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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 75hFyh;u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8T>3@kF  
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, xoz*UA.  
8^P2GG'+-  
O)$N}V0  
*'s2 K  
  class filler J]=aI>Ow  
  { 3%vx' 1h[  
public : ?vht~5'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T(sG.%  
} ; Zi<Sw  
y0&V$uv/  
T;:',T[G  
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: cdek^/  
uusY,Dt/9  
:N*q;j>  
y:i[~y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5fvUv"m  
C$2o o@  
Q?Bj q>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _Ssv:x c,  
%b-;Rn  
U'sVs2sk6  
nL7S3  
二. 战前分析 NSiYUAu g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 eBSn1n  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6,g5To#vw  
T|BY00Sz`  
jziA;6uL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1v[#::Bs  
  /* --------------------------------------------- */ _Sk< S  
vector < int *> vp( 10 ); ;8%@Lan  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ivt)Eg  
/* --------------------------------------------- */ ?VOs:sln  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nI|Lx`*v  
/* --------------------------------------------- */ =An Z>6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c~0VNuN  
  /* --------------------------------------------- */ eHnei F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YVZSKU  
/* --------------------------------------------- */ O w($\,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g1hg`qBBW  
&23ss/  
COkLn)+0  
eLt Cxe  
看了之后,我们可以思考一些问题: /k3n{ ?$/  
1._1, _2是什么? )qe$rD;N  
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。 G5XnGl }Q  
2._1 = 1是在做什么? gKm~cjCB`~  
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 u=f-HW]  
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。 0\_R|i_`>  
~qLhZR\g^  
*Y^Y  
三. 动工 *\~kjZ 3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 66"ZH,335  
9%)& }KK|  
j_ywG{Jk  
G"UH4n[1ur  
template < typename T > oVuj020  
class assignment xt<, (4u  
  { {7pE9R5  
T value; M;RnH##W  
public : w_z^5\u0  
assignment( const T & v) : value(v) {} "]\":T  
template < typename T2 > (?&_6B.*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ! 4^L $  
} ; %BYlbEx  
.}hZ7>4-  
}&C!^v o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 82@;.%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ->"h5h  
gU 2c--`  
d8BK/b  
KJvJUq  
  class holder -I$txa/"|  
  { q@RY.&mgW  
public : O,xAu}6f+  
template < typename T > ?BWvF]p5/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _^2[(<Gmv  
  { $85o%siS'  
  return assignment < T > (t); 3xCA\*  
} C;:1CK  
} ; %ucmJ-< y#  
##+ 8GLQM  
* SON>BSF  
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: Kp=3\)&  
$d??(   
  static holder _1; )i6U$,]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $b 71  
. =foXN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9q ,Jq B  
而不用手动写一个函数对象。 |Nd. '|g,  
MIyLQ  
5tCq}]q#P  
W-ND<=:Up  
四. 问题分析 ,"MUfZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 buM>^A"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3v3Va~fm`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2.&V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1oW]O@R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uA}FuOE6  
?KuJs9SM  
五. 问题1:一致性 fN%5D z-e  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *1$~CC7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .LTFa.jxA  
R\Ynn^w  
struct holder ?yM/j7Xn  
  { 2'^OtM,  
  // N4]6LA6x6  
  template < typename T > [N$_@[  
T &   operator ()( const T & r) const jvKaxB;e  
  { .j<B5/+  
  return (T & )r; Hr,lA(  
} ZxeE6&#M^w  
} ; y2% ^teX k  
 F-\8f(\  
这样的话assignment也必须相应改动: d=OO(sf  
I EsD=  
template < typename Left, typename Right > e =Tc(Mwn  
class assignment Q c< O; #  
  { Pg8=  
Left l; 8}`8lOE7  
Right r; .Fz6+m;Z  
public : *M!YQ<7G^d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |/Q."d  
template < typename T2 > 3LnyQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9l^  
} ; Q+js2?7^  
cZ2, u,4  
同时,holder的operator=也需要改动: iwTBE]J  
BL^Hj  
template < typename T > ;A'17B8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l#f]KLv4N_  
  { 9d(v^T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); > Vm  
} eS%6 h U b  
:;u]Y7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 UlZ)|Ya<M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /@}# K P=  
cZF;f{t  
return l(rhs) = r; v&,VC~RN-J  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0$h$7'a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6]A\8Ty  
lfhKZX  
template < typename Tp > DmA!+  
class constant_t "1TM  
  { qvE[_1QCc  
  const Tp t; ['`'&+x&!  
