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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +HNQ2YZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \p.ku%{  
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, Byon2|nf7  
OrHnz981K  
lB,.TK  
xAsbP$J:  
  class filler Ww@R ewo  
  { IX-ir  
public : VTD'D+ t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :eDwkzlHH  
} ; H+-9R  
pi+m`O   
BLfoU_Z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J5IQ  
2E;*kKw[  
eja_+`cJ  
z$;z&X$j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DN!:Rm uc  
oc>,5 x  
M,:GMO:?a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?-J\~AXL  
J,k9?nkY /  
;Cm%<vW4!  
7LKNEll  
二. 战前分析 y~;Kf0~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zZseK  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 sJ!AI n<  
/O+,vRw\A  
><5tnBP|+L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WM:we*k8h  
  /* --------------------------------------------- */ "w=.2A:q  
vector < int *> vp( 10 ); 7+=fD|Cl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]0g<][m  
/* --------------------------------------------- */ lY0^Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &R>x;&Gj  
/* --------------------------------------------- */ b=.Ikt+y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HBeOK  
  /* --------------------------------------------- */ f0}+8JW5h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zR">'bM:  
/* --------------------------------------------- */ d+Pfi)+(I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BY6QJkI9x  
PWx2<t<;9  
&`GQS|  
_=8x?fC:rl  
看了之后,我们可以思考一些问题: sZ7{_}B  
1._1, _2是什么? EnZrnoGM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wSnY;Z9W_  
2._1 = 1是在做什么? @~xNax&^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4)i/B99k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /N]?>[<NW  
b$H{|[  
1]m]b4]  
三. 动工 K6{{\r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o%5^dX&[  
2t*@P"e!  
do C8!  
>kd&>)9v  
template < typename T > R"VmN2  
class assignment H5{d;L1[  
  { SX$v&L<  
T value; +QqYf1@F  
public : p.n+m[  
assignment( const T & v) : value(v) {} {w1sv=$+  
template < typename T2 > 7;+:J;xf66  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zw` Xg@;xP  
} ; fXEF]C  
s -~Tf|  
-!k"*P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <9B\('  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hj4Kv  
u+~Ta  
N{ @B@]  
D<]z.33  
  class holder -P^ 6b(  
  { _ ^r KOd  
public : {YT!vD9.  
template < typename T > 6$lj$8\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MyXgp>?~T  
  { AbC /  
  return assignment < T > (t); U5[xW  
} !g-|@W  
} ; %tT&/F  
! jm>  
oDXUa5x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }PTYNidlR  
RHZ5f0b4L  
  static holder _1; ri<E[8\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1D sgU6"  
a2 e-Q({  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N=YRYU o  
而不用手动写一个函数对象。 s+8 v7ZJ  
3i/$YX5@  
<b~KR8  
%qfql  
四. 问题分析 " qY Pi  
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。 G'{$$+U^K  
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。 mp:%k\cF|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A]id*RtY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *tC]Z&5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]L@VpHEj  
-^`]tF`M  
五. 问题1:一致性 ]cdKd)  
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?| uW3`gwwlU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3Sv<Viuo  
yCy4t6`e  
struct holder ,A T!:&<X  
  { NguJ[  
  // `9}\kn-</8  
  template < typename T > - &Aw] +  
T &   operator ()( const T & r) const wws)**]J8  
  { l*T> 9yC  
  return (T & )r; </ 3 Shq  
} ]([:"j  
} ; d h#4/Wa,  
rLw3\>y  
这样的话assignment也必须相应改动: n7>CK?25  
j'Z}; 3y  
template < typename Left, typename Right > eLXG _Qb"  
class assignment U?P5 cN  
  {  I0trHrX9  
Left l; G%_6" s  
Right r; +YVnA?r?  
