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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bI,gNVN=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /{';\?w  
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, Tc DkKa  
f@%H"8w!  
L/,W  
C[ ehw  
  class filler f"j"ZM{~U  
  { :i&ZMH,O  
public :  4_E{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /^kZ}}9baU  
} ; .'q0*Pe  
J<<0U;  
<= xmJx-V  
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: dcgz<m  
cboue LEt  
RY(\/W#$  
MHv2r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S'NZb!1+  
\)=X=yn2  
yk4Huq&2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q#$4Kt;  
$Q[a^V~:  
^;b$`*M1  
<wt#m`Za  
二. 战前分析 #4ZDY,>Xi#  
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。 t UJ m}+=>  
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 J1^6p*]GX  
U}55;4^LX  
O3JN?25s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z^w}: {  
  /* --------------------------------------------- */ p#9.lFSX  
vector < int *> vp( 10 ); AS34yM(h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `,mE '3&  
/* --------------------------------------------- */ I-E}D"F;p[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {CM%QMM  
/* --------------------------------------------- */ I@l' Fx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p4 #U:_  
  /* --------------------------------------------- */ 7.n/W|\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sglYT!O  
/* --------------------------------------------- */ 5TqT`XTzm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~ N+bD  
+)C?v&N  
QfuKpcT &  
]bG8DEwD  
看了之后,我们可以思考一些问题: `zNvZm-E  
1._1, _2是什么? T#.5F7$u  
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。 l  I&%^>  
2._1 = 1是在做什么? ;F@N2j#  
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。 :*aBiX"  
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。 :xitV]1.   
$6~D 2K  
Y|t]bb  
三. 动工 bJJB*$jW=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }LDH/# u  
[-X=lJ:+h  
aHosu=NK  
Ctpr.  
template < typename T > bDa(@QJ-  
class assignment #{)=%5=c  
  { i]:T{2  
T value; 2f8fA'|O  
public : 8Yr_$5R  
assignment( const T & v) : value(v) {} wf!?'*  
template < typename T2 > ?\dY!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?lJm}0>  
} ; KLW#+vZ  
7q>WO  
S3V3<4CB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w /$4 Rv+S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p/|]])2  
uFDJRQJ<  
%oas IiO  
#?)g?u%g=  
  class holder SomA`y+ERn  
  { Y/1KvF4)k  
public : sW[8f Z71  
template < typename T > `A8nAgbe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -4|\,=j  
  { nPp\IE}:  
  return assignment < T > (t); &n>\ +Q   
} _T6l*D  
} ; c"w}<8  
^2L\Y2  
9Xb,Swo~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [:-Ltfr  
pp$WM\r  
  static holder _1; {VBx;A3*I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3okh'P%+  
29DYL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hi$J@xU  
而不用手动写一个函数对象。 A`Vz5WB  
8OoKP4,;  
vtyk\e)   
g9> 0N#<  
四. 问题分析 .4c*  _$  
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。 YPQ&hEu0  
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。 TfaL5evio  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vT)(#0>z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R=g~od[N_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hj@< wU  
gs)wQgJ[  
五. 问题1:一致性 !|hxr#q=4  
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?| t\ J5np  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M>+FIb(  
&kKopJH  
struct holder ?-CZJr  
  { ',L>UIXw  
  // (Zi(6 T\z  
  template < typename T > SoZ$1$o2  
T &   operator ()( const T & r) const tz&'!n}  
  { h2g|D(u)  
  return (T & )r; ">vxYi  
} $]IX11.m  
} ; 4.|-?qG  
<[O8 {9j  
这样的话assignment也必须相应改动: QXZjsa_|  
J;|r00M  
template < typename Left, typename Right > 7`;55Se  
class assignment hGmJG,H  
  { (q'w"qj  
Left l; 1&A@Zo5|  
Right r; W99MA5P  
public : G8%Q$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a+!#cQl  
template < typename T2 > x/*ndH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T|o[! @:,  
} ; +b_g,RNs!  
