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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O#PwRud$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  V IYV92[  
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, l4Y1(  
"7?t)FOo  
!VNbj\Bp  
O*4gV}:G  
  class filler ?'f^X$aS  
  { 1 mHk =J~  
public : pVz pN8!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tnL."^%A2I  
} ; 1g81S_T .  
6puVw-X  
z'e1"Y.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O3&|}:<  
<O bHf`Q  
M1gP R  
X{'wWWZC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &%}6q]e  
V7n >,k5  
<THUsY`3P&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1:YAn  
hy=u}^F.C  
8L{$v~+  
b_l.QKk  
二. 战前分析 cUNGo%Y  
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。 *G9 [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 HIrEv  
`~|DoSi^d  
Es~DHX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -7,vtd[h  
  /* --------------------------------------------- */ gb9[Meg'  
vector < int *> vp( 10 ); i&1U4q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _&K\D p&@  
/* --------------------------------------------- */ gTuX *7w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XX:q|?6_ 4  
/* --------------------------------------------- */ V-:`+&S{^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9kUV1?  
  /* --------------------------------------------- */ Gzj3Ka  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &R0OeRToUb  
/* --------------------------------------------- */ ;h~?ko  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \ bC}&Iz6  
Kj=;>u  
8`DO[Z  
pB[%:w/@l:  
看了之后,我们可以思考一些问题: .oEFX8  
1._1, _2是什么? EuLXtq  
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。 A mvw`u>  
2._1 = 1是在做什么? G tG&yeB  
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。 :(+]b  
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。 b%<164i  
yX3PUO9  
phe"JNML  
三. 动工 "zXGp7Q'#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ys)+9yPPn  
Sr-|,\/O  
( -xR7A  
17|@f  
template < typename T > )< l\jfx e  
class assignment df!+T0  
  { FSFFk~  
T value; /!:L7@BZ  
public : 6/VNuQ_#  
assignment( const T & v) : value(v) {} rXlx?GV  
template < typename T2 > { _-wG3f|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~.iA`${y%  
} ; p[_Yi0U  
i+U@\:=  
HKM~BL "X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t2Ip\>;9f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }z8{B3K  
B,w:DX  
P4i3y{$V  
KU*`f{|  
  class holder ]v<d0" 2  
  { CGCQa0  
public : 5DmCxg  
template < typename T > #"|"cYi,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iJEB ?y  
  {  dD:  
  return assignment < T > (t); ip<15;Z  
} _r~!O$2  
} ; `Fz\wPd  
&3jBE --  
;HR 6X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +}kO ;\  
4 0p3Rv  
  static holder _1; r[6#G2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7s0)3HR}  
z7| s%&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {qJHL;mP:8  
而不用手动写一个函数对象。 mJSK; @w<O  
ULV)0SB  
G`9cd\^  
Cc@=?  
四. 问题分析 ]d[Rf$>vu0  
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。 #4Dn@Gqh.Y  
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。 |if~i;VKL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y]hV-_2+Do  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bl$+8 !~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1 ,#{X3  
jB5>y&+  
五. 问题1:一致性 kA;xAb+U3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W^5<XX,ON  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X\o/i\ C}  
@^'G&%j  
struct holder &G0l&8pa  
  { .WBI%ci  
  // ;Fx')  
  template < typename T > j2< !z;2  
T &   operator ()( const T & r) const 5{8x*PSl  
  { ~gSwxGT7d  
  return (T & )r; 'bZMh9|  
} YgO aZqN  
} ; i,mrMi c#  
#;5[('&[  
这样的话assignment也必须相应改动: ;% /6Y~/  
q"{Up  
template < typename Left, typename Right > !w @1!Xpn1  
class assignment 4 *Bp  
  { P%.`c?olbs  
Left l; ,Wz[tYL*  
Right r; 6U;Jg_zS  
public : C/{nr-V3u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *p""YEN  
template < typename T2 > `G_(xN7O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CPc"  
} ; ,`ZPtnH+  
* i=?0M4S  
同时,holder的operator=也需要改动: w{_e"N  
+A]&AkTw  
template < typename T > Y&oP>n! ei  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ):/<H  
  { y_}K?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); } l:mN  
} }2-[Ki yv  
,:0Q1~8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %E4$ZPSW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2neF<H?^o  
>P<k[vF  
return l(rhs) = r; Ymwx (Pm  
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。 kS@9c _3S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I>A^5nk  
bs<WH`P  
template < typename Tp > =XZF.ur  
class constant_t R=][>\7]}  
  { ;FV~q{  
  const Tp t; !L &=?CX  
public : -_y~rx >  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t!J";l  
template < typename T > g28S3 '2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8L]gQ g  
  { {B'Gm]4  
  return t; "7To c4  
} ^q4l4)8jX  
} ; ()+jrrK  
W /~||s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w,M1`RsK  
下面就可以修改holder的operator=了 L#t-KLJ  
o{ ,ba~$.w  
template < typename T > R-g>W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !~Hafn-1  
  { (hhdbf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5@w'_#!)  
