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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m!{Xuy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =8FV&|fP  
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, ClZ:#uMbN  
A<-Prvryt  
+iKs)s_~  
L7oLV?k  
  class filler CGmObN8~'F  
  { T;!7GW4E ?  
public : pt[H5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MR:GH.uM:  
} ; mqxgrb7  
T4MB~5,i  
&-^|n*=g6  
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: k+Ew+j1_  
]*b}^PQM^  
)Lt|]|1B{  
)\fAy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zq wxi1  
'@OqWdaR  
"o" ujQ(v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4wfT8CL  
/'vCO |?L  
uFxhr2 <z  
: V16bRpjL  
二. 战前分析 2E]SKpJ  
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。 EAiE@r>4  
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 sbnNk(XINQ  
l-|hvv5g  
oS3}xT" U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \Y;LbB8D  
  /* --------------------------------------------- */ s>y=-7:N  
vector < int *> vp( 10 ); AL*P 2\8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %J)n#\  
/* --------------------------------------------- */ kT|{5Kn&s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x0aPY;,N0  
/* --------------------------------------------- */ =~;SUO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R1.No_`PHq  
  /* --------------------------------------------- */ n27df9L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =R+z\`2  
/* --------------------------------------------- */ dMkDNaH,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MZ" yjQA  
%N}O Mc.W  
yVds2J'w-  
QUa_gYp0v  
看了之后,我们可以思考一些问题: g-B~" tp  
1._1, _2是什么? d V+%x"[:  
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。 Cm)_xnv  
2._1 = 1是在做什么? v.Fq.  
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'i-/l$  
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<)c{kj  
oy+``W~  
o5~o Rmsr  
三. 动工 #'"zyidu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F3k]*pk8w  
:5kgJu  
&E98&[`7  
L0ZgxG3:g  
template < typename T > l+# l\q%l  
class assignment 2Eq?^ )s  
  { ];@"-H  
T value; |a!AgvNF  
public : P_:A%T  
assignment( const T & v) : value(v) {} l!Bc0  
template < typename T2 > :=J~t@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w[g(8 #*  
} ; yO@KjCv"  
}` &an$Mu  
wPhN_XV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,SEC~)L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G/Ll4 :  
B+e$S%HV  
u$T`Bn  
3&*_5<t\X  
  class holder "YIrqk  
  { \;"$Z 9W  
public : Bvbv~7g (  
template < typename T > h@nNm30i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w&6c`az8  
  { 45cMG~]p  
  return assignment < T > (t); f<!3vAh  
} %;5AF8#c  
} ; OyTEd5\3  
lZyxJDZ A  
*.g0;\HF  
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: UclQo~ 3  
y\}39Z(]  
  static holder _1; REd"}zDI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?QzA;8H  
Z#8O)GK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y yI4T/0s_  
而不用手动写一个函数对象。 b"`Vn,  
:mwNkT2et  
lTNfTO^  
B~p` 3rC  
四. 问题分析 "2cJ'n/L  
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。 d'1 L#`?  
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。 uFd.2,XNP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5)=XzO0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z4eu'.r-y~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [/.5{|&GSt  
iUcDj:  
五. 问题1:一致性 eBZ^YY<*g  
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?| YHoj^=/b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g[P.lpi{U  
E_VLI'Hn?  
struct holder l.tNq$3pS  
  {  [Tha j  
  // /.leY$  
  template < typename T > 99T_y`df  
T &   operator ()( const T & r) const nxzdg5A(w  
  { C^uH]WO  
  return (T & )r; P#`Mg@.  
