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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V6!1(|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #JYH5:*  
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, QB<~+d W  
WzqYB a  
v/GZByco>  
pmuT7*<19  
  class filler j2`%sBo  
  { hkDew0k  
public : 5_+pgJL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E#VF7 9L  
} ; 2I>`{#fV  
r:U/a=V  
MWI7u7{  
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: _-:CU  
.!)i    
a^7HI,  
 uWkn}P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @ruWnwb  
y41~  
A(D3wctdr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PlRcrT"#w  
+GL[uxe "  
#:xv]qb`k  
Zo#c[9IaC  
二. 战前分析 |.?X ov]  
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。 Y<;KKD5P'j  
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 fn, YH  
71c(Nw~iQ  
B&"c:)1 C2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .W51Cup@&  
  /* --------------------------------------------- */ ;$g?W"  
vector < int *> vp( 10 ); 7_~_$I~g*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  x-s\0l  
/* --------------------------------------------- */ T_ga?G<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4Cp)!Bq?/  
/* --------------------------------------------- */ 34I;DUdcE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g v7@4G  
  /* --------------------------------------------- */ "]}?{2i;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CE7{>pl  
/* --------------------------------------------- */ #b@ sV$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [e7nW9\l  
8<=]4-X@  
IqCh4y3  
]2rC n};  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6T6UIq  
1._1, _2是什么? 8|~M!<  
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。 l9naqb:iP  
2._1 = 1是在做什么? M:t"is  
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。 er.;qV'Wz6  
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。 ,!QtViA7  
xm0(U0 >  
~Z}DN*S  
三. 动工 V?- ]ZkI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n um2HtU&%  
oC}2 Z{  
L}VQc9"gc  
_Jn@+NoO  
template < typename T > Rnw v/)  
class assignment %+oV-o\ #A  
  { =}%Q}aPp  
T value; y]}N [l  
public : kC iOcl*$  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kidbc Z  
template < typename T2 > 6E$ET5p&l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &sooXKlv|  
} ; 0QY9vuhL<  
Ga\kvMtr  
v+W4wD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sMcN[r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U nS|""  
tja7y"(]  
xTy)qN]P  
`8kL=%(h  
  class holder W?gelu]  
  { lz4M)pL^  
public : #ds@!u+&  
template < typename T > 7 b 8pWM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >M7(<V  
  { SN;_.46k  
  return assignment < T > (t); %=)%$n3=-M  
} kudXwj  
} ; hR,5U=+M7  
|XJ|vQGU  
2XrYm"6w  
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: 7Mb-v}  
w|:ev_c|  
  static holder _1; #kp +e)F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o`.5NUn  
%$F_oO7"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bp/25jy  
而不用手动写一个函数对象。  #zg"E<  
(H-kWT  
BOme`0A  
?>q5Abp[  
四. 问题分析 Hm]\.ZEy  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8aI^vP"7`=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -Xt0=3,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^-,@D+eW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nc*z?0wP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f\~A72-  
ivvm.7{  
五. 问题1:一致性 lL*"N|Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| v\R-G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f`-UC_(;  
|3Bms d/3  
struct holder ZdlQ}l#F  
  { _f@nUv*  
  // 2Zr,@LC  
  template < typename T > is`~C  
T &   operator ()( const T & r) const \vgM`32<  
  { [E0.4FLT!  
  return (T & )r; R_Uy.0=4  
} Sz>Lbs  
} ; Hli22~7T:  
Hx NoV.q  
这样的话assignment也必须相应改动: !Aw.)<teW  
R T/)<RT9  
template < typename Left, typename Right > ]%+T+ zg(Y  
class assignment beFD}`  
  { G=&nwSL  
Left l; b5W(}ka+  
Right r; X{P=2h#g  
public : } ^WmCX2a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j"n"=rTTQ  
template < typename T2 > 8UXtIuQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "B0I$`~wu  
} ; \I7,1I  
FvDi4[F#  
同时,holder的operator=也需要改动: Amv:dh  
=gHUY&sPu8  
template < typename T > `It3X.^}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WU~L#Ih.V  
  { uYXkD#{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yE|hA2G?0  
} `{xKU8j^  
j>Cp4  
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。 ,=dc-%J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a&<_M$J&  
#O!gjZ,  
return l(rhs) = r; jAfqC@e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0HDL;XY6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `W2 o~r*&  
xo#K_"E  
template < typename Tp > =$uSa7t#  
class constant_t F87c?Vh)K  
  { 6!v$"u|[!'  
