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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y`v&YcX;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3yDvr*8-@  
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, RY&~{yl$"1  
5{UGSz 1  
GzX@Av$  
S6uBk"V!  
  class filler O #"O.GX<  
  { $oz ZFvJF  
public : 3$TpI5A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L '=3y$"],  
} ; Wk?XlCj  
nBd;d}LD  
Cb<\  
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: "cZ.86gG`:  
*!r8HV/<  
<v?-$3YT  
vnE,}(M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3mWN?fC  
*hba>LZ  
H4U;~)i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rHznXME$wZ  
/C"E*a  
*KNR",.  
/@K?W=w4  
二. 战前分析 G7u7x?E:B`  
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。 0X;Dr-3<  
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 xM(  
!Qy3fs  
| =&r) ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pdM|dGq^  
  /* --------------------------------------------- */ y9 "!ys  
vector < int *> vp( 10 ); zPn8>J<.0Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1-`8v[S  
/* --------------------------------------------- */ |dvcDx0|K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D*b> l_  
/* --------------------------------------------- */ oPi)#|jcb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ty>`r n  
  /* --------------------------------------------- */ ),86Y:^4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Mw< 1  
/* --------------------------------------------- */ CR<*<=rI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5}f$O  
HRk+2'wjAz  
.d;/6HD[y  
kC)dia{$  
看了之后,我们可以思考一些问题: Xo P]PR`cQ  
1._1, _2是什么? lw7wvZD  
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。 NoI=t  
2._1 = 1是在做什么? >%{h_5  
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。 ,ua]h8  
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。 xZ .:H&0G  
zk?lNs  
sD M!Uv2n  
三. 动工 &iTsuA/7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b8O:@j2  
JAYom%A"  
+K&ze:-Z  
]RV6( |U4_  
template < typename T > 3=` UX  
class assignment K}6}Opr,Tt  
  { >t.I,Zn  
T value; x\)-4w<P  
public : kj>XKZL10  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?P}7AF A(W  
template < typename T2 > 4o'0lz]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <w[)T`4N  
} ; *<J**FhcMu  
{R(q7ALR  
\;4RD$J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RP6QS)|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q0Fy$e]u  
WKP=[o^  
Fm:Ri$iT  
P'zA=Rd&~>  
  class holder 97Whn*  
  { iYFM@ta  
public : VEJ Tw  
template < typename T > *T 6<'a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vAX %i(4  
  { %ePInpb  
  return assignment < T > (t); F&Q:1`y  
} R6!t2gdKe@  
} ; &}6=V+J;  
VsFRG;:\U  
t~e.LxN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +YXyfTa  
*PD7H9m  
  static holder _1; gmt`_Dpm$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Tk)y*y  
.#CTL|x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s %/3X\_  
而不用手动写一个函数对象。 R9k Z#  
0&zp9(G5  
*r=6bpi  
<.#i3!  
四. 问题分析 fi`*r\  
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。 C4ge_u#  
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。 K-sJnQ23'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g\d|/HV K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ge*f<#|0U-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u`7\o~$  
TtlZum\  
五. 问题1:一致性 7h0LR7  
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?| [8![UcMq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8KN0z<  
^C_ ;uz  
struct holder V4iN2  
  { WUZusW5s  
  // bDRl}^aO6  
  template < typename T > 4; y*y tY*  
T &   operator ()( const T & r) const J&2cf#  
  { p v%`aQ]o{  
  return (T & )r; rM Un ~  
} <t\!g  
} ; w_PnEJa9  
^_n(>$ EK  
这样的话assignment也必须相应改动: B/AS|i] sM  
Dy mf  
template < typename Left, typename Right > }mz@oEB#vF  
class assignment _I+QInD;)  
  { J.35Ad1hM  
Left l; ?`lIsd  
Right r; xbsp[0I,  
public : yO.q{|kX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \9jEpE^Ju(  
template < typename T2 > "KSzn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H+6+I53  
} ; qYF150  
&( aw  
同时,holder的operator=也需要改动: .7_<0&kW  
ZuH@qq\  
template < typename T > 6C7|e00v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0M-=3T  
  { \W4|.[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \AQ*T`Dq  
} M8(N9)N  
!59u z4  
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。 +XMKRt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &?"E"GH  
;2*hN (  
return l(rhs) = r; Wa.y7S0(@  
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。 Cj'X L}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Tmjcc(  
b*Sw") #  
template < typename Tp > n%X5TJE  
class constant_t .Yg7V'R1  
  { +6-_9qRq  
  const Tp t; 1UdET#\  
public : rrz^LD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m#|;?z  
template < typename T > o+*7Q!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RA^6c![  
  { yzWVUqtXm  
  return t; 1)Z4 (_  
} '3R o`p{  
} ; S+2we  
Cs9o_Z~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C( wZj O?N  
下面就可以修改holder的operator=了 Bc&Y[u-n  
J@$KF GUs  
template < typename T > >= O5=\`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Op<,e{[]  
  { &1 t84p:^=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AO[/-Uij  
} =/kwUjC?  
