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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r>U@3%0&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xZv#Es%#  
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, mdg i5v  
t`mV\)fa  
8ITdSg  
r$~HfskeI  
  class filler K6)j0 ]K1  
  { |H+Wed|  
public : ^a1^\X.~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :Z z '1C  
} ; uU25iDn  
j,dR,Nd  
w*JGUk  
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: "6?0h[uff  
> "=>3  
}~e%J(  
FG*r'tC~r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .h4 \Y A  
J S_]FsxD  
NPe%F+X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \)?HJ  
7VFLJr t  
hFl^\$Re  
ITT@,  
二. 战前分析 n#OB%@]<V  
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。 %Qdn  
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 Ak"m 85B  
;x@~A^<el  
}@+:\   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W]5w \  
  /* --------------------------------------------- */ 7Da`   
vector < int *> vp( 10 ); o$lM$E:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b"U{@  
/* --------------------------------------------- */ ]Ak/:pu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TOH!vQP  
/* --------------------------------------------- */ 8ux?K5_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3W <_J_[  
  /* --------------------------------------------- */ VB(S]N)F^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T~&9/%$F  
/* --------------------------------------------- */ Aw7oyC!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w@jC#E\  
)Rlh[Y& r  
BDO]-y  
Qw,{"J  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?k}"g$JFn  
1._1, _2是什么? 19g-#H!  
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。 .#4;em%7  
2._1 = 1是在做什么? U 3aY =8B  
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。 +e);lS"+/  
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。 F-k3'eyY  
}BlVLf%C  
}i!hzkK#  
三. 动工 S^8C\ E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2<E@f0BVAy  
X2mZ~RB(p  
>-j( [%  
]$!7;P  
template < typename T > o0_H(j?  
class assignment z .+J\  
  { |*g\-2j{  
T value; 3Wb2p'V7$?  
public : 1Y"35)CR)  
assignment( const T & v) : value(v) {} f']sU/c=  
template < typename T2 > }kCn@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WiNr866nB  
} ; PG6L]o^  
Y&:/~&'  
5!8-)J-H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2]3G1idB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ur)f AuF2  
61kO1,Uz*  
a}w&dE$!-  
6H3_q x  
  class holder GA;E (a  
  { IQH;`+  
public : {(t (}-:Z  
template < typename T > Tvk=NJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X.JB&~/rO  
  { {0 IEizQ|i  
  return assignment < T > (t); 6}qp;mR E]  
} U3}r.9/  
} ; |JC/A;ZH  
kAsYh4[  
,_,Z<X/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d( +E0  
7+^4v(s  
  static holder _1; yyVv@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1O]27"9  
60St99@O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l\Or.I7n  
而不用手动写一个函数对象。 zPT!Fa`  
#su R[K*S  
Y@(izC&h  
Rtywi}VV2  
四. 问题分析 !LI 8Xk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #(pY~\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Mo'6<"x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t[e`wj+qz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _aeIK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0iYo&q'n  
X=+|(A,BdY  
五. 问题1:一致性 rD+mI/_J`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T;G<62`.h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9^^:Y3j  
Fx )BMP  
struct holder }56WAP}Z 4  
  { t^~Qv  
  // SUUNC06V  
  template < typename T > y{hg4|\  
T &   operator ()( const T & r) const }N[X<9^ Z  
  { iN8[^,2H|  
  return (T & )r; ='`z  
} -y5^xR  
} ; ({v$!AAv  
1p[C5j3  
这样的话assignment也必须相应改动: "9'~6b  
r{!]` '8  
template < typename Left, typename Right > Dq/_^a/1  
class assignment k@L},Td  
  { qsOA(+ZP  
Left l; 4zkn~oy  
Right r; .vE=527g)  
public : i ?&t@"'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jz&a9  
template < typename T2 > t~H'Ugv^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t~U:Ea[gd  
} ; jfP2n5X83  
Uy2NZ%rnt  
同时,holder的operator=也需要改动: %X7R_>.   