public : }J"}5O2,b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -'*\KA@u  
template < typename T2 > Z6F>SL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g!;k$`@{E'  
} ; Mn7nS:  
St}j^i  
同时,holder的operator=也需要改动: 1bs 8fUPB3  
B:Ec(USe  
template < typename T > qPY OO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FTZ][  
  { fmC)]O%q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~GZ!;An  
} `!rH0]vy  
UE33e(Q<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L5=Tj4`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i>#[*.|P  
qfE>N?/  
return l(rhs) = r; =LEKFXqM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !g{9]"Z1T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f|G,pDL x  
<8nl}^d5  
template < typename Tp > {Hxvt~P  
class constant_t O&YX V  
  { HQlhT  
  const Tp t; g"gh2#!D  
public : S(<r-bV<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8@S7_x  
template < typename T > F[uy'~;@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |y=;#A  
  { W!|A3V35\:  
  return t; pcwkO  
} R L&z\S  
} ; -7\Rl3c  
SEsc"l8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ckFnQhW  
下面就可以修改holder的operator=了 R r7r5  
Rd7[e^HSN  
template < typename T > <20rxOEnf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 04>dxw)8  
  { <$!^LKKzA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !pY=\vK;  
} cz<8Kb/XV  
NfqJ>[}I+  
同时也要修改assignment的operator() {Wp+Y9c[  
ns`|G;1vv  
template < typename T2 > /c/t_xB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y Y4"r\V  
现在代码看起来就很一致了。 3";Rw9  
$@k[Xh  
六. 问题2:链式操作 mv9k_7<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YYfX@`\  
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。 S0?4}7`A  
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。 8l,`~jvU!*  
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。 "J:~Aa%_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xE%1C6~C<  
q2v:lSFY  
template < typename T > 0\3mS{s  
struct result_1 %Ci`O hT  
  { Z^?1MJ:`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0 ?kaXD  
} ; wc z|Zy  
h&Thq52R  
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: ?Ne@OMc  
=\CJsS.  
template < typename T > 9+<%74|,  
struct   ref $B6CLWB  
  { @pq#?  
typedef T & reference; *xm(K +j  
} ; HsrIw  
template < typename T > # D8Z~U,-  
struct   ref < T &> ,M@LtA3g  
  { ]iu}5]?)  
typedef T & reference; +oKp>-  
} ; g%()8QxE1  
l(X8 cHAi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a#H2H`%  
-<rQOPH%  
template < typename T > Nu !(7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C'8v\C9Ag  
  { Kjbt1n  
  return l(t) = r(t); eZDqW)x  
} ="E^9!  
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。 3I!xa*u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cI}qMc  
W_k;jy_{9  
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 4.]xK2sW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 56 6vjE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JNhHQvi\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HU[a b  
最后的布局是: 0Y rdu,c  
                Add RiHOX&-7  
              /   \ 4dy2m!  
            Divide   5 a^yBtb~,P  
            /   \ |Z%I3-z_DS  
          _1     3 [e1kfw  
似乎一切都解决了?不。 J6x#c`Y  
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。 yn&AMq ]o  
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。 Z4YQ5O5  
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: >~O36q^w  
hw[jVx  
template < typename Right > v(ABZNIn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IT,d(UV_  
Right & rt) const  ?39B(T  
  { 3f'dBn5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3L2@C%  
} .Q'/e>0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q^{Z"ifL  
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。 k2>gnk0  
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。 zqEMR>px  
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。 Qd~M;L O"i  
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。 e">$[IhXtV  
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? ;zy[xg.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: ejq2]^O4c  
J?/.|Y]e  
template < class Action > } sTo,F$  
class picker : public Action <^:e)W  
  { g=eYl_P6  
public : NOOP_:(7H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .Z=4,m>  
  // all the operator overloaded  =[Lo9Sg  
} ; $lkd9r1   
3/ sKRU  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )h(Dt(2Wm  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }7k!>+eQ  
g@WGd(o0)  
template < typename Right > a`}b'X:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const **\BP,]}  
  { i!zh9,i>M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZLA&<]Ad"$  
} 1_JxDT,=>  
nnBgTtsC]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u rGk_.f  
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。 wk { 9  
q|PB[*T  
template < typename T >   struct picker_maker QusEWq)}<  
  { StUiL>9T#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k;V4%O  
} ; {"33 .^=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q;O\tl  
  { f'/@h Na3  
typedef picker < T > result; JyPsRpi\  
} ; YT;b$>1v  
3#>;h  
下面总的结构就有了: U^_'e_)  
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。 yQwj [  
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。 m35Blg34  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A`4Di8'Me  
至此链式操作完美实现。 Q(lj &!?1k  
|_l\.  