public : ;Wm)e~`,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,r,;2,;6nd  
template < typename T > ;j\$[4W.i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~(P\F&A(&  
  { ^ /eSby  
  return t; 4~MUc!  
} aZ3 #g  
} ; UHszOl  
_IGa8=~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TK?N^ly  
下面就可以修改holder的operator=了 {$=%5  
BqAwo  
template < typename T > X"59`Yh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %31K*i/]  
  { eb woMG,B-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hUvH t+d  
} %pKs- n`  
h0QQP  
同时也要修改assignment的operator() J3E:r_+  
u+FftgA  
template < typename T2 > aVL%-Il}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xH-k~#  
现在代码看起来就很一致了。 j 0NPd^  
<[??\YOc  
六. 问题2:链式操作 j?ubh{Izm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5]ob;tAm  
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。 e%7P$.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 aV#;o9H{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9cPucKuj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "Z?":|%7  
pl/$@K?L  
template < typename T > g+F_M  
struct result_1 Lh$ac-Ct  
  { ;] o^u.PC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j`hbQp\`  
} ; I=I%e3GEm  
<xz-7EqbwX  
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: P?ol]MwaB  
z1A-EeT  
template < typename T > v xZUtyJfe  
struct   ref m5g: Q  
  { oK[,xqyA  
typedef T & reference; e+aQ$1^t  
} ; FJ. :*K[  
template < typename T > jH/%Z5iu  
struct   ref < T &> LM`#S/h  
  { 0$uS)J\;K  
typedef T & reference; ur5n{0#  
} ; WL]'lSHa  
o?8j *]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .v8=zi:7Y  
N=x,96CF  
template < typename T > N/.9Aj/h~&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GY :IORuA4  
  { $$>,2^qr&L  
  return l(t) = r(t); 2l%iXK[  
} (acRYv(  
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。 _~<TAFBr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uf3 gVS_h=  
I9aber1  
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 {(Z1JoSl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g}h0J%s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I[C.iILL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J(L$pIM  
最后的布局是: p 1fnuN |,  
                Add (#BA{9T,^  
              /   \ 6?~pjMV  
            Divide   5 Fm{y.URo  
            /   \ | mX8fRh  
          _1     3 C*<LVW{P  
似乎一切都解决了?不。 |a3b2x,  
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。 o4795r,jz  
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。 Yq.@7cJ  
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: ,^T2hY`  
 5 Ep  
template < typename Right > 3<lDsb(}0A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yV`vu/3K  
Right & rt) const /iy/2x28>  
  { @UBp;pb}=h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]sE^=;Pv?  
} g9.hR8X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M?97F!\U  
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。 8i"fhN3?Y  
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。 Rh^$0Q*2  
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。 2|EoP-K7  
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。 5lbh "m=  
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? fA5# 2P{  
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: %vzpp\t  
jws(`mIf\  
template < class Action > 1uE[ %M  
class picker : public Action }zi6F.  
