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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pZV=Co3!I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :=e"D;5  
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, _,bDv`>Ra  
C<yjGt VD  
]aI   
X|Rw;FY  
  class filler ;q&2$Mb  
  { kH">(f  
public : -&QTy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pWOK~=t  
} ; ;:Q&Rf"@%  
(Y:?qy  
AZf$XHP2  
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: $c1xh.  
+Vw]DLWR  
Y |'}VU  
M=#'+CF}W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CA]u3bf~  
2kW*Z7@D  
GB8>R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y@2v/O,\  
;Yu|LaI\<m  
,ocAB;K  
"fOxS\er  
二. 战前分析 1^AG/w  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B*&HQW *u  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ihBIE  
RZbiiMC>  
*RJiHcII  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #iVr @|,  
  /* --------------------------------------------- */ ePscSMx&  
vector < int *> vp( 10 );  kAnK1W>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .~7:o.BE`n  
/* --------------------------------------------- */ qLa6c2o,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yP0XA=,Y  
/* --------------------------------------------- */ 2f0qfF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H J0Rcw%  
  /* --------------------------------------------- */ (Q F-=o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :]uz0s`>  
/* --------------------------------------------- */ G^2%F5@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \kEC|O)8  
LtVIvZie  
q:<vl^<j  
~=k?ea/>  
看了之后,我们可以思考一些问题: M+GtUE~"  
1._1, _2是什么? F42?h:y8I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^2 \-zX!bt  
2._1 = 1是在做什么? ,?(U4pzX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 V|j{#;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6~tj"34_  
BXa.XZ<n(  
v%E~sX&CG  
三. 动工 @~C C$Y$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,&iZ*6=X?0  
0P^&{ek+)  
n0%5mTUN  
X1 FKcWv  
template < typename T >  4 `]  
class assignment \ fSo9$  
  { Rg%Xy`gS  
T value; 3S{3AmKj?  
public : Hh`HMa'q  
assignment( const T & v) : value(v) {} C8AR ^F W  
template < typename T2 > 5 [X,?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eZMfn$McJv  
} ; <K {|#ND#  
8 Az|SJ<  
{Y1&GO;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I]6,hygs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a Juv{  
@Zw[LIQ*  
mu$rG3M  
(7w95xI  
  class holder K:54`UJ  
  { N4$ K {  
public : Ls/*&u  
template < typename T > |u_fVQj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C"R}_C|r)*  
  { GxS!Lk  
  return assignment < T > (t); Tl L\&n.$  
} j|%>NB ):  
} ; 4a zqH;i  
lQ!(l Ph  
sGO+O$J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >oL| nwn  
F!zGk(Pu  
  static holder _1; n*rXj{Kt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !dOpLUh l  
C=x70Y/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k|3hs('y|  
而不用手动写一个函数对象。 cQrXrij;!  
349BQ5ND  
9yWSlbPr]  
Kj/Lcx;bh  
四. 问题分析 _71&".A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q=t_m(:0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 cf%aOHYI*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E'^ny4gL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8u7QF4 Id  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <[' ucp  
d"OYq  
五. 问题1:一致性 3hfv^H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Qb8Z+7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o]@'R<F(u  
(&Mv!6]  
struct holder K)GpQ|4:<  
  { ?^WX] SAl  
  // wo9`-o6  
  template < typename T > S~U5xM^s  
T &   operator ()( const T & r) const tY%T  
  { -%TwtO<$']  
  return (T & )r; SXx4^X  
} rm4t  
} ; `. 3{  
;E0x#JUrw  
这样的话assignment也必须相应改动: : `,#z?Rk  
:eFyd`Syw  
template < typename Left, typename Right > ~~}8D"  
class assignment /Nns3oE  
  { %e+{wU}w?2  
Left l; #6mr'e1  
Right r; xtK}XEhG!  