} <8yv(  
} ; +-=o16*{ !  
p h[ ^ve  
这样的话assignment也必须相应改动: z"`q-R }m  
3`9H  
template < typename Left, typename Right > ]6wo]nV[P  
class assignment }m6zu'CV  
  { e}qG_*  
Left l; [UJC/GtjS  
Right r; fV[(s7vW  
public : @=KuoIV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +8+@Az[e0  
template < typename T2 > &@E{0ZD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #q2 cVN1  
} ; YyR)2j1O  
j~+<~2%c  
同时,holder的operator=也需要改动: $4yv)6G  
v?Q|;<   
template < typename T > } $:uN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tz(\|0WDQ  
  { AF5$U8jf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !f~ =p  
} Wb!"L`m  
)wU.|9o]M  
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。 JX_hLy@`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e/@tU'$  
)9sRDNr  
return l(rhs) = r; & i,on6  
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。 #bX~.jKW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TV$Pl[m   
(<?6X9F:N  
template < typename Tp > V=";vRS8  
class constant_t ?2ZggV  
  { b-}nv`9C  
  const Tp t; >h3r\r\n3  
public : oiP8~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kz]vXJ  
template < typename T > Y,O)"6ev  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R:+2}kS5e{  
  { %U]_1"d,<\  
  return t; =$`xis\  
} iV X12  
} ; f&+=eUp  
K-Bf=7F,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J(*QtF  
下面就可以修改holder的operator=了 + QcgLq  
w,L PM+  
template < typename T > 5m,{?M`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (P;z* "q  
  { =ogzq.+|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .k5 TQt  
} +^% y&8e  
ns_5|*'  
同时也要修改assignment的operator() !6_lD 0  
:>gzWVE<  
template < typename T2 > dI!x Ai  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @=o1q=5@8  
现在代码看起来就很一致了。 Q9X7- \n  
1 h(oty2p  
六. 问题2:链式操作 rK%<2i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8zew8I~s  
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。 G%N/]]ll  
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。 j?Ki<MD1  
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。 XCU.tWR:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d%l_:M3  
%OWLM  
template < typename T > b#h?O}  
struct result_1 Uq/#\7/rL  
  { !4uTi [e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f(.@]eu X  
} ; reml|!F-)  
Sfc0 ~1  
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: T1bPI/  
srfFJX7*  
template < typename T > .5+*,+-  
struct   ref b9uo6u4s  
  { l1^/Q~u  
typedef T & reference; t59" [kQ  
} ; @ mm*S:Gt#  
template < typename T > loVUB'OSv  
struct   ref < T &> [Af&K22M(X  
  { &wRdUIc  
typedef T & reference; G1MuH%4  
} ; Z&W|O>QTl  
ZbTU1Y/'   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sGIY\%  
"&/:"~r  
template < typename T > P 3uAS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *_d+cG  
  { WjZJQK  
  return l(t) = r(t); t1p}   
} 6zK8-V?9F  
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。 *OU>s;"$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <VV./W8e9  
xq_%|p}y  
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 hNB;29r~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .$b]rx7$ ~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e*_8B2da  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %+oWW5q7  
最后的布局是: MdK!Y  
                Add .J' 8d"+  
              /   \ 4?XX_=+F|  
            Divide   5 c^P8)g Pf  
            /   \ _[8xq:G  
          _1     3 [^r0red  
似乎一切都解决了?不。 iorKS+w"  
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。 Lv@JfN"O  
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。 xB{0lI  
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: }OO(uC2  
vlCjh! x  
template < typename Right > d;&'uiS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g~_cYy  
Right & rt) const evf){XhT;n  
  { Kx9Cx 5B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <mlQn?u  
} ]bO {001y,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9_'xq.uP  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @`2<^-r\  
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。 jI@0jxF  
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。 -e#YWMo(  
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。 s~ Wjh7'  
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? ,>CFw-Nxu  
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: 9 O| "Ws>{  
0'O;H[nrl  
template < class Action > 5;{d*L  
class picker : public Action :)}iWKAse  
  { :T3I"  
public : ) Ph.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k$kq|  
  // all the operator overloaded NL&(/72V  
} ; uyP)5,  
/6}4<~~4TA  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?RGL0`Lg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lZCvH1&"  
*v3/8enf  
template < typename Right > dT8m$}h9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M= !Fb  
  { Mt)~:V+:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8'J> @ uW  
} Wq 7 c/ |  
 g#~jF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +]H9:ARI  
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。 ghd~p@4  
uRG0} >]|U  
template < typename T >   struct picker_maker [P)'LY6F  
  { =-jkp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x P{L%.  
