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。 z?V'1L1gM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z Qtg]@S  
/lBx}o'  
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 Z3Le?cMt^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B=K& +  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bbevy!m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !Oj]. WQ  
最后的布局是: PS ,@ \  
                Add `8$gaA*  
              /   \  =lIG#{`Q  
            Divide   5 e-vwve  
            /   \  )L}6to  
          _1     3 fv?vO2nj  
似乎一切都解决了?不。 <0!/7*;#ZT  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6`$HBX%.K  
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。 5x";}Vp>P  
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: G[7Z5)2B  
AN ;SRl  
template < typename Right > 9Yg=4>#$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #kD8U#  
Right & rt) const JY4sB8  
  { MpZ #  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Na8%TT>  
} FSnF>3kj-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~Dsz9  f  
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。 EMy Med_  
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。 7VWq8FH`  
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。 u;$g1 3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =?Y%w%2  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5(F @KeH>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: a`XXz  
X.)caF^j  
template < class Action > Lyjt$i W%  
class picker : public Action qF9z@a  
  { !F3Y7R  
public :  [o]^\a y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n_}=G RR  
  // all the operator overloaded o' U::  
} ; ,'~8{,h5  
NE Br) ~  
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。 OV)J  
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: hdZ{8 rP  
o#wDA0T  
template < typename Right > CF|c4oY82  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :{za[,  
  { /Yk4%ZJ{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g8<Ja(J  
} b(<#n6a}\  
!?t#QD o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1\G S"4~P  
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。 :xdl I`S  
PGTi-o}  
template < typename T >   struct picker_maker #:E}Eby/6I  
  { -[\+~aDH,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7A!E~/nSC  
} ; O6nCu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u,]?_bK)  
  { qY^OO~[  
typedef picker < T > result; #=~n>qn]  
} ; G[34:J  
fB~BVYi  
下面总的结构就有了: oqu; D'8  
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。 6I,^4U  
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。 ^Fmp"[q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U Ke!zI  
至此链式操作完美实现。 N7/eF9  
_T,X z_  
:u}FF"j  
七. 问题3 Jzqv6A3G  
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。 mJjd2a"vi  
LQy`,-&  
template < typename T1, typename T2 > TL%2?'G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DEmU},<S  
  { 3ya_47D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D]NfA2B7  
} UZsn14xSA  
@EPO\\C"f  
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: nJEm&"AI  
zR)9]pJ-  
template < typename T1, typename T2 > ~N2<-~=si  
struct result_2 tS1(.CRk  
  { ==$>M d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dwvd  
} ; {5<3./5O  
K0681_bp  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :C%cnU;N  
这个差事就留给了holder自己。 Xi^#F;@sU  
    M oIq)5/  
6rBXC <Z  
template < int Order > :%&~/@B  
class holder; Xbm\"g \  
template <> q-3,p.  
class holder < 1 > i,77F!  
  { s\7]"3:wD  
public : 2m$\]\kCUv  
template < typename T > e MX?x7  
  struct result_1 =#tQhg,_  
  { )U>JFgpIW  
  typedef T & result; W$E!}~Ro  
} ; _z`g@[m:t  
template < typename T1, typename T2 > *)+K+J  
  struct result_2 Q/JX8<7K  
  { V(-=@UW  
  typedef T1 & result; VR/*h%  
} ; fT:a{  
template < typename T > _]g?3Gw7!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s<}d)L(  
  { Sdk:-Zuv  
  return (T & )r; STfcx] L  
} g;|3n&  
template < typename T1, typename T2 > @qszwQav$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jB"?iC.  
  { ,5tW|=0@  
  return (T1 & )r1; B~[}E]WEK  
} ;rD M%S@  
} ; s]D&):  
DH3.4EUWS  
template <> "4 Lt:o4x  
class holder < 2 > `i'72\(  
  { y;M}I8W[  
public : Xm#E99  
template < typename T > Kbdjd p  
  struct result_1 }ZP;kM$g  
  { g$z9 (i+  
  typedef T & result; m1](f[$  
} ; &}YJ"o[I  
template < typename T1, typename T2 > k7R8Q~4  
  struct result_2 Nb[zm|.  
  { #Tr>[ZC  
  typedef T2 & result; c^4^z"Mo`  
} ; Myal3UF  
template < typename T > Y,?!"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ??4#)n k  
  { G`a,(<kT;  
  return (T & )r; aJQx"6 c?  
