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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9y"@(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nksLWfpG?B  
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, ;,%fE2c  
gCB |DY  
@niHl  
Swig;`  
  class filler B|C2lu  
  { c(xrP/yOwi  
public : Ng2twfSl$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z 2V.3  
} ; L>Fa^jq5  
86=}ZGWd  
Ga^"1TZ x  
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:  iu=7O  
, /Z%@-rF  
;n*.W|Uph  
Yi%;|]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KPKt^C  
kTOzSiq  
lZ]ZDb?P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y51e%n$  
:!WHFB o 8  
u}macKJmp\  
Z>k#n'm^z  
二. 战前分析 "o-z y'I  
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。 $ r@zs'N  
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 E Nh l&J  
"jKY1* ?  
-b9\=U[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @=}0`bE  
  /* --------------------------------------------- */ l<58A7  
vector < int *> vp( 10 ); [}E='m}u9+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `EA\u]PwQ  
/* --------------------------------------------- */ 61C7.EZZ;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Bu~]ey1  
/* --------------------------------------------- */ P~>O S5^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "c%0P"u  
  /* --------------------------------------------- */ =(j1rW!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &[?\k>  
/* --------------------------------------------- */ :^6y7&o[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *K8$eDNZ  
U)] oO  
/K@XzwM  
;PF<y9M  
看了之后,我们可以思考一些问题: &R'c.  
1._1, _2是什么? aFX=C >M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7W Ly:E"  
2._1 = 1是在做什么? uP)'FI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 BUDi& |,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *5C7d*'  
g[' ^L +hd  
8Z8gRcv{p  
三. 动工 2j [=\K]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C!<Ou6}!b  
XPXIg  
)4e.k$X^  
_YhES-Ff  
template < typename T > l`lk-nb  
class assignment {T$9?`h~M  
  { tTl%oN8Qw  
T value; M6 "PX *K  
public : U`(ee*}o  
assignment( const T & v) : value(v) {} k_#ak%m/  
template < typename T2 > t%0VJB,Q2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tKOmoC  
} ; {L{o]Ii?g  
1hY{k{+o  
mp1@|*Sn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ju@c~Xm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X]TG<r  
,q`\\d  
iHM%iUV  
`KoV_2|  
  class holder  ~^:A{/  
  { T4Uev*A  
public :  JYI,N  
template < typename T > {UI+$/v#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *w`sM%]Rq  
  { Z"xvh81P  
  return assignment < T > (t); 2*& ^v  
} q 'yva  
} ; A:%`wX}  
-l*|M(N\  
&jJL"gq"  
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: 6P l<'3&  
y'q$ |  
  static holder _1; AO4U}?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,?%Zc$\LW  
b4 6~?*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Y$4 H,8L  
而不用手动写一个函数对象。 *~e?TfG  
eF$x1|  
& '`g#N  
F v2-(  
四. 问题分析 "%w u2%i  
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。 s/#!VnU6  
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。 By!o3}~g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cKI9#t_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'rkdZ=x{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zR:L! S  
F@KGj|  
五. 问题1:一致性 &K#M*B ,*p  
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?| ""G'rN_=Bi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .uZ3odMlx  
oJz^|dW  
struct holder +mj y<~\  
  { $qnZl'O>  
  // QA`sx  
  template < typename T > 7>%8eEc  
T &   operator ()( const T & r) const `*R:gE=  
  { g]H<}4lgq"  
  return (T & )r; r q].UCj  
} BX7kO0j  
} ; Cl7xt}I  
T.BW H2gRP  
这样的话assignment也必须相应改动: zTSTEOP}%Y  
XNkn|q2  
template < typename Left, typename Right > UB@+c k  
class assignment pz*3N  
  { F^;ez/Gl  
Left l; |u<7?)mp  
Right r; R&k<AZ  
public : 8OU\V5i[,q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7`'Tbp  
template < typename T2 > kn 4`Fa;)O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }&J q}j  
} ; 583|blL  
'-~~-}= sJ  
同时,holder的operator=也需要改动: 1>h]{%I  
u&7[n_  
template < typename T > <\^8fn   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }Zn}  
  { aX'*pK/-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sDlO#  
} aEeodA<(  
Z@!+v 19^  
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。 mz0X3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /nA{#HY  
tT_\i6My  
return l(rhs) = r; 9W2Vo [(  
