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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  =BqaGXr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }Ke}rM<  
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, VQNYQqu`[  
4,w{rmj  
9z| >roNe  
lry& )G=5  
  class filler DK@w^ZW6JA  
  { pU:C =hq4  
public : E+^} B/"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7kX7\[zN  
} ; #U!(I#^3  
sO{0hZkc  
Z5*(W;;  
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: 5|6z1{g8  
_M"$5 T  
j?f,~Y<k  
282+1X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `G ;Lz^  
r.a9W? (E  
JR a*;_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XZep7d}  
Wy^[4|6  
l|ZzG4]+l  
pzt Zb  
二. 战前分析  &aevR^f+  
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。 6XOpB^@  
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 +}(B856+  
3Q*RR"3  
+3o)L?:g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +4:+qGAJ{  
  /* --------------------------------------------- */ tRUsZl  
vector < int *> vp( 10 ); RZV1:hNN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2LxVt@_R!%  
/* --------------------------------------------- */ F'5d\v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,$6MM6W;-F  
/* --------------------------------------------- */ $ vw}p.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E9Xk8w'+  
  /* --------------------------------------------- */ G8(i).Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e@2Vn? 5  
/* --------------------------------------------- */ ]!tYrSM!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @rK>yPhf  
dnX`F5zd  
X,!OWz:[  
uDE91.pUkr  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^pQ;0[9Y0  
1._1, _2是什么? ,5<`+w#a  
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。 .f92^lu9  
2._1 = 1是在做什么? bJ,=yB+0  
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。 xZ @O"*{  
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 T,m{[+  
3Ibt'$dK  
=iK6/ y`  
三. 动工 Znh uIA AG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /"%IhX-  
G|G?h  
5.K$ X$+7}  
Q!+{MsZ  
template < typename T > l3pW{p  
class assignment v$Y1+Ep9  
  { SiuO99'nV  
T value; /DG`Hg  
public : Uo[5V|>X6  
assignment( const T & v) : value(v) {} L^al1T  
template < typename T2 > fddbXs0Sn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :V-}Sde  
} ; p:Ld)U*  
vkd<l&zD  
:: 72~'tw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %J ( }D7-,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s8_NN  
Oi%~8J>  
M Xt +  
Hv7D+ j8M  
  class holder pS@VLXZP  
  { L z>{FOR  
public : ~S=fMv^BR  
template < typename T > X$h~d8@r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -^xKG'uth  
  { JX@6Sg<  
  return assignment < T > (t); ,;e-37^0l  
} -MW(={#   
} ; |9"^s x  
dj&m  
:8|3V~%m  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: RJs G]`  
GxBPEIim  
  static holder _1; 8qYGlew,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "JLhOTPaHf  
kR~4O$riG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qjEWk."  
而不用手动写一个函数对象。 SU}oKii /  
3k[<4-  
bOIM0<(h  
+-YuBVHL  
四. 问题分析 CU^3L|f2N  
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。 :!YJ3:\  
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。 #\ S$$gP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QRh4f\fY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V?z{UZkR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hRZS6" #  
J8?6G&0H  
五. 问题1:一致性 lLFBop  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o^"3C1j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ggsi`Z{j?  
 p6l@O3  
struct holder YM* 6W?  
  { <RVtLTd/  
  // ~Q 9)Q  
  template < typename T > Xg3[v3m|  
T &   operator ()( const T & r) const k:@Ls  
  { BW-P%:B1!R  
  return (T & )r; z'D{:q  
} \HEo8~TY  
} ; m7eIhmP  
jz7ltoP  
这样的话assignment也必须相应改动: $$f$$  
w:xKgng=L  
template < typename Left, typename Right > >!F,y3"5S  
class assignment $ 14DTjj  
  { j/mp.'P1k  
Left l; J9c3d~YW  
Right r; {,2_K6#  
public : |ylTy B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4 Wd5Goe:  
template < typename T2 > xt0j9{p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^&/&I9z  
} ; 2.2a2.I1  
XJ/ kB8  
同时,holder的operator=也需要改动: `e|Lw  
^J~4~!  
