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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DmzK* O{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8Ld{Xg  
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, cW%QKdTQY0  
! R rk  
\cJ?2^Eq  
Sd[%$)scC  
  class filler tNpBRk(}  
  { [ye!3h&]  
public : pY@$N&+W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^#-d^ )f;  
} ; *UL++/f  
_v=S4A#tF  
k*XI/k5Vc  
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: 9~3;upWu!  
v *'anw&Z  
aia`mO]  
24{Tl q3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -DAkVFsN  
uBpnfIe  
@ ;T|`Y=7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5PF?Eq   
0 PdeK'7  
80J87\)  
_A]8l52pt  
二. 战前分析 }-`N^  
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。 1,Ams  
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 l-^2>K[  
s"OP[YEke/  
gR5 EK$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jGm`Qg{<  
  /* --------------------------------------------- */ ky4 ;7RK  
vector < int *> vp( 10 ); HKB?G~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q|7i6jq\*R  
/* --------------------------------------------- */ zEM  c)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~l {*XM  
/* --------------------------------------------- */ AS1#_f C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /;5U-<qf  
  /* --------------------------------------------- */ {*yFTP"93  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4Fu:ov ]M  
/* --------------------------------------------- */ h D5NX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^Pwtu  
|ty?Ah,vb  
y~ 2C2'7  
%_P[ C}4  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8U8%XIEJ  
1._1, _2是什么? E5 ;6ks)  
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。 bF2RP8?en  
2._1 = 1是在做什么? ?Z^?A^; }$  
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。 DUrfC[jpv  
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。 ?.{SYaS  
YL?2gBT  
5& 2([  
三. 动工 7Gh+EJJ3I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,r5'nDV=d  
,|}}Ml  
QT8GP?F  
C4[)yJ  
template < typename T > c/6  
class assignment X&LaAqlSG  
  { <6.aSOS  
T value; 7y?aw`Sw:  
public : 6 4,('+  
assignment( const T & v) : value(v) {} oMNt676  
template < typename T2 > @GVONluyU`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CE5A^,EsB  
} ; hr@kU x  
$.+_f,tU  
0#G@F5; <  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 42oW]b%P{;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .#q]{j@Ot  
~:JoKm`vU  
!eu\ShI  
!{1;wC(b  
  class holder olv0w ;s  
  { d6+$[4w  
public : @D[tljc^  
template < typename T > v:F_! Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const AAXlBY6Y-  
  { $,.XPK5Q u  
  return assignment < T > (t); ]Y3NmL  
} 11^.oa+`  
} ; IRknD3LX  
u~xfI[8C  
88&M8T'AP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]qd$rX   
T? g%I  
  static holder _1; c 8t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y&uwi:_g  
P @Jo[J<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %O|+` "  
而不用手动写一个函数对象。 sRI0;  
^7Rc\   
>d3`\(v-  
WR"?j 9y_q  
四. 问题分析 g:fkM{"{  
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。 nl-y0xD9c  
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。 M!wa }  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @B`nM#X#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .fgVzDR|+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >~;= j~  
r!<)CT}D  
五. 问题1:一致性 diWi0@  
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?| OZR{+YrB^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vbh 5  
L9$`zc  
struct holder ew.jsa`TrW  
  { `N}aV Ns  
  // @tIY%;Bgk  
  template < typename T > 2C Fgit  
T &   operator ()( const T & r) const V7"^.W*  
  { .3'U(U  
  return (T & )r; #|"M  
} (zX75QSKV  
} ; *!.anbo@?z  
8|{d1dy  
这样的话assignment也必须相应改动: r i/CLq^D  
dw>1Ut{"3  
template < typename Left, typename Right > P:>]a$Is  
class assignment 5S*aZ1t18  
  { 5m yQBKE  
Left l; Q_)$Ha{>H,  
Right r; r>ag( ^J\  
public : =[:pm)   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iv ~<me0F  
template < typename T2 > 7O-fc1OTv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P~*'/!@  
} ; a$5P\_  
x#XxD<y  
同时,holder的operator=也需要改动: $x*(D|\'<  
O+?vQ$z  
template < typename T > 3wMnTT"At  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LP'wL6#  
  { `^HK-t4q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]1 jhy2j  
} *zwo="WA\t  
mndKUI}d  
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。 CB0p2WS_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fXe$Ug|5a  
qg2Vmj<H  
return l(rhs) = r; <Gna}ALkg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z22:O"UHa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (]` rri*^  
 20]p<  
template < typename Tp > a%2K,.J  
class constant_t s o7.$]aV  
  { w$Z%RF'p  
  const Tp t; "r~/E|Da<  
public : kEp{L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ro_jfM  
