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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Nz/PAs7g6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U'~M(9uv:  
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, _y:-_q  
)Fk*'6  
9o%k [n  
e1cqzhI=nA  
  class filler HiAj3  
  { 7PTw'+{  
public : nv$>iJ^~H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6Qtyv  
} ; jW]Q-  
BoJpf8e'-e  
bu0i #  
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: atr 0hmQ  
u@&e{w~0  
0O>T{<  
Qe,jK{Y< -  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m\zCHX#n  
xER-TT #S  
r2ZSkP.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 an q1zH  
Fnqj^5  
z)tULnR8  
;|qbz]t2(  
二. 战前分析 ~jz!jF~I  
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。 gXJtk;  
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 |L9p.q  
v 9k\[E?  
jk (tw-B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?+)>JvWDz  
  /* --------------------------------------------- */ p : {,~ 1  
vector < int *> vp( 10 ); :m]KVcF.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ql/K$#u  
/* --------------------------------------------- */ )6 U6~!k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q@i>)nC R  
/* --------------------------------------------- */ zv .#9^/y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DpCe_Vb%M  
  /* --------------------------------------------- */ F\u]X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z.}Z2K  
/* --------------------------------------------- */ "+XF'ZO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W3+;1S$k  
`d c&B  
/,d]`N!  
c T21  
看了之后,我们可以思考一些问题: f;D(X/"f]  
1._1, _2是什么? @\U;?N~k  
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。 vzX%x ul  
2._1 = 1是在做什么? &s#OiF8  
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。 QLxe1[qI  
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。 D :)HK D.  
FPb4VJ|xm  
lvOM1I  
三. 动工 ,_K y'B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -6W$@,K  
P(o GNKAS  
4V<.:.k  
9y'To JZ6  
template < typename T > _|r/* (hh  
class assignment "]T1DG"  
  { a#D \8;  
T value; + L [a  
public : ?`= <*{_o  
assignment( const T & v) : value(v) {} we0haK  
template < typename T2 > ke<l@w O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y_``-F&Z  
} ; @Os0A  
I*z|_}$  
8\F|{vt#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i);BTwW)#]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uS<og P  
Aflf]G1  
7aS%;EU  
'2qbIYanh  
  class holder [_`<<!u>-  
  { P^aNAa  
public : j ];#=+  
template < typename T > EG8%X"p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4`Cgz#v {  
  { o)wOXF  
  return assignment < T > (t); C>Q|"Vf2  
} %H[~V f?d  
} ; e/uLBZ  
}#q0K  
DzbcLg%:W  
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: `z^50Vh|  
hwQrmVwvP  
  static holder _1; mGpBj9jr1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s"`Oj5  
xyP 0haE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); },=ORIB B:  
而不用手动写一个函数对象。 )gx*;z@  
$a|>>?8  
5g`J}@"k  
#Vhr 1;j  
四. 问题分析 >guX,hx^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8Ow#W5_3|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [F!h&M0z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q>s`G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >}bkX 6c5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (&=3Y8  
4Wu(Tps  
五. 问题1:一致性 6>3zD)tG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| TtrV -X>L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RA!8AS?  
610u!_-  
struct holder )8taMC:H^  
  { b\^1P;!'W  
  // iL<FF N~{  
  template < typename T > uF ;8B]"  
T &   operator ()( const T & r) const _} j6Pw'  
  { g* -}9~  
  return (T & )r; L'$({  
} Zbr1e5?  
