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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0m>?-/uDx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DMpNm F>  
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, *;!p#qL  
c[zaYcbl  
&$<7]a\dM  
rd hM#?  
  class filler : kw14?]_  
  { =Dc9|WuHN  
public : C[2LP$6*/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1yT\|2ARZ%  
} ; I>n2# -8  
hutdw>  
hY}.2  
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: a&)4Dv0  
_a&Mk  
<v+M~"%V  
O tD!@GQ6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c8}jO=/5+  
nX\Q{R2  
A>Y!d9]ti  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0?/vcsO  
dePI&z:  
LvbS")  
-5.~POO  
二. 战前分析 wpS $ -  
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。 MgG_D6tDM  
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 Ua\<oD79]  
r3mQoTvnv  
-$@4e|e%a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W;y ,Xs  
  /* --------------------------------------------- */ qytH<UB  
vector < int *> vp( 10 ); z3|)WS^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eW.[M?,  
/* --------------------------------------------- */ {q^?Rw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \rPT7\ZA  
/* --------------------------------------------- */ !dZpV~g0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a/s6|ri`0  
  /* --------------------------------------------- */ ; +%|!~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O$$$1VHYo  
/* --------------------------------------------- */ yE>f.|(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $,DX^I%!  
0{zA6Xu  
,W:Bh$%  
e_z"<yq  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^ e4y:#Nu  
1._1, _2是什么? e,rCutA)  
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。 jSMs<ox  
2._1 = 1是在做什么? [X=J]e^D  
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。 @ 9q/jv`  
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。 A_xUP9g@?  
w/Ej>OS  
h& Q9  
三. 动工 O({vHqN>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HS[N]'dc  
t]PO4GA  
UCDvN  
]CZ&JL  
template < typename T > ZW>?y$C+  
class assignment {H$m1=S  
  { BBUXoz  
T value; i=DoK{`L  
public : \[F4ooe  
assignment( const T & v) : value(v) {} .p d_SQ~  
template < typename T2 > L7 f'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `z]MQdE_w  
} ; 50J"cGs~  
Q?"-[6[v  
XF=GmkO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 53jtwklA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o;<oXv  
MF%>avRj  
wD'LX  
BR[f{)a5  
  class holder b*@y/ e\u`  
  { 0"O22<K3a  
public : A"` (^#a  
template < typename T > d/3 k3HdL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8 ?+t+m[  
  { M+q|z0U  
  return assignment < T > (t); 4zw5?$YWO"  
} #w<:H1,4  
} ; 2gC.Z:}  
tE>hj:p  
KXy|Si8w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yg-uL48q  
`fUem,$)1F  
  static holder _1; <D!\"C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )s';m$  
9azk(OL6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #7~i.8L  
而不用手动写一个函数对象。 cr_Q,*  
rBUdHd9  
Ikbz3]F^V  
=W Q_5}  
四. 问题分析 ?[K \X  
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。 USrg,A  
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。 QA3q9,C"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3%$nRP X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0W1=9+c|X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5lMm8<v  
.5PcprE/  
五. 问题1:一致性 ixFuqPij  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &%/kPF~<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xo46L\  
nS}XY  
struct holder HBc^[fJ^-  
  { MxXu&.| _  
  // ,:!dqonn  
  template < typename T > Y=#g_(4*  
T &   operator ()( const T & r) const 4LBMhLy  
  { '[h|f  
  return (T & )r; X)K3X:~L+  
} 5YG?m{hyn_  
} ; f/:XIG  
Y :0SrB!\  
这样的话assignment也必须相应改动: z7H[\4A!>  
#sq$i  
template < typename Left, typename Right > ~Z'3(n*9  
class assignment JRC+>'}Xj  
  { }"'^.FG^_  
Left l; yn[^!GuJ_  
Right r; 'b* yYX<  
public : <R.5 Ma  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;J[1S  
template < typename T2 > 4oF8F)ASj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,ij"&XA  
} ; 45hjN6   
poqx O  
同时,holder的operator=也需要改动: Jz!8Xg%a  
n~#%>C7  
template < typename T > 9W{=6D86e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }lk_Oe1  
  { EEaf/D/jt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2B# ]z  
} ,4-)  e  
C#< :x!  
