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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `p'682xI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "zZ Z h  
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, ? dh  
;k |U2ajFJ  
D8 BmC  
{3`cSm6c  
  class filler RIdh],-  
  { +=MN_  
public : N> jQe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C116 c"  
} ; j@u]( nf  
vN9R. R  
cMK}BHOC  
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: U-U"RC>  
9_-6Lwj6t  
5_7y1  
Aw$+Ew[8 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~J:]cy)Q  
cw"Ou%  
s3sPj2e{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 / DG  t  
ItD&L ))  
=n<Lbl(7  
SxI-pH'  
二. 战前分析 (Cb;=:3G  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \"pp-str  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /Os6i&;  
MAQ(PIc>T  
JnIE6@g<y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `n?Rxhkwp  
  /* --------------------------------------------- */ dt||nF  
vector < int *> vp( 10 ); hN^,'O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .]w=+~h  
/* --------------------------------------------- */ [9^lAhX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ("KtJ  
/* --------------------------------------------- */ Bwl@Muw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '\M]$`Et  
  /* --------------------------------------------- */ 5=_bK^Am  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Tx>V$+al  
/* --------------------------------------------- */ {n\Ai3F-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gY&WH9sp?9  
s[bQO1g;*  
\IaUsx"#o{  
I%:\"g"c  
看了之后,我们可以思考一些问题: U#Wg"W{  
1._1, _2是什么? b/"gUYo  
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。 >@)p*y.K  
2._1 = 1是在做什么? $f?GD<}?7r  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5=&ME(fmV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 c!ieN9^+  
J9-n3o  
FBxg^g%PB@  
三. 动工 MfZamu5+F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bae;2| w  
^Na3VP  
M}e}3w  
'*B%&QC-  
template < typename T > <?>tjCg'  
class assignment o~7D=d?R  
  { Tq?7-_MLC$  
T value; v{SZ(;  
public : uJ`:@Z^J  
assignment( const T & v) : value(v) {} xLSf /8e  
template < typename T2 > rf+Z0C0WYi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hdeI/4 B  
} ; `ZU]eAV  
9ZNzC i!  
hof>:Rk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :nOI|\ rC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [,3E#+y  
q|V|Jl  
iPdS>e e  
lAR1gHhJ  
  class holder V :/v r  
  { I?RUVs  
public : I? ="Er[g}  
template < typename T > >n3ig~0d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p:V1VHT,  
  { 2@W`OW Njm  
  return assignment < T > (t); y+p"5s"  
} D#P]tt.Z   
} ; Ma4eu8  
vi.INe  
@/,0()*dL  
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: 7g$*K0m`  
+%H=+fJ2}  
  static holder _1; x_t$*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^ WF_IH&  
 W_6gV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k t'[  
而不用手动写一个函数对象。 Hy5 6@jW+E  
6LrI,d  
_Wq;bKG  
31\mF\{V  
四. 问题分析 Z;S)GUG^  
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。 "~S2XcR[ E  
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。 0{ _6le]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'P*OzZ4>$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A'$>~Ev  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 znDpg{U(  
Jd~Mq9(  
五. 问题1:一致性 jGoQXiX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \x:} |   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H_,4N_hL  
B2Rpd &[  
struct holder fw VI%0C@  
  { "!_vQ^y  
  // gF`hlYD  
  template < typename T > ?9%$g?3Z  
T &   operator ()( const T & r) const Tq SjL{l%  
  { X#Ob^E%J  
  return (T & )r; Qsw.429t  
} VCVKh  
} ; }t:* w  
9kwiG7V1  
这样的话assignment也必须相应改动: Nv|0Z'M  
J\>/ J%  
template < typename Left, typename Right > ' 9%iHx-<  
class assignment }u8g7Nj  
  { @REMl~"D5  
Left l; }u1h6rd `  
Right r; dd6%3L{cn  
public : \%B7M]P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tt CC] Q  
template < typename T2 > 8)M WC:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !@*= b1  
} ; {6%-/$LX  
)c?nh3D  
同时,holder的operator=也需要改动: 4;@L#Pzt  
R T~oJ~t;  
template < typename T > ta<8~n^?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +z0s)HU>j  
  { GvvKM=1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9-vQn/O^D  
} 9Fw NX  
0x<G\ l4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q5l+-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %eh.@8GL`  
]826kpq_  
return l(rhs) = r; y2mSPLw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sCmN|Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aK]AhOG   
