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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OtZc;c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v 6KRE3:V  
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, @y(<4kLz  
CC,CKb  
Ms14]M[\  
4Bk9d\z  
  class filler C(}N*e1  
  { 'yNS(Bg=  
public : z65Q"A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -;j ' =?  
} ; 69$gPY'3  
y8$I=  
Sq[LwJ  
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_xJT^10  
J1"16Uu  
wAF<_NG#  
tPaNhm[-q7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B;c2gu  
:EV*8{:aLU  
R_2T"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Xhp={p;  
IM=3n%6  
m#`1.5%  
XB;C~:  
二. 战前分析 =H;F{J "  
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。 !pxOhO.V  
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 {3eg4j.Z  
fzZ`O{$8  
D]+]Br8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X{ f#kB]w  
  /* --------------------------------------------- */ L&hv:+3N  
vector < int *> vp( 10 ); AYGe`{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A8T8+M:  
/* --------------------------------------------- */ K(}g!iT)~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EGxCNB  
/* --------------------------------------------- */ b E6bx6=u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9y?)Ga  
  /* --------------------------------------------- */ odh cU5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wf2v9.;X:<  
/* --------------------------------------------- */ q#\4/Dt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >!W H%J  
Dy|)u1?  
X ;Cl8  
uYCWsw/  
看了之后,我们可以思考一些问题: x&*2R#Ai  
1._1, _2是什么? og`K! d~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hj,yl&  
2._1 = 1是在做什么? %gEgp Jd  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ";;Nc>-Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v@Qfx V2  
@G^m+-  
Hv-f :P O  
三. 动工 GD0Q`gWNe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OE=.@Ry"  
vbEO pYCS  
T!N v  
Ni>!b6 Z`[  
template < typename T > w@x||K=Z  
class assignment v,d'SR.  
  { d-`z1'  
T value; :: s k)  
public : <lTLz$QE  
assignment( const T & v) : value(v) {} #Q@~ TW  
template < typename T2 > xjh(;S'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >hO9b;F}  
} ; zI"1.^Trn  
JKA%$l0  
97vQM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S!h=HE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K)W:@,*  
ZKt`>KZ  
Yht |^ =a  
Z $Fm73  
  class holder R\-]t{t`  
  { ..Bf-)w  
public : Xxr"Gc[  
template < typename T > rIeOli:<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LC})aV|  
  { |p`}vRv Uh  
  return assignment < T > (t); nQ#NW8*Fs  
} ZoR6f\2M  
} ; 6e%ZNw{#=  
=0mn6b9-=  
?g4S51zpp  
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: l7#2 e ORm  
5xhYOwQBo  
  static holder _1; R5=M{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i2E@5 v=|Y  
PO*0jO;%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); " TC:O^X  
而不用手动写一个函数对象。 oAgU rl;R  
5DL(#9F8b9  
.*&F  
ht2J, 1t  
四. 问题分析 }aL&3[>>  
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。 SW7AG;c=  
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。 UB w*}p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $l_\9J913  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _ ($U\FW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7{p6&xXx  
NIG* }[}P  
五. 问题1:一致性 L[tq@[(IJ  
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%vG7o,#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 APyH.]mQ  
EN5F*s@r  
struct holder Y%^qt]u.8  
  { qVE <voB8  
  // R|[gEavFl  
  template < typename T > gP`CQ0t  
T &   operator ()( const T & r) const d "25e"(~F  
  { PAXm  
  return (T & )r; :"gu=u!  
}  ?%*p!m  
} ; :kvQ3E0  
V^< Zs//7  
这样的话assignment也必须相应改动: pYh\l.@qf  
yM*_"z!L  
template < typename Left, typename Right > y>0Gmr  
class assignment FiKGB\_]  
  { |Q$Dj!!1P  
Left l; ?u>A2Vc!  