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。 5U$0F$BBp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '\iCP1>+S  
)3EY;  
template < typename Tp > 0aB;p7~&  
class constant_t igPX#$0XU  
  { W^l-Y %a/o  
  const Tp t; oZ|\vA%4^  
public : oap4rHk}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `d}2O%P  
template < typename T > ukyZes8o K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /*mI<[xb  
  { /h3RmUy   
  return t; h S&R(m  
} + cN8Y}V  
} ; X l5 A 'h  
1mG-}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kt:! 7  
下面就可以修改holder的operator=了 vl:KF7:#m  
EaN6^S=  
template < typename T > ZUd-<y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }o`76rDN  
  { (f"4,b^]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _q-*7hCQ`  
} [{,1=AB  
SO!8Di  
同时也要修改assignment的operator() CLRdm ^B  
SwMc pNo  
template < typename T2 > XwaXdvmK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *$g-:ILRuZ  
现在代码看起来就很一致了。 uVrd i?3  
/k3:']G,s  
六. 问题2:链式操作 oCz/HQoBk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pv|G^,>#  
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。 <RL]  
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。 (9dl(QSd  
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。 DB,J3bm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /%^#8<=|U  
3[*}4}k9  
template < typename T > H4+i.*T#  
struct result_1 D*d]aC  
  { ]t"Ss_,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PEZ!n.'S  
} ; =UWI9M*sz  
|yPu!pfl  
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: I; rGD^  
Cp0=k  
template < typename T > F:S}w   
struct   ref nU7[c| =  
  { w``U=sfmV  
typedef T & reference; >^3i|PB  
} ; Qo|\-y-#  
template < typename T > PCtzl )  
struct   ref < T &> k!Y, 63V=  
  { 7@W>E;go  
typedef T & reference; X"eYK/7  
} ; r9?Mw06Wc5  
EfT=?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h/Y'<:  
N"ST@/j.A  
template < typename T > tQ#n${a@f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1?l1:}^L  
  { YGNP53CU  
  return l(t) = r(t); N8df8=.kw  
} "3J}b?u_[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _|`S3}q|d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;!Fn1|)  
,eS)e+yzc2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 k+*u/neh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "" EQE>d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -XG@'P_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GTHt'[t@;  
最后的布局是: R=\IEqqsi  
                Add ~a2}(]  
              /   \ C;yZ  
            Divide   5 #GFr`o0$^  
            /   \ )boE/4  
          _1     3 -mh3DhJ,  
似乎一切都解决了?不。 'V>-QD%1  
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。 M"L=L5OH-  
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。 RxQ*  
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: /yZcDK4  
Dw"\/p:-3  
template < typename Right > ;n;p@Uu[ b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q/Rqa5LI:  
Right & rt) const h{qgEIk&  
  { +b 6v!7_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yB!dp;gM{  
} x4O~q0>:Le  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kq-) ^,{y  
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。 !8 b ^,  
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。 B33\?Yj)  
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。 8{ I|$*nB  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /$%%s=@IL  
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? @2#lI  
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: m4Zk\,1m.|  
~}Pfu  
template < class Action > P$,Ke<  
class picker : public Action [#iz/q~}  
  { NHE18_v5  
public : !VzC&>'v^9  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  ~$J2g  
  // all the operator overloaded 0"SU_j Qzv  
} ; Iga0 24KR  
w32y3~  
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。 fN2lLn9/u  
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: y1#1Ne_  
7}mFL*  
template < typename Right > T u'{&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :23P!^Y  
  { !5N.B|N t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); St^5Byd<  
} xyxy`qRA  
@(lh%@hO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7|H$ /]  
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。 }QmqoCAE~m  
{.]7!ISl5  
template < typename T >   struct picker_maker xYB{;K  
  { ;FEqe 49  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [fy LV`  
} ; K)P%;X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Tj- s4x  
  { Alq(QDs  
typedef picker < T > result; A=>u 1h69  
} ; D m9sL!  
