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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,cPNZ-%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &o{I9MD  
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, Oe4 l` =2  
0-pLCf  
Z]DO  
CXks~b3SD  
  class filler g66=3c9</6  
  { x^Tjs<#  
public : [?x9NQ{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WLW'.  
} ; s|Ls  
hO(8v&ns3  
lA {  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s:lar4>kM  
]2(vO0~  
_ vVw2HH  
QLH&WF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -Bbg'=QZa  
SQ| pH"  
tt%Zwf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r?Jxl<  
kCfSF%W&  
qH!}oPeU'  
VvN52 qeL  
二. 战前分析 <$wh@$PK  
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。 ATCFdtNc  
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 } [}u5T`w>  
0cZyO$.  
dl;~-'0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v'Ce|.;  
  /* --------------------------------------------- */ Dww]D|M  
vector < int *> vp( 10 ); r \H+=2E'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Uov%12  
/* --------------------------------------------- */ Mm`jk%:%]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); au7%K5  
/* --------------------------------------------- */ *k==2figz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g]85[xz  
  /* --------------------------------------------- */ )hm U/E@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JL $6Fw;  
/* --------------------------------------------- */ fpf1^ TZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _6"vPN  
Pc >$[kT0  
WRU/^g3O@'  
O%5cMz?eU  
看了之后,我们可以思考一些问题: T:o!H Xdj^  
1._1, _2是什么? :zfnp,Gv  
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。 gP8Fe =]  
2._1 = 1是在做什么? 0fA42*s;  
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。 ]#R'hL%f  
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。 ^@ s!"c  
:J]S+tQ)  
+Q_(wR"FS  
三. 动工 =Xze).g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #m?GBr%k  
"6_#APoP  
@Tb T  
9|WBJ6  
template < typename T > _'<V<OjVM!  
class assignment g0Qg]F5D~  
  { - {<`Z  
T value; kRs[H xI3  
public : ~r;da9  
assignment( const T & v) : value(v) {} %y.9S=,v,  
template < typename T2 > &;L4Cj$ q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pq_DYG]  
} ; ~K%]9  
K:yS24\ %  
mE)65@3%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  {Uxa h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !3U1HS-i62  
QwXM<qG*  
Hn)K;?H4  
!P/ ]o  
  class holder  =<fH RX`  
  { b9ysxuUdS  
public : *}R5=r0  
template < typename T > 6-va;G9Fc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qd{o64;|  
  { pcXY6[#N  
  return assignment < T > (t); #n%?}  
} nN>D=a"&F  
} ; 1Lz`.%k`:  
o/buU{)y  
0CS^S1/[B`  
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: HVz-i{M  
F48:mfj1r  
  static holder _1; FQNhn+A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zMs]9o  
7Z5,(dH>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ht+ng  
而不用手动写一个函数对象。 L(TO5Y]  
zk5sAHQ  
@z"Zj 3ti  
g! ~&PT)*  
四. 问题分析 hY+3PNiI@  
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。 &b,.W; +  
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。 C0/s/p'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ht? u{\p@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 udtsq"U_%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X@Eq5s  
}`6-^lj  
五. 问题1:一致性 VOwt2&mZ  
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?| ?2[=llS4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fOiLb.BW  
T~8` {^  
struct holder AbUU#C7  
  { @iB**zR/  
  // ,'5P[-  
  template < typename T > /b6Y~YbgU  
T &   operator ()( const T & r) const eHK}U+"\  
  { &<@ { d  
  return (T & )r;  /Z! ,1  
} ,]Yjo>`tW  
} ; + EG.p  
&=fBqod  
这样的话assignment也必须相应改动: /eDah3%d  
R<LW*8  
template < typename Left, typename Right > X0b :Oiw  
class assignment :i0xer  
  { a8M.EFa:  
Left l; DamLkkoA  
Right r; 0K>rc1dy  
public : 9F0B-aZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7}Z.g9<  
template < typename T2 > QI~s~j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \sHM[n F0  
} ; g_;5"  
.Y'kDuUu  
同时,holder的operator=也需要改动: B;4hI?  