template < typename T > r&+w)U~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  R;zf x/  
  { uO)vGzt3^x  
  return t; 2;K2|G7  
} Jflm-Hhsf  
} ; J |w%n5Y  
0DFVB%JdI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DKF` xuJP  
下面就可以修改holder的operator=了 [$c"}=g[+  
M0T z('~s  
template < typename T > h'+F'1=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8#w%qij  
  { '6cXCO-_P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ";;!c.!^  
} lPD&Doa  
y'!"GrbZ  
同时也要修改assignment的operator() uvAJJIae'  
^zW=s$\Fo  
template < typename T2 > =Qf{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?G<ISiABQC  
现在代码看起来就很一致了。 ~)VI` 36X  
g4y& 6!g  
六. 问题2:链式操作 I_ AFHrj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (*_lLM@Cd  
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。 LJ K0WWch  
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。 ,M~> t7+  
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。 dvM%" k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct phQ{<wzwp  
s\< @v7A  
template < typename T > FKPR;H8>  
struct result_1 OIIA^QyV  
  { J0imWluhQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tH~>uOZW  
} ; 6 FN#Xg  
p1\mjM  
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: /|lAxAm?  
B>4/[ YHr;  
template < typename T > o7 0] F  
struct   ref * F_KOf9p  
  { gWL`J=DiU  
typedef T & reference; :G#+ 5 }  
} ; 5,4m_fBoW  
template < typename T > {9@u:(<X9  
struct   ref < T &> <xe_t=N  
  { +* j8[sz  
typedef T & reference; ,"F0#5  
} ; i5=~tS  
@t;726  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M~n./wyC  
1rS8+!9C  
template < typename T > [k0/ZfFwV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vvu $8n  
  { tLxeq?Oo]  
  return l(t) = r(t); Wffz&pR8  
} &E1m{gB(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Y;'SD{On  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WEJ-K<A(  
!iq|sXs  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #G_'5{V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T|0+o+i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8.>himL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1w,34*-}  
最后的布局是: AF8:bk,R  
                Add eco&!R[G  
              /   \ CZ'm|^S  
            Divide   5 I~6 o<HO  
            /   \ |fIyq}{7  
          _1     3 T"aE]4_  
似乎一切都解决了?不。 7>f"4r_r6<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 u:f.;?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i]s%tEZ1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -SfU.XlZl  
8O$ LY\G  
template < typename Right > 3m9b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L|}s Z\2!  
Right & rt) const [ [w |  
  { l^$'6q"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $:\`E 56\  
} 5KDCmw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )0]U"Nf ho  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 UG=]8YY!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Dx`-h#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0AdxV?6z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Fi;H   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^8A [ ^cgq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: RKE"}|i +S  
vj 344B  
template < class Action > .c:h!-D;  
class picker : public Action ( Zd(?">i  
  { PEm2w#X%L  
public : u1Slu%^e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N>,`TsUwW  
  // all the operator overloaded d =n{Wn{C  
} ; b$%Kv(  
E4>}O;m0  
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。 !_QT{H  
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: 7 7y+ik  
k& +gkJm  
template < typename Right > _ziSH 3(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .c ~z^6x  
  { 8e3eQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K!.t}s.t  
} E>f{j:M  
l)dE7$H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AWYlhH4c?t  
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。 >;' 0ymG.`  
P"l'? `  
template < typename T >   struct picker_maker Je6wio- 4  
  { i>]PW|]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `}KxzD  
} ; w/ (c}%v}=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )dqNN tS  
  { mJ=V <_  
typedef picker < T > result; lux g1>  
} ; @fJsRWvGq  
KYtCN+vsG  
下面总的结构就有了: -4sKB>b  
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。 <R;wa@a>  
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。 _^NaP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QnD8L.Dg  
至此链式操作完美实现。 _@!vF,Wcf  
abm 3q!a-  
Um 6}h@>  
七. 问题3 d1/9 A-{  
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。 @ci..::5  
BWy-R6br  
template < typename T1, typename T2 > FRZ]E)9Z]b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {_\cd.AuT  
  { oKCy,Ot<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /\b* oPWJ  
} W. kcN,  
!5C"`@}q>  
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: 1(dKb  
aEvbGo  
template < typename T1, typename T2 > [}ja \!P  
struct result_2  +:-xV  
  { WV.hQX9P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $/D?Vw:]  
} ; .ex;4( -!  