X wtqi@zlE  
下面总的结构就有了: jiC>d@~y  
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。 v` r:=K  
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。 phz&zl D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .S4u-  
至此链式操作完美实现。 |l!aB(NW  
7[wPn`v2  
yDh6KUK  
七. 问题3 D/' dTrR  
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。 {c0`Um3&>  
E(|>Ddv B&  
template < typename T1, typename T2 > 8cQ'dL`(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yh=N@Z*zP  
  { 8b=_Y;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eV~goj  
} K<J9 ~  
DaVa}  
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: LIrb6g&xj_  
T^q 0'#/  
template < typename T1, typename T2 > .G\7cZ  
struct result_2 :E?V.  
  { #A.@i+Zv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tf G@&&%9  
} ; fc@A0Hf  
13 wE"-  
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? 048kPXm`  
这个差事就留给了holder自己。 DV{=n C  
    M^I(OuRMeI  
hv+zGID7  
template < int Order > :Tq~8!s  
class holder; [ /ZO q  
template <> :hA#m[  
class holder < 1 > ~)'k 9?0  
  { Q@HV- (A  
public : 0CvUc>Pj`"  
template < typename T > -{A<.a3P}=  
  struct result_1 "7`<~>9t.  
  { .|=\z9_7S8  
  typedef T & result; &.ACd+Cd  
} ; <-0]i_4sK  
template < typename T1, typename T2 > 92-I~ !d  
  struct result_2 wNX]7wMX  
  { ^C%<l( b  
  typedef T1 & result; \Og+c%  
} ; B-ESFATc  
template < typename T > cj@koA'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DL.!G  
  { 'f|o{  
  return (T & )r; 3M=  
} B1Oq!k  
template < typename T1, typename T2 > \[nut;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Runf +}  
  { LHmZxi?  
  return (T1 & )r1; <6=c,y  
}  C.QO#b  
} ; /L#?zSt  
mcok/,/  
template <> L8n|m!MOD  
class holder < 2 > y_9Ds>p!T  
  { ~_ a-E  
public : F&Hrk|a  
template < typename T > F<w/PMb  
  struct result_1 b>$S<td  
  { !%>7Dw(kt  
  typedef T & result; bN88ua}k{  
} ; iR0y"Cii  
template < typename T1, typename T2 > O1kl70,`R  
  struct result_2 ]{LjRSV  
  { +^<](z  
  typedef T2 & result; cGD(.=  
} ; \(T /O~b2  
template < typename T > ,=N.FS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k+4#!.HX^  
  { Cls%M5MH  
  return (T & )r; 07$o;W@  
} '3H_wd  
template < typename T1, typename T2 > 4`R(?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a}u Sm/S  
  { . [ mR M  
  return (T2 & )r2; 2px|_)i  
} X 8`Sf>  
} ; ]:\dPw`A  
} d }lR  
8.~kK<)!  
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> >。 E~:x(5'%d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %PJQ%~ A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -!9G0h&i|  
nxHkv`s k  
return l(i, j) = r(i, j); Y4(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =I~mKn  
E.>4C[O  
  return ( int & )i; 2Hv+W-6v  
  return ( int & )j; yiI1x*^  
最后执行i = j; >"<Wjr8W!$  
可见,参数被正确的选择了。 !g.?  