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。 XZv(B^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \I@=EF- &  
5Z7<X2  
return l(rhs) = r; N%A[}Y0;MW  
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。 v [_C^;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :/BU-SFK^  
.]qj];m  
template < typename Tp > Wh:SZa|  
class constant_t ['MG/FKuv  
  { L>Y>b4oy3  
  const Tp t; m q`EM OH  
public : iR9 $E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _91g=pM   
template < typename T > 8xQ5[Ov  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zUM;Qwl  
  { 0@yHT-Dy  
  return t; J>YwMl  
} !79^M  
} ; 8Vkw vc  
gsn3]^X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O;9'0-F ?  
下面就可以修改holder的operator=了 5'/Ney9N  
SsDe\"?Q  
template < typename T > ThX%Uzd"[;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]w/`02w"$  
  { M ]dS>W%U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {q%wr*  
} vs/.'yD/C  
vr|9NP]v  
同时也要修改assignment的operator() !_VKJZuH  
+zQ a"Ep*  
template < typename T2 > X ?/C9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h&+dIk\[3  
现在代码看起来就很一致了。 $!L'ZO1_r  
] ZGP  
六. 问题2:链式操作 bu[v[U4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WHQg6r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 + RX{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 TKpka]nJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 njveZav  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F$UvYy4O d  
,YYyFMC7S  
template < typename T > #Mt'y8|}$  
struct result_1 ugEh}3  
  { wuCiO;w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^[no Gjy  
} ; 84UH& b'n  
G};os+FxF  
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: +_tK \MN  
$R3]y9`?  
template < typename T > |1zoT|}q  
struct   ref `Ym7XF&  
  { epsh&)5a*  
typedef T & reference; Q# w`ZQX3  
} ; _-$"F>  
template < typename T > %e2,p&0G  
struct   ref < T &> cF9bSY_Eh  
  { Xm./XC  
typedef T & reference; P08=?  
} ; GndU}[0J  
pe>R2<!$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =EI>@Y"  
}>I|\Z0I  
template < typename T > )<bgZ, v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5o 4\Jwt  
  { sK8=PZ \  
  return l(t) = r(t); n=#AH;42  
} V&U1WV/  
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。 Vp*#,(_G:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^s/HbCA  
`9BZ))Pg  
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 ?El8:zt?|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nFU'DZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p< i;@H;:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @:\Iw"P  
最后的布局是: U|QLc   
                Add Tf/jd 3>  
              /   \ &<}vs`W  
            Divide   5 F+mn d,3  
            /   \ hI.@!$~=  
          _1     3 +;uP) "Q/L  
似乎一切都解决了?不。 e^)+bmh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N t]YhO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8yEN)RqI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 64Gd^.Z  
4RCD<7  
template < typename Right > SJb+:L>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (- `h8M  
Right & rt) const h/E+r:2]  
  { jC3ta  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EkotVzR5  
} f%fD>a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `yYoVu*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U.]5UP:a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 JDcc`&`M  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e 4-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 NUBf>~_}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -j1?l Y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Vmq:As^a  
l"70|~  
template < class Action > mw2/jA7  
class picker : public Action ]X y2km]  
  { q1!45a  
public : #-5.G>8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W^{zlg  
  // all the operator overloaded !nh7<VJ  
} ; )Il) H  
{j$:9  H  
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。 2P3,\L  
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<htD&  
0c6b_%Rd  
template < typename Right > iI T7pq1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I`k%/ei38  
  { WzD=Ol  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FXMrD,qVg  
} Qh*"B  
En01LrC?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MIa#\tJj  
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。 {k BHZ$/  
T<:mG%Is  
template < typename T >   struct picker_maker 9e5XS\  
  { (QS4<J"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8t)5b.PS  
} ; .V~z6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jSi\/(E  
  { W:5uoO]=<  
typedef picker < T > result; UnTnc6Bo7W  
} ; @ sLb=vb  
{}gx;v)  
下面总的结构就有了: BwpEIV@b]  
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。  zciL'9  
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。 :wWPEhK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lICpfcc(+  
至此链式操作完美实现。 `"@Pr,L   
@8\7H'K"\  
X#v6v)c  
七. 问题3 }eKY%WU>O  
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。 i2bkgyzB.  