7=yC*]BH-=  
同时,holder的operator=也需要改动: Q2sX7 cE  
qL kna  
template < typename T > ?;!d5Xuu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UELni,$  
  { OQ&?^S`8',  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fC>3{@h}*  
} f`w$KVZ1!w  
1"J\iwN3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Hn"xn79nc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 __HPwOCG7  
))"J  
return l(rhs) = r; s[h& Uv"G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 F(*~[*Ff  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  DJ?kQ  
e573UB  
template < typename Tp > r8\"'4B1  
class constant_t ]Igd<  
  { *sI`+4h[  
  const Tp t; 8 x$BbK  
public : "YbvI@pD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gJn|G#!  
template < typename T > .a._WZF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^E_`M:~  
  { xBH`=e <  
  return t; =ML6"jr  
} ~Xi_bTAyAW  
} ; K)5'Jp@  
KLv`Xg\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _,V 9^  
下面就可以修改holder的operator=了 B WdR~|2  
k2Yh?OH  
template < typename T > k$`~,LJp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '51DdT U  
  { )rJ{}U:S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L}O_1+b  
} 5:(uD3]  
g3~e#vdz  
同时也要修改assignment的operator() rZ<n0w  
QI*Y7R~<  
template < typename T2 > v;.7-9c*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jbx@ty  
现在代码看起来就很一致了。 \sB a  
fY3^L"R  
六. 问题2:链式操作 EVc Ees  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \Z0-o&;w  
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。 eqz#KN`n#  
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。 Mx<V;GPm  
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。 3=w$1.B d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;ru=z@  
iB#xUSkS  
template < typename T > rUjK1A{V  
struct result_1 "&;>l<V  
  { }C1&}hZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F9rxm  
} ; DiMkcK_e  
J7:VRf|,?(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: l}-JtZ?[?  
p/jC}[$v  
template < typename T > @]r,cPx0Y  
struct   ref H8d%_jCr  
  { YCvIB'  
typedef T & reference; ZMO7 o 1"  
} ;  qW8sJ=  
template < typename T > h3rdqx1  
struct   ref < T &> 5Ug.J{d  
  { 5~&9/ ALk5  
typedef T & reference; 61e)SIRz9I  
} ;  JvFd2@  
LQ T^1|nq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7b7~D +b  
_t[RHrs  
template < typename T > >Micc   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QkbXm[K.Z  
  { 3!_XFV  
  return l(t) = r(t); aewVq@ngq!  
} e>`+Vk^Jc  
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。 qcau(#I9.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )xgOl*D  
jd<`W  
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 e1$T%?(&[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E.V#Bk=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E^kB|; Ki  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \"!Fw)wj  
最后的布局是: vmW > $P  
                Add ``*iK  
              /   \ S<do.{|p[  
            Divide   5 1<y(8C6  
            /   \ 'Fi\Qk'D@  
          _1     3 jWHv9XtW  
似乎一切都解决了?不。 C3EQz r`  
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。 ktlI(#\%  
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。 N y_d  
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: JJ\|FZ N  
e UMOV]h  
template < typename Right > ]PWK^-4P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )kLTyx2&  
Right & rt) const K q;X(&Z  
  { v@_}R_pX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D@9adwQb  
} Ox .6]W~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z ((Y\vP  
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。 $['_m~ 2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 s~N WJ*i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e}%~S9\UL5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 HCOv<k  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? | Q0Wv8/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1F`1(MYt9  