} BxSk%$J  
xm<5S;E5U4  
同时也要修改assignment的operator() "-0pz\a  
jw`&Np2Q  
template < typename T2 > pl jV|.?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {u(}ED#p  
现在代码看起来就很一致了。 x?k  
(&9DB   
六. 问题2:链式操作 #U ",,*2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m~= ]^e  
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。 DuTlYXM2^  
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。  2.HZ+1  
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。 *@-q@5r}!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9J-!o]f .b  
NDs]}5#   
template < typename T > /{eih]`x(  
struct result_1 .LeF|EQU\@  
  { 7|h3.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >.!5M L\  
} ; 9E->;0-  
H3p4,Y}'#  
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: g(@$uJ  
^Ff~j&L@{  
template < typename T > !Zk%P  
struct   ref ?1-n\ka  
  { ="#:=i]  
typedef T & reference; [#STR=_f  
} ; zVc7q7E  
template < typename T > g9FVb7In_  
struct   ref < T &> Ov~S2?E8  
  { Rk437vQD,  
typedef T & reference; 2;Y@3d:z  
} ; yZj}EBa  
;qT!fuN;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JR? )SGB  
i(&6ys5  
template < typename T > 'y+bx?3Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p5twL  
  { Qq;m"M/  
  return l(t) = r(t); :oon}_MdRd  
} M0;t%*1  
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。 2-c U -i4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8 ACY uN\  
\V"P maP\  
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 07T;IV3#C5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uDy>xJ|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "a0u-}/D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~kSnXJv  
最后的布局是: &G7)s%q  
                Add lH,]ZA./  
              /   \ XoH[MJC  
            Divide   5 *Lb(urf  
            /   \ 0?5%  
          _1     3 Fl#VKU3h  
似乎一切都解决了?不。 ERX|cc  
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。 !5E%W[  
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。 "dLMBY~  
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: lkSz7dr@  
,/w852|ub  
template < typename Right > [F AOp@7W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lE2wkY9^/  
Right & rt) const Oc"'ay(g  
  { :~0^ib<v;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9(N)MT5F  
} [o[v"e\w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cmr6,3_  
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。 njwR~aL`|  
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。  [A%e6  
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。 O=#/DM;  
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。 &, Zz  
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? -u3SsU)_%N  
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: cDQw`ORP*g  
b W C~Hv  
template < class Action > yqVaA 'w5  
class picker : public Action *OGXu07 !  
