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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z<P?p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uDcs2^2l  
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, V_^pPBa  
[T'[7 Z  
c#?~1@=  
1H%p|'FKA  
  class filler 1bz^$2/k  
  { 55`p~:&VQ  
public : (,mV6U%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u"T9w]Z\  
} ; <tO@dI$~>  
6]GHCyo  
st.{AEv@  
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: (-;(wCEE  
L>Ze*dt  
"`S?q G  
toj5b;+4F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vG)B}`M  
04-@c  
jpXbFWgN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9!r0uU"  
f;+.j/ +  
]4')H;'y  
RV]QVA*i  
二. 战前分析 U![$7k>,pr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Dbx zqd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 n0K+/}m  
J_XkQR[Y  
B1I{@\z0G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @yQ1F> t  
  /* --------------------------------------------- */ xU{0rM"  
vector < int *> vp( 10 ); dB&<P[$+8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FKe/xz  
/* --------------------------------------------- */ ,T ^A?t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DqI"B  
/* --------------------------------------------- */ "9X(.v0ze  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Jv%)UR.]  
  /* --------------------------------------------- */ qv2J0'd'.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VWYNq^<AT  
/* --------------------------------------------- */ e<8KZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W?N+7_%'  
_TJk Yz$  
Z,-TMtM7  
VgY6M_V  
看了之后,我们可以思考一些问题: q)@;8Z=_c  
1._1, _2是什么? c/F!cW{z^  
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。 Q?>*h xzoP  
2._1 = 1是在做什么? |Ul4n@+2  
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。 8t7r^[T  
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。 &liFUP?   
1Qjc*+JzO.  
vUL@i'0&o  
三. 动工 S@ y! 0,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ht+wi5b  
@QYCoEU8J  
P3a]*>.,  
z)eNM}cF  
template < typename T > %3=T7j  
class assignment u ^2/:L  
  { :.{d,)G  
T value; @.dM1DN)  
public : ]|IeE!6  
assignment( const T & v) : value(v) {} ojJu a c4  
template < typename T2 > +,T}x+D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 31]Vo;D  
} ; 3 UQBIrQ  
l Ny<E!0  
nc.P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n(n7"+B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #!m^EqF1_  
*uxKI:rB:  
}`2+`w%uZ  
az}zoFl  
  class holder ?<OyJ|;V  
  { rc`Il{~k  
public : !0Ak)Q]e'  
template < typename T > a_DK"8I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hsK(09:J  
  { ZXbq5p_  
  return assignment < T > (t); b+dmJ]c  
} HR  
} ; ?H{?jJj$H  
ds2xl7jg  
:efDPNm5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: e9CvdR  
qr*e9Uk^  
  static holder _1; HuxvIg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'I[xZu/8yg  
^R+CkF4l l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZxDh! _[s  
而不用手动写一个函数对象。 {=Py|N \\t  
pUgas?e&  
i1HO>X:ea  
27F:-C~.9  
四. 问题分析 J3r':I}\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 JvJ)}d$,&  
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。 5a&gdqg]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V Kc`mE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O=u.J8S2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :19s=0  
{D]I[7f8Ev  
五. 问题1:一致性 N B8Yn\{B  
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?| #S|On[Q!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IJ{VCzi  
*@YQr]~ ;  
struct holder 6iEA._y  
  { V%^d~^m,H  
  // y}W*P#BDO  
  template < typename T >  Kc3/*eu;  
T &   operator ()( const T & r) const ;~}!P7z  
  { Ax4;[K\Q  
  return (T & )r; eW_EWVH  
} @d ^MaXp_P  
} ; x ;]em9b  
E_xk8X~  
这样的话assignment也必须相应改动: 5YiBPB")  
|A H@W#7j  
template < typename Left, typename Right > \J6e/ G  
class assignment GlT/JZ9  
  { S2=x,c$  
Left l; <1U *{y  
Right r; Hxj8cX UF|  
public : /\pUA!G)BD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >k 2^A  
template < typename T2 > 7z8   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7#g<fh  
} ; O-+!KXHd[  
fa/p  
同时,holder的operator=也需要改动: JNA_*3 '  
;|CG9|p  
template < typename T > <@v|~ AO4~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T zHR  
  { oIKuo~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kChCo0Q>1  
} uD`Z\@Z  
hnv0Loe.IW  
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。 DH4|lb}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FJB /tg  
ve*6WDK,H  
return l(rhs) = r; )U2%kmt  
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。 Z1DF)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &Qv%~dvW  
sDy~<$l?  
