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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1Zi,b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 25&J7\P*  
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, ~D|5u\D-  
SC- $B  
pm6>_Kz  
(X?/"lC)  
  class filler q`G,L(  
  { +/ &_v^sC;  
public : "$}vP<SM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "XT"|KF|D  
} ; 1\r|g2Z :  
9Fr3pRIJ  
po}F6m8bX  
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: 6AWKLFMV  
{N#KkYH{"  
DSj(]U~r  
UYz0PSV=.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8dlw-Q'S  
@e'5E^  
RAp=s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L =8+_0  
;q1A*f\:#  
R9! Uo  
TET`b7G  
二. 战前分析 2m~V{mUT!  
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。 0JD~M\-!^a  
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 FP Jd|  
_kY#D;`:r  
W.w)H@]7m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sQ 8s7l0D  
  /* --------------------------------------------- */ 7 K{Nb  
vector < int *> vp( 10 ); 84{Q\c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /By)"  
/* --------------------------------------------- */ mB0l "# F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _A0mxq  
/* --------------------------------------------- */ UG<79"\i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  ]@M5&  
  /* --------------------------------------------- */ /o2P+Xr8"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .uEPnzi  
/* --------------------------------------------- */ 8j4z{+'TQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c1xrn4f@a  
*;XWLd#  
Y+3!f#exm  
w2xG_q  
看了之后,我们可以思考一些问题: u@3y&b  
1._1, _2是什么? ov\HsTeZ  
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。 o5n^!gi4  
2._1 = 1是在做什么? GTJ{h  
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。 {bPV)RL:  
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。 WW@d:R  
rP(eva  
!(t,FYeH  
三. 动工 )}L??|#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BJS-Jy$-  
|~ _'V "  
^bLRVp1  
9V.u-^o&  
template < typename T > \`w4|T  
class assignment O$ HBO  
  { z7-k`(l4  
T value; 2:LHy[{5  
public : O0PJ6:9P  
assignment( const T & v) : value(v) {} Gc$gJnQio  
template < typename T2 > WX4;l(P L=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y4Er @8I`  
} ; D\H/   
ayBRWT0  
|0z;K:5s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "Y=+Ls(3o(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U'*t~x <  
BtY%r7^o  
UgN28YrW  
-!({B H-M_  
  class holder OD=!&LM  
  { #pHs@uvO  
public : #*>E*#?t  
template < typename T > ! <WBCclX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,Os? f:Y6  
  { IooNb:(  
  return assignment < T > (t); n& $^04+i  
} ;<Km 3  
} ; x|KWyfOS  
3u33a"nL8  
7}_!  
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: Y $-3v.  
9,]5v +  
  static holder _1; ?tg  y|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *XWq?hi  
\VSATL:]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -@&1`@):{  
而不用手动写一个函数对象。 6/ `.(fL1  
:|1.seLQ  
HvxJj+X9  
~LQ[4h<J !  
四. 问题分析 ; "3+YTtp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~ np,_yI  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^S#t|rN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G9g6.8*&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 },[;O^Do^{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Pj?Dmk~   
 st 'D  
五. 问题1:一致性 .C]cK%OO N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3^=+gsc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B%\gkl  
4Tct  
struct holder V|MY!uV  
  { OJ4SbI  
  // Wn|&cG9  
  template < typename T > iK_c.b  
T &   operator ()( const T & r) const 5y4u5Tm-%  
  { q|)Q9+6$+  
  return (T & )r; ]+H ?@*b`  
} Rb}KZ+o "Z  
} ; ~]L}p  
gBk5wk_j|  
这样的话assignment也必须相应改动: sn{AwF%  
 Zt E##p  
template < typename Left, typename Right > fMf&?`V  
class assignment kJ)gP2E  
  { o0z67(N&g  
Left l; W2wpcc  
Right r; 4O{Avt7C  
public : eX l=i-'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} La[K!u\B  
template < typename T2 > N6Z{BLZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]|:uU  
} ; vs&8wbS)  
Dmdy=&G  
同时,holder的operator=也需要改动: 8n?kZY$,  
9j|gdfb%ml  
template < typename T > <JI& {1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1MA@JA:T  
  { G.U 5)4_^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Rn+4DcR  
} 1QJBb \  
7k=fZ$+O  
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。 !#?kWAU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J0220 _  
8rbG*6  
return l(rhs) = r; ;Pb8YvG1$  
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。 K \Eo z]?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {b!7 .Cd=  
qS8B##x+=  
template < typename Tp > >[a<pm !  