  { Gwrx) Mq  
public :  +,F= -  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ax{-Qi7z-+  
  // all the operator overloaded d_W nK{  
} ; Wf`Oye Rz  
LO$#DHPt  
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。 Q:fUM[  
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: YP\4XI  
Xb+if  
template < typename Right > \}4#**]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2=/g~rp*  
  { tO+%b=Z^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8O.:3%D~ t  
} ;qVEI/  
>;'1k'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I 3zitI;  
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。 ,QHx*~9  
M#lVPXS  
template < typename T >   struct picker_maker uZ2v;]\Y6  
  { s=y9!rr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &h4Z|h[01  
} ; l=-d K_ I?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z_OqXo=  
  { 9h,yb4jPP  
typedef picker < T > result; v4k=NH+w  
} ; ;aRWJG  
[[66[;  
下面总的结构就有了: c9g\7L,Z  
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。 MBYD,v&  
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。 xU\:Vid+A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1O3<%T#LOZ  
至此链式操作完美实现。 ?D )qgH  
1TxhEXB  
[vjkU7;7A  
七. 问题3 >gi{x|/  
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。 sei!9+bZr  
bU4+P A@$  
template < typename T1, typename T2 > "$:y03V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /?dQUu ^z  
  { ^%*{:0'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 73sAZa|  
} @qhg[= @  
H;7H6fyZ  
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: c"sw@<HG  
_OxnHf:|  
template < typename T1, typename T2 > .&yWHdQC:  
struct result_2 -_4jJxh=OB  
  { jf)JPa_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $evuPm8G  
} ; Y'a(J7  
X"khuyT_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Y)j,(9  
这个差事就留给了holder自己。 k2tX$\E  
    ]MA)=' ~  
CD<u@l,1  
template < int Order > O"-PNF,J  
class holder; @Kb|  
template <> \=G Xe.}4d  
class holder < 1 > )J6b:W  
  { x#gmliF  
public : D>x'3WYR  
template < typename T > h }%M  
  struct result_1 K~ /V  
  { vLT12v:)`  
  typedef T & result; &$z1Hz+l  
} ; 0?L$)T-B  
template < typename T1, typename T2 > Y)5uK:)^  
  struct result_2 AA& dZjz  
  { +VW]%6 +  
  typedef T1 & result; NCM{OAjS5U  
} ; x2&! PpM  
template < typename T > H=BR -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dSOn\+  
  { | v'5*n9  
  return (T & )r; r|F,\fF  
} z`:^e1vG  
template < typename T1, typename T2 > _ktSTzH0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7<Js'\Z  
  { U)%u`C0  
  return (T1 & )r1; :@8.t,|  
} .&Gtw _  
} ; ,v5>sL  
:8L61d2(  
template <> ]{U*+K%,J  
class holder < 2 > <:7e4#  
  { b`Ek;nYek  
public : .MPOUo/e  
template < typename T > G}xBYc0b  
  struct result_1 ]G&\L~P  
  { K:50?r_-6  
  typedef T & result; %t|2GIu  
} ; zw9ULQ$#  
template < typename T1, typename T2 > ;S27m]Q?  
  struct result_2 XN%D`tbvJ  
  { 3:Egqw  
  typedef T2 & result; $/#)  
} ; uOUw8  
template < typename T > CrX-?$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?iO^b.'I#  
  { 7IW7'klkvD  
  return (T & )r; \mit&EUh}  
} A_ z:^9  
template < typename T1, typename T2 > ,^66`C[G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ywtDz8!^u  
  { +Ws}a  
  return (T2 & )r2; EMH}VigR  
} tl^;iE!-  
} ; c+XR  
W]7?;#Hpk  
/!8:/7r+W  
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> >。 sh3}0u+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ec/+9H6g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BU\NBvX$  
 cJ{P,K  
return l(i, j) = r(i, j); xx#Ef@bS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mYRR==iDL  
r~a}B.pj  
  return ( int & )i; [/^g) ^s:  
  return ( int & )j; m,_oX1h  
最后执行i = j; 1fp&"K:yR  
可见,参数被正确的选择了。 yf>,oNIAg  
1@@]h!>k:  
~;a* Oxt  
)p](*Z^  
GDe$p;#"9g  
八. 中期总结 Raqr VC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~a)2 0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r|$g((g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "d*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dQ o$^?  
