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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SwaPRAF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bqaj~:}@  
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, d<WNN1f  
o` dQ  
s I09X6)  
$Zkk14  
  class filler bf2r8   
  { PzhC *" i}  
public : 2U"2L^oKI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AS[j)x!  
} ; CC3M7|eO3  
\+0l#t$  
BHErc\ITP  
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: ![J_6 f}!  
z2!4w +2  
%%)y4>I  
c6y>]8_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,dVJAV7v  
3-kL0Q["  
8HHR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vo2GFo  
={;+0Wjb8  
m}S}fH(  
YD{N)v  
二. 战前分析 ?{5}3a bB`  
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。 X|QokAR{$>  
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 .])X.7@x  
 Vo%Z|  
c%(Nd i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); " SP6o  
  /* --------------------------------------------- */ A..`?oGj  
vector < int *> vp( 10 ); !,]c}Y{i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =^_a2_BBl  
/* --------------------------------------------- */ G2+ gEg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $M+'jjnP  
/* --------------------------------------------- */ u`Y~r<?P(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d\tY-X3  
  /* --------------------------------------------- */ FV,aQ#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Dca,IaT'  
/* --------------------------------------------- */ )|AxQPd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -})zRL0!'  
K@ &;f( Y  
M-q5Jfm  
AN|f:259  
看了之后,我们可以思考一些问题: %L wq.  
1._1, _2是什么? %Y5F@=>&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3f~znO  
2._1 = 1是在做什么? 2iOYC0`!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]D=fvvST  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )%f]P<kq6  
475g-t2"@  
XD_!5+\H1  
三. 动工 T=@Ygjk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W )Ps2  
i&DUlmt)f  
y7GgTC/H  
B ?y[ %i  
template < typename T > 'T3xZ?*q=  
class assignment %=\*OIhl  
  { e$JATA:j  
T value; oL<5hN*D  
public : _#{qDG=  
assignment( const T & v) : value(v) {} XdOntP*a  
template < typename T2 > ?I"?J/zm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Mm9*$g!R  
} ; +4rd N\.  
m| 7v76(  
v$g\]QS p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )@y7 qb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 02T'B&&~  
!C^>tmqS  
IR;3{o  
oEj$xm_}  
  class holder x-4d VKE*z  
  { v$5D&Tv  
public : vz1I/IdTd  
template < typename T > #TH(:I=[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eX!yIqAR  
  { Ae"|a_>fMI  
  return assignment < T > (t); Rtl 1eJ-  
} JeA_mtSQ|  
} ; K]|hkp&  
3*(><<ZC  
yx;K&>  
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: +kD JZ  
$d,{I8d  
  static holder _1; s'IB{lJ9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uss!E!_%,  
kf9]nIo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JLjs`oq h  
而不用手动写一个函数对象。 }_@p`>|)rB  
ez5>V7Y  
YNKvR  
y|3("&)"S  
四. 问题分析 *O)i)["  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 iWW >]3Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4%JJ} {Ff  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v#:?:<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hb)C"q=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %[azMlp<  
*!3qO^b?  
五. 问题1:一致性 c>+68<H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,pQ[e$u1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7m?fv Ky  
nHp$5|r<  
struct holder XJ"xMv  
  { %P(2uesd  
  // Py/~Q-8p  
  template < typename T > Q]VG6x  
T &   operator ()( const T & r) const kr!>rqN5  
  { N3oa!PE  
  return (T & )r; jJ,y+o  
} ,wv>G]v  
} ; hPCSAo!|  
s%6L94\t  
这样的话assignment也必须相应改动: C^,J 6;'  
x;LO{S4Z  
template < typename Left, typename Right > Wc;N;K52   
class assignment ,\d03wha  
  { eW}-UeT  
Left l; uX&h~qE/  
Right r; lZ <D,&  
public : pigu]mj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} If8 ^  
template < typename T2 > wu b7w#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Be<bBKQb  
} ; `49!di[  
3Ljj|5.q  
同时,holder的operator=也需要改动: Lc "{ePFh  
ZU2D.Kf_:  
template < typename T > wnQi5P+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >enP~uW[#  
  { ,_=LV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z^mQb2e.  