sl"H!cwF  
template < typename Tp > tK?XU9o  
class constant_t [>U2!4=$M  
  { p$ETAvD  
  const Tp t; j/F('r~L  
public : kZ]pV=\Y*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;@:-T/=  
template < typename T > jP0TyhM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eKLE^`2*@  
  { l_8ibLyo  
  return t; F@#p  
} .XVL JJ#  
} ; 4#.Q|vyl]"  
mg>wv[ 7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P!IXcPKW53  
下面就可以修改holder的operator=了 2aX{r/Lc  
)=bW\=[8  
template < typename T > yhI;FNSf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]rNxvFN*j  
  { lgD %  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t @a&&  
} :t;i2Ck  
Oqt{ uTI~  
同时也要修改assignment的operator() (i?9/8I  
FD~ U F;VQ  
template < typename T2 > ;g;1<? [  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C rl:v8  
现在代码看起来就很一致了。 `Q/\w1-Q  
7Ka4?@bQ  
六. 问题2:链式操作 ori[[~OyB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FQE(qltf,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cct/mX2&~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .6I'V3:Kg  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]=]MJ3_7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eAqpP>9n  
hy@b/Y![M  
template < typename T > M;NIcM  
struct result_1 s?&S<k-=fr  
  { P_H_\KsH*(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y*O Bky  
} ; B52dZb  
d0f(Uk  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L@_o*"&j  
GXNkl?#  
template < typename T > Y^U^yh_!^  
struct   ref om=kA"&&Q  
  { _^ic@h3'X~  
typedef T & reference; 8rFP*K9  
} ; }n#$p{e$i  
template < typename T > =Zsxl]h   
struct   ref < T &> e**'[3Y  
  { #?eMEws  
typedef T & reference; dWe%6s;   
} ; g!r) yzK  
J83C]2~7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rW_cLdh]#  
%$Xt1ub6(  
template < typename T > T|j=,2_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Pj_DI)^  
  { f^F"e'1  
  return l(t) = r(t); SQ]M"&\{y  
} i70\`6*;B  
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。 ]2ycJ >w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kA)`i`gt  
#XqiXM~^R  
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 y@7CY-1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OsVz[wN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9C7HL;MF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (:%t  
最后的布局是: )vg@Kc26  
                Add PlT_]p  
              /   \ ~r'ApeI9  
            Divide   5 ='C;^ Bk  
            /   \ @`Dh 7Q  
          _1     3 IG2z3(j  
似乎一切都解决了?不。 86dz Jh  
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。 @+)T"5_Y[  
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。 g:U -kK!i  
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: yS[HYq  
Ij XxH]2  
template < typename Right > ,_D@ggL-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )7Qp9Fxo  
Right & rt) const /11CC \  
  { q|IU+r:! 3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (?lT @RY/  
} yJlRW!@&:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R yM2 9uD  
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。 IjQgmS~G  
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。 FL&Y/5  
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`c$G<  
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。 hhI*2|i"L  
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? Gl6:2  
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: ]"YXa~b  
w{;~  
template < class Action > |lu@rN  
class picker : public Action =}u?1~V  
  { i .eMrzJ|  
public : O'.{6H;t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -Ekf T_  
  // all the operator overloaded *"6A>:rQs  
} ; =4&"fZ"v  
]@}hyM[D;  
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。 TC@F*B;  
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: !1]jk(Z  
s$0dLEa9  
template < typename Right > X &G]ci  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BJLeE}=H  
  { F&3:]1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vBM<M3  
} / T_v8 {D  
A2\3.3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /'_Yct=  
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。 hw)z]  
J9y}rGO  
template < typename T >   struct picker_maker +bb-uoZf  
  { CDr0QM4k:.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S@~ReRew2  
} ; R? N+./{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fjuPGg~  
  { 02(Ob  
typedef picker < T > result; c|(Q[=   
} ; $YJi]:3&  
wsc=6/#u  
下面总的结构就有了: +@7c:CAy(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B)0;gWK  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,W/Y@ScC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z U *Mk  
至此链式操作完美实现。 AXnKhYlu  
(OavgJ+Y  
D$w?  
