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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O,PHAwVG%L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~-x\E#(  
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, ?e*vvu33!  
p+Xz9A"  
pK%'S  
! >V 1zk  
  class filler NaIVKo  
  { 3dfSu'  
public : +{&g|V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F{S.f1Bsp  
} ; `Jo}/c 5R  
$onliW|  
3/ D fsv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7}MWmS^8j  
oUH\SW8?  
6$Y1[  
9dAsXEWh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mj pH)6aD0  
#v1 4"sZ}  
,wjL3c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1Y_fX  
.x&>H  
wP'`!O[W  
1RLSeT  
二. 战前分析 BehV :M  
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。 lB3X1e9  
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  UeT  
o3yZCz  
Wl{Vz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uPpP")  
  /* --------------------------------------------- */ 6+>rf{5P7  
vector < int *> vp( 10 ); ft5Bk'ZJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U]d+iz??b  
/* --------------------------------------------- */ r+n&Pp+9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G{<wXxq%  
/* --------------------------------------------- */ E[y?\{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ["z$rk  
  /* --------------------------------------------- */ a fjC~}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x!J L9  
/* --------------------------------------------- */ &,+ZN A`P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )+J?(&6  
| e+m!G1G  
15B$Sp!/`e  
ZD*>i=S  
看了之后,我们可以思考一些问题: g`6S*&8I  
1._1, _2是什么? Gl+}]Vn[n  
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。 E yuc~[  
2._1 = 1是在做什么? ,QDq+93  
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。 }-!$KR]:s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 NEvt71k  
}w$/x<Q[  
'(Pbz   
三. 动工 p^2pv{by  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~0`Pe{^*  
1BF+sT3  
0kDT:3  
S5;q)qz2J  
template < typename T > db`<E <  
class assignment K_xn>  
  { CZ @M~Si_  
T value; oR~+s &c  
public : SngV<J>zR  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0\/7[nwS  
template < typename T2 > /H)l\m +  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3' ^ON  
} ; u931^~Ci  
i''dY!2  
R1U\/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iS{)Tll}&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1oC/W?l^  
0-QkRr_ I  
Z|)~2[Roa  
b{sFN !  
  class holder wM><DrQ  
  { =w8*n2  
public : >k:)'*  
template < typename T > wH<S0vl   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P9c1NX\-  
  { ?[kO= hs  
  return assignment < T > (t); bf3)^ 49}  
} 4>(?R[:p)  
} ; #df Aqg'  
371E S4  
&c A?|(7-  
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: !0cfz5t  
Kl^Yq  
  static holder _1; s4w<X}O_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q_ $AGF  
hcej?W8j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i;)88  
而不用手动写一个函数对象。 1r@v \#P  
}3@`'i7  
h~dM*yo;  
-WEiY  
四. 问题分析 1wwhTek  
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。 lp4sO#>`  
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。 l_DPlY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X!&=S!}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;DGp7f#9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,u$$w  
p<Zf,F}  
五. 问题1:一致性 rq$%  
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?| $UKDXQF"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |>VHV} 4)<  
h1,J<B@  
struct holder L&l> ?"_  
  { `OduBUI]]  
  // |GIT{_JE  
  template < typename T > #* w$JH  
T &   operator ()( const T & r) const X]`\NNx  
  { 5^ pQ=Sgt  
  return (T & )r; eK]GyY/Y  
} ^c+6?  
} ; sW[42A  
i3YAK$w;&  
这样的话assignment也必须相应改动: aX0sy\Z]j  
^E>}A  
template < typename Left, typename Right > O#9Q+BD  
class assignment jk)U~KGcg  
  { zS.7O'I<'  
Left l; ZWYwVAo  
Right r; d`^j\b>5(  
public : }P^{\SDX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H.'_NCF&;L  
template < typename T2 > Lc+)#9*d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iTD{  
} ; =PXNg!B}D*  
N$pO] p  
同时,holder的operator=也需要改动: 8 #0?  