-qfd)A6]  
template < typename T > 9UOx~Ty  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1j o.d  
  { %_M B-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~U*2h =]  
} ']$ttfJB  
<9-tA\`8N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N rVQK}%K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dDW],d}B;  
7qon:]b4  
return l(rhs) = r; U"-mLv"|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  &N0W!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v3S{dX<  
25ul,t_Du  
template < typename Tp > GEA@AD=^f  
class constant_t %xxe U  
  { Bp^>R`,  
  const Tp t; *Dh.'bB!  
public : T1PWFw\GH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b9EJLD  
template < typename T > +>z/54R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ec1snMY  
  { 8v1asFxs.  
  return t; ]gTa TY  
} )_+"  
} ; {ZbeF#*"  
~FZLA}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  _+|*  
下面就可以修改holder的operator=了 fouy??  
'7>Vmr 6  
template < typename T > 8(KsU,%d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jR@-h"2*A  
  { dcU|y%k%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i/O!bq[o  
} po=*%Zs*T  
>~BU<#  
同时也要修改assignment的operator() (n"M)  
K!|=)G3.`  
template < typename T2 > e hxtNjA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;oh88,*'  
现在代码看起来就很一致了。 Q C~~  
"4g1I<  
六. 问题2:链式操作 1{o CMq/v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -# <,i '  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 z-7F,$  
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。 P%Q}R[Q  
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。 VmBLNM?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g?j"d{.9t  
HxZ4t  
template < typename T > \_x)E]D  
struct result_1 2yq.<Wz<  
  { ui9gt"qS`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e-qr d  
} ; 68I4MZK>4  
H _3gVrP_  
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: !}1n?~]`  
2"<}9A<Xs  
template < typename T > wk9tJ#}  
struct   ref U45/%?kE)  
  {  C&e  
typedef T & reference; % Pa-fee  
} ; _nx|ZJ  
template < typename T > H:[z#f|t  
struct   ref < T &> *tRJ=  
  { "45BOw&72G  
typedef T & reference; qh.c#t  
} ; J\;~(: ~  
NLz$jk%=g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qs% f6rL  
l*X5<b9  
template < typename T > r`<e vwIe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MIR17%G  
  { Q&QR{?PMD  
  return l(t) = r(t); 7/*; rT  
} $S,Uoh  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6_XX[.%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T7W+K7kbI  
*ac#wEd  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ppV\FQ{K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e6F:['j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FswFY7 8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cz T@txF  
最后的布局是: dk(-yv'  
                Add v(: VUo]H  
              /   \ Zfb:>J@h6  
            Divide   5 (n`\b47  
            /   \ #=O0-si ]P  
          _1     3 B;K{Vo:C  
似乎一切都解决了?不。 !)\`U/.W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xE6y9"}!h  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 S0 yPg9v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: er qm=)  
P$pl  
template < typename Right > wfZ 'T#1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ak_;GvC!  
Right & rt) const yS3x))  
  { Sl$dXB@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pp{);  
} }`_2fJ6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "lz!'~im  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *Lh0E/5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "(C }Dn#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e<C5}#wt  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 n[iil$VKh  
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? 5;|9bWH  
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: 1qQgAhoY  
rg'? ?rq  
template < class Action > )(ma  
class picker : public Action Gf%o|kX]  
  { `8y &  
public : M?\)&2f[Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F~DG:x~  
  // all the operator overloaded Ffhbs D  
} ; g{D&|qWj  
ol YSr .Q`  
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。 "QlCcH`g  
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: u!@P,,NY  
\7C >4  
template < typename Right > ?%LD1 <ya  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {UUVN/$  
  { ;^*^ :L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {:oZ&y)Ac  
} g Sa,A  
#!hpe^t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tlcA\+%)  
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。 }6S4yepl  
+2?0]6EQ  
template < typename T >   struct picker_maker jOuv\$  
  { Y3Qq'FN!I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 96PVn  
} ; 1L9^N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pDKJLa  
  { W*s`1O>  
typedef picker < T > result; =~arj  
} ; r2<+ =INn  
_*;cwMne-  
下面总的结构就有了: Zq`bd55~  
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。 I{Kc{MXn  
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。 z)]EB6uRg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ke/P [fo  
至此链式操作完美实现。 i5wA=K_  
@qe>ph[UA  
43)9iDmJ8<  
七. 问题3 '&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。 B{K'"uC  
 $}F]pa[  
template < typename T1, typename T2 > g9 yCd(2<5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Qr P.l#pZ  
  { P"]+6sm&es  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); EjF}yuq[  
} hZ#tB  
,U tw!]  