} ; =Qn8Y`U  
j*FpQiBoT  
这样的话assignment也必须相应改动: i!G<sfL  
hXD`OlX  
template < typename Left, typename Right > xouBBb=  
class assignment b)>l7nOc  
  { <O41 M\,  
Left l; QO>)ug+  
Right r; _7R6%^  
public : |RBL5,t^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #'m#Q6`  
template < typename T2 > [,Y;#;   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &Z}}9dd  
} ; pf#R]  
Abpzf\F  
同时,holder的operator=也需要改动: kaRjv   
{qm5H7sL  
template < typename T > -%Jm-^F I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5! ]T%.rM  
  { P  V9q=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8}X>u2t  
} c],Zw  
-aDBdZ;y  
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。 a ~k*Gd(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l xP!WP  
{M23a _t\  
return l(rhs) = r; 'N&s$XB,  
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。 F)50 6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SbobXTbG  
Wt=%.Y( x  
template < typename Tp > }5d|y*  
class constant_t :2lM7|@/  
  { EkOn Rm_hn  
  const Tp t; dCWq~[[  
public : T2to!*T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _AiGD  
template < typename T > >p3S,2SM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h2aO-y>K  
  { wh3Wuh?x  
  return t; h  m(  
} $wcV~'fM  
} ; 9Z:pss@  
W,%qL6qV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zB"y^g  
下面就可以修改holder的operator=了 3P*"$fH  
Zf?jnDA  
template < typename T > '1lz`CAB+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /pp;3JPf  
  { [5]* Be  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ct0%3]<J  
} G)=+Nt\ *  
^56#{~%^?  
同时也要修改assignment的operator() >SS979  
&qV_|f;  
template < typename T2 > ++}#pl8e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LfsOGC  
现在代码看起来就很一致了。 fM<g++X  
hw&~OJeo  
六. 问题2:链式操作 tY?evsVgz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6}_J;g\|  
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。 Bn Nu/02.=  
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。 ]Wc 2$  
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。 #~6X9,x=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HmpV; <t3  
."j*4  
template < typename T > 6o GF6C  
struct result_1 g1q%b%8T  
  { rgu7g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M,eq-MEK  
} ; s`L>mRw`  
c`V~?]I>  
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: M'xG.'  
Lw{'mtm  
template < typename T > HTP~5J  
struct   ref vFGVz  
  { {"^#CSi  
typedef T & reference; iu'rc/=V  
} ; 3]/Y= A  
template < typename T > -axmfE?g0  
struct   ref < T &> SA6.g2pFz  
  { j"<F?k@`Q  
typedef T & reference; [u8JqX  
} ; V[">SiOg  
1L.yh U\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D?cE$P  
n 4EZy<~m  
template < typename T > M+\LH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5?MKx!%  
  { !%YV0O0  
  return l(t) = r(t); :;Wh!8+j  
} G6j9,#2@  
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。 $!"*h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v:Z.8m8D  
FuO'%3;c  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 gx6$:j;   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 86f/R c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yl~h `b4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $g)X,iQu  
最后的布局是: t/:]\|]WB  
                Add ,m.IhnCV\  
              /   \ RkBbu4uQ-  
            Divide   5 :WdiH)Zv  
            /   \ W_G'wU3R  
          _1     3 lmr:PX  
似乎一切都解决了?不。 (~n0,$  
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。 zI3Bb?4.  
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。 X6: c-  
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: ' |K408i   
2aO.t  
template < typename Right > Hh.l,Z7i7D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V s1Z$HS`  
Right & rt) const 54, (;  
  { n>I NJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xn 4-^2  
} "npLl]XM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _cH 7lO[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 c*x5t"{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9!oNyqQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }KwL_\>&f  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2M+'9 +k~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? XqTDLM&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |0/~7l  
~!W{C_*N  
template < class Action > _8"%nV  
class picker : public Action 2:l8RH!Y  
  { K ZSvT{  
public : [!#<nY/C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GFBku^pi  
  // all the operator overloaded Q#rj>+?  
