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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wK7w[Xt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G4*&9Wo  
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, Yl>Y.SO  
E:B"!Y6  
NK/y,f6  
K>e-IxA);0  
  class filler JDZuT#  
  { fdX|t "oz  
public : 6E K<9M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3N- '{c6]U  
} ; NfPWcK [  
&g&,~Y/z;  
=v?P7;T  
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: ,7bhUE/VB  
F nXm;k,9*  
9x!kvB6  
?!U.o1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ym%` l!  
Pg:xC9w4  
f3G:J<cL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gBh X=2%  
HVoP J!K3  
LEP TL#WT1  
r>ed/<_>m;  
二. 战前分析 aReJ@  
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。 au+Jz_$)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |yO%w#  
T=u"y;&L  
WwTl|wgvyI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =|aZNHqH  
  /* --------------------------------------------- */ {g1"{  
vector < int *> vp( 10 ); "*D9.LyM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9uWg4U  
/* --------------------------------------------- */ -.? @f tY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [(_,\:L${  
/* --------------------------------------------- */ ;@ixrj0u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c8[kL$b;j  
  /* --------------------------------------------- */ B-]bhA4|:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >'q]ypA1  
/* --------------------------------------------- */ ![ce }  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6>#8 ^{[  
*9r(lmrfj  
3e^0W_>6  
N}%AUm/L  
看了之后,我们可以思考一些问题: \ [OB.  
1._1, _2是什么? )@I] Rk?  
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。 $t^Td<  
2._1 = 1是在做什么? <";1[A%7<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [Z2[Iy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 CSoVB[vS  
@fmp2!?6  
fi>.X99(G  
三. 动工 mMllen  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +J C"@  
]5QXiF8`  
!2HF|x$  
$mKExW  
template < typename T > ^.)0O3oC  
class assignment |-{e!&  
  { Mx6 yk,  
T value; C4ktCN  
public : ; % KS?;%[  
assignment( const T & v) : value(v) {} tzd !r7  
template < typename T2 > LlgFQfu8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m%})H"5  
} ; QQN6\(;-  
RAu(FJ  
h@*I(ND<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D`[@7$t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h(AL\9{=}  
VByA6^JR  
.YvIVQ  
{`*Fu/Upb  
  class holder Ws0)B8y,|  
  { r ^*D8  
public : Ws2?sn#x  
template < typename T > |P& \C8h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q>K3a1x  
  { 73S N\  
  return assignment < T > (t); C :sgT6  
} n05GM.|*s  
} ; NQuqM`LSQ  
?8s$RYp14  
YR/I<m`]}  
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: f$5pp=s:n  
2 #yDVN$  
  static holder _1; 9 5j`^M)Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ADOA&r[  
<3j`Z1J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B>cT <B  
而不用手动写一个函数对象。 ;<T,W[3J  
3rHn?  
+Tx_q1/f5X  
P{ %Urv{U  
四. 问题分析 m}D;=>2$  
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。 fyT|xI`iD  
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。 h:G>w`X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HEc.3   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ..BP-N)V)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "Vl4=W)u  
-'D ~nd${  
五. 问题1:一致性 9Qu(RbDqC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| m:0[as=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K8 [Um!(  
\JR^uJ{Y  
struct holder ;-"q;&1e  
  { .I#_~C'\  
  // umnQ$y 0  
  template < typename T > 1k)pJzsc  
T &   operator ()( const T & r) const ]2|fc5G'  
  { 2T?Y  
  return (T & )r; nnT#S  
} [.Fq l+  
} ; -nHkO&&R  
D{y7[#$h$  
这样的话assignment也必须相应改动: Eld[z{n"  
#+U1QOsz  
template < typename Left, typename Right > gE^pOn  
class assignment R6;#+ 1D  
  { kc=Z6(=  
Left l; aMHC+R1X  
Right r; s>\^dtG7  
public : EVaHb;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4]p#9`j  
template < typename T2 > yVGf[ ~X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } , #GB  
} ; 2T(+VeMQ=  
@+p(%  
同时,holder的operator=也需要改动: r7?nHF  
`T1bY9O.  
