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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !FB2\hiM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tq=M 9c  
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, -Hy> z  
.f!:@fX>=  
j W[EjhsH  
mJH4M9WJ]  
  class filler h///  
  { I7t}$ S6  
public : k RSY;V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qP=a:R-  
} ; <xH! Yskc  
8&bNI@:@  
`q1-yH0~4  
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: [d>2F  
GW%!?mJ  
*)HVK&'  
NvpDi&i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2_Cp}Pj  
9,"gXsvx(  
4=& d{.E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4]Gm4zO  
\rS-}DG  
i=fhK~Jd  
=OKUSHu@V  
二. 战前分析 uD ;T   
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。 >Tn[CgH]7  
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 6QPT  
1WY$Vs  
UyF;sw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IQmlmu  
  /* --------------------------------------------- */ +|4olK$[  
vector < int *> vp( 10 ); `1FNs?j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,.L o)[(  
/* --------------------------------------------- */ v)*eLX$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (F:|tiV+  
/* --------------------------------------------- */ DnF|wS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NG4@L1f%  
  /* --------------------------------------------- */ CdtwR0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gDH|I;!  
/* --------------------------------------------- */ wvr`~e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >R\@W(-g`  
+>% AG&Pc  
Y`xAJ#= ,i  
vgr 5j  
看了之后,我们可以思考一些问题: &Mz.i,Gh  
1._1, _2是什么? Q"oJhxS  
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。 -^rdB6O6j  
2._1 = 1是在做什么? fECmELd  
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。 `_J>R  
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。 Z/;8eb*B7  
gM6o~ E  
iX>)6)uJ  
三. 动工 mVT[:a3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jp~[Dm  
.e5rKkkT  
,JJ1sf2A  
F@ZB6~T~.  
template < typename T > $^#q0Yx  
class assignment fs#9*<]m  
  { >R\!Qk  
T value; !zfV (&  
public : C{V,=Fo^  
assignment( const T & v) : value(v) {} /T 4GPi\lg  
template < typename T2 > ORfMp'uP=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h>/L4j*Z  
} ; pJQ_G`E  
.5#+)] l  
j7VaaA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `O?j -zR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e&9v`8}   
z_Pq5  
<?!%dV{z  
hWr}Uui  
  class holder X@~R<  
  { v0%FG9Gk  
public : 1]7v3m  
template < typename T > v=YI%{tx)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7t6TB*H  
  { 3+I"Dm,  
  return assignment < T > (t); I"WmDC`1  
} NF_[q(k'  
} ; v&"sTcS|  
bX+"G}CRP  
j|y"Lcq  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FF30 VlJ  
<T$rvS  
  static holder _1; }\EHZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WAGU|t#."  
#:[CF:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ODPWFdRar  
而不用手动写一个函数对象。 PtOYlZTe?  
F2$?[1^f  
%r:Uff@  
xx[l#+:c  
四. 问题分析 Bvz& p)(  
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。 ^W[3Ri G  
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。 ~4ysg[`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dijHi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g|x* sZR~Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N-Sjd%Z  
PkDh[i9Z|  
五. 问题1:一致性 fZ  pUnc  
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?| +Pb@@C&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~P+;_  
4,7W*mr3(  
struct holder Vpf7~2[q%  
  { w#RfD  
  // A{\!nq_~N  
  template < typename T > uS{WeL6%  
T &   operator ()( const T & r) const DMd&9EsRG  
  { :74G5U8%  
  return (T & )r; V%n7 h&\%  
} +(##B pC  
} ; `5t CmU  
M7\KiQd  
这样的话assignment也必须相应改动: lA ZBlO  
rA1;DSw6E[  
template < typename Left, typename Right > *!yY7 ~#  
class assignment WD?COUEox  
  { <l^#FH  
Left l; rJc=&'{&)N  
Right r; X6EnC57  
public : fBct%M 3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B7nm7[V  
template < typename T2 > z]=jer  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C: a</Sl  
} ; EL1*@  
 uE3xzF  
同时,holder的operator=也需要改动: *^.OqbO[U  
_qq>-{-Ym  
template < typename T > Ia*T*q Ju  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U7d05y'  
  { %jj\w>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ? -`8w _3  
} RV, cQ K  
Xm[Cgt_?  
