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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l6YToYzE2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BA1|%:.   
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, N2 vA/  
FEdWe\E  
m!Iax]D{  
tA*hh"9  
  class filler KGVAP  
  { GT -(r+u  
public : F(yx/W>Br_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BdK2I!mm  
} ; xK8n~.T('  
CY"iP,nHl  
dn"&j1@KY  
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: 5BztOYn,  
U c6]]Bbc  
5tSR2gG#K,  
7tEK&+H`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }I1A4=d  
"0,d)L0,"  
\`nRgY SE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q|!}&=  
w<m) T  
m|7lDfpb  
} Fw/WD  
二. 战前分析 gK`o ;` ^  
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。 nb -Je+  
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 pPC_ub  
0:,8Ce  
X2 Z E9b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C4#EN}  
  /* --------------------------------------------- */ iva?3.t  
vector < int *> vp( 10 ); rO_|_nV[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r`; "  
/* --------------------------------------------- */ 01/?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Mp8FYPjZ  
/* --------------------------------------------- */ #6jdv|fu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r_5k$u(  
  /* --------------------------------------------- */ 6I)1[tU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dzK]F/L]  
/* --------------------------------------------- */ ?r`UBR+[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {3jV ,S  
4f}:)M$5  
?|&plf |  
\Y EV 5  
看了之后,我们可以思考一些问题: &TpzJcd"  
1._1, _2是什么? A3\%t@y  
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。 fP6]z y^ *  
2._1 = 1是在做什么? !hBzT7CO  
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。 __FhuP P  
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。 ;}=4z^^5  
!Q`vOVSUD  
z_Nw%V4kr  
三. 动工 +cDz`)N,,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^kS44pr\Q  
R)%1GG4  
uV\ _j3,2  
d1MVhE  
template < typename T > *jBn ^  
class assignment R^fk :3  
  { AADvk_R  
T value; :4{;^|RgU  
public : Uf:G,%OYi  
assignment( const T & v) : value(v) {} V4('}Q!  
template < typename T2 > + lha=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 97$1na3gq  
} ; #WOb&h  
7c:5 Ey  
aCL_cVOMR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W?(^|<W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fu K(SP3  
";)SA,Z  
.szs?  
[jOvy>2K]  
  class holder *ybwl Lg  
  { OMr&f8  
public : 80/6-_g(  
template < typename T > ?pT\Ft V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  Ji>  
  { m &U $V  
  return assignment < T > (t); WIe2j  
} U 0$?:C+?  
} ; K?y!zy  
`kx+Kc  
)u. ut8![T  
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: [7QIpt+FSo  
|_Y[93 1<  
  static holder _1; &"90pBGK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W6Os|z9&|  
lL*k!lNs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }F*u 9E  
而不用手动写一个函数对象。 uq}>5  
oEqt7l[I{  
_ ]W }6?i  
{ .z6J)?J2  
四. 问题分析 ;'o:1{Y  
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。 R!v ?d2  
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。 -&#H@Gyw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #-QQ_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bS0z\!1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l_G&#sQ0  
b,?@_*qv+  
五. 问题1:一致性 hBSci|*f  
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?| Lv;R8^n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .K`^n\T t  
'qosw:P  
struct holder }tH$/-qnJE  
  { J,8Wo6  
  // [WOLUb  
  template < typename T > %N"9'g>  
T &   operator ()( const T & r) const p'2ZDd =v  
  { u 1?1x  
  return (T & )r; I b)>M`J  
} Ha~g8R&  
} ; oSb,)k@  
&{s`=IeN  
这样的话assignment也必须相应改动: mkfU fG&  
 oQrkd:  
template < typename Left, typename Right > T~nmEap  
class assignment ZaCUc Px  
  { *):xK;o  
Left l; cuJ%;q=;  
Right r; 2?]NQE9lA  
public : s W#}QYd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ksp!xFk  
template < typename T2 > RVxlN*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !MOgM  
} ; 3^>D |  
XO)|l8t#$=  
同时,holder的operator=也需要改动: e ;4y5i  
*wml 4lh  
template < typename T > =[O;/~J%:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const axTvA(k9  
  { k+^-;=u 6<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t3TnqA  
} a0Y/,S*K  
wIW]uo/=  
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。 E(i<3U"4h[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N'L3Oa\%  
q4XS E,  
return l(rhs) = r; : "[dr~.  