template < typename T > coPdyw'9&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B B69U  
  { x6!Q''f7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0#uB[N  
} ,~1k:>njY~  
ln8NcAEx  
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。 6dz^%Ub  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  s7:H  
P3 =#<Q.  
return l(rhs) = r; ]' Ho)Q  
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。 ZPb30M0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >!']w{G  
VEI ct{  
template < typename Tp > 8{i}^.p  
class constant_t @>~\So|  
  { SVn@q|N  
  const Tp t; 4L{]!dox  
public : MY c&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p19@to5l  
template < typename T > q%$p56\?3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =GF=_Ac  
  { } }~a4p>%  
  return t; \>lA2^E f  
} |_8l9rB5ip  
} ; qs bo"29  
o'(BL:8s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;i?2^xe^~c  
下面就可以修改holder的operator=了 MOCcp s*  
W,CAg7:*  
template < typename T > HKT, 5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5n}<V-yJ*m  
  { vo*oCfm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vS0 ii  
} ~;Y Tz  
Xz)F-C27h  
同时也要修改assignment的operator() JJbd h \  
rQ]JM  
template < typename T2 > dz +Dk6"R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $m*Gu:#xm&  
现在代码看起来就很一致了。 WR"1d\m:  
Khc^q*|C)  
六. 问题2:链式操作 p!uB8F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v)_FiY QQ6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~v pIy-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 FE,mUpHIR  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +M_ _\7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {CBb^BP  
sHk>ek]2I  
template < typename T > m=^]93+  
struct result_1 F5/,S   
  { <YU4RZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0D@$  
} ; v]F4o1ckk  
Bz-jy.  
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: JOt(r}gU  
9.M'FCd~M  
template < typename T > s*yl& El/  
struct   ref =%IyR  
  { \-;f<%+  
typedef T & reference; 9+N%Io?!  
} ; /R=MX>JA;  
template < typename T > hd9HM5{p  
struct   ref < T &> -#;xfJE  
  { *{fs{gFw9  
typedef T & reference; ([< HFc`  
} ; o68i0aFW  
Zc1x"j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *qO) MpG{  
<Jhd%O  
template < typename T > |JYb4J4Ni  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Kh$"5dy  
  { pIcg+~  
  return l(t) = r(t); ( uD^_N]3  
} ;Hk3y+&]a  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %hYgG;22  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U0j>u*yE  
2Wluc37  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 oHx :["F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <L qJg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ei@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {j>a_]dTVX  
最后的布局是: Zhfg  
                Add }BlyEcw'aN  
              /   \ ^*.$@M  
            Divide   5 2'S&%UyP  
            /   \  J3 Q_  
          _1     3 u)r/#fUZ  
似乎一切都解决了?不。 JnBc@qnP6  
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。 I{(!h90  
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。 ftPps -  
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: p)/e;q^  
*FC8=U2\X  
template < typename Right > xc}[q`vK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'M"z3j]m-,  
Right & rt) const 6J,h}S  
  { KZ7B2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /OztkThx=  
} 3/n?g7B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wz:e\ !  