>Akrbmh5  
template < typename T > R4"*<%1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BgRfy2:  
  { t2skg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0zQ"5e?qy  
} qB6@OS  
Rah"La  
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。 d3-F?i 5d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q&+Jeji  
HK&Ul=^VN|  
return l(rhs) = r; ~QgyhJM_h=  
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。 h DpIwzJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QZ?#ixvJ  
M8dv y!D  
template < typename Tp > 8=QOp[w   
class constant_t 701a%Jq_2  
  { P 4Vi~zMX  
  const Tp t; `EKmp|B_p_  
public : Y-!~x0-H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :btb|^C  
template < typename T > $J6Pv   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L7i2is  
  { @Wgd(Ezd  
  return t; !d nCrR  
} Yc~(W ue  
} ; eS#kDa/ %  
?tzJ7PJ~B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 krqz;q-p~  
下面就可以修改holder的operator=了 %+ln_lgD:  
?,s]5   
template < typename T > q4u,pm,@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const di.yh3N$  
  { Nq]8p =e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p7{2/m j  
} (=A61]yB  
y yPQ^{zD  
同时也要修改assignment的operator() Ov$>CA  
~6{iQZa1Y  
template < typename T2 > OBb m?`[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cws;6i*=@  
现在代码看起来就很一致了。 nm"]q`(K  
MzEeDN  
六. 问题2:链式操作 @!p bR(8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0gRj3al(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7gWT[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vCvjb\S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Lql2ry$Wa  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m^k$Z0  
7eNLs  
template < typename T > zH"a>+st=  
struct result_1 VSx9aVPkC  
  { gB _/(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '/OcJVSR  
} ; J.E Bt3  
m+UWvUB)  
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: 1.9bU/X  
_0cCTQE  
template < typename T > ]z5kYU&  
struct   ref n~"qbtp}  
  { O]4v\~@-j  
typedef T & reference; }_/]f!]  
} ; ,`Keqfx  
template < typename T > N#``(a  
struct   ref < T &> zw15r" R  
  { o0`']-)*2  
typedef T & reference; xA7~"q&u  
} ; Z[*unIk  
zTB&Wlt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C\5G43`  
hQj@D\}  
template < typename T > <">epbV6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &^#iS<s1  
  { * rlV E  
  return l(t) = r(t); Up?RN%gq  
} $?W2'Xm!V  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 xAd@.^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;G8H' gM07  
1xS+r)_n@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2mzn{S)nV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TSewq4`K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _"Bj`5S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .8s-)I  
最后的布局是: gC2}?nq*  
                Add qA)YYg/G  
              /   \ H@@ 4n%MK  
            Divide   5 g=nb-A{#  
            /   \ Hh;lT  
          _1     3 _-({MX[3k<  
似乎一切都解决了?不。 V4jMx[   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 { DP9^hg  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [pTdeg;QE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: W{'hn&vU  
.+(V</  
template < typename Right > +_fFRyu>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &P9fM-]b s  
Right & rt) const qI7KWUR  
  { o+{,>t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J.h` 0$!  
} }p6]az3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |#o' =whTl  
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。 ' F.^ 8/>  
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。 af | mk@  
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。 QGfwvFm  
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;ZT-Fti  
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? _Sd^/jGpU  
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: 4!{lySW  
f> Jj5he/  
template < class Action > r]cq|Nv8:  
class picker : public Action J@/4CSCR]  
  { HL"c yxe  
public : iT==aJ=~/&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UAXp;W`  
  // all the operator overloaded i kfJ!f  
} ; Jkj7ty.J  
:'Gn?dv|  
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。 dj (&"P  
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: 0'*{BAWx  
El9T>!Z  
template < typename Right > =JE<oVP8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3Ed  
  { eG(YORkR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6w &<j&V  
} _@>*]g  
xwsl$Rj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v[uVAbfQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _Kaqx"D  
aMe &4Q  
template < typename T >   struct picker_maker I-!7 EC2{!  
