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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _(<D*V[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ages-Z_X  
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, '"=Mw;p  
xgeKz^,  
?/,sKF74i  
S2jO  
  class filler ]k (n_+!  
  { *&vySyt  
public : z!={d1u#T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /}Z0\ ,  
} ; NI^[7.2  
Y C uuj$  
?kvkdHEO_  
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: .7HnWKUV  
I=,u7w`m  
v<`1z?dch  
2@(Qd3N(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jR^>xp;  
]c8O"4n n  
XVfp* `  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \gE3wmSJ,  
btC.EmX  
:X`Bc"  
MO{6B#(<F  
二. 战前分析 ;rj=hc  
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。 [akyCb  
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 []{g9CO  
$z9z'^HqO  
4K@`>Y5g*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o.}?K>5  
  /* --------------------------------------------- */ EuAJ.n  
vector < int *> vp( 10 ); #0HF7C3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7b_Ihv   
/* --------------------------------------------- */ bm{L6D E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nx(O]R,Sw  
/* --------------------------------------------- */ `NC{+A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hwmpiyu   
  /* --------------------------------------------- */ Z' 0Gd@/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aQ ~  
/* --------------------------------------------- */ 1f 0"z1   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R,hX *yVq  
&\\iD :J  
SR#%gR_SC  
P^%.7C  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5@+8*Fdk  
1._1, _2是什么? z/7H/~d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~%4#R4&  
2._1 = 1是在做什么? `j59MSuK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7CGKm8T  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 EiY i<Z_S  
T x_n$ &  
W"mkNqH  
三. 动工 `A\ !Gn?   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lA39$oJ  
#; I8 aMb  
z,nRw/o  
:8;8-c  
template < typename T > K5Fzmo a  
class assignment w+cI0lj  
  { &Jj^)GBU  
T value; (U/xpj}  
public : DVYY1!j<  
assignment( const T & v) : value(v) {} %}G:R !4 d  
template < typename T2 > xA nAW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K<b -|t9f  
} ; _Gy*";E  
0\AYUa?RM  
|WeLmy%9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S:] w@$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,vQkvuz  
l}X3uy S  
j0sR]i  
S8" h9|  
  class holder S<Q6b_D  
  { l[ ^bo/  
public : 5I{YsM  
template < typename T > (jCE&'?}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :Ke~b_$Uy-  
  { H7)(<6b,z  
  return assignment < T > (t); ;w?zmj<Dm  
} 8oY0?|_Bx  
} ; #]I:}Q51  
6^['g-\2  
pTmG\wA~$  
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: ~s{$&N  
VLtb16|  
  static holder _1; xYM! mcA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bt#=p 7 W  
ltHC+8 aZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P/t$xqAL  
而不用手动写一个函数对象。 jHB,r^:'  
2:i`,  
v}-'L#6  
G:' -|h  
四. 问题分析 A1\;6W:  
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。 Cs%'Af  
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。 G\TyXq_4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z]\0]i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hdN3r{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jKQnox+=  
H5/%"1Q  
五. 问题1:一致性 ? Z8_(e0U  
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?| VX&KGG.6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qX:54$t  
@q5!3Nz  
struct holder L4S Fu.J'  
  { vC\]7]mC  
  // ~z>2`^Z"  
  template < typename T > =g/K>B  
T &   operator ()( const T & r) const " I`<s<  
  { j/wNPB/NM  
  return (T & )r; ZWmmFKFG.  