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: CX:^]wY  
FQ87[| S  
template < typename T1, typename T2 > ^twv0>vEo  
struct result_2 woT"9_tN  
  { bF Vd v&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6d.m@T6~  
} ; @t2 Q5c  
SKtEEFyIR_  
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? $e;!nI;z  
这个差事就留给了holder自己。 *.+>ur?t  
    y-@!, @e  
g SwG=e\  
template < int Order > I{AU,  
class holder; jQr~@15J#  
template <> $XI<s$P%(%  
class holder < 1 > U-? ^B*<  
  { I/> IB   
public : $Us@fJr  
template < typename T > n=SZ8Rj7  
  struct result_1 ,G:4H%?  
  { zo5.}mr+  
  typedef T & result; F*w|/-e  
} ; Ly<;x^D  
template < typename T1, typename T2 > YH[_0!JY^  
  struct result_2 EGDE4n5>I  
  { 5]Ra?rF  
  typedef T1 & result; `MwQ6%lf  
} ; Gzfb|9 ,q  
template < typename T > FKx9$B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p%ZiTrA1&D  
  { pd;-z  
  return (T & )r; 6nfkZvn  
} '?>eW 2d  
template < typename T1, typename T2 > 1h#k&r#*3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qN0#=X  
  { M+E5PZ|_  
  return (T1 & )r1; &Kv evPF  
} 4GfLS.Ip  
} ; /SKr.S61e  
W@C56fCa  
template <> q5!l(QL.  
class holder < 2 > n>0dz#  
  { ]~.J@ 1?  
public : Z+dR(9otH3  
template < typename T > 5 muW*7  
  struct result_1 Gh|!FRK[$  
  { X@:fW  @  
  typedef T & result; /T(\}Z  
} ; G}-.xj]  
template < typename T1, typename T2 > 4d 3Znpf  
  struct result_2 &v-V_.0(H  
  { /C:'qhY,  
  typedef T2 & result; xI4I1"/  
} ; u/[]g+  
template < typename T > *D{/p/|[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0xxzhlKNL  
  { A]+h<Y~}  
  return (T & )r; ,?`1ve_K<  
} IeB6r+4|  
template < typename T1, typename T2 > NslA/"*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m3(T0.j0P  
  { -n *>zGc  
  return (T2 & )r2; :]^P ^khK  
} 9sCk\`n  
} ; 8$v7|S6 z  
W^ :/0WR  
z^/GTY  
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> >。 ]Z-oUO Z<k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $ tNhwF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "k<:a2R  
1 (i>Vt.+  
return l(i, j) = r(i, j); 6{$dFwl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bQy%$7UmX,  
P082.:q"  
  return ( int & )i; 2E2}|: ||&  
  return ( int & )j; '^l^gW/|\  
最后执行i = j; i f<<lq  
可见,参数被正确的选择了。 ]X~g@O{>_  
)h0E$*  
=]QH78\3  
7Hl_[n|  
^CPfo/!  