Right r; %*OQH?pyx}  
public : Q-KBQc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fvRqt)Ks  
template < typename T2 > ]v l?J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e17]{6y  
} ;  NmTo/5s  
ZQAiuea  
同时,holder的operator=也需要改动: vG~JK[  
s#FX2r3=Fg  
template < typename T > J7wIA3.O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o,'Fz?[T%  
  { MH=Ld=i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p. KT=dZT  
} T:g%b @  
*d:$vaL  
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。 d(C5i8d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e6Kyu*  
R]0tG   
return l(rhs) = r; (3&P8ZGNR  
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。 L=&}s[5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ; jrmr`l=  
 tk+4noA  
template < typename Tp > Wa9yyc  
class constant_t W!JEl|]  
  { %v[KLMo'(  
  const Tp t; D&1(qi=x&  
public : ]xPy-j6C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !ezy  v`  
template < typename T > Ks-$([_F   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n$<n Yr`X  
  { 6foiN W+  
  return t; {Gw{W&<  
} r-,u)zf"  
} ; *9 (E0"  
r |2{( +  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c"P:p%\m&u  
下面就可以修改holder的operator=了 @4$la'XSx  
LeYI<a@n@$  
template < typename T > gdS@NUM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ($t;Xab  
  { XRi37|p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eg"A?S  
} c| X }[  
Q}#xfrprF  
同时也要修改assignment的operator() y<PQ$D)  
6ipQx/IQ  
template < typename T2 > ~-'-<-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gSkY c{b  
现在代码看起来就很一致了。 <GSp%r  
_+}f@&"  
六. 问题2:链式操作 }j{Z &(K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "p[3^<~uQ  
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。 ^(KDtc  
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。 t?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。 XoGOY|2`6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qUk-BG8^  
}O2P>Z?V  
template < typename T > luJNdA:t&  
struct result_1 De<i 8/^=  
  { GjbOc   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _po5j;"_O  
} ; rLA^ &P:  
(V0KmNCW`  
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: t:n$9WB)  
I7W?}bR*6  
template < typename T > *S'?u_Y7  
struct   ref h$p}/A  
  { 5>h/LE]"  
typedef T & reference; "8E=*2fcw  
} ; =.qPjp_Qd  
template < typename T > 37 *2/N2  
struct   ref < T &> X39%O'  
  { S 9;FD3  
typedef T & reference; Bnw^W _  
} ; <DhuY/o  
+1c[!;'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H=9{|%iS  
l@`n4U.Gwl  
template < typename T > {dlG3P='`f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q><wzCnRu~  
  { ;A0ZcgF  
  return l(t) = r(t); ={50>WXE  
} P>Ru  
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。 ;8w CQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N!<X% Ym  
6\? 2=dNX  
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 f;!L\$yKy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HBA|NV3.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sn+ kFvk}S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n!U1cB{  
最后的布局是: 6n H'NNS:J  
                Add w I[Hoi V  
              /   \ Nhtc^DX  
            Divide   5 WLH ;{  
            /   \ &:~9'-O  
          _1     3 /*G bl  
似乎一切都解决了?不。 .g_^! t  
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。 'l3 DP  
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。 3dgPP@7d$  
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:  KON^  
Rb0{W]opt+  
template < typename Right > 1";s #Jq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KBA& s  
Right & rt) const Z>*a:|  
  { L%Ms?`i,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sTvw@o *  
} uEkGo5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;aH3{TS  
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。 2#Qw  
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。 W+Ou%uv}S  
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。 :\^jIKvZ  
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。 W>u{JgY  
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? sHQO*[[  
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: 9TEAM<b;  
J\Tu=f)  
template < class Action > vnqLcNB H  
class picker : public Action  3bHB$n  
  { 4}0Ry\ 6  
public : %0vWyU:K9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~SI G0U8  
  // all the operator overloaded ;8b!T -K  
} ; 3!8u  
+kq+x6&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fFXnD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9&s>RJ  
J 2k4k  
template < typename Right > 28j/K=0(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vZPBjloT!.  