template < typename T > )t|Q7$ v1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X0QS/S-+  
  { J15T!_AW<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v+bjC  
} .ehvhMuG|  
HMd)64(  
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。 gH)B` @  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .(]1PKW  
B2WX#/lgd  
return l(rhs) = r; lj*913aFh  
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。 Nb^:_0&H@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &+^ Y>Ke  
A@AGu#W  
template < typename Tp > :FpBz~!a  
class constant_t JlGD.!`  
  { u$p|hd d  
  const Tp t; 6mpUk.M"  
public : Ayt!a+J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OBQ!0NM_b  
template < typename T > tSa%ZkS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f_XCO=8'v  
  { Y!$ z7K  
  return t; ]3jH^7[?  
} M= _CqK*  
} ; "0)G|pZI  
G_4P)G3H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .cog9H'  
下面就可以修改holder的operator=了 o}Np}PE6  
^BTNx2VHf  
template < typename T > vUeel%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y @&nW  
  { --)[>6)I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (OJ9@_fgG[  
} (5;xs  
f L?~1i =  
同时也要修改assignment的operator() dsuW4 ^ l  
h1)\.F4G  
template < typename T2 > `2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OAOmd 4  
现在代码看起来就很一致了。 '#6DI"vJ  
R~-q! nC  
六. 问题2:链式操作 HX*U2<^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -;z\BW5 y  
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。 c7wgjQ[   
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。 G[,VPC=  
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。 S3cQC`^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p?nVPTh  
kk#d-! $[  
template < typename T > MWf%Lh;R  
struct result_1 j<?4N*S  
  { 3I(H.u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~VF,qspO  
} ; R8*4E0\br  
 I9 m  
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: Mla,"~4D5  
4HAfTQ 1G  
template < typename T > uESHTX/[  
struct   ref ']x]X ,  
  { N@S;{uK  
typedef T & reference; k2;yl _7  
} ; J( 60eTwQ  
template < typename T > :;QLoZh^  
struct   ref < T &> `mVH94{+I  
  { E)bP}:4V  
typedef T & reference; X3vrD{uNU  
} ; lom4z\6  
(ol 3vt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QH:i)v*  
V6N#%(?3  
template < typename T > &bb*~W-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $[e*0!e  
  { \)hmg  
  return l(t) = r(t); X.Kxio $o  
} ~ nIZ g5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 GS@ wG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S5vJC-"  
e^fjla5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Q_S fFsY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h2 y@xnn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _G42|lA$/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .KV?;{~q@  
最后的布局是: F6 Ixu_s  
                Add va)\uXW.N  
              /   \ F-t-d1w6  
            Divide   5 gi8kYHldH  
            /   \ @: NrC76  
          _1     3 {^v50d  
似乎一切都解决了?不。 ;a|A1DmZ  
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。 #~Q0s)Ze  
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。 Vs(;al'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w t}a`hxu  
J_tJj8  
template < typename Right > ,}<v:!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n*V^Q f  
Right & rt) const L/shF}<  
  { *E>YLkg]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DF#Ob( 1  
} )pJzw-m"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )g-*fSa  
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。 J{91 t |  
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。 @|M10r9E  
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。 -?ip?[Z  
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。 WW&0FugY_  
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? 6w54+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: NLj0\Pz|B  
n '&WIf3  
template < class Action > FT=w`NE,+  
class picker : public Action _)ERi*}x8  
  { j1g^Q$B>m  
public : 7oUYRqd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^0VI J)y  
  // all the operator overloaded (2S,0MHk  
} ; sI`Lsd'V  
\aG>(Mr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :Y"f .>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Qf"gH <vT  
R+5x:mpHy  
template < typename Right > )y8$-"D(it  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #<)u%)`  
  { o rEo$e<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' e-FJ')|  
} TkK- r(=  
d6_ CsqV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #T+%$q [:  
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。 ~6R| a  
Iu%S><'+  
template < typename T >   struct picker_maker ,]>Eg6B,u  
  { ybfNG@N*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }F-WOQ  
} ; 9NVe>\s_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TfMuQi'>  
  { "=HCP,  
typedef picker < T > result; Wh"oL;O  
} ; 6kHAoERp  
V\Rbnvq  
下面总的结构就有了: W0X?"Ms|a  
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。 Cdc6<8  
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。 i9_ZK/*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 + 6O5hZ  
至此链式操作完美实现。 Hw_(Af?C  
8LB+}N(8f  
JhIgq W2  
七. 问题3 ? %F*{3IP  
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)5  
rj<r6  
template < typename T1, typename T2 > ,qyH B2v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <1>\?$)D  
  { Ar N*9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cOq^}Ohan  
} {!@Pho)Q  
hC=9%u{r?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >#<o7]  
`A])4q$  
template < typename T1, typename T2 > =.f]OWehu.  