} ; b_-ESs]g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +<6L>ZAL  
  { I=l() ET=  
typedef picker < T > result; 6gwjrGje\  
} ; {55{ YDqx  
)c5 M;/s  
下面总的结构就有了: 6XUcJ0  
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。 $s.:wc^  
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。 _Hi;Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T[>h6d  
至此链式操作完美实现。  ])}{GW  
 WwbE xn<  
 bW<_K9"  
七. 问题3 %KNnss}  
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。 iZ#dS}VlJ  
Z `O.JE  
template < typename T1, typename T2 > /%}+FMj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sLK J<=0i  
  { 8lI#D)}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m8$6FN  
} >x@]w sj  
1"A1bK  
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: 3sc5meSu'  
B1c`(mHl  
template < typename T1, typename T2 > ??12 J#  
struct result_2 ~\4l*$3(^  
  { zkn K2e,$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AuUT 'E@E  
} ; w_pEup\`  
4>>{}c!nf  
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? '|&}rLr:+  
这个差事就留给了holder自己。 w{)*'8oCB  
    f!ehq\K1k  
3  8pw  
template < int Order > AuHOdiJ  
class holder; "o#"u[W ,  
template <> epj]n=/}[  
class holder < 1 > K@U"^ `G2  
  { <<@\K,=  
public : 2_;.iH 6  
template < typename T > -"u}lCz>  
  struct result_1 fL ng[&  
  { N72z5[..  
  typedef T & result; 85$MHod}[,  
} ; pBiC  
template < typename T1, typename T2 > [J\5DctX;c  
  struct result_2 X'.}#R1  
  { QD]Vfj4+  
  typedef T1 & result; mu)?SGpyE  
} ; u$[ '}z0:  
template < typename T > mm/U9hbp%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I? dh"*Js&  
  { -VD[iH  
  return (T & )r; xb0hJ~e  
} ^tsIgK^9H  
template < typename T1, typename T2 > 6:>4}WOP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B<DvH"+$  
  { ^~-i>gTD  
  return (T1 & )r1; 4Cke(G  
} 'cy35M  
} ; -'BJhi\Y]~  
O7ceSz  
template <> [Av87!kJ!X  
class holder < 2 > kNUbH!PO  
  { xB]~%nC[O  
public : Gv>,Ad ka  
template < typename T > 8U0y86q>)E  
  struct result_1 "p.MJxH  
  { d?WA}VFU  
  typedef T & result; l*HONl&j  
} ; c_}i(HQ  
template < typename T1, typename T2 > ':!w%& \  
  struct result_2 ()JM161  
  { /u!I2DF  
  typedef T2 & result; Z/sB72K1  
} ; )+wBS3BC  
template < typename T > \ lP c,8)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =#^%; 66z  
  { ;nji<  
  return (T & )r; ! 1C3{  
} Dk&cIZ43  
template < typename T1, typename T2 > JTNQz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uTA /E9OY  
  { }DxXt  
  return (T2 & )r2; Y4 ){{bEp  
} Wd_bDZQ  
} ; Vky~yTL)\  
rK)So#'  
a-4'jT:  
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> >。 qCSJ=T;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {CR~G2Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W)1)zOD  
cn v4!c0  
return l(i, j) = r(i, j); cE/7B'cR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M<r' j $g  
.6xP>!E}Q  
  return ( int & )i; 8;P8CKe  
  return ( int & )j; 1s-k=3)  
最后执行i = j; @R9zLL6#7  
可见,参数被正确的选择了。 I$\dT1m$  
zKe&*tZ  
jRm:9`.Q  
f*Xonb  
_Hl[Fit<j1  
八. 中期总结 Z_}vjk~s  
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: /v: g' #n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r*N:-I~z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ow wH 45  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'C1=(PE%`  
3Ku!;uo!u  
eQx9 Vnb  
iH#~eg  
@4B+<,i   
Z=sy~6m+v  
九. 简化 xoTS?7  
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。 1Z'cL~9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >^Klq`"?g=  
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: ik+qx~+`Qv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C (vi ns  
  +-*/&|^等 ::g"dRS<v  
2. 返回引用。 *!,+%0  
  =,各种复合赋值等 Kf76./  
3. 返回固定类型。 SDcxro|8i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hqnJ@N$yY  
4. 原样返回。 b=9(gZ 9  
  operator, mn{8"@Z  
5. 返回解引用的类型。 #] vq <Y  
  operator*(单目) {:IOTy  
6. 返回地址。 SIKy8?Fn  
  operator&(单目) )F0 _V 4  
7. 下表访问返回类型。 >@[`,  
  operator[] GD}3 r:wDs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `4.Wdi-Si  
  operator<<和operator>> 7OS\j>hb~  
mq[(yR  
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。 !3DWz6u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d0>V^cB'?  