  const Tp t; vAfYONU  
public : nTr{ D&JS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;8yEhar  
template < typename T > FMz>p1s|dK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'EG/)0t`  
  { #1Ie v7w  
  return t; cN~F32<  
} r\$`e7d}!  
} ; 0 D&-BAzi  
hSG1f`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +Os9}uKf  
下面就可以修改holder的operator=了 t<MO~_`!  
bCV_jR+  
template < typename T > bOD] `*q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hZ-?-F?*@  
  { #^xj"}o@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~$m:j];  
} l{hO"fzy  
ISg-?h/  
同时也要修改assignment的operator() 'L C0hoV  
?%Gzd(YEY  
template < typename T2 > f s2}a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N V`=T?1[5  
现在代码看起来就很一致了。 r>J%Eu/O  
d?)Ic1][  
六. 问题2:链式操作 ;!)gjiapw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~xf uq{L;  
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。 KU;J2Kt  
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。 ^ >#@qMw  
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。 a2B9 .;F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EOo,olklC  
oT"7O 5v  
template < typename T > DUb8 HgcV}  
struct result_1 z4JhLef%  
  { qEfg-`*M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {}"a_L&[;  
} ; hQaa"U7[  
/g$8JL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;nKhmcQ4  
eHU b4,%P  
template < typename T > dUkZ_<5''  
struct   ref 7AQv4  
  { 15R:m:T  
typedef T & reference; [FeN(8hGS  
} ; *|6*jU  
template < typename T > x$.0 :jP/s  
struct   ref < T &> oW3Uyj  
  { IgPU^?sp  
typedef T & reference; B]:?4Ov  
} ; 7E;`1lh7  
vGchKN~_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lf_q6y  
p_CCKU  
template < typename T > M2LW[z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SyI i*dH  
  { Nh1, w  
  return l(t) = r(t); *kt%.wPJ  
} fr8hT(,s)  
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。 Tfw5i,{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cQ(,M  
.cB>ab&  
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 S%o6cl=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: scZ&}Ni  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <%S[6*6U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o^Qy71Uj  
最后的布局是: '25zb+ -  
                Add <=@6UPsn2  
              /   \ Xw&vi\*m  
            Divide   5 QsyM[;\j:  
            /   \ m.c2y6<=  
          _1     3 X)S4vqf}  
似乎一切都解决了?不。 Kc+TcC  
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。 :a_MT  
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。 yD Avl+  
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: D:PrFa  
M>u84|`  
template < typename Right > 1HUe8m[#3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yXBWu=w3`O  
Right & rt) const RSIhZYA  
  { tD6ukK1x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $"fO/8Ex  
} j){0>O.V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PKYm{wO-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U%KsD 4B  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 D'Uv7Mis  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |v:fP;zc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !jRs5{n^Ol  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [>|6qY$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: Zz!yv(e)H  
spTIhZ  
template < class Action > Y.E]U!i*  
class picker : public Action  4q\gFFV4  
  { ;ApldoMi  
public : p)s *Cw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DS0:^TLI  
  // all the operator overloaded l|fb;Giq=D  
} ; o(g}eP,g }  
cCqmrjUmV  
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。 bP7_QYQ6  
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: y~Vl0f;  
{r:5\  
template < typename Right > [k60=$y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fn Pej?f:  
  { 7$"n.cr :  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x, #?  
} `9nk{ !X\  
_p0G8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8HL8)G6  
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。 PF0AU T  
_o?[0E  
template < typename T >   struct picker_maker VIuzBmR|\  
  { bjql<x5d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jKp79].  