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。 ]ouoRlb/  
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。 9S]pC?N]E  
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。 L!Y|`P#Yr  
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。 .2JZ7  
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? >]~581fYf  
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: PDD2ouv4  
nb/q!8  
template < class Action > _D4qnb@  
class picker : public Action EWDsBNZaI  
  { sX~E ~$_g  
public : ZNw|5u^N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _1gNU]"  
  // all the operator overloaded j.Uy>ol  
} ; U!|)M  
.Bl:hk\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wd*B3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cF15Mm2  
As)?~dV  
template < typename Right > GqCBD-@4v.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O oA!N-Q  
  { /W,hOv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fU$Jh/#":  
} Lf%3-P  
W'vekuM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jq)Bj#'7  
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。 >WLX5i&  
UiV#w#&P  
template < typename T >   struct picker_maker j%'2^C8  
  { ]}/Rl}_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f u\j  
} ; !8UIyw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L3I$ K+c  
  { ^O7sQ7V"f=  
typedef picker < T > result; *.nSv@F  
} ; B`eK_'7t  
QTa\&v[f  
下面总的结构就有了: G)s.~ T  
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。 "|(.W3f1  
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。 PR|z -T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )=GPhC/sw  
至此链式操作完美实现。 /A0_#g:2*#  
CJN~p]\  
5?H8?~&dz  
七. 问题3 k vZw4Pk  
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。 5;KJ0N*-  
Rnwm6nu  
template < typename T1, typename T2 > u4FD}nV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (mP{A(kwJ  
  { J(}PvkA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yOz6a :r  
} c6i7f:'-0  
L<=Dl  
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: yH" i5L9  
eef&ZL6g  
template < typename T1, typename T2 > f$:Y'$Z1  
struct result_2 q n-f&R  
  { 4Lg ,J9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X[ Ufq^fyA  
} ; %2dzx[s  
AHn!>w,  
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? ^X{U7?x  
这个差事就留给了holder自己。 B /uaRi%  
    AR( gI]1  
nxhlTf>3  
template < int Order > QB X EM=  
class holder; {E%c%zzQ  
template <> o}QP+  
class holder < 1 > $=diG  
  { E0RqY3  
public : ?WXftzdf6u  
template < typename T > @.E9 ml  
  struct result_1 ?xv."I%  
  { ) ??N]V_U  
  typedef T & result; kCD] &  
} ; eb`3'&zV&)  
template < typename T1, typename T2 > VK*_p EV,}  
  struct result_2 dQSO8Jf  
  { $\*Z   
  typedef T1 & result; (${:5W  
} ; <eMqg u  
template < typename T > w( SY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qdZ ^D  
  { 'gor*-o:wu  
  return (T & )r; !%M,x~H  
} >)C7IQ/  
template < typename T1, typename T2 > PEEaNOk 1b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MzUKp"  
  { w;}5B~).  
  return (T1 & )r1; dakHH@Q  
} *~ IHVU  
} ; D+;4|7s+  
M2ex 3m  
template <> `lE&:)  
class holder < 2 > 8hS^8  
  { LE{@J0r#n  
public : y "+'4:_  
template < typename T > @C@9Tw2Y  
  struct result_1 FJH>P\+  
  { ~Yc~_)hD  
  typedef T & result; J?TCP%  
} ; r3?8nQ$  
template < typename T1, typename T2 > &Qda|  
  struct result_2 ,=CipL9]  
  { qspGNu  
  typedef T2 & result; 9;XbyA]  
} ; pSC{0Y$g  
template < typename T > TJRp/BP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <w}i  
  { [dLc+h1{B  
  return (T & )r; !QAndg{;D  
} Tx&H1  
template < typename T1, typename T2 > "JmbYb#Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d(t)8k$  
  { L|APXy]>  
  return (T2 & )r2; @=w)a  
} 9nQyPb6  
} ; :| k!hG  
4N= , 9  
)x [=}0C  
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> >。 V9< E `C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h{-en50tN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: < hy!B4  
7ojh=imY  
return l(i, j) = r(i, j); ;(,GS@sP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n5xG4.#G  
=>Ae]mi 7  
  return ( int & )i; O<!^^7/h0  
  return ( int & )j; Z{(Gib~{N  
最后执行i = j; (AA@ sN  
可见,参数被正确的选择了。 UE_>@_T  
;w%g*S  
24InwR|^  
 A|IPQ=  
G2[2y-Rv  
八. 中期总结 @:hWahMy  
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: uJ=&++[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aAoAjVNkK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .Z QXY%g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Vx0Hq`_14  
6"?#s/fk  
G@ybx[_[@  
T;3~teVYB  
J=^5GfM)J  
S#+ _HFUK{  
九. 简化 gcX  
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。 'uUa|J1mu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g+.E=Ef8<4  
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: $\4Or  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t@cBuV`9c  
  +-*/&|^等 N9)ERW2`*  
2. 返回引用。 _["97>q  
  =,各种复合赋值等 0\$Lnwp_  
3. 返回固定类型。 f}FJR6VO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |@-y+vbA*  
4. 原样返回。 Q"xDRQA  
  operator, #@5 jOi  
5. 返回解引用的类型。 dj0D u^ v4  
  operator*(单目) E\}Q9, Z$  
6. 返回地址。 9qZ|=r]y'  
  operator&(单目) XnvaT(k7Y  
7. 下表访问返回类型。 >W8PLo+i  
  operator[] @D<Q'7mLh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f;ycQc@f  
  operator<<和operator>> qn\>(&  
pk=z<OTb  
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。 R?%|RCht1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sag\wKV8  
|om3*]7  
template < typename Left > p/s5[>N  
struct value_return w@f_TG"Vt  
  { ]zK} X!  