S3 Dmc\f  
同时也要修改assignment的operator() Z@(m.&ZRx  
((Uw[8#2 `  
template < typename T2 > r?7tI0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {?X:?M_  
现在代码看起来就很一致了。 y8%QS*  
`?=Y^+*!-  
六. 问题2:链式操作 *{<46 0`!q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wDp5HZ>  
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。 rUn1*KWbE  
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。 $-AG $1  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,)?!p_*@:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4m1@lnjp  
 \uG^w(*)  
template < typename T > ,B2p\  
struct result_1 L5DeLF+  
  { ze"`5z26|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _D"V^4^yqu  
} ;  hik.c3  
'"C& dia  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W>y >  
Bi-x gq'z  
template < typename T > '/2)I8  
struct   ref z#HNJAQ#|  
  { aO &!Y\=@  
typedef T & reference; yByxy-~  
} ; Mh "iyDGA  
template < typename T > #u"$\[G  
struct   ref < T &> jI/#NCKE  
  { PjE%_M<  
typedef T & reference; 7x=-1wbi  
} ; |Ml~_m  
<g$bM;6%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: thLx!t  
z?<Xx?Kk  
template < typename T > _J&IL!S2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >c)-o}bd^  
  { ^UmhSxQ##  
  return l(t) = r(t); q"0_Px9P  
} ^Ycn&`s  
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。 v`&>m '  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4D)M_O  
+OaBA>Jh9  
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 gY {/)"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U_sM==~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O-(gkE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7hlzuZob+y  
最后的布局是: ]?sw<D{  
                Add sjy/[.4-  
              /   \ @HQqHO&N  
            Divide   5 Esdv+f}4;  
            /   \ xey?.2K1A  
          _1     3 * `3+x  
似乎一切都解决了?不。 Owz>g4l r  
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。 |33_="  
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。 @rE+H 5  
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: 6 m%/3>q  
;>CM1  
template < typename Right > RveEA/&&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zx&=K"  
Right & rt) const $C t(M)  
  { efK WR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KBI36=UV  
} NQx>u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eIcIl2  
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。 @NYlVk2  
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。 .h-k*F0Ga)  
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。 g oZw![4l  
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。 x-T7 tr&(  
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? 04c`7[  
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: TBmmC}PEd  
a;f A0_  
template < class Action > N)EJP ~0  
class picker : public Action ts &sr  
  { 9w<k1j  
public : ~pw%p77)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^Sc48iDc  
  // all the operator overloaded OzV|z/R2'  
} ; 5Z_aN|Xn  
_N"c,P0  
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。 fBLR  
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: _#yd0E  
Of;$ VK'  
template < typename Right > a?X #G/)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z8:'_#^@a[  
  { )U+&XjK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :+<GJj_d+  
} ~>u u1[ /  
i9^m;Y)^I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a/Cc.s   
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。 F~l:W QAj  
5XZ\7Z|  
template < typename T >   struct picker_maker m^;A]0h+  
  { 6C- !^8[f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T# 3`&[  
} ; `;Xwv)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s;,ulME  
