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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h%TLD[[/jr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %v{1# ~u  
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, Ly7!R$X  
H-I{-Fm  
~zF2`.  
, ECLqs%  
  class filler oq$w4D0Z  
  { (e9fm|n!)|  
public : ybQP E/9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8:thWGLN  
} ; (PRBS\*G  
D. Kqc  
6;+jIkkD)  
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: 0/ !,Dn  
LnFWA0y  
yfEb  
W%o|0j\1GU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cSK&[>i)4  
3~Qd)j"<  
f<<rTE6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,%W<O.  
XV>&F{  
inAAgW#s}  
=P`~t<ajB  
二. 战前分析 \:v$ZEDJ>  
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。 7NL% $Vf  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d-B7["z,  
S&(^<gwl  
 ^$-Ye]<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r?A|d.Tl  
  /* --------------------------------------------- */ G[h(xp?,l  
vector < int *> vp( 10 ); A&,,9G<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]|U-y6 45  
/* --------------------------------------------- */ ECcZz.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l&W;b6L  
/* --------------------------------------------- */ bk<FL6z z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KrcgIB8X  
  /* --------------------------------------------- */ A6{b?aQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B=X,7  
/* --------------------------------------------- */ #yW\5)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o>?*X(+le  
~@4'HMQ  
FT89*C)oD  
&|Np0R  
看了之后,我们可以思考一些问题: jb[!E^'&>  
1._1, _2是什么? ;%!B[+ut"  
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。 DCQ^fZ/  
2._1 = 1是在做什么? ` ;)ZGY\  
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。 Jblj^n?Bm  
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。 wRtZ `o  
,v9f~qh  
<>Y?v C  
三. 动工 &dR=?bz-A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iv&v8;B  
q,%:h`t\  
?_g1*@pA  
hhI)' $  
template < typename T > jrMe G.e=D  
class assignment }uY!(4Rw  
  { VDbI-P&c  
T value; P"_$uO(5x  
public : } JiSmi6o  
assignment( const T & v) : value(v) {} qO@@8/l  
template < typename T2 > ~9\zWRh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ][;G=oCT  
} ; Kw5Lhc1V  
# 1.YKo  
a%vrt)Gx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nFRsc'VT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :5fAPK2r<  
%|"g/2sF[G  
k\`S lb1  
NbRn*nb/T  
  class holder *G5c|Y  
  { 1.U`D\7mb  
public : Ts$@s^S]  
template < typename T > E=]4ctK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ut2~rRiK  
  { q,>?QBct*  
  return assignment < T > (t); YDC&u8  
} g I]GUD-  
} ; qe$^q  
:G5uocVk  
\e3`/D  
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: ^:=f^N=^  
%G3(,Qz  
  static holder _1; je/!{(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;]sYf  
` `U^COD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m Lk(y*  
而不用手动写一个函数对象。 >rsqH+oL  
!g!5_ |  
0k,-;j,  
790-)\:CY  
四. 问题分析 2";SJF'5\  
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。 a2 +~;{?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。 !h[VUg_8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XFVV},V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lj=l4 &.i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *l&S-=]  
5Por "&%  
五. 问题1:一致性 ]b/S6oc6  
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?| 5N[9 vW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z;l`YK^-  
Ev"|FTI/  
struct holder _ *f  
  { ``VW;l{  
  // @%ip7Y]e  
  template < typename T > RoGwK*j0+  
T &   operator ()( const T & r) const W,^W^:m-x  
  { -_ C#wtC  
  return (T & )r; G q<X4C#|  
} D]G)j  
} ; VZ& A%UFC  
'(Gi F  
这样的话assignment也必须相应改动: .xhK'}l[  
$Fkaa<9;P  
template < typename Left, typename Right > .iMN,+qP  
class assignment #>=j79~  
  { r KH:[lK m  
Left l; C)'q QvA  
Right r; ` |IUGz  
public : r}#\BbCv;7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z!;1i[|x  
template < typename T2 > BVsD( @lX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fA/m1bYxg  
} ; (Rt7%{*  
~S,p?I  
同时,holder的operator=也需要改动: za Tb~#c_  
@yd4$Mv8%  
template < typename T > ]?O2:X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @Jm7^;9/  
  { )a@k]#)Skm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5tjP6Z`!9`  
} W&(k!6<x  
!-`Cp3gqHr  
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。 *]hBGr#6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7 >iU1zy  