template < typename Tp > cdfnM%`>\  
class constant_t SsIN@  
  { mZ#IP  
  const Tp t; NV3oJ0f&2  
public : #@L<<Q8}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t`x_@pr  
template < typename T > e/IVZmUn^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2-wgbC5  
  { 6c[ L*1  
  return t; Nbm$ta  
} PE+{<[n  
} ; U9//m=_  
A~wyn5:_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \H/}| ^+@  
下面就可以修改holder的operator=了 ${7s"IX  
">R`S<W  
template < typename T > ]=%u\~AvL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lor__ K  
  { /.m}y$@GV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `Jl_'P}  
} MPJ0>Ly  
mp0! S  
同时也要修改assignment的operator() 5R#:ALwX:  
No w2ad&  
template < typename T2 > I]N!cEr;@-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '\LU 8VC  
现在代码看起来就很一致了。 UeSPwY  
 bzX/Zts  
六. 问题2:链式操作 elb}] +  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qo}u(p Oj|  
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。 l,E4h-$  
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。 S2 YxA  
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。 ']vMOGG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d|$-l:(J  
+PHuQ  
template < typename T > _dn*H-5hO  
struct result_1 boIFN;Aq"  
  { q%Lw#f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M_F4I$V4  
} ; DOW Z hD  
Z , 98  
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: VD2o#.7*eu  
RS  Vt  
template < typename T > uulzJbV,K  
struct   ref O>arCr=H  
  { fH;lh-   
typedef T & reference; Oat #%  
} ; D?9EO=  
template < typename T > @|Hx >|p  
struct   ref < T &> M cbiO)@I  
  { 6Nz S<  
typedef T & reference; #4?:4Im#  
} ; U{-[lpd  
c}#(,<8X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @-}!o&G0  
Z+! 96LR  
template < typename T > -<gQ>`(0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x!9bvQT  
  { ut9R] 01:  
  return l(t) = r(t); ZvW&%*k=  
} O9MBQNwjA  
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。 z%WOv ~8~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `k'Dm:*`u4  
AG,;1b,:81  
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#%]9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +Ram%"Zwh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /Oa.@53tK6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %'[ pucEF  
最后的布局是: e#{l  
                Add U\",!S~<  
              /   \ w'!J   
            Divide   5 ~1.~4~um  
            /   \ ; WsV.n  
          _1     3 f n\&%`U  
似乎一切都解决了?不。 ~Uaz;<"j0  
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。 bR|1* <  
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。 *Ja,3Qq  
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: 0'tm.,  
n(el  
template < typename Right > :Nw7!fd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \b|Q`)TK  
Right & rt) const |0a GX]Y  
  { .1?7)k v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `v$Bib)  
} {c:ef@'U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I}7= \S/@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 wi-{&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 qt#4i.Iu+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %p.hwgvnp  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O7tL,)Vv  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Nx4X1j?-n  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }WG -R  
z`rW2UO#a`  
template < class Action > .(8eWc YK  
class picker : public Action W/I D8+:i  
  { +\`t@Ht#  
public : 'O]Ja-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }=^Al;W  
  // all the operator overloaded {:d9q  
} ; o[CjRQY]P  
I~I$/j]e`  
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。 ]%/a'[  
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: ]$96#}7N  
nXF|AeAco  
template < typename Right > z6J fu:_N!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H!ISQ8{V  
  { (L6*#!Dt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X~Vr}  
}  |{@_J  
-)ag9{*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H>2f M^  
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。 7Ke#sW.HN  
Ty>g:#bogI  
template < typename T >   struct picker_maker V{G9E  
  { lEv<n6:_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wC[Bh^]  
} ; hFWK^]~ a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Lg4I6 G  
  { ym)`<[T  
typedef picker < T > result; Z ]WA-Q6n  
} ; 9ApGn!`  
E$8 4c+  
下面总的结构就有了: /!Kl  
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。 7Y(ySW  
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。 L]HYk}oD.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tqo!WuZAj  
至此链式操作完美实现。 kaj6C_k|  
';bovh@*  
ZM%z"hO9R  
七. 问题3 ,0Y5O?pu\  
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。 4?^t=7N  
F DCHB~D  
template < typename T1, typename T2 > c;e2= A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bswd20(w  
  { J]|lCwF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }X`jhsqT  
} \LS+.bp%  
z~BrKdS  
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: |E)IJj 3  
2 <@27 C5  
template < typename T1, typename T2 > gZr/Dfy  
struct result_2 h}_1cev?  