} 61T"K  
} ; ~oT0h[<  
^']xkS  
这样的话assignment也必须相应改动: ~mK9S^[  
K*;=^PY  
template < typename Left, typename Right > S! ,.#e(Y  
class assignment u-j$4\'  
  { yBauK-7*c  
Left l; Dw;L=4F |  
Right r; Vjj30f  
public : 9+=U&*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &hd+x5  
template < typename T2 > }RDhI1x[mk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b)$<aFl  
} ; .'+Tnu(5q  
rq}ew0&/  
同时,holder的operator=也需要改动: sEe^:aSN  
T -C2V$1  
template < typename T > ZxbWgM5rm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hV'JTU]H  
  { b V;R}3)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OMO.-p  
} Y'bDEdeT  
B4[onYU  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v?!x,H$Qd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J h M.P9  
N}VKH5U|  
return l(rhs) = r; aQ]C`9k  
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。 j3IxcG}f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FB6`2E%o  
./[%%"  
template < typename Tp > '(&.[Pk:"  
class constant_t *Yl9%x]3c  
  { /jeurCQ8#u  
  const Tp t; #Cvjv; QwY  
public : U $X"W'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DDc?G Y:  
template < typename T > ~naL1o_FZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h+CTi6-p  
  { o}7`SYn  
  return t; !4]w b!F  
} l>7`D3  
} ; PRWS[2[yk  
ggJn oL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a0CmCv2#  
下面就可以修改holder的operator=了 vkASp&a  
\@GA;~x.b  
template < typename T > EFqWnz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g15e|y)th  
  { ZnI_<iFR*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Kt;h'?  
} k[gO>UGB;  
_rY,=h{+  
同时也要修改assignment的operator() (.m0hN!~u  
rrwBsa3  
template < typename T2 > *Jmy:C<>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j1Q G-Rs&  
现在代码看起来就很一致了。 iZwt,)(  
qOV#$dkY  
六. 问题2:链式操作 +i4S^B/8i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M@E*_U!U  
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。 +0;6.PK  
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。 m/Q@-  
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。 iaLsIy#h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9`$fU)K[Pl  
2}/Z.)^Q  
template < typename T > r|{h7'  
struct result_1 xCEEv5(5  
  { >ys>Q)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  #dtYa  
} ; ZXFM_>y 5  
o(u&n3Q'  
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: _K_!(]t  
Ky8sLm@  
template < typename T > m@u!frE,  
struct   ref m5v9:5{  
  { '0p 5|[ZD  
typedef T & reference; $ [by)  
} ; }'b 3'/MJ  
template < typename T > FL,jlE_  
struct   ref < T &> 0 gL]^_+7  
  { (I IPrW;>  
typedef T & reference; B-@6m  
} ; VL?ubt<  
8 T):b2h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F@& R"-  
p&>*bF,  
template < typename T > D}>pl8ke~g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1j`-lD  
  { M$B9?N6  
  return l(t) = r(t); \ ExM.T  
} cuO(*%Is1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k?;A#L~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !\'7j-6  
'nz;|6uC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &BY%<h0c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rr>QG<i;G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o8-BTq8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ] QGYEjW  
最后的布局是: =!w5%|r.  
                Add pEuZsQ  
              /   \ O#7ONQfBO  
            Divide   5 Kyt.[" p  
            /   \ 1XSA3;ZEc  
          _1     3 &=Gz[1 L  
似乎一切都解决了?不。 >XcbNZV  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *p`0dvXG2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 AjKP -[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: J;W(}"cFq  
0&mo1 k_U  
template < typename Right > y>Zvose  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e6z;;C@'G  
Right & rt) const 6}='/d-[  
  { MUhC6s\F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d rnqX-E;  
} peCmb)>Sa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y9Q-<~\z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 p(QB5at  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >@KQ )p' `  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 b'Pq [ )  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 #s$b\"4  
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? |s-q+q{|  
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: }S<2({GI  
7!+kyA\}r^  
template < class Action > g]EDL<b  
class picker : public Action {hGr`Rh  
  { zpV@{%VSj  
public : PVP,2Yq!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gh=s#DQsFw  
  // all the operator overloaded '%_1eaH  
} ; (# Z2  
)IPnSh/ <  
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。 J~eY,n.6]  
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: Y]/(R"-2G  
$/90('D  
template < typename Right > JZ  Qkr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t j&+HC  
  { [HI&>dm=$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )SQ*"X4"  
} d"<Q}Ay  
]:i :QiYD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )67_yHW  
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。 vo )pT  
X&o!xV -+  
template < typename T >   struct picker_maker X0 O0Y>"  
  { * t6 XU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RqgH,AN  
} ; /ZqBO*]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -}`ES]  
  { YLmzMD>  
typedef picker < T > result; A`v(hBM  
} ; m^rgzx19?  