;9o;r)9~  
return l(rhs) = r; [/s&K{+c  
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。 gz2\H}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5DOBs f8Jo  
i%e7LJ@5AW  
template < typename Tp > n Ox4<Wk&  
class constant_t ~'37`)]z  
  { !q"W{P  
  const Tp t; wo_,Y0vfB  
public : fb8%~3i>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vAY,E=&XvM  
template < typename T > Y!iZW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1f",}qe;  
  { }_=eT]  
  return t; _iNq"8>2  
} WJ<^E"^  
} ; (=D&A<YX  
lj+u@Z<xA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W>-Et7&2  
下面就可以修改holder的operator=了  w 4[{2  
!*- >;:9B  
template < typename T > 4DZ-bt'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *5w{8  
  { Y0?5w0{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ()&~@1U  
} R.=}@oPb  
CLvX!O(~  
同时也要修改assignment的operator() l Va &"   
y.KO :P?5{  
template < typename T2 > rZ8`sIWQt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ODZ|bN0>  
现在代码看起来就很一致了。 W9NX=gE4  
lHgs;>U$  
六. 问题2:链式操作 Xpzfm7CB/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cGjPxG;  
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。 McB[|PmC  
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。 {G?N E  
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。 Zd"^</ S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  : ]C~gc  
N('&jHF  
template < typename T > n:MdYA5,m  
struct result_1 6@DF  
  { /Q,mJ.CnSR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J:V?EE,\-  
} ; jy-{~xdg[  
6{ =\7AY  
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: d!eYqM7-G  
"DYJ21Ut4  
template < typename T > U&O: _>~  
struct   ref N-lkYL-%\j  
  { sr8cYLm5R  
typedef T & reference; 98^V4maR:  
} ; t!RiUZAo  
template < typename T > 5\z `-)  
struct   ref < T &> SdD6 ~LS  
  { wI(M^8F_Mf  
typedef T & reference; Xh56T^,2  
} ; *}P~P$q%  
Gz .|]:1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H%D$(W  
21"1NJzP  
template < typename T > F'0O2KQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t5 G9!Nn  
  { X&kp;W  
  return l(t) = r(t); G^ :C+/)  
} l\i)$=d&g  
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。 (+0v<uR^D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gEjdN.  
=>-Rnc@  
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 Mo^ od<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -B +4+&{T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0Vx.nUQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nr<4M0tIp  
最后的布局是: !r<pmr3f@7  
                Add =E.wv  
              /   \ @;"|@!l|  
            Divide   5 E>K!Vrh-L  
            /   \ V:joFRH9  
          _1     3 7 qS""f7  
似乎一切都解决了?不。 _bNzXF  
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。 7Op>i,HZk\  
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。 >7 ="8  
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: CB^U6ZS  
v/_  
template < typename Right > Hm*/C4B`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r]6C  
Right & rt) const |:gf lseE  
  { *WuID2cOI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {tWf  
} V-BiF>+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m^zUmrj[  
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。 6e |*E`I  
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。 HAa; hb  
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。 *}*FX+px)  
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。 ?{ryGhb~  
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? z:wutqru  
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: %%[LKSTb  
x<ZJb  
template < class Action > -Fe?R*-g  
class picker : public Action #pnI\  
  { )P sY($ &  
public : Bx< <~[Ws}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lN Yt`xp  
  // all the operator overloaded @u6B;)'l  
} ; a!v1M2>  
t7aefV&_,  
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。 HMNLa*CL'  
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: 2fL;-\!y(  
H*PSR  
template < typename Right > Y^wW2-,m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8)_XJ"9)G  
  { bE !GJZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _z|65H  
} JkbQyn  
Yo6*C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |IzPgC  
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。 [<@.eH$hU/  
+ R~'7*EI  
template < typename T >   struct picker_maker &OH={Au  
  { Fww :$^_ k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W:pIPDx1=!  