kI<C\ *N  
template < typename Left > HPCzh  
struct value_return oB-&ma[ZS  
  { xp7,0'(;  
template < typename T > S6 $S%$  
  struct result_1 ":"QsS#*"#  
  { @\i6m]\X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0'Tq W9P  
} ; kN`[Q$B  
zpZlA_   
template < typename T1, typename T2 > `-D6:- ,w  
  struct result_2 Oe'Nn250  
  {  uw LT$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $ e+@9LNK  
} ; [])M2_  
} ; ]"dZE2!  
76c4~IG#  
r4gkSwy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,YSQog  
%{yr#F=t#]  
下面我们来剥离functor中的operator() +IuV8XT2(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ar'}#6  
#v:<\-MjN  
return l(t) op r(t) .Y&_k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) enF.}fo]  
return op l(t) Z%`} `(  
return op l(t1, t2) vPi\ v U{  
return l(t) op XU2 HWa  
return l(t1, t2) op G 8uX[-L1  
return l(t)[r(t)] tW|B\p}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7_S+/2}U*  
K^J;iu4  
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:  .#zx[Io  
单目: return f(l(t), r(t)); v%/8pmZw;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sj+ gf~~  
双目: return f(l(t)); 0+/L?J3  
return f(l(t1, t2)); %N/I;`  
下面就是f的实现,以operator/为例 r;y&Wa  
y@~.b^?_u  
struct meta_divide c[sC 2  
  { oFoG+H"&7\  
template < typename T1, typename T2 > (^qcX;-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $B}(5D a  
  { L^RyJ;^c  
  return t1 / t2; G2;Uv/vR  
} $ ohwBv3S  
} ; J0@m Ol  
cC"7Vt9b  
这个工作可以让宏来做: /p<mD-:.M  
h6)hZ'zV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^[&*B#(  
template < typename T1, typename T2 > \ ksu:RJ-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xtpD/,2  
以后可以直接用 %- %/3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 66:|)  
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 2J9eeN  
(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。。。) m(B6FPjr  
~i))Zc3,g\  
GS8,mQ8l*l  
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 0Yfk/}5  
RvDqo d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - /#3U{O  
class unary_op : public Rettype /Klwh1E  
  { BAX])~_  
    Left l; /RX7AXXB  
public : oWs&W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ynZ!  
5Tn4iyg;B  
template < typename T > CtjjN=59  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o|^0DYb  
      { )byQ=-< 1  
      return FuncType::execute(l(t)); eZ}FKg%2[  
    } :JW~$4  
d[TcA2nF  
    template < typename T1, typename T2 > 'v6Rd )E\z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (9Hc`gd)p  
      { 5wGyM10  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xU@Z<d,k  
    } F4bF&% R  
} ; !ae@g q'  
-z'@Mh|i6l  
@ o;m!CYB  
同样还可以申明一个binary_op 8 eh C^Cg  
>V;<K?5B`W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bu 6t3  
class binary_op : public Rettype ?$ YE  
  { !my5-f>{(  
    Left l; 9]AKNQq m  
Right r; Ir0er~f+z  
public : ef!I |.FW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XZKOBq B]  
ceZt%3=5  
template < typename T > 3`, m=1[)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'JkK0a2D  
      { . `hlw'20  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @B&hR} 4  
    }  ISq^V  
]'M4Unu#@  
    template < typename T1, typename T2 > W@UHqHr:\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (MxLw:AV  
      { 9wtl|s%A %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y~Jq!  