py`RH )  
下面总的结构就有了: dya]^L}fL  
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。 CB<1]Z  
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。 ["- pylhK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sfNXIEr^  
至此链式操作完美实现。 |-4C[5rM  
qg#TE-Y`  
DE|r~TQ  
七. 问题3 q$z#+2u  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Xoyk 'T] -  
^29w @*  
template < typename T1, typename T2 > P1;T-.X~&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M[$(Pu  
  { + 5H9mk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /%C6e )7BL  
} >8Wvz.Nq/  
hYMIe]kJ  
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: 4J0{$Xuu 0  
pW7vY)hj  
template < typename T1, typename T2 > 0JQy-hpF  
struct result_2 :LBG6J  
  { <9 lZ%j;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <8Ek-aNNt  
} ; &I: [ 'l!  
s|Ls  
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? fN~kd m.  
这个差事就留给了holder自己。 kF.!U/C  
    [H;HrwM s)  
zqfv|3-!}  
template < int Order > Kdh(vNB>  
class holder; 8*kZ.-T B  
template <> !|_b}/  
class holder < 1 > O=LS~&=,  
  { .Gq.st%  
public : r7Bv?M^!  
template < typename T > zIt-mU  
  struct result_1 jT"P$0sJAd  
  { VvN52 qeL  
  typedef T & result; tW53&q\=  
} ; UMwB.*  
template < typename T1, typename T2 > pA)!40kz  
  struct result_2 J~KWn.  
  { X).UvPZ/  
  typedef T1 & result; v'Ce|.;  
} ; Cj%SW <v|  
template < typename T > (rO_ Vfaa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *@o@>  
  { q9.)p  
  return (T & )r; /:v+:-lU  
} >JwdVy^  
template < typename T1, typename T2 > z_R^n#A~r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const geU-T\1[l  
  { &B^#? vmO  
  return (T1 & )r1; 8^M5k%P  
} J"QXu M  
} ; I\DmVc\l  
r|4jR6%<'m  
template <> <q hNX$t  
class holder < 2 > Z l.}=  
  { ]#R'hL%f  
public : ,!t1( H  
template < typename T > [1B F8:  
  struct result_1 j*f%<`2`j  
  { QEL^0c8~  
  typedef T & result; W[PZQCL}K)  
} ; H|;6K`O_  
template < typename T1, typename T2 > 9 \i;zpN\  
  struct result_2 -/|O*oZ  
  { =2uE\6Fl,  
  typedef T2 & result; {6Lkh  
} ; ~r;da9  
template < typename T > '&#`?\CXX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p 7IJ3YY  
  { _?>!Bz m  
  return (T & )r; ='u'/g$'&  
} mE)65@3%  
template < typename T1, typename T2 > P`6 T;|VDk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DR3M|4[  
  { w,TyV%b[_  
  return (T2 & )r2; J0zudbP  
} !iUdej^tx  
} ; Yf.H$L  
W!q 'wrIx(  
!e@G[%k  
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> >。 6i[\?7O'0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GjZ@f nF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;wND?:  
#3u3WTk+  
return l(i, j) = r(i, j); q# gZ\V$I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nV38Mj2U  
%Y%+K5;AZ  
  return ( int & )i; z"o;|T:  
  return ( int & )j; IIeEe7%#  
最后执行i = j; |57KTiiNLI  
可见,参数被正确的选择了。 qY\zZ  
zk5sAHQ  
[W=%L:Ea  
8yz A W&q  
2!>phE  
八. 中期总结 i,rP/A^q  
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: (bt^L3}a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +4\JY"oi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }<7Dyn,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;=: R|  
b0X*+q   
 z:9  
8~RUYsg  
W093rNF~  
Le9r7O:  
九. 简化 ,'5P[-  
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。 ;d G.oUk=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5FqUFzVqsl  
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: 8B;`9?CI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $t.N |b`'  
  +-*/&|^等 AKx\U?ei7  
2. 返回引用。 seY0"ym&e  
  =,各种复合赋值等 K4SR`Q  
3. 返回固定类型。 OP |{R7uC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0uzis09  
4. 原样返回。 PN/2EmwtC  
  operator, -`wGF#}y(=  
5. 返回解引用的类型。 Cvm ZW$5Yo  
  operator*(单目) i_g="^  
6. 返回地址。  ;Fcdjy  
  operator&(单目) n4YEu\*  
7. 下表访问返回类型。 LW_ Y  
  operator[] FMY r6/I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ({D.oS  
  operator<<和operator>> @A!Ef=R  
9UOx~Ty  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;w4rwL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :d/Z&LXD  