  { tZ62T{, a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gWU#NRRc  
} ; YG0/e#5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #\X)|p2  
  { \m)s"Sh.  
typedef picker < T > result; d>F7i~W  
} ; ( ww4(  
WDxcV%  
下面总的结构就有了: }\<=B%{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `TO Xkt j  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 cu}(\a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ek5j;%~g1  
至此链式操作完美实现。 I_f%%N%  
' u<IS/w  
I \1E=6"  
七. 问题3 a7_Q8iMe  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k8ILo)  
.&b^6$dC  
template < typename T1, typename T2 > |uQ[W17^N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z[biK|YL  
  { Z!)f*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IDmsz  
} 5d(qtFH1  
y* rY~U#3  
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: <YSg~T  
' me:Zd  
template < typename T1, typename T2 > \E~Q1eAJT  
struct result_2 pbFYiu+  
  { h\2}875  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >waN;&>/  
} ; +L n M\n  
!2wETs?  
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? 4xpj<  
这个差事就留给了holder自己。 +{'lZa  
    s ?5 d  
#*\Ry/9Q  
template < int Order > YI/{TL8*KK  
class holder; u9 %;{:]h  
template <> <TL])@da  
class holder < 1 > s5nB(L*Pjp  
  { #*+;B93 )  
public :  w}"!l G  
template < typename T > C1n? ?Y[  
  struct result_1 J/L)3y   
  { *-{Omqw  
  typedef T & result; Rnz8 f}  
} ; hl*MUD,  
template < typename T1, typename T2 > X1O65DMr`g  
  struct result_2 FF8WTuzB+  
  { 3g^IXm:K$  
  typedef T1 & result; c 3}x)aQ  
} ; w<btv]X1  
template < typename T > ]X/O IfdWe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rA[nUJ,  
  { @Ap@m6K?q  
  return (T & )r;  {`tHJ|8  
} YmZC?x_{M2  
template < typename T1, typename T2 > $#F;xys  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FYxUOO  
  { $U\!q@'$  
  return (T1 & )r1; ?`za-+<r<  
} t>XZ 3  
} ; }<E sS  
GU2]/\W*a  
template <> P0a>+^:%  
class holder < 2 > EPQ&?[6  
  { 5dbX%e_OP  
public : Ma% E&.ed  
template < typename T > yjeqv-7  
  struct result_1 jn0t-":  
  { @>d&5}F_>{  
  typedef T & result; ^H f+du  
} ; c& 9+/JYMo  
template < typename T1, typename T2 > UDhwnGTq(l  
  struct result_2 ~vO'p  
  { mMel,iK=  
  typedef T2 & result; C~3@M<X  
} ; KteZK.+#:  
template < typename T > >^M!@=/?J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AaJ,=eQ  
  { N:m@D][/sW  
  return (T & )r; WiPM <'  
} t't^E,E .@  
template < typename T1, typename T2 > I8E\'`:<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CUAg{]  
  { JS<e`#c&  
  return (T2 & )r2; uJ2C+$=Ul  
} EKeBTb  
} ; p{\qSPK  
Enq6K1@%G  
%!N2!IiVs  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 GQEI f$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H24ate?t,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T%N~oa  
%fex uy4  
return l(i, j) = r(i, j); eSQzjR*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wj5qQ]WC  
+35)=Uov  
  return ( int & )i; N,'[:{GOY  
  return ( int & )j; s[vPH8qb  
最后执行i = j; //`cwnjp  
可见,参数被正确的选择了。 +73=2.C0  
$?CBX27AV  
b a1$kU  
"4Wp>B  
YU ]G5\UU  
八. 中期总结 O>tC]sm%  
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%aPl~e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l&e5_]+%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~%8Q75tn.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GDNh?R  
Bsih<`KF^  
#buV;!_!E?  