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。 @"jV^2oY1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $<)k-Cf  
f IUz%YFn  
template < typename Tp > H];QDix?  
class constant_t yNk9KK)  
  { M(,npW  
  const Tp t; J$)lYSNE  
public : C0\A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AiXxn'&i  
template < typename T > P^-tGo!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SwESDo)  
  { 7o$4ov;T  
  return t; l$%mZl  
} r)jj]$0  
} ; _rQM[{Bkg  
@_&@M~ u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w5I +5/I  
下面就可以修改holder的operator=了 8oI)q4V  
NX?J  
template < typename T > Ybr&z7# 2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +DwyMzeE  
  { P)?)H]J"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nw3CI&Y`  
} [XA  f=x  
tqY)  
同时也要修改assignment的operator() +zpmy3Q  
sjLI^#a  
template < typename T2 > Vi~9[&.E\!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } em@\S  
现在代码看起来就很一致了。 kcd~`+C  
pZR KM<k  
六. 问题2:链式操作 $ctY#:;pV{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;J3az`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 IrU}%ZVV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 x\vb@!BZ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 LPgP;%ohO/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {`0GAW)q  
b {e nD  
template < typename T > 8=^o2&  
struct result_1 MtAD&+3$  
  { ?`Oh]2n)6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jI$}\*g  
} ; n<;T BK  
sF?N vp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .7-Yu1{2  
i[b?W$]7  
template < typename T > pIh%5Z U  
struct   ref uy~KJn?Tu  
  { Az2HlKF"L  
typedef T & reference; s9 '*Vm  
} ; Cc:m~e6r  
template < typename T > YShtoaCx>  
struct   ref < T &> GI}h )T  
  { z T|]!',  
typedef T & reference; .'Vjs2 2  
} ; XDvT#(Pu  
NJb5HoYZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `jR;RczC  
N{@kgc  
template < typename T > p&=F:-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @b=b>V[d6  
  { 8S1%;@c  
  return l(t) = r(t); CtwMMZXX3  
} |[x) %5F  
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。 dB7E&"f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XfF Z;ul  
?U]/4]  
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 yi3@-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'z\K0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T!o 4k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rt5UT~  
最后的布局是: ~:."BA  
                Add =4 &/Pr  
              /   \ h3.wR]ut  
            Divide   5 pmAir:  
            /   \ K /h9x9^  
          _1     3 jp2AU,Cl  
似乎一切都解决了?不。 AF5.gk=  
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。 SGMLs'D   
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。 9viQ<}K<  
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: r=dFk?8XbC  
8Z>ZjNG  
template < typename Right > uY;-x~Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7SE=otZ>  
Right & rt) const ~SkdP7 )  
  { IMzhEm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LQSno)OZ  
} EAq/Yw2$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LV{a^!f`y  
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。 ?\:ysTVu  
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。 j'i-XIs  
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。 sbOa] 5]  
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。 [#H$@g|CT  
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? @W|}|V5  
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: HUurDgRi]  
@Nb&f<+gi  
template < class Action > { hUbK+dKZ  
class picker : public Action Qh-k[w0  
  { $~4ZuV%  
public : Nko;I?Fn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Rxld$@~-(]  
  // all the operator overloaded ZWW:-3  
} ; Y'kD_T`f,  
pDD0 QO  
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。 [vpZ3;  
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: @AL,@P/9=  
^1U2&S  
template < typename Right > V 0R;q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6sl*Ko[  
  { Vin d\yvM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); , %X~/V  
} X\\WQxj  