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。 S+//g+e|f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H4g1@[{|0O  
(/3E,6gMk^  
return l(rhs) = r; SSa0 x9T  
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。 f&`yiy_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e^Glgaf  
D 13bQ&\B-  
template < typename Tp > rb<9/z5-  
class constant_t |FJc'&)J"  
  { khfWU  
  const Tp t; R'p- 4  
public : !yf7y/qY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gl!F)RdH  
template < typename T > -3&mgd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $h8,QPy  
  { I"r[4>>B>0  
  return t; ?/^x)Nm  
} _gI1@uQw  
} ; [HSN*LXe  
_XUDPC(*qz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tz`T#9  
下面就可以修改holder的operator=了 J2Z? }5>  
uPBtR  
template < typename T > yU< "tgE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,kw:g&A  
  { O (YvE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \6K1Z!*;  
} yu @u0vlc  
4#2iq@s  
同时也要修改assignment的operator() {.D/MdwW;  
95hdQ<W  
template < typename T2 > WS1$cAD2N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PBp+(o-  
现在代码看起来就很一致了。 QN OA66  
f^9ntos|  
六. 问题2:链式操作 I<LIw8LI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /^9yncG;>  
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。 so@wUxF  
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。 $JZ}=\n7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 XZ[3v9?&n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &1,{.:@e  
gtw?u b  
template < typename T > } {<L<  
struct result_1 b<"LUM*;  
  { Q!v]njCIB7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |t&gyj  
} ; %E`=c]!  
F@u>5e^6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \R (Yf!>  
p-,(P+Np  
template < typename T > ?emYLw  
struct   ref +a}>cAj*  
  { [pYjH+<  
typedef T & reference; *-.,QpgTX  
} ; && E)  
template < typename T > h$rk]UM/Q  
struct   ref < T &> x|q|> dPB  
  { [V_\SQV0  
typedef T & reference; >XK |jPK  
} ; $7'KcG  
!0!r}#P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nZ8f}R!f:  
UZb!tO2  
template < typename T > +o^sm'$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L|A.;Gq  
  { M5<c HE  
  return l(t) = r(t); '(!U5j  
} nh? ~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。 Y!w {,\3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^mu PjM+D  
<n{-& ;>  
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 (H-}z`sy/@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gzeTBlXg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !<W^Fh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HA0Rv#p  
最后的布局是: gtlyQ _V  
                Add h1jEulcMtq  
              /   \ +w'He9n  
            Divide   5 ?QG?F9?  
            /   \ Yo;Mexo!  
          _1     3 rugR>&mea  
似乎一切都解决了?不。 0;avWa)Q  
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。 ypV>*  
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。 68, (+vkB  
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: E (bx/f  
D|Raj\R  
template < typename Right > r"\g6<RP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *e}1KcJ  
Right & rt) const V.^Z)iNf^  
  { PWbi`qF)r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4VrL@c @  
} Qa-~x8]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #8;#)q_[u  
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。 iDrQ4>  
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。 Mv#\+|p 1x  
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。 1J @43>u{  
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。 6 ~d\+aV  
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? BFH=cs  
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: lJ/{.uK  
Fb&WwGY,P  
template < class Action > Sxg&73;ZV  
class picker : public Action fOkB|E]  
  { "pW@[2Dkx/  
public : _ pKWDMB$z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ruK, Z,3Q  
  // all the operator overloaded m0_B[dw  
} ; #,PB(  
~zD*=h2C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 w;(B4^?  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: B#Z-kFn@  
XbMAcgS  
template < typename Right > ti}G/*4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F}dq~QCzw  
  { tFKR~?Gc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZK8I f?SD  
} h(Ccm44  
os~}5QJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > StWF66u34&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :dkBr@u96O  
TVEFZ\p<A  
template < typename T >   struct picker_maker -|x YT+?%  
  { j~VHU89  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;$>wuc'L  
} ; l<YCX[%E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [[8.Xb  
  { -y5Z c?e  
typedef picker < T > result; 4C[n@ p2  
} ; Eh*t;J=O  
^tY$pPA  
下面总的结构就有了: ajMI7j^G  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /'g"Ys?3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kx_PMpc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .e8S^lSl  
至此链式操作完美实现。 qtLXdSc  
gdVajOAu  
wM#BQe3t#  
七. 问题3 ?B`Yq\L)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 XOi[[G}  
"=r"c$xou  
template < typename T1, typename T2 > O)i]K`jk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BL Q&VI4  
  { SuU %x2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (!9ybH;T  
} )TFBb\f>v  
Ul?92  
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: 70&]nb6f  
LUjev\Re  
template < typename T1, typename T2 > Jxy94y*  
struct result_2 7 /$s!pV  
  { >4lT0~V/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (xhwl=MX)  
} ; 9BM 8  
SWGD(]}uz  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z}[qk:  
这个差事就留给了holder自己。 t%f6P  
    CN"hx-f  
/ NlT[@T  
template < int Order > &R "Q  
class holder; 3_]<H<w  
template <> O7A W9*<  
class holder < 1 > 7>`VZ?  