七. 问题3 -$@'@U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hQNUA|Q=%  
q6%m .X7  
template < typename T1, typename T2 > t+^__~IX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ Yo*h"s  
  { 9\kEyb$F=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 04}c_XFFE  
} Y;dqrA>@  
O@:R\MwFOZ  
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: )]E?~$,  
rg]z  
template < typename T1, typename T2 > Eq8:[o  
struct result_2 ^?A>)?Sq  
  { gd]_OY7L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N f}ZG  
} ; [<Mls@?  
ygK,t*T20  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i~5'bSq c  
这个差事就留给了holder自己。 u%OLXb  
    #H5 +8W  
77]lp mC  
template < int Order > tZ*>S]qD  
class holder; lACS^(  
template <> kn`O3cW/  
class holder < 1 > #&z'?x^a  
  { g"g3|$#Ej|  
public : ] {0OPU  
template < typename T > N&(MM.\`^  
  struct result_1 H6KBXMYO  
  { %.fwNS  
  typedef T & result; 5*Dh#FRp  
} ; 5CH8;sMK  
template < typename T1, typename T2 > bZj5qjl`x  
  struct result_2 !QME!c>*$  
  { GNW.n(a  
  typedef T1 & result; @f,/K1k  
} ; )U8=-_m  
template < typename T > ZK<c(,oZ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 (q4o`  
  { "=$uv  
  return (T & )r; *fLVzYpo  
} azRp4~2?  
template < typename T1, typename T2 > -f?,%6(1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wawJZ+V  
  { lt\Bm<"z!1  
  return (T1 & )r1; &F'n >QT9q  
} X8~?uroq  
} ; 3 [O+wVv  
f/m0,EERk  
template <> uw@-.N^  
class holder < 2 > /U6ry'  
  { #;;A~d:V  
public : ':f,RG  
template < typename T > P"[{s^mb  
  struct result_1  KcpQ[6\  
  { S&Hgr_/}c  
  typedef T & result; gTd r  
} ; Ac}5,  
template < typename T1, typename T2 > H}8kku>7  
  struct result_2 ]7q|) S\  
  { EK\xc'6M  
  typedef T2 & result; 3]7j, 1^  
} ; vSCJ xSt#e  
template < typename T > 8LY^>.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bJw{U.  
  { w 5t|C>  
  return (T & )r; .B!  Z0  
} {CX06BP  
template < typename T1, typename T2 > /#?! 9c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o Z%oP V:  
  { Pa?C-Xn^  
  return (T2 & )r2; D23 c/8K  
} g ?@fHFct  
} ; wb39s^n  
@z=L\ e{  
f$--y|=  
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> >。 I`x[1%y2 F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s+h}O}RV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q+O./1x*,  
Sb}=j;F  
return l(i, j) = r(i, j); Kv ajk~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \Y6r !D9  
6yC4rX!a  
  return ( int & )i; RQ8;_)%  
  return ( int & )j; Lx| 0G $  
最后执行i = j; .F/s (  
可见,参数被正确的选择了。 u $D%Iz  
[7,q@>:CS  
_auFt"n  
~*e@^Nv)v  
X]=8Oa  
八. 中期总结 RxVZn""  
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: u7},+E)+B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E=]|v+#~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YU\k D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $KS!vS7  
qTG i9OP6/  
gN]\#s@[  
~9@83Cs2  
q RRvZhf  
r$Oa  
九. 简化 c IPOI'3d  
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。 a.a ,_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;R$2+9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wVc ^l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y<c7RK]  
  +-*/&|^等 9|m:2["|?  