qjc4.,/  
 RX5dO%  
8KNZ](Dj  
cs'{5!i]  
八. 中期总结 4'Zp-k?5`  
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: OUXR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  rXU\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?R#)1{(8d~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xs?o{]Fe  
<d_!mKw  
C'X!\}f.b/  
BF<ikilR  
{qMIGwu  
1!gbTeVlY  
九. 简化 <"|,"hA  
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。 GM<-&s!Uj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1sH& sGy7  
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: V$?SR44>nH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8&aq/4:q0  
  +-*/&|^等 J)C/u{o  
2. 返回引用。 K96<M);:g  
  =,各种复合赋值等 (!N|Kl  
3. 返回固定类型。 JO< wU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "w.3Q96r  
4. 原样返回。 WeiFmar  
  operator, ?3xzd P  
5. 返回解引用的类型。 jalg5`PU0  
  operator*(单目) @|%2f@h  
6. 返回地址。 !GGkdg*-*9  
  operator&(单目) U`m54f@U  
7. 下表访问返回类型。 {Dmjm{   
  operator[] Z)aUt Srf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _f:W?$\ho  
  operator<<和operator>> 3Ims6I]  
# 4PVVu<  
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。 &pp|U}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :[!j?)%>  
]P?vdgEM&  
template < typename Left > C 6AUNRpl  
struct value_return Z/;aT -N  
  { Nu7 !8[?r*  
template < typename T > w*JGUk  
  struct result_1 ^]-6u:J!  
  { Q)[C?obd v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; > "=>3  
} ; J6aef ^>  
& 9 ?\b7  
template < typename T1, typename T2 > [1 9,&]z  
  struct result_2 KyQX!,rV  
  { Hg$lXtn]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )TH@# 1  
} ; 0=E]cQwh  
} ; 0s2v'A[\  
\)?HJ  
l2P=R)@{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]`+HO=0  
hFl^\$Re  
下面我们来剥离functor中的operator() 2V;PYI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :A'y+MnK<  
=zKM=qba  
return l(t) op r(t) =$Nq   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e;}7G  
return op l(t) d4c8~L H-  
return op l(t1, t2) nK%LRcAs  
return l(t) op QW(Mz Hg  
return l(t1, t2) op }@+:\   
return l(t)[r(t)] ~1vDV>dpE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [^98fAlz6  
7Da`   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: h{HHLR  
单目: return f(l(t), r(t)); lv+TD!b   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b 7?hI  
双目: return f(l(t)); (c &mCJN  
return f(l(t1, t2)); 8C9-_Ng`  
下面就是f的实现,以operator/为例 DX K?Cv71z  
P! #[mio  
struct meta_divide zuy4G9P  
  { I75DUJqy]  
template < typename T1, typename T2 > &AbNWtCV+G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -0x #  
  { \Et3|Iv  
  return t1 / t2; oHn Ky[1  
} =.]4;z  
} ; SmSH2m-  
e [mm  
这个工作可以让宏来做: 6.nCV 0xA  
s{\8om '-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EE'io5\et  
template < typename T1, typename T2 > \ +Kbjzh3<wG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O*)Vhw'pK  
以后可以直接用 F%D.zvKN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XXn67sF/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]a*d#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0*D$R`$  
CD ( :jM?  
'=8d?aeF  
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 MXNFlP  
xH"/1g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "8jf81V*  
class unary_op : public Rettype 7/@TF/V  
  { ieCEo|b  
    Left l; qL3;}R  
public : {dMsz   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qwgPk9l  
XXcl{1Kp!@  
template < typename T > Jgd'1'FOs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e_ANUll1  
      { 8_B4?` k  
      return FuncType::execute(l(t)); ;dZZ;#k%  
    } Mc_YPR:C  
9u}Hmb  
    template < typename T1, typename T2 > lbl?k5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a>I+]`g  
      { ( !fKNia@S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ""F5z,'  
    } 7XLtN "$$  
} ; J({Xg?  
RF4vtQC=  
-23w2Qt  
同样还可以申明一个binary_op >T3-  
V>-e y9Q\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q"sed]  
class binary_op : public Rettype ]e>w }L(gV  
  { %JD,$p Ps  
    Left l; dkBIx$t  
Right r; 4,gK[ dc  
public : H-*yh!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *>'V1b4}  
(WO]Xq<  
template < typename T > <~'"<HwtK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vB|hZTW  
      { aPfO$b:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J1RJ*mo7,  
    } GmEJhr.3`=  
cyv`B3}  
    template < typename T1, typename T2 > sn$9Shgh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =llvuUd\n  
      { u jq=F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )<;Y-u.UW  
    } Fk*7;OuZl  
} ; a /l)qB#  
{9;CNsd  
>#~& -3  
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 |[ k.ii6iO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~>Fu5i $i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L Mbn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1;r|g)VM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #9}D4i.`}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u#;7<.D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (%e .:W${  
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) T?soJ]A  
下面是修改过的unary_op ?2;&O`x*  
ag#S6E^%S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z.9U}F  
class unary_op mD0f<gJ1  
  { m=A(NKZ   
Left l; M!A}NWF  
  A8fOQ  
public : ;F!5%}OcL%  
iWB=sL&p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aS{n8P6vW  
z/WE,R  
template < typename T > [.'|_l  
  struct result_1 <+Dn8  
  { 3<Zq ]jk?n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bv9i*]  
} ; gG:Vt}N  
EQyC1j  
template < typename T1, typename T2 > LX7FaW  
  struct result_2 C]eSizS.  