  { /M "E5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '{:Yg3K  
} ; k99ANW  
Uwqm?]  
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? a/wkc*}}/  
这个差事就留给了holder自己。 \o j#*aL^  
    (g@e=m7Q  
zz4A,XrD  
template < int Order > rn?:utP  
class holder;  }[<eg>9#  
template <> VoJelyzh  
class holder < 1 > <IBzh_  
  { 9GZKT{*  
public : [af<FQ{  
template < typename T > emV@kN.  
  struct result_1 9)qjW&`  
  { d6.9]V?  
  typedef T & result; ^vJPeoW  
} ; [T.BK:  
template < typename T1, typename T2 > $v6dB {%Qu  
  struct result_2 ,SAS\!hsE  
  { q_N8JQg  
  typedef T1 & result; !Fz9\|  
} ; tU%-tlU9?  
template < typename T > 9R"bo*RIS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <Z c:  
  { IPl>bD~=p  
  return (T & )r; 7n~BDqT  
} j}?O  
template < typename T1, typename T2 > }>:x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nD+vMG1~w  
  { ^J>jU`)CJ  
  return (T1 & )r1; 6#k Ap+g7  
} 4565U  
} ; Cse@>27s  
%XqLyeOS  
template <> s.rS06x  
class holder < 2 > 'H`_Z e<  
  { 9zkR)C  
public : eD, 7gC-  
template < typename T > yoj5XBM  
  struct result_1 r^?%N3  
  { }q(IKH\&  
  typedef T & result; iw(\]tMt  
} ; V\kf6E  
template < typename T1, typename T2 > qb ^4G  
  struct result_2 v5t`?+e  
  { y)v'0q  
  typedef T2 & result; G2kr~FG  
} ; 4\?I4|{pC  
template < typename T > ujcNSX*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PL8eM]XS  
  { nFlj`k<]Y  
  return (T & )r; g2hxWf"  
} ~`MGXd"o  
template < typename T1, typename T2 > %rT XT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9`)NFy?  
  { w<awCp  
  return (T2 & )r2; N2}].}  
} R9yK"  
} ; %f@VOSs  
'MM#nQ\(  
2D MH@U2  
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> >。 ~2~KcgPsq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (0"9562  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #4''Cs  
WW;S  
return l(i, j) = r(i, j); XTyn[n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8*)zoT*A  
(G"b)"Qum  
  return ( int & )i; T.HI $(d  
  return ( int & )j; EPr{1Z  
最后执行i = j; U$pHfNTH  
可见,参数被正确的选择了。 awXL}m[_!  