} &>K|F >7q  
$~?)E;S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |t;Ktl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ay%]l| Gm  
nB5^  
return l(rhs) = r; q~*|Wd'&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o? K>ji!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bQI.Qk  
w6^TwjjZ$  
template < typename Tp > 9[`\ZGWD  
class constant_t f2v~: u  
  { {>TAnb?n  
  const Tp t; x`'s  
public : v3kT~uv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m2ph8KC  
template < typename T > O(_f&a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :?i,!0#"  
  { F*N Hy.Y  
  return t; (/t{z =  
} fWDTP|DV  
} ; gT,iH.  
(IA:4E}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -OKXfN]  
下面就可以修改holder的operator=了 BV\~Dm]"  
:X7O4?ww  
template < typename T > Qk@BM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /1=x8Sb  
  { n^l5M^.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rm|,+ {  
} 6Yqqq[#V/  
m93{K7O2e  
同时也要修改assignment的operator() )5o6*(Y  
uOZSX.o^  
template < typename T2 > XSx'@ qH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0$U\H>r  
现在代码看起来就很一致了。 l^$U~OB8k  
FR]uCH  
六. 问题2:链式操作 <Oy2 JjY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aghlYcPg  
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。 k9VWyq__  
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。 c]ga) A(  
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。 ww'B!Ml>F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VjZb\ d4  
#ZHKq7  
template < typename T > 6r[pOl:  
struct result_1 e%0IE X  
  { _LWMz=U=J/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x$S~>H<a  
} ; +]hc!s8  
jDj=a->e^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >: J1Gc  
EFu>  
template < typename T > tM;+U  
struct   ref OXX D}-t  
  { =2} bQW  
typedef T & reference; hWbjA[a/  
} ; avXBCvP+h  
template < typename T > I6S>*V  
struct   ref < T &> VHL[Y  
  { q'X#F8v  
typedef T & reference; l[nf"'  
} ; 5\ }QOL  
(F:|tiV+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !wro7ilMB  
jd`]]FAww  
template < typename T > NG4@L1f%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SF[Z]|0gs  
  { 9G6auk.m.O  
  return l(t) = r(t); gDH|I;!  
} E <r;J  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :`4LV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5yroi@KT   
%@C$xM"  
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 fRzJiM{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T+!0`~`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s>TC~d82  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x LK,Je  
最后的布局是: !__^M3S,k  
                Add mxwG~a'_  
              /   \ sq8O+AWl  
            Divide   5 h{?f uoZj%  
            /   \ 4k6:   
          _1     3 qJXf c||Zg  
似乎一切都解决了?不。 |CBJ8],mT  
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。 KF`mOSP  
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。 hm1.UE  
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: ;*20b@  
~AF' 6"A  
template < typename Right > T 7M];@q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w&&)v~Y_  
Right & rt) const Ti#x62X{  
  { m x2Ov u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7~H$p X  
} ;$4: &T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QCfR2Nn}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i \.&8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^4{{ +G)j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5ai$W`6  
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。 tZr_{F@  
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? ^j?"0|  
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: ~y ?v  
\@6V{y'Zo  
template < class Action > 8BnsYy)j  
class picker : public Action YsRq.9Mr  
  { A5G@u}YS5  
public : )/bv@Am  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ek '% % %  
  // all the operator overloaded \6/!{D,  
} ; 4HGR-S/  
,Fu[o6x<^  
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。  w4UJXc  
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: u>2opI~m  
yJ8_<A  
template < typename Right > 9}d^ll&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TZObjSm_v  
  { lhF)$M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9['>$ON  
} 1Msc:7:L  
3 gW+|3E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )fc+B_  
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。 hWr}Uui  
m;u:_4  
template < typename T >   struct picker_maker s 8lfW6  
  { h-*h;Uyc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; + a'nP=e&  
} ; $,1KD3;+]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @8SA^u0  
  { gZ  {  
typedef picker < T > result; _P=L| U#C  
} ; (i]0IYMXy*  
z+Ej`$E{lD  
下面总的结构就有了: LT/ *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。 2:6lr4{uY  
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。 I"WmDC`1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kM(,8j  
至此链式操作完美实现。 qK&h$;~*y  
^O3p:X4u  
|b|bL 7nx  
七. 问题3 -.UUa  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *47%| bf`  
+3-f$/po  
template < typename T1, typename T2 > FF30 VlJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /I0}(;^y  
  { %nj{eT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <\?dPRw2>  
} z s[zB#  
I$I',x5Z  
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: [} "m4+  
XJ?zP=UK  
template < typename T1, typename T2 > (gUxS.zU  
struct result_2 oX6()FR  
  { i0[mU,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ezr'"1Ba}  
} ; >NBwtF>  
2| ERif;)  
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? -p20UP 1I  
这个差事就留给了holder自己。 Gq.fQ_oOb  
    C33=<r[;N<  
xx[l#+:c  
template < int Order > bm(.(0MI  
class holder; K1-y[pS]E  
template <> bHmn0fZ9  
class holder < 1 > `q?@ Ob&  
  { sq}uq![?M  
public : $_ k:{?  