#mhR^60,  
template < class Action > Mr/;$O{  
class picker : public Action ?` ?HqR0  
  { @smjXeF o  
public : WdQR^'b$   
picker( const Action & act) : Action(act) {} A HnXN%m  
  // all the operator overloaded }N @8zB~X  
} ; AlZ]UGf^  
%UGXgYDz  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 a=m4)tjk  
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: Jz"Yb  
Rr>nka)U  
template < typename Right > p7H0|>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Sv&_LZ-"P  
  { =$kSvCjP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2G=prS`s  
} y Skz5K+|g  
GYp}V0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "d1~(0=6<m  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Cp!bsasj  
e`]x?t<U4/  
template < typename T >   struct picker_maker k*xMe-  
  { d v8q&_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2'>  
} ; JDbRv'F:(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2%!yV~Z  
  { CEQs}bz  
typedef picker < T > result; JU>F&g/|  
} ; 'YFy6rds  
iX]tL:,~i  
下面总的结构就有了: LN=6u  
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\,,Io  
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。 x:wv#Wh:l7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B EN U  
至此链式操作完美实现。 Q)mYy  
NW=gi qB  
92F 9)S{"  
七. 问题3 86 $88`/2  
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。 T?lp:~d  
qDlh6W?}k  
template < typename T1, typename T2 > zDD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H6o_*Y  
  { 7{W#i<W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?WEKRl  
} $[S)A0O  
>6X$iBb0  
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: JE~;gz]  
:OEovk(`  
template < typename T1, typename T2 > Vi 9Kah+  
struct result_2 xLN$!9t  
  { oy[>`qyz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S {d]0  
} ; ~DJILc  
]a=n(`l?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lGhhH _  
这个差事就留给了holder自己。 =Z /*  
    NflwmMJ  
_&SST)Y|  
template < int Order > A>9I E(C_  
class holder; i]$/& /  
template <> BV"l;&F[  
class holder < 1 > L9Z\|L5  
  { bJ!(co6t  
public : &s0_^5B0  
template < typename T > H`T8ydNXa  
  struct result_1 i;l0)q  
  { /#Gm`BT  
  typedef T & result; ~pt#'65}:  
} ; xoe/I[P]U  
template < typename T1, typename T2 > F2)\%HR  
  struct result_2 |U:VkiKt  
  { TdKo"H*C  
  typedef T1 & result; qsG}A  
} ; yd=NafPM  
template < typename T > ;;>G}pG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'hNRIM1  
  { V*,6_ -^l  
  return (T & )r; *KYh_i  
} p3Z[-2I  
template < typename T1, typename T2 > K3;~|U-l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ewq7oq5:  
  { ?910ki_  
  return (T1 & )r1; TQL_K8k@_  
} W.sH  
} ; Nm{J=`  
pY$DOr- r`  
template <> Ue&I]/?;$  
class holder < 2 > p)c"xaTP#F  
  { @W.0YU0|J  
public : BJP^?FUd=,  
template < typename T > 1 ~s$<  
  struct result_1 Z}`A'#!  
  { 0RF<:9@x2  
  typedef T & result; zbZN-j#  
} ; WNp-V02l  
template < typename T1, typename T2 > O_P8OA#|  
  struct result_2 7<zI'^l  
  { Ksb55cp`  
  typedef T2 & result; ,R*YI  
} ; yP"D~u  
template < typename T > {1}p+dEK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gj- *D7X5  
  { MT^krv(G  
  return (T & )r; ?'mi6jFFh  
} }kF*I@:g  
template < typename T1, typename T2 > mNQ*YCq.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5;[h&jH  
  { ^$;5ZkQy  
  return (T2 & )r2; !=p^@N7  
} .B_a3K4'{^  
} ; YPmgR]=6  
(i@B+c  
Ey]P >J  
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> >。 "%dok@v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9$=o({  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -!-1X7v|Fp  
8C4v  
return l(i, j) = r(i, j); m%.7l8vT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UEH+E&BCC  
^~DClZ  
  return ( int & )i; 0#!Z1:Y  
  return ( int & )j; /9<62F@zJ"  
最后执行i = j; WV,j <x9w  
可见,参数被正确的选择了。 Ixr#zt$T-G  
icXeB_&cS  
Lb0BmR%0  
F2C v,&'  
)(DX]Tr`  
八. 中期总结 5@`DS-7h  