  { 4Lh!8g=/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lhz{1P]s  
} ; N^ds RYC  
DV+xg3\(>1  
template < typename T1, typename T2 > t?ZI".>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .TMs bZ|j  
  { ^aMg/.j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  Ins`l  
} KL:j?.0  
"Hb"F?Yb  
template < typename T > KRLQ #,9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WJndoB.f[2  
  { udF~5w H  
  return OpClass::execute(lt(t)); /-ch`u md  
} BNl5!X^{  
c74.< @w  
} ; _ Yx]_Y9I  
YTX,cj#D^&  
i]y<|W)Q3  
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 :O?MSS;~  
好啦,现在才真正完美了。 |vwVghC  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zq|I,l0+E  
[b<oDX#  
template < typename Right > |zNX=mAV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  u\x}8pn  
  { ='sHj4hU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V _/%b)*  
} Ovt.!8  
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。 vNY{j7l/W  
bv9]\qC]T<  
!/*\}\'4  
E7 Ul;d  
} FlT%>Gw  
十. bind p8H'{f\G  
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。 .fFCC`&T  
先来分析一下一段例子 A*R^n}sh  
ZW8vza  
He/8=$c%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qu6D 5t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7qLpZ/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C12Fl  
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。 %2/EaaR  
我们来写个简单的。 eKLZt%=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C8:f_mJU  
对于函数对象类的版本: 9y8&9<#  
]z;I _-  
template < typename Func > qQ/^@3tXL  
struct functor_trait #7 $ H  
  { B6As,)RjD:  
typedef typename Func::result_type result_type; R)( T^V`{  
} ; K5VWt)Z#  
对于无参数函数的版本: >`mVY=H i  
S_4?K)n #  
template < typename Ret > b-?gw64#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n;C :0  
  { xJvmhN/c  
typedef Ret result_type; { Fb*&|-n  
} ; T_ <@..C  
对于单参数函数的版本: #PW9:_BE  
 #ut  
template < typename Ret, typename V1 > AW'0,b`v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jk11fn;\>  
  { J T7nG.9  
typedef Ret result_type; G1tY)_-8[  
} ; rjAn@!|:+  
对于双参数函数的版本: r:'.nhe  
o5O#vW2Il&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c?*=|}N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k[YS8g-Q  
  { z`}qkbvi  
typedef Ret result_type; 1;8UC;,  
} ; S-b/S5  
等等。。。 ?V.cOR`6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w\u=)3qyVV  
Xp% v.M  
template < typename Func > "5!oi]@>(  
struct func_return uc\Kg1{  
  { e@ 07  
template < typename T > hJ? O],4J  
  struct result_1 [`[|l  
  { #&k5 d:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JPUW6e07o  
} ; a :`E0}C  
8z`G,qh  
template < typename T1, typename T2 > 4G0m\[Du  
  struct result_2 nYSiS}?S .  