struct result_2 I HgYgn  
  { Y[#i(5w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4#!NVI3t  
} ; a=T_I1  
TIYI\/a\;  
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? 22)2o lU  
这个差事就留给了holder自己。 ]N,n7v+}  
    _py%L+&{  
uAwT)km {  
template < int Order > f =B)jYI  
class holder; dUyit-  
template <> :%~+&qS  
class holder < 1 > 2'$p(  
  { R&PQU/t)  
public : a`|&rggN  
template < typename T > "X=l7{c/  
  struct result_1 t 5g@t0$  
  { 3XjM@D  
  typedef T & result; Y1vl,Yi  
} ; aOFF"(]Cl  
template < typename T1, typename T2 > S;[9 hI+  
  struct result_2 F 0 q#.   
  { sluR @[l  
  typedef T1 & result; s~W:N .}*  
} ; v,#*%Gn`%  
template < typename T > 21_>|EKp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I"eXoqh  
  { zc%#7"FM  
  return (T & )r; )/A IfH  
} ?{ns1nW:  
template < typename T1, typename T2 > ~_OtbNj#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f^z/s6I0  
  { n@r'b{2;l  
  return (T1 & )r1; W7r1!/ccj  
} {B8W>>E  
} ; q|xJ)[AO  
^kA^> vi  
template <> ~OO&%\$k  
class holder < 2 > ^dj avJ  
  { fS+Ga1CsH  
public : 9 &a&O Z{  
template < typename T > _7Z|=)  
  struct result_1 `&xo;Vnc  
  { ?UuJk  
  typedef T & result; aUUr&yf_L  
} ; Exd$v"s Y  
template < typename T1, typename T2 > tp"dho  
  struct result_2 o\6A]T=R  
  { MM8@0t'E  
  typedef T2 & result; 7.@$D;L9  
} ; %GG:F^X#  
template < typename T > y8=p;7DY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RQiGKz5  
  { F=)9z+l#  
  return (T & )r; WxwSb`U|  
} ODa+s>a`^  
template < typename T1, typename T2 > X-,scm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 $AEh+f  
  { $h"Ht2/ J  
  return (T2 & )r2; $=?1>zvF  
} T*YbmI]4  
} ; 4pNIsjl}  
=xz Dpn>f  
HRP4"#9R  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !}%,rtI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~a@O1MB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |Yq0zc!  
