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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GipiO5)1C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KF&8l/f  
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, 9(fh+  
\r aP  
8T"L'{ggWB  
G>pedE\  
  class filler (w-"1(  
  { K cex%.  
public : O=}w1]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D;JZ0."  
} ; kQU4s)J  
~ tR!hc}  
_*}D@yy&  
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: w5q6c%VZ  
i$pUUK  
X,3"4 SK  
YAR$6&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F$>#P7ph\a  
>c@! EPS  
u"5/QB{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J4]"@0?6  
Hd4 ~v0eS  
iOm&(2/  
3T(ft^~  
二. 战前分析 !_Y%+Rkp0  
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~_ Dc  
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 ],AtR1k  
At>e4t2@  
}vZfp5Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G l/3*J  
  /* --------------------------------------------- */ 2G|}ENC  
vector < int *> vp( 10 ); 2KXF XR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C=;}7g  
/* --------------------------------------------- */ w*'DlP<7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gD%o0 jt"  
/* --------------------------------------------- */ 6&+dpr&c~=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^Zs ^  
  /* --------------------------------------------- */ 0F uj-q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dw#pObH|`  
/* --------------------------------------------- */ HziQ%QR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YeJTB}  
`!N.1RP _  
Wv5=$y  
Y<^Or  
看了之后,我们可以思考一些问题: Up-^km  
1._1, _2是什么? V B ^1wm  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 L?N: 4/0;!  
2._1 = 1是在做什么? CWZv/>,%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z3zD4-p$_  
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。 LP7jCt  
6k')12~'  
w)go79  
三. 动工 q8_E_s-U,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @ #J2t#  
V#599-  
^Gbcs l~Gj  
9XUYy2{G  
template < typename T > XwIHIG}  
class assignment rU>l(O'b  
  { _ y'g11 \  
T value; E0i!|H  
public : 5:+x7Ed  
assignment( const T & v) : value(v) {} g:^Hex?Yfd  
template < typename T2 > &iuMB0rbu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Yk{4 3yw  
} ; c~M'O26bW  
r"L:Mu  
ER`;0#3[9u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H(?+-72KX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (eT9N_W  
5!i\S[:  
=f=>buD  
4D.h~X4  
  class holder ,~=+]9t  
  { ZdhA:}~^E  
public : QeQwmI  
template < typename T > 4,`t9f^:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j0cB#M44  
  { +IGSOWL  
  return assignment < T > (t); CW@EQ3y0  
} ;[C_ho  
} ; yqb$,$  
aB&a#^5CI  
gW G>}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: N+UBXhh  
oj6=.   
  static holder _1; )CH\]>-FO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7CU<R9Kl  
6C_H0a/h&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d^Cv9%X  
而不用手动写一个函数对象。 &x.5TDB>%  
o -x=/b  
^6UE/4x!y  
pmUC4=&e  
四. 问题分析 &)Vuh=  
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。 T~lHm  
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` tDR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #cl|5jm+m#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IjPt JwW`A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y,KSr|vG  
q\s>Oe6$  
五. 问题1:一致性 uq!d8{IMu  
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?| 27JZwlzZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i:R_g]  
0;5qo~1  
struct holder utdus:B#0  
  { 0d,&)  
  // ,PWMl [X  
  template < typename T > 0VgsV;  
T &   operator ()( const T & r) const )P W Zc?M  
  { |'k7 ;UW  
  return (T & )r; E zU=q E  
} ]D>\Z(b  
} ; pr \OjpvD  
78'3&,+si  
这样的话assignment也必须相应改动: @oRo6Y<-  
f2P2wt.$  
template < typename Left, typename Right > n~yhX%=_Du  
class assignment Gd2t^tc  
  { b9 l%5a  
Left l; 8(@(G_skp  
Right r; =6, w~|W  
public : %&$s0=+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p^QppM94  
template < typename T2 > M;X}v#l|XI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I!p[:.t7  
} ; U7xQ 5lph  
- [vH4~  
同时,holder的operator=也需要改动: F`f8q\Fc  
rV/! VJ6x  
template < typename T > }@A{'q5y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V*+Z=Y'  
  { IDt7KJ@hc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |/RZGC4  
} u$V@akk  
yMe;  
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。 DUs0L\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *edhJUT  
L8$+%Gvo  
return l(rhs) = r; JN<u4\e{-&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X./7b{Pax  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &Y8S! W@4  
Z2{G{]EV(  
template < typename Tp > G4K3qD#+H  
class constant_t WaDdZIz4  
  { =(as{,j  
  const Tp t; D"s ]dQ$r  
public : }C{wGK+o[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -]Q6Ril  
template < typename T > Xa=oEG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I#:4H2H6  
  { -*0U&]T  
  return t; |s[k= /~"  
} UV)!zgP  
} ; iy,jq5uw  
j !rQa^   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tq8rG@-C  
下面就可以修改holder的operator=了 2)R*d  
0bI} s`sr  
template < typename T > !L55S 0 3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ty)~]!tA  
  { sy+tLDMd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %1PNP<3r0  
} :J;*]o:  
\oV g(J&o  
同时也要修改assignment的operator() CW;=q[+w  
hT$/B|  
template < typename T2 > CoQ<Ky}*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  :)Z.!  