;<%~g8:XL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C\UD0r'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。 mfLS< /A  
.EGZv (rz&  
template < typename T >   struct picker_maker tsq]QTA*  
  { ^<xpp.eY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \}t(g}7T  
} ; GOHRBV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JI5?, )-St  
  { ^lB'7#7  
typedef picker < T > result; XXacWdh \  
} ; (`gqLPx[  
;ej;<7+  
下面总的结构就有了: /AWV@ '  
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。 :*TfGV  
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。 xtN%v0ZZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v]gJ 7x  
至此链式操作完美实现。 P5Ms X~mT  
l"!.aIY"e  
yef@V2Z+  
七. 问题3 `p9h$d  
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。 [-_u{j  
m6QlIdl  
template < typename T1, typename T2 > oUR'gc :  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Ac ' }O  
  { ZVEq{x1Zc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o <8L, u(U  
} $zq`hI!1  
9)s=%dL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "YHqls}c  
Z6SM7? d  
template < typename T1, typename T2 > z^S=ji U++  
struct result_2 30g-J(Zg  
  { )Z0pU\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  V3K  
} ; `TKe+oS)  
a /X@5kr{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? LnvC{#TFO  
这个差事就留给了holder自己。 fLAOA9  
    JC}y{R8  
jR\&2;T  
template < int Order > gO4` e(W  
class holder; Z1u{.^~^z  
template <> 8$-(%  
class holder < 1 > 828E^Q"<  
  { zCj]mH`es'  
public : %7pT\8E5  
template < typename T > >Rs:Fw|jro  
  struct result_1 c&IIqT@Gb0  
  { >V@-tT"^:  
  typedef T & result; XJDp%B  
} ; [Hy0j*  
template < typename T1, typename T2 > u!?.vx<qy  
  struct result_2 5E?{>1  
  { ,*8}TIS(s  
  typedef T1 & result; yb56nd  
} ; $S|bD$e  
template < typename T > |2AK~t|t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j%Y`2Ra  
  { V9NE kS  
  return (T & )r; #, W7N_mt  
} 0Pu$1Fp  
template < typename T1, typename T2 > 3D[IZ^%VtM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `omZ'n)  
  { *xA&t)z(i  
  return (T1 & )r1; xR q|W4ay  
} B<J} YN  
} ; ^aN;M\  
?SRG;G1  
template <> f"q='B9_T\  
class holder < 2 > Wd?(B4{  
  { ?kX$Y{M}  
public : 4a00-y='  
template < typename T > i5w  
  struct result_1 ]re1$ W#*  
  { )t{?7wy  
  typedef T & result; L0Bcx|)"$`  
} ; h)7{Cj  
template < typename T1, typename T2 > ;'NB6[x  
  struct result_2 %fnL  
  { 6%~ Z^>`N  
  typedef T2 & result; q3TAWNzI0  
} ; 3qE2mYK  
template < typename T > eaCv8zdX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1|l'oTAA  
  { Y` Oz\W  
  return (T & )r; c#|!^gjf  
} X zgJ@  
template < typename T1, typename T2 > <Qu]m.z[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q+5g+9  
  { ^.aFns{wv  
  return (T2 & )r2; C,Q>OkSc  
} yt}Ve6  m  
} ; "C&l7K;bp  
[U.3rcT"N  
zMxHJNQ\D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wZ6LiYiHl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: URdCV{@42  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Lqq RuKi  
;D&FZ|`(u  
return l(i, j) = r(i, j); [Nbs{f^J=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vx62u29m  
|RS9N_eRt  
  return ( int & )i; +KgLe>-}  
  return ( int & )j; FY+0r67]  
最后执行i = j; w4P?2-kB  
可见,参数被正确的选择了。 .w/w] Eq  
Q^>"AhOiU  
rg64f'+Eug  
X*hY?'Rp  
YAQ]2<H  
八. 中期总结  yaza  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: P~`gWGC}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @?lmho?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]Qm$S5tU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XFKe6:  
3cfW|J  
w=H   
GcaLP*%>B  
3 5;|r  
}7&.FV "  
九. 简化 k/o"E  
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。 EKo!vie G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _b|mSo,{Y  
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: j>Wb$p6S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c u*8,*FU  
  +-*/&|^等 6RV42r^pf  
2. 返回引用。 A?V}$PTlx  
  =,各种复合赋值等 6U~AKq"+f  
3. 返回固定类型。 67/JsL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z> Jm  
4. 原样返回。 CAg~K[  
  operator, {~q"Y]?  