;?O883@r8  
1k%k`[VC  
b#)U UGmI  
九. 简化 6 9y;`15  
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。 xda; K~w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AdZ;j6#  
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: ?rX]x8iP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DHC+C4  
  +-*/&|^等 RF!a//  
2. 返回引用。 ma$Prd  
  =,各种复合赋值等 Q cjc ,  
3. 返回固定类型。 :q<Z'EnW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vP@v.6gS,  
4. 原样返回。 h4pTq[4*  
  operator, q_W0/Ki8  
5. 返回解引用的类型。 5BkV aF7Th  
  operator*(单目) . v@>JZC  
6. 返回地址。 e,_-Je  
  operator&(单目) u}bf-;R  
7. 下表访问返回类型。 @.$Xv>Jt$  
  operator[] H=g.34  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1=7jz]t  
  operator<<和operator>> 7+TiyY]K  
wfvU0]wk}  
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。 8 #X5K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aq+Y7IR_  
f=!PllxL:  
template < typename Left > UX<Qcjm$e  
struct value_return 1iL 'V-y  
  { 4`Nt{  
template < typename T > -16K7yk  
  struct result_1 j` E +qk  
  { OI} &m^IOo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; obK*rdg ,  
} ; Xq^{P2\w1  
+=$G6uR$  
template < typename T1, typename T2 > V@f#/"u'  
  struct result_2 #JM*QVzv  
  { biK.HL\V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ![jP)WgF  
} ; FM];+d0  
} ; `r Ql{$9IC  
an~Kc!Oki  
]0E-lD0J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >?<d}9X  
nfB9M1Svn  
下面我们来剥离functor中的operator() MLX.MUS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |05LHwb>  
9hU@VPB~  
return l(t) op r(t) mJYD"WgY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e-#V s{?|r  
return op l(t) `><E J'h  
return op l(t1, t2) D"exI]  
return l(t) op *,28@_EwY  
return l(t1, t2) op \2CEEs'  
return l(t)[r(t)] Nh\o39=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A9MTAm{  
a'A<'(yv  
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: fk!9` p'  
单目: return f(l(t), r(t)); ]E6r )C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !t}yoN n|  
双目: return f(l(t)); Ss_}@p ^  
return f(l(t1, t2)); k5Su&e4]]  
下面就是f的实现,以operator/为例 + )[@  
5vJxhBm/  
struct meta_divide F@mxd  
  { PkLNIp1  
template < typename T1, typename T2 > `3`.usw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z#1"0Ks&P  
  { xsiJI1/68  
  return t1 / t2; q@tym5  
} 1}Y3|QxF  
} ; .h\Py[h<^  
O<E8,MCA[a  
这个工作可以让宏来做: .(3ec/i4CF  
,&q Q[i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ < %t$0'  
template < typename T1, typename T2 > \ \7d T]VV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  ds#om2)  
以后可以直接用 jgyXb5GY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rHMr8,J;  
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 wC(XRqlE  
(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。。。) 2Z-,c;21  
&KOO&,  
JYl\<Z' {  
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 VEr 6uvB  
7s$6XO!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {4o\S  
class unary_op : public Rettype A &;EV#]ge  
  { T&mbXMN  
    Left l; N!.kq4$.  
public : oMz/sL'u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tu7+LwF7  
;7wwY$PBH  
template < typename T > !k%l+I3J[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IsWcz+1n  
      { fuQ4rt[i  
      return FuncType::execute(l(t)); JO}#f+w}  
    } )A"ZV[eOoQ  
3"f)*w7d  
    template < typename T1, typename T2 > Z={D0`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uT'-B7N  
      { r94j+$7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +p8qsT#7  
    } 3$MYS^D  
} ; #>MO]  
%H 8A=  
FGV}5L  
同样还可以申明一个binary_op XKpL4]{&q4  
2Px$0&VN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %"1` NT  
class binary_op : public Rettype 03P N{<  
  { M@',3  
    Left l; +3NlkN#  
Right r; L*kh?PS;  
public : Ufm(2`FQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ >&I^4  
% JgRcx  
template < typename T > [K"U_b}w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a7XXhsZ  
      { n25irCD`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ))%@@l[  
    } ^)>( <6  
zs#-E_^%M  
    template < typename T1, typename T2 > D+:s{IcL<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W8bp3JX"  
      {  'V^M+ng  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \E,2VM@6  
    } -; $/<  
} ; m 9@n  
7$!`p,@we/  
g d337jw  
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 $uEJn&n7}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pOqGAD{D$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7"ylN"syZ  
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。 >KHp-|0pv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !*9FKDB{  
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。。。 GG*BN<(>!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o;E (Kj  
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) qR_SQ VN  
下面是修改过的unary_op 6.7 Kp  
P$ dgO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "PScM9)\  
class unary_op eF;1l<<   
  { GGL4<P7  
Left l; yz$1qEII`q  
  Iy\K&)5?  