^@O 7d1&y  
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? #` gu<xlW  
这个差事就留给了holder自己。 Xi) ;dcNJ  
    N+B!AK0.  
HXSryjF?  
template < int Order > ~{tO8 ]  
class holder; |xcC'1WU  
template <> Qd kus 214  
class holder < 1 > QfAmGDaYQ  
  { v9-4yZU^WR  
public :  IPK1g3Z  
template < typename T > 7~XA92  
  struct result_1 vm_]X{80;  
  { t_w\k_ T  
  typedef T & result; -43>?m/a  
} ; 6>rz=yAM_  
template < typename T1, typename T2 > U364'O8_  
  struct result_2 m^!j)\sM5  
  { 7Tdx*1 U  
  typedef T1 & result; y zp#  
} ; h7q{i|5  
template < typename T > 5rB>)p05[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4RB%r  
  { gM>?w{!LBx  
  return (T & )r; '~K]=JP  
} {qi #  
template < typename T1, typename T2 > _7Y-gy#\a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =3QhGFd  
  { (b//YyqN  
  return (T1 & )r1; >pLJ ,Z  
} )MF@'zRK  
} ; BLt58LYGX  
qX5>[qf-  
template <> [YULvWAJ  
class holder < 2 > b)Da6fp  
  { 7 uL.=th'  
public : SA}Dkt&,  
template < typename T > = NZgbl  
  struct result_1 */aQ+%>jf  
  { $&Vba@v  
  typedef T & result; ZH;4e<gg  
} ; MWA,3I\.  
template < typename T1, typename T2 > sIf]e'@AC  
  struct result_2 Z/G#3-5)p  
  { mz6]=]1w  
  typedef T2 & result; RVttk )Ny  
} ; 9X 4[Zk  
template < typename T > @ewaj!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  yP+<kv4  
  { <ytzGDx  
  return (T & )r; zhs @ YMY  
} \^" Vqx  
template < typename T1, typename T2 > vRC >=y*=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &lSNI5l  
  { ,4t6Cq!  
  return (T2 & )r2; s0;a j<J  
} ?# FYF\P  
} ; `i cs2po  
hQ<7k'V  
 4bA^Gq  
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> >。 81:%Z&?vRl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AaA!U!B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "NLuAB. P  
Hq:: F?  
return l(i, j) = r(i, j); o}:x-Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fm-m?=  
"[?DS  
  return ( int & )i; AJEbiP  
  return ( int & )j; igA?E56?  
最后执行i = j; NT 5=%X]  
可见,参数被正确的选择了。 I*.nwV<  
!;|#=A9  
F*@2)  
iKrk?B<  
uM1$3<  
八. 中期总结 #W)m({}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?g4Rk9<!i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V/2NIh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '[liZCg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CdRJ@Lf  
?s$d("~  
GxD`M2  
KF+r25uy[+  
,b!D8{W"N  
V 9$T=[  
九. 简化 |;~=^a3?q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )m;*d7l~p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JK< []>O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }wiyEVAh{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *w4#D:g  
  +-*/&|^等 S:j{R^$k  
2. 返回引用。 %P s.r{%{  
  =,各种复合赋值等 C @<T(`o  
3. 返回固定类型。 g@!U^mr*3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <`pNdy4  
4. 原样返回。 G$TO'Ciu:  
  operator, p%mHxYP  
5. 返回解引用的类型。 %p  
  operator*(单目) D(']k?  