} ; r~PVh?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4Vv$bbu+  
  { ABU~V+'2  
typedef picker < T > result; &@z M<A  
} ; +}Qq#^:_\  
A<[BR*n  
下面总的结构就有了: Jf@~/!m}'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 K#[ z5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 imZ"4HnPP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'h`)6{  
至此链式操作完美实现。 077 wk  
~) vz`bD1  
7t|011<  
七. 问题3 sEcg;LFp  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 pZ&?uo67_  
Df=Xbf>jt9  
template < typename T1, typename T2 > HA3d9`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~jMfm~  
  { E/3<8cV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u*8x.UE8C0  
} /`b`ai8`8  
m-HBoN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7X/KQ97  
ZW`wA2R0   
template < typename T1, typename T2 > m&k l_f7  
struct result_2 b}Wm-]|+  
  { husk\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q82yh&  
} ; H1hADn  
Z1R{'@Y0Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? aa/_:V@$~  
这个差事就留给了holder自己。 ,W5!=\Gg(  
    z;Dc#SZnO(  
lBNB8c0e"{  
template < int Order > .t$1B5  
class holder; "T' QbK0  
template <> UUqA^yJ  
class holder < 1 > 0;2ApYks  
  { Ex4)R2c*  
public : a5uBQ?  
template < typename T > 2;`WI:nt  
  struct result_1 DQ%(X&k  
  { 1NQU96  
  typedef T & result; eRB K= X  
} ; xs$.EY:k  
template < typename T1, typename T2 > X?n($z/ {  
  struct result_2 pu Z0_1uN  
  { :zsMkdU  
  typedef T1 & result; `f\+aD'u  
} ; ,*g.?q@W2  
template < typename T > ant#bDb/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d%Nx/DS)  
  { i} ?\K>BWq  
  return (T & )r; lcEUK  
} 7 MG<!U  
template < typename T1, typename T2 > 4[n[Ch=lu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const betTAbF  
  { !X+}W[Ic^  
  return (T1 & )r1; 3'6by!N,d  
} tiTh7qYi9  
} ; `2@f=$B  
cb%ML1c  
template <>  K<?[^\  
class holder < 2 > Y&1Yc)*O  
  { 7nk3^$|  
public : 17yg ~  
template < typename T > !c=EB`<*  
  struct result_1  #-K,,"  
  { u~\ NL{  
  typedef T & result; la 89>pF  
} ; sm at6p[  
template < typename T1, typename T2 > =.f<"P51k  
  struct result_2 L6"?p-:@'  
  { _dynqF8*  
  typedef T2 & result; VU(#5X%Pn  
} ; iM{UB=C  
template < typename T > ~OOD#/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v#Y9O6g]T  
  { r`!S*zK  
  return (T & )r; a OTrng  
} $Qq5Fx9kU  
template < typename T1, typename T2 > \C;F5AO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -'Y@yIb  
  { e*jfxQ=qG  
  return (T2 & )r2; b2HHoIT  
} C4 @"@kbr  
} ; hYv;*]  
bB"q0{9G-  
qlIbnyP<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 50^T \u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -MT.qhx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3hbUus  
lv0}d  
return l(i, j) = r(i, j); Ikj_ 0/%F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g'{hp:  
h?`'%m?_b  
  return ( int & )i; "ba>.h,#'  
  return ( int & )j; Xw{Qktn  
最后执行i = j; %[7<GcWl  
可见,参数被正确的选择了。 WbDD9ZS  
EJZb3  
ctWH?b/ua  
M8iI e:{ c  
GJIM^  
八. 中期总结 xyc`p[n &  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8lcB.M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E HY}gG)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n8vteGQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]0&ExD\4  
+ c"$-Jr  
 MuCnBx  
u+/1ryp  
IL2OVLX  
Zfub+A  
九. 简化 ThmN^N  
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。 +p#Q|o'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l4`HuNR1  
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: FW7@7cVoF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?v$kq}Rg  
  +-*/&|^等 ~G*eJc0S:  
2. 返回引用。 /QK H30E  
  =,各种复合赋值等 \"W _\&X  
3. 返回固定类型。 u*i[A\Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N J_#;t#j  
4. 原样返回。 FR9*WI   