public : X`[or:cB  
qJUu9[3'm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wzAp`Zs2Dm  
A/NwM1z[o)  
template < typename T > B8'(3&)My  
  struct result_1 A{hwT,zV:  
  { V+-%$-w>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Z0FQ( r_  
} ; PA&Ev0`+  
RMDzPda.  
template < typename T1, typename T2 > g-Vxl|hR  
  struct result_2 ^#KkO3  
  { u{o3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rcc9Tx(zvQ  
} ; VMXccT9i!  
ACctyGd  
template < typename T1, typename T2 > GO2mccIB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  6g576  
  { kZ>_m &g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y/S3ZJY  
} F.y_H#h  
,|RKM  
template < typename T > 3a]Omuu|=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :%vD hMHa  
  { h\qM5Qx+Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); bkQEfx.  
} Ys@M1o  
8}/v[8p  
} ; d\Xi1&&  
$sDvE~f0n  
T]er_n  
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 <x!q! ;  
好啦,现在才真正完美了。 yG;@S8zC  
现在在picker里面就可以这么添加了: [Fv,`*/sm  
e@ $|xa")  
template < typename Right > bR~5 :A^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U~t!   
  { V<;_wO^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q<ia  
} pjFj{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Yt=2HJY  
.(yJ+NU  
*lQa^F  
a_5s'Dh  
y$-@|M$GG  
十. bind I(R%j]LX&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 rMIX{K)'f  
先来分析一下一段例子 /"La@M37  
j}Svb1A  
3C!|!N1Hn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B=>Xr!pM!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 . mO8 ~Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H74'I}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 C[znUI>  
我们来写个简单的。  Jju^4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ibh,d.*~g  
对于函数对象类的版本: "*ww>0[  
,d$D0w  
template < typename Func > 5HvYy *B/  
struct functor_trait Mwj7*pxUh  
  { J[K>)@I/  
typedef typename Func::result_type result_type; b_~KtMO  
} ; /~<Przw  
对于无参数函数的版本: u<j.XPK  
o1]1I9  
template < typename Ret > ?PB}2*R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `wLmGv+V  
  { Hpp;dG  
typedef Ret result_type; \nVoBW(  
} ; $~A\l@xAG  
对于单参数函数的版本: kRzqgVr%  
.7#04_aP  
template < typename Ret, typename V1 > m%OX< T!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a>nV!b\n5  
  { G{|F V m  
typedef Ret result_type; bKH8/*Yk  
} ; G%K<YyAP  
对于双参数函数的版本: yN~: 3  
 0$l D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <%Re!y@OL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !Hr +|HKQ?  