9h$-:y3  
o"v> BhpC  
$<]y.nr|CX  
lE[LdmwDrb  
八. 中期总结 >.#uoW4ZV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JPiC/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1` m ~c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yaA9* k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5in6Y5ckj  
wLU w'Ai  
^<<( }3  
[(`T*c.#.X  
d?&?$qf[  
@}x)>tqD  
九. 简化 bsPwTp^  
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。 1(!QutEb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KL0u:I(lWU  
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: @dJ s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $Kb-mFR  
  +-*/&|^等 788q<7E  
2. 返回引用。 ,+*8 @>c  
  =,各种复合赋值等 r,MgIv(L  
3. 返回固定类型。 iAT&C`,(&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t_,iV9NrZ  
4. 原样返回。 ^C):yxN P  
  operator, q`}Q[Li  
5. 返回解引用的类型。 f<WnPoV  
  operator*(单目) OV>T}Fq  
6. 返回地址。 VPn #O  
  operator&(单目) K~@-*8%  
7. 下表访问返回类型。 X&M4 c5Li  
  operator[] *D,+v!wG9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '4FS.0*_  
  operator<<和operator>> PQvq$|q  
3VA8K@QiRm  
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。 S5v>WI^0h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;myu8B7&  
Gr?"okaA  
template < typename Left > C3bZ3vcW$  
struct value_return ?GD{}f33  
  { ozkN&0  
template < typename T > rgIJ]vmy<H  
  struct result_1 J}`K&DtM9  
  { Ua V9T:)x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Nf0b?jn-  
} ; /n?5J`6  
**-%5 ~  
template < typename T1, typename T2 > ?$;_a%v6  
  struct result_2 cGsxfwD  
  {  O\]CfzR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p4Vw`i+DnH  
} ; 'iMI&?8u  
} ; ,$vc*}yI0  
4VaUa8 D  
x;Dr40wD@y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u/ y`M]17  
<s+=v!  
下面我们来剥离functor中的operator() w69`vK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A~I}[O~(pb  
Ej'a G   
return l(t) op r(t) 1oj7R7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WU#bA|Cf  
return op l(t) ( rZq0*  
return op l(t1, t2) w6R=r n  
return l(t) op DWk'6;e4j  
return l(t1, t2) op {E6b/G?Q  
return l(t)[r(t)] 9eGM6qW\_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3'u%[bx E  
4p>@UB&U  
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: 9Wx q  
单目: return f(l(t), r(t)); $hndb+6q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HQ@X"y n  
双目: return f(l(t)); gl.P#7X  
return f(l(t1, t2)); 2d<ma*2n(  
下面就是f的实现,以operator/为例 _*bXVJ ]  
0>Ki([3  
struct meta_divide ;N]ElwP  
  { 'D\(p,(Mt  
template < typename T1, typename T2 > -Q 6W`*8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cy^6g? ew  
  { ;c:vz F~Q  
  return t1 / t2; 0[PP Vr:  
} JYm@Llf)$  
} ; XuR!9x^5  
7F\U|kx_  
这个工作可以让宏来做: s;8J= \9W  
JZu7Fb]L9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \)y5~te*  
template < typename T1, typename T2 > \ 09|d<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dW8'$!@!!  
以后可以直接用 .__X[Mzth3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YIgzFt[L  
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 ] =>vv;L  
(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。。。) ;?zb (2  
 >?U (w<  
W1r-uR  
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 @U5 +1Hjc  
( M.Sl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RU_=VB %  
class unary_op : public Rettype zMtK_ccQ  
  { jh\q2E~,`  
    Left l; Sr2c'T"  
public : ,W*<e-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,589/xTA@  
z56W5g2  
template < typename T > _QY0j%W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8"8sI  
      { x*BfRj  
      return FuncType::execute(l(t)); 1K^/@^  
    } ^x 4,}'(  
 `9S<E  
    template < typename T1, typename T2 > vhWj_\m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I+`~6  
      { Cd|V<BB9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v{?9PRf\s  
    } z?j~ 2K<4  
} ; I|Z5*iXqCm  
fB  
(zJ TBI'  
同样还可以申明一个binary_op !R{L`T0  
']Y:f)i#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T`a [~:  
class binary_op : public Rettype /MQd[03]  
  { eg?vYW  
    Left l; jn)~@~c  
Right r; m]7yc>uDy  
public : CzNSJVE5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PcUi+[s;x  
Fo?2nQ<  
template < typename T > TKRu^KH9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =\:YNP/  
      { `jP\*k`~]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,"j |0Q  
    } Z33w A?9  
?F?!QrL  
    template < typename T1, typename T2 > Q CfA3*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $G*$j!  
