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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Af2=qe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0[n c7)sW  
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, 2-vJv+-  
,s1&O`  
<^,o$b  
xoqiRtlY:  
  class filler p{iG{  
  { @k=cN>ZMc  
public : D+@-XU<Lp<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5kGxhD  
} ; W4)kkJ  
0Y2\n-`z  
g\ErJ+i  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XIr{U5$<6  
2Pbe~[  
Q)x?B]b-  
w{k1Y+1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1a7!4)\  
AddGB^7yl  
:y=!{J<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k_,MoDz  
5h_<R!jA  
!UBy%DN~k  
jP1$qhp  
二. 战前分析 bjPka{PBj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K^"w]ii=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I\}|Y+C$d/  
YS]>_  
EKqi+T^=F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lp,\]]  
  /* --------------------------------------------- */ RY9+ 9i  
vector < int *> vp( 10 ); ]vm\3=@}9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W[@i;f^g  
/* --------------------------------------------- */ q>^hoW2$C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @bY('gC,  
/* --------------------------------------------- */ @O@fyAz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {SF[I  
  /* --------------------------------------------- */ J&A;#<qY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M-{*92y& |  
/* --------------------------------------------- */ }X=87ud  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w+q?T  
%oAL  
g(m xhD!k  
zL9VR;q  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~}h^38  
1._1, _2是什么? ~_'0]P\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y.q>EUSH  
2._1 = 1是在做什么? o[o:A|n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7N>oY$&)  
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。  M{] e5+  
92!JKZe  
Xc\* 9XV:  
三. 动工 kt :)W])V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p lK=D#)  
 OQ6sv/  
V/J>GRjw  
O~.U:45t  
template < typename T > ?$3r5sx  
class assignment =K&#.r  
  { >[a FOA  
T value; 9u?(^(.  
public : Z)/6??/R  
assignment( const T & v) : value(v) {} L{=l#vu  
template < typename T2 > <D;MT96SG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [!G)$<  
} ; 4RhR[  
+)gGs# 2X  
Wdo#?@m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,E&Bn8L~O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u,f A!  
prZ55MS.  
#Rc5c+/(  
opdu=i=E  
  class holder CD}Ns  
  { k_!+V`Ro#  
public : ~wTX >qV  
template < typename T > X:Q$gO?[4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gA_krK ,Z  
  { vVAb'`ysv  
  return assignment < T > (t); 7$ d}!S  
} cS}r9ga Q  
} ; P<u"97@8a  
6^sHgYR  
e&2wdH&  
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: J/t!- !  
}w@gj"\H  
  static holder _1; MD<-w|#8IV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1i u =Y  
+3Y!xD?=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MHo1 lrZa+  
而不用手动写一个函数对象。 [h4o7  
=D].`  
~Eq\DK  
=<{ RX8  
四. 问题分析 {rC~ 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。 S8%n.<OB  
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。 kg3ppt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h~w4, T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W (`c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 azo0{`S?  
< A?<N?%o  
五. 问题1:一致性 snYr9O[E6  
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?| Q2eXK[?*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kJkxx*:u  
cn%2OP:L^  
struct holder Sj)}qM-y#  
  { :tM?%=Q  
  // b{RqwV5P  
  template < typename T > fYBH)E  
T &   operator ()( const T & r) const YUscz!rM  
  { 2zK"*7b?  