Xy(8}  
template < typename T1, typename T2 > ?2d! ^!9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z`jc*jgy  
  { $2!|e,x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); % YgGw:wZ  
} :pz`bFJk  
l!S}gbM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: |q+3X)Y  
hIBW$  
template < typename T1, typename T2 > 8d|/^U.w~V  
struct result_2 4~8!3JH39  
  { Dk ^,iY(u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; su2|x  
} ; {&u`d.Lk2p  
2!@ER i  
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? hYvWD.c}  
这个差事就留给了holder自己。 ]lQLA IQ  
    g>gVO@"b2  
py-5 :g}d  
template < int Order > n1Ic[cM}  
class holder; 76IjM4&a  
template <> C!,|Wi2&  
class holder < 1 > )By #({O  
  { 5vP=Wf cW  
public : FdwlRuG  
template < typename T > fx74h{3u  
  struct result_1 c]Z@L~WW  
  { 4Su|aWL-  
  typedef T & result; 2)-V\:;js  
} ; V1l9T_;f  
template < typename T1, typename T2 > K>a@AXC  
  struct result_2  b79z<D  
  { y [jck:  
  typedef T1 & result; !3*:6  
} ; }c]u'a!4  
template < typename T > [D$% LRX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vx7wW<e%D  
  { "a T "o  
  return (T & )r; tKP zM  
} "|,;~k1  
template < typename T1, typename T2 > ,$oz1,Q/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A?zxF5rfp  
  { =NNA7E7c  
  return (T1 & )r1; XYrZI/R  
} |'+ [ '  
} ; $ca>b X]  
I d}@  
template <> 6+.8nx:9X  
class holder < 2 > Jf</83RZ  
  { j&y>?Y&Sb  
public : wJ>.I<F6B  
template < typename T > ^J-"8%  
  struct result_1 PSB@yV <  
  { =@\Li)Y  
  typedef T & result; eVvDis  
} ; h 0c&}kM  
template < typename T1, typename T2 > fU^6h`t  
  struct result_2 `mp3ORR;$  
  { Y I?4e7Z+  
  typedef T2 & result; dN)@/R^E;  
} ; :c/](M  
template < typename T > du5|/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [j;#w,Wb  
  { BpR#3CfW  
  return (T & )r; )4O* D92  
} <#ZDA/G(  
template < typename T1, typename T2 > A5q%yt I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C< B1zgX  
  { n38l!m(.  
  return (T2 & )r2; k2Dq~zn  
} @ C"w 1}  
} ; ~i5t1  
=N?K)QD`  
cERmCe|/CG  
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> >。 tj< 0q<is  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iS#m{1m$$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {0J (=\u  
\!J9|  
return l(i, j) = r(i, j); ] RLEyDB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _[p@V_my  
O{&wqV5m"  
  return ( int & )i; 7a#zr_r  
  return ( int & )j; B,NHy C1i  
最后执行i = j; !fT3mI6u\  
可见,参数被正确的选择了。 TM*<hC  
k 1sR^&{l  
j"J[dlm2M  
^BN?iXQhN  
K[Ao_v2g  
八. 中期总结 =>u9k:('9  
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: ];7/DM#Np  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X)^&5;\`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \CKf/:"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a";xG,U  
!<AY0fpY  
g| M@/D l  
^hIKDc!.m  
4SGF8y@WU  
t=6Wk4  
九. 简化 SHt#%3EU  
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。 $@}\T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZnXq+^ Z4  
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: jPyhn8Vw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #h~v(Z}  
  +-*/&|^等 'X]m y  
2. 返回引用。 2I qvd  
  =,各种复合赋值等 %>)&QZig/  
3. 返回固定类型。 $ 8WJ$73  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f^D4aEU  
4. 原样返回。 C+<z ;9`  
  operator, *s}j:fJ  
5. 返回解引用的类型。 B>{\qj)%  
  operator*(单目) )WR*8659e  
6. 返回地址。 2Hj;o  
  operator&(单目) K26x,m]p  
7. 下表访问返回类型。 1u\kxlZ  
  operator[] v>]^wH>/"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ymr\8CG/  
  operator<<和operator>> [-*8 S1  
J6m(\o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 g$eZT{{W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z+J;nl  
?&>H^}gDZ  
template < typename Left > }y P98N5o  
struct value_return /{7we$+,p  
  { S&w(H'4N  
template < typename T > ].,T Snb  
  struct result_1 /*2sg>e'QF  
  { cQ<* (KU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Xy'qgK?  