  { |O+H[;TB6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7#a-u<HF"  
} ; .bg~>T+<  
} ; \fd v]f  
`r':by0M  
D|p9qe5%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fu ,}1Mq#  
, WYPU  
template < typename Func, typename aPicker > $G+@_'  
class binder_1 EjR9JUu  
  { (D&3G;0tK  
Func fn; 0<@KG8@hI;  
aPicker pk; 'ya{9EdlT  
public : H;LViP2K*  
=zPCrEk0  
template < typename T > g%I"U>!2  
  struct result_1 xml7Uarc  
  { pRpBhm;iJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m,w A:o$'  
} ; hEH?[>9  
iC~^)-~H=w  
template < typename T1, typename T2 > 9T9!kb  
  struct result_2 ]|a g  
  {  A,<E\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P>D)7 V9Hh  
} ; mdDOvm:&  
Sy_G,+$\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KYI/  
U_Ptqqt%  
template < typename T > p)-^;=<B3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k%#EEMh  
  { O _ gGf  
  return fn(pk(t)); v{N`.~,^  
} pE0Sw}A:9  
template < typename T1, typename T2 > _< V)-Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ VyKd  
  { ,R\ \%  
  return fn(pk(t1, t2)); 3(N$nsi  
} NwvC[4  
} ; P3=G1=47U  
RSRS wkC  
3jU&zw9  
一目了然不是么? -d/ =5yxL  
最后实现bind d&Zpkbh"  
yx[/|nZDC4  
 7xlkZF  
template < typename Func, typename aPicker > Mb}QD~=M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8kIksy  
  { 1R%.p7@5QU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pmx -8w  
} I$G['` XX/  
gz9j&W.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JPHL#sKyz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~G&dqw/.-U  
'JE`(xD  
十一. phoenix V=l0(03j~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V1zmGy  
Gb6'n$g  
for_each(v.begin(), v.end(), _N cR)2  
( u&vf+6=9Dd  
do_ Hvi49c]]  
[ +Kc  
  cout << _1 <<   " , " *N<]Xy @  
] ,ZNq,$j  
.while_( -- _1), ;igIZ$&  
cout << var( " \n " ) |wMN}bq|T  
) sl l\g  
); q.bSIV|  
="H`V V_  
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: :3Ox~o  
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 ,&.!?0+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !;A\.~-!G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %sP*=5?vA  
q?yVR3]M  
H*R"ntI?w  
template < typename Cond, typename Actor > q54]1TQ  
class do_while tDcT%D {:  
  { 90rol~M&  
Cond cd; h[Y1?ln&h  
Actor act; dZ@63a>>@  
public : [9L:),&u  
template < typename T > X+9>A.92  
  struct result_1 C,r;VyW6BI  
  { Lk8ek}o'  
  typedef int result_type; g3y~bf  
} ; {!L~@r  
XpHrt XD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k y7Gwc  
6bC3O4Rw  
template < typename T > r,p%U!S<hV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8nV+e~-w  
  { Jnov<+  
  do kDxFloK  
    { CD~.z7,LC  
  act(t); T0)@pt7>  
  } DvvK^+-~  
  while (cd(t)); gM:".Ee  
  return   0 ; y<Ot)fa$  
} q_58;Bv  
} ; Q;rX;p^W  
~]2K ^bh8&  
f-Z/t fC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x%B/  
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。 4kx N<]  
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。 a:w#s}bL  
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。 (GfZ*  
下面就是产生这个functor的类: Gd85kY@w7  
bk[!8- b/a  
WNtW|I V  
template < typename Actor > i/Zd8+.n$  
class do_while_actor 6'f;-2  
  { mC#>33{  
Actor act; 0g8NHkM:2a  
public : y:uE3Apm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gB33?  
;$g?T~v7  
template < typename Cond > V'gh 6`v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5{,<j\#L  
} ; 9pfIzs su3  
ECmW`#Otb)  
Z% UP6%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'I;zJ`Trd  
最后,是那个do_ $XH^~i;  
Eu3E-K@y  
");a3hD  
class do_while_invoker `R^gU]Z,  
  { @6-jgw>W2  
public : VIf.q)_k  
template < typename Actor > iy.\=Cs$N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &rR2,3r=  
  { %?/X=}sE  
  return do_while_actor < Actor > (act); v3>UV8c'  
} {)<v&'*c~  
} do_; Ow,b^|  
*o ix6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]Hv[IodJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #/37V2E  
最后来说说怎么处理break和continue Fsg*FH7J  
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。 F!K>Kz  
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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