template < typename T > ==j3 9  
  struct result_1 X4*/h$48 w  
  { X]CaWxM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; & l|B>{4v  
} ; *m]%eU(  
}mJ)gK5b 6  
template < typename T1, typename T2 > 1r w>gR  
  struct result_2 eS Fmx  
  { .g&BA15<F6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (/Y gcT  
} ; ]X _&  
} ; g-(xuR^*  
pV-.r-P  
Cw^)}23R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x[oYN9O  
KoXXNJax  
下面我们来剥离functor中的operator() %r,2ZLZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {k]VT4/  
>zhbipA  
return l(t) op r(t) "Ii!)n,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <*5D0q#~"  
return op l(t) @+!d@`w:z2  
return op l(t1, t2) ?%0i,p@<  
return l(t) op JT-Zo OZ  
return l(t1, t2) op t[ MRyi)LF  
return l(t)[r(t)] mLYB6   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ) D`_V.,W  
xO@OkCue  
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: e)bqE^JP  
单目: return f(l(t), r(t)); ^~I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bcE DjLXq  
双目: return f(l(t)); liB>~DVC  
return f(l(t1, t2)); pV+;/y_  
下面就是f的实现,以operator/为例 3G&1. 8  
\d;Ow8%d/  
struct meta_divide s`2o\]  
  { d$Xvax,C  
template < typename T1, typename T2 > G j:|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =@f;s<v/  
  { rYqvG  
  return t1 / t2; i xyjl[G  
} +$'/!vN  
} ; _B[(/wY  
}A;Xd/,'r  
这个工作可以让宏来做: tpctz~ .  
sOW|TN>y\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ btE+.V  
template < typename T1, typename T2 > \ M/qiA.C@W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {Q"<q`c  
以后可以直接用 zYNJF>^<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  Ui.F<,E  
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 m}E$6E^~O  
(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。。。) "8I4]'  
wtKh8^:YD  
@wPmx*SF  
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 $} Myj'`r  
)qIK7;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U8mu<)  
class unary_op : public Rettype B+LNDnjO]  
  { one>vi`=  
    Left l; ;a`X|N9  
public : .%A2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d w|0K+-PH  
,L;vN6~  
template < typename T > `dZ|}4[1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6>I.*Qt \l  
      { ZIp=JR8o$  
      return FuncType::execute(l(t)); ;=OH=+R l  
    } ._Xtb,p{  
qg/5m;U  
    template < typename T1, typename T2 > "q .uiz+1:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A@OV!DJe]  
      { rWXW}Yg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jlBCu(.,_  
    } %K7}yy&9C  
} ; UJ[a& b  
`,Gk1~Wv  
O@rb4(  
同样还可以申明一个binary_op (/U1J  
ise}> A!t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MV}]i@ V  
class binary_op : public Rettype vNbA/sM  
  { cG:`Zj~4  
    Left l; YC<I|&"  
Right r; k Dt)S$N4n  
public : iurB8~Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }o- P   
!%r`'|9y  
template < typename T > . $YF|v[=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fr3t [:D  
      { bobkT|s^s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); su;S)yZb  
    } rgKn=8+a  
rbbuSI  
    template < typename T1, typename T2 > em}Qv3*#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S45>f(!  
      { <v k$eB8EC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^6>|!  