} p "J^  
template < typename T1, typename T2 > ;8?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F(yx/W>Br_  
  { #_A <C+[  
  return (T2 & )r2; U',.'"m  
} *{ =5AW}o  
} ; B4/0t:^I  
W(C\lSE0  
%Ydzzr3  
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_C#ALq9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w<m) T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cz2guUu  
DE0gd ux8  
return l(i, j) = r(i, j); w2 L'j9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z#2AK63/T  
I6k S1  
  return ( int & )i; /SXms'C  
  return ( int & )j; `]+-z +  
最后执行i = j; YTQom!O  
可见,参数被正确的选择了。 %XpYiW#AK  
0+i\j`O&  
T:/68b*H\:  
dzK]F/L]  
+[=yLE#P%  
八. 中期总结 QGWfF,q  
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: \Y EV 5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E(0(q#n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B\/"$"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P3due|4M  
f9Vxtd  
rvdhfM!-A  
x vi&d1  
yf2I%\p}  
l~Em2@c  
九. 简化 LX i?FQnLu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w&M)ws;$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i$Rlb5RU  
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: ^G(/;c*=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c:a5pd7T  
  +-*/&|^等 7c:5 Ey  
2. 返回引用。 Qp~W|zi(  
  =,各种复合赋值等 oic}Go  
3. 返回固定类型。 D^ E+#a 1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \F|L y >g  
4. 原样返回。 ?z:Xdx\l  
  operator, m&'z|eN  
5. 返回解引用的类型。 $WOiXLyCk  
  operator*(单目) *@M7J  
6. 返回地址。 tRqg')y  
  operator&(单目) `kx+Kc  
7. 下表访问返回类型。 [M^ur%H  
  operator[] M5SAlj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rA*"22v=  
  operator<<和operator>> hb6UyN  
WsA(8Ck<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dM A"% R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: { .z6J)?J2  
..ig jc#UF  
template < typename Left > x*)@:W!  
struct value_return Iw ? M>'l  
  { 2 |fN*Wm  
template < typename T > H:~41f[  
  struct result_1 Q7ez?]j6  
  { k)2L <Lmn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u -CCUMR  
} ; D@Zb|EI%<  
E57J).x-BP  
template < typename T1, typename T2 > u 1?1x  
  struct result_2 Q k`yK|(0=  
  { 7p}.r J54  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &ZjQa.-U>  
} ; mkfU fG&  
} ; x<  Td  
,j4 ;:F  
}&Eb {'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AZmABl  
k^|P8v+"D  
下面我们来剥离functor中的operator() zc QFIP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vW\#2[j[  
=YPvh]][  
return l(t) op r(t) ~W q[H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |%F[.9Dp  
return op l(t) }gE?ms4$  
return op l(t1, t2) 0Ywqv)gg  
return l(t) op /f!CX|U  
return l(t1, t2) op *mQOW]x%  
return l(t)[r(t)] Wcy N, 5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d7xd"  
fP41 B  
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: Z/ "jLfP  
单目: return f(l(t), r(t)); t]Ey~-Rx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i,=CnZCh  
双目: return f(l(t)); hWGCYkuW  
return f(l(t1, t2)); r)jj]$0  
下面就是f的实现,以operator/为例 [.}-nAN  
:Mss"L820  
struct meta_divide ^O cM)Z6h  
  { ';buS -|6  
template < typename T1, typename T2 > Z 8??+d=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LTsG  
  { :tu_@3bg-  
  return t1 / t2; sjLI^#a  
} ER:)Fk>_  
} ; `[JX}<~i  
%DAF2 6t  
这个工作可以让宏来做: u$c)B<.UR  
y0Pr[XZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 56Q9RU(M  
template < typename T1, typename T2 > \ o@}+b}R}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *)c,~R^  
以后可以直接用 J[:3H6%`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RVmD&  
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 oWVlHAPj  
(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。。。) !$'s?rnh  
[@@Ovv  
PjEKZHHz  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 c43" o  
iVM{ L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .'Vjs2 2  
class unary_op : public Rettype ]p(jL7  
  { :('7ly!h  
    Left l; s}Q%]W  
public : ,4 ftQJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /#?lG`'1  
Z7&Bn  
template < typename T > D/_=rAl1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~y{(&7sM  
      { U$KdY _Z97  
      return FuncType::execute(l(t)); <o5+*X  
    } /ey[cm2#[s  
#`5 M( o  
    template < typename T1, typename T2 > x\j6=|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &$fe%1#  