  { YH3[Jvzf4  
typedef picker < T > result; 9u1Fk'cxG,  
} ; yHmNO*(  
`aM8L  
下面总的结构就有了: #{~3bgY  
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。 gcF V$  
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。 ;m}o$`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Lu[xoQ~I  
至此链式操作完美实现。 W;T (q~XK  
?mh0^G  
M5{vYk>,1Q  
七. 问题3 +IM6 GeH  
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。 XBos ^Q  
71G00@&w9D  
template < typename T1, typename T2 > TnLblkX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0E`6g6xMS  
  { GD<pqm`vVY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e ls&_BPE  
} yHxi^D]  
*cc|(EM  
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: 3&Fqd  
:i]g+</  
template < typename T1, typename T2 > Cgn@@P5ZC  
struct result_2 oI9-jW  
  { 1A{iUddR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QW>(LGG=  
} ; h<FEe~  
^ =RSoR  
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? O;RNmiVoq  
这个差事就留给了holder自己。 '?b.t2  
    8zH/a   
g&L $5  
template < int Order > "yPKdwP  
class holder; y:dwx*Q9I  
template <> 0zqTX< A  
class holder < 1 > Cz#3W8jV  
  { B=hJ*;:p  
public : !gG\jC~n  
template < typename T > G2hBJTW  
  struct result_1 5U.,iQ(d  
  { ) q'~<QxI\  
  typedef T & result; }9>X M  
} ; &>z}u&oF  
template < typename T1, typename T2 > Bk8 '*O/)  
  struct result_2 6WEu(}=  
  { C lzz!v  
  typedef T1 & result; AK5$>Pkvk  
} ; m NApFwZ  
template < typename T > 9Jp "E5Ql)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const et :v4^*f  
  { 6T=zHFf~  
  return (T & )r; {y7,n  
} ii]'XBSVd  
template < typename T1, typename T2 > b6gD*w <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p> 4bj>Ql  
  { {bPcr hB  
  return (T1 & )r1; &Qq4xn+J  
} dIDs~  
} ; !FR1yO'd>  
Yq%D/dU8  
template <> t+B L O<  
class holder < 2 > -g)*v<Fb5  
  { IP+1 :M  
public : x_|:3I  
template < typename T > 0 ;ov^]  
  struct result_1 Ld YaJh~h  
  { |h65[9DMP  
  typedef T & result; 0-w^y<\  
} ; ^Sz?c_<2P  
template < typename T1, typename T2 > d 3 }'J  
  struct result_2 od~`q4p1(-  
  { js8\"  
  typedef T2 & result; 7<c&)No;  
} ; S~4HFNe^&  
template < typename T > i*%2 e)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }V % b  
  { Gq r(.  
  return (T & )r; ]qk/V:H:  
} 44kb  
template < typename T1, typename T2 > P1m PC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _G5M Q%z  
  { yy-\$<j  
  return (T2 & )r2; +qEvz<kch  
} aXefi'!6  
} ; QZ54Osdl  
y i/jZX  
yD!V;?EnK  
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> >。 J#y?^Qm$)<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ps6c>AN`A&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "Z6:d"S`  
t#h<'?\E  
return l(i, j) = r(i, j); $MG. I[h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8M;G@ Q80  
0\y@etb:mf  
  return ( int & )i; c{t[iXDG  
  return ( int & )j; E5 0$y:  
最后执行i = j; }AfK=1yOa  
可见,参数被正确的选择了。 N:@C% UW}  
E0*'AZi&  
4r [T pb  
md/Z[du:'  
uz+b  
八. 中期总结 p }bTI5  
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: fE/8;v!=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -j_J 1P0,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8}W06k>)%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :1wMGk  
#YSUPO%F  
s:/.:e_PU  
, eZL&n  
@kKmkVhu*  
; (+r)r_  
九. 简化 b\w88=|  
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)LGu2( m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]4>[y?k34  
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: 7o+!Gts]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =7mR#3yt  
  +-*/&|^等 QPfS3%p`  
2. 返回引用。 |8"~ou:.  