  return (T & )r; &x0C4Kh  
} f7J,&<<5w  
} ; iITp**l  
$}R$t-  
这样的话assignment也必须相应改动: YsP/p-  
!8*McO I  
template < typename Left, typename Right > 'L{p,  
class assignment gDCOLDM  
  { "}b'E#  
Left l; .+E#q&=  
Right r; dig~J\  
public : KFDS q"j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |y"jZT6R}t  
template < typename T2 > ?z/Vgk+9|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `tE^jqrke5  
} ; gi]ZG  
bU`=*  
同时,holder的operator=也需要改动: v7IzDz6gF  
SMoz:J*Q(  
template < typename T > f-g1[!"F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X \f[  
  { @u) 'yS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B8m_'!;;  
} H{V)g  
nxaT.uFd1  
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。 h1+ hds+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7byCc_,  
8~ #M{}  
return l(rhs) = r; uLN[*D  
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。 _8><| 3d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )"`!AerJ  
4:mCXP,x  
template < typename Tp > |NrrTN?>  
class constant_t 0xpx(T[  
  { TfRGA (+#  
  const Tp t; ^Y04qeRd  
public : Ht[{ryTxu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :?CQuEv-  
template < typename T > Y ?'tUV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &Un6ay  
  { PuXUuJx(  
  return t; :Q@)*kQH  
} aMK~1]Cx  
} ; 5HlWfD  
ksWSMxm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [vTMS2  
下面就可以修改holder的operator=了 q0O&UE)6Y  
lKKERO5+  
template < typename T > 'r+PH*Mr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KJh,,xI>by  
  { mm[SBiFO\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); otr>3a*'  
} B@t'U=@7  
"tu*YNP\Q  
同时也要修改assignment的operator() nl1-kB)$e|  
1S$h<RIPAc  
template < typename T2 > 2cf' ,cv@8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2~c~{ jl\  
现在代码看起来就很一致了。 ?Zz'|.l@  
[@"wd_f{l  
六. 问题2:链式操作 Owf.f;QR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T_#, A0G  
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。 -<N&0F4|*  
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。 K`k'}(vj  
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。 nWWM2v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8`v$liH  
H?yE3 w  
template < typename T > Q:MhjkOr}  
struct result_1 Tby,J B^U  
  { uDuF#3 +"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1u}nm;3  
} ; $Ui&D I  
.ve *Vp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +MUwP(U=w  
xxa} YIe8  
template < typename T > O}Le]2'  
struct   ref w'ybbv{c  
  { =AOWeLk*G  
typedef T & reference; Xl%0/ o  
} ; IFuZ]CBz  
template < typename T > GAEO$e:  
struct   ref < T &> K7`YJp`i  
  { P $ >`  
typedef T & reference; ?tYpc_p#  
} ; UAYd?r  
rwqv V ^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /8gL.i$  
&35|16z%@  
template < typename T > 8SmjZpQ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UG[e//m  
  { 3071:W  
  return l(t) = r(t); #DI$Oc  
} /-Qv?"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 p25Fn`}H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +,flE= 5]s  
>+9JD%]x]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d"T Ht}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q9>U1]\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (f1M'w/OD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q<{NO/Mm  
最后的布局是: O`W%Tr  
                Add <GIwRVCU  
              /   \ HKmcQM  
            Divide   5 0[a}n6X Tk  
            /   \ P-Su5F  
          _1     3 2x} 6\t  
似乎一切都解决了?不。 /c-nE3+rn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,Og4 ?fS  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }e{qW  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K|^wc$  
xtfRrX^  
template < typename Right > bEH de*q(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8^yJqAXK  
Right & rt) const f7<pEGb  
  { .v`b[4M4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e~\QE0Oe:  
} zlf} .  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hi,t@!!  