class constant_t 'i>xf ^  
  { EA{U!b]cU  
  const Tp t; v+1i= s2$  
public : K6pR8z*?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D>wZ0p b-  
template < typename T > :wgfW .w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -g`IH-B  
  { Q*O<@   
  return t; v@u<Ww;=@  
} O%1/ r*  
} ; mgkyC5)d  
pvXcLR)L+3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^i_Iqph=  
下面就可以修改holder的operator=了 }C(5-7  
3#.\  
template < typename T > G5'_a$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W."f 8ow  
  { -)w]a{F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .`C V^\  
} @Z\~  
S]2 {ZDP  
同时也要修改assignment的operator() \3PE+$  
-fIc4u[  
template < typename T2 > w}<^l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NW.XA! =E)  
现在代码看起来就很一致了。 ?~2Bi^W5  
!0fI"3P@r  
六. 问题2:链式操作 YL^Z4: p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XizPMN5a  
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。 LD55n%|0`H  
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。 m4/}Jx[  
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#H]\ P'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v$$]Gv(  
Q_}/ Pn$1  
template < typename T > ; Zq/eiB  
struct result_1 }e=e",eAT  
  { A 0#Y, 1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yr4ou  
} ; mtw9AoO  
g"y?nF.&F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BXTN>d27  
aR:<<IF\  
template < typename T > LV.&>@*  
struct   ref [b`6v`x  
  { #@_ 1fE  
typedef T & reference; ^Rmoz1d  
} ; ,k*F`.[  
template < typename T > _+zVpZ  
struct   ref < T &> 1!/-)1t  
  { jp m#hH{R  
typedef T & reference; |NEd@  
} ; Bxv8RB  
6GKT yN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JE)J<9gf  
u7muaSy  
template < typename T > Fp:3#Bh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :dDxxrs"  
  { 97x%w]kV  
  return l(t) = r(t); @}eNV~ROu  
} R$xY8+}V  
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。 P^(.tr3t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &|=?a cv  
4 =Fg!Eu<  
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 H7jTQW0rp5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j) 6G7T|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WEVl9]b'e+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^K*-G@B  
最后的布局是: OROqT~6G  
                Add ylkqhs&  
              /   \ d;g-3Pf  
            Divide   5 (9z|a ,  
            /   \ X,Zd=  
          _1     3 #{w5)|S#JD  
似乎一切都解决了?不。 g8Aj `O  
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。 D-iUN  
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。 lJj&kVHb  
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: MOLO3?H(  
#HDesen  
template < typename Right > !Mil?^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tw86:kYEz  
Right & rt) const S.]MOB dt  
  { q u:To7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Qd3BZ  
} ZeTL$E[E}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -aN":?8(G  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 irmwc'n]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 cUC17z2D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O#PwRud$  
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。 ^^ j/  
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? lE a W7j  
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: acP ;(t  
"7?t)FOo  
template < class Action > !VNbj\Bp  
class picker : public Action O*4gV}:G  
  { H%~Q?4  
public : 6JWGu/A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U6a z hi&,  
  // all the operator overloaded SW=aHM  
} ; *2#FRA#q  
P#F_>GB  
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。 7*g(@d  
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: ?.j,Bq5At  
2MT_#r_  
template < typename Right > ?w8p LE~E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const um}N%5GAa  
  { Fd}<Uote3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UU"d_~pp  
} =N;$0 Y(g  
&@"w-M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1:YAn  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 hy=u}^F.C  
I1~G$)w#  
template < typename T >   struct picker_maker %Il;B~t  
  { tgfM:kzw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .f+9 A>  
} ; RSFJu\0}N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jDJ.  