现在代码看起来就很一致了。 b#{[Pk,w9  
)p+6yH  
六. 问题2:链式操作 \m3ca-Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 drf?7%v  
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。 Z/[ww8b.  
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。 ~g|z7o  
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。 \~@a/J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {);<2]o| 6  
~e<h2/Xc  
template < typename T > }>~]q)]  
struct result_1 :x@j)&  
  { ZE0D=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V.kRV{43  
} ; GMYfcZ/,K  
i.6+ CA  
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: -|3feYb'  
}E](NvCq  
template < typename T > $]S*(K3U ~  
struct   ref .0u@PcE:O  
  { C:@JLZB  
typedef T & reference; )_Wo6l)i  
} ; uO}UvMW  
template < typename T > J^<}fRw  
struct   ref < T &> {Z{!tR?+  
  { ~jn~M_}K  
typedef T & reference; u|D|pRM-LT  
} ; ;*409 P  
$Z{Xt*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2<8JY4]!]  
3YOYlb %j  
template < typename T > s^ R i g[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L<M H:  
  { A&/ YnJ"  
  return l(t) = r(t); u:s[6T0  
} ubQZTAx  
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。 jxNnrIA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Avn)%9  
MWron_xg  
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 z~O:w'(g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x72T5.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $@Kwsoh'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z)U/bjf  
最后的布局是: Sk|DVV $  
                Add !JWZ}u M6  
              /   \ UbSAyf  
            Divide   5 Ym5ji$!2  
            /   \ cfA)Ui  
          _1     3 0L|D1_k[  
似乎一切都解决了?不。 E\dJb}"x %  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /#xx,?~xx0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 S"G`j!m1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s\A4y "  
LyWgaf#/d  
template < typename Right > 2qxede  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {m7>9{`  
Right & rt) const "`&1"*  
  { 9s@$P7N5B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .sR=Mf7T  
} N=@Nn)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 97SOa.@  
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。 z*B-`i.  
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。 F>/"If#  
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。 b'$fr6"O1  
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。 p`2w\P3;)  
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? >* >}d%  
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: RDWUy (iX  
|v31weD8  
template < class Action > t1MK5B5jH  
class picker : public Action N#zh$0!8bJ  
  { TZYz`l+v  
public : l0-zu6i w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mel(C1b"j/  
  // all the operator overloaded t2 0Es  
} ; $K}Y  
-N~eb^3[c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3C7}V{?  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J2d 3&6  
T.x"a$AU  
template < typename Right > HHcWyu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oQ"J>`',  
  { ~|5B   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #<EMG|&(  
} >0Gdxj]\  
bL9vjD'}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;'~GuZ#I  
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。 C.Ty\@U  
m6 @,J?X  
template < typename T >   struct picker_maker (Ceq@eAlT  
  { VYC$Q;Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  %kSpMj|  
} ; ipdGAG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C|hD^m  
  { L92vb zP  
typedef picker < T > result; D3xyJ  
} ; dD.;P=AP  
"Q <  
下面总的结构就有了: E\lel4ai  
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。 lbUUf}   
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。 nOj0"c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 # )]L3H<  
至此链式操作完美实现。 ;N;['xcx;  
y$6~&X  
nkii0YB!  