public : Q} |0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !im%t9  
template < typename T2 > y(X^wC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?d_vD@+\  
} ; zQoJ8i>  
&'u%|A@  
同时,holder的operator=也需要改动: ';LsEI[  
<K <|G  
template < typename T > <SiJA`(7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lw`}o`D  
  { uTvf[%EHW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N`O0jH{  
} >N"=10  
)3^#CD  
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。 }ISR +./+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qRXHaQi@9  
F]cc?r312  
return l(rhs) = r; r o8C^d]  
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。 (@Eb+8Zd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g ,yB^^%  
GW2v&Ul7(  
template < typename Tp > K~+x@O*  
class constant_t A>6_h1  
  { Awe'MGp%  
  const Tp t; h9QQ8}g  
public : 7%W@Hr,%F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ihD|e&  
template < typename T > '![VA8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `HILsU=|  
  { 4%7Oaf>9  
  return t; 8# IEE|1  
} m5 l&  
} ; 3v3`d+;&  
w:2yFC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]W7&ZpF  
下面就可以修改holder的operator=了 O@>{%u  
at(gem  
template < typename T > ([]\7}+8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gB0Q0d3\G,  
  { D0yH2[j+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T#a6X;9P  
} S"/gZfxer  
`+(4t4@ew  
同时也要修改assignment的operator() 7e /Kh)5G  
1-Q>[Uz,  
template < typename T2 > G{0f* cH)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !J(6E:,b#  
现在代码看起来就很一致了。 u?KG%  
+f,I$&d.V  
六. 问题2:链式操作 tDtqTB}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qm4cuV-0{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Kr%`L/%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 'grb@+w(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @'"7[k!y;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lr$,=P`  
iOiXo6YE  
template < typename T > Hnf?`j>  
struct result_1 Z|j\_VKhl  
  { y2Vc[o(NP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yppXecFJ  
} ; c[EG cY={  
h8P_/.+g|V  
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: 4g?qKoc i  
,&jjp eZP  
template < typename T > }R`}Ey|{  
struct   ref '8b=4mrbH  
  { V,eH E5C  
typedef T & reference; sNJ?Z"5k1h  
} ; \oO &c  
template < typename T > F2v9 XMi  
struct   ref < T &> B|SX?X  
  { E#n: d9WA:  
typedef T & reference; :s|xa u=  
} ; 6+Y@dJnPT  
Ps~)l#gue  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bj FND]p?w  
q[+V6n `Z5  
template < typename T > W |+&K0M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SpZmwa #\  
  { [Rzn>  
  return l(t) = r(t); [}y"rs`!  
} >2tosxH M  
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。 Job&qW9W`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EiWd =jDm  
=%wBC;  
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 cX5tx]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E /V`NqC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sJ|IW0Mr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7/BA!V(na  
最后的布局是:  DIh[%  
                Add A{Q~@1  
              /   \ #b{;)C fL  
            Divide   5 g")pvK[e  
            /   \ g'V,K\TG  
          _1     3 / !A&z4;D  
似乎一切都解决了?不。 ^7C,GaDsn  
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。 h3;RVtS  
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。 -ha[xM05  
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: 1JN/oq;  
%xt\|Lt  
template < typename Right > #K/#-S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y'o.`':\~  
Right & rt) const iD2>-yf  
  { hj[sxC>z5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xj21:IMR  
} 66cPoG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }fz;La:b  
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。 ="]y^&(L(  
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。 9R4q^tGR\  
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。 5<?/M<i  
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。 ]BBjFs4#  
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? ]yA_N>k2K  
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: ^X slj  
|*zvaI(}  
template < class Action > ,YmTx  
class picker : public Action }pv<<7}|  
  { 9_pOV%Qs  
public : cin3)lm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z#sSLE.$Z  
  // all the operator overloaded j(\jYH>   
} ; N9cUlrDO  
^ v@& q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U+g<lgH1J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: BmFs6{>~c  
n\H.NL)  
template < typename Right > 6-uB[$ko  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D i #Em[  
  { o<%s\n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sxQMfbN  
} S31+ j:"  
G-sA)WOF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y&+Sp/6BYA  
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。 44cy_  
TzK[:o  
template < typename T >   struct picker_maker h`/1JjP  
  { Toc="F`SW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W>`#`u  
} ; 6o ]X.plr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k%lz%r  
  { {siIRl2&  
typedef picker < T > result; C@s;0-qL  
} ; d<4q%y'X{  
nD;8)VI'I  
下面总的结构就有了: fHwr6"DJ  
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。 \}mn"y  
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。 #me'1/z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P[C03a!lXg  
至此链式操作完美实现。 a]_eSU@  
5*7 \Yjk?  