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: K)nn;j=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I`[s(C>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。 F(;95TB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8]A`WDO3  
9~6~[z  
i3<ZFR  
m:C|R-IL  
^ jT1q_0  
GU]_Z!3  
九. 简化 !A#(bC  
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。 jB0ED0)wX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t4FaU7  
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: 5tcJT z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &)F# cVB  
  +-*/&|^等 !--A"  
2. 返回引用。 r=:o$e  
  =,各种复合赋值等 "dFuQB  
3. 返回固定类型。 tRmH6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^<v]x; 3  
4. 原样返回。 S1E=EVG  
  operator, V"W)u#4,  
5. 返回解引用的类型。 *S\/l-D  
  operator*(单目) :'K%&e?7s  
6. 返回地址。 t_{rKb,  
  operator&(单目) B$&&'i%  
7. 下表访问返回类型。 Z)dE#A_X  
  operator[] hgI;^ia  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |C3~Q{A  
  operator<<和operator>> _?~)B\@~0  
>o8N@`@VK-  
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。 8\9s,W:5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c@)}zcw*  
lArDOFl]x  
template < typename Left > 3PRK.vf  
struct value_return x L]Z3"p%  
  { I;3Uzv  
template < typename T > [LrA_N  
  struct result_1  &&sCaNb  
  { XZ1WY(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JB(P-Y#yyA  
} ; # NR 9\  
8~eYN- #W&  
template < typename T1, typename T2 > "bk'#?9  
  struct result_2 (  V H0+  
  { v@;!fBUt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (g#,AX  
} ; |c3Yh,Sv  
} ; jLgx(bMn  
e2*Fe9:  
X0Z r?$q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WJ m:?,  
OE_>Kw7q  
下面我们来剥离functor中的operator() }q<%![%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0\Ga&Q0-(O  
8jm\/?k|  
return l(t) op r(t) M,/{53  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (d$ksf_[%f  
return op l(t) Kk<MS$Ov  
return op l(t1, t2) (Gpk;DD  
return l(t) op 23Juu V.  
return l(t1, t2) op z\r|5Z  
return l(t)[r(t)] *u?N{LkqS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [I4&E >  
c&u~M=EW  
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: J<=k [Q  
单目: return f(l(t), r(t)); 3FpSo+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q+}Er*r  
双目: return f(l(t)); BHEZ<K[U   
return f(l(t1, t2)); o7WK"E!pF'  
下面就是f的实现,以operator/为例 k=r)kkO)  
Fmux#}Z  
struct meta_divide g xf|L>=  
  { *w_f-YoXp  
template < typename T1, typename T2 > Oa#m}b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mg}8 3kS  
  { ? bnhx  
  return t1 / t2; 4.}J'3 .  
} M}*#{UV2  
} ; K_t! P  
U2)y fhI  
这个工作可以让宏来做: `1qM Sq  
-|&5aH]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~lB:xVzn  
template < typename T1, typename T2 > \ R6/vhze4L2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; of>"qrdZ  
以后可以直接用 RmcQGQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K^fH:pV  
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 -+w^"RBV  
(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。。。) GUqhm$6a  
DV">9{"5']  
a54qv^IS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 PDH00(#;+  
6m!%X GZ T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N0 F|r8xS  
class unary_op : public Rettype !JE=QG"  
  { qD?-&>dBWi  
    Left l; =Zc Vywz;+  
public :  T%p/(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )i{B:w\ ^  
Z$&i"1{  
template < typename T > dJYQdo^X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bm&%N?9  
      { \"^.>+  
      return FuncType::execute(l(t)); {^qp~0  
    } __N#Y/e ]  
5\|u] ~b  
    template < typename T1, typename T2 > M4m90C;dq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1=.+!Tg  
      { K oF4e:2>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m6D]   
    } HLml:B[F(  
} ;  >!7\Rx  
KsMC+:`F  
8wQ|Ep\  
同样还可以申明一个binary_op ,@]rvI6 x  
39zwPoN>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hjtn*^fo^  
class binary_op : public Rettype ,F)9{ <r]  
  { t)hAD_sf  
    Left l; :Kt'Fm,s?  