      { ##k== 'dR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N<N!it  
    } J,{sRb%  
} ; 'ky'GzX,  
?1OS%RBF  
l Fzb$k}_{  
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 Q^fli"_ :  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (]mN09uE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,6a'x~y<r  
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。 wk8XD(&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~(I\O?k>H  
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。。。 BszkQ>#6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3TtnLay.k  
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) H~||]_q|  
下面是修改过的unary_op [0MVsc=  
*QAK9mc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $qIMYX  
class unary_op evimnV  
  { mKxQ U0`  
Left l; !y4o^Su[  
  -fG;`N5U  
public : U&`M G1uHe  
lg1?g)lv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F5+f?B~?R?  
v C><N  
template < typename T > lv$tp,+  
  struct result_1 G+\2Aj  
  { :j?Lil%R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HlI*an  
} ; c1MALgK~}\  
5OKbW!  
template < typename T1, typename T2 > q'c'rN^  
  struct result_2 pmQ9i A@=  
  { (zgXhx_!D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XL} oYL]}&  
} ; =GnDiI  
q1NAKcA<U  
template < typename T1, typename T2 > RUO,tB|(_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6I_W4`<VeZ  
  { dk{yx(Ty  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (kb^=kw#0  
} `;QpPSw+  
|3"'>* J  
template < typename T > BhdJ/C^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FeSe^^dW  
  { M@s2T|bQw  
  return OpClass::execute(lt(t)); oqUtW3y  
} g<}K^)x  
uWi+F)GS^K  
} ; :[\}Hn=  
LA"`8  
Bv!j.$0d{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /Pi{Mv eZM  
好啦,现在才真正完美了。 =AZ>2P  
现在在picker里面就可以这么添加了: hua{g_  
;'R{b$B;|  
template < typename Right > u]"oGJj1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FS`{3d2K +  
  { {T m-X`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g4I(uEJk  
} *Pw; ;#\B  
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。 ,Qj7wFZ  
Os?~U/  
8BLtTpu  
x*bM C&Ea  
KcNEB_i  
十. bind \gj@O5rGP  
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。 }2V|B4  
先来分析一下一段例子 s?E7tmaM  
V><5N;w  
&W`yHQ"JY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rJ9a@n,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GaM#a[p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k gWF@"_  
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。 ;f0+'W  
我们来写个简单的。 Wx;9N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >8>`-  
对于函数对象类的版本: +a"A svw2  
EiIbp4*e  
template < typename Func > Xm\tyLY  
struct functor_trait 7(Y!w8q&^  
  { {gK i15t  
typedef typename Func::result_type result_type; M/ R#f9W  
} ; C x$|7J=O  
对于无参数函数的版本: nmS3  
h"]v+u`!SM  
template < typename Ret > 3D;\V&([  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bWUo(B#*I  
  { [S-NGip  
typedef Ret result_type; 8Ay#6o  
} ; [ o3}K  
对于单参数函数的版本: 'UW7zL5  
waO*CjxE:  
template < typename Ret, typename V1 > C37KvLQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fLct!H3  
  { f=g/_R2$xN  
typedef Ret result_type; ^<[oKi;>  
} ; ZDcv-6C)B  
对于双参数函数的版本: )#IiHBF  
@6}c\z@AxM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0@^YxU[YN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kM]?  
  { ]%ikr&78u  
typedef Ret result_type; 4+'yJ9~,B  
} ; 9IC"p<D  
等等。。。 Hc5@ gN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h^?[:XBeav  
u{tjB/K&  
template < typename Func > .2[>SI  
struct func_return ) dwPD  
  { YDC[s ^d5  
template < typename T > >L?/Ph%d  
  struct result_1 K, ?M5n '  
  { I_'vVbK+>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %L<VnY#%u  
} ; Wi hQj  
BLuILE:$  
template < typename T1, typename T2 > s1:UCv-%  
  struct result_2 $zyY"yWRZ  
  { < yE(p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0[);v/@Ho  
} ; s|%mGt &L  
} ; qW $IpuK  
Y'%sA~g  
AX<TkS@wjb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }!lLA4XRr  
[$OD+@~A2  
template < typename Func, typename aPicker > 2 ,E&}a|;b  
class binder_1 Pm%ZzU  
  { h,rGa\X~0  
Func fn; QYyF6ht=!  
aPicker pk; 6wIv7@Y  
public : kHm1aE<  
dkLc"$( O  
template < typename T > *N[.']#n  
  struct result_1 \,ir]e,1  
  { MU-ie*+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xr6lYO_R  
} ; :sk7`7v  
%:YON,1b=7  
template < typename T1, typename T2 > p_!Y:\a5  
  struct result_2 E9!IGci  
  { ofj7$se  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g@`14U/|  
} ; K3!|k(jt  
M)V z9,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >.\G/'\?  