qct:xviH<|  
七. 问题3 a,*~wmg  
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。 1]Gp \P}  
UI.>BZ6}  
template < typename T1, typename T2 > uSK<{UT~3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $WK~|+"{>  
  { C\p _  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XvspE}~y  
} eLAhfG  
;]Bkw6 o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Kzgnh gc  
Smlf9h&  
template < typename T1, typename T2 > }F4   
struct result_2 *^P$^lm?S  
  { t.WWahNyY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FrryZe=  
} ; @^kt[$X;  
KN9e""  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Acib<Mi2!-  
这个差事就留给了holder自己。 5 MD=o7O^  
    p-o!K\o-1  
x(/{]$h  
template < int Order > iSxuor ^;  
class holder; 2DTBL:?`  
template <> ,,[pc  
class holder < 1 > :IlJQ{=W  
  { 'VTLp.~G~  
public : ^J Y]w^u  
template < typename T > 73OYHp_j  
  struct result_1 (Cjw^P|Y@  
  { _l;$<]re\k  
  typedef T & result; E<XrXxS1O  
} ; g}=opw6z  
template < typename T1, typename T2 > @fxDe[J:  
  struct result_2  @Iy&Qo  
  { )~l`%+  
  typedef T1 & result; @-QDp`QtI  
} ; y6S:[Z{~A  
template < typename T > )mw&e}jRV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !%4&O  
  { q k+(Ccl  
  return (T & )r; }hv" ku6!  
} '+ cPx\4  
template < typename T1, typename T2 > THbV],RhJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q!P{a^Fnc  
  { xK3}z N$T  
  return (T1 & )r1; 2{E"#}/  
} z(&~O;;N#  
} ; I,xV&j+<  
2E":6:Wsw  
template <> m@){@i2.  
class holder < 2 > <ny)yK  
  { eDPmUlC+-  
public : hO@VYO   
template < typename T > {g(-C&  
  struct result_1 k)l^ ;x-  
  { ry%Fs&V*>  
  typedef T & result; g$jZpU  
} ; D~s TQfWr  
template < typename T1, typename T2 > u \zP`Y  
  struct result_2 p/k6}Wl  
  { ]FLi^}ct  
  typedef T2 & result; 8Ekk"h 6  
} ; PHh&@:  
template < typename T > D8''q%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V 2WcPI^  
  { *To 5\|  
  return (T & )r; KLn.vA.  
} ;{k`nv_6  
template < typename T1, typename T2 > Y([YDn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .oNs8._:  
  { d]*a:>58  
  return (T2 & )r2; TE.O@:7Z  
} ZOK,P  
} ; &gL &@';,  
lp;= f  
D!oELZ3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 # ,KjJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 71# ipZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Cd"iaiTD0  
Zh]FL8[ nc  
return l(i, j) = r(i, j); (haYY]W\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d;$<K  
<+oTYPgD9  
  return ( int & )i; 9a*}&fL[  
  return ( int & )j; @N-P[.qL"  
最后执行i = j; /M1 /  
可见,参数被正确的选择了。 >;A7mi/  
j}CZ*  
oe8sixZ[  
:6*FnKD  
6?3f+=e"~!  