>V~q`htth  
七. 问题3 } g  WSV  
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\S%Jq*  
uM0!,~&9|  
template < typename T1, typename T2 > \jn[kQ+pJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <}pwFl8C)  
  { % '>S9Ja3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G~ZDXQ>5CP  
} 7I;Give{  
H) g:<  
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: $[VeZ-  
DQg:W |A  
template < typename T1, typename T2 > l*[.  
struct result_2 Oq{&hH/'}  
  { 9IL#\:d1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p},6W,f  
} ; hq9b  
I`h9P2~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? LV:oNK(  
这个差事就留给了holder自己。 IY|;}mIF  
    ? WWnt^  
Kq/W-VyGh  
template < int Order > 'e-Nt&;  
class holder; v _Bu  
template <> i |>K  
class holder < 1 > k4_Fn61J/  
  { "s$v?voo  
public : cOUsbxYTD  
template < typename T > 8?']W\)  
  struct result_1 HMNjQ 1y  
  { = PldXw0  
  typedef T & result; 5YIi O7@4  
} ; ogv86d  
template < typename T1, typename T2 > K5(?6hr;  
  struct result_2 e,Xvt5  
  { *iF>}yhe  
  typedef T1 & result; 6w K=  
} ; -tT{h 4  
template < typename T > Tgp}k%R~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /vPh_1  
  { )!MeSWGq  
  return (T & )r; i;^ e6A>  
} LBtVK, ?  
template < typename T1, typename T2 > M;W{A)0i1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9\*xK%T+  
  { zMX7 #,  
  return (T1 & )r1; !TY4C`/  
} \s;]Tg  
} ;  ,[ +  
.LafP}%  
template <> f+0dwlIlC$  
class holder < 2 > ?PWD[mQE\  
  { Ze~ a+%Sb  
public : TQK>w'L  
template < typename T > b@N|sXt&C  
  struct result_1 !-r@_tn|  
  { mLD0Lu_Ob3  
  typedef T & result; +3vK=d_Va  
} ; :c,\8n  
template < typename T1, typename T2 > Rs)tf|`/  
  struct result_2 =HP_IG_  
  { BZ1@?3  
  typedef T2 & result; GQ&9by=}  
} ; 3a#637%  
template < typename T > +8[h&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @{.rDz  
  { yuswWc '  
  return (T & )r; 'q1)W'  
} ?7G?uk]3,@  
template < typename T1, typename T2 > N##T1 Qm)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~/[cZY @  
  { z>k6T4(  
  return (T2 & )r2; RrLQM!~  
} 1*?IDYB  
} ; N!;Y;<Ro_  
E?z 3&C  
Y,WcHE  
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{~-YzWho  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >;o^qi_$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *P:`{ZV7=W  
[x!T<jJ  
return l(i, j) = r(i, j); $ sEe0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Dc oTa-~  
3Q[]lFJ}F  
  return ( int & )i; qfppJ8L  
  return ( int & )j; s;}';#  
最后执行i = j; (T n*;Xjq  
可见,参数被正确的选择了。 9{i6g+  
qChS} Q  
J~ v<Z/gm  
4'+/R%jk"  
_@sqCf%|  
八. 中期总结 OjMDxG w  
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:  A`#v-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /lttJJDU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5#d"]7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~n]:f7?I  
8[f]9P/i  
xQ1&j,R]  
@)VJ,Ql$Y  
N3vk<sr@  
'n4zFj+S  
九. 简化 :@_CQc*yB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 n5S$Dl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FO3!tJ\L  
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: .IpwTke'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S_c#{4n  
  +-*/&|^等 peGXU/5.I  
2. 返回引用。 +?MjY[8j  
  =,各种复合赋值等 BEPDyy  
3. 返回固定类型。 3KB)\nF#%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L)Un9&4L  