} ; pOIJH =#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cQ R]le %(  
  { k5'Vy8q  
typedef picker < T > result; p$] 3'jw  
} ; o6.^*%kM'  
:74y!  
下面总的结构就有了: 3[Qxd{8r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T4Pgbop  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {8W'%\!=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m;GCc8  
至此链式操作完美实现。 wfLaRP  
?^al9D[:lz  
*Q "wwpl?  
七. 问题3 Mh]Gw(?w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -lY6|79bF  
<Z mg#  
template < typename T1, typename T2 > 1~NT.tY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qm/22:&v5  
  { V_.5b&@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q+{xZ'o"Z  
} A P?R"%  
D2Kp|F;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tEvut=k'  
*0Skd  
template < typename T1, typename T2 > vApIHI?-  
struct result_2 G[uK-U  
  { MP Y[X[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <L8'!q}  
} ; oqO(PU  
@@Kp67Iv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8V`WO6*  
这个差事就留给了holder自己。 EE06h-ns  
    &5B'nk"  
vXrx{5gz  
template < int Order > YYBDRR"  
class holder; (c=6yV@  
template <> \ C+~m  
class holder < 1 > 1#< '&Lr  
  { 7x|9n  
public : Ot_]3:`J~  
template < typename T > 6]WAUK%h  
  struct result_1 |\pj;XU  
  { h+g_rvIG*  
  typedef T & result; t%/&c::(6  
} ; JcsHt;  
template < typename T1, typename T2 > Z&+ g;(g  
  struct result_2 /[ 5gX^A  
  { On9A U:\  
  typedef T1 & result; 6*78cg Io  
} ; FXG]LoP  
template < typename T > "c%0P"u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +>6iYUa  
  { gwuI-d^  
  return (T & )r; o,\$ZxSlm  
} :+^lJ&{U  
template < typename T1, typename T2 > *K8$eDNZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LM<qT-/qs  
  { l *(8i ^  
  return (T1 & )r1; )l C)@H}  
} O`IQ(,yef  
} ; 'T*&'RQr  
 dVtG/0  
template <> pZ.ecZe/  
class holder < 2 > NvceYKp:  
  { S6Q  
public : -">;-3,K  
template < typename T > vxBgGl  
  struct result_1 e:DCej^z  
  { oM>l#><nq  
  typedef T & result; ~ D j8 z+^  
} ; oGnSPI5KGC  
template < typename T1, typename T2 > w e//|fA<  
  struct result_2 cJ= 6r :  
  { $f <(NM6?  
  typedef T2 & result; ]nn98y+  
} ; S%;O+eFYb  
template < typename T > i &nSh ]KK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iy.p n  
  { {L{o]Ii?g  
  return (T & )r; _}Ac n$  
} =7=]{Cx[  
template < typename T1, typename T2 > Ju@c~Xm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EHJ.T~X  
  { t\dN DS  
  return (T2 & )r2; :D5Rlfj  
} L\J;J%fz.  
} ; b|:YIXml  
~g]Vw4pv  
I3L<[-ZE  
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> >。 Ua: sye  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gD @){Ip  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lgL%u K)  
BA:VPTZq  
return l(i, j) = r(i, j); N)X3XTY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IVY]EkEG~  
Woy m/[i  
  return ( int & )i; I^-Sb=j?Z  
  return ( int & )j; NIry)'"  
最后执行i = j; 0 1rK8jX  
可见,参数被正确的选择了。 03X1d-  
i>`%TW:g  
X 'Xx"M  
^}=,g  
~Fcm[eoC  
八. 中期总结 \';gvr|  
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: Ty?cC**  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q6luUx,@m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _1\v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _ ]ip ajT  
D#C~pdp  
$ bR~+C  
eu-*?]&Di  
[q[Y~1o/&H  
P/eeC"  
九. 简化 BL }\D;+t  
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。 IFL*kB   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &DX! f  
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: EI%89i`3^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A}9`S6@@  
  +-*/&|^等 )*J^K?!S  
2. 返回引用。 0v?"t OT!  