6. 返回地址。 bKsjbYuo  
  operator&(单目) a`xAk ^w+  
7. 下表访问返回类型。 O$6&4p*F.  
  operator[] !hq*WtIk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bVU4H$k  
  operator<<和operator>> D#1R$4M=  
Og%Y._  
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。 &j1-Ouy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Pp!4Ak4TT9  
4xg)e` *U  
template < typename Left > e7"T37  
struct value_return pTq DPU  
  { !Ea >tQ|  
template < typename T > ^4 $4x  
  struct result_1 i \NV<I  
  { 1xS+r)_n@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :po6%}hn  
} ; ;: _K,FU  
=U*D.p*%f  
template < typename T1, typename T2 > i#b/.oa  
  struct result_2 >Vt2@Ee  
  { rz_W]/G-P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *t| !xO  
} ; gC2}?nq*  
} ; IXtG 36O  
8Y`g$2SZ^8  
.kU^)H" l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $|g1 _;(G  
(CIcM3|9C  
下面我们来剥离functor中的operator() Wrb[\ ?-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _-({MX[3k<  
kQbZ!yl>[  
return l(t) op r(t) }ZVond$y4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %k4Qx5`?d  
return op l(t) WlQCPC  
return op l(t1, t2) @;OsHudd  
return l(t) op Hj r'C?[  
return l(t1, t2) op =QVkY7  
return l(t)[r(t)] 6:|;O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `$JvWN,kB  
?&wrz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &P9fM-]b s  
单目: return f(l(t), r(t)); kll!tT-N-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r craf4%  
双目: return f(l(t)); KJQ8Yhq  
return f(l(t1, t2));  Ll; v[Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 RBf#5VjOG!  
%Ve@DF8G  
struct meta_divide nu+K N,3R"  
  { /xJD/"Y3&  
template < typename T1, typename T2 > w*XM*yJHU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  4 Pc-A  
  { wJ2cAX;"  
  return t1 / t2; nE8z1hBUq  
} "|Q.{(|kO1  
} ; E<+ G5j  
bdstxjJ`  
这个工作可以让宏来做: :5/Ue,~ag  
EF:ec9 .  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BkB _?^Nv8  
template < typename T1, typename T2 > \ M}[Q2v\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _f@,) n  
以后可以直接用 sc+%v1Y#}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J@/4CSCR]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xwZ1Q,'C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \0 h>!u  
18NnXqe-m  
")MHP~ ?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VI4mEq,V  
95#]6*#[4!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J8S$YRZ_  
class unary_op : public Rettype ;&J>a8B$  
  { >xo<i8<Miv  
    Left l; 1 jB0gNe  
public : dj (&"P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -(TC'  
.TA)|df ^  
template < typename T > 4dFr~ {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 79>x/jZka  
      { .Xp,|T  
      return FuncType::execute(l(t)); ZPw4S2yw3.  
    } c\o_U9=n  
WMC^G2 n  
    template < typename T1, typename T2 > 3G4WKg.^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1W >/4l  
      { h?dSn:Y\?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j}.gK6Yq*  
    } Uzvd*>mv  
} ; YQ:$m5ai  
j;}-x1R  
%!Eh9C*  
同样还可以申明一个binary_op d)uuA;n  
ZVH 9je  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wwdmz;0S  
class binary_op : public Rettype P<R^eLZ<&  
  { gWU#NRRc  
    Left l; 0(+<uo~6p1  
Right r; m33&obSP  
public : i5le0lM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Awfd0L;9  
ru`7iqcz  
template < typename T > DDmC3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mr}o0@5av  
      { HqV55o5f'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PH%t#a!j3/  
    } *c4OhMU(  
QmSj6pB>  
    template < typename T1, typename T2 > Y_n/rD>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m_Hg!Lg  
      { ek5j;%~g1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _$T !><)y  
    } qfT9g>EF  
} ; c}OveR$'&  
+$ djX=3  
^n~Kr1}nj  
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 *<cRQfA1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4ZUtK/i+r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~N9k8eT  
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。 prS%lg>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /Hk})o_  
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。。。 yj_/:eX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2*`kkS  
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) P51cEhf  
下面是修改过的unary_op FYik}wH]  
>yn?@ve@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5,XEN$^  
class unary_op *.w6 =}  
  { 1 M!4hM Q  
Left l; f 1SKOq  
  O2Y|<m  
public : oVk!C a  
[MAPa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %6lGRq{/?  