` u)V 9{  
1fG@r%4  
.SFwjriZ  
R dzIb-  
V:npcKpu  
九. 简化 iKO~#9OF  
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。 [qo* ,CRz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Qd=/e pkm  
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: nW[aPQ[R   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .^W0;ISX  
  +-*/&|^等 p{u}t!`!d  
2. 返回引用。 E_*T0&P.P  
  =,各种复合赋值等 a MD?^  
3. 返回固定类型。 $(hZw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @g?z>n n  
4. 原样返回。 }Q*ec/^{f  
  operator, D^4V"rq  
5. 返回解引用的类型。 I!%@|[ Ow  
  operator*(单目) `Q[$R&\  
6. 返回地址。 \Bf{/r5x  
  operator&(单目) ON^u|*kO  
7. 下表访问返回类型。 g:V6B/M&  
  operator[] R'_[RHFC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }zLE*b,  
  operator<<和operator>> z}|'&O*.F  
}:A kpm  
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。 }?$Mh)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zoXF"Nz  
3?<vnpN=5d  
template < typename Left > ,s<d"]<  
struct value_return Yi,um-%  
  { X13bi}O6#  
template < typename T > ]z$<6+G  
  struct result_1 +d. Bf  
  { r4'Pf|`u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T~d';P  
} ; ENr&k(>0HQ  
e hGC N=  
template < typename T1, typename T2 > : DP{YL|x  
  struct result_2 QX/`s3N  
  { Y"U&3e,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L.(k8eX  
} ; Z$gY}Bz  
} ; P#]jPW  
8;@eY`0(  
4+Kc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ul1Vsj  
dzap]RpB  
下面我们来剥离functor中的operator() ^8*.r+7p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P=GM7  
/ ffWmb_4  
return l(t) op r(t) EJsb{$u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ""=Vt]  
return op l(t)  #Ki@=*  
return op l(t1, t2) fNumY|%3  
return l(t) op (TsgVq]L  
return l(t1, t2) op -8: @xG2  
return l(t)[r(t)] 7KLq-u-8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $$w 1%#F =  
NjLd-v"2  
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: ^YV[1~O  
单目: return f(l(t), r(t)); < XU]%}o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "O{sdVS  
双目: return f(l(t)); <7+.5iB3  
return f(l(t1, t2)); ) eV]M~K:  
下面就是f的实现,以operator/为例 jA'+>`@  
sP#5l @  
struct meta_divide *HUqW}_r  
  { B:SRHd{*Wu  
template < typename T1, typename T2 > *&km5@*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Sr0mA M  
  { Smo'&x  
  return t1 / t2; Spb'jAKj'  
} #';r 0?|  
} ; Tbw8#[6AX  
6kk(FVX  
这个工作可以让宏来做: dcsd//E  
A}o1I1+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "=)`*"rr  
template < typename T1, typename T2 > \ >jm9x1+C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qIl@,8T  
以后可以直接用 n%}0hVu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7>TG ]&  
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 }OZfsYPz}T  
(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。。。) ~EymD *  
=6hf'lP  
3zkq'lZ  
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 d4U_Wu&  
-#@;-2w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZzY6M"eUXD  
class unary_op : public Rettype p}\!"&,^m  
  { 2epL!j)Wh  
    Left l; uu:BN0  
public : =:lacK(0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <cS1}"  
o z QL2  
template < typename T > )DW;Gc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S!uyplYKF  
      { <_}u5E)7(  
      return FuncType::execute(l(t)); _XN sDW4|  
    } E;SF f  
;C3](  
    template < typename T1, typename T2 > mi+I)b=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [F e5a  
      { vKxwv YDe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ag-*DH0  
    } BQ(`MM@  
} ; v "07H  
#F kdcY  
y}8j_r  
同样还可以申明一个binary_op >A6lX)  
d+kIof,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > is,_r(S  
class binary_op : public Rettype vU _#(jZ  
  { Cs<d\"+  
    Left l; $K hc?v  
Right r; 5u8 YHv  
public : P<U{jkM\/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FRr<K^M  
+aMPwTF:3  
template < typename T > 3j6$!89'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sBh|y F,  
      { /h;X1Htx}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?6|EAKJ`lK  
    } SI\zW[IL  
9 HuE'(wQ  
    template < typename T1, typename T2 > MQAb8 K:e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )%0#XC^/X5  
      { fz%urbJR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cP-6O42  
    } VHy$\5oYg  
} ; Ma$b(4dB  
:`d& |BB  
+=*ZH `qX  
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 F2#^5s(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >R6Me*VR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E/ Pa0.  