5. 返回解引用的类型。 _W]R|kYl$'  
  operator*(单目) dZ}gf}.v  
6. 返回地址。 t66Cx  
  operator&(单目) g<U\7Vp\1  
7. 下表访问返回类型。 NU[{ANbl  
  operator[] ._'AJhU$0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z,dh?%H>X  
  operator<<和operator>> hS&3D6G t  
@ =g Px  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U[7 &   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S v3O${B|  
w3l2u1u  
template < typename Left > m#6RJbEz  
struct value_return *g7BR`Bt]z  
  { Y\s ge  
template < typename T > EMy>X  
  struct result_1 @'n07 5)h  
  { /c2| *"@X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JC6?*R  
} ; d8D028d  
"[h9hoN  
template < typename T1, typename T2 > tSibz l~  
  struct result_2 "y~tAg  
  { R|&jvG=|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H.ha}0 J  
} ; g{PEplk  
} ; E$O-\)wY0  
-YvnX0j+  
!UHWCJ< <w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x -;tV=E}  
n vzk P{  
下面我们来剥离functor中的operator() ,GO H8h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EPeKg{w  
($QQuM=  
return l(t) op r(t) RZMR2fP%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Iu" 7  
return op l(t) #BtJo:  
return op l(t1, t2) ri.}G  
return l(t) op phCItN;  
return l(t1, t2) op V[DiN~H  
return l(t)[r(t)] [G!#y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lo!^h]iE!  
;Aqj$ x  
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: >lPWji'4;  
单目: return f(l(t), r(t)); (8"advc6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _(7f0p  
双目: return f(l(t)); j xc^OsYj  
return f(l(t1, t2)); _:+hB9n s  
下面就是f的实现,以operator/为例 p~Wy`g-  
L(RI4d  
struct meta_divide W kP`qD3  
  { L2\<iJA}c  
template < typename T1, typename T2 > +H{TV#+r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q4MR9ig1E_  
  { {,NF'x4$  
  return t1 / t2; [?>\]  
} s5s'[<  
} ; -v %n@8p  
px${ "K<  
这个工作可以让宏来做: .9NYa|+0  
n2A ; `=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k\76`!B  
template < typename T1, typename T2 > \ }G/!9Zq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UaCfXTG  
以后可以直接用 <aQ<Wy=\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RCqd2$K"J+  
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 A3mvd-k  
(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。。。) ?3 S{>+'  
)4#YS$B$@)  
)JrG`CvdU  
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 q-hREO  
\s?8}k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jK-b#h.gL  
class unary_op : public Rettype C'7DG\pr  
  { r'(*#  
    Left l; `92P~Y~`W  
public : c_4K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rnyXMt.q  
;rRV=$y  
template < typename T > 38mC+%iC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q6'Q-e)  
      { !8e;3W  
      return FuncType::execute(l(t)); ~&< Ls  
    } }el7@Gv  
Xj9\:M-  
    template < typename T1, typename T2 > a[_IG-l|i4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uG$*DeZti  
      { $ \+x7"pI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +70x0z2  
    } \Up~ "q>Kb  
} ; b4qMTRnv  
YP Qix  
S6g_$ Q7  
同样还可以申明一个binary_op ?$K.*])e  
YK\pV'&+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j1rR3)oP  
class binary_op : public Rettype q|{z9V<  
  { ,!40\"A  
    Left l; /\{emE\]  
Right r; ?9;CC]D  
public : lc8g$Xw3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %*NED zy  
ff;~k?L  
template < typename T > P;`Awp?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jF-:e;-  
      { 9}wI@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 43 vF(<r&f  
    } ..kFn!5(g  
]Cs=EZr  
    template < typename T1, typename T2 > %VGW]!QR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ld 0*)rI#  
      { Lf)JO|o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d#OAM;0}5  
    } d_,Ql708f  
} ; +%f6{&q$  
;W T<]  
f^-ot@w  
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 ;F|#m,2Q-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 riL|B 3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KL6B!B{;  
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。 2!6E~<~HC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d>?C?F  
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。。。 9Fy 'L#%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 le' Kp V  
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) OwT_W)$  
下面是修改过的unary_op ,CI-IR2  
a>6D3n W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q6HghG  
class unary_op A%2B3@1'q  
  { HC} vO0X4  
Left l; \HIBnkj)3n  
  1c{m rsB  
public : }N} Js*  
2-DG6\QX|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U)xebU.!S  
}h sNsQ   
template < typename T > DZ @B9<Zz{  
  struct result_1 dk^jv +  
  { et/:vLl13  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <(@Z#%O9)  
} ; i\_LLXc  
D w/vXyZ  
template < typename T1, typename T2 > Ims?  