  =,各种复合赋值等 %J?xRv!  
3. 返回固定类型。 Q(?#'<.#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kVMg 1I@  
4. 原样返回。 &U#|uc!+  
  operator, Q Z  
5. 返回解引用的类型。 YK'<NE3 4  
  operator*(单目) n b?l TX~  
6. 返回地址。 .|70;  
  operator&(单目) |0b`fOS  
7. 下表访问返回类型。 I+!0O  
  operator[] kgP0x-Ap  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aB&&YlR=n<  
  operator<<和operator>> f}P3O3Yv&  
!*N@ZL&X  
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。 Bnxm HGP#&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F^;ez/Gl  
gR;i(81U  
template < typename Left > ^jZbo {  
struct value_return N~)_DjQP5  
  { FTUv IbT  
template < typename T > LU%E:i|  
  struct result_1 yR{3!{r3(  
  { f.$af4 u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0'C1YvF  
} ; dR,fXQm  
@RKryY)  
template < typename T1, typename T2 > q>+k@>bk @  
  struct result_2 |)v,2  
  { ]{@-HTt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ( Erc3Ac8  
} ; K w ]=  
} ; %7.30CA|#  
hHnYtq  
bq*eH (qx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \_f(M|  
on `3&0,.  
下面我们来剥离functor中的operator() 6LIJ Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HIZe0%WPw  
Kn1a>fLaJ_  
return l(t) op r(t) E ~<JC"]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0 M[EEw3  
return op l(t) lRFYx?y  
return op l(t1, t2) `d}2O%P  
return l(t) op ukyZes8o K  
return l(t1, t2) op 2c*GuF9(0  
return l(t)[r(t)] x s|FE3:a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `X&gE,Ii  
/a4{?? #e  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XW] tnrs  
单目: return f(l(t), r(t)); 8{sGNCvU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _-g&PXH  
双目: return f(l(t)); #@Jq~$N|  
return f(l(t1, t2)); Ad_h K O  
下面就是f的实现,以operator/为例 M8(t 'jN  
4H&+dR I"  
struct meta_divide eng'X-x  
  { +23x ev  
template < typename T1, typename T2 > U>N1Od4vTO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N<}5A%  
  { T_4/C2  
  return t1 / t2; ,k3FRes3  
} ISvpQ 3{)s  
} ; 0 kW,I  
]}Yl7/gM1}  
这个工作可以让宏来做: "4{r6[dn  
wf<M)Rs|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }BP;1y6-r  
template < typename T1, typename T2 > \ $=4QO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0L52#;?Si"  
以后可以直接用 ]c'A%:f<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T6=u P)!K  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a&? :P1$  
(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。。。) .$vK&k  
jse&DQ  
S)@j6(HC4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 sXFZWj }\  
|yPu!pfl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I; rGD^  
class unary_op : public Rettype Cp0=k  
  { F:S}w   
    Left l; S?2>Er  
public : =T7.~W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y.p;1"  
oEpFuWp%A  
template < typename T > VI *$em O0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l*G[!u  
      { X"%gQ.1|{j  
      return FuncType::execute(l(t)); yJIscwF  
    } 1$h,m63)  
vnuN6M{  
    template < typename T1, typename T2 > Ig{0Z">  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f3y=Wxk[  
      { c-sfg>0^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }Zp,+U*"  
    } |2A:eI8 ^  
} ; SOIN']L|V[  
do'GlU oMC  
'LDQgC*%  
同样还可以申明一个binary_op \s\?l(ooq"  
wUJcmM;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P]C<U aW'!  