>p}d:t/  
template < typename T > Apa)qRJd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :&#hjeltt  
  { -r/#20Y  
  return fn(pk(t)); el;^cMY  
} [ C] =p  
template < typename T1, typename T2 > y%v<Cp@R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NnGQ=$e  
  { yL_-w/a  
  return fn(pk(t1, t2)); $6Nm`[V  
}  ]i=-/  
} ; 2fFNJ  
_+wv3? c"  
R]m`v: 9  
一目了然不是么? !M)!  
最后实现bind iG6 ^s62z7  
/^P^K  
;!Ojb  
template < typename Func, typename aPicker > T,`'qZ>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MDGcK/$')f  
  { J55K+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A WMR0I  
} }sd-X`lZ  
xAjLn*d|N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vObP(@0AM  
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。 ^qIp+[/'  
Op~sR^ez  
十一. phoenix x,5$VLs\+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b+[9) B)a?  
/>FrMz8;(  
for_each(v.begin(), v.end(), >O9j},X  
( kIiId8l  
do_ JUF[Y^C  
[ ~i fq_Ag.  
  cout << _1 <<   " , " &!N5}N&  
] r*0a43mC1  
.while_( -- _1), U@ALo  
cout << var( " \n " ) `(_cR@\  
) &:S_ewJK7  
); Kbg`ZO*  
y@nWa\i G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |pqLwnOu  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VahR nD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ty*ec%U9F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~SUA.YuF  
0u'4kF!P!  
G|4vnIS  
template < typename Cond, typename Actor > "of(,p   
class do_while k#c BBrY  
  { Z?ZcQ[eC  
Cond cd; b+OLmd  
Actor act; ]^3_eHa^d  
public : OcQ_PE5\  
template < typename T > zb?wl fT  
  struct result_1 I{_St8  
  { o%Vf#W  
  typedef int result_type; -=Q_E^'  
} ; y$r9Y!?s  
U^+9l?ol  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?" {+m  
ga4 gH>4  
template < typename T > 83412@&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )XnG.T{0|  
  { wf=#w}f  
  do uZ]B?Z%y#  
    { +LV'E#h!Q  
  act(t); 2GqPS  
  } YRG+I GX  
  while (cd(t)); ::j'+_9  
  return   0 ; bsuUl*l)  
} p87s99  
} ; xGk@BA=0<  
n{r+t=X  
%,K|v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V~Tjz%<  
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。 :0CR=]WM  
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。 dsR{ P,!  
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。 H'q&1^w)  
下面就是产生这个functor的类: Dr6Br<yi  
}(a y(  
d%t]:41=Z  
template < typename Actor > pEH[fA]  
class do_while_actor >u*woNw(XM  
  { d=oOMXYa   
Actor act; 6N~ jt  
public : ,*E%D _  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J}._v\Q7P  
@tEVgyN  
template < typename Cond > ?9H7Twi+T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; **_VNDK+  
} ; |GdA0y\v*}  
+A~lPXAXW  
#xW%RF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'x+0 yd  
最后,是那个do_ 2}$Vi$ R  
c`doR(oZ  
**! lV]/  
class do_while_invoker >B8)Wb :  
  { jph~ g*Z  
public : AN^,  
template < typename Actor > ])m",8d&T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wn0r[h5t  
  { <Ks?g=K-  
  return do_while_actor < Actor > (act); eb9qg.9Z  
} n 8AND0a1C  
} do_; u%XFFt5  
@]3(l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nXi6Q+YI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <e/O"6='Z  
最后来说说怎么处理break和continue AU87cqq  
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。 GVn9=[r  
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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