  struct result_2 rFGPS%STS  
  { k33\;9@k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zf1 uK(6X  
} ; *;)O'|  
ZH|q#< {l  
template < typename T1, typename T2 > 2{.g7bO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yj'9|4%+|  
  { I-}ms  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [-VK! 9pQ  
} $OG){'X  
,oUzaEX  
template < typename T > B~E">}=!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @dk-+YxG  
  { h (q,T$7 W  
  return OpClass::execute(lt(t)); +SF+$^T  
} '#yqw%  
4#}aLP  
} ; er5!n e  
UOFb.FRP>  
mI5J] hk  
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 ;:_AOb31N  
好啦,现在才真正完美了。 J;NIa[a  
现在在picker里面就可以这么添加了: KJV8y"^=Q  
tT!' qL.*  
template < typename Right > [|ZFei)r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "0uM%*2  
  { ]\KVA)\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tewp-M KA  
} <$yA*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `u}_O(A1pA  
mZ2CG O R  
:{N*Z}]  
6`7tTn?n  
"T_9_6tH  
十. bind a7c`[   
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。 /='0W3+o*L  
先来分析一下一段例子 ,@c1X:  
*1Bq>h:  
t VO}{[U}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z &X l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $1 "gFg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L /:^;j`c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 faDS!E' +  
我们来写个简单的。 NuPlrCy;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n<bU'n  
对于函数对象类的版本: jan}}7Dly  
41Z@_J|&  
template < typename Func > ,|d9lK`"P  
struct functor_trait _Iminet  
  { iMJt8sd  
typedef typename Func::result_type result_type; l99Lxgx=  
} ; b6 %m*~  
对于无参数函数的版本:  NdRcA  
_,!0_\+i  
template < typename Ret > e2v`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {daX?N|V  
  { +HBizJ9K  
typedef Ret result_type; L~- /'+  
} ; pDZewb&cA  
对于单参数函数的版本: m_*wqNFA6  
7bk77`qWr  
template < typename Ret, typename V1 > uDie205  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `v!. ,Yr  
  { wv\K  
typedef Ret result_type; p~@,zetS  
} ; h\UKm|BZ  
对于双参数函数的版本: L4Zt4Yuw  
~w3u(X$m"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mP&\?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CdF;0A9.3  
  { tO{{ci$-T  
typedef Ret result_type; !h4T3sO  
} ; mA{?E9W  
等等。。。 udqrHR5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TG}owG]]  
y62f{ks_/  
template < typename Func > sJ|pR=g)!  