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。 ffcLuXa  
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。 @}LZ! y  
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。 KL3<Iz]  
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。 ]]uHM}l  
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? l";'6;g  
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: L-h$Z0]_F  
oXYMoi  
template < class Action > 6rDfQ`f\p  
class picker : public Action /iM$Tb5  
  { e%6{ME 3  
public :  [aW =  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3<(q }  
  // all the operator overloaded 4zc<GL3[  
} ; 45+{nN[  
6m`{Z`c$  
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。 zCe/Kukvy  
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: }E&NPp>  
F9Z @x)  
template < typename Right > }GZbo kWg.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B5=($?5^6%  
  { TMj4w,g4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fEnQE EU~P  
} nkY@_N  
!,&yyx.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EESN\_{~.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 dbF M,"^  
:Ml7G  
template < typename T >   struct picker_maker l?E|R Kp  
  { 9%DT0.D}$j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9y]J/1#  
} ; 9'KonW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (H#M<N  
  { +1`t}hO  
typedef picker < T > result; 9`Q@'( m  
} ; Wd 2sh  
: d' 5O8  
下面总的结构就有了: gRgog*z  
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。 Px;Cg 6  
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。 }KB[B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ] |Zb\{  
至此链式操作完美实现。 8<&EvOk  
2[R$RpA_  
SgM.B  
七. 问题3 F:T GsV#  
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。 >- Bg%J9  
Z!{UWegun  
template < typename T1, typename T2 > NoDZ5Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0!#; j{JQ  
  { k onoI&kV|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Vz:_mKA  
} tk?UX7F  
's%q  
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: CEtR[Cu  
0D [@u3W  
template < typename T1, typename T2 > By((,QpB  
struct result_2 q-AN[_@  
  { $k0H9_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c@du2ICUc  
} ; bXdY\&fE  
RUXCq`)"<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z85|I.mr  
这个差事就留给了holder自己。 La,QB3K/  
    <y=ovkM3  
PZ OKrW  
template < int Order > a(x?fa[D  
class holder; v3^|"}\q5  
template <> 8Qrpa o  
class holder < 1 > .iv3q?8.b  
  { A WJWtUa  
public : {d!Y3+I%G  
template < typename T > IgX4.]W5  
  struct result_1 <^><3U`  
  { }T(z4P3  
  typedef T & result; Wmz`&nsn[  
} ; Fdt}..H%  
template < typename T1, typename T2 > )"u:ytK{  
  struct result_2 V2 `> ]/|  
  { n9oR)&:o  
  typedef T1 & result; b|?;h21rG  
} ; optBA3@e!  
template < typename T > :pZ}*?\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n[" 9|  
  { []}N  
  return (T & )r; A,XfD}+:Z  
} Ja [4A0.  
template < typename T1, typename T2 >  ]PX}b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z)9R9s  
  { }~I|t!GL  
  return (T1 & )r1; O|z%DkH[  
} |C-y}iQ:6~  
} ; :5# V^\3*  
>BoSw&T$Q  
template <> 77aX-e*=E  
class holder < 2 > +{-]P\oc  
  { F)ci9-b@  
public : q627<  
template < typename T > e}"wL g]  
  struct result_1 tOg=zXm   
  { v\0^mp  
  typedef T & result; q=0 pQ1>  
} ; %z)EO9vtr  
template < typename T1, typename T2 > J$[Q?8 ka  
  struct result_2 nQLs<]h1  
  { HeS'~Z$  
  typedef T2 & result; o)I/P<  
} ; Fd8hGj1  
template < typename T > d*-Xuv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =AkX4k  
  { x_:hii?6V  
  return (T & )r; "$)yB  
} lB:l)!]||=  
template < typename T1, typename T2 > Y5%;p33uFG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }$aNOf%:  
  { 'JZ_  
  return (T2 & )r2; c@OP5L>{  
} 8 /m3+5  
} ; ^H=o3#P~L  
hyu}}0:  
_*`q(dYcf  
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> >。 <\D Uo0]J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GOr}/y;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VGJDqm!  
_rjBc ;a  
return l(i, j) = r(i, j); %b<%w    
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4#2 ,Y!  
(02g#A`  
  return ( int & )i; ETelbj;0  
  return ( int & )j; ^5x4q  
最后执行i = j; n\>.T[$"  
可见,参数被正确的选择了。 V9{B}5KC  
\=g!$  
%ck`0JZAP  
wAz,vq=x  
78w4IICk  
八. 中期总结 -\,VGudM}  
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: gKQ@!U U8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3"tg+DncC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3- )kwy6L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9::YR;NY  
VjTAN=  
vnZ/tF  
8S=c^_PJ  
e7|d=W  
sZm^&h;  
九. 简化 Q)dT(Td9~  
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。 %kW3hQ<$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y_lCcu#OA  
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: Wa/geQE1<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mxhW|}_-j  
  +-*/&|^等 OfLM  
2. 返回引用。 ]+,nA R  
  =,各种复合赋值等 9OZ>y0)K~  
3. 返回固定类型。 )$F6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1gAc,s2  
4. 原样返回。 z1qUz7  
  operator, b,vL8*  
5. 返回解引用的类型。 $68 XZCx  
  operator*(单目) vGyppm[0  
6. 返回地址。 #tP )-ww  
  operator&(单目) Iq@IUFpc7~  
7. 下表访问返回类型。 ULrbQ}"cva  
  operator[] %w@ig~vD'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ASM1Y]'Z  
  operator<<和operator>> .lG +a!)  