  { =+H,}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dy{lgT0k  
} :W$- b  
-4obX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2`Ihrz6  
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。 k|$?b7)"@  
bpa'`sf  
template < typename T >   struct picker_maker PmtXD6p3(  
  { Lc(eY{CY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [{zfI`6  
} ; BY@l:y4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yi <1z:\  
  { (^58$IW71  
typedef picker < T > result; zX6Q7Bc  
} ; x#hSN|'"  
[J55%N;#1  
下面总的结构就有了: TV/EC#48  
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。 BC#O.93`  
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。 (~fv;}}v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4ZkaH(a1  
至此链式操作完美实现。 Xm<|m#  
+]Ev  
DeI3(o7  
七. 问题3 u[nLrEnD  
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。 YR[I,j  
9x eg,#1  
template < typename T1, typename T2 > N(P2Lo{JF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [MF&x9Ss?%  
  { >[Tt'.S!?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RL*b4 7,  
} : Xu9` 5  
gP>W* ]0r1  
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: % zO>]f&  
[rz5tfMp  
template < typename T1, typename T2 > H;#C NB<e  
struct result_2 /h@3R[k  
  { AB<%GzW0(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NHe[,nIV  
} ; U#{(*)qr  
Hx n#vAc  
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? gw$?&[wY  
这个差事就留给了holder自己。 arvKJmD  
    R: [#OH.c  
]1M Z:]k  
template < int Order > 0D0uzUD-  
class holder; N$u: !  
template <> 6#ktw)e  
class holder < 1 > MjK<n[.  
  { Uy?X-"UR  
public : 55=YM'5]  
template < typename T > 3E}j*lo  
  struct result_1 1v*N]}`HU  
  { 5uJ!)Q  
  typedef T & result; #k,.xMJ~  
} ; 0n\AUgVPF  
template < typename T1, typename T2 > z'\BZ5riX<  
  struct result_2 l nJ  
  { Q x&7Ceu"  
  typedef T1 & result; mZ.gS1Dq  
} ; $"va8,  
template < typename T > qRq4PQ@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uUe#+[bD  
  { A o@WTs9  
  return (T & )r; <4CqG4}Y  
} m= %KaRI  
template < typename T1, typename T2 > +o35${  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]`|;ZQiD  
  { bD?gwhAKA  
  return (T1 & )r1; { T<[-"h  
} {U4{v=,!I  
} ; |hX\ep   
R7c42L\QA  
template <> D`U,T& @  
class holder < 2 > qC q?`0&#  
  { n*Hx"2XF  
public : 9%riB/vkrF  
template < typename T > S'`RP2P  
  struct result_1 ,rOh*ebF  
  { :d~mlyFI6P  
  typedef T & result; uc LDl  
} ; 'C@yJf  
template < typename T1, typename T2 > %BQ?DTtb7'  
  struct result_2 W,:j >v g  
  { 09i7 7  
  typedef T2 & result; Vddod  
} ; 8C*xrg#g:  
template < typename T > sXYXBX[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5C9 .h:c4y  
  { rS+ >oP}  
  return (T & )r; olm'_ {{  
} 'a$/ !~X  
template < typename T1, typename T2 > |)mUO:*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XW+-E^d  
  { X|L_}Q7  
  return (T2 & )r2; Z% ]LZ/O8  
} w^:@g~  
} ; 5i'KGL  
"2 D{X  
QBA{*@ A-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z{2QDjAI;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,+x\NY2d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hl2|Ec  
@KJmNM1]V  
return l(i, j) = r(i, j); &a6-+r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;CuL1N#I  
G]dHYxG  
  return ( int & )i; e~nh95  
  return ( int & )j; 0*j\i@  
最后执行i = j; 3f:]*U+O  
可见,参数被正确的选择了。 '1d0 *5+6k  
Hi U/fi`  
%D7'7E8.  