_QCAV+K'  
template < typename T > eQzTb91  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s9@IOE GAt  
  { )00#Rrt9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K{HdqmxL.I  
} bvZmo zbD  
}Dk_gom_  
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。 L{aT"Of{X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }eBy p  
3&_(D)+  
return l(rhs) = r; g=a-zg9LX  
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。 ""TRLs!:M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0M pX.0  
D7 A{*Tm  
template < typename Tp > I9B B<~4o  
class constant_t Bojm lVg  
  { r)ga{Nn,.  
  const Tp t; sd Z=3)  
public : obUh+9K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?zxKk(J  
template < typename T > 8> Gp #T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M1VRc[ RRo  
  { S tn[M|  
  return t; AQ@A$  
} )p(XY34]  
} ; ))u$j4 V  
/ZX8gR5x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +STT(bMn  
下面就可以修改holder的operator=了 R0{+Xd  
v^JyVf>  
template < typename T > %J3#4gG^v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B7va#'ne4{  
  { _k _F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kf^Wzp  
} E/Y.f  
wHdq:,0-!  
同时也要修改assignment的operator() 0W#.$X5  
W&6ye  
template < typename T2 > @zSoPDYv,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H`m| R  
现在代码看起来就很一致了。 dc"Vc 3)  
Onby=Y o6  
六. 问题2:链式操作 DH @*Oz-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L<J%IlcfO  
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。 .GLotc  
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。 {P(IA2J'S  
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。 zaR~fO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BwrMRMq"  
C'kd>LAGu  
template < typename T > l{vi{9n)  
struct result_1 w ~Es,@  
  { "0n to+v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a!4'}gHR  
} ; P !6r`d  
[R6du*P  
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: i7:j(W^I8  
no^I![_M  
template < typename T > 9 bGN5.5  
struct   ref r's4-\  
  { dLG5yx\js  
typedef T & reference; %]RzC`NZ  
} ; F71.%p7C8"  
template < typename T > |\Jpjm)?  
struct   ref < T &> 2~~Q NWN  
  { z&9vKF  
typedef T & reference; w9l)=[s=  
} ; ?zKDPBj  
*}cF]8c5W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MZ6?s(mkx  
'9H]S Ew  
template < typename T > MX6;ww  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `fc2vaSH =  
  { T<?JL.8g_  
  return l(t) = r(t); (N0G[(>  
} FtT+Q$q=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (Kv[~W7lb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EivZI<<a  
M*{ EK  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1/JgirVA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: og!Uq]U/y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \"5%w *vl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _D[vMr[  
最后的布局是: qtD3<iWV  
                Add d|w% F=  
              /   \ T'0Ot3m`  
            Divide   5 "~N#Jqzr:  
            /   \ ci6j"nKci  
          _1     3 [gQ*y~N  
似乎一切都解决了?不。 q/<.^X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hyVuZ\9B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 f4CwyL6ur  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: mf^(Tq[  
2Pasmh  
template < typename Right > ?RA^Y N*9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n"-cX)  
Right & rt) const J*A<F'^F1  
  { x^;nQas;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \HV%579  
} dEJ>8e8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +Q8B in  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %v4/.4sR,;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 pkM_ @K  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 '$UlJDZ  
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。 mdtq-v  
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? =0MW+-  
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: /0\m;&  
] +LleS5  
template < class Action > BoHMz/DB  
class picker : public Action aKhI|%5kA  
  { }q)o LC  
public : a$l/N{<.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J}nE,U2  
  // all the operator overloaded uJ{N?  
} ; Pv+[N{  
nkSYW]aQ1g  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2_R' Kl![  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N?ky2wG  
8 U B?X  
template < typename Right > =VH, i/@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9Psy$  
  { w*f.Fu(su  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YJ_LD6PL9  
} )CSb\  
Lg sQz(-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }pTy mAN  
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。 e{>X2UNW  
Wx;:_F7'\  
template < typename T >   struct picker_maker Yq $(Ex  
  { vLXN{ ]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `/Zi=.rr  
} ; r}+U1l3#2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i o 3qG6  
  { 8~u#?xs6  
typedef picker < T > result; ry/AF  
} ; C;y3?+6P$  
O)kC[e4  
下面总的结构就有了: ~Q0gSazXFt  
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。 CZS{^6Ye  
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。 )K4 |-<i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a.y_o50#T  
至此链式操作完美实现。 > 't=r  
fj[B,ua  
3BDAvdJ4.  