  { Hz5;Ruw'  
typedef picker < T > result; {N Y]L==H  
} ; N[]U%9[=2F  
-g<cinNSp  
下面总的结构就有了: tnNZ`]qY  
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。 pr)K{~m]{<  
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。 #a.\P.{L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kf&r21h  
至此链式操作完美实现。 u IF$u  
6_Fpca3L  
UMv"7~  
七. 问题3 0tSA|->(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j]#wrm  
jPj 2  
template < typename T1, typename T2 > KKV)DExv?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7_1W:-A7W  
  { !HvGlj@(|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =s6E/K  
} `M,Nd'5&|  
xV?*!m$V%R  
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: z6Fun  
yX3PUO9  
template < typename T1, typename T2 > phe"JNML  
struct result_2 IF& PGo  
  { Ys)+9yPPn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Sr-|,\/O  
} ; ( -xR7A  
\!m!ibr  
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? v^;-@ddr  
这个差事就留给了holder自己。 N JXa_&_  
    jjYM3LQcdP  
rXlx?GV  
template < int Order > { _-wG3f|  
class holder; ~.iA`${y%  
template <> xp~YIeSg  
class holder < 1 > 8IpxOA#jQ  
  { HKM~BL "X  
public : M9h<}mh\  
template < typename T > HUK" OH  
  struct result_1 (K<Z=a  
  { {WIY8B'c  
  typedef T & result; <( cM*kV  
} ; 3.B4(9:>,  
template < typename T1, typename T2 > ]v<d0" 2  
  struct result_2 aX:#'eDB  
  { 5DmCxg  
  typedef T1 & result; #"|"cYi,  
} ; iJEB ?y  
template < typename T >  dD:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T4Xtuu1  
  { 4,gol?a  
  return (T & )r; G OH  
} ,0BR-#  
template < typename T1, typename T2 > U8EJC .e&O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;5-R =e(KA  
  { ]sf2"~v  
  return (T1 & )r1; zoJ_=- *s  
} Wk7L:uK  
} ; P= &'wblm?  
2%`^(\y  
template <> D!c1;IHZ  
class holder < 2 > wwo(n$!\  
  { j!6elzg  
public : n9N#&Q"7m  
template < typename T > $+A%ODv  
  struct result_1 'y'T'2N3  
  { =U=e?AOG2  
  typedef T & result; [0h* &  
} ; vYYS .ve  
template < typename T1, typename T2 > dK[*  
  struct result_2 _{[k[]  
  { MV% :ES?  
  typedef T2 & result; M ' a&  
} ; ,Le&I9*%  
template < typename T > sM #!Xl;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V h Z=,m  
  { .WBI%ci  
  return (T & )r; ;Fx')  
} %~][?Y ><  
template < typename T1, typename T2 > 3Gc ,I:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TP{>O%b  
  { S`ax*`  
  return (T2 & )r2; hO5K\QnRL  
} "PZYgl  
} ; | De!ti  
}pbBo2  
^2C0oX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 XRClBTKF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x>U1t!'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b`(yu.{Jn  
9`)w@-~~  
return l(i, j) = r(i, j); + 9F^F>mu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NFrNm'v  
A2}Z *U(;  
  return ( int & )i; |h#DL$  
  return ( int & )j; JZs|~@  
最后执行i = j; ,k4z;  
可见,参数被正确的选择了。 >2]Eaw&W  
* i=?0M4S  
w{_e"N  
+A]&AkTw  
#[gcg]6c  
八. 中期总结 WF+bN#YJ  
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: B rez&3[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8O"x;3I9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kHt!S9r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &:;/]cwj  
H arFo  
@ChN_gd3!  
mXxZM;P[  
dNR7e   
-&qRo0^3  
九. 简化 3%It~o?  