;1S{xd*^N  
template < typename Left > G,{L=x Oh  
struct value_return Q !5Tw  
  { m#, F%s  
template < typename T > xp/u, q  
  struct result_1 \|R`wFn^P  
  { ;G!X?(%+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q "bpI8j  
} ; GEA@AD=^f  
#:T5_9p  
template < typename T1, typename T2 > pX6T7  
  struct result_2 `@ qSDW!b  
  { OW)8Z 60  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;Iw'TF   
} ; 0'^? m$  
} ; W~W^$A  
5g F}7D@  
0VoC|,$U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j='Ne5X1  
St|sUtj<r  
下面我们来剥离functor中的operator() &IT'%*Y:V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aEXV^5;,pJ  
wX#\\Jgi  
return l(t) op r(t) #Vul#JHW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |Y(].G,  
return op l(t) )%X\5]w`  
return op l(t1, t2) ++,mM7a  
return l(t) op ^!{oyw   
return l(t1, t2) op p: sn>Y  
return l(t)[r(t)] Z> QSZ48=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QI=SR  
'P@a_*I  
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: CvQ LF9|  
单目: return f(l(t), r(t)); `<HY$PAe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _?kf9.  
双目: return f(l(t)); NXeo&+F  
return f(l(t1, t2)); }C" #b\A2  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y141Twjvd  
5 1 x^gX|  
struct meta_divide "T}J|28Z  
  { >z^T~@m7l  
template < typename T1, typename T2 > \`>Y   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #l;Ekjfz  
  { h^hEyrJw  
  return t1 / t2; uO[4 WZ  
} \vQ_:-A  
} ; xR#hU;E}  
MM'<uy  
这个工作可以让宏来做: )QBsyN<x6  
5R"b1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4i~;Ql  
template < typename T1, typename T2 > \ d_5h6C z4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {GWcw<g.B  
以后可以直接用 /cI]Z^&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "a,Tc2xk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #Q'i/|g   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ` |]6<<'iW  
OPKX&)SE-  
,nHz~Xi1t  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Fof_xv9  
oAvJ"JH@i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tD4IwX  
class unary_op : public Rettype >wMsZ+@m  
  { zLxWyPM0;  
    Left l; <mm}IdH  
public : "X]u fZ7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (Nik( Oyj"  
>F-J}P  
template < typename T > dk(-yv'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uxh4nyE  
      { ww\/$ |  
      return FuncType::execute(l(t)); `Z@wWs  
    } %mcuYR'D}  
'6/uc:zv  
    template < typename T1, typename T2 > klch!m=d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /`s^.Xh  
      { *=2jteG=3.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;<&s _C3  
    } jG.*tuf  
} ; 10[~ki-1;  
pp{);  
qQ1m5_OD`z  
同样还可以申明一个binary_op +=}% 7o  
G*"N}M1)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4h~Oj y16&  
class binary_op : public Rettype n[iil$VKh  
  { qp{NRNkQ  
    Left l; V_ ]4UE  
Right r; d>AVUf<o~  
public :  (K?[gI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g|+G(~=e|  
p}Gk|Kjlq,  
template < typename T > F~DG:x~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t]@ Zd*  
      { S3J6P2P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V)a6H^l  
    } 3p^WTQ>(  
\7C >4  
    template < typename T1, typename T2 > C#r`oZS1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gai?LXM l}  
      { #qn)Nq(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )0GnTB;5Z  
    } =Q|}7g8o  
} ; _c(=>  
NeK:[Q@je  
=}q4ked /  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 w"BTu-I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .(Pe1pe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vEgJmHv;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 22*t%{(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c:$:j,i}  
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。。。 HOUyB's'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IIu3mXAw  
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) We4 FR4`  
下面是修改过的unary_op Xoik%T-  
sZbzY^P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H?~u%b@   
class unary_op tL).f:?  