template < typename T > /#e-x|L  
  struct result_1 bbFzmS1  
  { j`k :)  
  typedef T & result; 3}i(i0+  
} ; |`@7G`x  
template < typename T1, typename T2 > lD?]D&  
  struct result_2 UphZRgT!N  
  { ":01M},RA  
  typedef T1 & result; HJOoCf  
} ; 3xpygx9  
template < typename T > WI\h@qSB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hr=?_Un"  
  { x7c#kU2A&Z  
  return (T & )r; #h2 qrX&+  
} .&n;S';"  
template < typename T1, typename T2 > lAPPn g`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =b#,OXQ  
  { s^-o_K\*c  
  return (T1 & )r1; r%` |kN  
} 4tFnZ2x  
} ; >W=^>8u  
0|`iop%(n  
template <> +(##B pC  
class holder < 2 > wRQMuFGY  
  { VJ|8 0?4h  
public : M7\KiQd  
template < typename T > wWB^m@:4  
  struct result_1 Xe<kdB3  
  { 2<^eVpNJR  
  typedef T & result; cK1RmL"3  
} ; cAzlkh  
template < typename T1, typename T2 > MF4B 2d  
  struct result_2 r$;u4FR  
  { M K, $#  
  typedef T2 & result; kr5'a:F)  
} ; %CG=mTP  
template < typename T > *&rV}vVP^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @i@f@.t  
  { r_M5:Rz  
  return (T & )r; hE}y/A[  
} 9I*`~il>{  
template < typename T1, typename T2 > `'/1Ij+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >twog}%  
  { 6g%~~hX  
  return (T2 & )r2; lxOUV?m^N  
} p!2t/XIM  
} ; tcj3x<  
hg}R(.1K=  
~X1<x4P\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^97\TmzP{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l=^^l`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]YwvwmZ  
D>"!7+t|@a  
return l(i, j) = r(i, j); iLJBiZ+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ox"SQ`nSj'  
]j^rJ|WTH  
  return ( int & )i; OJPi*i5*  
  return ( int & )j; \$D41_Wt|  
最后执行i = j; S+//g+e|f  
可见,参数被正确的选择了。 # l-/!j  
? ]hS^&  
(/3E,6gMk^  
6yXMre)YV  
Mg=R**s1x%  
八. 中期总结 f&`yiy_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3Vb/Mn!k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ??=su.b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wlfq$h p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (t2vt[A6ph  
)TyI~5>;  
|FJc'&)J"  
!jyy`q=  
Rln@9muXA  
U&SgB[QHO  
九. 简化 )VFS&|#\  
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。 u_X(c'aE;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (c1Kg   
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: I8{ohFFo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !eGUiE=  
  +-*/&|^等 Ihg1%.^V\  
2. 返回引用。 y_N h5  
  =,各种复合赋值等 PW GN UNc  
3. 返回固定类型。  '' Pfs<!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?/^x)Nm  
4. 原样返回。 g2W ZW#a)  
  operator, 7 ?"-NrW~  
5. 返回解引用的类型。 F)hUT@  
  operator*(单目) 8Hh= Sp^  
6. 返回地址。 1c}LX.9K  
  operator&(单目) 2+qU9[kd|  
7. 下表访问返回类型。 oq9gG)F  
  operator[] bKP@-<:]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G;v3kGn  
  operator<<和operator>> #EX NSr  
yU< "tgE  
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。 ]5j1p6;(`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uw9w{3]0f  
<l"rnM%  
template < typename Left > fIm=^}?fwK  
struct value_return `& }C *i"  
  { vON1\$bu `  
template < typename T > cK~VNzsz  
  struct result_1 3pI)  
  { 299uZz}Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %n:ymc $}  
} ; "c0Nv8_G  
+}.S:w_xQ  
template < typename T1, typename T2 > [p&2k&.XYe  
  struct result_2 PBp+(o-  
  { _cD-E.E%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #i}:CI>2  
} ; OA{PKC  
} ; d}(b!q9  
fGMuml?[ e  
g%T`6dvT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c-bTf$6}  
R:t  
下面我们来剥离functor中的operator() :`20i*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BF+i82$zo  
8c0ugM  