class binary_op : public Rettype G' 1'/  
  { x]j W<A  
    Left l; UJ2U1H54h  
Right r; 1< ?4\?j  
public : S3J^,*'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n+M<\  
6ik$B   
template < typename T > '~ 47)fN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .T`%tJ-Em  
      { <:CkgR$/{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ) )Za&S*<  
    } g<qaXv  
uPvEwq* C  
    template < typename T1, typename T2 > <C*hokqqP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {{!-Gr  
      { Q+{n-? :  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  Nz-&MS  
    } );YDtGip J  
} ; #w=~lq)9  
eyxW 0}[  
2~[juWbz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Pg{J{gn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m]&SNz=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t6t!t*jO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K (|}dl:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4skD(au8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cWm$;`Q#\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mR)wX 6  
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) NHE18_v5  
下面是修改过的unary_op ;9#KeA _  
!<F3d`a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \b>] 8Un"  
class unary_op J[kTlHMD  
  { 0*v2y*2V  
Left l; Gq P5Kx+=  
  cz$2R  
public : /mZE/>&~ ,  
Zwx%7l;C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !5N.B|N t  
St^5Byd<  
template < typename T > xyxy`qRA  
  struct result_1 Y4YJJYvD  
  { .RL=xb|[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {4PwLCy  
} ; 9tnD=A<PS  
!n%j)`0M  
template < typename T1, typename T2 > u1.BN>G  
  struct result_2 ~>XxGjxe  
  { eJX#@`K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ji= "DYtL  
} ; R@2X3s:  
A=>u 1h69  
template < typename T1, typename T2 > D m9sL!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y)<q /  
  { to&m4+5?6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [-x7_=E#  
} 5IG-~jzCLb  
(V@HR9?W)  
template < typename T > 4&iCht =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vKR[&K{Z|  
  { y_[vr:s5pG  
  return OpClass::execute(lt(t)); I`#JwMU;m  
} J~- 4C)  
 AOx[  
} ; S8gs-gL#Og  
d d;T-wa}  
fB,_9K5i  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3$JoDL(Z  
好啦,现在才真正完美了。 @%SQFu@FJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: W_ ZJ0GuE(  
@o.I;}*N  
template < typename Right > !_(Tqyg&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W{aY}`  
  { A%-6`>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `$NP> %J-  
} BJ0?kX@  
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。 %|4UsWZ  
Y9|!+,  
XX~,>Q}H=  
ch]29  
hv+zGID7  
十. bind PI<vxjOK`  
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。 1YMh1+1  
先来分析一下一段例子 2T`!v  
=R\]=cRbg  
rM "l@3hP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g,Y/M3>(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ap !lQ>p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w*Ihk)  
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。 "7`<~>9t.  
我们来写个简单的。 L0]_X#s>#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ItCv.yv35  
对于函数对象类的版本: et+0FF ,  
P|> ~_$W  
template < typename Func > ?fS9J  
struct functor_trait PaN"sf  
  { N uI9iU  
typedef typename Func::result_type result_type; y> (w\K9W  
} ; xLn%hxm?,  
对于无参数函数的版本: H[|~/0?K  
d!{r  v  
template < typename Ret > q'11^V!0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > We z 5N  
  { Q=:|R3U/  
typedef Ret result_type; BORA(,  
} ; U ;I9 bK8  
对于单参数函数的版本: Aa]"   
t:c.LFrF  
template < typename Ret, typename V1 > -.3w^D"l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @|)Z"m7  
  { 8r!zBKq2~  
typedef Ret result_type; nF/OPd  
} ; ~_ a-E  
对于双参数函数的版本: $]8Q(/mbK  
F<w/PMb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RT5T1K08I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IM+ o.@f-  
  {  LIdF 0  
typedef Ret result_type; Hr4}3.8  
} ; O1kl70,`R  
等等。。。 L4f3X~8,b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9C i-v/M]  
cGD(.=  
template < typename Func > BPHW}F]X  
struct func_return ,=N.FS  
  { Xm 2'6f,  
template < typename T > rN{ c7/|  
  struct result_1 07$o;W@  
  { xwty<?dRW1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |)G<,FJQE_  
} ; Xx(T">]vJ  
3BLqCZ  
template < typename T1, typename T2 > M@ZI\  
  struct result_2 KG5>]_GH  
  { ]s748+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]9,; K;1<  
} ; uwBi W  
} ; IIqUZJ  
&"q=5e2  
Q5_o/wk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l NBL4yM  
M#[{>6>iE  
template < typename Func, typename aPicker > K4);HJ|=  
class binder_1 8x{'@WCG%  
  { bYPKh  
Func fn; Ic4H#w  
aPicker pk; .>nRzgo  
public : 8sCv]|cn  
],v=]+R  
template < typename T > {}Za_(Y,]  
  struct result_1 s|ITsz0,td  
  { b_):MQ1{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xP,hTE  
} ; jNy.Y8E&  
V470C@  
template < typename T1, typename T2 > qyNyBr?  