cW ?6Iao  
To-$)GQ@W  
八. 中期总结 "&\(:#L  
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: BWr!K5w>i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ca[*#xiJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .5tXwxad"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W k"_lJ  
P<9T.l  
)=5*iWe  
}ee3'LUPX  
j`_Z`eG  
e.(RhajB  
九. 简化 iztgk/(+G  
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。 !Wy&+H*0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mn(MgJKQ\  
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: ANR611-a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )P|/<>z  
  +-*/&|^等 V1A7hRjxvG  
2. 返回引用。 yKmHTjX=  
  =,各种复合赋值等 3Q,p,  
3. 返回固定类型。 "*KOU2}C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kn WI7  
4. 原样返回。 i6i;{\tc  
  operator, F |_mCwA  
5. 返回解引用的类型。 RG/P]  
  operator*(单目) Z7Nhb{  
6. 返回地址。 <!X]$kvG  
  operator&(单目) V3axwg_  
7. 下表访问返回类型。 @Q:?,  
  operator[] #Zn+-Ih  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .SBN^fq  
  operator<<和operator>> , _xJ9_  
T<RWz  
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。 Iapzhy2l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >_X(rar0  
wHQYBYKcd  
template < typename Left > z] |Y   
struct value_return qLB(Th\&'  
  { /#}%c'  
template < typename T > 7/\SN04l  
  struct result_1 / $'M  
  { PG'I7)Bv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2 xi@5;!  
} ; W#^p%?8pR  
?MiMwVR  
template < typename T1, typename T2 > u7-0?  
  struct result_2 x o72JJ  
  { 3>z+3!I z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uW,rmd  
} ; @!(V0-  
} ; L.a~vk 1  
OW8TiM mK  
; d}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <q|eG\01S  
hiaTJE|J?  
下面我们来剥离functor中的operator() ;kVo? W]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pf0uwXo  
> !HC ?  
return l(t) op r(t) m h|HEkM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ry4:i4/[  
return op l(t) >*}m .'u  
return op l(t1, t2) dw7h@9\ y  
return l(t) op {7=k/Y*U  
return l(t1, t2) op 6<UI%X  
return l(t)[r(t)] [wJl]i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QSOJHRl=C  
BFn}~\wzK  
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: fXkemB^)_  
单目: return f(l(t), r(t)); GU)NZ[e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q\$cBSJC1  
双目: return f(l(t)); "C+Fl /v  
return f(l(t1, t2)); ,E4qxZC(X  
下面就是f的实现,以operator/为例 |>nVp:t^  
Zr;(a;QKs  
struct meta_divide yn{U/+  
  { $7\hszjZ  
template < typename T1, typename T2 > zx5t gZd,N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m RtE~~p  
  { 8SMa5a{  
  return t1 / t2; oc&yz>%q  
} +@#-S  
} ; AFNE1q;{\  
om,=.,|Ld  
这个工作可以让宏来做: R=HcSRTkA  
r$Y% 15JV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Umk!m] q  
template < typename T1, typename T2 > \ jyjK~ !0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h,'m*@Eg  
以后可以直接用 }sGH}n<9*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i(<do "Am<  
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 8f#&CC!L  
(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。。。) 6z+*H7Qz  
No)@#^  
cUr'mb  
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 <1E* wPm8  
YCB=RT]&`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a7l-kG=R;  
class unary_op : public Rettype `LVX|l62  
  { D,'@b+B[  
    Left l; C Eb .?B  
public : O7T wM Yh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &k {1N.  
ehls:)F  
template < typename T > )Y,>cg:z~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^2um.`8  
      { `LCxxpHi|  
      return FuncType::execute(l(t)); LgS.%Mn  
    } ^'aMp}3iu  
q oVp@=\:"  
    template < typename T1, typename T2 > 1rhQ{6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;-T%sRI:|  
      { :. a}pgh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1:lhZFZ  
    } v#`P?B\  
} ; s&zg!~@5b  
'B4j=K*  
 fj])  
同样还可以申明一个binary_op  &+Pcu5  
]w|,n2DG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &`[Dl(W  
class binary_op : public Rettype c1p*}T  
  { fmj-&6  
    Left l; ]i@VIvYq  
Right r; rF5O?<(  
public : nXqZkZE\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hSD uByoi  
S[cVoV  
template < typename T > d.uJ}=|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O hcPlr  
      { geu8$^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z,B'I.)M  
    } !B{N:?r  
ro4 XA1  
    template < typename T1, typename T2 > KBo/GBD]|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nr<&j#!L  
      { hUy\)GsT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j5;eSL@ /  
    } K"r'w8  P  
} ; }x1*4+Y1  
htGk:  
y2eeE CS]  
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 Awad!_VdHS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cC6W1K!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C.$`HGv  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C0F#PXU y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <<P& MObqj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "b"Q0"w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0SBiMTm  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g^DPb pWxu  
下面是修改过的unary_op T6ajWUw  
"!6 Ax-'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X} v]iX  
class unary_op RWi~34r  
  { skn`Q>a  
Left l; 3yu{Q z5y,  
  S:GX!6>  
public : EV 8}C=  
D-BWgK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^w XXx=Xf  
)Aky:kM$  
template < typename T > fK|F`F2V  
  struct result_1 *gC6yQ2?  