Right r; 95%, 8t  
public : aE'nW@YL.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GDMg.w 4Yk  
U`h>[9  
template < typename T > pg;y\}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2|C(|fD4  
      { "/MA.zEl0,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j/<z[qr  
    } PWw2;3`-6w  
/5Zt4&r  
    template < typename T1, typename T2 > MU/3**zoW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _RcFV  
      { CYCG5)<9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bn8`$FA^  
    } '&#YaD=""  
} ; [esR!})  
}co*%F{1  
RN0=jo!58  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^Td_B03)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OKH4n/pq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MPg"n-g*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ao(lj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |{G GATni  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u^!c:RfE?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 861!p%y5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _:Jra  
下面是修改过的unary_op @h&crI[c  
S`qa_yI)Ed  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h *JzJ0X  
class unary_op E 3a^)S{  
  { n)'5h &#  
Left l; rL=_z^.P  
  l5R0^!t  
public : ;HPQhN_  
+9[/> JM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,GH;jw)P  
>){"x(4`  
template < typename T > /QeJ#EHn  
  struct result_1 ic4mD:-up  
  { D@cv{ _M/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O0Vtvbj  
} ; _FRwaFVJ3  
And|T 6u  
template < typename T1, typename T2 > }>|M6.n "  
  struct result_2 K3Wh F  
  { .<Lbv5m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P e\AH  
} ; =(^-s Jk  
]S=AO/'  
template < typename T1, typename T2 > 0Ek + }`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #`>46T  
  { MzY~-74aF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .-Xp]>f,  
} 'K9{xI@N  
69o,T`B  
template < typename T > ~baVS-v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mimJ_=]DC  
  { 0xe!tA  
  return OpClass::execute(lt(t)); tL;!!vg#V  
} LXm5f;  
d\R]>  
} ; [= GVK  
 >Mzk;TM  
}c"1;C&{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jv C.T]<B  
好啦,现在才真正完美了。 .=nx5y z  
现在在picker里面就可以这么添加了: ![{>$Q?5  
;B'5B]A3  
template < typename Right > NX?IM8\t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y)-)owx7  
  { .[1"3!T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u9:+^F+  
} l^@!,Z  
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。 Eep*,Cnt0  
sU/R$Nbr  
7HpfHqJ7  
NiCH$+c\  
aa'u5<<W  
十. bind $p)7k   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 huu v`$~y  
先来分析一下一段例子 *7ggw[~  
Kf.G'v46  
|9;6Cp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x1$:u6YD22  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \1AtB c&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 epWO}@ b a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x*EzX4$x  
我们来写个简单的。 _msV3JBr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oj6b33z  
对于函数对象类的版本:  !IZbMn6  
>~g(acH%`x  
template < typename Func > ?3{R'Buv]  
struct functor_trait lO)0p2  
  { ZwV`} 2{  
typedef typename Func::result_type result_type; q]-CTx$  
} ; j#C1+Us  
对于无参数函数的版本: b&y"[1`  
DRBRs-D  
template < typename Ret > 4@qKML  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C;T:'Uws  
  { =*AAXNs@3  
typedef Ret result_type; y}fF<qih'>  
} ; `+4>NT6cu9  
对于单参数函数的版本: ,<^7~d{{3m  
UogkQ& B  
template < typename Ret, typename V1 > c\n&Z'vK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V>{G$(v$  
  { Bc/'LI.%  
typedef Ret result_type; H9x,C/r,  
} ; "71,vUW  
对于双参数函数的版本: Ag>E%N  
|r]f2Mrm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3 e19l!B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p m4g),s  
  { v{N4*P.0T  
typedef Ret result_type; Y1?"Ut  
} ; /-#1ys#F=  
等等。。。 'E4`qq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !Od?69W, $  
Qg7rkRia  
template < typename Func > a w0;  
struct func_return & *^FBJEa.  
  { ]vyu!  