} ; 4>W ov  
eo&nAr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5m&Zq_Qe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: S&YC"  
<; Bv6.Z  
template < typename Right >  ,L}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pe$l'ur  
  { |\MgE.N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m dTCe HX  
} vMV}M%~  
0? QTi(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .0>2j(  
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。 aM|^t:  
s!j[Ovtx  
template < typename T >   struct picker_maker &I$MV5)u  
  { 3R sbi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h|j $Jy  
} ; I ;Sm<P7*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ? @Y'_f  
  { <wZ2S3RNA  
typedef picker < T > result; N3J;_=<4  
} ; |B;tv#mKD  
:v!e8kM\x  
下面总的结构就有了: 9I;d>%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]hL `HP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 t$lO~~atr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zg2}R4h  
至此链式操作完美实现。 ?@i_\<A2  
]FNqNZ  
sox0:9Oqnf  
七. 问题3 $Dm2>:Dmt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j!:^+F/  
&6`h%;a/&  
template < typename T1, typename T2 > 58@YWv Ak  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EBX+fzjQo  
  { M3U*'A\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zFqlTUD`t  
} U\ Et  
? 2#MU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x$;I E  
_Fz]QxO  
template < typename T1, typename T2 > 7xIXFuu  
struct result_2 +q/ j  
  { aI l}|n"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ShV#XnQ  
} ; F5|6*K  
\qA g] -  
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? n5~7x   
这个差事就留给了holder自己。 N%k6*FBp~  
    $-}a<UFE;  
.m]"lH*  
template < int Order > %&RF;qa2xu  
class holder; <B?@,S>  
template <> -<[MM2Y  
class holder < 1 > j<-#a^jb  
  { mu[:b  
public : qBKRm0<W  
template < typename T > +$-@8,F>  
  struct result_1 o& GS;{Rs  
  { G' 5p/:  
  typedef T & result; gxIGL-1M  
} ; :4f>S) m  
template < typename T1, typename T2 > GEdWpYKS-`  
  struct result_2 PE~umY]  
  { _qq> 43  
  typedef T1 & result; CHeU?NtFps  
} ; Stkyz:,(  
template < typename T > Ca&5"aki  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0Y_?r$M  
  {  {hzU  
  return (T & )r; (|<e4HfZL  
} 0@K?'6  
template < typename T1, typename T2 > 'Olp2g8=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UbD1h_b  
  { 7S_rN!E1i*  
  return (T1 & )r1; sO,%Ok1  
} h~]G6>D9)>  
} ; OO Hw-MW  
]ZD W+<  
template <> yM *-e m  
class holder < 2 > @%7IZg;P6  
  { 4$);x/ a  
public : 7hs1S|  
template < typename T > {{G`0i2KV  
  struct result_1 KxZO.>,  
  { 5/vfmDt3'G  
  typedef T & result; INi9`M.h  
} ; CWP),]#n  
template < typename T1, typename T2 > o=t@83Fh5  
  struct result_2 \>T+\?M  
  { [z2XK4\e1T  
  typedef T2 & result; bjQp6!TsZ  
} ; u?(@hUV.  
template < typename T > TY(B]Q_o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .l| [e  
  { 66P'87G  
  return (T & )r; #y<KO`Es  
} iYqZBLf{S  
template < typename T1, typename T2 > t<)Cbple\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L\cd=&b`  
  { JnW G_|m)  
  return (T2 & )r2; 1S&GhJ<wJ  
} Gb=pQ (n4  
} ; KT3W>/#E  
gRnn}LL^  
,g.*Mx`-  
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> >。 'pCZx9 *c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O%g Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a'T8U1  
`&\jOve   
return l(i, j) = r(i, j); WR&>AOWAD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'jw?XtG  
rBOxI  
  return ( int & )i; -C]k YQ  
  return ( int & )j; #41xzN  
最后执行i = j; ^#|Sl D]  
可见,参数被正确的选择了。 $pKlF0 .  
KASuSg+  
+-DF3(  
OcA_m.  