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。 5 gE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oY &r76  
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。。。 AV?*r-vWL.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \JX8`]|&  
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) PR6{Y]e%  
下面是修改过的unary_op {min9  
MD&Ebq5V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >-Jutr<I"~  
class unary_op qT(j%F  
  { t6j|q nfw  
Left l; ZJS7#<-7o  
  IRLT -  
public : <EJC.W WJa  
/" ,]J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R/iXO~/"J  
SH"O<c Dp  
template < typename T > HyB!8M|  
  struct result_1 &uC7W.|  
  { d+l@hgz~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &<4Jyhm:o  
} ; V^"5cW  
[H!V  
template < typename T1, typename T2 > 2x0[@cT i?  
  struct result_2 V5m4dQ>t  
  { S?&ntUah  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %1S;y  
} ; (2 X`imJ  
tONxV`  
template < typename T1, typename T2 > v]BN.SHE_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &GX pRo  
  { ^+I{*0{/[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v. !L:1@I.  
} Y*0mC"n}  
*?cE]U6;  
template < typename T > M1^pf<!s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A^xD Axk  
  { +n7bbuxj(X  
  return OpClass::execute(lt(t)); M,zUg_ @  
} d(<[$ 3.  
.z+ [3Oj_E  
} ; @#;2P'KL  
t ?rUbN  
*1|&uE&_R  
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=Pl3Uo  
好啦,现在才真正完美了。 du  Pzt  
现在在picker里面就可以这么添加了: U2seD5I  
xwq {0jY  
template < typename Right > /g@!#Dt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i.Yz)Bw   
  { _3.=| @L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \G:\36l  
} ~m'PAC"Q$  
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。 dL!PpLR$2  
u.43b8!  
C0J/FFBQ^  
e2~&I`ct  
N2WQrTA:S+  
十. bind "6o}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。 U,\3 !D0jt  
先来分析一下一段例子 [5yLg  
w,n&K6<  
edD19A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bkTk:-L5:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [7 oU =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]hRCB=G  
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。 qXcHf6  
我们来写个简单的。 J sde+G,N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -pvF~P?8U  
对于函数对象类的版本: llN#4D9s  
[f 4Nq \i  
template < typename Func > 7S|nn|\Kp  
struct functor_trait ' GcN9D  
  { 6B'd]Fe  
typedef typename Func::result_type result_type;  [,JUC<  
} ; yy8h8{=g  
对于无参数函数的版本: ei%L[>N  
Pv@Lx+ k  
template < typename Ret > 1ayL*tr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L;6L@D6  
  { G&,F-|`  
typedef Ret result_type; RDGefxv  
} ; p,0J $L  
对于单参数函数的版本: Z7)la |  
xvU@,bzz  
template < typename Ret, typename V1 > A0JlQE&U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;hzm&My  
  { M<$a OW0  
typedef Ret result_type; hhRUC&Y%V  
} ; -y]e`\+[  
对于双参数函数的版本: u4hC/!  