七. 问题3 {r#2X1  
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。 E dhT;!  
)ZEUD] X  
template < typename T1, typename T2 >  I?.$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7xb z)FI  
  { wyMj^+ 2m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QyuSle  
} O\,n;oj  
SYOND>E  
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: l23_K7  
/o*r[g7<  
template < typename T1, typename T2 > D ?1$I0=  
struct result_2 xVao3+r  
  { #Wey)DI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b?hdWQSW7  
} ; 7q<I7Wt  
QU2\gAM  
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?  !NUsfd  
这个差事就留给了holder自己。 Rf+ogLa=  
    %`t;5kmR  
@V Bv}Jo  
template < int Order > ]!E|5=q  
class holder;  yS_,lS  
template <> <]r.wn=}M  
class holder < 1 > cor?#  
  { 0C#1/o)o  
public : GU8b_~Gk?  
template < typename T > )2C_6eR  
  struct result_1 g>_lU vSE  
  { K, ae-#wgb  
  typedef T & result; OW<i"?0  
} ; k6_RJ8I  
template < typename T1, typename T2 > HeZ! "^w  
  struct result_2 }#ZQ\[  
  { %3M(!X:[  
  typedef T1 & result; t,4q]Jt  
} ; \Lv eZ_h5  
template < typename T > w4H3($ K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _Pjo9z 9  
  { ( 1T2? mO  
  return (T & )r; O,>1GKw"\  
} ja3wXz$2  
template < typename T1, typename T2 > Q* ifmnB'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JEL =,0J  
  { DBANq\  
  return (T1 & )r1; 9->E$W  
} ;Oh4W<hH}  
} ; <i``#" /  
3P-qLbJ  
template <> h7c8K)ntnf  
class holder < 2 > X3vTyIsn  
  { uvz}qH@j/Q  
public : eN fo8xUG  
template < typename T > b*S :wfw  
  struct result_1 ,'?%z>RZm  
  { 7^P!@o$v!  
  typedef T & result; Pou-AzEP$  
} ; F2WUG  
template < typename T1, typename T2 > )T/"QF}<T  
  struct result_2 {y0#(8-&  
  { p:U9#(v)  
  typedef T2 & result; !Sx }~XB<  
} ; B.vg2N  
template < typename T > :j)H;@[I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S^? @vj  
  { ?}\aG3_4  
  return (T & )r; |q"WJQ  
} /bv `_ >  
template < typename T1, typename T2 > -H5n>j0!{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wu(6FQ`H  
  { -&I%=0q  
  return (T2 & )r2; w-*$gk]   
} 4SIi<cS0  
} ; R}IMX9M=  
Wly-z$\  
mO;X>~K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t<mT=(zt*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t$^1A1Ef  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z[<rz6%cB  
,rVm81-2  
return l(i, j) = r(i, j); ,7,x9qE"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'yxRz5  
O3WhO@`6)  
  return ( int & )i; `VX]vumG  
  return ( int & )j; >MZWm6M8  
最后执行i = j; ac%%*HN,  
可见,参数被正确的选择了。 o<ak&LX`9  
e0Cr>I5/e  
9AK<<Mge.  
iD+Q\l;%  
b3N>RPsHS  
八. 中期总结 =Bo(*%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Mk9'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pt.0%3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UhQ[|c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XF(0>-  
L/dG 0a@1X  
H)S" `j  
sJo]$/?F  
,Q!sns[T  
k0~mK7k  
九. 简化 &0Yv*,4]  
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。 }UNRe]ft$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 roT$dL P)w  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: H~UxVQLPp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Njsz=  
  +-*/&|^等 Tn2nd  
2. 返回引用。 >fRI^Q,  
  =,各种复合赋值等 LDqq'}qK6  
3. 返回固定类型。 m|!R/,>S4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZLw7-H6Fh  
4. 原样返回。 f(~xdR))eh  
  operator, u&Ts'j  
5. 返回解引用的类型。 |:Gz9u+  
  operator*(单目) Hf!o6 o  
6. 返回地址。 Hv2t_QjKT  
  operator&(单目) T^.;yU_B?  