  =,各种复合赋值等 S!n 9A  
3. 返回固定类型。 VBssn]w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3Ecm Nwr  
4. 原样返回。 Cs %-f"  
  operator, BKm$H! u  
5. 返回解引用的类型。 O/\jkF  
  operator*(单目) )gCHwu  
6. 返回地址。 k852M^JP  
  operator&(单目) [hS?d.D   
7. 下表访问返回类型。 QW f)5S  
  operator[] Rh%/xG#k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bkl'0 p  
  operator<<和operator>> )8yee~+TN  
L&'0d$Tg8  
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。 VmkYl$WZo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6mBX{-Z[  
MOG[cp  
template < typename Left > K0\a+6kh  
struct value_return Wx/!My u  
  { WJU` g  
template < typename T > Co19^g*  
  struct result_1 c+G: bb%p  
  { 685o1c|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 38Z"9  
} ; XI\aZ\v  
Rhx7eU#&  
template < typename T1, typename T2 > BQB O]<99  
  struct result_2 h ;5 -X7  
  { +c\s%Gzrh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vd /_`l.D  
} ; KX)xCR~  
} ; r[Q$w>  
3_T'TzQ u  
RQU5T 2,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z=!*7@QY  
!r.}y|t?;  
下面我们来剥离functor中的operator() @WEem(@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B:z-?u#B  
=,[46 ;q  
return l(t) op r(t) 4 _N)1u !  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ja7Z v[  
return op l(t) %TG$5' )0  
return op l(t1, t2) q'hV 'U  
return l(t) op =pcj{B{qa  
return l(t1, t2) op >Fld7;L?<  
return l(t)[r(t)] Mn~A;=%qF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !nj%n  
\MtiLaI"  
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: ~~zw[#'  
单目: return f(l(t), r(t)); !qcu-d5b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9v cUo?/  
双目: return f(l(t)); |k/;.  
return f(l(t1, t2)); ]QT0sGl  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;*W]]4fy  
sp**Sg)  
struct meta_divide g@Ni!U"_c  
  { ITc/aX  
template < typename T1, typename T2 > aG}9Z8D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pz|qy,  
  { ;6b#I$-J-  
  return t1 / t2; @gi Y  
} R|+R4'  
} ; &ApJ'uC  
#]eXI $HP  
这个工作可以让宏来做: d;<n [)@  
rY!uc!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DAu|`pyC%  
template < typename T1, typename T2 > \ Xq>e]#gR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -;P<Q`{I  
以后可以直接用 N^ D/}n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rc6 )v  
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 B E"nyTQ  
(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。。。) k)v[/#I  
eF8`an5S  
8nnkv,wa  
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 GmL|76  
jm-0]ugY&`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0dcXgP  
class unary_op : public Rettype {my=Li<_H  
  { OaCL'!  
    Left l; uAvs  
public : mLk Z4OZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b(Z%#*e  
n/,7ryu  
template < typename T > k@8#Byl|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |O4A+S  
      { .@6]_h;  
      return FuncType::execute(l(t)); rd,mbH[<C  
    } uPF yRWK  
u4<r$[]V  
    template < typename T1, typename T2 > ]R4)FH|><  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HJJ ^pk&  
      { xu:m~8%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g Go  
    } #h3+T*5} 6  
} ; 4{vd6T}V!  