  operator, U6Ws#e  
5. 返回解引用的类型。 #_}r)q  
  operator*(单目) L:3  
6. 返回地址。 E3<~C(APW  
  operator&(单目) FeAMt  
7. 下表访问返回类型。 =h se2f  
  operator[] KOM]7%ys1H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Fi*j}4F1  
  operator<<和operator>> H(k-jAO,  
bEc @"^)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 r%DaBx!x8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;]+p>p-#  
V]I+>Zn| 7  
template < typename Left > ??tNMr5{[  
struct value_return K$(LiP  
  { E A8>{}Z*  
template < typename T > L-v-KO6  
  struct result_1 c (Gl3^  
  { Q!_@Am"h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >4N=P0=  
} ; o$FYCz n  
E5U{.45  
template < typename T1, typename T2 > )@OKL0t  
  struct result_2 :Z'q1kW@"  
  { 4RYvI!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,V}Vxq3  
} ; .*>pD/  
} ; v)AadtZ0d  
$IU|zda8  
;YK{[$F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Sx^4Y\\  
4`mF6%UC  
下面我们来剥离functor中的operator() onOvE Y|R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +GqV9x 8  
$NG|z0  
return l(t) op r(t) tf+5@Zf]4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n :P5m9T  
return op l(t) jLLZZPBK  
return op l(t1, t2) Mm'q4DV^  
return l(t) op Jm(sx'qPx  
return l(t1, t2) op .]\+JTm  
return l(t)[r(t)] hXE_OXZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _g#v*7o2@  
~^u#Q\KE"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: JIobs*e0m  
单目: return f(l(t), r(t)); x\m?*5p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r-+S^mOE]  
双目: return f(l(t)); 9/x_p;bI  
return f(l(t1, t2)); 6%&RDrn  
下面就是f的实现,以operator/为例 U;Ne"Jh  
Q:4euhz*  
struct meta_divide qr~= S  
  { {_{&t>s2  
template < typename T1, typename T2 > `mfN3Q*[c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aAX(M=3  
  { pd1V8PZSG  
  return t1 / t2; #g6*s+Gm  
} "ccP,#Y  
} ; ~dO&e=6Hk  
z2GT9  
这个工作可以让宏来做: MCcWRbE5#  
s{]2~Z^2od  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a#qC.,$A  
template < typename T1, typename T2 > \ edW:(19}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z} 8 m]I  
以后可以直接用 0f<$S$~h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^8#;>+7R  
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 D\ H) uV`  
(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。。。) Nhm)bdv]  
YdI&OzaroE  
]1XJQW@gF  
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 H)${"  
IO4 8sV }  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < x==T4n/  
class unary_op : public Rettype 6*:mc  
  { \?9{H6<=  
    Left l; Gpauy=4f  
public : # [0>wEq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q["T6  
xqua>!mqS  
template < typename T > ny. YkN2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const re `B fN  
      { kZsat4r  
      return FuncType::execute(l(t)); eI 6G  
    } 9mT;> mE  
iw$n*1M  
    template < typename T1, typename T2 > ua^gG3n0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pd[?TyVK;  
      { ^j1WF[GiSO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h!"| Q"18  
    } Y`x54_32  
} ; jd&kak  
QF7iU@%-  
ftqi>^i  
同样还可以申明一个binary_op UUlrfur~  
`oxs;;P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #SzCd&hI  
class binary_op : public Rettype +])St3h  
  { wjr1?c  
    Left l; GV5hmDzRs  
Right r; W+'|zhn  
public : #_, l7q8U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A7;|~??  
(oYM}#Q  
template < typename T > <]u~;e57  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rw54`_kFEB  
      { !i|]OnJY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <Q4yN!6  
    } R9/(z\'}  
8?L7h\)-  
    template < typename T1, typename T2 > vq df-i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "v"w ER?  
      { =]OG5b_-Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s4$Z.xwr  
    } FE)L?  