  struct result_2 Xs?o{]Fe  
  { "wHFN>5B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8e|%M  
} ; :a)u&g@G  
H7j0K~U0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4a]P7fx-  
&! ?eL  
template < typename T > 6MkP |vr6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B93+BwN>95  
  { vZoaT|3 G]  
  return fn(pk(t)); w1DV\Ap*  
} Ub!(H^zu  
template < typename T1, typename T2 > O1mKe%'|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,4oo=&  
  { bY0|N[ g  
  return fn(pk(t1, t2)); o0vUj  
} RdML3E  
} ; ;d9QAN&0}  
W#sU`T   
# Vha7  
一目了然不是么? }AH] th  
最后实现bind Z)aUt Srf  
z]9MM 2+  
|H+Wed|  
template < typename Func, typename aPicker > LE>]8[ f6S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *`RkTc G  
  { `^y7f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n=ux5M  
} 5[u]E~Fl}  
xUistwq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Vy, DN~ag  
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。 hfy_3}_  
"6?0h[uff  
十一. phoenix /~f'}]W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Per1IcN  
>J>[& zS  
for_each(v.begin(), v.end(), %-0t?/>  
( ;BIY^6,7e  
do_ .h4 \Y A  
[ w: Kl6"c  
  cout << _1 <<   " , " q#=(e:aCb  
] NPe%F+X  
.while_( -- _1), 4Wm@W E  
cout << var( " \n " ) Tyf`j,=  
) 7VFLJr t  
); YV anW  
'y3!fN =h  
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: ITT@,  
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 OH(waKq2I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;VO:ph4Aj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <<R*2b  
kq,ucU%>p  
e&aWq@D  
template < typename Cond, typename Actor > r? E)obE  
class do_while Da&]y  
  { 8q}q{8  
Cond cd; exUu7& *:  
Actor act; xjj6WED  
public : ?oHpFlj  
template < typename T > eM?I$ePTN  
  struct result_1 <3C*Z"aQ>|  
  { -I,$_  
  typedef int result_type; wT8DSq  
} ; 'u |c  
`, Tz Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VZmLS 4E  
@'!SN\?W8  
template < typename T > T <ET )D7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &AbNWtCV+G  
  { *.d)OOpLo  
  do \Et3|Iv  
    { oHn Ky[1  
  act(t); wyO4Y  
  } }oGA-Qc}B  
  while (cd(t)); y ~!Zg}o  
  return   0 ; 'Xq| Kf (  
} o]M5b;1  
} ;  DwE[D]7o  
8i#2d1O  
AogVF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !\.pq  2  
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。 jQ^|3#L\  
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。 R3&Iu=g  
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。 wHMX=N1/  
下面就是产生这个functor的类: DjQFi  
'=8d?aeF  
MXNFlP  
template < typename Actor > MJ [m  
class do_while_actor LR.<&m%~.  
  { 41?HY{&2  
Actor act; /zVOK4BqN+  
public : B; h"lv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !/i{l  
9c,'k#k  
template < typename Cond > YvyNHW&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mQ 26K~  
} ; =Qj{T  
+V046goX W  
9} M?P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Hp!-248S  
最后,是那个do_ k],Q9  
rgtT~$S  
=BAW[%1b  
class do_while_invoker 0 e ~JMUb  
  { c"V"zg22  
public : EF}\brD1  
template < typename Actor > r 8rgY42  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J({Xg?  
  { lKp"xcAD  
  return do_while_actor < Actor > (act); x vl#w  
} q"sed]  
} do_; -g Sa_8R  
D_^ nI:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VfC<WVYiZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A:N|\Mv2b  
最后来说说怎么处理break和continue O6a<`]F  
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。 O-GJ-  
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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