uHquJQ4  
template < typename T > YYI0iM>  
  struct result_1 -T+YMAFU_  
  { uu]C;wl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k2->Z);X  
} ; uYs45 G  
,DHH5sDCn  
template < typename T1, typename T2 > (&*Bl\YoX  
  struct result_2 ;FwUUKj  
  { pR0 !bgC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `Qb!W45  
} ; )2EvZn  
;/Y#ph[  
template < typename T1, typename T2 > kygj" @EX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T@vE@D  
  { B7C<;`5TiD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R7:u 8-dU1  
} i88 5T '  
&0* l:uw  
template < typename T > )<J #RgE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3?aM\z;  
  { 'Sd+CXS  
  return OpClass::execute(lt(t)); h{HpI 0q4  
} k:/Z6TLk3  
^`xS| Sq1D  
} ; 76[ qFz  
o}waJN`yI  
2@_3V_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vbd ;Je"  
好啦,现在才真正完美了。 nY;Sk#9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5<GeAW8ns]  
O '#FVZ.g  
template < typename Right > ,%/F,O+#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e 0$m<5  
  { B;Z _'.i,d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H]V(qq{  
} L1` ^M  
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。 \g]rOYW  
3k_\ xQ  
ffB<qf)?G  
d/TFx  
9gK1Gx:  
十. bind ,?K5/3ss  
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。 "6WJj3h N  
先来分析一下一段例子 kN<;*jHV  
8=f+`e  
}3 ~*/30V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZrP 8/>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B[&l<*O-y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yIpgZ0:h  
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。 GdScYAC   
我们来写个简单的。 hms Aim9i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c-7Zk!LfD  
对于函数对象类的版本: &j'k9C2p  
kMzDmgoxNg  
template < typename Func > * kL>9  
struct functor_trait  k_^ 4NU  
  { p8s%bPjK  
typedef typename Func::result_type result_type; }7%ol&<@  
} ; YuoErP=P  
对于无参数函数的版本: M?gZKdj  
$y<`Jy]+)~  
template < typename Ret > o=5hG9dj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6>)KiigZ\  
  { _Co v>6_i  
typedef Ret result_type; iRW5*-66f  
} ; Ak`?,*L M  
对于单参数函数的版本: \8{Tj54NA  
2l+'p[b0>  
template < typename Ret, typename V1 > 02^\np  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K;`*n7=IA  
  { 1-4[w *u>  
typedef Ret result_type; _{B2z[G}  
} ; v+C D{Tc  
对于双参数函数的版本: ~d3BVKP5  
^^xzaF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &&}c R:U,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =AHV{V~  
  { E}36  
typedef Ret result_type; |~Awm"  
} ; u91  
等等。。。 Jx&+e,OST  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x41t=E](  
H 0Sm4  
template < typename Func > b?9'-hK<  
struct func_return (d <pxx  
  { -%VFC^'5  
template < typename T > ZkMHy1  
  struct result_1 (Zy=e?E,  
  { hL;??h,!_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1mEW]z  
} ; O1]XoUH<  
7` XECIh  
template < typename T1, typename T2 > uxq#q1  
  struct result_2 M 8mNeh  
  { Z\?!& &  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ryd}-_LL  
} ; `AdHyE  
} ; d7kv <YG  
h* /  
wz:w6q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }u5J<*:bZ  
7w0=i Z>K  
template < typename Func, typename aPicker > fG7-0 7  
class binder_1 @[rlwwG,  
  { >R/^[([;]  
Func fn; r^\Wo7q  
aPicker pk; 0wETv  
public : 8,m:  
.B$3y#TOb  
template < typename T > Ujly\ix`  
  struct result_1 %N<>3c<8P  
  { C|ou7g4'p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ItAc2,Fl  
} ; ~1{~iB2G  
 ~#z b  
template < typename T1, typename T2 > 0`WZ  
  struct result_2 %cMayCaI!@  
  { J= DD/Gp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^A;ec h7I  
} ; y|.dM.9V  
A<g5:\3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rHtX4;f+><  
l %xeM !}  
template < typename T > 9l7 youZ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q[Tbdc%1EG  
  { Nk>6:Ho{G  
  return fn(pk(t)); ZOzyf/?.  