  { 5M2G ;o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K?q1I<94  
} ; S 5Q$dAL  
4=>4fia&D  
template < typename T1, typename T2 > Py[Z9KLX  
  struct result_2 Y&k6Xhuao  
  { \$Nx`d aFi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =%YU~  
} ; 5/v@VUzH  
.)>DFGb>H  
template < typename T1, typename T2 > 1e>,QX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zv*Z^; X9  
  { MKYXYR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~',<7eW  
} ~E=.*: 5(  
(!U5B Hnd  
template < typename T > r~uWr'}a}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +_ HPZo  
  { lk6*?EJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); o5\nqw^  
} sSC yjS'T  
c"3 a,&  
} ; fRe$}KX  
0k5;Qf6A  
Kd _tjWS  
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 {<a(1#{  
好啦,现在才真正完美了。 !'No5  
现在在picker里面就可以这么添加了: vb-L "S?kC  
(ROurq"  
template < typename Right > |:s 4#3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A`4j=OF\  
  { :mU,g|~55  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 42?X)n>  
} Pgs^#(^>  
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。 O>z M(I+p  
wY2#xD  
WVp7H  
YB h :  
)A a98Eu?2  
十. bind {4g1Wr5=  
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。 n_%JXm#\  
先来分析一下一段例子 z F'{{7o  
+%G*)8N3  
%QUV351H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HPAd@5d(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ) w.cCDL c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N?H;fK4v  
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。 /I3#WUc;![  
我们来写个简单的。 MC!K7ji  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4Wq{ch  
对于函数对象类的版本: `Njv#K} U  
!Jw   
template < typename Func > Yz0ruhEMk  
struct functor_trait !Re/W ykY  
  { ,>n 4 `A  
typedef typename Func::result_type result_type; N0h"EV[  
} ; q#-szZQ  
对于无参数函数的版本: R ;^[4<&  
R/M:~h~F!  
template < typename Ret > ur-&- G^  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  yf!  
  { <`sVu  
typedef Ret result_type; nJF"[w,?  
} ; wxARD3%  
对于单参数函数的版本: gOZ$rv^g  
9)Y]05us  
template < typename Ret, typename V1 > }> k9]Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3_2(L"S2  
  { |,j6cFNw  
typedef Ret result_type; ,ijgqEN  
} ; W$@q ~/E  
对于双参数函数的版本: *usfJ-  
_JA.~edqM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \Nu(+G?e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  gM20n^  
  { KUVsCmiT  
typedef Ret result_type; dWE[*a\g  
} ; J4h7] qt  
等等。。。 uAR!JJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FfN==2:b  
HH3WZ^0>  
template < typename Func > !}^c.<38Q  
struct func_return  B&#TbKp  
  { dRyK'Xr  
template < typename T > 0O?B!Jr]RM  
  struct result_1 X&h4A4#P  
  { w*r.QzCu,5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b#R3=TQS8  
} ; WS@b3zzN  
GwV2`2  
template < typename T1, typename T2 > n 8Jx;j  
  struct result_2 bp:WN  
  { 5.#r\' Z#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {Q?AIp6u|  
} ; ;VM/Cxgep  
} ; UXoaUW L  
{%@zQ|OO0  
}-k<>~FA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @0?Mwy!  