return l(t) op r(t) [Cf{2WB:7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >19j_[n@VC  
return op l(t) V( SRw  
return op l(t1, t2) SH#!Y  
return l(t) op ]8ob`F`m,  
return l(t1, t2) op vC ISd   
return l(t)[r(t)] *d$r`.9j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xm bFJUMH  
Xe>   
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: dn|OY. `|  
单目: return f(l(t), r(t)); NGOyd1$7N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j`ybzG^  
双目: return f(l(t)); tboc7Hor4  
return f(l(t1, t2)); =y WHm  
下面就是f的实现,以operator/为例 f`"@7-N  
p-,(P+Np  
struct meta_divide 8$y5) ~Q  
  { i $;y  
template < typename T1, typename T2 > S# sar}-I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]O.Z4+6w  
  { Onj)AJ9M0r  
  return t1 / t2; mUjM5ceAXO  
} o `}(1$a>  
} ; Trt1M  
'?dT<w=Y&  
这个工作可以让宏来做: f4r)g2Zb[  
h^ =9R6im  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RqRyZ*n  
template < typename T1, typename T2 > \ Nr:%yvk%s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; { '1e?  
以后可以直接用 muKCCWy#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !0!r}#P  
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 Xwt}WSdF`k  
(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。。。) 9Jj:d)E>o  
i!dQ Sdf  
d+158qQOh]  
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 +EE(d/ f  
W+D{4:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RLr^6+v)U  
class unary_op : public Rettype ?-D'xqc  
  { ~sbn"OS +  
    Left l; nh? ~S`  
public : N4[^!}4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `}|$eF&  
`as6IMqJD  
template < typename T > Z }s56{!.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4]mAV\1  
      { }N%uQP#I  
      return FuncType::execute(l(t)); j]bNOC2.L  
    } ;Br #e1~  
.l}oxWWoS  
    template < typename T1, typename T2 > "E}38  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /aX 5G  
      { Xgyi}~AoaU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z]bcg$m  
    } =Xh*w  
} ; $61j_;WF`  
A~%h*nZc%I  
+w'He9n  
同样还可以申明一个binary_op %m?$"<q_K  
]iE) 8X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *#g[ jl4  
class binary_op : public Rettype Ft^+P*  
  { pIP ^/H  
    Left l; N@G~+GCxL  
Right r; (7J (.EG2e  
public : G*\U'w4w|*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /j:fc?yv  
!@wG22iC4d  
template < typename T > 6h3TU,$r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fs;pX/:FR  
      { u RPvo}!=1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %% A==_b  
    } *e}1KcJ  
-G@:uxB  
    template < typename T1, typename T2 > _rjB.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6qH^&O][  
      { d gRTV<vM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o=ULo &9  
    } I!;vy/r  
} ; &&K"3"um  
SvN2}]Kh  
gq[`g=x  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _yP02a^2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sTChbks  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \>nY%*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yi@mf$A|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Kb,#Ot  
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。。。 G0&'B6I>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Zq\Vq:MX  
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) &=`6- J  
下面是修改过的unary_op z)0%gd|  
KmE<+/x~?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BOf)27)  
class unary_op IM$I=5y e  
  { C3GI?| b  
Left l; }j6<S-s~  
  gi5Ffvs$  
public : ?Y | *EH  
C:$pAE(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TB(!*t  
VaLl$w  
template < typename T > f%cbBx^;  
  struct result_1 IM9P5?kJ ?  