  { ^.7xu/T  
public : u[@*}|uXM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %*hBrjbj  
  // all the operator overloaded ,kI1"@Tu  
} ; m-]"I8 [  
xCD+qP ^  
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。 kE}I b4]J  
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: Bf'(JJ7&N  
!Ai;S  
template < typename Right > yuq E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0&@6NW&Mu  
  { g;1 UZE;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vF 1$$7k  
} ,$>Z= ~x*  
U/X ^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s,8%;\!C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !LA#c'  
IuL ]V TY  
template < typename T >   struct picker_maker u^$ CR  
  { %8/$CR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x(Z@ R\C-a  
} ; P7!Sc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3m'6cMQ  
  { BDg /pDnwg  
typedef picker < T > result; G<I5%Yo6G  
} ; aY~IS?! ;  
'Z[R*Ikzq  
下面总的结构就有了: dEn hNPeRl  
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。 *BV .zbGm  
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。 #;)7~69  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O)?0G$0  
至此链式操作完美实现。 >'eqOZM  
78"W ~`8  
VrG|/2  
七. 问题3 !.A>)+AK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g$qh(Z_s  
nK[$ID  
template < typename T1, typename T2 > -=Hr|AhE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +( d2hSIF  
  { rv[\2@}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wKN9HT  
} 1*"Uc!7.%  
ueOvBFgZ  
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: f\JyN@w+  
hV%l}6yS&  
template < typename T1, typename T2 > qi$8GX=~r  
struct result_2 r_",E=e  
  { ~*qGH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E*$:~w  
} ; spf}{o  
,o`qB81  
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? <5 +?&i  
这个差事就留给了holder自己。 OkM>  
    -llujB%;,e  
~Hq 2'  
template < int Order > ! ^W|;bq  
class holder; }`X$ '  
template <> b]~M$y60q  
class holder < 1 > Hcpw [%(  
  { K|&y?w  
public : TFhj]r^ {  
template < typename T > UTz;Sw?~hw  
  struct result_1 U8d  wb  
  { S70ERRk  
  typedef T & result; BsAglem  
} ; @UA>6F  
template < typename T1, typename T2 > :5(TOF  
  struct result_2 LLMkv!%D  
  {  Y+N87C<  
  typedef T1 & result; sr\MQ?\fB  
} ; DmYm~hzJ  
template < typename T > `i}\k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mm5l>D'c  
  { *VpQ("  
  return (T & )r; X*sF-T$.  
} fAK  
template < typename T1, typename T2 > ?'%&2M zM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }5gQZ'ys'  
  { )\e_I\-  
  return (T1 & )r1; 9/{g%40B^  
} O =fT;&%.  
} ; .'4*'i:  
TF'ssD  
template <> 5]{YERa'  
class holder < 2 > SOm~];[  
  { nD_g84us  
public : {|fA{ Q_R  
template < typename T > NO&OuiN  
  struct result_1 q&+GpR  
  { 6*e:ey U  
  typedef T & result; 7J _H Ox#  
} ; k$hWR;U  
template < typename T1, typename T2 > lIf Our  
  struct result_2 mb#)w`<  
  { D -jew&B  
  typedef T2 & result; ,UP6.C14  
} ; ,Ya&M@^Z  
template < typename T > pD]Ry" ZG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YC$pT  
  { 6O"0?wG+  
  return (T & )r; &^}w|J?  
} '? d[ ip  
template < typename T1, typename T2 > 0-5:"SN'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $R^"~|m3M  
  { h1BdASn_  
  return (T2 & )r2; H=dj\Br`  
} /f#sg7)  
} ; T57S!CJ^$5  
xsa* XR  
5=dg4"b]  
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> >。 !vsUL-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0ul2rZc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Pvtf_Qo^  
' ft  |  
return l(i, j) = r(i, j); X9P-fF?0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PBUc9/  
r1[0#5kJ;J  
  return ( int & )i; 2]7nw1&  
  return ( int & )j; m^ILcp!  