|cJyP9}n  
template < typename Func, typename aPicker > 8Vv"'CU#  
class binder_1 4aGV1u+4  
  {  pzezN  
Func fn; ~Rk%M$E9  
aPicker pk; ;14[)t$  
public : tt,MO)8 VD  
^<$d Tr'  
template < typename T > xA#B1qbw  
  struct result_1 4hg]/X"H#  
  { 5[esW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KP[ax2!x  
} ; m;lwMrY\7>  
U;:>vi3p  
template < typename T1, typename T2 > 07Yh  
  struct result_2 {QTfD~z^K  
  { ^Qrdh0j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *nluK  
} ; x SF#ys4v  
eP|:b &  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]|( (&Y rl  
ouK&H|'  
template < typename T > Y.3]vno?X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~!&WK,k6  
  { ]]Ypi=<'  
  return fn(pk(t)); aG8}R~wH&  
} 3Tg  
template < typename T1, typename T2 > $:s1x\ol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tfvX0J  
  { 3/>McZ@OH  
  return fn(pk(t1, t2)); Byyus[b'A  
} K5z*DYT  
} ; Y<X%'Wd\  
FJKt5}`8  
o8BbSZVu  
一目了然不是么? s<H0ka@  
最后实现bind K& <|94_k  
]y@9 z b  
@a)@1:=Rm  
template < typename Func, typename aPicker > kYl$V =  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mfQQ<Q@  
  { 2I(0EBW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,Ww)>O+  
} -RVwPY  
"2}04b|"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;FQAL@"Yj  
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。 *qj @y'1\  
9 bYoWw  
十一. phoenix *TVr| to  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '0GCaL*Sd  
?ah-x""Y  
for_each(v.begin(), v.end(), u1/4WYJeJ  
( :h=];^/E  
do_ a9mLPP  
[ I1BVqIt1i  
  cout << _1 <<   " , " *L%HH@] %_  
] F(^vD_G  
.while_( -- _1), oqB(l[%z2  
cout << var( " \n " ) o"R[#E&Yx  
) $`.7XD}  
); DbP!wU lqR  
mS6 #\'Qa  
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: ~tn*y4uK  
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 N\l\ M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _N$3c<dY'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9e^[5D=L  
[!,&A{.!  
c<wsWs 4V  
template < typename Cond, typename Actor > r#JE7uneT  
class do_while ++-HdSHY  
  { nZ>qM]">u  
Cond cd; 8]]uk=P  
Actor act; ]Vo;ZY_\  
public : 4 FW~Y  
template < typename T > %N7b XKDP  
  struct result_1 v*<hE>J0  
  { jxL} tS{j  
  typedef int result_type; "yXKu)_  
} ; lPSyFb"  
d+rrb>-OU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =21$U[  
H ifKa/}P8  
template < typename T > qxf!]jm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EeG7 %S 5(  
  { 5'd$TC  
  do 0=#:x()e  
    { cKdn3 2Y4  
  act(t); X#'DS&{  
  } L/_h5Q:'W  
  while (cd(t)); [-_3Zr  
  return   0 ; IP7j)SM!  
} qc2j}D0  
} ; sI7d?+  
vm"LPwSk>  
K PSFy<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q.U` mtS  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s]50Y-C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -;20|US)u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7"@^JxYN  
下面就是产生这个functor的类: g(B&A P_e  
KV9'ew+M  
,7KP  
template < typename Actor > F&%@p&  
class do_while_actor <{ GpAf8-  
  { _VGAh:v  
Actor act; -KhNsUQk  
public : z0+LD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y#S<:,/sb?  
p:Ry F4{b2  
template < typename Cond > ayfR{RYi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =5/ow!u8  
} ; 8=CdO|XV  
"3.v(GVr  
kd)Q$RA(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q@?8-  
最后,是那个do_ Ok2KTsVl  
5. 5<.")  
0^$L{V  
class do_while_invoker x? tC2L  
  { 1DgR V7  
public : WvR-0>E  
template < typename Actor > \(2w/~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I{tY;b'w  
  { `-fWNHs  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y[)b".K  
} [~*5uSG  
} do_; 1AQVj]#S  
qmqWMLfC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5xC4lT/U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WfpQ   
最后来说说怎么处理break和continue uNCM,J!#~  
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。 /4/'&tY  
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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