2. 返回引用。 jVqpokWH  
  =,各种复合赋值等 COHook(:  
3. 返回固定类型。 /-+hMYe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7j88^59  
4. 原样返回。 thE9fr/  
  operator, iV!V!0- @  
5. 返回解引用的类型。 h-DHIk3/  
  operator*(单目) gJ^taUE  
6. 返回地址。 4zZ.v"laVM  
  operator&(单目) x~](d8*=  
7. 下表访问返回类型。 Vd'=Fe;eB  
  operator[] Xv+,Z<>iQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QZuKM'D+  
  operator<<和operator>> h05<1>?|  
20I/En  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 e`Co ='  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Of}C.N8  
6MLjU1  
template < typename Left > ( k_9<Yb3  
struct value_return kM(m$Oo.  
  { )4> 7X)j>  
template < typename T > ARG8\qU  
  struct result_1 3PlIn0+LX  
  { ?%n"{k?#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oVW>PEgB-  
} ; B&<P>AZ  
i1*0'x  
template < typename T1, typename T2 > rbl^ aik  
  struct result_2 8\jsGN.$JZ  
  { &=XK:+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; | /n  
} ; <,X=M6$0n  
} ; +=sw&DH  
[X*u`J  
bD-OEB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B>@l(e)b  
k$>5v +r0  
下面我们来剥离functor中的operator() #WS>Z3AY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $EzWUt  
{d.K)8\  
return l(t) op r(t) 9!.S9[[N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  ;v/un  
return op l(t) "2p\/VfA  
return op l(t1, t2) ~YByyJG   
return l(t) op dnh~An 9  
return l(t1, t2) op fB]NEx|o~  
return l(t)[r(t)] ^]Z@H/]H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KLG29G  
YOUB%N9+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: OL_jU2,fv  
单目: return f(l(t), r(t)); Z*-a=u%gl'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S)/548=`  
双目: return f(l(t)); jmcys _N3  
return f(l(t1, t2)); _]{LjJ!M  
下面就是f的实现,以operator/为例 (H\ `/%Bp  
hDQk z qW  
struct meta_divide i1'G_bo4F7  
  { |sEuhP\A3  
template < typename T1, typename T2 > Ijk hV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 12;YxW>[  
  { )uMv]  
  return t1 / t2; d8U<V<H<  
} O%haaL\  
} ; &gUa^5'#  
6Nt/>[  
这个工作可以让宏来做: *||Q_tlz  
TKgN31`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qw>vu7/z  
template < typename T1, typename T2 > \ }D.\2x(J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5:C>:pAV  
以后可以直接用 FZIC |uz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N;k)>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L27WDm^)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ) .KMZ]  
p#_ 5w  
GLX{EG9Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @^o7UzS4z  
i"pOYZW1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7_jlNr7uk  
class unary_op : public Rettype pMAP/..+2  
  { /Z,hQ>/  
    Left l; *aFY+.;U`  
public : 29m$S7[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YBR)S_C$_  
E+LQyvF[  
template < typename T > cOZBl;}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xGOVMo +  
      { L ./c#b!{  
      return FuncType::execute(l(t)); g-1j#V`5  
    } 5&O%0`t  
Y=g]\%-PB  
    template < typename T1, typename T2 > h=JW^\?\]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yz5! >|EB  
      { : @eHV=|+>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )xKW  
    } +r9neS.l  
} ; "z;R"sv\  
~"<^4h  
|lZp5MOc  
同样还可以申明一个binary_op ~sPXkLqK  
1[$zdv{A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TdT`V f  
class binary_op : public Rettype =LKM)d=1  
  { E|+<m!  