} ; \y*,N^wu  
e)x;3r"j  
template < typename T1, typename T2 > jpW(w($XL  
  struct result_2 t 9Dr%#  
  { 76M`{m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i[M]d`<36  
} ; kFi^P~3D[  
} ; J&jNONu?  
~!G&K`u  
$h|rd+},  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8G0DuMI5  
TR([u  
下面我们来剥离functor中的operator() JHCV7$RS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zcTY"w\b  
:1JICxAU  
return l(t) op r(t) qf qp}g\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y =BXV7\  
return op l(t) af WEt -  
return op l(t1, t2) .1 =8c\%  
return l(t) op UW/{q`)  
return l(t1, t2) op 7Yjxx+X9  
return l(t)[r(t)] 05>xQx?"m4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FII>6c  
R.+yVO2  
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: {<_9QAS  
单目: return f(l(t), r(t)); iTq~ ^9G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hm5A@Z   
双目: return f(l(t)); )xMP  
return f(l(t1, t2)); \jcEEIEi  
下面就是f的实现,以operator/为例 b2vc  
>X(,(mKi  
struct meta_divide RZ:i60  
  { ]CIZF,  
template < typename T1, typename T2 > @`X-=GCl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;<yVJox  
  { .$,.w__m ~  
  return t1 / t2; m#oZu {  
} I;!zZ.\  
} ; }M I9?\"q  
6$JRV  
这个工作可以让宏来做: `xO&!DN  
]&D;'),   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U.@j !UrZ  
template < typename T1, typename T2 > \ yfD)|lK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G2x5%`   
以后可以直接用 6c/Tm0[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A -dL_3  
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 H#joc0?P  
(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。。。) FS vtiNW<  
I@f">&^  
Y}C~&Ph  
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 x_3Zd  
$]05?JY#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e!5nz_J1}  
class unary_op : public Rettype FrNW@  
  { 4IIXzMOa  
    Left l; sO!YM5v8  
public : v$`AN4)}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W,^(FR.  
uW,L<;HnQ  
template < typename T > ]o(&J7Z6-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AwKxt'()^  
      { t*? CD.S  
      return FuncType::execute(l(t)); 82X}@5o2  
    } Q.Kr;64G  
Bkn- OG  
    template < typename T1, typename T2 > S>]Jc$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cXJtNW@  
      { &!3=eVg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cJ%u&2J_  
    } .+H8c.  
} ; M-2:$;D  
"$Wi SR  
<9S?wju4W'  
同样还可以申明一个binary_op KJwkkCE/=  
I]`>m3SJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~[i,f0O,  
class binary_op : public Rettype z:aT5D  
  { COw]1 R  
    Left l; 9 GdrJ~h  
Right r; S!GjCog^J  
public : 'U)|m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #pxc6W /  
+|OkT  
template < typename T > Bu'PDy~W,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / 4K*iq  
      { EX[X|"r   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >a]4}  
    } 1:%m >4U  
g#V3u=I8~  
    template < typename T1, typename T2 > d0b--v/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2O|o%`?  