_!;\R7]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hhj ,rcsi  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J{x##p<F$  
cuNq9y;[  
template < typename Left > >rRjm+vg  
struct value_return )#mW7m9M#  
  { !$XO U'n  
template < typename T > G`WzJS*}v  
  struct result_1 #nDL  
  { 5Wl,J _<F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (ai72#nFtb  
} ; KK .cDAR  
s9kTuhoK  
template < typename T1, typename T2 > wEv*1y4  
  struct result_2 rl41# 6  
  { 8ZzU^x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >:fJhF@  
} ; ]q37Hj  
} ; *<;&>w8  
=mAGD*NKu  
]X4RnV55Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ":z@c,  
Xe> ~H4I9  
下面我们来剥离functor中的operator() a1 _o.A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k0=|10bi  
5 u"nxT   
return l(t) op r(t) %Ln?dF+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d`<#}-nh  
return op l(t) 2 /UI>@By  
return op l(t1, t2) P@-R5GK  
return l(t) op #d$d&W~gE  
return l(t1, t2) op F ^[M  
return l(t)[r(t)] ^>t-v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YU*46 hA1B  
r)(i{:@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: X%*brl$D  
单目: return f(l(t), r(t)); .v$ue`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IcO9V<Q|  
双目: return f(l(t)); dcM+ylB  
return f(l(t1, t2)); VQ/ <09e  
下面就是f的实现,以operator/为例 *%z<P~}  
2>`m<&y  
struct meta_divide ^glbxbhI4  
  { 1h& )I%`?  
template < typename T1, typename T2 > P=}H1 #  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lxr@[VQ  
  { 1\=pPys)  
  return t1 / t2; R20a(4 m  
} 56VE[G  
} ; k-;.0!D^  
Z={UM/6w  
这个工作可以让宏来做: DKf}47y  
t=AE7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |~Htj4K/  
template < typename T1, typename T2 > \ LAOdH/*:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z2"2tFK  
以后可以直接用 W8\PCXnsfl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3T Yo  
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 xuw//F  
(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。。。) <x.]OZgO  
EXv\FUzo  
Cj`pw2.  
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 zlC^  
zDKLo 3:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0W!V V=j<}  
class unary_op : public Rettype VGkW3Nt0  
  { Xd90n>4S  
    Left l; l;"ub^AH  
public : pIM*c6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Oct\He\.  
4Xa.r6T_N=  
template < typename T > @#G6z`,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '33Yl+h  
      { KE }o  
      return FuncType::execute(l(t)); ]QjXh >  
    } a @yE:HU  
)&g2D@+{  
    template < typename T1, typename T2 > 9`hpa-m@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *q\HFI  
      { Oi+Qy[y2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y)@oo=oG  
    } =[v2   
} ; B' P,?`  
b tr x?k(  
1o"y%*"  
同样还可以申明一个binary_op N9fUlXhR  
QySca(1tN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )x9nED{  
class binary_op : public Rettype n0 fF,?gm  
  { =6L :I x  
    Left l; ^D>/wX\u  
Right r; {H~8'K-  
public : P:bVcta9g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o3(|FN  
A3<P li  
template < typename T > -wG[>Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q/aL8V<"z  
      { {HE.mHy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _KT]l./  
    } >G w%r1)  
 A[wxa  
    template < typename T1, typename T2 > noB}p4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K!$\REs  
      { y.TdWnXx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sf|_2sI  
    } O23]!S<;  
} ; kW7&~tX  
k~W;TCJs  
mt&JgA/  
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 uBd =x<c\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $bM#\2'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #Fb0;H9`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [|P]St-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %te'J G<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,<Do ^HB/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2t Z\{=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7J)Hwl  
下面是修改过的unary_op %\s#e  
tjc5>T[Es8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0B!mEg  
class unary_op d}^ :E  
  { e[|p0 ,Q  
Left l; hVQ+ J!qD  
  55jY` b .  
