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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 86!"b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rnWU[U8%  
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, p$^}g:  
VR/7CI4=  
+grIw# j  
FHWzwi*u}  
  class filler T4n.C~  
  { !$r4 lu  
public : a=bP   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~`M>&E@Y_/  
} ; (h>Jz  
37'@,*m`  
N|pjGgI  
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: S\2QZ[u  
txM R[o_  
&RQQVki3  
=~Oi:+L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rug^_d=B  
K 8CjZpzq  
`WvNN>R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |r*btyOJk  
FT'_{e!M  
vq yR aaMf  
S'~Zlv 3`  
二. 战前分析 AA&398F  
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。 ncS.~F  
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 b(wzn`Z%Et  
Z(LDAZG  
VP^Yph 8R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "4N%I  
  /* --------------------------------------------- */ .),%S}  
vector < int *> vp( 10 ); EIO!f[]o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J~7E8  
/* --------------------------------------------- */ w5uOi}T\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b'Cy!dr  
/* --------------------------------------------- */  |/K+tH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); idiJ|2T"G  
  /* --------------------------------------------- */ <1#v}epD#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1.WdxMpW9  
/* --------------------------------------------- */ c$aTl9e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (3YqM7cqt  
OH~X~n-Z  
ud xLHs  
J{8_4s!Xt>  
看了之后,我们可以思考一些问题: It,m %5 Py  
1._1, _2是什么? JJJlgr]#  
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。 g;)xf?A9q  
2._1 = 1是在做什么? - Z?rx5V;t  
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。 ldcYw@KQ  
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。 }}Ah-QU  
seWYY $$  
c`~aiC`l  
三. 动工 Hm2}xnY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "5Oi[w&F5  
^)=c74;;  
5Gm,lNQAv  
Z M"J5}h  
template < typename T > o_   
class assignment .Lz\/ OS  
  {  Isv@V.  
T value; cQDn_Sjhi  
public : rq'Cj<=Zj  
assignment( const T & v) : value(v) {} "<b~pfCOQk  
template < typename T2 > F*QZVg+<*X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sOA!Sl  
} ; s>`$]6wPa  
l<  8RG@  
lV!ecJw$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WHxq-&=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /zZ$<mVG  
kOR5'rh  
Y; =y-D  
h-`Jd>u"  
  class holder B6r~4=w_  
  { X}b%gblx  
public : Q`ERI5b6  
template < typename T > c]jK Y<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n,sl|hv2U  
  { )qs>Z?7  
  return assignment < T > (t); X~XpX7d!  
}  4"72  
} ; *=i|E7Irg  
-E~pCN(E  
~6!{\un   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !` S ?  
|,CWk|G  
  static holder _1; ?,e7v.b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i/QE)"B"q  
c/.U<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N}x \Ll  
而不用手动写一个函数对象。 }8cL+JJU  
m@o/W  
TNBFb_F  
j3|Ek  
四. 问题分析 yiyyw,iy  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 WP&P#ju&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \y?Vou/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /NFv?~</k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W 0^.Dx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A `\2]t$z  
J$6tCFD  
五. 问题1:一致性 td-2[Sy  
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?| $h1`-=\7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LY}%|w  
%RA8M- d  
struct holder N@J "~9T  
  { }.O,P'k  
  // f?: o  
  template < typename T > fis**f0  
T &   operator ()( const T & r) const 2= FGZa*.  
  { TV)bX  
  return (T & )r; [*zB vj}G  
} wN/d J  
} ; o>x*_4[  
r@L19d)J  
这样的话assignment也必须相应改动: Q?Vq/3K;  
+')\,m "z  
template < typename Left, typename Right > Sz4YP l  
class assignment )70-q yA  
  { I]N?}]uZ  
Left l; 4UD7!  