Q]JWWKt6rV  
八. 中期总结 aG"j9A~ &  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (i1 JDe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N~""Lc&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p?uk|C2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BBV"nm_(/  
Ic 5TtN~/>  
7L%JCH#F  
Nl4,c[$C  
-0QoVGw  
b^*9m PP  
九. 简化 #?OJ9pyG'  
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。 *oby(D"p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {8TLL @T4  
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: iS p +~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .3X5~OH  
  +-*/&|^等 CIxa" MW  
2. 返回引用。 [@VM'@e7  
  =,各种复合赋值等 _Sq*m=  
3. 返回固定类型。 ?/M:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xkqq$A4  
4. 原样返回。 `"(FWK=8)"  
  operator, * ~D|M  
5. 返回解引用的类型。 O'm5k l  
  operator*(单目) J?wCqA  
6. 返回地址。 h23"<  
  operator&(单目) TpAE9S  
7. 下表访问返回类型。 fH@P&SX  
  operator[] fY4I(~Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~ u)} /  
  operator<<和operator>> W)_|jpd[  
Bj=lUn`T:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 = 9Ow!(!@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x|b52<dLL&  
%O69A$Q[m  
template < typename Left > 8l1s]K qr  
struct value_return 1fK]A*{p  
  { 43VBx<"  
template < typename T > 5@lVuMIYT  
  struct result_1 g<E[IR  
  { HUA{ P%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bu?4$O  
} ; L">\c5ca  
rD\)ndPv  
template < typename T1, typename T2 > _o52#Q4   
  struct result_2 %(uYYr 6  
  { xekU2u}WE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )+ V)]dS@%  
} ; o=nF.y  
} ; qj7 }]T_  
W?F Q  
[u $X.=(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ] 6X;&=H  
t/wo G9N  
下面我们来剥离functor中的operator() qkM)zOZ^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g@O H,h/  
E0*KKo%  
return l(t) op r(t) q4EOI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w;{=  
return op l(t) S4_C8  
return op l(t1, t2) gkM Q=;Nn  
return l(t) op $} @gR] Z  
return l(t1, t2) op 4,P(w+  
return l(t)[r(t)] $a01">q&y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QZm7 Q4  
I}jem  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~.<QC<dN  
单目: return f(l(t), r(t)); `0_,>Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g5C$#<28  
双目: return f(l(t)); 5|jsv)M+  
return f(l(t1, t2)); j S4\;  
下面就是f的实现,以operator/为例 /V {1Zw=  
bess b>=  
struct meta_divide -d.i4X3j  
  { O**~ Tj  
template < typename T1, typename T2 > &z]x\4#,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H%bc.c  
  { L>Y3t1=  
  return t1 / t2; ~n~j2OE  
} n *EGOS  
} ; j"A<qI  
rJT YCe1*  
这个工作可以让宏来做: `-!kqJ  
GBl[s,g[|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oF~+L3&X  
template < typename T1, typename T2 > \ :4r{t?ytXw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dBkM~"  
以后可以直接用 a&Z,~Vp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]6 HR  
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 p9E/#U8A_  
(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。。。) wVq9t|V  
9sN#l  
;:,U]@  
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 ? Rk[P cX<  
uznYLS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8B(=Y;w  
class unary_op : public Rettype ?Dl;DE1  
  { v:P=t2q  
    Left l; VRZqY7j}g  
public : 95E #  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R/xT.EQ(N  
js9^~:Tw  
template < typename T > PfsUe,*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @6 a'p  
      { jLA)Y [h  
      return FuncType::execute(l(t)); 8 (ot<3(D  
    } o-o -'0l  
 sd"eu  
    template < typename T1, typename T2 > gZ| !'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UcKVL zKs  
      { MH|F<$42  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ifNyVE Hy  
    } !' 0PM[  
} ; (hBph+  
cMrO@=b;  
)}7X4g6X   
同样还可以申明一个binary_op A>8~deZ9  
H#u N&^+H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lCgzQZ  
class binary_op : public Rettype '1rGsfp6In  
  { E4'z  
    Left l; (< >Lfn  
Right r; jz~#K;3=,  
public : Zd'Yu{<_2N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /:^nG+  
)Ii`/I^  
template < typename T > fk9q3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -G~/ GO  
      { RU=\eD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A.mFa1lH  