      { AF5.gk=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )2mi6[qs0l  
    } =:(8F*Q  
} ; %p?u ^rq  
*ms?UFV[r  
k*\=IacX0  
同样还可以申明一个binary_op w/s{{X<bF  
'j];tO6GfC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hQrO8T?2  
class binary_op : public Rettype z#b31;A@$  
  { v4sc  
    Left l; ni gp83:  
Right r; Qh-k[w0  
public : ]* -9zo0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5:SfPAx  
6Gjr8  
template < typename T > J ?$4Yf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zk2-U"0\o  
      { V 0R;q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pLL ^R  
    } kEWC  
D!TL~3d 1  
    template < typename T1, typename T2 > elXY*nt8h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LjjE(Yrv{  
      { '.oEyZA;o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [Z0&`qz  
    } [Fe`}F}Co8  
} ; !<}<HR^ )  
ZbCu -a{v  
<R}(UK  
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 |_HH[s*U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  3+"z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yef@V2Z+  
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。 <T:u&Ic  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IZeWswz  
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。。。 2 5h.u>6@{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o <8L, u(U  
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) ~P|YAaFx  
下面是修改过的unary_op xlkEW&N&  
h9LA&!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MzsDWx;eJ  
class unary_op VWd=7  
  { =dUeQ?>t=  
Left l; %0@Jm)K^  
  JC}y{R8  
public : z+&mMP`-  
PoY+Y3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q( i|  
%7pT\8E5  
template < typename T > t.c XrX`k  
  struct result_1 z#GZvB/z)  
  { "'-f?kZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E"&fT!yi  
} ; dGf{d7D  
wz31e!/  
template < typename T1, typename T2 > BftW<1,U^  
  struct result_2 v/\l  
  { 0Pu$1Fp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X a#`VDh  
} ; C^XJE1D.  
`] ;*k2  
template < typename T1, typename T2 > G+[hE|L~y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?V"X=B2  
  { y[oc^Zuo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;S+*s'e  
} O8"kIDr-  
BV"7Wp;  
template < typename T > )8p FPr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *KN'0Z@W  
  { yNi/JM  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^C^FxIA&  
} ,1EyT>  
SwpS6  
} ; b=horvs/!  
_@;t^j+l  
@v\Osp t=  
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 L,M=ogdb  
好啦,现在才真正完美了。 I9rWut@+  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1[OCojo<  
C|bnUN  
template < typename Right > [Nbs{f^J=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C;];4[XR  
  { .(^KA{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "MQy>mD6  
} FJomUVR.  
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。 n*{aN}auJ  
rrbD0UzFA  
P~`gWGC}  
s(jixAf  
)0 UVT[7  
十. bind w=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。 jI %v[]V  
先来分析一下一段例子 "7}bU_":s  
}vzP\  
L"{qF<@V7&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jL o(Uf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lHQ:LI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nb dm@   
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。 CC&opC  
我们来写个简单的。 'ol8lIa.P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RQxL`7H  
对于函数对象类的版本: ~SUrbRaY>  
/iURP-rl  
template < typename Func > '/M9V{DD88  
struct functor_trait 4'u +%6+__  
  { 55Z)*JMv  
typedef typename Func::result_type result_type; yTJ Eo\g/@  
} ; m#6RJbEz  
对于无参数函数的版本: <8;SSdoKi  
8'XAZSd(  
template < typename Ret > 8LuM eGs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `|kW%L4  
  { "[h9hoN  
typedef Ret result_type; W D8  
} ; 0C!f/EZK  
对于单参数函数的版本: g{PEplk  
>,%or cN  
template < typename Ret, typename V1 > s1 mKz0q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n vzk P{  
  { (|O9L s7N  
typedef Ret result_type; 7m.#No>^  
} ; 1N\/61+aA  
对于双参数函数的版本: -t#YL  
9-:\ NH^;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7b8+"5~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^mwS6WH6  
  { 'Fq +\J#%  
typedef Ret result_type; KXrZ:4bg  
} ; f4'WT  
等等。。。 m3T=x =  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ww=^P{q\  
*jQ?(Tf  
template < typename Func > #jj+/>ZOi  
struct func_return b-8}TTL>  
  { [&(~{#}M:  
template < typename T > ^sVr#T  