} rmnnV[@o  
template < typename T1, typename T2 > 5YiBw|Z7 "  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N<lf,zGw  
  { "\1V^2kMr  
  return fn(pk(t1, t2)); >LB x\/  
} h6Hop mWVx  
} ; odq3@ ziO  
l_=kW!l  
gem+$TFq  
一目了然不是么? n<sA?T  
最后实现bind '8Lc}-M4  
`JG7Pl/ih  
%u$dN9cw  
template < typename Func, typename aPicker > ]GHx<5Q:\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i0&] Ig|;  
  { [6Nzz]yy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3nkO+ qQ  
} 'P)[=+O?t  
CQ%yki  
2个以上参数的bind可以同理实现。 > qIZ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C;!h4l7L  
P~*v}A  
十一. phoenix <Xj ,>2m;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AqP\g k  
l_*:StyR+  
for_each(v.begin(), v.end(), CW#$%  
( X 7"hTD  
do_ |a[ :L  
[ e?b<-rL   
  cout << _1 <<   " , " $L$GI~w/  
] |=}v^o ZC  
.while_( -- _1), <b;Oap3  
cout << var( " \n " ) vro5G')  
) D D Crvl  
); F30jr6F\  
!HHbd |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: i(>v~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 Z$a4@W9o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z15QFVm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O0<GFL$)&  
ZZl4|  
EC| b7  
template < typename Cond, typename Actor > Z})n%l8J]p  
class do_while \\~4$Ai[  
  { 6MR S0{  
Cond cd; 6PI-"He  
Actor act; GB_ m&t  
public : a'|Dm7'4t  
template < typename T > s97L/iH  
  struct result_1 _`Sz}Yk  
  { #3u471bp  
  typedef int result_type; -x1O|q69  
} ; pV))g e\  
4.mbW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C(*)7| m  
A,s .<TG  
template < typename T > x5Ee'G(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T)B1V,2j=  
  { 8M'6Kcr  
  do { e %  
    { l+V5dZ8W  
  act(t); "ae55ft//  
  } Jid:$T>  
  while (cd(t)); 5{|\h}  
  return   0 ; $pGk%8l%  
} wen6"  
} ; {*C LWs4  
p^``hP:J  
 goT:\2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JZ=a3)x"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FR@ dBcJUU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7u^6`P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Gu_Rf&:  
下面就是产生这个functor的类: 0IM#T=V  
D r$N{d  
5OUe |mS  
template < typename Actor > {\e wf_pFk  
class do_while_actor /_554q  
  { Lsozl<@  
Actor act; %rRpUrnm  
public : VU*{E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AH], >i3  
*H RxC  
template < typename Cond > thDE 1h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~dwl7Qc  
} ; Q$9`QY*6"p  
jWW2&cBm\  
p8^^Pva/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KXFa<^\o  
最后,是那个do_ !<2*B^   
':w6 {b  
n%<.,(.(S  
class do_while_invoker zj;y`ENj  
  { F<w/@ .&m  
public : &,&oTd.  
template < typename Actor > a~~"2LE`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m%E7V{t  
  { ,O(XNA(C  
  return do_while_actor < Actor > (act); U%45qCU  
} 8`qw1dF  
} do_; |R*fw(=W  
"v3u$-xN1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aV(*BE/@F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lv ^=g  
最后来说说怎么处理break和continue I/)dXk~  
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。 /HDX[R   
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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