7. 下表访问返回类型。 k?ubr)[)  
  operator[] U/'"w v1y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7WK^eW"y8  
  operator<<和operator>> T[*1*303  
Z ? `  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9SF2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l]D?S]{a  
b@j**O>[q)  
template < typename Left > 5>+>=)*  
struct value_return !dQG 5v  
  { ov&4&v  
template < typename T > (PAkKY}  
  struct result_1 dx}) 1%  
  { B@g 0QgA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G;:n*_QXE  
} ; 1M+o7HO.mG  
epM;u  
template < typename T1, typename T2 > /.{4 KW5  
  struct result_2 . U|irDO  
  { N"Y)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =>nrU8x  
} ; ??eSGQ|  
} ; "`]G>,r_  
) *Mr{`  
+k|t[N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JW[y  
5ZeE& vG2  
下面我们来剥离functor中的operator() m?cC0(6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c ;_ T  
C-!!1-Eq?:  
return l(t) op r(t) J60XUxf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5u +U^D  
return op l(t) 'q%56WAJ  
return op l(t1, t2)  pleLdGq  
return l(t) op ;Q"xXT`;:  
return l(t1, t2) op Ay\=&4dv  
return l(t)[r(t)]  eX7dyM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~/Gx~P]  
=kvfe" N0e  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HE GMwRJG  
单目: return f(l(t), r(t)); Za68V/Vj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y)iT-$bQ  
双目: return f(l(t)); $D{ KXkrd  
return f(l(t1, t2)); *Kj*|>)  
下面就是f的实现,以operator/为例 c\"t+/Z  
K%AbM#o<  
struct meta_divide k L\;90  
  { u!I Es  
template < typename T1, typename T2 > sXHrCU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T"7Ue  
  { Hl`S\  
  return t1 / t2; tPu0r],`o  
} sb"z=4  
} ; So>P)d$8+  
IvuKpX>*  
这个工作可以让宏来做: ny# ?^.1  
}  IJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~ [L4,q  
template < typename T1, typename T2 > \ l&3f<e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NIZ N}DnP  
以后可以直接用 %Jy0?WN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]WlE9z7:8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /d;C)%$  
(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。。。) ]D(!ua5|x`  
\Tq !(]o^  
~aKM+KmtPH  
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 GJ YXCi  
hBb&-/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wdS4iQD  
class unary_op : public Rettype b=nQi./f  
  { fik*-$V`  
    Left l; GIXxOea1  
public : 1k-YeQNe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l 2&cwjc  
nx{_^sK  
template < typename T > _$s ;QI]x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *sNZ.Y:.  
      { yB][ 3?lv  
      return FuncType::execute(l(t)); #p'Xq }]  
    } +ob<? T  
tQ!p<Q= $)  
    template < typename T1, typename T2 > ee7#PE]}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |'@c ~yc  
      { #rZF4>c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -+vA9,pI  
    } W(jXOgs+_  
} ; G@s]HJ:  
j7LuN  
IQn|0$':Z  
同样还可以申明一个binary_op 8 MUY  
+um Ua  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L~x PIu  
class binary_op : public Rettype  pkWJb!  