最后执行i = j; i^n&K:6  
可见,参数被正确的选择了。 {{O1C ~  
y.>r>o"0  
{U4%aoBd8  
h7*m+/O  
$ }&6p6|  
八. 中期总结 J sH9IK:  
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: JeO(sj$e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \dP2xou=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rsP1?Hxq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zRz3ot,|  
ci$o~b6V  
q H+~rj  
xD~:= ]G  
EZ$m4: {e  
k`N)-`O7  
九. 简化 ON$u581 y  
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。 >FY`xl\m}<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6l50IWj,T  
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: rc$G0O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [1E u6X6  
  +-*/&|^等 ;}r#08I  
2. 返回引用。 )37|rB E  
  =,各种复合赋值等 C9~CP8  
3. 返回固定类型。 LTi0,03l<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LOp<c<+aW  
4. 原样返回。 $FD0MrB_+  
  operator, N[AX29  
5. 返回解引用的类型。 . [C ~a  
  operator*(单目) xL mo?Y*  
6. 返回地址。 fFsA[@5tul  
  operator&(单目) 2"NJt9w  
7. 下表访问返回类型。 ?gTY! ;$P  
  operator[] 3.8d"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [1N*mY;  
  operator<<和operator>> 2r1., 1  
s:Memvf  
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。 N5 g!,3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0{ \AP<  
Q|;8\5  
template < typename Left > iLgWzA  
struct value_return Yw./V0Z{@  
  { '(ql7  
template < typename T > xvb5-tK -  
  struct result_1 oas}8A)  
  { f 1]1ZOb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }VyD X14j  
} ; xFgY#F  
h_H$+!Nzb  
template < typename T1, typename T2 > 5*~G7/hT  
  struct result_2 ,%Dn}mWu  
  { edA.Va|0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :dB6/@f W  
} ; ZXp=QH+f  
} ; V,lz}&3L  
F(mm0:lT  
)/Ul" QF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c\7~_w2  
0*x  
下面我们来剥离functor中的operator() IRD?.K]*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |LWG7 ZE  
]M#_o]  
return l(t) op r(t) `N$<]i]s5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PY~cu@'k{  
return op l(t) b;$j h   
return op l(t1, t2) qb$f,E[  
return l(t) op j~`rc2n%  
return l(t1, t2) op ^ ,yh384  
return l(t)[r(t)] &g5+ |g (  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y%xn(Bn  
`"<tk1Kq"  
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: P:2 0i*QU  
单目: return f(l(t), r(t)); S`&YY89{&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4&^BcWqA*f  
双目: return f(l(t)); m'ykDK\B  
return f(l(t1, t2)); *m`KY)b=l  
下面就是f的实现,以operator/为例 Auf2JH~  
AV^Sla7|_  
struct meta_divide ^n8r mh_%  
  { NRZ>03w  
template < typename T1, typename T2 > 3qBZzM O*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @M]7',2"  
  { ee{8C~  
  return t1 / t2; O;~d ao  
} Pdw[#X<[`  
} ; mdPEF)-  
PV/S zfvIq  
这个工作可以让宏来做: Mwd(?o  
o;2QZ"v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M}BqSzd*  
template < typename T1, typename T2 > \ \hFIg3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m\?H < o0  
以后可以直接用 Jp]eFaqp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7cMSJM(]G  
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 PK|"+I0  
(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。。。) Ae 3:"  
xk$U+8K  
cG~-OHU  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 J,j!  
l-RwCw4f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "1Oe bo2  
class unary_op : public Rettype #OVf2  "  
  { ::A]p@  
    Left l; l:H}Y3_I  
public : Ff @Cs0R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} and)>$)|  
by8~'?  
template < typename T > QL_9a,R'r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ',P E25Z  
      { GV T[)jS  
      return FuncType::execute(l(t)); PK<+tIm\  
    } p!xCNZ(m  
\,5OPSB  
    template < typename T1, typename T2 > { |[n>k   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aZ{]t:]  
      { #0;ULZ99aH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yxz"9PE/P  
    } f]Q`8nU  
} ; amH..D7_>  
q:/<^|  
wio}<Y6Xz  
同样还可以申明一个binary_op _]# ^2S  
o0'!u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Au-h#YV  
class binary_op : public Rettype WVfwt.Y  
  { H~Fb=.h]U  
    Left l; J"Z=`I)KON  
Right r; p 3*y8g-  
public : BHa'`lCb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3.?kxac  
pZg}7F{$  
template < typename T > -@EAL:kY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5p7?e3  