Right r; |&Gm.[IX;q  
public : to~Ap=E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6QVdnXoG/  
template < typename T2 > <a%9d<@m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v <1d3G=G  
} ; >?K@zsv}  
F VBuCi?W  
同时,holder的operator=也需要改动: " O1\]"j  
27q 9zi!Q  
template < typename T > R}lS@w1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B-`d7c5  
  { Dd8*1,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (xw)pR  
} e"HA.t[A  
j4H]HGHv  
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。 ]kUF>Wp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BL1$ ~0  
EhDKh\OY5  
return l(rhs) = r; /bm$G"%d  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y]$%>N0vLX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SwHrHj  
c?oNKqPzg  
template < typename Tp > MKIX(r( |  
class constant_t [5Zs%!Z;8N  
  { 0<"4W:  
  const Tp t; ``?] 13XjK  
public : 3u+A/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c p.c$  
template < typename T > E0QrByr_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )P    
  { Z{"/Ae5]  
  return t; =\ ]5C  
} A*tG[)  
} ; %9ef[,WT  
tA'O66.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |uT|(:i84,  
下面就可以修改holder的operator=了 O>UG[ZgW  
&u) R+7bl,  
template < typename T > #&zNYzI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }gw \w?/  
  { )U0`?kD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TtA6N8G  
} \FOoIY!.x  
gZbC[L  
同时也要修改assignment的operator() #~]S  
SSH))zJ  
template < typename T2 > H4DM,.04  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q?df5{6  
现在代码看起来就很一致了。 E`68Z/%  
Ce 3{KGBw  
六. 问题2:链式操作 .$nQD.X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zzlV((8 ~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 67Z@Hg  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D"kss5>w  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 v eP)ElX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct akg$vHhK4  
4cC  
template < typename T > KLVkPix;$  
struct result_1 R5PXX&Q  
  { NN(ZH73  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t5 :4'%|  
} ; n.+%eYM<  
z8v]Kt&  
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: GZY8%.1{"a  
La&?0PA  
template < typename T > I =G3  
struct   ref *d%"/l^0  
  { 6lW\-h`N G  
typedef T & reference; CJ+/j=i;~c  
} ; iZsZSW \  
template < typename T > ^e*Tg&  
struct   ref < T &> Cu*+E%P9`  
  { SM%N ]/@U  
typedef T & reference; 7wKN  
} ; FKhmg&+>  
LIzdP,^pc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (I(?oCQ  
nymF`0HYe1  
template < typename T > $7k"?M_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -!_f-Nny  
  { qfJi[8".  
  return l(t) = r(t); ./SDZ:5/  
} xi5G?r  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Da.eVU;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U$zd3a_(  
vTE3-v[i  
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 kD_Ac{{<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y#aL]LxZE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }_,\yC9F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T!-*;yu  
最后的布局是: +qN}oyL  
                Add OH.lAF4E(  
              /   \ .`./MRC  
            Divide   5 1Q[I$=-F  
            /   \ "cJ))v-'  
          _1     3 ;U+4!N  
似乎一切都解决了?不。 \gz(C`4{j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ag[Zs%X  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Kkfza  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *u J0ZO9  
o[$~  
template < typename Right > e@6]rl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q<Tx'Ya  
Right & rt) const 8PKUg "p  
  { 6z-ZJ|?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NUSb7<s,&Y  
} D\13fjjHlu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V\1pn7~V  
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。 dnEIR5%+.  
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。 =@e3I)D#?i  
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。 qr$h51C&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Sj=x.Tr\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g|STegg  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sd5%Szx  
aMU0BS"   
template < class Action > .wH`9aq;5@  
class picker : public Action zWs ("L(#s  
  { G_ -8*.  
public : P8& BtA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |DUWB;  
  // all the operator overloaded uU$YN-  
} ; #)3luf3G  
HB|R1<t;HB  
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。 7~zd % o  
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: /)+V(Jlu  
T`ofj7$:  
template < typename Right > G 6r2 "  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jy^.L$bt  
  { .ei5+?V<i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <cof   
} $O'IbA  
;!~&-I0l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z]~) ->=}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %XC3V7  
5>Kk>[|.  