八. 中期总结 M91lV(Z   
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<| l \]w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KF_Wu}q d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^A[`NYK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '98h<(@]  
~{vdP=/WP  
MgQU6O<  
"-n%874IT  
3> #mO}\  
6eT'[Umx  
九. 简化 GWInN8.5  
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。 ZGpTw[5ql  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @pG lWw9*  
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: uT}TSwgp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b3b~T]]  
  +-*/&|^等 8q [c  
2. 返回引用。 kr(<Y|  
  =,各种复合赋值等 ^dnz=FB  
3. 返回固定类型。 mp,e9Nd;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r^A#[-VyNP  
4. 原样返回。 '95E;RV&  
  operator, BO4 K#H7  
5. 返回解引用的类型。 0O#B'Uu  
  operator*(单目) ! F <] T  
6. 返回地址。 0R}Sw[M.  
  operator&(单目) \`/E !ub  
7. 下表访问返回类型。 ,![Du::1  
  operator[] !wd'::C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t\pK`DM-[  
  operator<<和operator>> gXu^"  
 oKYhE  
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。 Q*:h/Lhb&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FGwnESCC  
bqrJP3  
template < typename Left > 'xbERu(Y  
struct value_return 43>9)t  
  { qEJ8o.D-=  
template < typename T > ,MM>cOQ  
  struct result_1 Hs%QEvZl  
  { #$=8g RZj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n#>.\F  
} ; hDljY!P>p  
>7nV$.5S  
template < typename T1, typename T2 > rg5]`-!=  
  struct result_2 y|6@-:B.  
  { zr.+'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .%?- As  
} ; H^D 3NuUC  
} ; TF=k(@9J?  
wb6L? t  
ahNX/3; y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Kx- s0cw  
f6B-~x<l  
下面我们来剥离functor中的operator() \\S/ NA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fey*la Xq  
n @ &"+  
return l(t) op r(t) *BLe3dok(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3vdu;W=Sz  
return op l(t) :}@C9pqr2  
return op l(t1, t2) zb;(?!Bd#  
return l(t) op Q(|PZn g  
return l(t1, t2) op o)%-l4S  
return l(t)[r(t)] ,-(T"Ph<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] id;#{O$  
b96t0w!cs  
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: 7uPZuXHxcu  
单目: return f(l(t), r(t)); r$GPYyHK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z5G]p4  
双目: return f(l(t)); U*3A M_w  
return f(l(t1, t2)); R:'Ou:Mh  
下面就是f的实现,以operator/为例 )MWUS;O<  
A%Bgp?B  
struct meta_divide z\fW )/  
  { 0R HS]cN  
template < typename T1, typename T2 > khU6*`lQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7/H^<%;y  
  { fJN*s  
  return t1 / t2; C.J`8@a]?  
} Oj4v#GK]  
} ; 4\LZD{  
rv9B}%e  
这个工作可以让宏来做: #NvQmz?J?  
b TLMd$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FXP6zHsV  
template < typename T1, typename T2 > \ b?_e+:\UV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ih.rC>)rx  
以后可以直接用 Y5dD|]F|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]} 61vV  
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 q$r&4s)To  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) sl/=g   
z Yw;q3"  
U;xu/xDRi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I=K!)X$  
}]AT _bh,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @j O4EEe:  
class unary_op : public Rettype v*E(/}<v  
  { 5Sr4-F+@%  
    Left l; V0K16#}1gM  
public : nX0HT )}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {?E<](+0  
 _e%dM  
template < typename T > v" }WP34  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jY7=mAd  
      { *YWk1Cwjo  
      return FuncType::execute(l(t)); 00ofHZ  
    } Btj#EoSI_  
[SVhtrx|%  
    template < typename T1, typename T2 > )4l>XlQ&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xfjd5J7'  
      { #/Ruz'H1>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vr=~M?  
    } lT2 4JhJ#  
} ; M)&Io6>  
? ^M /[@  
*LANGQ"2(i  
同样还可以申明一个binary_op &59F8JgJ  
.it#`Yz;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /~De2mq1   
class binary_op : public Rettype bEm7QgV{X  
  { *5_V*v6  
    Left l; ~q)u(W C|  
Right r; 7kKuZW@K-  
public : 0ZMJ(C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M=OCz gj  
XZ`:wmc|  
template < typename T > 3jjMY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r-}-C!  