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。 E9L!O.Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )ZS:gD  
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: K*([9VZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _7-"Vo X  
  +-*/&|^等 GVjv** U  
2. 返回引用。 g_rA_~dh  
  =,各种复合赋值等 e8~62O^  
3. 返回固定类型。 9f@#SB_H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5QqJ I#4~  
4. 原样返回。 kGB#2J  
  operator, yRgDhA  
5. 返回解引用的类型。 b5iIV1g  
  operator*(单目) hN>('S-cq  
6. 返回地址。 ^BF@j4*~  
  operator&(单目) wc<2Uc  
7. 下表访问返回类型。 ]7#^])>  
  operator[] 9s;!iDFn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xHM&csL  
  operator<<和operator>> M3ecIVm8(  
ir?Uw:/f  
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。 }vXA`)Ns  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }Q{ =:X9  
?#VP)A  
template < typename Left > N}8HK^n*  
struct value_return "Cb.cO$i;  
  { qB+:#Yrx/  
template < typename T > #U ",,*2  
  struct result_1 "sX [p  
  { +t7c&td\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n.Ur-ot  
} ; %0ll4"  
eZ8Y"i\!y  
template < typename T1, typename T2 > {f@xA  
  struct result_2 J9b?}-O)  
  { FT|/ WZR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9,iq"dQ  
} ; sx;V,"Y  
} ; vWnHC  
vOvxQS}dBp  
tj"v0u?zW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H#1*'e>  
e5WdK  
下面我们来剥离functor中的operator() >6.[i@RmWU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xa?6#  
)+jK0E1  
return l(t) op r(t) g9FVb7In_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ov~S2?E8  
return op l(t) 5CH-:|(;=  
return op l(t1, t2) oP|pOs\$p  
return l(t) op -7Aw s)  
return l(t1, t2) op a0V8L+v(  
return l(t)[r(t)] ?c=R"Yg$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  rvwl  
Ab^>z  
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: brYYuN|Vc  
单目: return f(l(t), r(t)); ;EE&~&*w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6*(h9!_T1  
双目: return f(l(t)); q/rHHuY}  
return f(l(t1, t2)); t9f4P^V`  
下面就是f的实现,以operator/为例 0aTEJX$iZ  
`aO@N(  
struct meta_divide RF,=bOr19  
  { Mu_mm/U_  
template < typename T1, typename T2 > RAv RNd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (N~zJ .o  
  { 8Y{}p[UFT  
  return t1 / t2; 0bnVIG2q  
} XoH[MJC  
} ; *Lb(urf  
0?5%  
这个工作可以让宏来做: Fl#VKU3h  
ERX|cc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !5E%W[  
template < typename T1, typename T2 > \ "dLMBY~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lkSz7dr@  
以后可以直接用 (8@h F#N1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :ET3&J L  
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 %_j?<h&  
(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。。。) -NflaV~  
>DL-Q\U  
>F\rBc&  
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 XTi0,e]5{u  
$3]E8t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "zeJ4f  
class unary_op : public Rettype {-v\&w  
  { y-)+I<M  
    Left l; a' >$88tl  
public : +EiUAs~H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +Qi52OG  
@8Q+=abz  
template < typename T > R.2KYhp ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x3I%)@-Z  
      { cO=UswIkwO  
      return FuncType::execute(l(t)); f@;>M9)<  
    } Z#TgFQ3u  
}eDX8b8emA  
    template < typename T1, typename T2 > \HP,LH[P:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z)<pqN  
      { 4|@FO}rK[l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0LHiOav  
    } .2{C29g  
} ; V=l Q}sBY  
Lm*LJ_+ B  
53u.p c  
同样还可以申明一个binary_op kq1M <lk  
|q!2i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {HRxyAI!  
class binary_op : public Rettype A^r [_dyZ  
  { 9tc@   
    Left l; &h4Z|h[01  
Right r; l=-d K_ I?  
public : \")YKN=W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HDW\S#  
1:;&wf  
template < typename T > LnRi+n[@7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A]SB c2   
      { !7Nz W7j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X$9D0;L  
    } R SWB!-  
48&KdbGX  
    template < typename T1, typename T2 > fssL'DD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4KSP81}/\  
      { I|3v&E 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kt* za  
    } / =Uv  
} ; "$:y03V  
JmJ,~_  
ry'^1~,  
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 &A5[C{x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TNPGw!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FO'. a  
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。 ZV<y=F*~f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ff#N|L'9_  
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。。。 %C E@}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o2e h)rtB  
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) Ko]h r  
下面是修改过的unary_op tv=FFfQ  
E?q'|f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > piiQ  
class unary_op 98%tws`  
  { (B/F6 X;o.  