struct func_return n!4\w>h  
  { yf9"Rc~+  
template < typename T > ^T!Zz"/:  
  struct result_1 ,_u7@Ix  
  {  I8?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .p! DVQ"a  
} ; YK)m6zW5  
gMI%!Y  
template < typename T1, typename T2 > }yK7LooM  
  struct result_2 x6`mv8~9Db  
  { wx*?@f>u^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q"dq_8\`U  
} ; It[51NMal  
} ; c'i5,\ #X  
gSwV:hm  
UqI #F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7S }0Kuk)  
VkFh(Br<{  
template < typename Func, typename aPicker > a2B71RT~  
class binder_1 q13fmK(n-5  
  { -*' ?D@l  
Func fn; %`C*8fc&  
aPicker pk; BQ0?B*yqd  
public : >8_y-74  
7A\`  
template < typename T > o6MFMA+vi  
  struct result_1 3W7^,ir  
  { :awkhx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OP1` !P y  
} ; ^$: w  
QFx3N%  
template < typename T1, typename T2 > QT,T5Q%JP:  
  struct result_2 d$3rcH1  
  { h p|v?3(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QEs$9a5TE  
} ; T&_&l;syA  
#gQn3.PX+y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ByY2KJ7  
RqTO3Kf  
template < typename T > 8TFQ%jv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5`.CzQVb  
  { JJd qdX;  
  return fn(pk(t)); RRt(%Wm*  
} &YXJ{<s  
template < typename T1, typename T2 > "tCTkog3]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `MVqd16Y  
  { G x[ZHpy;  
  return fn(pk(t1, t2)); aj`&ca8  
} P~trxp=k  
} ; rw'+2\  
'(5GR I<  
GM6, LzH  
一目了然不是么? ELCNf   
最后实现bind 3%+ ~"4&  
"Au4&Fu  
KrpIH6  
template < typename Func, typename aPicker > *&I>3;~%^}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ljd`)+`D  
  { |/gt;H~:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eB5>uKa  
} J{ju3jo  
4f\NtQ)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W'@ |ob  
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。 M- ^I!C  
bp?5GU&Uy  
十一. phoenix ln82pQD2Y~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EH |+S  
<c}@lj-j  
for_each(v.begin(), v.end(), v1:.t  
( +yP!7]  
do_ uxf,95<g)  
[ $.jG O!  
  cout << _1 <<   " , " X+;[Gc}(W  
] ?Zb+xNKJ(  
.while_( -- _1), dQj/ Sr  
cout << var( " \n " ) i5}Zk r  
) DO: ,PZX  
); J9mK9{#q  
<T_3s\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bTD?uX!^@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor cT'Bp)a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XGSFG ~d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 072C!F  
IA`voO$  
8TP$?8l  
template < typename Cond, typename Actor > AY/.vyS  
class do_while vXDs/,`r  
  { 7S{qo&j'  
Cond cd; L"bJ#0m  
Actor act; |owr?tC  
public : a4,V(Hlm  
template < typename T > i|^Q{3?o#  
  struct result_1 ! UT'4Fs  
  { ;@ePu  
  typedef int result_type; c|?(>  
} ; ~tp]a]yV  
uos8Mav{E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]@$^Ju,  
cLZ D\1Mt  
template < typename T > P=n_wE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yqs=jTq`{  
  { c< $<n  
  do *igmi9A  
    { T3{O+aRt  
  act(t); TWRP|i!i  
  } z0 9Gp}^;  
  while (cd(t)); oV%:XuywT  
  return   0 ; VExhN';  
} B(W~]i  
} ; Uc tlE>X`  
+dCDk* /m  
0/Q_% :  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \jC) ;mk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9lYKG ^#D  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 { W,5]-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 & BPYlfB1  
下面就是产生这个functor的类: d1D f`  
DN2 ]Y'  
s>>&3jfM  
template < typename Actor > (e7!p=D  
class do_while_actor d {!P c<  
  { , /.@([C  
Actor act; Q#p)?:o/  
public : *wTX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W3.[d->X  
!K-1tp$  
template < typename Cond > $nE{%?n-#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =0cTct6\  
} ; OR@ 67Y  
9kD#'BxC  
^)dsi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CPJ<A,V  
最后,是那个do_ doanTF4Da  
|=}+%>y_  
&ivU4rEG  
class do_while_invoker >#G%2Vp  
  { lM\dK)p21O  
public : WESD^FK  
template < typename Actor > bsQ'kBD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NljpkeX'  
  { (ks>F=vk*  
  return do_while_actor < Actor > (act); I*-\u  
} 8&@=Anc&q  
} do_; m^ xTV-#l@  
e)e(f"t6Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qR@ES J_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lvf<g}?4  
最后来说说怎么处理break和continue Z[@ i/. I  
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。 t utk*|S  
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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