八. 中期总结 ~ j`; $o  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: A#y,B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;L gxL Qy;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sr&hQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f;nO$h[Qb  
kT+Idu  
K; +w'/{  
6jKZ.S+s)  
GuV.7&!x  
,y+}0q-Ou  
九. 简化 b5MCOW1+  
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。 (0=e ,1 n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vncak  
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: &z@~n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =wEqI)Td  
  +-*/&|^等  6tPgFa#N  
2. 返回引用。 XPhC*r  
  =,各种复合赋值等 )r)3.|wJm  
3. 返回固定类型。 s 9Y'MQo*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /2!Wy6 p  
4. 原样返回。 5VU 5kiCt  
  operator, 8 pQx6QE  
5. 返回解引用的类型。 \C )S3!h  
  operator*(单目) ?4kM5NtP  
6. 返回地址。 (Mk9##R#  
  operator&(单目) ky`xBO =  
7. 下表访问返回类型。 FG^ Jh5  
  operator[] oM&}akPE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B J0P1vh6M  
  operator<<和operator>> }'y=JV>l  
q;^Q1[Ari  
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。 W_%p'8,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]>33sb S6  
JfJLJ(}  
template < typename Left > I,*zZNv Ri  
struct value_return atW=xn  
  { UkE  fuH  
template < typename T > TJHab;7F  
  struct result_1 sUc_)  
  { UC!?.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m M> L0  
} ; yZ_6yJw3}  
}, < dGmkx  
template < typename T1, typename T2 > Rd?8LLz  
  struct result_2 , : I:F  
  { vqC!Ajm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U.fL uKt  
} ; 5 (Lw-_y#  
} ; _</>`P[  
'S_OOzpC  
oTtJ]`T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p f\ Ybbs  
W:s>?(6?  
下面我们来剥离functor中的operator() ~]MACG:'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KlMSkdmW  
Ej\M e  
return l(t) op r(t) k$kOp *X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4@iMGYR9!s  
return op l(t) =N62 ){{  
return op l(t1, t2) 9vQI ~rz?  
return l(t) op Y ]xFe>  
return l(t1, t2) op xppl6v(  
return l(t)[r(t)] BwLggo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i#&iT P`  
r%craf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: hu ]l{TXi  
单目: return f(l(t), r(t)); FN$sST  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kM0TQX)$m  
双目: return f(l(t)); Bb,l.w  
return f(l(t1, t2)); eucacXiZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 N(6Q`zs  
>1}RiOd3  
struct meta_divide 4"om;+\  
  { I%^Bl:M  
template < typename T1, typename T2 > K1th>!JW'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6n|R<DO%\  
  { p;y\%i_  
  return t1 / t2; o9<)rUy  
} ,P%a0\  
} ; {Wi)/B}  
>/r^l)`9_f  
这个工作可以让宏来做: =t/ "&[r  
rZij[6]Y^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ % `4\ 8H`  
template < typename T1, typename T2 > \ ;?{N=x8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5~,/VV  
以后可以直接用 DOsQVdH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T{A_]2 G  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 tdCD!rV`{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) TFQX}kr]  
&>@  
hT=6XO od4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :t7M'BSm2z  
pie,^-_.g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^69ZX61vt  
class unary_op : public Rettype S'h{["P~ 0  
  { q':P9 o*N?  
    Left l; u l-A'  
public : |7pi9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w1Xe9'$Qb  
wNfWHaH" m  
template < typename T > + a,x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }akF=/M  
      { aqw;T\GI+~  
      return FuncType::execute(l(t)); R4#56#d<  
    } mRECd Gst  
N!{waPbPi  
    template < typename T1, typename T2 > ,\DSi&T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !,(6uO%  
      { (}4]U=/nV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h1(GzL%i_  
    } +o4W8f=Ga  
} ; fz[-pJ5[  
_Nx#)(x  
o^\L41x3  
同样还可以申明一个binary_op yP~O C|Z  
,. K}uW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IyV%tOy  
class binary_op : public Rettype ,S%DHT  
  { vNA~EV02  
    Left l; =SUCcdy&  
Right r; a(s% 3"*Q  
public : U WU PY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >.76<fni  
smJ#.I6/L  
template < typename T > O$K?2-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L'@@ewA  
      { C-TATH%f^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s?,\aSsU@  
    } /SvB w>gQ  
}#Q?\  
    template < typename T1, typename T2 > 6p}dl>T_y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8rNRQOXOa  
      { j,J/iJs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {S Oy-  
    } ~stG2^"[  
} ; m~<<ok_  
u&Lp  
&x#3N=c#  
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 iiWm>yy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yQ/E0>Uj!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DOa%|H'P  
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。 ? kBX:(g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B=;p wX  
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。。。 7xlarns   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v6#i>n~x,  
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) qJyGr ?  