Left l; IO&#)Ft  
  k2tX$\E  
public : (zLIv9$  
q!oZ; $  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z#E,96R  
NW>:Lz ?"  
template < typename T > 08jUVHdt  
  struct result_1 K{w=qJBM  
  { k;:u| s8NS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 36Z`.E>~L  
} ; U/&qV"Ih  
VQNH@g^gqr  
template < typename T1, typename T2 > ]zMBZs  
  struct result_2 }?qnwx.  
  { .HyiPx3^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K~ /V  
} ; V_d%g<n4  
UCj#t!Mw  
template < typename T1, typename T2 > Dp6"I!L<|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0?L$)T-B  
  { Xie dgy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n_Hn k4  
} 3{L vKe  
+VW]%6 +  
template < typename T > 2Ku#j ('  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y`@4n.Q  
  { vls> 6h  
  return OpClass::execute(lt(t)); [c!vsh]^  
} WT {Cjn  
Joo)GIB  
} ; <C`eZ}Qqv  
r|F,\fF  
<@j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hE#8_34%s  
好啦,现在才真正完美了。 x w83K  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7<Js'\Z  
n|,Vm@zV  
template < typename Right > ~u`! Gi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EkAqFcKLq  
  { yrYaKh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;Wh[q*A  
} [^=8k2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `IRT w"  
?&nz  
i@j ?<  
<:7e4#  
;3}b&Z[N]  
十. bind d@4=XSj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Fl>j5[kLZ  
先来分析一下一段例子 ,F9wc<V8  
4wD^?S!p  
Q)X\VQcgj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &J@ZF<Ib  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yWk:u 5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C)^\?DH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 vCo}-b-j  
我们来写个简单的。 B=/=U7T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &>4$ [m>n  
对于函数对象类的版本: 9U1!"/F  
g#3x)97Z  
template < typename Func > |wn LxI  
struct functor_trait F7Yuky  
  { I%*Z j,>  
typedef typename Func::result_type result_type; IX3 yNTW"L  
} ; um;U;%?Q  
对于无参数函数的版本: pG=zGx4  
s"F,=]HQ!G  
template < typename Ret > oqo8{hrdHk  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W&[9x%Ba  
  { |Qq'_4:  
typedef Ret result_type; W]7?;#Hpk  
} ; /!8:/7r+W  
对于单参数函数的版本: F qyJ*W\1  
dsoRPX']=  
template < typename Ret, typename V1 > BU\NBvX$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  cJ{P,K  
  { xx#Ef@bS  
typedef Ret result_type; 9.}3RAB(cv  
} ; r~a}B.pj  
对于双参数函数的版本: [/^g) ^s:  
m,_oX1h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1fp&"K:yR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a' fb0fz  
  { 1@@]h!>k:  
typedef Ret result_type; ~;a* Oxt  
} ; )p](*Z^  
等等。。。 GDe$p;#"9g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IN*Z__l8j`  
&1n0(qB  
template < typename Func > ?Ir6*ZyY  
struct func_return \srOU|  
  { <"9Z7" >  
template < typename T > .qP zd(<T7  
  struct result_1 n8C {Okr  
  { !}m 8]&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }E_zW.{!  
} ; R dzIb-  
V:npcKpu  
template < typename T1, typename T2 > iKO~#9OF  
  struct result_2 [qo* ,CRz  
  { Qd=/e pkm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8[XNFFUZs  
} ; z`6KX93  
} ; xBd% e-r  
@}}1xP4Sr  
]z@]Fi33Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R|yTUGY  
HM x9M$  
template < typename Func, typename aPicker > /;[')RO`  
class binder_1 !2,.C+,  
  { 3c"{Wu-}  
Func fn; VAz+J  
aPicker pk; !1]xKNp ]  
public : U_04QwhK7  
";%1sK  
template < typename T > $x<-PN  
  struct result_1 {GY$J<5=  
  { }zLE*b,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z}|'&O*.F  
} ; }:A kpm  
}?$Mh)  
template < typename T1, typename T2 > A-5%_M3\G  
  struct result_2 #wcoLCjs)  
  { iWsIc\!+,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~'Hwszp b  
} ; *9 xD]ZZF  
|9@;Muq;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D=+sD"<|  
7X"cu6%\  
template < typename T > d DTt_B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^B>6 !  