    } sjaG%f&h  
} ; 5R o5Cg~  
yM\ 1n  
8, B9y D  
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 8Oc*<^{#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F$+_Z~yt3;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Crww\#E;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fF *a/\h %  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BA-n+WCWJ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d]@9kG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0K#dWc}"a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >!a*wf~]  
下面是修改过的unary_op K0+J!- a]7  
8eLNKgc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ):.]4n{L  
class unary_op D ORFK  
  { .6/[X` *  
Left l; /ox}l<ha  
  !).D  
public : 9$)4C|  
7J 0!v q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TF{ xFb)  
=(hEr=f>7  
template < typename T > Zu+Z7@$}/  
  struct result_1 hwC3['  
  { ~L}0) FZ\9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fx_7B (  
} ; VBd.5YW  
RrRCT.+E  
template < typename T1, typename T2 > >O?EFd>E  
  struct result_2 koAc-o  
  { u}ab[$Q5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ad`; O+/;  
} ; 3UH=wmG0w  
9D 0ujup  
template < typename T1, typename T2 > g(<@r2p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T> 1E  
  { Yoaz|7LS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "}ZD-O`!  
} 85H8`YwPh  
. e]!i(5I  
template < typename T > zIm$S/Qe*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ea B-u  
  { ?(R6}ab>K7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ) tsaDG-E  
} ?MN?.O9-  
/Wzic+v<>  
} ; SM@1<OCc  
O(!wDnhc  
rZzto;NDS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o"5R^a@  
好啦,现在才真正完美了。 uK t>6DN.  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6wxQ_Qz:Q  
67J=#%\  
template < typename Right > rJg! 2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ai /a y# E  
  { RL>[t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Uu3[Cf=C  
} Kk#8r+ ,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BWQ (>Z"  
*t*yozN  
Eb#0 -I  
*S<>_R 8  
c%v%U &  
十. bind :~`E @`/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  LqU]&AAh  
先来分析一下一段例子 ;pC-0m0Y  
Zcdt\;HKr  
w3B*%x)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YK_a37E{F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bz ]64/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F"9q Bl~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >. zk-`>-  
我们来写个简单的。 ~ZL}j+L/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6rPe\'n=B  
对于函数对象类的版本: /FB'  
w~1K93/p!  
template < typename Func > LN_6>u  
struct functor_trait dD!} P$  
  { l-M~e]  
typedef typename Func::result_type result_type; L5PN]<~T  
} ; 8=<d2u'  
对于无参数函数的版本: $s?q>Z)  
nCYicB  
template < typename Ret > w^P4_Yr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0M:.Jhp  
  { jh}[7M  
typedef Ret result_type; iPI6 _h  
} ; >\KBXS}  
对于单参数函数的版本: syV &Ds)  
V,&s$eQC  
template < typename Ret, typename V1 > 6%O"   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uVIs5IZzIi  
  { 1p`XK";g  
typedef Ret result_type; nq A> }A  
} ; Xgop1  
对于双参数函数的版本: Xc`'i@FX  
X}g!Lp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &OWiA;e?f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FFP>Y*v(  
  { 5C2 *f 4|  
typedef Ret result_type; J[]YG+r  
} ; .Ml}cE$L  
等等。。。 HR)joD*q;[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  #*?5  
HJoPk'p%  
template < typename Func > { \r{$<s  
struct func_return t'FY*|xk  
  { (x#4BI}L9)  
template < typename T > (hdP(U77  
  struct result_1 TzerAX^  
  { ~@TNVkw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |=,V,*"  
} ; t$R|lv5<  
wnha c}  
template < typename T1, typename T2 > w^z}!/"]u  
  struct result_2 #OH# &{H  
  { )2u=U9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QvjsI;CQ-  
} ; v8_HaA$5Y  
} ; D|6p rC%/  
!</5 )B`5:  
9LzQp`In  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~Ui<y=d  
EC&w9:R  