template < typename T > X `[P11`  
  struct result_1 e b])=  
  { .H M1c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y: ~A-_  
} ; l1_Tr2A}7/  
UN~dzA~V  
template < typename T1, typename T2 > !J5k?J&{=  
  struct result_2 !n=?H1@  
  { Nh I&wl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D# $Fj  
} ; BZ]6W/0  
} ; !besMZ  
;B35E!QJ  
YWV"I|Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U{IY F{;@  
7j>NUx=j3  
template < typename Func, typename aPicker > ?e`4 s f_~  
class binder_1 -+'fn$  
  { YL)epi^  
Func fn; F-\Swbx+  
aPicker pk; *h<= (Y%   
public : ){AtV&{$  
pJ` M5pF  
template < typename T > A9*( O)  
  struct result_1 [j6EzMN  
  { 4Y):d!'b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vhw"Nl  
} ; Z~g I)  
o -< 5<  
template < typename T1, typename T2 > rjmKe*_1V  
  struct result_2 y:U'3G-  
  { D 8nt%vy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @}#"o  
} ; Q*S|SH-cZ0  
w/8`]q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xbh4j!FD$  
7x/S4Gs'4  
template < typename T > AL%gqt]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HF9\SVR B  
  { vybQ}dscn  
  return fn(pk(t)); y Iab3/#`  
} 9uXuV$.  
template < typename T1, typename T2 > U>q&p}z0 H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AN!MFsk  
  { Sv*@3x  
  return fn(pk(t1, t2)); ISQC{K']J  
} }Pm>mQZ},  
} ; uS9:cdH  
]!u12^A{  
QHt;c  
一目了然不是么? 49)A.Bh&!  
最后实现bind HT]v S}s  
L53qQej<  
Q^^.@FU"x  
template < typename Func, typename aPicker > \5+?wpH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k,EI+lCX  
  { A)5-w`1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3Y\7+975m  
} hjuzVOE|W  
_%HpB=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r52X}Y  
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。 Gj[+{  
MA:2]l3e  
十一. phoenix Hpo/CY/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0-)D`s%  
$ae*3L>5M  
for_each(v.begin(), v.end(), b.qp&2A  
( nI1DLVt  
do_ _3q%  
[ h[5<S&  
  cout << _1 <<   " , " KY)r kfo B  
] "3!!G=s P  
.while_( -- _1), M7Pvc%\)  
cout << var( " \n " ) < q6z$c)K  
) oDyrf"dl  
); ?/mkFDN  
M`W%nvEDE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (S :+#v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor traJub  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oo{5 :  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \z}/=Qgc  
{x{/{{wzv  
Yp8~wdm  
template < typename Cond, typename Actor > /h4 ::,  
class do_while pRsYA7Ti  
  { <Sxsmf0"  
Cond cd; cz8%p;F:  
Actor act; m6%csh-N1  
public : jL$&]sQ`O)  
template < typename T > fV-vy]x..  
  struct result_1  P]bq9!{1  
  { V\ ud4  
  typedef int result_type; O[p;IG`  
} ; Evz;eobW/  
x+V;UD=mH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a:C'N4K  
>*xa\ve  
template < typename T > 'qTMY*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j1!P:(  
  { b8V]/  
  do 2.I'`A  
    { \V@Hf"=j  
  act(t); ^*7~ Wxk5  
  } Nw'3gJ:  
  while (cd(t)); j@0/\:1(U  
  return   0 ; \NYtxGV[Z  
} X-oHQu5  
} ; Q AJX7  
B;M{v5s~]  
#4(/#K 1j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {~*aXu 3  
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。 LEM{$Fxo&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 K)2ZH@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :@PM+[B|Q  
下面就是产生这个functor的类: ICNS+KsI  
0A%>'<  
Gt&x<  
template < typename Actor > o.tCw\M$g  
class do_while_actor 0B(<I?a/  
  { tuA,t  
Actor act; *_<P% J  
public : ^(ks^<}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VjU;[  
=RR225  
template < typename Cond > @l9qH1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0NLoqq  
} ; _C9*M6IU  
KlgPDV9mg  
$or?7 w>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }i1p &EN^  
最后,是那个do_ [/#c9RA  
GyV3]Qqj  
!F0MLvdX7^  
class do_while_invoker wj>mk  
  { a a<9%j  
public : ~Mv@Bl  
template < typename Actor > GS|sx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T`g.K6$b  
  { fI%+  
  return do_while_actor < Actor > (act); *uR&d;vg.8  
} kJ6=T6s  
} do_; !UE' AB  
_S:6;_bz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gWp\?La  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hWK}] gF  
最后来说说怎么处理break和continue cq'opjLf5  
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。 q!#e2Dx  
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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