  { 3J{'|3x  
  return fn(pk(t)); z5zm,Jw  
} n$K_KU v  
template < typename T1, typename T2 > $~l :l[Zs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -R]S)Odml  
  { MsiSC  
  return fn(pk(t1, t2)); n%hnL$!z  
} vOU -bF%u  
} ; ekXHfA!i%  
36z{TWF  
Sx7xb]3XI"  
一目了然不是么? NH!! .Z"  
最后实现bind 'L7.a'  
@A%`\Ea%  
C.Yz<?;S  
template < typename Func, typename aPicker > 0 $r{h}[^c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5VS<I\o}  
  { NjLd-v"2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^YV[1~O  
} < XU]%}o  
"O{sdVS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <7+.5iB3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 UKdzJEhG  
GWsFW[T?~  
十一. phoenix `,z{70  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mE1*F'0a  
.FyC4"b=c  
for_each(v.begin(), v.end(), #:X :~T  
( <U";V)  
do_ 16U@o>O  
[ -rBj-4|"  
  cout << _1 <<   " , " c_ i;'  
] _`_$U MK;  
.while_( -- _1), ]H*=Z:riu  
cout << var( " \n " ) )ALcmC?!#  
) ?UzHQr  
); p;HZA}p \  
6\L,L &  
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: G}x^PJJt  
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 7Udr~ 0_)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g|Cnj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ">7 bnOJ  
A.Njn(z?Lz  
c s> W6  
template < typename Cond, typename Actor > nN: i{t4f  
class do_while Yi3DoaS;"  
  { kBkhuKd)V  
Cond cd; += QboUN  
Actor act; u&:jQ:[  
public : c|XnPqo;f  
template < typename T > E6uIp^E  
  struct result_1 43YusUv  
  { x$t=6@<]  
  typedef int result_type; o5d)v)Rx=  
} ; pE#0949  
& |r)pl0$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;NEHbLH#F  
<_}u5E)7(  
template < typename T > _XN sDW4|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xK f+.6 wz  
  { gw-l]@;1  
  do  _~r>C  
    { "&~Um U4CN  
  act(t); *e=e7KC6kI  
  } RN;Tqq):  
  while (cd(t)); 6K6ihR!d  
  return   0 ; V*)gJg  
} 6Yu8ReuL  
} ; _F$?Z  
%%#zO Z  
5E]I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %NuS!v>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Sn0 Gw  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7_LE2jpC,5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Lgy}Gm8u5  
下面就是产生这个functor的类: }6\p7n  
3Dy.mtP  
5,A/6b  
template < typename Actor > 2KU [Yd  
class do_while_actor F C"dQ  
  { ><Z2uJZ4x  
Actor act; 8AK#bna~-  
public : gC?k6)p$N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @uHNz-c  
16AYB17  
template < typename Cond > 9tJiIr8i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9 ItsK  
} ; ^#Shs^#  
tkA '_dcIC  
crUXpD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dS-l2 $n  
最后,是那个do_ 2Tp.S3  
~<aCn-h0  
m$3&r2vgi  
class do_while_invoker m]85F^R0  
  { aX~7NslR  
public : Vki3D'.7N  
template < typename Actor > UGIyNMY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o(}vR<tD\  
  { TMbj]Mso  
  return do_while_actor < Actor > (act); ) Limt<S  
} ke/QFN-`  
} do_; 9G&l{7=  
N=(rl#<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6g)21Mh#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |<OZa;c+  
最后来说说怎么处理break和continue 3 *ZE``  
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。 &BP%~  
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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