template < typename T >   struct picker_maker }Qu kn  
  { -- >q=hlA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U ;%cp  
} ; F<V.OFt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2gasH11M  
  { ,1K`w:uhS  
typedef picker < T > result; M)qb6aD0  
} ; Q[n*ce7L0  
}Fq~!D Ee  
下面总的结构就有了: f (Su  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 e 48N[p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 R:+cumHr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Be$v%4  
至此链式操作完美实现。 ;_~9".'<d  
>0X_UDAWz  
[r#m +R"N  
七. 问题3 `=Z3X(Kc  
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。 BjSd\Ul  
{D$5M/$  
template < typename T1, typename T2 > /:Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;:PxWm|_  
  { F tS"vJ\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 73p7]Uo  
} ''Y'ZsQ;  
1IPRI<1U  
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: f1$'av  
<9dfbI)  
template < typename T1, typename T2 > YB}m1 g`  
struct result_2 4{lrtNd~K  
  { w}qLI4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A8X3|<n=  
} ; ~K/_51O'  
J?9n4 u  
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? (Q?@LzCjy  
这个差事就留给了holder自己。 y*#YIS56I  
    71+ bn  
|!q,J  
template < int Order > $TX]*hNn  
class holder; mHyT1e  
template <> >bFrJz}  
class holder < 1 > kXroFLrY  
  { L$z(&%Nx  
public : A\w"!tNM|  
template < typename T > h!mx/Hx  
  struct result_1 ]3Y J a  
  { QOR92}yC  
  typedef T & result; /O}lSXo6E  
} ; : i{tqY%  
template < typename T1, typename T2 > <MyT ;  
  struct result_2 B,fVNpqo  
  { 8n,/hY>w  
  typedef T1 & result; 5wa'SexqE  
} ; $ ~Ks !8'P  
template < typename T > dKQu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A2.GNk  
  { ~s{ V!)0  
  return (T & )r; {)n@Rq\=v  
} d:Oo5t)MN  
template < typename T1, typename T2 > ` 7P%muY.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LzQOzl@z  
  { FnPn#Cv>*  
  return (T1 & )r1; U4N H9-U'  
} zRMz8IC.  
} ; #62*'.B4  
Cq -URih  
template <> wq7h8Z}l  
class holder < 2 > V!Pe%.>  
  { @u @,Edh  
public : f>iDq C4  
template < typename T > cE^Ljk  
  struct result_1 L0)w~F ?m  
  { %Jji<M]  
  typedef T & result; fuU 3?SG  
} ; Z*+y?5+L"P  
template < typename T1, typename T2 > < V*/1{  
  struct result_2 Y?6}r;<  
  { ^;sE)L6  
  typedef T2 & result; bA1O]:`  
} ; >a;LBQ0  
template < typename T > )UtK9;@"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H]}mg='kI  
  { e>m+@4*sn  
  return (T & )r; ?3%r:g4  
} 0g2rajS  
template < typename T1, typename T2 > \UP=pT@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X%$1%)C9  
  { vaLP_V  
  return (T2 & )r2; 0a2#36;_IK  
} j 8)*'T  
} ; ,e^~(ITaq  
 Q@!XVQx4  
dT{GB!jz  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1k]L,CX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~d3|zlh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cw,|,uXq 6  
]K'OH&  
return l(i, j) = r(i, j); M.\XG}RR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y!`  pF  
jwg*\HO,s  
  return ( int & )i; 6!HYx  
  return ( int & )j; -,+~W#n  
最后执行i = j; }5;/!P_A  
可见,参数被正确的选择了。 &;bey4_J  
,9M2'6=  
:Q,~Nw>  
@?jbah#  
;Y,zlq2  
八. 中期总结 e8E'X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: XmaRg{22  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 icQQLSU5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ($Op*bR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e)y+]  
/#z"c]#  
=te4p@  
di(H-=9G62  
r0@s3/  
xSqr=^  
九. 简化 *&tTiv{^  
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。 dV{mmHL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [&IcIZ  
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: qnb/zr)p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hE E1i  
  +-*/&|^等 oJ tmd}  
2. 返回引用。 ;<*%BtD?  