下面是修改过的unary_op q Q/<\6Sl  
*@-a{T}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AnD#k ]  
class unary_op # VAL\Z  
  { l.Yq4qW  
Left l; C"[d bh!  
  ]T<\d-!CZN  
public : t91z<Y|  
5_yu4{@;y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z< 4Du  
U~l.%mui  
template < typename T > b&_u+g  
  struct result_1 -nL!#R{e  
  { X[;-SXq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d+iV19#i  
} ; S4!}7NOh  
#sJL"GB  
template < typename T1, typename T2 > ~1g)4g~  
  struct result_2 G1?m}{D)  
  { Mf_urbp]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *vS)aRK  
} ; Tsc2;I  
5@/hqOiu  
template < typename T1, typename T2 > 6qYK"^+xu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QZ?%xN(4  
  { EA=EcUf'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pgh)+>ON  
} |k [hk  
hha!uD~(  
template < typename T > J!"#N}[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <%ZlJ_cM  
  { U_oei3QP  
  return OpClass::execute(lt(t)); @Z[XV"w|  
} k>W}9^ cK  
& Do|Hw  
} ; #}8 x  
!`S61~gE  
KpF/g[m  
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 yE=tuHv(0  
好啦,现在才真正完美了。 !IAd.<,  
现在在picker里面就可以这么添加了: yGZsPQIaV  
p/4}SU  
template < typename Right > Q?WgGE4>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ELa:yIl0  
  { JM>4m)h#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7Pp~)Kq=  
} b[;Zl<  
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。 Bm:N@wg  
"IMq +  
mJFFst,  
1_RN*M +#  
~z&Ho  
十. bind 9{Xh wi)z  
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。 cK _:?G  
先来分析一下一段例子 nZP%Z=p7  
2y` :#e`x1  
j"wbq-n,7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q|&Wcxq2!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cjyb:gAO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $?Z-BD1  
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。 ,Jqk0cW2  
我们来写个简单的。 E*]%@6tH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2& ZoG%)  
对于函数对象类的版本: ?I}0[+)V  
NWt5)xl  
template < typename Func > Ou,Eu05jt'  
struct functor_trait &8'QD~  
  { z>9gt  
typedef typename Func::result_type result_type; LAcK%  
} ; Y>a2w zr  
对于无参数函数的版本: MB3 0.V/\  
,?(IRiq%  
template < typename Ret > Wt $q{g{C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %o4HCzId<  
  { \L4+Dv<z  
typedef Ret result_type; /aX#j`PrH  
} ; @$] CC1Y  
对于单参数函数的版本: r}~|,O3bc'  
d_w^u|(K  
template < typename Ret, typename V1 > `@#,5S$ E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qu6Q)dZ<  
  { ganXO5T$  
typedef Ret result_type; !PuW6  
} ; \r^*4P,,  
对于双参数函数的版本: C$#X6Q!,  
n&;-rj^qq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8^)K|+_'m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O}cg1Q8p  
  { y jQpdO  
typedef Ret result_type; :^ *9E b  
} ; &.`/ln  
等等。。。 n=tg{_9f%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <'l;j"&lp  
(14J~MDB  
template < typename Func > B%^ $fJ|  
struct func_return N%" /mcO  
  { Mg^.~8\d e  
template < typename T > .BqS E   
  struct result_1  {xS\CC(g  
  { ~ @Au<   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n3LCQ:]T f  
} ; .p d_SQ~  
L7 f'  
template < typename T1, typename T2 > Wzx Dnd<B  
  struct result_2 50J"cGs~  
  { Q?"-[6[v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XF=GmkO  
} ; 53jtwklA  
} ; o;<oXv  
MF%>avRj  
a eo/4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BR[f{)a5  
b*@y/ e\u`  
template < typename Func, typename aPicker > ?iQA>P9B  
class binder_1 f7Fr%*cO  
  { 4RU/y+[o  
Func fn; q9mYhT/Im  
aPicker pk; p/GYfa dU  
public : AroXf#.  