    Left l; %g{)K)$,ui  
Right r; Pai8r%Zfu  
public : y n_.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j>uu3ADd2  
O:GAS [O`  
template < typename T > os&FrtDg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vxLr034  
      { [HUK 9hG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %u_dxpx  
    } kytHOn#  
C'R6mz%Q?  
    template < typename T1, typename T2 > K]G(u"'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ezCJq`b  
      { SM2N3"\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }p?67y/  
    } |lg jI!iK  
} ; }L&LtW{X  
3bR%#G%  
^SKHYo`,,N  
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 )rt%.`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XgM&0lVT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G%AO%II  
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。 EWgJ"WTF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A~lc`m-  
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。。。 E*wG5] at  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #z<# oC5  
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) EtaKo}!A}  
下面是修改过的unary_op ZS;V?]\(  
E_DQ.!U!o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c:&8B/  
class unary_op \7>*ULP  
  { ?6{g7S%  
Left l; kS=nH9  
  dUt4] ar  
public : F",TP,X  
",J&UTUh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `b]wyP  
G%;>_E  
template < typename T > '3Q~y"C+4  
  struct result_1 D~URY_[A  
  { ey,f igjd.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XWQ `]m)  
} ; tHHJ|4C  
@"1Z;.S8V  
template < typename T1, typename T2 > .4tu{\YX  
  struct result_2 R=<::2_Y96  
  { s2wDJ|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F:q8.^HTJ  
} ; bt_c$TN  
H{,1-&>|  
template < typename T1, typename T2 > "DfjUk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (V\N1T,f  
  { 5u;//Cm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,(zV~-:9  
} Tsj/alC[  
l U4 I*  
template < typename T > |+::sL\r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }^$1<GT  
  { O(!; 7v}  
  return OpClass::execute(lt(t)); h6^|f%\w*i  
} sgGA0af  
mH0OW  
} ; W=w]`'  
saQs<1  
Q"nw.FjUG  
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 YG8V\4 SQ  
好啦,现在才真正完美了。 I`rN+c:  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9_iwikD  
c%^B '  
template < typename Right > \k`9s q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -]Su+/3(,  
  { r|DIf28MIq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CfP-oFHoQ  
} B["+7\c<~  
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。 strM3j##x  
2,`X@N`\  
$fT5Vc]B4  
f\_PNZCc  
qlYi:uygY  
十. bind {FKr^)g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *fI n<Cc  
先来分析一下一段例子 6w;`A9G[YI  
zow8 Q6f  
V| kN 1 A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &]RE 5!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TK[[6IB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 njg0MZBqA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `[(XZhN  
我们来写个简单的。 >yXhP6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +hr|$  
对于函数对象类的版本: l!Xj UnRF  
+~aIT=i3  
template < typename Func > f^lcw  
struct functor_trait rTR"\u7&H  
  { KCw  
typedef typename Func::result_type result_type; jX8)Ov5Mv  
} ; 0m4M@94  
对于无参数函数的版本: OG?7( UJ  
+h+ 7Q'k  
template < typename Ret > T$%QK?B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S`zu.8%5  
  { Nc{&AV8Y_v  
typedef Ret result_type; fxoEK}TM  
} ; 0E!-G= v  
对于单参数函数的版本: `'<$N<!  
{}ADsh@7d'  
template < typename Ret, typename V1 > x[0hY0 ?[M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #&?ER]|3  
  { -d#08\  
typedef Ret result_type; [r8[lkR  
} ; {.A N4  
对于双参数函数的版本: ;hO6 p  
_.V5-iN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gjN'D!'E1D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^@RvCJ+  
  { !Md6Lh%-w  
typedef Ret result_type; }EkL[H!  
} ; J( XDwt  
等等。。。 jQ3dLctn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G"J nQ  
j,^&U|!  