  =,各种复合赋值等 CED[\ n  
3. 返回固定类型。 1>/ iYf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Qp7F3,/#  
4. 原样返回。 YCVT0d  
  operator, <(_Tanx9Q  
5. 返回解引用的类型。 {6O} E9  
  operator*(单目) P @J)S ?  
6. 返回地址。 ~xv3R   
  operator&(单目) K%W;-W*'  
7. 下表访问返回类型。 zf]e"e  
  operator[] OnU-FX<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'BUfdb8d  
  operator<<和operator>> &'`ki0Xh;  
NHQoP&OG  
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。 yVQW|D0,j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YS@T Q?  
*Z\AO'h=Z  
template < typename Left > 0_AIKJrL  
struct value_return HRJ\H- V  
  { #k1IrqUp  
template < typename T > L]H' ]wpn=  
  struct result_1 N`{ 6<Z0  
  { ZNl1e'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D+jE{v'  
} ; S_ nAO\h  
JIjo^zOXsc  
template < typename T1, typename T2 > ?~IdPSY  
  struct result_2 cv1PiIl  
  { ,)N/2M\B-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; itE/QB  
} ; W]Nc6B*gI  
} ; Z4:^#98c.  
7=NKbv]  
)#GF:.B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x3( ->?)D  
<$pv;]n  
下面我们来剥离functor中的operator() cL!A,+S[_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?`xm_udc  
HO_(it \  
return l(t) op r(t) ?Q$a@)x#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q/]o'_[vW  
return op l(t) sxS%1hp3  
return op l(t1, t2) a#G3dY>  
return l(t) op MBLDx sZ-  
return l(t1, t2) op vC^{,?@  
return l(t)[r(t)] a\ ~118 !  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yye5GVY$  
p] N/]2rR  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @h_ bXo  
单目: return f(l(t), r(t)); _>aP5g?Ep  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~{);Ab.9+  
双目: return f(l(t)); -E3cS  
return f(l(t1, t2)); s|:1z"q  
下面就是f的实现,以operator/为例 uL@%M8n  
DF>tQ  
struct meta_divide 9ZG:2ncdJ  
  { lFduX D  
template < typename T1, typename T2 > m`n~-_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r&Qa;-4Pl  
  { #d<|_  
  return t1 / t2; H:9G/Nev  
} S{v]B_N[M  
} ; RnU7|p{  
FA;-D5=  
这个工作可以让宏来做: T$AVMVq  
A0RSNAM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FzP1b_i  
template < typename T1, typename T2 > \ @/ nGc9h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; : 2$*'{mM  
以后可以直接用 9[W >`JKo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e ky1}  
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 $TS97'$  
(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。。。) [Y?Y@x"MZ  
QSn18V>{  
x]`@%8Sm  
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 Qca3{|r`  
#U7pT!F x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ^u#iz  
class unary_op : public Rettype LXsZk|IhM  
  { {IvA 5^  
    Left l; `u R`O9)e  
public : cH4 PrMm&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1Sza%D;3  
v`jHd*&6)  
template < typename T > bq8Wvlv04  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >M!LC  
      { Jw&Fox7p  
      return FuncType::execute(l(t)); Ziub%C[oV  
    } <%`Rku  
B"\9slX  
    template < typename T1, typename T2 > "wg$ H1K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A L^tUcl  
      { W}2!~ep!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6O.kKhk  
    } (9TSH3f?  
} ; Z h9D^ I  
LH=^3Gw  
diVg|Z3T  
同样还可以申明一个binary_op H?a $o(  
"frioi`a2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -^(KGu&L&u  
class binary_op : public Rettype ='=4tj=z  
  { '1xhP}'3)  
    Left l; o)n)Z~  
Right r; D/ sYH0.V$  
public : l?rLadvc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} | 5:2?S2R  
o1?-+P/  
template < typename T > ;ND[+i2MN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^OX}y~'  
      { .T ,HtHe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t+q;}ZvG  
    } ;hV|W{=w  
MEJX5qG6m  
    template < typename T1, typename T2 > %.]#3tW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tg==Qgz  
      { 5G gH6   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]4V1]  
    } ,b IJW]h0  
} ; 3A[<LnKR^E  
N{&Lo}6F  
x4g/ok  
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 bu<d>XR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J~om e7L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {fHY[8su0  
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。 )bL(\~0g~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n-],!pL^  
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。。。 ? daxb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TF5jTpGq  
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) JC-> eY"O2  
下面是修改过的unary_op d=8.cQL:E  
 :TR:tf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  qsXkm4  
class unary_op <_Z.fdUA  
  { ^Go,HiB  
Left l; 44B D2`nF  
  XqUQ{^;aI  
public : XksI.]tfj  
v_pe=LC{-e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n}e%c B  
Im!b-1  
template < typename T > @>.aQE  
  struct result_1 !L q'o ?  