  { l!r2[T]I@7  
    Left l; b6KO_s:'g  
Right r; SvR:tyF  
public : 3FWl_d~uD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sEBZ-qql  
Hn~=O8/2  
template < typename T > uu08q<B5b)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TL^af-  
      { nR%ASUx:Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 06hzCWm#  
    } zj~(CNE  
=&Dt+f&  
    template < typename T1, typename T2 > CM$q{;y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3&H#LGoV$  
      { LjZvWts?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D@jG+k-Lm  
    } 2hZ>bg  
} ; ~Sq!P  
 :{#%_^}k  
\}CQo0v  
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 |%wgux`z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lqD.epm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t9zPUR  
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。 f~U~f}Uw4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2t9JiH  
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。。。 2'R ;z< _  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?-'m#5i"  
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) M5$YFGGR  
下面是修改过的unary_op (_:k s  
9VqE:c /  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N(*Xjy+PX  
class unary_op N0Y$QWr_$  
  { XctSw  
Left l; !m7`E  
  ].E89_|O  
public : jZRf{  
FG-v71!h#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q_0So}  
;3\oU$'  
template < typename T > E;$;g#ksf  
  struct result_1 BQX6Q<  
  { nIRJ5|G(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rE:"8d}z  
} ; gmCW__oR  
zDEX `~c  
template < typename T1, typename T2 > J<p.J3I  
  struct result_2 M:%6$``  
  { 8KxBN)fO;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |I; tBqN{u  
} ; 1iS]n;xcl/  
HIK" Ce  
template < typename T1, typename T2 > )<J|kC\r6c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j`fQN  
  { ;m/h?Y~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ld RV JVZc  
} J[Ck z]  
[ " n+2;  
template < typename T > +[LG>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U;o$=,_p  
  { bn$('  
  return OpClass::execute(lt(t)); z%lu%   
} 'hEvW  
]4{ )VXod  
} ; Y]zy=8q  
R?%J   
% oPt],>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug x,U '!F  
好啦,现在才真正完美了。 W^a-K  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ry$zF~[   
>GbCRN~  
template < typename Right > |4$.mb.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8OS@gpz  
  { )[t zAaP7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C:*=tD1  
} fX ^h O+f  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jTR>H bh  
}9Th`   
(D.B'V#>  
:,@"I$>*/  
_Q9Mn-&qQ  
十. bind )bd)noZi  
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。 QR ?JN\%?  
先来分析一下一段例子 nrhzNW>]  
:4Gc'b R  
qjcPJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @r.w+E=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n7|8`? R^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p)u?x)w=  
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。 Po)!vL"   
我们来写个简单的。 j&(Yk"j+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ipp#{'Do  
对于函数对象类的版本: P{bRRn4Z  
|41NRGgY  
template < typename Func > $wr B5m?  
struct functor_trait KQf=t0Z=Ce  
  { m{ wk0  
typedef typename Func::result_type result_type; 6-fdfU  
} ; pmWt7 }  
对于无参数函数的版本: y ;\m1o2  
1BjMVMH  
template < typename Ret > tj' xjX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VRb+-T7"  
  { J1s~w`,  
typedef Ret result_type; EbfE/_I  
} ; 1*aO2dOq  
对于单参数函数的版本: B~CdY}UTsj  
& t.G4  
template < typename Ret, typename V1 > 5[[mS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]ZMFK>"^%  
  { RXi/&'+H  
typedef Ret result_type; )Ja&Y  
} ; eP?=tUB!S  
对于双参数函数的版本: ir{li?kV  
5LF&C0v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bQvhBa?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D<QE?:#  
  { < dD)>Y.  
typedef Ret result_type; r6b;v2!8  
} ; -MK9IO]i  
等等。。。 FxFRrRRH@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy up@I,9C/  
8PB 8h  
template < typename Func > FwjmC%iY  
struct func_return !RXG{1 :  
  { %w3Y!7+  
template < typename T > >p`ZcFNs"  
  struct result_1 ^pysoaZCT_  
  { svaclkT=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *y0=sG1+D  
} ; R1/h<I:  
$(r/N"6)O2  
template < typename T1, typename T2 > V0/PjD,jP  
  struct result_2 T2dv!}7p  
  { QVR8b3T@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <2V:tj)?P  
} ; MQY}}a-oug  
} ; xXRlQ|84  
ng{ "W|  
u)4eu,MBT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \-W|)H  
vTl7x  
template < typename Func, typename aPicker > r$cq2pkX  
class binder_1 ~PtIq.BY  
  { @2;/-,4O  
Func fn; fP KFU  
aPicker pk; bzWWW^kNL  
public : 7C>5XyyJ  
L)z`  
template < typename T > 1EemVZdY  
  struct result_1 cuoZ:Wh  
  { 6ec#3~ Y]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >]}c,4D(  
} ; 1PUeU+  
i",7<01  
template < typename T1, typename T2 > y,xJ5BI$  
  struct result_2 !de`K |  
  { 3JFX~"rV9I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Js'j}w  
} ; ):-Ub4A\  
*A ([1l&]i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mHF? t.y  
/Y`u4G()  
template < typename T > ~wFiq)v(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }pJLK\  
  { asZ(Hz%  
  return fn(pk(t)); EXEB A&*  
} 4de:hE   
template < typename T1, typename T2 > !Z!X]F-fY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j[${h, p?  