      { ^$I8ga  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _pS |bqF  
    } W dNOE;R  
,_(AiQK  
    template < typename T1, typename T2 > OEFAL t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H<`<5M8  
      { M'D l_dx-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $+$S}i=  
    } ,=@%XMS  
} ; ?|;q=p`t-  
vRQ7=N{3  
',Q|g^rF]  
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 NP#:} )  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z>si%Npm\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O<o>/HH$  
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。 %2jRJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *lT:P-  
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。。。 FbWcq_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JgmX=6N  
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) iir]M`A.-  
下面是修改过的unary_op <_N<L\  
tr t^o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EDf"1b{PX  
class unary_op 0;V "64U  
  { / !@@  
Left l; 9$[PA jwk  
  NM{/rvM  
public : iUua!uC  
t0*,%ge:<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Oe["4C  
Fb0r(vQ^  
template < typename T > /5$;W 'I  
  struct result_1 vk&6L%_~a  
  { ^I CSs]}1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +'VSD`BR  
} ; Ey#7L M)  
!\ 6<kQg#  
template < typename T1, typename T2 > f"}g5eg+  
  struct result_2 ac%6eW0#  
  { NlG~{rfI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~]_U!r[FA  
} ; Ump$N#  
gZHuyp(B  
template < typename T1, typename T2 > %Y:"5fH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Kytg\p}  
  { lIUaGz|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Sr#\5UDS  
} [Ep%9(SgA'  
D02(6|  
template < typename T > !JGe .U5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !w;oVPNg  
  { R0A|} Ee*  
  return OpClass::execute(lt(t)); N7 FndB5%  
} ]~K&b96(  
~EL3I  
} ; MOia] 5  
rijavZS6  
y2{uEbA  
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 !jTtMx  
好啦,现在才真正完美了。 $~+(si2  
现在在picker里面就可以这么添加了: N|@jHx y  
o^ zrF  
template < typename Right > y9)w(y !  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {KGEv%  
  { tSVWO] <  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [Xyu_I-c  
} YstR T1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (xdC'@&  
e1OGGF%E n  
|W#(+m  
6Lc{SR  
yt@7l]I  
十. bind cTJi8f=g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -k8<LR3  
先来分析一下一段例子 |ns B'Q  
,` 64t'g  
T@%\?=P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?yc{@|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v6M4KC2?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y<g1q"F  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [o"<DP6w  
我们来写个简单的。 ?:$\ t?e^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: , UsY0YC  
对于函数对象类的版本: i$5<>\g  
OU esL9  
template < typename Func > "P9(k>  
struct functor_trait PS}'LhZ  
  { KcvstC`  
typedef typename Func::result_type result_type; l+A)MJd oj  
} ; ;l %$-/%  
对于无参数函数的版本: ?Gl]O3@3  
48IrC_0j  
template < typename Ret > 64i*_\UKe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g7" 2}|qxo  
  { (QTF+~)  
typedef Ret result_type; x:K~?c3  
} ; sg8[TFX@Z  
对于单参数函数的版本: hm*cGYV/  
*\(MG|S  
template < typename Ret, typename V1 > ~ \]?5 nj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -3K01p  
  { \(A A|;  
typedef Ret result_type; (Z0_e&=*  
} ; ^B)f!HtU  
对于双参数函数的版本: QR2S67-  
; ,}Dh/&E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z%Fc -KVt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5%%e$o+  
  { IIG9&F$G  
typedef Ret result_type; f DwK5?  
} ; Zz1nXUZ  
等等。。。 vSu dT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KdBpfPny@  
>qz#&  
template < typename Func > Kl,NL]]4*5  
struct func_return U`aB&[=$  
  { k2@]nW"S  
template < typename T > 'u:-~nSX)  
  struct result_1 |A/H*J,  
  { N; '] &f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]rG/?1'^i  
} ; /9e?uC6  
n$F~  
template < typename T1, typename T2 > Fw S>V2R  
  struct result_2 \xlG3nz  
  { E<jW; trt_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <2E|URo,#  
} ; =C2KHNc  
} ; vc :%  
/&c2O X|Z  
g#MLA5%=u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gp{,v  
T]JmnCX>:  
template < typename Func, typename aPicker > \h"U+Bv7  
class binder_1 QC?~$>h!?  