七. 问题3 8^>qzaf 8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C^8n;i9  
 "yA=Tw  
template < typename T1, typename T2 > I@jXW>$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oW\kJ>!  
  { xR`M#d5"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R-lpsvDDL2  
} |h(05Kbk  
?&rt)/DV,  
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: M'-Z"  
V4>qR{5  
template < typename T1, typename T2 > )o%sN'U,1  
struct result_2 Lk>o`<*  
  { DL]\dD   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |';oIYs|$  
} ; ?@YABl  
S?K x:]  
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? %.[jz,;)  
这个差事就留给了holder自己。 |p\vH#6y+  
    O\&-3#e  
pf[m"t6G~  
template < int Order > S&Szc0-|k  
class holder; u-%|ZSg  
template <> !Un &OAy.!  
class holder < 1 > rS&"UH?c7  
  { `m7w%J.>n  
public : |(77ao3  
template < typename T > Iq["(!7E5  
  struct result_1 Ka+N5 T.f  
  { [B+]F~}@  
  typedef T & result; Q$lgC v^M  
} ; ]**h`9MF  
template < typename T1, typename T2 > ayK?\srw  
  struct result_2 q\]"}M 8  
  { !)-)*T  
  typedef T1 & result; g;mX{p_@  
} ; >pRC$'Usx  
template < typename T > f<;w1sM\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -lqsFaW  
  { c[<>e#s+;  
  return (T & )r; 8o%g2 P9.  
} xixdv{M<FF  
template < typename T1, typename T2 > &V77Wn OY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X4I+  
  { _CImf1  
  return (T1 & )r1; vzH"O=  
} /*kc|V  
} ; i2&I<:  
.4O~a  
template <> 6i`Y]\X~#  
class holder < 2 > 7I4<Dj  
  { ##r9/`A  
public : W:hg*0z-*  
template < typename T > (mOL<h[)IP  
  struct result_1 rJ=r_v  
  { +L U.QI'  
  typedef T & result; -Wm'@4bH  
} ; lv!8)GX|  
template < typename T1, typename T2 > V7(-<})8  
  struct result_2 wS+ekt5  
  { E - +t[W  
  typedef T2 & result; (\$=de>?  
} ; b9RJ>K  
template < typename T > oo-O>M#5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KJP}0|[  
  { qLWM,[Og  
  return (T & )r; ec3zoKtV  
} J5"d|i  
template < typename T1, typename T2 > >i!y[F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v9"|VhZ  
  { k(ho?  
  return (T2 & )r2; [x8_ax} w  
} 1G<S'd+N  
} ; .Q5zmaA]  
)j\9IdkU;y  
T-a [  
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> >。 4H*M^?h\#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h-+vN hH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?d' vIpzO!  
U+-R2w]#q_  
return l(i, j) = r(i, j); E]dc4US  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qe2@bG%2+F  
/CXQ&nwY9=  
  return ( int & )i; <IO@Qj1*  
  return ( int & )j; \]|(w*C  
最后执行i = j; 0`KR8# A@  
可见,参数被正确的选择了。 )o`[wq  
~i UG24v  
rd1EA|T  
3-v&ktD&N'  
d J.up*aR  
八. 中期总结 6`WI S4  
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: Mi)h<lY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8DGPA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r)|6H"n#]S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4QBPN@~t  
6Wk9"?+1  
noZ!j>f{@l  
SQT]'  
XIBm8IkF  
g#lMT%  
九. 简化 kca#ssN  
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。 /*e6('9s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %;,4qB  
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: 7* R %zJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fLg :+Ue<B  
  +-*/&|^等 ;Iax \rQ  
2. 返回引用。 .2V?G]u  
  =,各种复合赋值等 ? J/NYV  
3. 返回固定类型。 ok1-`c P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !:c_i,N  
4. 原样返回。 >ud u~  
  operator, F/u i(4  
5. 返回解引用的类型。 . L9n  
  operator*(单目) &$yDnSt\  
6. 返回地址。 N{#9gr3zi  
  operator&(单目) yA~1$sA1  
7. 下表访问返回类型。 ~A_1he~  
  operator[] 95mwDHbA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p0Pmmp7r  
  operator<<和operator>> j~Mx^ivwj  
*:?XbtIK u  
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。 `_e5pW=:>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2$b JMx>  
[L=M=;{4  
template < typename Left > @k9n0Qe|F  
struct value_return z:oi @q  
  { GG %*d]  
template < typename T > ^G14Z5.  