  { "\`Fu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c}|.U  
} ; z~tdLtcX  
"aI)LlyCY  
template < typename T1, typename T2 > i>[xN[U(  
  struct result_2 M*D_p n&  
  { Tp{ jR<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8!3q:8y8  
} ; OHj>ufwVq  
ZI qXkD  
template < typename T1, typename T2 > *{j;LA.BR#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 67&Q<`V1*q  
  { DNqV]N_W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )V>zXy}Y  
} ~n) |  
GD d'{qE6  
template < typename T > |6DJ5VFzD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , %8)I("  
  { p{W Amly  
  return OpClass::execute(lt(t)); yufw}Lo-  
} +J;b3UE#  
+;,J0,Yn  
} ; WQ.{Ag?1  
t?)]xS)  
8IWT;%  
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 ]3,  
好啦,现在才真正完美了。 DO-M0L  
现在在picker里面就可以这么添加了: RMpiwO^  
:<{ 15:1  
template < typename Right > qxAh8RR;/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n7~4*B  
  { B[EOz\?=m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qt{V&Z7  
} `AvK8Wh<+  
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。 5 -|7I7(G$  
nvLdgu4P>  
<pa-C2Ky  
IA Ma  
2Q]W  
十. bind `$FX%p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eFS$;3FP1  
先来分析一下一段例子 @M-Q|  
KehM.c^  
zDtC]y'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]+a~/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I3r")}P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qUmSB"#Z  
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。 k:j_:C&.  
我们来写个简单的。 MaD|X_g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 66 R=  
对于函数对象类的版本: mbX'*up  
iRkUL]H@&  
template < typename Func > n{L^W5B  
struct functor_trait v@SHR0  
  { .bP8Z =  
typedef typename Func::result_type result_type; bx{njo1Mr  
} ; _K{- 1ZYsi  
对于无参数函数的版本: v?6*n >R  
KaOXqFT=  
template < typename Ret > }Rh%bf7,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O/ItN5B ;  
  { "s]  
typedef Ret result_type; XRQ1Uh6  
} ; [_3&  
对于单参数函数的版本: Zos.WS#  
M=95E$6  
template < typename Ret, typename V1 > O`%F{&;29  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -bdWG]w"  
  { <8? F\x@  
typedef Ret result_type; &nVekE:!  
} ; D4y!l~_,%M  
对于双参数函数的版本: +HWFoK  
FNOsw\Bo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5bXpj86mY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P2`F" Qsq  
  { (;05=DsO  
typedef Ret result_type; WoB'B|%  
} ; H<q|je}e  
等等。。。 I9aiAD0s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !t~tIJ>6  
L aA<`  
template < typename Func > Hhk`yX c_  
struct func_return s?S e]?i  
  { F @Wi[K  
template < typename T > <o3I<ci6  
  struct result_1 FJ!`[.t1AU  
  { L;vglS=l;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cmU0=js.  