  { w_f.\\1r  
Func fn; ]rv4O@||w  
aPicker pk; %vv`Vx2  
public : Sx[ eX,q  
P6&%`$  
template < typename T > egvb#:zW?  
  struct result_1 R RE8|%p;B  
  { dU#-;/}o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CLTkyS)C  
} ; ;=7K*npT  
V)5K/ U{  
template < typename T1, typename T2 > <PVwf`W.  
  struct result_2 QtwQVOK  
  { d[>HxPwo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i y8Jl  
} ; 0-uw3U<  
}jUsv8`}8R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M.K^W`  
vQ L$.A3>  
template < typename T > W|D kq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,sIC=V +  
  { n m<?oI*\  
  return fn(pk(t)); gfs;?vP  
} +U1 Ir5Lx  
template < typename T1, typename T2 > <^\rv42'(2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z4EmRa30 p  
  { F~8'3!<9  
  return fn(pk(t1, t2)); 1_<x%>zG  
} 59O-"Sc[  
} ; o//h|fU@  
%uN<^`JZ  
]q.%_  
一目了然不是么? -?-XO<I  
最后实现bind `0N7Gc  
J Cq>;br.  
_0jR({\  
template < typename Func, typename aPicker > {G Jl<G1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +]s,VSL5`  
  { S~i9~jA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >UMxlvTg&  
} !uQT4< g  
^3TNj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N(Ru/9!y"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ejlns ~  
+U2lwd!j  
十一. phoenix "~5cz0 H3v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P{-- R\  
HJ]xZ83pC  
for_each(v.begin(), v.end(), | L8 [+_m  
( V2ih/mh   
do_ ? Bpnnwx  
[ a$ "nNmD?  
  cout << _1 <<   " , " g5|~ i{"0  
] oGRk/@  
.while_( -- _1), =nGFLH6)  
cout << var( " \n " ) HbegdbTJ  
) !1G KpL  
); W!wof- 1  
J(l\VvK  
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: PqV F}  
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 Ifn|wrx;g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  d 2d-Mk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 393c |8M  
Zp> v  
Y {^*y  
template < typename Cond, typename Actor > tL$,]I$1+  
class do_while 0+e=s0s.  
  { <NMJkl-r8r  
Cond cd; v-tI`Qpb  
Actor act; H-PVV&r   
public : n@8Y6+7i  
template < typename T > 0&UG=q  
  struct result_1 PjeI&@  
  { `Pvi+:6\Y  
  typedef int result_type; !?nO0Ao-$  
} ; KClkPL!jP  
y#j7vO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4<i#TCGex3  
XI\Slq  
template < typename T > Jh3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P |t yyjO  
  { Xg C^-A w  
  do f6%k;R.Wz  
    { 9j:]<?D,A  
  act(t); kk /#&b2  
  } 'F d+1 3  
  while (cd(t)); `eM ZhY o  
  return   0 ; v>]g="5}8  
} @G" nkB   
} ; ~.: { Ik]  
cXPpxRXBD  
.; F<X \_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lo$G*LWu:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -qc'J<*^4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x/DV>Nfn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8ttJ\m  
下面就是产生这个functor的类: ]q1w@)]n}  
J"C9z{[Z&  
9"S2KT@8  
template < typename Actor > Rn~'S2`u  
class do_while_actor YVMvT>/,  
  { 5@2Rl>B$  
Actor act; 2Mt$Dah  
public : ,Z~`aHhr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9^XZ|`  
^I!Z)/  
template < typename Cond > tnJ7m8JmC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |M;Nq@bRv  
} ; gw)4P tb!  
,D;8~l lM  
\}$|Uo$O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dPEDsG0$a  
最后,是那个do_ 5p#0K@`n/  
ESCN/ocV  
[c3!xHt5O  
class do_while_invoker 3Y)&[aj  
  { }_nBegv  
public : rRRh-%.RU  
template < typename Actor > .V hU:_u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t`8Jz~G`  
  { R4'.QZ-x  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3+Lwtb}XPF  
} peVY2\1>R  
} do_; \6wltTW]#  
@rYZ0`E9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1Vy8eI`4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LO_Xr j  
最后来说说怎么处理break和continue VeWh9:"bJ  
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。 *:CTIV5N0  
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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