      { FxKb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gz[Ng> D+  
    } V 'Gi2gNaP  
} ; E( M\U5o:  
[H#I:d-+\  
xa#:oKF3  
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 |67j__XC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U/M(4H3>H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x7J|  
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。 rbnu:+!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y @AKb  
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。。。 S{Au%Rs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xXK7i\ny  
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) 1;ulqO  
下面是修改过的unary_op i4.s_@2Y  
S\Qh#y FT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #](k,% 2  
class unary_op 4];Qpln  
  { x#e(&OjN7  
Left l; Nh41o0  
  #3$U&|`  
public : E~zLhJTUL'  
IPcAE!h6zN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k 6~k  
:&`Yz   
template < typename T > c3|;'s  
  struct result_1 yov:JnWo  
  { ~Gc+naE>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fPHv|_XM>  
} ; sm}v0V.Js  
M6!kn~  
template < typename T1, typename T2 > ~aH*ZA*f  
  struct result_2 5/mW:G,&  
  { "HVwm>qEi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SGH"m/ e  
} ; ?M7nbfy[A@  
4(&00#Yxg2  
template < typename T1, typename T2 > =[`wyQe`_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U;KHF{Vm  
  { j2#Vdw|j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #l-,2C~  
} L5cNCWpo  
y]?%2ud/=  
template < typename T > 9L?EhDcDV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <l5{!g  
  { &P!^k0NJR  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]xf{.z  
} oCSf$g8q  
m0F-[k3)  
} ; `S<uh9/  
f9JD_hhP'  
s.KJYP  
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 ]&VD$Z984r  
好啦,现在才真正完美了。 U%_a@&<  
现在在picker里面就可以这么添加了: RgQ\Cs24Q  
Yq/|zTe{  
template < typename Right > QE!cf@~n"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |82V` CV  
  { >Q+a'bd w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3Du&KZ  
} u!nt0hS  
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。 I_#)>%H  
UNYU2ze'  
RGLwtN  
F f& VBm  
8c__ U<  
十. bind 6! g3Juh  
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。 &66G  
先来分析一下一段例子 d&?B/E^  
/R k5n  
3Luv$6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :":W(O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V}9wx%v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &J"a`l2  
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。 %)l2dK&9"j  
我们来写个简单的。 N ~M:+ \  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &.7\{q\(  
对于函数对象类的版本: -mX _I{BJ  
)l30~5u<J  
template < typename Func > f*5=,$0  
struct functor_trait  G!O D7:  
  { )KBv[|  
typedef typename Func::result_type result_type; FNmIXpAn*@  
} ; <`| }bt  
对于无参数函数的版本: K~,,xsy,G&  
o?p) V^7  
template < typename Ret >  }tv-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gMI%z2]'-  
  { B7 }-g"p$/  
typedef Ret result_type; 7GK| A{r  
} ; LUo3y'  
对于单参数函数的版本: .Ji r<"*<  
P$]Vb'Fz  
template < typename Ret, typename V1 > g-}Vu1w0{6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,fET.s^|U  
  { ,Z>RvLl  
typedef Ret result_type; _7$j>xX  
} ; A2rr>  
对于双参数函数的版本: j*QY_Ny*  
J4lE7aFDA~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W11_MTIU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2U|Nkm  
  { *GRhZ~U  
typedef Ret result_type; Ju+@ROZ  
} ; yg\A&0I  
等等。。。 O%c6vp7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~01r c  
~ xf9 ml  
template < typename Func > u0XGtu$4  
struct func_return <,rjU*"  
  { {b/AOR o  
template < typename T > Z"!C  
  struct result_1 M"p$9t  
  { OIewG5O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z+-k4  
} ; rKJ%/7m  
Uut,cQ". d  
template < typename T1, typename T2 > v S%+  
  struct result_2 e@8I%%V,  
  { },i?3dSvl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; te:"1:e  
} ; D;d;:WT5  
} ; wau81rSd  
$yCj80m\  
=C#,aoa!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4vBbP;ELWq  