} ; w2!5Cb2  
\` |*i$  
Zz\e:/  
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 L y!!+UM\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +,xl_,Z6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FQbF)K~e  
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。 =]pcC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! USKa6<:{W  
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。。。 8?lp:kM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !$:lv)y  
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) \X=?+| 9  
下面是修改过的unary_op z;dD }Fo  
"Q:m0P xb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y%X{[F  
class unary_op o;+J3\  
  { ?lh `>v  
Left l; Zhl}X!:c?\  
  ,= ;d<O8  
public : ,FvBZ.4c3=  
,cR=W|6cQm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H!y%FaTi  
K<HF!YU#I2  
template < typename T > Z7<N<  
  struct result_1 FbMX?T"yH  
  { a *n^(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kKV`9&dZe  
} ; niZ/yW{w  
f^8,Z+n  
template < typename T1, typename T2 > MtYi8"+<e.  
  struct result_2 T@PtO "r  
  { #>m#i1Nu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *5DOTWos  
} ; 7-nz'-'  
 g?qh  
template < typename T1, typename T2 > H7 acT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FcnSO0G%  
  { Sri,sZv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'Ldlo+*|5  
} sK~d{)+T  
PTfy#  
template < typename T > iyw "|+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l4oI5)w  
  { $:I~y| !1  
  return OpClass::execute(lt(t)); d($f8{~W  
} \29a@6  
rs$sAa*f  
} ; -ec ~~95  
(>*<<a22  
zmf`}j[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug a9 =,P  
好啦,现在才真正完美了。 =4z:Df  
现在在picker里面就可以这么添加了: J]8nbl  
&DdFK.lt  
template < typename Right > vpOn0([hS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .YquOCc(  
  { .d:sQ\k~=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |r"1 &ow5  
} [\NyBc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 M IPmsEdBi  
cT abZc  
l^x5m]Kt  
MR$Bl"d  
KQ<pQkhv  
十. bind yW.s?3X  
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。 6 flc  
先来分析一下一段例子 hv 18V>8  
o0Qy?14T-  
%of#VSk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7MreBs(M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 olzP=08aaV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mc_`:I=  
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。 5KJN](x+  
我们来写个简单的。 '|n-w\ >Wv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^YzFEu$  
对于函数对象类的版本: ^y"Rdv  
ckRWVw   
template < typename Func > jj8AV lN  
struct functor_trait N<ww&GXBX  
  { e$|g  
typedef typename Func::result_type result_type; GkjTE2I3  
} ; {,p<!Jq~G  
对于无参数函数的版本: SlvQ)jw%  
I3o6ym-i  
template < typename Ret > RWf4Wh?d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )|f!}( p  
  { ?1 $.^  
typedef Ret result_type; %\-u&  
} ; +.MHI   
对于单参数函数的版本: RS@*/.]o  
dL5u-<y&  
template < typename Ret, typename V1 > `WHP#z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OpmI" 4{+  
  { - 8&M^-  
typedef Ret result_type; {4tJT25  
} ; L}CjC>R!  