    } !x:{"  
U[2;Fkapi  
    template < typename T1, typename T2 > wwRPfr[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~BqC!v.)@E  
      { %#o@c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <d"nz:e  
    } bIlNA)g  
} ; &uF~t |!c  
1KY0hAx  
5 1N/XEk  
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 0y t36Du  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 omGzyuPF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qv`: 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。 E=CAWj\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MkHkM  
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。。。 k<P`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *~YdL7f)J  
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) Lyf5Yf([-  
下面是修改过的unary_op t%G.i@{pkp  
Uf|uFGb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )o~/yB7  
class unary_op eXD~L&s[  
  { 4JU 2x  
Left l; z]SEPYq:  
  xY/F)JOeG  
public : U?d  I  
k6J&4?xZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} " dGN0i  
cWG%>.`5r  
template < typename T > EADN   
  struct result_1 #t;]s<  
  { xMNQT.A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O9zMD8  
} ; Dn@ZS_f  
by0K:*C  
template < typename T1, typename T2 > x`FTy&g  
  struct result_2 + kT ]qH  
  { pdR\Ne0P*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G[JWG  
} ; N Uv Vhy]{  
3[y$$qXI  
template < typename T1, typename T2 > jl>TZ)4}V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qu,R6G  
  { +lfO4^V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z?Ok'LX  
} >e& L"  
/g. c( -#]  
template < typename T > : .-z!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kW2DKr-[  
  { tc/  
  return OpClass::execute(lt(t)); c_S~{a44Ud  
} )XavhS~Ff  
NJE*/_S  
} ; 6WT3-@d  
TE$6=;  
ZfX$q\7  
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 UimofFmI%  
好啦,现在才真正完美了。 J _dgP[  
现在在picker里面就可以这么添加了: {J izCUo_'  
3N-pND0>p  
template < typename Right > $[Z~BfSQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S<NK!89  
  { akt7rnt?i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hrq% {!Z  
} m7y[Y  
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。 gSw4\R  
Ex zB{ "  
"^6Fh"]  
@XolFOL"f"  
8U(o@1PT  
十. bind d4BzFGsW  
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。 %Z<{CV  
先来分析一下一段例子 Q&vdBO/  
~G@YA8}  
ha$1vi}b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 65dMv*{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R'`'q1=R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {pH#zs4Y  
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 QuL9Xo  
我们来写个简单的。 _"B.V(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xl`AiO `K  
对于函数对象类的版本: zsQ|LwQ  
K$Vu[!l`  
template < typename Func > *|g[Mn  
struct functor_trait 2[Lv_<i|  
  { [ 5}Q  
typedef typename Func::result_type result_type; m{=Q88k!@.  
} ; oRSA&h Ss  
对于无参数函数的版本: ZHN'j] ?  
AK,'KO%{=  
template < typename Ret > C{pOGc@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z3hZy&_I  
  { _3@5@1[s  
typedef Ret result_type; x1#>"z7  
} ; 7~QI4'e  
对于单参数函数的版本: ur8+k4] \"  
5Y^"&h[/  
template < typename Ret, typename V1 > :K]7(y7>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FMeBsI9pL  
  { t!3N|`x  
typedef Ret result_type; u-,}ug|  
} ; lTqlQ<`V  
对于双参数函数的版本: DbH;DcV7  
eIalcBY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Yp#`}Ii  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lP`BKc,  
  { \alV #>J5  
typedef Ret result_type; eNK +)<PK(  
} ; .>F4s_6l  
等等。。。 \ m~?yq8H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zf@B< m  
30uPDDvar  
template < typename Func > i cTpx#|=  
struct func_return $\h-F8|JMX  
  { ap}p?r  
template < typename T > Y PI)^ }  
  struct result_1 c**&,aL  
  { y0mNDze  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RSym9t90t  
} ; UTyV6~  
`L`+`B  
template < typename T1, typename T2 > &;d N:F;  
  struct result_2 gx9Os2Z|3  
  { :}v-+eIQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;C$+8%P4  
} ; i>YQ<A1  
} ; K#wA ;  
}psRgF  
dJ6fPB|k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0,t%us/q  
X>o9mW  
template < typename Func, typename aPicker > PtbaC6"\  
class binder_1 NgGMsE\C}  
  { q%d G>!  