gqw ]L>Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^N# z&oh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q6%dM'fR  
  { Q0l[1;$#  
typedef Ret result_type; {{N*/ E^  
} ; @~1}n/  
等等。。。 },#@q_E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J?DJA2o  
4TX~]tEyky  
template < typename Func > Ts)ox}rYVm  
struct func_return Y~,ZBl,  
  { HFlMx  
template < typename T > ,0k3Qi%  
  struct result_1 4@0y$Dv\  
  { x:dI:G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n3x< L:)  
} ; BeFCt;  
q}x+#[Ef  
template < typename T1, typename T2 > n06T6oc  
  struct result_2 P~xP@? I%  
  { ZE393FnE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,Kl6vw8Htg  
} ; ~!//|q^ J]  
} ; A-S!Z2m\  
 a>6@1liT  
mLGbwm'K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S1SsJo2\  
5|:t$  
template < typename Func, typename aPicker > }:SWgPfc  
class binder_1 (58}G2}q  
  { $<DcbJW  
Func fn; Z2@_F7cXt  
aPicker pk; }LYK:?_/  
public : %0&c0vT  
Le,e,#hiY  
template < typename T > 0vYHx V  
  struct result_1 MeCHn2zwB  
  { 3+~m9:9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L>@:Xo@  
} ; Fx!NRY_  
2,T^L (]  
template < typename T1, typename T2 > @3g$H[}  
  struct result_2 9lU"m_ QT4  
  { /u&{=nU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tMbracm  
} ; K."%PdC  
 iup "P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CQ;.}=j ,  
Aq3.%,X2H  
template < typename T > zb_nU7Eg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P[q 'Y^\  
  { vHmsS\\~9  
  return fn(pk(t)); BK *Bw,KQ<  
} .G/>X%X  
template < typename T1, typename T2 > M dKkj[#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~[[(_C3  
  { )\3 RR.p  
  return fn(pk(t1, t2)); =]F;{x  
} D:Rr|m0Tk  
} ; Z)qts=  
9jkaEn>m^  
=sFLzAu8  
一目了然不是么? 1ZZ}ojq  
最后实现bind f5tkv<) %  
F4X0DRC,G  
&\p=s.y?j  
template < typename Func, typename aPicker > 7iijATc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EEI !pi  
  { SSrYFu"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ca6kqh"  
} 0pW?v:!H  
HzdyfZ!jR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bk44 wz2 X  
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。 N.1 @!\z@@  
ps@;Z ?Q  
十一. phoenix 1&2X*$]y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;)7GdR^K  
~tM+!  
for_each(v.begin(), v.end(), %pd-{KR  
( @a]O(S>Ub  
do_ }<=4A\LZ  
[ HAca'!p  
  cout << _1 <<   " , " UB9n7L(@c  
] Ms61FmA4  
.while_( -- _1), ZvVrbj&  
cout << var( " \n " ) {vf4l4J(  
) ^1 U<,<  
); OL0W'C9oA  
ibj3i7G?  
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: ]- +%]'  
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 Ho!dtEs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =" Sb>_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /9wmc2  
-1z<,IN+  
)}|b6{{<  
template < typename Cond, typename Actor > vw5f|Q92  
class do_while l =`?Im  
  { tgpg  
Cond cd; %HWebZ-yY  
Actor act; V'Z Z4og  
public : uW{;@ 7N  
template < typename T > mSFh*FG  
  struct result_1 9L+g;Js$4  
  { L0QF(:F5  
  typedef int result_type; [+8in\T i  
} ; r!C#PiT}I  
YYs/r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  HQ0fY  
2Y-NxW^]  
template < typename T > d) i64"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }bA@QEJ  
  { jwQ(E  
  do sc)}r_|g  
    { GB&^<@  
  act(t); B{6wf)[O  
  } s k>E(Myo  
  while (cd(t)); +[_mSt  
  return   0 ; y(92Th$  
} -#agWqUM|T  
} ; x(r~<a[  
Z!eW_""wp  
r&0IhE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O*dtVX  
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。 lk/[xQ/  
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。 Yb? L:,a(I  
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。 BSd\Sg4  
下面就是产生这个functor的类: P;7 Y9}  
aFf(m-  
/UP1*L  
template < typename Actor > xk\n F0z  
class do_while_actor !=SBeq  
  { 8nKb mjM  
Actor act; _7=LSf,9  
public : QRFBMq}'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )/mBq#ZS  
!QXPn}q^0  
template < typename Cond > L,7+26XV"B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DGrk}   
} ; - :~"c@D  
_i@4R<  
Y)*:'&~2e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EH~t<  
最后,是那个do_ `SM37({c  
*w,C5 f  
=4_Er{AT  
class do_while_invoker HB:VpNFn  
  { A(v5VvgZE  
public : {1Hs5bg@  
template < typename Actor > Q xm:5P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /OtLIM+7~{  
  { '5; /V  
  return do_while_actor < Actor > (act);  U rL|r.  
} LZ-&qh  
} do_; AdGDs+at,  
e,8[fp-7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3 z~d7J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2R=Fc@MXs  
最后来说说怎么处理break和continue < ?{ic2j#  
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。 }P*x /z~  
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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