public : O!@KM;  
;d'O.i=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uDMUy"8&!  
z; z'`A  
template < typename T > FC/>L  
  struct result_1 A16-  
  { u3ri6Y`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S+bWD7  
} ; CUTEp/+  
} cH"lppX  
template < typename T1, typename T2 > .k?hb]2N  
  struct result_2 t]YLt ,  
  { Ltq*Vcl\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O(WMTa'%  
} ; 30T:* I|  
ysw6hVb  
template < typename T1, typename T2 > ?X5glDZ$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SieV%T0t1  
  { 13NS*%~7[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pC?1gc1G  
} 2L{:H  
C#u)$Ds  
template < typename T > p~{%f#V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JOoLHZQ1v  
  { 2H32wpY ,l  
  return OpClass::execute(lt(t));  TVEF+t  
} dA!f v`,6-  
OM&\Mo  
} ; MRY)m@*+6  
5|B(K @<  
2 ShlYW@~  
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 ~bm2_/RL  
好啦,现在才真正完美了。 $>*/']>  
现在在picker里面就可以这么添加了: `^4>^  
nm%4L  
template < typename Right > H]n0JG9K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vpr @  
  { OuJ y$e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  "%@=?X8  
} GlkAJe]  
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。 RBp(dKxM$w  
-<HvhW  
QH? 2v  
eRWF7`HH+  
W*WH .1&  
十. bind JqV<A3i  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 J*4_|j;Z-E  
先来分析一下一段例子 \crb&EgID  
JbD)}(G;  
Vm%ux>}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sOtNd({  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6W#F Ss~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tFP;CW!E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |$*9j""u  
我们来写个简单的。 6"c!tJc7j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M97p.;;  
对于函数对象类的版本: m_O=X8uj"D  
!/ q&0a  
template < typename Func > q,h.W JI  
struct functor_trait IfI$  
  { 5'L}LT8p@  
typedef typename Func::result_type result_type; F#C6.`B  
} ; U JRT4>G  
对于无参数函数的版本: _ .   
/r 2.j3:l  
template < typename Ret > U~`^Y8UF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w5JC2   
  { gJcL{]  
typedef Ret result_type; tNNg[;0  
} ; yA)+-  
对于单参数函数的版本: {*P7)  
9(gOk  
template < typename Ret, typename V1 > MicVNs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E$zq8-p|  
  { {(:)  
typedef Ret result_type; .`8,$"`4)  
} ; ?g1 .-'  
对于双参数函数的版本: DB= cc  
#3ro?w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vT<wd#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U=1`. Ove  
  { `U>b6 {K  
typedef Ret result_type; ,OFr]74\  
} ; Vy*Z"k  
等等。。。 K OHH74}_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s 17gi,"X  
K`Zb;R X  
template < typename Func > YVV $g-D}  
struct func_return NGD2z.  
  { 5oyMR_yl  
template < typename T > xI),0 db  
  struct result_1 03jBN2[!  
  { 5|={1Lp24g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0'2{[xF  
} ; :1  
&!aLOx*3`  
template < typename T1, typename T2 > yX Q;LQ;  
  struct result_2 nU#q@p)Xg  
  { @Sd:]h:f-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f9bz:_;W_  
} ; >~8Df61o`  
} ; b4OR`dd*J  
31\^9w__8  
cr;`0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :iC\#i]6  
VNot4 62L  
template < typename Func, typename aPicker > 1:Gd{z  
class binder_1 %*; 8m'  
  { c|a|z}(/J  
Func fn; `lOoT  
aPicker pk; Xr;noV-X  
public : W3j|%  
r6_a%A*  
template < typename T > =_:L wmI  
  struct result_1 6M|%nBN$|  
  { c<x6_H6[8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HcUz2Rm5XP  
} ; K1WoIv<Ym  
 -KiS6$-  
template < typename T1, typename T2 > @z RB4d$  
  struct result_2 4}FfHgpQ  
  {  0PbIWy'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =5eDT~=2{U  
} ; 2= mD  
p&M'DMj+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #al^Uqd  
#9"_|d=l  
template < typename T > a[rUU'8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1/BMs0 =  
  { nU *fne?  