  { SlojB^%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V^5Z9!  
} ; w;(B4^?  
)*I%rN8b   
template < typename T1, typename T2 > 0f3C; u-q-  
  struct result_2 HC\\w- `<  
  { k}$k6Sr"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l5fF.A7TT  
} ; nk^-+olm  
o dTg.m  
template < typename T1, typename T2 > gt{$G|bi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -e(,>9Q  
  { |{JJ2c\W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KM jnY2  
} )'Yoii{dSU  
IWD21lS  
template < typename T > %2t#>}If!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y~+`F5xX<  
  { 1?N$I}?  
  return OpClass::execute(lt(t)); dpI9DzA;  
} RRBBz7:~  
9HJA:k*k|  
} ; 8w]>SEGFs  
g{%2*{;i  
_rjLCvv-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r]'Q5l4j6"  
好啦,现在才真正完美了。 I!uGI  
现在在picker里面就可以这么添加了: h&$,mbEoI  
1l`$.k  
template < typename Right > q26%Z)'nf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xFy%&SKHg  
  { 08JVX'X-mr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .vJ t&@NO  
} cA]Ch>]A%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >( :b\*C  
qc6eqE  
EU@XLm6  
2W]y9)<c  
qtLXdSc  
十. bind jYi{[* *  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8 y+Nl&"V  
先来分析一下一段例子  }j /r  
Q($aN-   
?B`Yq\L)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~PAbtY9}U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZUxlk+o9d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !ii'hwFm$  
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。 oHI/tS4 _  
我们来写个简单的。 Jb4A!g5C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UZq1qn@+  
对于函数对象类的版本: *)H&n>"e  
Vn1hr;i]  
template < typename Func > Wr+1G 8  
struct functor_trait d[Lr`=L;  
  { ,) JSX o  
typedef typename Func::result_type result_type; 2r~&+0sBP  
} ; =-GHs$u%f  
对于无参数函数的版本: N2_9V~!  
YDMimis\H5  
template < typename Ret > baVSQtda  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b 7%O[  
  { l-mf~{   
typedef Ret result_type; <DjFMTCN  
} ;  ZD'fEqM  
对于单参数函数的版本: P Zc{wbjp&  
j/9Uf|z-_  
template < typename Ret, typename V1 > u/8urxp y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lC&B4zec  
  { /P-Eg86V'  
typedef Ret result_type; umo@JWr  
} ; fsDwfwil*  
对于双参数函数的版本: >IzUn: 0F  
td6$w:SN,l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @xI:ZtM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  4[] /  
  { "x)xjL  
typedef Ret result_type; F]SA1ry  
} ; $SmmrM  
等等。。。 =1}Umn|ZLS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C'c9AoE5>  
p#V h[UTl^  
template < typename Func > mtON dI  
struct func_return )KLsa`RV:  
  { %4Thb\T  
template < typename T > bqt*d)$  
  struct result_1 tsA+B&R_]  
  { VYZkHjj)2i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #+- /0{HT  
} ; Aey*n=V4#F  
G} &{]w@  
template < typename T1, typename T2 > CK+GD "Z$  
  struct result_2 ! awfxH0  
  { 6SIk,Isy8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8C{mV^cn~  
} ; =+qtk(p  
} ; z$>_c "D  
PmGW\E[ni  
z|V5/"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a3<.F&c+c  
U Ux]  
template < typename Func, typename aPicker > c_fx,; ;  
class binder_1 |GvWHe`  
  { AIvIQ$6}  
Func fn; 6eqPaIaD   
aPicker pk; %`P6a38j  
public : R`F54?th  
HCI|6{k  
template < typename T > xnW3,:0  
  struct result_1 \p-3P)U  
  { 4Em mh=A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X&[S.$_U  
} ; $`Z-,AJc  
hwaU;>F  
template < typename T1, typename T2 > $EB&]t+  
  struct result_2 Dg$Z5`%k8  