\PLV]%3,  
<;6])  
同样还可以申明一个binary_op b<F 4_WF  
bf74 "  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :T\WYKX3C  
class binary_op : public Rettype QhGg^h%6  
  { Rm*}<JN31  
    Left l; y2+a2  
Right r; 4C*3#/TR  
public : @l(Y6m|v\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jYy0^)6X(  
_"sRL} -Z  
template < typename T > w@: ]]R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,{Ab=xV  
      { tl)}Be+Dt;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )2FO+_K?T  
    } %UQ{'JW?K  
,oG"wgf  
    template < typename T1, typename T2 > zJnVO$A'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }=|ZEhtOp  
      { -1_Z*?=-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z>,X$ Y6<  
    } 4w z 6%  
} ; qXI30Yo#d  
^J RTi'v  
zl:D|h77  
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 9#(QS+q~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [*vN`AfE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1}BNG,n  
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。 4jz]c"p-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yQA[X}  
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。。。 iCK$ o_`?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O5{XT]:  
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) u.[JYZ  
下面是修改过的unary_op V1:3  
]T51;j'48  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |f:d72{Qr  
class unary_op q8h{-^"  
  { 5qr!OEF2  
Left l; vf yv a  
  2wBU@T1  
public : GiZ'IDV  
!p&'so^-W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "<2b jy  
{T.Vu]L80  
template < typename T > ->hxHr`!%a  
  struct result_1 m6x. "jG  
  { `az`?`i7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cA%U  
} ; Zd(d]M_x  
^d9raYE`'  
template < typename T1, typename T2 > gkz#kiGF  
  struct result_2 LgNNtZ&F  
  { 0X?fDz}jd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B<XPu=|  
} ; 3b 3cNYP  
E)hinH  
template < typename T1, typename T2 > +=h!?<*C8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E`4=C@NN+,  
  { jp^WsHI3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FqsjuU@l  
} J3x7i8  
na3kHx@  
template < typename T > @L!#i*> 9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8-5 jr_*  
  { 7h]R{_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'c[LTpn4=  
} [U(&Ae0V>  
zzQH@D1  
} ; 'q'Y:A?,  
8~ )[d!'  
4)iEj  
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 ijqdZ+  
好啦,现在才真正完美了。 &{/>Sv!6#  
现在在picker里面就可以这么添加了: W-PZE|<  
r65NKiQD  
template < typename Right > 'h^DI`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $JB:rozE  
  { g yQ9Z}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Kg`x9._2  
} 7=.VqC^  
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。 Z{ Zox[/  
G^ZkY  
&8AS=v  
^Ai_/! "  
.r|vz6tU?  
十. bind &E &iaw!  
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。 \ui^ d  
先来分析一下一段例子 4D8yb|o  
6J-}&U  
eH!|MHe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $ XsQ e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IaTq4rt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  "$Iw Q  
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。 j'*p  
我们来写个简单的。 [E~,>Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EjX'&"3.  
对于函数对象类的版本: !en F8a  
cNr][AzU@  
template < typename Func > <Ihed |  
struct functor_trait mjl!Nth:<  
  { n{Qh8"  
typedef typename Func::result_type result_type; m=iov 2K>  
} ; P>T*:!s;  
对于无参数函数的版本: R, w54},  
;]ShC\1  
template < typename Ret > ;~:Ryl M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q AVfbcb  
  { O?,i?  
typedef Ret result_type; ) .-(-6=R  
} ; Bb[0\Hs7  
对于单参数函数的版本: lcT+$4zk.  
:$cSQ(q9a  
template < typename Ret, typename V1 > a H|OA\<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K@ sP~('  
  { _{`'{u  
typedef Ret result_type; ]AC!R{H  
} ; K# i*9sM  
对于双参数函数的版本: )~blx+\y  
'Tf#S@o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 30(m-D$K>9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8cBW] \ v  
  { 3Ra\2(bR  
typedef Ret result_type; S[hJ{0V  
} ; E"1 ;i  
等等。。。 ]b~2Dap  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YV3TxvXMR  
h,'mN\6t  
template < typename Func > Z:Y.":[ Qi  
struct func_return Bx}0E  
  { LJNie*  
template < typename T > 9 /Ai(  
  struct result_1 C|d!'"p  
  { !:5`im;i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K?Xo3W%K  
} ; 1[/$ZYk:  
d[RWkk5  
template < typename T1, typename T2 > n|mJE,N  
  struct result_2 >H1|c%w  
  { [%iUg\'7d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Q)gsJY|I  
} ; -90ZI1O`  
} ; F%_,]^ n[  
Z:o 86~su  
Vi?~0.Z%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gLxT6v5wk.  