  return fn(pk(t)); UL"3skV   
} ]997`,1b  
template < typename T1, typename T2 > K9Fnb6J$u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LK5H~FK  
  { a];g  
  return fn(pk(t1, t2)); :*nBo  
} *s4!;2ZhsU  
} ; =^M t#h."  
j06oAer 9  
Z9^$jw]  
一目了然不是么? jYZWf `X~  
最后实现bind v w;  
>u2#<k]1&  
@S92D6  
template < typename Func, typename aPicker > Wc G&W>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Zi)8KO[/0  
  { 8PS:yBkA|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O+J;Hp;\_  
} 0GVok$r@  
f}!26[_9{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JwczE9~o  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?@(H. D6'v  
uK5Px!  
十一. phoenix hj1 jY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :W.(,65c  
:wAB"TCt0  
for_each(v.begin(), v.end(), 4et#Q  
( ^)pY2t<^  
do_ +60;z4y}w  
[ rXX|?9 '  
  cout << _1 <<   " , " 1ouTZ'c?  
]  %C:XzK-x  
.while_( -- _1), TI  
cout << var( " \n " ) 'a*IZb-M  
) _@TTVd  
); N8vl< Mq  
c.WT5|:qw  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9U*vnLB  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor M8}M*\2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7mNskb|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^*Fkt(ida  
M3kE91  
20)Il:x  
template < typename Cond, typename Actor > #!Fs[A5%  
class do_while 7:%K-LeaQu  
  { A-$BB=Ot  
Cond cd; i=+6R  
Actor act; I:"`|eHxv  
public : <H/H@xQ8G  
template < typename T > 5?MvO]_  
  struct result_1 <|iU+.j\  
  { ')V5hKb^  
  typedef int result_type; -y( V-  
} ; KRe=n3 1  
}D O#{@af  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |9 3%,  
'c D"ZVm1  
template < typename T > 8<xy *=%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ffVYlNQ7L  
  { 3R><AFMY?  
  do (" %yV_R  
    { ~/%){t/uLY  
  act(t); mUbaR  
  } 'z'm:|JW  
  while (cd(t)); urB.K<5ZA  
  return   0 ; zZHsS$/  
} j@2 hI,+  
} ; FzIA>njt  
H>]x<#uz)  
=$Z'F<|d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OUPpz_y  
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。 ?6bE!36  
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。 <k!G%R<9  
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。 _p.{|7  
下面就是产生这个functor的类: 4E)[<%  
$;1~JOZh  
9[*kpMC  
template < typename Actor > \=<.0K A~  
class do_while_actor 6>Y}2fT}o3  
  { iC]}M  
Actor act; v oxlo>:  
public : #a&Vx&7L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +!(hd  
|7-tUHMo[  
template < typename Cond > HNPr| (  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^ytd~iK8  
} ; N_0O"" d  
GZw<Y+/V"5  
wkGF&U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?8 F7BS4oQ  
最后,是那个do_ Yq_zlxd%F  
~gc)Ww0(Q  
;V GrZZ  
class do_while_invoker oCrn  
  { +l9avy+P (  
public : "n:9JqPb  
template < typename Actor > fomkwN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v\c3=DbO  
  { :FSkXe2yy0  
  return do_while_actor < Actor > (act); `dK\VK^  
} '9)@U+yfQ  
} do_; 3kMiC$  
LtQy(F%8/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u+9Mc u"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |]Xw1.S.L  
最后来说说怎么处理break和continue d~8Q)"6 [  
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。 wK_}`6R/  
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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