对于双参数函数的版本: 2w93 ~j  
jLc4D'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8E1swH5 z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U}(*}Ut  
  { t>><|~wp  
typedef Ret result_type; ;,n{6`  
} ; H `Fe |6I&  
等等。。。 9r% O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !q!.OQ  
1t/#ZT!X/  
template < typename Func > ai[st+1  
struct func_return %c)^8k;I  
  { k_.%(ZE  
template < typename T > " cx\P,<  
  struct result_1 %gDMz7$~  
  { ($&i\e31N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BKe~ y  
} ; S !cc%  
#WlIH7J8Tc  
template < typename T1, typename T2 > D_@WB.e L  
  struct result_2 + |MHiC  
  { jV`xRjh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dM8`!~#&PI  
} ; a=\r~Z7E  
} ; OF*m 9  
.p&4]6  
uG@Nubdwuy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m[,! orq  
xpt*S~  
template < typename Func, typename aPicker > 8W Mhe=[  
class binder_1 B/g.bh~)q  
  { wYK-YY:Q3  
Func fn; !8M]n  
aPicker pk; vx /NG$  
public : jHq.W95+P  
hb'S!N5m  
template < typename T > Q1?  !,a  
  struct result_1 <rV3(qb#]J  
  { ,[ &@?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gH5E+J_$  
} ; > !k  
XqMJe'%r  
template < typename T1, typename T2 > &=y)C/u  
  struct result_2 sA=WU(4^  
  { =b2/g [  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #Q}`kFB`  
} ; )*ocX)AE  
.^0@^%Wi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  Ew1> m'  
<m:8%]%M6  
template < typename T > &u0JzK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wB~Ag$~  
  { Z}6   
  return fn(pk(t)); !=M[u+-  
} :4|ubu  
template < typename T1, typename T2 > F[mL_JU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S,,,D+4  
  { [=imF^=3Vb  
  return fn(pk(t1, t2)); hs< )<  
} CL oc  
} ; +@>K]hdr  
9T#d.c24  
o_hk!s^4m  
一目了然不是么? =NxT9$V  
最后实现bind zsnXPRF  
dUiv+K)ccQ  
X8aNl"x  
template < typename Func, typename aPicker > v1wMXOR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !2>MaV1,  
  { ^3?]S{1/#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,;9byb  
} z/yNFY]i  
%7WGodlXW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *^+8_%;1  
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。 qELy'\  
s 8O"U%  
十一. phoenix :^7/+|}9p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]p C/6'  
kX!TOlk3  
for_each(v.begin(), v.end(), FY  U)sQ  
( ,tBb$T)7<  
do_ *CG-F=  
[ W,'30:#Fr7  
  cout << _1 <<   " , " H|&[,&M>  
] w3oh8NRs_  
.while_( -- _1), Ux5pw  
cout << var( " \n " ) f&x7g.I  
) \UZlFE  
); 8V$pdz|[  
4,kdP)Md$  
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: ;^VLx)q  
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 vqDd][n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ";\na!MT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q))r lMo  
^ 'W<|  
 vU(2[  
template < typename Cond, typename Actor > <pzCpF<  
class do_while /~RY{ c@#L  
  { <2Q+? L{  
Cond cd; 1#BMc%  
Actor act; >;I$&  
public : GSck^o2{  
template < typename T > wJ 0KI[p(S  
  struct result_1 (Q~ p"Ch  
  { 8{QN$Qkn  
  typedef int result_type; |/rms`YQ  
} ; S[g{ )p)  
hfzmv~*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |Et8FR3[m  
\/E+nn\)  
template < typename T > M'gw-^(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A#/O~-O^  
  { -L=aZPW`M  
  do >9F&x>~  
    { UbDRzum  
  act(t); $2lrP]`>j.  
  }  {*!L[)  
  while (cd(t)); ^lADq']  
  return   0 ; x93t.5E6  
} X; [$yW9hE  
} ; y>4r<Y ZQ  
R'M=`33M  
2Fwp\I;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "N'|N.,  
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。 xLID @9Hbu  
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。 glk-: #  
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。 }KEL{VUX  
下面就是产生这个functor的类: ^0x0 rY  
KR49Y>s<  
=qg;K'M5  
template < typename Actor > 7{"urs7 T  
class do_while_actor W UN|,P`b  
  { @.D1_A  
Actor act; 47/14rY 2  
public : AlVB hR`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g`n5-D@3  
YA?46[:  
template < typename Cond > >GV(\In  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ! 0}SZ  
} ; &/\Q6$a  
WP}NHz4H  
$\9M6k'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6Fe$'TP  
最后,是那个do_ &"R`:`XF  
<3SO1@?  
K{vn[}  
class do_while_invoker $sfDtnRy  
  { uOv0ut\\G  
public : ab@1JAgs  
template < typename Actor > rBLcj;,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ab!Cu8~v  
  { ua8Burl7  
  return do_while_actor < Actor > (act); DwNEqHi  
} V Kw33  
} do_; _U<r@  
5ltrr(MeD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `B%IHr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JNx;/6'd,  
最后来说说怎么处理break和continue .@kjC4m  
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。 X:Iam#H  
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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