  struct result_1 <9]J/w+  
  { [&pMU)   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1EWskmp  
} ; K"cV7U rE  
:Q ?p^OC  
template < typename T1, typename T2 > j [4l'8Ek  
  struct result_2 Uc9hv?  
  { E&dxM{`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rN'8,CV  
} ; gjzU%{T ?  
} ; y*!8[wASHq  
l p|`n  
DfX~}km  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =klfCFwP  
DD}YbuO7  
下面我们来剥离functor中的operator() #xw3a<z?u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K=> j+a5$  
pP%9MSCi  
return l(t) op r(t) <07]w$m/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mtc  -  
return op l(t) ]fSpG\yU  
return op l(t1, t2) 63QF1*gPH  
return l(t) op Q@[(0R1  
return l(t1, t2) op U~w8yMxX  
return l(t)[r(t)] KG GJ\r6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oG\lejO  
<B!DwMk;.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: NH4T*R)Vz  
单目: return f(l(t), r(t)); U6#9W}CE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %WPy c%I  
双目: return f(l(t)); ;Kh?iq n^  
return f(l(t1, t2)); B & ]GGy  
下面就是f的实现,以operator/为例 n7.85p@ua  
vs@u*4.Ut<  
struct meta_divide <8^ws90Y  
  { 5 p ,HkV  
template < typename T1, typename T2 > : . PRM+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [WI'oy  
  { EUW>8kw0  
  return t1 / t2; ~-UO^$M-  
} h:i FLSf  
} ; /4;Sxx-  
ji<(}d~L*  
这个工作可以让宏来做: :mhO/Bx  
N]-skz<v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >z7 3uKA(  
template < typename T1, typename T2 > \ e.W<pI,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; , [<$X{9  
以后可以直接用 thz[h5C?C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m#<Jr:-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Kw(S<~9-@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "q KVGd  
rDGrq9  
@sUec  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 v6ei47-  
n<1*cL:8B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :3{n(~  
class unary_op : public Rettype jp|*kBDq\  
  { 4I#@xm8)  
    Left l; qMw_`dC  
public : gA gF$H .  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z pDc~ebh  
_ jH./ @G  
template < typename T > sQ+s3x1y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0"Zxbgu)  
      { ,y@WFRsx  
      return FuncType::execute(l(t)); X^rFRk  
    } mY]o_\`  
cPkP/3I]h  
    template < typename T1, typename T2 > LI<Emez  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G8'  
      { ab`9MJc;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5!aI~(3<  
    }  FL b  
} ; g_0| `Sm  
n2|@Hz_  
0`Uw[Er&  
同样还可以申明一个binary_op =Y*@8=V  
>M0^R} v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pu_?) U  
class binary_op : public Rettype ]x(6^:D5  
  { Dl,sl>{  
    Left l; Sj o-Xf}  
Right r; w`v` aw]  
public : lbPn<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "&o"6ra }  
dnV&U%fO  
template < typename T > y`z4S,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,L4zhhl!_  
      { Yhjv[9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (?ULp{VPFl  
    } ^]Q.V  
 FjMKb  
    template < typename T1, typename T2 > ev4_}!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *9|p}q9n  
      { 2:<H)oB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JeF$ W!!{  
    } ]Inu'p\  
} ; ))<vCfuz2  
uG/'9C6Z  
&[SFl{fx>-  
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 ouO9%)zv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &PMfAo^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gk;hpO  
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。 QO>';ul5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7]ySj<1  