  { dq{wFI)  
public : Aj;F$(su  
template < typename T > D/&^Y'|T  
  struct result_1 Wqu][Wa[Z  
  { h^D]@H  
  typedef T & result; -b4#/q+bb+  
} ; CK+GD "Z$  
template < typename T1, typename T2 > kr C4O2Fkj  
  struct result_2 9w=GB?/  
  { R]7-6  
  typedef T1 & result; domaD"C  
} ; 6DFF:wrm&  
template < typename T > BWct0=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p(F}[bP  
  { wf<=r W'  
  return (T & )r; AIvIQ$6}  
} (,gpR4O[  
template < typename T1, typename T2 > WmRx_d_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x)SW1U3TVx  
  { \p-3P)U  
  return (T1 & )r1; bnz2\C9^  
} na &?Cw  
} ; =Kv*M@  
4X@ <PX5  
template <> Z. ))=w6G  
class holder < 2 > 3U<\s=1?X  
  { ,{HxX0  
public : ) /kf  
template < typename T > :D>afC8,  
  struct result_1 Vs-])Q?7J  
  { \G?GX  
  typedef T & result; UvSvgDMl  
} ; (3DjFT3 w  
template < typename T1, typename T2 > ?v-( :OF  
  struct result_2 |&+0Tg~ZE  
  { hlpi-oW`  
  typedef T2 & result; cuO)cj]@e  
} ; El;\#la  
template < typename T > .a%D:4GYR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ieN}Ajl2  
  { S`oADy  
  return (T & )r; Une,Y4{u  
} .{` :  
template < typename T1, typename T2 > _;G. QwHr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *{qW7x.6h  
  { TBN0uk  
  return (T2 & )r2; $niJw@zC  
} T5; zgr  
} ; I%]~]a  
nyyKA_#:5  
?v4-<ewD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 gOpi>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iGxlB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mRe BS  
Yj/aa0Ka4  
return l(i, j) = r(i, j); DQ '=$z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :Ve>tZeW  
:+%"kgJNL  
  return ( int & )i; {9kH<,PJ;!  
  return ( int & )j; g.wp }fz  
最后执行i = j; n[~kcF  
可见,参数被正确的选择了。 J*Dt\[X  
W(h].'N  
m0}Pq{ g  
WmO.&zp  
{MP8B'r-6  
八. 中期总结 \J*~AT~5q  
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: +Bg$]~ T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5K_KZL-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^P4q6BW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dNH6%1(s]0  
sw<mmayN  
Gk<M@d^hQ  
b@GL*Z  
en6Kdqe  
ZY_aE  
九. 简化 qH#?, sK ^  
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。 (x;Uy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (v<l9}!  