      { 0}{'C5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7 8Vcu'j&_  
    } hi ~}  
o*">KqU`b  
    template < typename T1, typename T2 > Dj i^+;"&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WJ |:kuF  
      { f`jc#f5+'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nVE9^')8V  
    } MtS3p>4  
} ; v2Bzx/F:  
dBSbu=^$)  
 v,=v  
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 Lxv6!?v|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a5@z:i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >nzu],U  
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。 T.REq4<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M|q~6oM  
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。。。 #]CFA9 z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +Y}V3(w9X  
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) `ltN,?/  
下面是修改过的unary_op <Mx0\b!  
7FLXx?nLY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )=J5\3O*x  
class unary_op ?+~cA^-3T  
  { O}Hf62"  
Left l; fH\X  
  $= B8qZ+  
public : |Os6V<u"  
!d,8kG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qck| #tc  
u7fK1 ^O  
template < typename T > S${Zzt"  
  struct result_1 7Ym(n8  
  { oRM)% N#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yw'NX5#)g  
} ; ).5RPAP  
Df4+^B,1  
template < typename T1, typename T2 > hoM|P8 }rh  
  struct result_2 k1^\|   
  { LJFG0 W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ej=3/RBsV  
} ; Tlq-m2]  
'm3t|:nMU  
template < typename T1, typename T2 > X T[zj <&_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .B72C[' c  
  { hB9Ee@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .pPm~2]z  
} R!(ZMRMn  
>(r{7Qg  
template < typename T > sa1h%<   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \3Pv# )  
  { ~j>D=!  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0v)bA}k  
} %zBCq"y  
 Es5f*P0  
} ; (xl\J/  
+JRF0T  
+k\Uf*wh  
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 }|\d+V2On  
好啦,现在才真正完美了。 /PzcvN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 31WC=ur5  
:#5xA?=* S  
template < typename Right > oVvc?P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h.eM RdlO  
  { @L/o\pvc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @I`C#~  
} ritBU:6  
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。 m2~&#c\  
Wy .IcWK  
&;i "P  
;G |i^  
^n1%OzGK#  
十. bind A#8q2n270*  
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。 KLoE&ds  
先来分析一下一段例子 JyLa#\ R  
O.G'?m<: #  
O.`Jl%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #[{3} %b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N_eX/ux  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q  h/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。 }`(N:p  
我们来写个简单的。 ;0rGiWC#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xu5ia|gYz7  
对于函数对象类的版本: NLS"eD m  
x5}'7,A  
template < typename Func > v+ 7kU=  
struct functor_trait #:jb*d?  
  { {\H/y c|@  
typedef typename Func::result_type result_type; 54lu2gD'  
} ; ~{hxR)x9  
对于无参数函数的版本: gTl<wo +  
az0<5 Bq)  
template < typename Ret > }jH7iyjD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o?L'Pg  
  { uvDzKMw~R  
typedef Ret result_type; &QRE"_g  
} ; Q;11N7+  
对于单参数函数的版本: c 'uhK8|  
Hy.AyU|L  
template < typename Ret, typename V1 > ~Q {QM:k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !oPq?lW9  
  { N`iwC!  
typedef Ret result_type; PZxAH9 S?  
} ; <+MyZM(z>  
对于双参数函数的版本: ]i(-I <`  
8Jf.ECQT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9. 'h^#C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4iA Z+l5&  
  { 'c2W}$q  
typedef Ret result_type; XU!2YO)t;!  