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。。。 aX*9T8H/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @pH6FXVGzt  
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) ]z#)XW3#i  
下面是修改过的unary_op w`fbUh6/  
5>UQ3hWo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ia-ht>F*;  
class unary_op k~I]Y,  
  { Jfo'iNOu  
Left l; %dzO*/8cWo  
  (F9e.QyWb  
public : D!ASO]  
#,97 ]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R_>.O?U4  
hwA&SS  
template < typename T > KP 6vb@(6  
  struct result_1 O#p_rfQ  
  { 5<Uh2c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W*Ow%$%2  
} ; %I{>H%CjE  
6J@,bB jVz  
template < typename T1, typename T2 > C%{2 sMJz  
  struct result_2 78 ]Kv^l^_  
  { ;?q}98-2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < Wp)Y  
} ; \3"B$Sp|=  
|MagK$o  
template < typename T1, typename T2 > kR:kn:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  \m+=|  
  { #`!mQSK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2 |JEGyDS-  
} +H *6:  
5 8 7;2  
template < typename T > #Ma:Av/ )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !0P:G#o-$  
  { w%..*+P  
  return OpClass::execute(lt(t)); JYmYX-  
} '.<c[Mp  
Gt _tL%  
} ; q'4P/2)va  
@vXXf/  
hc3tzB  
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 <&2<>*/.y  
好啦,现在才真正完美了。 nK)1.KVN  
现在在picker里面就可以这么添加了: TU58  
WRwx[[e6z  
template < typename Right > Hc[@c)DH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;yyR_N S  
  { +\;Ro18?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t_*x.{x-  
} {QaO\{J=  
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。 4; 0#Z^p  
!]E ]Xd<  
$ZZ?*I  
K=E+QvSG  
gat;Er  
十. bind VH<d[Mj  
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。 WPAUY<6f  
先来分析一下一段例子 ;\6@s3  
kPiY|EH  
mEu2@3^E }  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N ~fE&@-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ULBEe@ s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =wW M\f`=  
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。 |=0w_)Fa]  
我们来写个简单的。 </@5>hx/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x DN u'  
对于函数对象类的版本: j@^zK!mO  
Bg[yn<) ]  
template < typename Func > $Dx*[.M3>  
struct functor_trait zi_$roq=)  
  { ARt{ 2|  
typedef typename Func::result_type result_type; 8 hhMuh  
} ; z5 @i"%f  
对于无参数函数的版本: _+nk3-yQw  
Tx]p4wY:D  
template < typename Ret > :uB?h1|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b 9"t%R9/Q  
  { UN F\k1[  
typedef Ret result_type; WVhQ?2@}  
} ; !Ur.b @ke  
对于单参数函数的版本: 5c(g7N  
&4sz:y4T>  
template < typename Ret, typename V1 > e`H>}O/ai  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kX`m( N$  
  { N*6~$zl&  
typedef Ret result_type; o|vL:| 8Q  
} ; .-![ ra  
对于双参数函数的版本: ],[<^=|  
SZLugyZ2Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?e4H{Y/M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @: =vK?8L  
  { 8~t8^eBg  
typedef Ret result_type; 27+faR  
} ; 0^nF : F  
等等。。。 0Z]HH+Z;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T3<1{"&  
CGlEc  
template < typename Func > O(2c_!d  
struct func_return Eu~1t& 4  
  { wB' !@>db  
template < typename T > ,H,[ )8  
  struct result_1  f+ !J1  
  { Y?7GFkIP$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OFmHj]I7=  
} ; LAnC8O  
!OQ5AF$  
template < typename T1, typename T2 > @t1pB]O:  
  struct result_2 q5hE S  
  { mSYm18   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?Js4 \X!uJ  
} ; gq 3|vzNZ  
} ; B8"c+<b  
@#hvQ6u  
= M4:nt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +Ek1~i.  