4. 原样返回。 y+Q!4A  
  operator, p`{<q -  
5. 返回解引用的类型。 Fxv~;o#  
  operator*(单目) @Z@yI2#e  
6. 返回地址。 5[I> l  
  operator&(单目) jSVb5P  
7. 下表访问返回类型。 QwOQS %  
  operator[] 6JRee[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `ZV;Le '  
  operator<<和operator>> xkUsZ*X8B  
Ofqe+C  
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。 '.WYs!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?]kIztH  
4,H}'@Db}  
template < typename Left > FjiLc=RXXz  
struct value_return ?Dd2k%o  
  { t47 f$gq  
template < typename T > 34JkB+#a  
  struct result_1 5?9}^s4  
  { Vl^jTX5N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?{_dW=AQ1  
} ; [p4a\Qg0  
U@f3V8CPy  
template < typename T1, typename T2 > .RJvu$U2j  
  struct result_2 jGI!}4_  
  { Wf: AMxDm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '-w G  
} ; J5J3%6I  
} ; EF)kYz!@  
y*Ex5N~JC  
%l: %c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JEJ] '3  
wZfR>|f  
下面我们来剥离functor中的operator() /8W}o/,s5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dP)8T  
+qsdA#2  
return l(t) op r(t) uT;Qo{G^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1+#Vj#  
return op l(t)  PJk Mn  
return op l(t1, t2) -iH/~a  
return l(t) op )E6m}?H5  
return l(t1, t2) op wQ.ild  
return l(t)[r(t)] ;HqK^[1\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +#&2*nY  
ctt5t  
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: ;C{ 2*0"H|  
单目: return f(l(t), r(t)); u =rY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kP8Ypw&  
双目: return f(l(t)); /#>?wy<s ~  
return f(l(t1, t2)); ?r'b Z~  
下面就是f的实现,以operator/为例 : ] Y=  
BvX!n"QIb  
struct meta_divide +hXph  
  { zT_{M qY  
template < typename T1, typename T2 > ZV;#ZXch  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D"A`b{z  
  { #XJYkaL  
  return t1 / t2; !xe<@$  
} uu#ALB Jm  
} ; zKiKda%)  
lX5(KUN  
这个工作可以让宏来做: 83TN6gW  
/tt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aK1|b=gVj  
template < typename T1, typename T2 > \ P\N`E?lJL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g-*@I`k[  
以后可以直接用 h+Dg"j<[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) II~D66 bF  
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 sF|<m)Kt{W  
(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。。。) ^=R>rUCmv  
]4z?sk@  
{Lq uOC1  
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 [xI@)5Xk  
Y/@4|9!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4|++0=#D$  
class unary_op : public Rettype NaVZ)  
  { M6 0(yTm  
    Left l; H3a}`3}U  
public : vRT1tOQ$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [IV8  
zD)2af  
template < typename T > W*U\79H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1RcaE!\p  
      { SrHRpxy  
      return FuncType::execute(l(t)); dnNc,l&g  
    } $,h*xb.  
{SROg;vA  
    template < typename T1, typename T2 > pOS.`rSK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ze#LX4b I  
      { <[a9"G 7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &p4q# p7,  
    } z),l&7  
} ; !vett4C* K  
-{L[Wt{1  
\>I&UFfH)4  
同样还可以申明一个binary_op TR: D  
 "&C'K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &1B)mj  
class binary_op : public Rettype .6.oqb  
  { :5"|iRP'  
    Left l; 5RlJybN"o  
Right r; I{1w8m4O6  
public : g~Q#U;]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |0-5-.  