Func fn;   < v]  
aPicker pk; p 4> ThpX  
public : 70c]|5  
lJu^Bcrv  
template < typename T > ( 4L/I  
  struct result_1 BM,hcT r?  
  { v{a%TA9-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uv *A a7M  
} ; nFEJO&1+  
Z*co\ pW  
template < typename T1, typename T2 > )Wk_|zO-  
  struct result_2 tr,W)5O@L  
  { (4R(5t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q p>b  
} ; ):! =XhQ  
R}Lk$#S#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dyWp'vCQs\  
(CxA5u1|l  
template < typename T > 29RP$$gR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +r8bGS]ki  
  { eTS}-  
  return fn(pk(t)); $5&%X'jk  
} [v"Z2F<.=  
template < typename T1, typename T2 > `3rwqcxA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wgls+<l8  
  { ljNwt  
  return fn(pk(t1, t2)); ! dzgi:  
} %vJHr!x  
} ; 46A sD  
Sr aZxuPg>  
qLDj\%~(  
一目了然不是么? elCYH9W^  
最后实现bind !'jq.RawP  
~ 1h#  
:*''ci  
template < typename Func, typename aPicker > (G"'Fb6d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :x\[aG9  
  { 6^"QABc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w== BSH[  
} @N>7+ 4  
yV{B,T`W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PdcIHN  
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。 A#"Wk]jX  
FXof9fa_B  
十一. phoenix YJ _eE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C$y6^/7)  
YvU%OO-+,  
for_each(v.begin(), v.end(), cJ96{+  
( 4qOzjEQ  
do_ !wy _3a  
[ i<Vc~ !pT  
  cout << _1 <<   " , " p'/\eBhG]=  
] At(88(y-W  
.while_( -- _1), )5Khl"6!z  
cout << var( " \n " ) K&L!O3#(  
) _ >OP  
); ANhtz1Fl  
K|P0nJT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !/is+ xp  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor OM\J4"YV$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p&<Ssc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U6]#RxH  
;t&q|}x"  
l76=6Vtb  
template < typename Cond, typename Actor > Xsq@E#@S  
class do_while *'/,  
  { 4 mX(.6  
Cond cd; _gT65G~z  
Actor act; '$tCAS  
public : /Y7^!3uM  
template < typename T > <&5z0rDKWw  
  struct result_1 pp"X0  
  { }@r23g%   
  typedef int result_type; DB'0  
} ; E`IXBI  
fq7#rZCxX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "Oxr}^% i  
hLO)-ueb  
template < typename T > yE$PLM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R}&?9tVRR  
  { :;k?/KU7  
  do PF{uaKWk  
    { H5K Fm#  
  act(t); \QvGkcDc{  
  } boo361L  
  while (cd(t)); )pWgt5:7~  
  return   0 ; oB:7R^a  
} 1V%tev9a  
} ; iGW|j>N  
U%q)T61  
KYFKH+d>m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V"/.An|  
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。 xVx s~p1  
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。 n2U &}O  
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。 %F*9D3^h  
下面就是产生这个functor的类: dAI^P/y%  
p*g Fr hm  
02J/=AC5  
template < typename Actor > t;8)M $ p  
class do_while_actor DzZF*ylQ5P  
  { uF7vba$  
Actor act; t 7Q$  
public : Y)rK'OY'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :@L7RZ`_  
72<9xNcB!}  
template < typename Cond > x5lVb$!G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Fy=GU<&AI  
} ; t>bzo6cj  
"-4|HA  
_H+]G"k/r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x@ -K  
最后,是那个do_ t~+M>Fjm?d  
<y6`8J7:  
PQHztS"  
class do_while_invoker -)V0D,r$[  
  { BZeEZ2"  
public : pzF_g- B  
template < typename Actor > T\6Qr$t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  {53FR  
  { H=/1d.p  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]iV ]7g8:  
} < 5zR-UA>  
} do_; oC&}lp)q  
omfX2Oa2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VfnL-bDGV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W|PAI [N  
最后来说说怎么处理break和continue j=0kxvp  
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。 l)u%`Hcn  
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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