    } g"S+V#R  
} ; ,&] ` b#Rc  
5Suc#0y  
)fc"])&8  
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 1C=P#MU`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8{ %9%{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #/<Y!qV&  
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。 , vyx`wDd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ilb |:x"L  
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。。。 `+c9m^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PM!t"[@&  
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) C)p<M H<  
下面是修改过的unary_op _C=[bI@  
h\\2r>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~j#6 goKn  
class unary_op n@[</E(  
  { t`t:qko  
Left l; 1e&b;l'*=  
  <L/vNP  
public : f ?zK "  
=2]rA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~{Rt4o _W  
:k(t/*Nl3  
template < typename T > h=r< B\Pa  
  struct result_1 JO{- P  
  { xh^ZI6L<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1"B9Z6jf  
} ; yi-"hT`  
 / !  
template < typename T1, typename T2 > )wzs~Fn/  
  struct result_2 <&EO=A  
  { ';|>`<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C"Q=(3  
} ; ?WtG|w  
[piF MxZP  
template < typename T1, typename T2 > S Y>,kwHO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( WtE`f;Q  
  { >c\v&k>6.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $F`<&o  
} 3et2\wOX1x  
5QFXj)hR+4  
template < typename T > LO}:Ub  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b|8>eY  
  { O-!fOdX8_k  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2DC cGKa"  
} 8xpYQ<cax  
V_A,d8=lt  
} ; _ kSPUP5  
U>_\  
MLD>"W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug P2Qyz}!wo  
好啦,现在才真正完美了。 ['4\O43yv  
现在在picker里面就可以这么添加了: @FdCbPl$  
,[}yf#8@J  
template < typename Right > p-'6_\F.Ke  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y:"v=EhB  
  { mQ ^ @ \s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X!#i@V  
} Y zBA{FE  
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。 ,8xP8T~Kmv  
!G"9xrr1  
'Elj"Iiu  
@ Zgl>  
v<7Gln  
十. bind 9"HmHy&:E  
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。 l@tyg7CwY  
先来分析一下一段例子 $nfBv f  
(+gL#/u  
>NH4A_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )p!*c,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rgfc29(8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z4HA94  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^0`<k  
我们来写个简单的。 sR>`QIi(a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gaw4NZd)0  
对于函数对象类的版本: DD@)z0W  
0 .FHdJ<  
template < typename Func > W) 33;E/}  
struct functor_trait \=w'HZH#+  
  { kh<pLI>$h  
typedef typename Func::result_type result_type; W8G9rB|T  
} ; UKKSc>D1  
对于无参数函数的版本: O/D Af|X|  
EREolCASb  
template < typename Ret > a)_rka1(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zmB31' _  
  { (@KoqwVWc  
typedef Ret result_type; eC>"my`  
} ; ':!3jZP"m  
对于单参数函数的版本: })o~E  
6Iv(  
template < typename Ret, typename V1 > |RR%bQ^{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^])e[RN7?n  
  { VG<Hw{ c3r  
typedef Ret result_type; 6%gB E  
} ; o%Be0~n'  
对于双参数函数的版本: fJ)N:q`  
kgbobolA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > & Fg|%,fv]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]UX`=+{  
  { gEr4zae  
typedef Ret result_type; $ ^W-Wmsz  
} ; V&Xi> X8  
等等。。。 I#|ocz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _ yfdj[Ot`  
xab]q$n]k  
template < typename Func > La"o)L +m_  
struct func_return ,c4c@|Bh?  
  { {fog<1c  
template < typename T > s<A*[  
  struct result_1 .M DYGWKt  
  { _Kc 1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Vwj9WD  
} ; g3|BE2?  