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: 8|Wu8z--  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &J>XKO nl  
  +-*/&|^等 0;Lt  
2. 返回引用。 F8u;C:^d  
  =,各种复合赋值等 'o D31\@I  
3. 返回固定类型。 MIV<"A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :%_*C09  
4. 原样返回。 RKIBFP8.  
  operator, 0\qLuF[)  
5. 返回解引用的类型。 =t[hsl  
  operator*(单目) 9%+Nzo(Fd  
6. 返回地址。 S&yKi  
  operator&(单目) UE:';(t  
7. 下表访问返回类型。 4b\R@Knu  
  operator[] GSHJ?}U,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XH^X4W  
  operator<<和operator>> 54X=58Q  
Z2Q'9C},m  
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。 %Aqt0e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UY(pKe>  
@u@ N&{b5"  
template < typename Left > kGz0`8U Ru  
struct value_return ^{<!pvT  
  { 5 )A(q\  
template < typename T > !?AgAsSmc  
  struct result_1 pr;n~E 'kq  
  { Ch] `@(l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c0 I;8z`b  
} ; *Z9Rl>  
8fI]QW  
template < typename T1, typename T2 > EgE% NY~  
  struct result_2 0mt lM(  
  { ?* {Vn5aX{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '' Pu  
} ; be<7Vy]j  
} ;  1{fu  
`>HM<Nn-0  
;hf{B7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait buj *L&  
iBqxz:PHN(  
下面我们来剥离functor中的operator() ??]b,f4CNa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B;vpG?s{9  
u5'jIqlU  
return l(t) op r(t) 6E^h#Ozl 9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w\K(kNd(  
return op l(t) M~?2g.o'D  
return op l(t1, t2) >~F_/Z'5  
return l(t) op bMA\_?  
return l(t1, t2) op oCxh[U@*D  
return l(t)[r(t)] kndN} Vq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w/1Os!p  
Il4R R  
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: y/.I<5+Bu  
单目: return f(l(t), r(t)); HV?Q{X K.b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZZ? KD\S5  
双目: return f(l(t)); m=4hi(g  
return f(l(t1, t2));  Qi;62M  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?qmJJ5Gn  
U/s!Tb>`  
struct meta_divide SZVAf|]Yg  
  { %E"dha JY  
template < typename T1, typename T2 > 2v\<MrL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ])9|j  
  { >(\Z-I&YQ  
  return t1 / t2; t%fcp  
} @c -| Sl  
} ; G_E \p%L>]  
QFg{.F?3q>  
这个工作可以让宏来做: -}CMNh   
&Cm$%3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (`js/7[`H[  
template < typename T1, typename T2 > \ PLueH/gC.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,Zva^5  
以后可以直接用 (hi{ i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -%ftPfm  
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 (&!x2M  
(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。。。) jmJeu@(  
DmiZ"A  
~N]pB]/][  
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 }G ^nK m  
s(8e)0Tl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m:)s UC0  
class unary_op : public Rettype Xk9 8%gv  
  { .!)i    
    Left l; / _! Ed]  
public : ^ 0g!,L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \qkb8H  
> zV  
template < typename T > +GL[uxe "  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h'"~t#r  
      { 6FFM-9*|[  
      return FuncType::execute(l(t));  s-Qq#T  
    } FyWrb+_0v  
!7n`-#)  
    template < typename T1, typename T2 > <AN5>:k[pM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I#:Dk?"O2  
      { j_0xE;g"]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {.r #j|  
    } YM&i  
} ; 9dwLkr  
?D+H2[n\a  
Lt_A&  
同样还可以申明一个binary_op ~BC~^ D&WD  
l9z{pZ\KM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sr>5V  
class binary_op : public Rettype J]5ZWo%  
  { &HtG&RvQf  
    Left l; FVWHiwRU,  
Right r; ltlnXjRUv  
public : c!a1@G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'DD~xCXE  
"h:#'y$V  
template < typename T > h$#|s/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NEt_UcC  
      { 6E$ET5p&l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [tkP2%1  
    } 5Un)d<!7&u  
y3ST0=>j}  
    template < typename T1, typename T2 > (!%w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z@i,9 a  
      { p7Z/%~0v:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /0r6/ _5-.  