template < typename Func, typename aPicker > [2.pZB  
class binder_1 4k<4=E  
  { !<@k\~9^D  
Func fn; B%cjRwOT  
aPicker pk; FZb\VUmnV  
public : A2$:p$[  
kcM9 ,bG  
template < typename T > ~h  tV*R  
  struct result_1 |"vqM)V$  
  { Y0aO/6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e{c%o;m(  
} ; D_(xhM  
j`ggg]"&$  
template < typename T1, typename T2 > S1*n4w.H  
  struct result_2 :!'aP\uE  
  { 4LJUO5(y@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |oC&;A  
} ; x gnt)&7T  
#Ubzh`v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z(K[i?&  
1k3wBc 5<  
template < typename T > oq(um:m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 95[yGO>ZYz  
  { "JKrbgN@;L  
  return fn(pk(t)); 9bq#&~+  
} j+w*Absh  
template < typename T1, typename T2 > P ;PS+S9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R0, Q`  
  { 8yA :C  
  return fn(pk(t1, t2)); Tg)Fr)  
} 1E=%:?d  
} ; 3RZP 12x  
 s>76?Q:i  
Qte=<Z)  
一目了然不是么? \y"!`.E7\d  
最后实现bind TOeJnk  
c+ Ejah+  
OjJKloy'  
template < typename Func, typename aPicker > #rF|X6P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rhHX0+  
  { -=s7Q{O8Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "!9~77  
} >A7),6  
K q: +{'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H&6lQ30/)  
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。 _t 'Kj \  
#Kn=Q  
十一. phoenix 4\Mh2z5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?SkYFa`u*  
Jou~>0,/j  
for_each(v.begin(), v.end(), HhH[pE  
( .3 m^yo c/  
do_ ~^w;`~L  
[ L'`W5B@  
  cout << _1 <<   " , " aM,>LKNbQ  
] GG/~)^VMe  
.while_( -- _1), 0<Vw0%!  
cout << var( " \n " ) -A[iTI"  
) #x" 4tI  
); r> eOq[z  
(S&X??jfB5  
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: ~^UQw? ;  
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 ?r"m*fY%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F'|D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Xd!=1 ::  
Azxy!gDT"  
.ss/E  
template < typename Cond, typename Actor > j$4Tot  
class do_while @=E@ *@g  
  { /NNe/7'l  
Cond cd; D"El6<3)h  
Actor act; &D\~-fOGb  
public : `[0.G0i  
template < typename T > =.#*MYB.l  
  struct result_1 9(dbou  
  { wBTnI>l9[  
  typedef int result_type; {k-GWYFA  
} ; sV@kQ:  
q%]0%S?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,/BBG\mJ  
  lCr  
template < typename T > ;HlVU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ie`kzssM  
  { H^Ik FEVs  
  do =mxmJFA  
    { vq B)PL5)  
  act(t); L0/0<d(K  
  } ~^2Y*|{)  
  while (cd(t)); ~N&j6wHg#  
  return   0 ; | y\B*P  
} MS%xOB*6  
} ; Q|rrbxb  
^sY ]N77  
N1jj\.nB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %u-l6<w# R  
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。 #*:y2W%H  
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。 ]d&6 ?7 !>  
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。 X<9jBj/t  
下面就是产生这个functor的类: 3 (Kj|u  
1C6H\;  
$5z O=`  
template < typename Actor > x>8=CiUE  
class do_while_actor m2AA:u_*j  
  { 8p  }E  
Actor act; i:0~%X  
public : bEfxu;Su 3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UxzZr%>s  
;,}tXz  
template < typename Cond > $ &M"Ji  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A_6b 4T  
} ; IKb 7#Ut  
~T7\lJ{%G  
-)(HG)3  
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/r4f279  
最后,是那个do_ i9[=x(-@  
:(VD<"X  
5 5>^H1M  
class do_while_invoker @[D-2s  
  { eVL'Ao&Ho  
public : BaIH7JLZ8  
template < typename Actor > sNZ{OD+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JeU|e$I4>  
  { dWwh?{n  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^CX=<  
} !run3ip`Z  
} do_; 0&E{[~Pv  
J b Hn/$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NdZv*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T52A}vf4  
最后来说说怎么处理break和continue 7 [N1Vr(1  
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。 OWT5Bjl  
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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