*L4]\wf  
template < typename Func, typename aPicker > _czbUl  
class binder_1 '^F|k`$r  
  { \;B$hT7z*  
Func fn; Zn<(,e  
aPicker pk; Gx h~  
public : 4j@kMe;RjZ  
_> |R-vQ8  
template < typename T > V:F+HMBk  
  struct result_1 Ef_F#X0#  
  { L=$?q/=-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -M1~iOb  
} ; Hc&uE3=%sL  
S QM(8*:X  
template < typename T1, typename T2 > WJY4>7}{B@  
  struct result_2 N+C)/EN$  
  { \o62OfF!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FU (}=5n  
} ; zhA',p@K?_  
^iV`g?z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o! 2 n}C  
3!"b guE  
template < typename T > *m| t =9E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D*XZT{1g  
  { g]==!!^<D  
  return fn(pk(t));  $||ns@F+  
} RI5g+Du?  
template < typename T1, typename T2 > ){:q;E]^fB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 47C(\\  
  { 0V>ESyae5  
  return fn(pk(t1, t2)); X@ bn??  
} QWz Op\+  
} ; .o\;,l2  
\`P2Yq  
clq~ ;hx  
一目了然不是么?  9+'@  
最后实现bind M}=s3[d(,  
#7-kL7 MK]  
 \8>  
template < typename Func, typename aPicker > Fi?32e4KI5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bRK CY6  
  { wuBlFUSg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z<yNG/M1>U  
} e>?_)B4  
v9t4 7>V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^)9MzD^_nV  
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。 "RV`L[(P*k  
}&Wp3EWw  
十一. phoenix ;T5,T   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b"R, p=M  
5#TrCPi6A  
for_each(v.begin(), v.end(), KdOh'OrT9.  
( RV0>-@/x  
do_ z)58\rtz  
[ H-/; l54E  
  cout << _1 <<   " , " 6m, KL5>W  
] Ism^hyL  
.while_( -- _1), ]k ::J>84  
cout << var( " \n " ) ?AeHVQ :C  
) PwFQ#Z  
); zp7V\W; &  
:rz9M@7  
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: 3~[`[4n^  
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 p@?7^nIR*u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3d,-3U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L,Ao.?j  
P3>..fhoW  
3bbp>7V!  
template < typename Cond, typename Actor > &Q-[;  
class do_while H Z;ZjC*  
  { w+Z--@\  
Cond cd; "*Lj8C3|n  
Actor act; %sOWg.0_  
public : 5u2{n rc  
template < typename T > XKz;o^1a^  
  struct result_1 1A7%0/K-]  
  { lv<iJH\  
  typedef int result_type; .-SDo"K.h  
} ; g  ,/a6M  
D~G5]M,}$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F[>7z3I  
'O.+6`&  
template < typename T > :r1;}hIA9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U}tl_5%)  
  { x4CtSGG85f  
  do *'UhlFed  
    { 0K=Qf69Y  
  act(t); CCbkxHMf|!  
  } .dD9&n;#^  
  while (cd(t)); B<|:K\MA  
  return   0 ; g\ErJ+i  
} XIr{U5$<6  
} ; 2Pbe~[  
Q)x?B]b-  
vOos*&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RL?u n}Qa  
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。 u] F7 0C^~  
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。 Ni+3b  
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。 I#"t'=9H  
下面就是产生这个functor的类: L8K0^~Mk  
iP<k1#k  
BQyvj\uJ  
template < typename Actor > j y7  
class do_while_actor 'M~BE\  
  { Ze-MAt  
Actor act; NJn&>/vM  
public : kP7a:(P_g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7cIC&(h5  
i LF^%!:X%  
template < typename Cond >  uY.=4l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v#RW{kI  
} ; 285_|!.Y  
/SnynZ.q  
mgy"|\]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {F'Az1^I=  
最后,是那个do_ T#\p%w9d  
J__;.rnk  
ykxbX  
class do_while_invoker q^Z~IZ8IT  
  { 'Pf_5q  
public : LYp'vZ!  
template < typename Actor > VBu8}}Ql  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z )5S^{(  
  { wb]*u7G t/  
  return do_while_actor < Actor > (act); aGpCNc{+  
} Hl4\M]]/&  
} do_; i\(\MzW*'  
M(qxq(#{U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PKi_Zh.D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GtF2@\  
最后来说说怎么处理break和continue kGpV;F==*  
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。 Ee&hG[sx  
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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