    } 7 b 8pWM  
} ; Lj1>X2.gD  
KeWIC,kq  
?ajVf./Ja  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 z}-8pDD'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _VJG@>F9-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >NZJ-:t  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .xe+cK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a6'T]DW0W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `!C5"i8+i2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QG 1vP.K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yGC3B00Z  
下面是修改过的unary_op ztC>*SX  
z q@"qnr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -H$C3V3]  
class unary_op B<jVo%og  
  { [s F/sa 3  
Left l; MS& 'Nj  
   k<  
public : ]~9YRVeC  
}Io5&ww:U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yK0iW  
Sz>Lbs  
template < typename T > Wux[h8G  
  struct result_1 R/kF,}^F  
  { ]%+T+ zg(Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _*n 4W^8  
} ; .}n\c%&  
|b+CXEzo  
template < typename T1, typename T2 > V(0V$&qipc  
  struct result_2 $j"BHpN  
  { 3zzl|+# 6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "ed A  
} ; ^<Zye>KO  
WT:ZT$W  
template < typename T1, typename T2 > %jxeh.B3B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /-Nq DRmJ  
  { )F4BVPI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #O!gjZ,  
} 9/dADJe0b  
4oN*J +"=+  
template < typename T > 5-POY ug  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yw*| HT  
  { ;8yEhar  
  return OpClass::execute(lt(t)); $8>II0C.  
} [m(n-Mu F  
r\$`e7d}!  
} ; HrHtA]  
J6Nhpzp  
apWv+A  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .Xk#Cwm'  
好啦,现在才真正完美了。 "]U_o<V  
现在在picker里面就可以这么添加了: YA~`R~9d  
=L*-2cE6#  
template < typename Right > ?%Gzd(YEY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2j=HxE  
  { U$LI~XZM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;!)gjiapw  
} #aIV\G  
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。 b 4A1M  
_eUd RL>  
r;GAQH}j_  
WMnxN34  
qEfg-`*M  
十. bind A}_0iwG  
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。 hpo*5Va  
先来分析一下一段例子 +.McC$!s  
>9t+lr1   
[E9)Da_)i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r:H.VAD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K9) |b`E=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s,-}}6WO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *.!532 7  
我们来写个简单的。 O&r9+r1`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p_CCKU  
对于函数对象类的版本: ?~ /_&=NSx  
E=t^I/f)E  
template < typename Func > ]~4*ak=)5\  
struct functor_trait 90gKGyxF  
  { g:Fo7*i  
typedef typename Func::result_type result_type; scZ&}Ni  
} ; /@@?0xjX  
对于无参数函数的版本: ]P)2Q!X  
M4E==  
template < typename Ret > QsyM[;\j:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > + De-U.  
  { jm,:jkr  
typedef Ret result_type; F **/T  
} ; }[]1`2qD  
对于单参数函数的版本: dm"|\7  
yXBWu=w3`O  
template < typename Ret, typename V1 > E+~1GKd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yH]w(z5Z  
  { Za7!n{? 0  
typedef Ret result_type; s"(F({J  
} ; UDV6 ##$  
对于双参数函数的版本: a@m  64l)  
,$"T/yYer  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GSVLZF'+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7A{,)Y/w ^  
  { NUX$)c  
typedef Ret result_type; SeBl*V  
} ; 3#Xv))w1  
等等。。。 ogG:Ai)90  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LNM#\fb  
2bxW`.fa  
template < typename Func > GW0e=Y=LR  
struct func_return %QQJSake|  
  { +4V"&S|&  
template < typename T > M^0^l9w  
  struct result_1 7|X.E  
  { Sb?HRoe_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E<77Tj  
} ; ^-%O  
2]+f<Z[/  
template < typename T1, typename T2 > 7:n OAN}%  
  struct result_2 :Kk+wp}f #  
  { h4=7{0[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i:x<Vi  
} ; aR}Il&  
} ; sH :_sOV*  
=|IY[2^  
2(25IYMS8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~-#8j3 J;  
iV.j!H7o  
template < typename Func, typename aPicker > (`&E^t  
class binder_1 C@rIyBj1g  
  { o| 9Mj71  
Func fn; kw5`KfG9  
aPicker pk; =S|dzgS/  
public : 5wa!pR\c  
!5K5;M_Ih"  
template < typename T > .CEl{fofj  
  struct result_1 MmD1@fW32#  
  { W"\O+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~jMfm~  
} ; ;oVFcZSA  
LmjGU[L,@  
template < typename T1, typename T2 > 7X/KQ97  
  struct result_2 5.F/>?<  
  { ~~{+?v6B]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p~h [4hP  
} ; o*:D/"gb  
O.$OLK;v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M Jtn)gXb  
'b Kc;\  
template < typename T > Q =4~u z|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }/M`G]wT#  
  { ]3CWb>!_  
  return fn(pk(t)); "1ov<  
} <L:}u!  