} ; BQ[R)o  
`W_&^>yl  
template < typename T1, typename T2 > 9ei'oZ  
  struct result_2 \h s7>5O^K  
  { -}sMOy`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XY9%aT*  
} ; $0P16ZlPC  
} ; D$H&^,?N  
''q;yKpaz  
>Je$WE3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )G, S7A  
kCz2uG)l  
template < typename Func, typename aPicker > ;=^J_2ls  
class binder_1 83_mR*tGNp  
  { \8\T TkVSq  
Func fn; 3*j1v:x`  
aPicker pk; CH!\uK22  
public : nm%qm  
m1]/8{EC7  
template < typename T > o%z^@Cq  
  struct result_1 RL]$"  
  { Xg1TX_3Ml  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qRcg|']R  
} ; =MM+(mD  
~Eik&5 z  
template < typename T1, typename T2 > 5eF tcK  
  struct result_2 sh`3${  
  { |Thm5,ao  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Q Mwtr#q}  
} ; F g):>];<9  
N.]~%)K:{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yc~lYz+b  
lWJYT <kt  
template < typename T > e?07o!7[;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . 8ikcs  
  { Xa ;wx3]t  
  return fn(pk(t)); "7Kw]8mRR  
} &"T7KXx  
template < typename T1, typename T2 > IIXA)b!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &,Loqr  
  { @V1FBw9S!@  
  return fn(pk(t1, t2)); Ygg(qB1q  
} QKvaTy#  
} ; uX{g4#eG  
TPkP5w  
A~k: m0MX  
一目了然不是么? 7TypzgXNe  
最后实现bind  vmfFR  
[4B (rra  
vfhoN]v  
template < typename Func, typename aPicker > $/JXI?K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P@5-3]m=  
  { r]QeP{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F/j ; q  
} qQo*:3/];  
yU7XX+cB7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ND=JpVkvZ?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'zMmJl}\vd  
F/tRyq`D  
十一. phoenix Wie0r@5E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F8tMZ,:  
.ty2! .  
for_each(v.begin(), v.end(), gwg~4:W  
( j1K~zG  
do_ GuL0:,  
[ QL2 LIs  
  cout << _1 <<   " , " }waZGJLN  
] <.BY=z=H  
.while_( -- _1), =*+f2  
cout << var( " \n " ) Iw#[K  
) <bhJ>  
); >nK (  
RASk=B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: MOB'rPIUI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }y+a )2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .S=|ZP+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !rqs!-cCQ  
&lzCRRnvt  
tN.BI1nB  
template < typename Cond, typename Actor > ,5t_}d|3C=  
class do_while @ZV>Cl@%2  
  { -\ew,y  
Cond cd; Qch'C0u  
Actor act; m)6-D-&7  
public : 0CX9tr2J  
template < typename T > r"x}=# b!  
  struct result_1 `\3RFr  
  { e(DuJ-  
  typedef int result_type; 0s}gg[lj  
} ; {ynI]Wj`L  
v6x jLP;O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 33hP/p%  
m#6p=E  
template < typename T > ~e){2_J&n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yC|odX#  
  { w`#9Re  
  do UA0( cK  
    { k4:=y9`R}$  
  act(t); bsI?=lO  
  } YVz,P_\(m  
  while (cd(t)); SST@   
  return   0 ; }>YEtA  
} 7(LB}  
} ; OH 88d:  
W7~OU(}[`  
B&*`A&^y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -&v0JvTJ9j  
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。 r>"l:GZ  
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。 .0X 5Vy  
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。 ~1,$  
下面就是产生这个functor的类: = P$7 "  
0\"]XYOH  
< r b5'  
template < typename Actor > #Wv8+&n  
class do_while_actor YsTF10  
  { Ac +fL  
Actor act; QNj6ETB-d  
public : sN1I+X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} poi39B/Vt  
Ipow Jw^  
template < typename Cond > hrfSe$8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &&96kg3  
} ; =`V9{$i  
akgvV~5  
+~lPf.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "#%9dWy  
最后,是那个do_ k>\s6  
6?0QzSpfC#  
cI <T/~P  
class do_while_invoker c+1<3)Q<  
  { %IUTi6P l  
public : 6WLq>Jo  
template < typename Actor >  ~}K$z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >lO]/3j1  
  { P2U[PO  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?V)M!  
} dda*gq/p  
} do_; yfA h=  
h61BIc@>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U owbk:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GM@0$  
最后来说说怎么处理break和continue ;|Rrtf9  
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。 ?SoRi</1  
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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