  { e;pNB  
Left l; %fyb?6?Y  
  L;f=\q"g  
public : pUwX cy<n  
KYl^{F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I;|Aiu*  
%-*vlNC)  
template < typename T > sXydMk`J  
  struct result_1 8bysg9H0  
  { zHU#Jjc_b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M\<!m^~  
} ; $yc,D=*Isi  
RXof$2CZS  
template < typename T1, typename T2 > vV'^HD^v  
  struct result_2 P0Jd6"sS"  
  { 7L\GI`y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m3XH3FgKz  
} ; 5\'%zZ,l  
p/5!a~1'xN  
template < typename T1, typename T2 > XnY}dsS O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z84W{! P  
  { D4vmBVT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $XI<s$P%(%  
} "p; DQ-V  
XVLuhw i  
template < typename T > ^&<*$Ai~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2l SM`cw  
  { b{ozt\:M  
  return OpClass::execute(lt(t)); #wd \&  
} \}Wkj~IX  
\I'Zc]  
} ; 5]Ra?rF  
RP X`2zr  
ZB2'm3'bh  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug qB39\j  
好啦,现在才真正完美了。 6nfkZvn  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6m" 75  
Y-Ku2m  
template < typename Right > LWL>hd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pkU e|V  
  { wW<"l"x,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =5/;h+bk+3  
} A{J1 n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .apX72's,  
oU@ljSD  
6uXW`/lvX  
pjCWg 4ya  
~fF }  
十. bind PJYA5"}W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &0eB@8{N  
先来分析一下一段例子 G}-.xj]  
.fsk DW  
eq+o_R}CS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F=om^6G%X5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PM.SEzhm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D+)=bPMe  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %1@<),  
我们来写个简单的。 tN{t-xUgk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ],YYFU}  
对于函数对象类的版本: 7 h1"8#X  
sBb.Y k  
template < typename Func > UvZ@"El  
struct functor_trait huoKr  
  { &o/4hnHYt  
typedef typename Func::result_type result_type; M96( Rg  
} ; WDGGT .hG  
对于无参数函数的版本: KYu(H[a  
05KoxFO?  
template < typename Ret > ~0-764%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I PVzV\o  
  { M',D  
typedef Ret result_type; k2uiu  
} ; fBgKX ?Y  
对于单参数函数的版本: <VU4rk^=  
_0*>I1F~  
template < typename Ret, typename V1 > =b!J)]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D'`"_  
  { Uo}&-$B  
typedef Ret result_type; !"J#,e|  
} ; ^CPfo/!  
对于双参数函数的版本: 0Mu8ZVI{  
unnx#e]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uvDoo6'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )6Q0f  
  { &7w>K6p  
typedef Ret result_type; z>33O5U  
} ; gww^?j#  
等等。。。 3> #mO}\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EOX_[ek7  
WQ}!]$<"y  
template < typename Func > bez'[Y{  
struct func_return bjBeiKH  
  { iEviH>b5  
template < typename T > paNw5] -  
  struct result_1 2rCY&8  
  { 0 BCGJFZ{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +z=%89GJ  
} ; PGPbpl&\t  
[u9JL3  
template < typename T1, typename T2 > d BMe`hM)  
  struct result_2 ;(Xe@OtW  
  { dA} 72D?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LBkcs4+  
} ; cvUut^CdK  
} ; d%lHa??/ h  
vzcBo%  
{?/8jCVd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [DxefYyI  
aGe(vQPi9  
template < typename Func, typename aPicker > %L j0  
class binder_1 `cP'~OT  
  { *?bk?*?s  
Func fn; 6"i{P  
aPicker pk; )J+{oB[>b  
public : D*cyFAF  
:@ E1Pun?  