template < typename T1, typename T2 > pU[5f5_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QR h %S{  
  { :zsMkdU  
  return fn(pk(t1, t2)); {i/7Nx  
} :djbZ><  
} ; xv 0y?#`z  
;6{{hc4  
e+Sq&H!@  
一目了然不是么? %(izKJl q  
最后实现bind $(&+NJ$U$  
Y>I9o)KR  
MsjC4(Xla.  
template < typename Func, typename aPicker > mjJ/rx{kbw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $c7Utm s  
  { K8/I+#j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #hh7fE'9  
} xH{V.n&v  
# #/ l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #s|,o Im  
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。 !b'!7p  
zd?uMq;w  
十一. phoenix `{'h+v`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8o[+>W  
aIklAj)=  
for_each(v.begin(), v.end(), eNFZD1mS  
( JeU1r-i  
do_ Jb]22]  
[ $QJ,V~  
  cout << _1 <<   " , " ~uh,R-Q$  
] hXQo>t-$  
.while_( -- _1), \\$wg   
cout << var( " \n " ) rwY{QBSf  
) d?>pcT)G_  
); [_zoJ  
G33'Cgo:,  
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|)fZQ1nS  
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 s-),Pv|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MTeCmFe0;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rmh u"N/q  
bVYsPS  
1 eMaKT_=  
template < typename Cond, typename Actor > xoNn'LF#u  
class do_while ?CZ*MMV  
  {  f%c-  
Cond cd; H263<^   
Actor act; 0j2M< W#  
public : m'5rzZP  
template < typename T > 8M7pc{  
  struct result_1 tk'3Q1L  
  {  7K &j  
  typedef int result_type; *;<>@*  
} ; bTc'E#  
^li(q]g1!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fg~9{1B  
JsbH'l  
template < typename T > j8{,u6w)-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HD9+4~8  
  { i-31Cxb  
  do 6%2\bI.#  
    {  Dv-ubki  
  act(t); Ol1P  
  } {^SHIL  
  while (cd(t)); =Btmi  
  return   0 ; ,P$Crs[  
} XyytO;X M-  
} ; il >XV>  
^%2S,3*0  
_chX {_Hu-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b5d;_-~d  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Gt5'-Hyo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yB,{:kq7D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "xY]&  
下面就是产生这个functor的类: %eLf6|1x  
">NPp\t>/Z  
y|[YEY U)  
template < typename Actor > DJ<F8-sb2r  
class do_while_actor PR*qyELu  
  { ^ G@o} Z  
Actor act; Z*Jp?[##  
public : Pg/$ N5->  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ctWH?b/ua  
_ ^cFdP)8|  
template < typename Cond > xlU:&=|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0I \l_St@  
} ; O^yD b  
3QO*1P@q  
u &s>UkR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (D rDWD4_  
最后,是那个do_ k>dzeH  
<zE~N~;  
&Eqa y'  
class do_while_invoker WnZn$N.  
  { @F,8M  
public : #{oGmzG!  
template < typename Actor > (jB_uMuS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l4`HuNR1  
  { v$i[dZSN[  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;fnE"}  
} q%xq\L.  
} do_; I&Y9  
tyyfMA?'L;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zo(p6rku  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yQ M<(;\O  
最后来说说怎么处理break和continue T)"LuC#C  
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。 ss>p  
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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