  { . _5g<aw;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V^P]QQ\ )  
} ; DB'd9<  
TRl,L5wd-?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e `!PQMLU  
X4:\Shb97  
template < typename T > 1jJ>(S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t} zffe-  
  { +h}>UK\  
  return fn(pk(t)); /R@,c B=  
} GnlP#;  
template < typename T1, typename T2 > =""z!%j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P9)E1]Dc$  
  { Z.b}   
  return fn(pk(t1, t2)); iwnctI  
} TX96 ^EoH  
} ; Zxm Mw  
Zz<k^  
hpD\,  
一目了然不是么? FYI*44E  
最后实现bind :esHtkyML  
d;3/Vr$t=  
6q[|U_3I@  
template < typename Func, typename aPicker > (cX;a/BR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k !S0-/ h  
  { <n4T*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S`oADy  
} O\h*?, )  
/Q4TQ\:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (j^Qa~{mG4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4aAuE0  
d`he Wv^/`  
十一. phoenix Jhclg0q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j {w'#x,  
TBN0uk  
for_each(v.begin(), v.end(), hjVct r  
( GJ:65)KU  
do_ ^tS{a*Yn  
[ ^t&S?_DSZ  
  cout << _1 <<   " , " Q k e8BRBn  
] }pJ6CW  
.while_( -- _1), t6GL/M4  
cout << var( " \n " ) 9 )1 8  
) 2lVJ"jg  
); "@1e0`n Q  
P|> fO'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Yv?nw-HM  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !}Sf?n P#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >wz& {9ni  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gkz\By  
>h^CC*&'pw  
u^DfRd&P0  
template < typename Cond, typename Actor > yrp5\k*{y  
class do_while hk =nXv2M  
  { F)ak5  
Cond cd; {:U zW\5l)  
Actor act; O)y|G%O  
public : 6w3z&5DY|  
template < typename T > k8 !|WqfP  
  struct result_1 #wXq'yi  
  { qPEtMvL #  
  typedef int result_type; E+LAE/v@  
} ; \qx$h!<  
kvWP[! j?)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D=hy[sDBw  
!c}?u_Z/  
template < typename T > "gD]K=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .lclW0*  
  { Sz_bjhyT}  
  do )Gf"#TM[  
    { 42*y27Dtm  
  act(t); :ud<"I]:  
  } T bMW?Su  
  while (cd(t)); /NFk@8<?  
  return   0 ; G(g`>' m  
} |mx)W}  
} ; 9 7/"5i9  
=:)p\{B  
}HO3D.HE^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,8~q nLy9  
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。 'Z(KE2&?  
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。 ?T]` X  
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。 _Xs(3V@'}  
下面就是产生这个functor的类: Q"o* \I  
Z>0a?=1[  
|;~kHc$W  
template < typename Actor > <SK%W=  
class do_while_actor O*;$))<wX  
  { ZDMv8BP7  
Actor act; Ri[ v(Zf  
public : 'o D31\@I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} up(6/-/.7  
7Cx*Ts$  
template < typename Cond > DGR[2C)@N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8>U{>]WG  
} ; g+g0iS  
ORVFp]gG  
c[p>*FnP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =t[hsl  
最后,是那个do_ nK95v}p}Y  
Gi=sJV  
Ue:LKK1Gsr  
class do_while_invoker vBFMne1h  
  { y {&"g  
public : M)m(  
template < typename Actor > ;iol 2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 29a~B<e7s  
  { &@g~o0  
  return do_while_actor < Actor > (act); 79m',9{u  
} ;Jh=7wx  
} do_; jXa;ovPK  
{..6{~L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ivgV5 )".  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p"%K(NL  
最后来说说怎么处理break和continue i5PZ)&  
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。 Ijg //=  
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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