  struct result_1 vKO/hZBh  
  { xeNj@\jdC5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &9Kni/  
} ; zgNzdO/B  
S( ^HIJK  
template < typename T1, typename T2 > %6.WGuO  
  struct result_2 /\. [@]  
  { a^o'KN{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fI v?HD:j  
} ; V O\g"Yc  
} ; xlcL;e&^P  
(b;Kl1Ql]  
C4aAPkcp2$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :%-w/QwTR  
AqiH1LAE  
template < typename Func, typename aPicker > d{J@A;d a  
class binder_1 ~^TH5n  
  { $35C1"  
Func fn; j7BLMTF3v  
aPicker pk; Xf#+^cQ  
public : 72CHyl`|l  
s0O]vDTR,H  
template < typename T > ZkJLq[:cM  
  struct result_1 ?W>`skQ  
  { b:5-0uxjs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uUiS:Tp]  
} ; ff;~k?L  
Lb?WhjqZ  
template < typename T1, typename T2 > efNscgi  
  struct result_2 ..kFn!5(g  
  { G@KDRv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YkFAu8b>  
} ; _7z]zy@PC5  
-=cm7/X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?[uHRBR'  
>F>VlRg  
template < typename T > @eM$S5&n$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iZLy#5(St  
  { a>6D3n W  
  return fn(pk(t)); Q*Y-@lZ  
} ;mYZ@g%e  
template < typename T1, typename T2 > 02tt.0go  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Se2f0",  
  { gW<6dP'v  
  return fn(pk(t1, t2)); n5%\FFG0M  
} 6J\ 2 =c`  
} ; Ab]tLz|Z  
{sf ,(.W  
gD51N()s,  
一目了然不是么? q 'd]  
最后实现bind pSbtm74  
a{ L&RRJ  
0%Le*C'yk  
template < typename Func, typename aPicker > eKy!Pai  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v)T# iw[  
  { qTK(sW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vz$xV!  
} 0zA;%oP  
8 R%<~fq r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4D2U,Ds  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \i/HHP[%  
2Mk;r*FT  
十一. phoenix 5+11J[~{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xVw@pR;  
P JATRJ1.  
for_each(v.begin(), v.end(), Q 8Hl7__^  
( Arg/ge.y  
do_ {ZrlbDQX  
[ 6`7tTn?n  
  cout << _1 <<   " , " aPzn4}~/_  
] "5L?RkFi\  
.while_( -- _1), ;&n iZKoe  
cout << var( " \n " ) v@|<.  
) -Uy)=]Zae  
); ~CT]&({  
EYn?YiVFU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: McN[  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {j9TzR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |YsR;=6wT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t$(#$Z,RS  
4P[MkMoC  
)M.s<Y  
template < typename Cond, typename Actor > <zR{'7L/  
class do_while <wk  
  { ,IyQmN y  
Cond cd; Sc]K-]1(H  
Actor act; ;.Bz'Q  
public : 6w7;  
template < typename T > 5PO_qr= Hx  
  struct result_1 z'm}p  
  { l<w7 \a6  
  typedef int result_type; udqrHR5  
} ; ?VNtT/  
&'$Bk5D@G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9^W7i]-Z  
h40;Q<D  
template < typename T > salC4z3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*[E28ia&  
  { }yK7LooM  
  do n#g_)\  
    { >t3_]n1e  
  act(t); gZ4' w`4r  
  } YK6LJv}  
  while (cd(t)); ]0."{^ksL  
  return   0 ; a2B71RT~  
} ;&&<zWq3h  
} ; 4j=3'Z|  
>8_y-74  
\W .CHSD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `.MZ,Xhqi"  
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。 Mwnr4$]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M YF ^zheD  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Uw("+[5O0  
下面就是产生这个functor的类: -5b|nQuY  
zG#5lzIu,  
D!~ Y"4<  
template < typename Actor > H ni^S  
class do_while_actor gS'{JZu2  
  { 8X,6U_>#a  
Actor act; G$>?UQ[  
public : ]?4;Lw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  pX_#Y)5  
Q]K` p(  
template < typename Cond > b]]8Vs)'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T#Z&*  
} ; }*6BaB  
!"F;wg$  
op}!1y$9P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G]>yk_#/\U  
最后,是那个do_ |Mq+QDTTw~  
G]=z ![$  
Bu(51wU8  
class do_while_invoker ]j3>=Jb;  
  { ^!1!l-  
public : &'z_:Wm  
template < typename Actor > R])Eg&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '|IcL1c=I  
  { V.*TOU{{xh  
  return do_while_actor < Actor > (act); FW|& iS$  
} 6YM X7G]  
} do_; L0wT:x*  
DO: ,PZX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (A~7>\r +  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e#C v*i_<  
最后来说说怎么处理break和continue XGSFG ~d  
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。 OMLU ;,4  
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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