template < typename Func > JG'%HJ"D  
struct func_return i]? Eq?k  
  { 5;" $X 1{  
template < typename T > E~fb#6  
  struct result_1 gggD "alDx  
  { 2XeyNX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |e2s\?nB0S  
} ; m!w|~ Rk  
' *a}*(0OA  
template < typename T1, typename T2 > W-#DEU 7_  
  struct result_2 BQ Vro;#Jc  
  { l`N#~<.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DMG'8\5C  
} ; .Vnb+o  
} ; 4 xbWDu]  
=dA] nM  
6wWhM&Wd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YlbX_h2S"  
9GCK3  
template < typename Func, typename aPicker > )G^k$j  
class binder_1 ]-{ fr+  
  { e( @< /W  
Func fn; >\<eR]12  
aPicker pk; Y` ]P&y  
public : /kK*%TP  
/tj]^QspS  
template < typename T > ]goJ- &  
  struct result_1 a<\n$E#q  
  { D|)_c1g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lCp6UkE  
} ; C/Z#NP~ *  
;BH.,{*@B  
template < typename T1, typename T2 > l9Ol|Cb&  
  struct result_2 >xS({1A}  
  { 9M27;"gK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YFJaf"?8g  
} ; 57{T p:|  
8b]4uI <  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =-:%~n g  
u3O@ccJ;  
template < typename T >  mih}?oi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dGOFSH  
  { I@Hx LEGj  
  return fn(pk(t)); iu8Q &Us0P  
} 96~y\X@x  
template < typename T1, typename T2 > LJPJENtFIs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "z Y~*3d  
  { (BPp2^  
  return fn(pk(t1, t2)); 8=L"rekV_  
} `9[n5-t  
} ; B3&C&o.h  
ddKP3}  
BT8)t.+pv  
一目了然不是么? :s_.K'4?a  
最后实现bind : H;S"D  
iE"]S )  
;y\/7E  
template < typename Func, typename aPicker > ) u{ ]rb[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^P~,bO&H.Z  
  { _|12BVq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8e>B>'nH  
} jXf@JxQ  
)e3w-es~4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DmuQE~DV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 p P@q `  
!q,'k2= b,  
十一. phoenix JRz) A4P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N9G xJ6  
.lb]Xa*n  
for_each(v.begin(), v.end(), K2x2Y=  
( QK6_dIvDz  
do_ q1u$Sm  
[ GNv{ Ij<  
  cout << _1 <<   " , " lBFKfLp&  
] q>BJ:_I i  
.while_( -- _1), 9:@Xz5  
cout << var( " \n " ) {f`Y\_r$@  
) }WFI /W'  
); hzM;{g>t  
7O*Sg2B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Cn 5"zDK$  
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 ;E 9o%f:o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HoAg8siQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pd&KAu|<`  
)-5eIy  
)-[$m%  
template < typename Cond, typename Actor > WZ6{9/%:  
class do_while SS%Bde&<{  
  { ]N]Fb3  
Cond cd; 9FSa=<0wE  
Actor act; QAxy?m,'  
public : %XukiA+  
template < typename T > }(u:K}8  
  struct result_1 PRiE2Di2S  
  { kZ@UQ{>`  
  typedef int result_type; wg0_J<y]  
} ; 4_VgJ9@  
5&p}^hS5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q3hf =&$  
*GXPN0^Qjo  
template < typename T > Axb=1_--  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]QJ5JtD-  
  { 7c(j1:Ku-  
  do s) s9Z,HY  
    { uVD^X*  
  act(t); qB_s<cpn>  
  } ~ i+XVo  
  while (cd(t)); f9#srIx+  
  return   0 ; {'+{ASpO!  
} `+< ^Svou  
} ; b(|&e  
:F"IOPfU5[  
<& PU%^Ha  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sS{Co8EJn  
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。 ^ wZx=kas  
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。 TC<Rg?&yb  
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。 6c^?DLy9B  
下面就是产生这个functor的类: e)?}2  
+$L}B-F  
i?pd|J  
template < typename Actor > Dom]w.W5  
class do_while_actor ,\ 1X\  
  { ,rN$ah$CL  
Actor act; _Cz98VqRk  
public : ~v\ W[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zMpvS rc  
)=gU~UV  
template < typename Cond > *ilVkV"U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q)?!]|pZ  
} ; 2 ^"j]g>mj  
,(h -  
-?#iPvk6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o9| OL  
最后,是那个do_ |(W04Wp"@  
egA* x*8  
l*hWws[  
class do_while_invoker 2>X yrG  
  { mgH~GKf^  
public : T$0)un  
template < typename Actor > A405igF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a Tm R~k  
  { ML|?H1m>  
  return do_while_actor < Actor > (act); UZFs ]z!,k  
} AEj%8jh  
} do_; RrBG=V  
5!'1;GLs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "[]oWPOj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {ly<%Q7j  
最后来说说怎么处理break和continue ]m`:T  
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。 ]pB5cq7o  
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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