xs ^$fn\  
template < typename T > <+2M,fq+  
  struct result_1 n gC|BLT%h  
  { 2 - ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *q/oS8vavd  
} ; 5Zdxn>  
h=Xr J  
template < typename T1, typename T2 > kH10z~(e  
  struct result_2  {@gTs  
  { b6E,u*)"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  )$ +5imi  
} ; <^,5z!z }  
I];Hx'/<~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  V6{P41_  
Axtf,x+lH  
template < typename T > h0)Wy>B=,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u  teI[Q  
  { XCTee  
  return fn(pk(t)); R0v5mD$:G  
} z9#iU>@  
template < typename T1, typename T2 > 1*!`G5c,}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (!^(74  
  { o]vU(j_Ju  
  return fn(pk(t1, t2)); B[R1XpB7  
} $A/$M\ :  
} ; Wi?37EHr  
b-x,`s  
+R_w- NI  
一目了然不是么? ^KsiTVY  
最后实现bind 5YG?m{hyn_  
f/:XIG  
=Qcz:ng  
template < typename Func, typename aPicker > {t;{={$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XNU[\I  
  { p^U:O&U(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nD$CY K  
} ?`oCc [hY  
-H%806NAX7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u K`T1*_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 p6yC1\U!o  
hl[!4#b]K  
十一. phoenix ci@U a}T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m-Uq6_e  
4oF8F)ASj  
for_each(v.begin(), v.end(), 3PEv.hGx  
( ZMHb  
do_ :(|;J<R%_  
[ Ba\l`$%X  
  cout << _1 <<   " , " JRm:hf'  
] s9wc ZO  
.while_( -- _1), )bqfj>%#c  
cout << var( " \n " ) 'j)xryw  
) }D7q)_g=  
); L{)e1p]q  
!6pOY*> j  
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: FX FTf2*T  
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 xsx @aF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z~/z>_y$nv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ew=8"V`C  
8/;q~:v  
OgiElA.  
template < typename Cond, typename Actor > ?dukK3u  
class do_while i '5Q.uX  
  { _U.D*f<3)  
Cond cd; n+M:0{Y|  
Actor act; pr8eRV!x  
public : dooS|Mq  
template < typename T > Ocq.<#||H  
  struct result_1 _(}{=:M?  
  { );wSay>%(  
  typedef int result_type; ^1vh5D  
} ; 1@ )8E`u  
M%dXy^e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JRkC~fv  
b<de)MG  
template < typename T > ?q(7avS9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uj)~>V'  
  { ,c@^u6a  
  do *v[WJ"8@  
    { gv}Esps R  
  act(t); z O  
  } )QGj\2I  
  while (cd(t)); c|lo%[]R!  
  return   0 ; ; /fZh:V2  
} GNzk Vy:u  
} ; yVvO!  
[a;U'v*  
J~6+zBF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vf#X[$pc/  
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。 W>Eee?  
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。 #YM5P  
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。 [V~(7U  
下面就是产生这个functor的类: bb# F2r4  
hHsCr@i  
0*MY4r|-  
template < typename Actor > V]cD^Fqp  
class do_while_actor {(@M0?  
  { .(OFYK<  
Actor act; G};os+FxF  
public : _\YBB=Os  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 05mjV6j7m  
0b9;v lGq$  
template < typename Cond > PpD ?TAlA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6fhH)]0  
} ; 0Zp) DM  
Y]aVa2!Wb  
MzRws f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7t7"glP  
最后,是那个do_ )UA};Fus  
*p}b_A}D  
3~~KtH=  
class do_while_invoker DIH|6R  
  { =7@N'xX  
public : {ZiJnJX  
template < typename Actor > *2ZX*w37  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /s"mqBXCG  
  { ;Bk?,g  
  return do_while_actor < Actor > (act); x2 *l5t  
} I@a y&NNh  
} do_; > 4>!zZ  
ld8E!t[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !63p?Q=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T u>5H`  
最后来说说怎么处理break和continue DT`TA#O  
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。 5qzFH,  
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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