mH8s'F  
template < typename Func, typename aPicker > `fc*/D  
class binder_1 &Puu Xz<  
  { fG,qax`:c  
Func fn; Vs07d,@w>  
aPicker pk; PCaa _ 2  
public : t1ZZru'r  
Z6h.gaQ7 H  
template < typename T > ~}ewna/2  
  struct result_1 DMs|Q$XB  
  { bQ .y,+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2_F`ILCML  
} ; ,cC4d`  
F=P|vYL&&  
template < typename T1, typename T2 > OH)SdSBz  
  struct result_2 *"e[au^8*b  
  { UNY>Q7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mLq?-&F  
} ; (1jkZ^7  
O^:Pr8|{J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y_)04dmr@[  
4G`YZZQ  
template < typename T > A>k+ 4|f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d1E~H]X4  
  { `L;I/Hp  
  return fn(pk(t)); BC4u,4S  
} a[#4Oq/t$  
template < typename T1, typename T2 > f%@Y XGf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t"BpaA^gO  
  { ekAGzu  
  return fn(pk(t1, t2)); %%k[TO  
} np>*O}r*  
} ; jgGn"}  
2G'G45Q  
+>:X4A *  
一目了然不是么? ;\&7smE[  
最后实现bind T Z>z5YTv  
^d2g"L   
R/^ rh  
template < typename Func, typename aPicker > fO(.I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pxY5S}@  
  { T:}Ed_m}q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1MV^~I8Dd  
} G3OQbqn  
< )?&Jf>_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J J3vC  
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。 i&bttSRNV  
Nm^q.)dO  
十一. phoenix sY#K=5R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hnY^Z_v!  
_@RW7iP>  
for_each(v.begin(), v.end(), c dGl[dQ/  
( 0 /H1INve  
do_ 1zp,Suv  
[ }h]:I'R!  
  cout << _1 <<   " , " f,uxoAS  
] 9g*~X;`2  
.while_( -- _1), {9=U6m^R2  
cout << var( " \n " ) Tw`l4S&  
) Hv IN'  
); p,1RRbyc  
GdP9Uj)n-  
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: #pVk%5N  
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 |6;.C1\,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |mM7P^I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h\ ybh  
z1:auodI@  
Lh,<q >t  
template < typename Cond, typename Actor > Jq; }q63:  
class do_while /y-P) 3_  
  { X:!%"K%}  
Cond cd; "xO`&a{  
Actor act; VtmUK$k}I  
public : [ z&y]~  
template < typename T > HmiwpI  
  struct result_1 :c.i Z  
  { k&?QeXW  
  typedef int result_type; yT,UM^'  
} ; NCsUC  
r%a$u%)oD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;x7SY;0*  
>AfJxdd1  
template < typename T > Df4n9m}E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i&KbzOY  
  { |Y99s)2&N  
  do v EX <9  
    { VEpQT Qp  
  act(t); 6D+k[oHZm  
  } Uex b>|  
  while (cd(t)); Y/hay[6  
  return   0 ; dGfWRqS]  
} u9&p/qMx2  
} ; i4-L!<bJ  
{:dE_tqo  
p75w^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (;M"'. C  
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。 cCeD3CuRA%  
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。 ov+qYBuFw  
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。 md2kZ.5u  
下面就是产生这个functor的类: }i[jJb`bY  
%Wu8RG}  
MdKZH\z/  
template < typename Actor > :L?zk"0C  
class do_while_actor q<UqGj7#   
  { Op0 #9W  
Actor act; :V"}"{ (6  
public : j IW:O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} du qu}*Jw  
]#qdA(Kl  
template < typename Cond > C8jZcs#4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uI%[1`2N-  
} ; :I7MP   
4 I~,B[|  
f9 rToH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \\T I4A^#  
最后,是那个do_ S%4hv*_c  
n/6A@C  
(=\P|iv  
class do_while_invoker C6Mb(&  
  { mPu5%%  
public :  {jl4`  
template < typename Actor > ^aC[Z P:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fvx0]of  
  { V&>7i9lEz  
  return do_while_actor < Actor > (act); y^XwJX-f  
} -cW5v  
} do_; COT;KC6 n  
*?8Q:@:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b 9?w _  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4VooU [Ka(  
最后来说说怎么处理break和continue FD6|>G  
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。 x=Ru@nK;  
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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