  { KQTv5|$?  
  return fn(pk(t1, t2)); H7{I[>:  
} $]<wQH/?_  
} ; ]99@Lf[^f  
)>(ZX9diV  
B2^*Sr[  
一目了然不是么? ^oMdx2Ow#  
最后实现bind T9\G,;VQ7/  
DS|q(O=7~t  
OsV'&@+G>  
template < typename Func, typename aPicker > Y[rRz6.*(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FaLc*CU  
  { s4[PwD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A&S n^mw  
} yi;pn Z  
*6aIDFNl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (b8ZADI*  
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。 :pdl2#5H^  
85_Qb2<'r  
十一. phoenix (3?W) i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n.7-$1  
&&ZX<wOM  
for_each(v.begin(), v.end(), dCA! R"HD  
( X#k:J  
do_ g `(3r  
[ ~X<?&;6  
  cout << _1 <<   " , " FWW*f _L  
] d]K$0HY  
.while_( -- _1), uH |:gF^  
cout << var( " \n " ) P?hB`5X  
) %W^Zob  
); ?k^~qlye  
b8LA|#]i  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4x-K0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor yVe<+Z\7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dK41NLGQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /RI"a^&9A  
Al+}4{Q+?  
ZkryoIQ%=  
template < typename Cond, typename Actor > :[&QoEZW  
class do_while l?B=5*0  
  {  a"D'QqtH  
Cond cd; 8osP$"/o  
Actor act; )%09j0y>l"  
public : 'Pe;Tp>`  
template < typename T > no(or5UJ  
  struct result_1 @~bP|a  
  { :3[;9xCHj  
  typedef int result_type;  }=d}q *  
} ; cHC4Y&&uZ  
mLfY^&2Pr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @=6oB3tQA  
p$}/~5b}4  
template < typename T > X<Ag['r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <+Gf!0i  
  { jJD*s/o  
  do iu.Jp92  
    { !j/54,  
  act(t); -TS5g1  
  } LKBh{X0%(  
  while (cd(t)); mNOx e  
  return   0 ; XXA.wPD-  
} |W*5<2Q9  
} ;  I)MRAo  
{f\{{JJ]  
~KczP1p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3e9UDN2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 m=25HH7enb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^% L;FGaA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 hi/Z>1ZOX  
下面就是产生这个functor的类: (aLjW=  
n&2OfBJ  
tgj 5l#P  
template < typename Actor > LIll@2[  
class do_while_actor F!g;}_s9  
  { P$.$M}rMv  
Actor act; &crR nv ?  
public : qJE_4/<^!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n#sK31;yb  
QO:Z8{21So  
template < typename Cond > [X7gP4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ??f,(om  
} ; S9[Y1qH>K  
P(!%Pp  
dL~^C I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r>gf&/Pl  
最后,是那个do_ ]c M8TT  
kt |j]:  
`A#0If  
class do_while_invoker N'CW Sf.e  
  { ' e %>Ip  
public : ~x^Ra8A  
template < typename Actor > 9&{z?*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vha,rIi  
  { )q`.tsR>  
  return do_while_actor < Actor > (act); w3#0kl  
} 0\Tp/Ph  
} do_; bB)$=7\  
>7r%k,`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #/5eQTBD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vdigw.=z  
最后来说说怎么处理break和continue qHvU4v  
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。 i-?mghe8  
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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