} ; -9N@$+T  
等等。。。 S/|,u`g-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :B3[:MpL}  
j',W 64  
template < typename Func > k@zy  
struct func_return *eI)Z=8  
  { [Wd-Zn%  
template < typename T > b@RHc!,>jV  
  struct result_1 `&\Q +W  
  { theZ]5_C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ahx>q  
} ; JB!:JML  
sn7AR88M;  
template < typename T1, typename T2 > |*Z$E$k:  
  struct result_2 Lg8nj< TF  
  { *I}`dC[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'iLpE7  
} ; 4tL<q_  
} ; ~ wg:!VWA)  
QXCH(5as  
720P jQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DZzN>9<)^  
l/;X?g5+  
template < typename Func, typename aPicker > :0Z^uuk`gq  
class binder_1 ?X@fKAj  
  { n]8<DX99Q0  
Func fn; %X#zj"  
aPicker pk; ~l;[@jsw F  
public : f{SB1M   
)`^p%k  
template < typename T > 6'\6OsH  
  struct result_1 }VDqj}is  
  { wFG3KzEq ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *s@Qtgu  
} ; 74!oe u.>  
8r3A~  
template < typename T1, typename T2 > z-M3  
  struct result_2  >S$Z  
  { ss;R8:5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xsWur(>]  
} ; 5 ae2<Y=  
F~A'X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [O: !(G je  
SG6sw]x  
template < typename T > Bl=tYp|a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9UvXC)R1  
  { eQQ>  
  return fn(pk(t)); ^CwR!I.D}4  
} [+qCs7'  
template < typename T1, typename T2 > v[Kxja;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g{5A4|_7  
  { C8F7bG8c  
  return fn(pk(t1, t2)); sz9L8f2  
} CI3XzH\IX*  
} ; Z7 E  
'X shmZ0&  
qzb<J=FAU  
一目了然不是么? DTWD |M  
最后实现bind K~ ;45Z2  
'\jd#Kn'h  
(b`]M`Fc  
template < typename Func, typename aPicker > Nk {XdrY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T|tOTk  
  { r|,i'T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GF3/RT9  
} GR\5WypoJ  
DY[$"8Kxcp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YM5fyv?  
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。 y"Nsh>h  
.*elggM  
十一. phoenix 2h?uNW(0Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mrX^2SR  
WxF:~{  
for_each(v.begin(), v.end(), aL\nT XakX  
( j <o3JV  
do_ p !s}=wI `  
[ 8Jz:^k:  
  cout << _1 <<   " , " #A]-ax?Qc}  
] k}~O}~-  
.while_( -- _1), 1bGopi/  
cout << var( " \n " ) %#$EP7"J  
)   zxp`  
); ^iQn'++Q  
2)j0Ai%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s3W@WH^.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ak:c rrkx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7'OtruJ   
那么我们就照着这个思路来实现吧: TRsE %  
ngGO0  
vf8\i-U=  
template < typename Cond, typename Actor > _'#x^D  
class do_while Y@ZaJ@%9@  
  { xU%w=0z <  
Cond cd; _V\Bp=9W  
Actor act; dg^L=  
public : je]}R>[r5  
template < typename T > iDf,e Kk$'  
  struct result_1 )#LpCM,a  
  { 5Ba[k[b^  
  typedef int result_type; dMrd_1  
} ; 5O`dO9g}$  
f-r] |k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7#wn<HDY%  
8XsguC  
template < typename T > &d'Awvy0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *3D%<kVl  
  { 0q&'(-{s1  
  do ><=gV~7lx  
    { 1 E22R  
  act(t); eAqz3#_My  
  } @u1zB:  
  while (cd(t)); v(p mI b{  
  return   0 ; ]^6c8sgnR  
} ;U_QvN|  
} ; Wq^qpN)5Y  
w^]6w\p  
UQ4% Xp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hUm'8)OJ  
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。 d[;.r  
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。 \w'*z&`W9  
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。 ;*,f<  
下面就是产生这个functor的类: ,6r{VLN  
B*E2.\~  
pFJB'=c  
template < typename Actor > #]'rz,E<  
class do_while_actor san,|yrMn  
  { ]~\sA  
Actor act; qgDRu]ba  
public : }mZwd_cK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <r3J0)r}  
JCW\ *R  
template < typename Cond > <EST?.@~+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |`;54_f  
} ; It75R}B   
!\ g+8>  
Zc?ppO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ox ;  
最后,是那个do_ 3 zn W=  
E#F/88(  
*@TZ+{t  
class do_while_invoker kkK kf'  
  { t>H`X~SR?  
public : K).n.:vYZ  
template < typename Actor > mRZ :ie  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]f1{n  
  { YX*Qd$chZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); OaL\w D^  
} 7h)iu9j  
} do_; K+6e?5t  
qL94SW;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )TmHhNo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ldn8  
最后来说说怎么处理break和continue CXCpqcC  
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。 Dnc<sd;  
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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