template < typename T > 9c6GYWIFt&  
  struct result_1 8b(1ut{  
  { V(2,\+t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +lW}ixt  
} ; {@V3?pG?p  
lU $4NU wM  
template < typename T1, typename T2 > X&(ERY,h  
  struct result_2 ,|.8nk"  
  { OwA~(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; icPp8EwH  
} ; /c@*eU  
R6!cK[e]4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \- =^]]b=  
)Ig+uDGk  
template < typename T > {?*<B=c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2;4]PRD6w  
  { N^\2 _T  
  return fn(pk(t)); ])V2}gH  
} ,\lY Px\P[  
template < typename T1, typename T2 > \\S/ NA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KQ4kZN  
  { E-)VPZ1D  
  return fn(pk(t1, t2)); TCHqe19?  
} 6F*-qb3  
} ; 8QVE_ Eu  
%j'G.*TD  
;8*XOC;[  
一目了然不是么? QqiJun_m  
最后实现bind ~=:2~$gsn  
b96t0w!cs  
f]tv`<Q7  
template < typename Func, typename aPicker > a)!![X?\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y=vVxVI\  
  { 1BQ0M{&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F qeV3 N  
} AH2 _#\  
oX'0o 'c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d4Co^A&  
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。 Xhcn]  
GilQtd3\  
十一. phoenix fJN*s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DX}B0B  
;rB6u_5"I.  
for_each(v.begin(), v.end(), ZV'$k\  
( JEWL)  
do_ T'ED$}N>~  
[ ;n`R\NO9  
  cout << _1 <<   " , " 4q>7OB:e  
] pOC% oj  
.while_( -- _1), &5\^f?'b7  
cout << var( " \n " ) d_Q*$Iz)3  
) No`|m0 :j  
); O 'k+7y  
X'fuF2owd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %#~((m1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor AV40:y\RW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Rn`ld@=p[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 10wvfRhng  
v*E(/}<v  
CSMeSPOm]  
template < typename Cond, typename Actor > D.'h?^kA  
class do_while B*\$ /bk,  
  { !FTNmyM~F  
Cond cd; Kv(z4z  
Actor act; pzp,t(%j  
public : &V'519vmoZ  
template < typename T > lT8#bA  
  struct result_1 ?4XnEDA m  
  { YT>KJ  
  typedef int result_type; lnS(&`oh\=  
} ; 4/S=5r}  
NJtQx2Sd'H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .%=V">R  
M)&Io6>  
template < typename T > dsJm>U)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD%H XGe  
  { ~+yZfOcw  
  do `@[l\.Vt:  
    { LL&ud_Y  
  act(t); 9lf*O0Z&n  
  } -LtK8wl^  
  while (cd(t)); ,CP 5~4u  
  return   0 ; zuSq+px L@  
} uG!:Z6%p  
} ; v??TJ^1  
3jjMY  
:.k ZR;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nq"evD5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :\XI0E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~#R9i^Y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -$(Jk<  
下面就是产生这个functor的类: iPq &Y*  
H~noJIw#  
JK]R*!{n  
template < typename Actor > ='Q{R*u  
class do_while_actor S}(8f!9<  
  { dBSbu=^$)  
Actor act; bB!#:j>(v  
public : `K*b?:0lp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +oI3I~  
z-dFDtiA  
template < typename Cond > 3 iRA$C-p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]1D%zKY%$Z  
} ; -(i(02PX  
#2RiLht  
O. ,3|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <3 TA>Dz  
最后,是那个do_ :_ROJ  
?+~cA^-3T  
O~!T3APGU  
class do_while_invoker #sTEQjJ,J  
  { {o0qUX>[  
public : {ox2Tg?  
template < typename Actor > CS 8jA\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8S]".  
  { Xd<t5{bD!  
  return do_while_actor < Actor > (act); V8WFQdXc  
} '$G"[ljr  
} do_; j~E",7Q'  
G,f-.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0V$k7H$Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eujK4s  
最后来说说怎么处理break和continue *>NX%by)  
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。 !z 53OT!  
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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