  { qN_jsJ  
typedef Ret result_type; Tl Z|E '_C  
} ; fF8g3|p:  
等等。。。 *Ta*0Fr=9|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BfF$  
W%.Kr-[?`o  
template < typename Func > W6~B~L  
struct func_return P{)eZINlE  
  { *Oo2rk nQ  
template < typename T > hun/H4f|  
  struct result_1 -q\1Tlc]3  
  { 4>>d "<}C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pXCmyLQ  
} ; jzu1>*ok  
z/N~HSh!d  
template < typename T1, typename T2 > jO$3>q  
  struct result_2 t*^Q`V wQ  
  { Z1 %"w*U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L\)ssO uh  
} ;  eme7y  
} ; X?&(i s  
=VFi}C/  
]1h W/!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |*ss`W7F,2  
>7i&(6L  
template < typename Func, typename aPicker > kVR_?ch{  
class binder_1 5gYv CW&~  
  { #m=TK7*v  
Func fn; \H^DiF%f9  
aPicker pk; t% Sgw%f  
public : >W Tn4SW@  
5]pvHc  
template < typename T > :}'5'oVG  
  struct result_1 blO(Th&  
  { yuIy?K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fUj[E0yOF  
} ; *?bOH5$@Nw  
D$@5$./  
template < typename T1, typename T2 > 3/_rbPr  
  struct result_2 '. 5&Z  
  { 'KvS I=$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IAyyRl\  
} ; Buc{dcL/  
ymH>] cUm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _L?MYkD  
%8Eu{3  
template < typename T > XhEZTg;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nv$>iJ^~H  
  { %Q,6sH#  
  return fn(pk(t)); 3dO~Na`S  
} NM FgCL  
template < typename T1, typename T2 > Wo)$*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x[u4>f  
  { 1 S<E=7  
  return fn(pk(t1, t2)); YV%y KD  
} (KG2X  
} ; ;|qbz]t2(  
mVXwU](N  
|L9p.q  
一目了然不是么? &t)$5\r  
最后实现bind \_io:{M  
8'WoG]E_  
'=AqC,\#  
template < typename Func, typename aPicker > 79&=MTM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wjtFZGx&  
  { F\u]X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u@]rR&h`  
} tJe5`L  
, wXixf2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g)!d03Qoy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 CwjKz*'[g  
953GmNZ7  
十一. phoenix Ly46S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dzk1!yy  
qg/FI#r  
for_each(v.begin(), v.end(), =)G]\W)m  
( Uf|uFGb  
do_ 5]up%.  
[ Zoc4@% n  
  cout << _1 <<   " , " 5Po:$(  
] 6WT3-@d  
.while_( -- _1), OJ"./*H  
cout << var( " \n " ) M49l2x=]9  
) _tX=xAO9  
); AEaN7[PQx|  
,mHUo4h1O  
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: d{Jk:@.1  
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 Ex zB{ "  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /hu>MZ(\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: - z+,j(@  
CEI"p2  
J,)ytw]  
template < typename Cond, typename Actor > \tI%[g1M  
class do_while 13!@L bC  
  { Z ;.-UXat  
Cond cd; _AX 9 Mu]  
Actor act; :]-oo*xP  
public : >q:%?mi  
template < typename T > q`<:CfCt  
  struct result_1 m;OvOc,  
  { A#"Wk]jX  
  typedef int result_type; 5PeS/%uT@  
} ; w$}q`k'  
/G||_Hc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B"^j>SF  
MK#   
template < typename T > 7K"3[.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }8O9WS  
  { 0#|Jhmv-zL  
  do c&c  
    { (kL"*y/"p  
  act(t); zC*FeqFL<  
  } J{/hc} $  
  while (cd(t)); 1c,#`\Iikd  
  return   0 ; #~Xj=M%  
} )pI( <  
} ; H@- GYX"4  
c RI2$|  
d/GSG%zB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h]@'M1D%  
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。 N+~ MS3  
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。 $\/i t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &NF$_*\E  
下面就是产生这个functor的类: i:Y5aZc/Ds  
t tr`  
8Z}%,G*n  
template < typename Actor > ")ys!V9  
class do_while_actor \<I&utn  
  { 86LE )z  
Actor act; h[! @8  
public : ]9_tto!/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Mh~}RA"H  
)kI**mI}  
template < typename Cond > ,>b>I#{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ojlyW})$%  
} ; TvDC4tm-:  
I-g/ )2  
sfr+W-7kx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "M/c0`>C!i  
最后,是那个do_ 7;Ze>"W>  
0MRWx%CR  
`,AOxJ:$  
class do_while_invoker n n F  
  { @~vg=(ic(  
public : bbq`gEV  
template < typename Actor > ^0"^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oaha5aWH  
  { Q"s6HZ"YI  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7V^j9TC  
} 8~qpOQX^V  
} do_; KUPQ6v }  
mx1Bk9h%Xe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Eb5>c/(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZHwN3  
最后来说说怎么处理break和continue Grw[h  
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。 +|oLS_  
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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