O[`n{Vl/  
template < typename T > M%B]f2C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Thc\{aV#  
      { NTVG'3o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^(&:=r.PC  
    } 2@^8{  
"$Rl9(}  
    template < typename T1, typename T2 > dks0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pK$^@~DE  
      { teM&[U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0BVMLRB  
    } WJJ!No P  
} ; !_V*VD  
ICV67(Ui  
ZC0F:=/K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .GS|H d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d~[ >%&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nGyY`wt&Rg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 44_n5vp,T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M)3h 4yQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P^1rNB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MK=:L   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) v3@)q0@  
下面是修改过的unary_op wmT3 >  
:l*wf/&z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9 -TFyZYU  
class unary_op (>)Y0ki}  
  { fh,Y#.V`  
Left l; |/r@z[t  
  ];Z_S`JR  
public : N 8mK^{  
/nC"'d(#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (cA=~Bw[=  
S liF$}J  
template < typename T > VDQ&Bm JE  
  struct result_1 LU%g>?m.]  
  { <vbk@d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hr)TC-  
} ; !TG"AW  
r{Fu|aoa;5  
template < typename T1, typename T2 > 6|9];)  
  struct result_2 } 10Dvt>+  
  { wePMBL1P*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2poU \|H  
} ; +  ^~n09  
/?by4v73P  
template < typename T1, typename T2 > A 7TP1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9`vse>,-hg  
  { 2@A7i<p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L(X:=) !K0  
} s!UC{)g,  
-4HI9Czts  
template < typename T > W;0_@!?mr}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cLB"<mG  
  { $x`U)pv  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ya,>E@oc  
} \W$>EH  
%7L'2/Y2x  
} ; ~}TVM%0RTq  
Rhr]ML  
\w`Il"}V  
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 qnT:x{o  
好啦,现在才真正完美了。 6%fU}si,  
现在在picker里面就可以这么添加了: az19-QIcg  
c{&sf y  
template < typename Right > 9$Hgh7'hvs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SUvHLOA  
  { ^TB%| yZ _  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4$y|z{[< 5  
} 4\-kzGgmo  
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。 `%rqQnVB  
wdp 4-*  
c.d*DM}W  
vbA9 V<c&  
>r{,$)H0  
十. bind _u.l|yR  
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。 cL`l1:j\}  
先来分析一下一段例子 \)LY_D:  
iaPY>EP1  
6idYz"P %  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hQX|wWh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /~AajLxu3W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P:CwC"z>sS  
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。 L18Olu  
我们来写个简单的。 McA,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WI~';dK2]  
对于函数对象类的版本: w`i3B@w  
|E!xt6B  
template < typename Func > a:@Eg;aN*O  
struct functor_trait a*vi&$@`Z1  
  { +fKLCzj  
typedef typename Func::result_type result_type; (\SxG\`  
} ; <4Ujk8Zj  
对于无参数函数的版本: rsiG]o=8  
V_Y SYG9f  
template < typename Ret > !QC->  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N!HiQ  
  { 'm-s8]-W  
typedef Ret result_type; =SLJkw&w6  
} ; A "w 1GBx  
对于单参数函数的版本: q \0>SG  
Hh;7 hY\  
template < typename Ret, typename V1 > Is%-r.i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u,/PJg-(!  
  { 'fZHtnmc0  
typedef Ret result_type; {AQ3y,sh  
} ; Y$% Ze]~  
对于双参数函数的版本: x/5%a{~j2  
h5B'w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z^=9%tLJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yPuT%H&i  
  { wYS4#7  
typedef Ret result_type; n?:s/6tP  
} ; ;Wb W\,P'  
等等。。。 t[0gN:s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pGUrYik4  
C2bN<K  
template < typename Func > W!+5}\?  