9W]OtSG  
template < typename Func, typename aPicker > 1n}#54  
class binder_1 8> $=p4bf  
  { (n: A` ]  
Func fn; 9QB,%K_:4  
aPicker pk; _'1 ]CoR  
public : 9ZU^([@D  
@mxaZ5Vv}  
template < typename T > (!N2,1|  
  struct result_1 /SS~IhUX  
  { iu*&Jz)D>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =[!(s/+>L  
} ; vzbGLap#  
M  |h B[  
template < typename T1, typename T2 > j$XaO%y)  
  struct result_2 v=hn# U  
  { 60$;Q,]o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _h  \L6.  
} ; &Wb"/Hn2  
[q3zs_nz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <;W-!R759  
DCZG'eb  
template < typename T > CadIu x^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $oM>?h_ =  
  { 1L'Q;?&2H,  
  return fn(pk(t)); U9^1 A*  
} @R%qP>_  
template < typename T1, typename T2 > IQtQf_"e1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {r;_nMfH|[  
  { kRwUR34yc  
  return fn(pk(t1, t2)); X=abaKl  
} f~Pce||e  
} ; irq{ 21  
IvkYM`%  
::#[lw  
一目了然不是么? 9$e$L~I#u  
最后实现bind .;Gx.}ITG6  
7=u Gf$/  
0asP,)i  
template < typename Func, typename aPicker > {D..(f1*u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ri_2@U-  
  { ~CV.Ci.dG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :;+_<pk  
} ( >ze{T|  
F <6(Hw#>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }v|_]   
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。 +_pfBJ_$%  
XR7v\rd  
十一. phoenix rFzj\%xa[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tN\I2wm  
o@.{|j  
for_each(v.begin(), v.end(), w}OBp^V^  
( cUG^^3!  
do_ F@q9UlfB-  
[ /Mw;oP{&b  
  cout << _1 <<   " , "  dm=?o  
] r"{jrBK$  
.while_( -- _1), ! M CV@5$  
cout << var( " \n " ) uo2k  
) :*|Ua%L_  
); .AO-S)wHR  
b=2:\F  
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: <&) hg:  
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 V,Nu!$)J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wL, -"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #>)z}a]  
\ HUDZ2 s  
j[A(@ w"  
template < typename Cond, typename Actor > c?_7e9}2  
class do_while 1 /{~t[*.  
  { h6O'"  
Cond cd; !a:e=b7g  
Actor act; @M-w8!.~  
public : }}]Lf3;  
template < typename T > _Y&.Nw  
  struct result_1 6=$<R4B  
  { ]jVE  
  typedef int result_type; xl,% Z~[  
} ; "h[)5V{  
1`L.$T,1!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $"|r7n5[  
5m0lk|`  
template < typename T > %} zkmEY.e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4D<C;>*/b  
  { O<L=N-  
  do U*Y]cohh  
    { 2/V%jS[4#y  
  act(t); |T/OOIA=sI  
  } Zv9JkY=+@  
  while (cd(t)); 9XDSL[[  
  return   0 ; x X3I`  
} Q[NoFZ V!  
} ; Ym\<@[3+!  
!\1)?&y9j  
jR[c3EA ;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &a=rJvnIO&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 25vjn 1$sW  
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。 (T pnJq  
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。 w8Z#]kRv  
下面就是产生这个functor的类: `3VI9GmQ  
>}~[ew  
Q0jg(=9wP  
template < typename Actor > ]nRf%Vi8g  
class do_while_actor 57;0,k5Gy  
  { 5,^DT15a4P  
Actor act; hLZf A rq}  
public : A_U=`M=-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XtZd% #2},  
ibQ xL3  
template < typename Cond > +kYp!00  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]k]bLyz\J  
} ; 3>L5TYa  
}MMKOr(  
\ Xh C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )6p6<y  
最后,是那个do_ Nb ~J'"  
b,+KXx  
zT&"rcT">  
class do_while_invoker #>:S&R?2t  
  { :nb|WgEc  
public : EFVZAY"+!;  
template < typename Actor > Et }%)M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K{DmMi];I  
  { !=,zy  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]W Yub1  
} ?K2EK'-q  
} do_; t~K[`=G\ex  
5ta;CG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0F- +)S?M[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Uq'W<.v 5  
最后来说说怎么处理break和continue S{e3aqT#N  
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。 9<3}zwJ  
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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