I2TD.wuIW  
template < typename T1, typename T2 > <,jAk4  
  struct result_2 x}tKewdOSe  
  { #F_'}?09%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M[ x_#m|  
} ; 2HcsQ*H] G  
} ; j((hqJr  
IE&_!ce  
?22d},.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mJ)tHv"7  
]EB6+x!G  
template < typename Func, typename aPicker > ]]>nbgGn#  
class binder_1 BjM+0[HC  
  { 's)fO#  
Func fn; "Dyym<J  
aPicker pk; 9160L qY  
public : m"n.Dz/S  
r)VLf#3B  
template < typename T > egfi;8]E  
  struct result_1 cL#-*_(  
  { #C4|@7w%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vCj4;P g  
} ; ] bIt@GB  
x8Q~VVZr  
template < typename T1, typename T2 > M~-h-tG  
  struct result_2 JfMJF[Mb  
  { &`\ep9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5? Wg%@  
} ; !Q!&CG5l  
7R: WX:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %*6RzJO6  
`4LJ;KC(  
template < typename T > W,Ty=:qm*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CJp-Y}fGEA  
  { gV|Y54}T  
  return fn(pk(t)); \7yJ\I  
} *6XRjq^#  
template < typename T1, typename T2 > ]oEQ4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B%fU'  
  { vevf[eO-  
  return fn(pk(t1, t2)); ilv_D~|  
} e8{^f]5  
} ; FuuS"G,S  
`y2ljIWJ  
9\AS@SH{^T  
一目了然不是么? 6}ftBmv  
最后实现bind KSc~GP _  
bE d?^h  
KY g3U  
template < typename Func, typename aPicker > VD/&%O8n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ds]?;l"  
  { dKm`14f]@G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); frc{>u~t  
} VHW`NP 5Jl  
q!&B6]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :G}DAUFN  
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。 $@2"{9Z  
f*<ps o  
十一. phoenix "y$ qrN-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |'<vrn  
&DLhb90  
for_each(v.begin(), v.end(), s`c?:  
( b@ 6:1x  
do_ TT7PQf >  
[ kwlC[G$j7  
  cout << _1 <<   " , " BSKEh"f  
] 4%7s259%  
.while_( -- _1), SKR;wu  
cout << var( " \n " ) ~C| ,b"  
) ;& ~929  
); @6b[GekZ<  
Cw#V`70a  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y9!:^kDI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor SA+d&H}Fc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uN bIX:L,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .S!-e$EJ  
H)5QqZ8  
b[srG6{ &  
template < typename Cond, typename Actor > <KLg0L<W  
class do_while FJwt?3\u5  
  { o/1JO_41  
Cond cd; tOH0IE c  
Actor act; &@6 GI<  
public : XWtiwf'K  
template < typename T > hVUIBJ/5(-  
  struct result_1 $XGtS$  
  { {eR9 ;2!  
  typedef int result_type; oZ:{@ =  
} ; x=Mm6}/  
i&&qbZt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .zS D`v@[  
nxQ}&n  
template < typename T > T3z(k la  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4AHL3@x  
  { e4[) WNR  
  do dy:d=Z  
    { fsvYU0L  
  act(t); %v4ZGtKC@  
  } Tpzw=bC^  
  while (cd(t)); w>vH8f  
  return   0 ; :Jl Di>B  
} D|Si)_ Iz  
} ; ETp'oh}?  
M<(u A'  
*jF#^=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U$'y_}V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >nry0 ;z0,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "EH,J  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 FkB{ SC J  
下面就是产生这个functor的类: LgHJo-+>  
d(S}NH  
<xlm K(  
template < typename Actor > Mm#[&j[Y  
class do_while_actor nwf7M#3d  
  { 4#:\?HAu!  
Actor act; ~NNv>5 t5  
public :  %+wF"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O >FO>  
Km*<Kfcz  
template < typename Cond > lIh[|]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]y LhJ_^  
} ; /s[DI;M$o  
'ere!:GJD  
O&'/J8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xvDI 4x&  
最后,是那个do_ uvB1VV4  
Y=Hz;Ni  
xR908+>5  
class do_while_invoker &+r 4  
  { El6bD% \G  
public : g$3> ~D  
template < typename Actor > r7I B{}>-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m:{tgcE  
  { 9+Nw/eszO  
  return do_while_actor < Actor > (act); irMd jG  
} Ro r2qDF  
} do_; 2jA%[L9d^  
]US[5)EL-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %;O}FyP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FT/amCRyT  
最后来说说怎么处理break和continue HC7JMj  
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。 cOku1 g8  
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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