struct func_return L# (o(4g2  
  { G9^!= v@  
template < typename T > p6I@o7f  
  struct result_1 [ tm J6^s  
  { V"\t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .y[=0K:  
} ; QiB:K Pz[  
i wK,XnIR  
template < typename T1, typename T2 > z q(AN<  
  struct result_2 'KM@$2tK^q  
  { B ljZ&wZW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yg/.=M  
} ; H?^Poe(=(  
} ; ,9  
M(SH3~  
@K2q*d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #@ lLx?U  
D1x~d<j  
template < typename Func, typename aPicker > ,zz+s[ZH7O  
class binder_1 '6[0NuB  
  { :Q!U;33aG  
Func fn;  xUzfBn  
aPicker pk; m$0T"`AP`  
public : mWCY%o@  
Q+Jzab  
template < typename T > 8 w^i  
  struct result_1 \*a7DuVw  
  { @k ~Xem%<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :\gdQG  
} ; T [&1cth  
6YYZ S2  
template < typename T1, typename T2 > (t fADaJM  
  struct result_2 -=2tKH`Q  
  { 9boNB "h]T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |a/"7B|?\  
} ; jD'\\jAUdm  
2Vt iL^;5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} beN0 ?G  
!V#(g./W  
template < typename T > &F)P3=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U(.Ln@sq  
  { ]KLj Qpd  
  return fn(pk(t)); 'I\bz;VT  
} '+5*ajP<  
template < typename T1, typename T2 > 2["bS++?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y kwS-e  
  { 1Ep!U#Del  
  return fn(pk(t1, t2)); *)H?d  
} x>Q\j>^  
} ; .@.O*n#K  
>>F E?@  
Gpo(Zf?  
一目了然不是么? ST] h NM  
最后实现bind &mp=jGR  
:a nUr<  
Z^>{bW  
template < typename Func, typename aPicker > =P-kb^s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $yLsuqB}  
  { cZPv6c_w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #4DEb<D  
} }e&   
o-yZ$+V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ae;> @k/|=  
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。 mfg{% .1  
o.* 8$$  
十一. phoenix '%l<33*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _cQTQ  
jV#{8 8  
for_each(v.begin(), v.end(), (O"Wa  
( x9p,j  
do_ >01&3-r  
[ 'UUIY$V[  
  cout << _1 <<   " , " n&p i  
] ,n-M!y  
.while_( -- _1), v#8{pr  
cout << var( " \n " ) N/4`afiV.  
) iYEhrb  
); -}AAA*P  
PB(mUD2"r  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &k+ jVymH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BRi\&&<4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0P3^#j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s["8QCd"r  
4l<%Q2  
d *!)wt  
template < typename Cond, typename Actor > @6~r7/WD  
class do_while [z'PdYQR/{  
  { wi|'pKG  
Cond cd; ]N!8U_U3  
Actor act; G0Eqo$W)S  
public : W]}y:_t4  
template < typename T > 9nu!|reS  
  struct result_1 &Egw94l  
  { \_bk+}WJ]s  
  typedef int result_type; ( d#E16y  
} ; >TK:&V  
\Z{6j&;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U(4>e!  
*9Ej fs7L  
template < typename T > ]+@@{?0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (P%{Tab  
  { 7k.=_Tl  
  do @eU;oRVc{  
    { =]X_wA;%  
  act(t); ]|KOc& y:I  
  } zy^t95/m  
  while (cd(t)); ecfw[4B`  
  return   0 ; G~b/!clN  
} i|?EgGFG  
} ; ,UNCBnv1  
FZf{kWH  
/@h)IuW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `@!4#3H  
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。 O10,h(O  
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。 #fk#RNt  
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。 j?<>y/IR  
下面就是产生这个functor的类: OE[| 1?3  
tbG^9d  
%#kml{I   
template < typename Actor > *DfwTbg|  
class do_while_actor E}LYO:  
  { 4HG;v|Cp  
Actor act; XRA RgWj  
public : -9W)|toWb"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O~D>F*_^j  
YGFE(t;lPU  
template < typename Cond > $2I^ ;5r[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4BF \- lq~  
} ; L+VqTt  
W/e6O??O  
~U"puEftbs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b/"&E'5-`\  
最后,是那个do_ "V|&s/9  
i286 J.  
jNV)=s^ed[  
class do_while_invoker H%y!lR{c^D  
  { %{"v^4  
public : .xG3`YH  
template < typename Actor > ~nLE?>x|Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %+gK5aVab  
  { %QYW0lE  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2E7vuFH4c  
} Ilf;Q(*$>>  
} do_; w1>uD]  
X$mCn#8m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QAN :  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V&e 9?5@  
最后来说说怎么处理break和continue &}}UdJ`  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 JO3"$s|t  
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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