)c~1s  
return l(i, j) = r(i, j); TTB1}j+V6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &+F|v(|r  
pdCn98}%-  
  return ( int & )i; :6R0=oz  
  return ( int & )j; }2dz];bR  
最后执行i = j; fu3~W  
可见,参数被正确的选择了。 m=;0NLs4  
JBX#U@k>I  
x0aPY;,N0  
MR8\'0]  
pbg[\UJyd  
八. 中期总结 'nH/Z 84  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .1F(-mLd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wkSIQL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |.kYomJ   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cm)_xnv  
#XSs.i{  
YbS$D  
/JaCbT?*T  
) xRm  
d) V"tSC,  
九. 简化 )Rhy^<xH  
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。 ~~J xw ]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G55-{y9Q  
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: MDETAd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f n]rMH4>  
  +-*/&|^等 +<cvyg5U  
2. 返回引用。 h4@v. GI  
  =,各种复合赋值等 cW+6Emh  
3. 返回固定类型。 ,SEC~)L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (dSf>p r2  
4. 原样返回。 &{#4^.Q  
  operator, |Ld/{&Qr  
5. 返回解引用的类型。 OGmOk>_  
  operator*(单目) w-~u[c  
6. 返回地址。 dQhh,}  
  operator&(单目) w h4WII  
7. 下表访问返回类型。 j@OGl&'^-  
  operator[] "T>74bj_|Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S;0,UgB1  
  operator<<和operator>> *.g0;\HF  
'G3;!xk$  
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。 A0L&p(i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X^L)5n+$X  
j 8lWra\y  
template < typename Left > }lN@J,q  
struct value_return XhF7%KR  
  { 3hzI6otKS  
template < typename T > mDn*v( f  
  struct result_1 NzRpI5\.  
  { hY5G=nbO*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KEfn$\  
} ; hdFIriE3  
^QX3p,Y  
template < typename T1, typename T2 > -C9 _gZ  
  struct result_2 *0 y|0J+ 0  
  { GWs[a$|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H^Th]-Zl  
} ; !1MSuvWP  
} ; f< A@D"m/  
n<C4-'^U[a  
6#NptXB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9v7l@2/  
Q}G'=Q]Juz  
下面我们来剥离functor中的operator() 'B;aXy/JC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -Fcg}\9  
+8+@Az[e0  
return l(t) op r(t) 5l"EQ9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]ZkhQ%  
return op l(t) W}6(;tI  
return op l(t1, t2) v?Q|;<   
return l(t) op sS$"6  
return l(t1, t2) op rDNz<{evj  
return l(t)[r(t)] chjXsq#Q^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JX_hLy@`  
=*Z=My}3~  
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: S"FIQ&n  
单目: return f(l(t), r(t)); B7"/K]dR:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L%,tc~)A  
双目: return f(l(t)); ?2ZggV  
return f(l(t1, t2)); `I$'Lp#5  
下面就是f的实现,以operator/为例 v ?b9TE  
cP[3p :  
struct meta_divide Eq>3|(UT  
  { 57/9i> @  
template < typename T1, typename T2 > =2HR+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J 00<NRxj"  
  { vywd&7gK  
  return t1 / t2; F,0 @z/8a  
} E\N?D  
} ; +QNFu){G  
C`F*00M{  
这个工作可以让宏来做: <1tFwC|4BJ  
4&r+K`C0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4am`X1YV#  
template < typename T1, typename T2 > \ I8r5u=PH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q9X7- \n  
以后可以直接用 $x&@!/&|pv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I(fq4$  
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 tqLn  A  
(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。。。) =|IB=  
F"O{eK0T  
2`(-l{3  
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 Q+/:5Z C  
(uG.s%I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > olPV"<;+pO  
class unary_op : public Rettype T1bPI/  
  { .uzg2Kd_  
    Left l; c)8V^7=Q  
public : JpN]j`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /3D!,V,  
[Af&K22M(X  
template < typename T > XHu Y'\;-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4HlOv % 8  
      { *z4n2"<l  
      return FuncType::execute(l(t)); 7sECbbJT  
    } [.DSY[!8U  
X%"P0P  
    template < typename T1, typename T2 > m7X&"0X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zd@'s.,J  
      { `<IT LT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dzDh V{  
    } e*_8B2da  
} ; A#~"Gp  
9`}Wp2  
Ko6 tp9G  
同样还可以申明一个binary_op &fA`Od6l"  
,j wU\xo`C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .#R\t 7m%  
class binary_op : public Rettype o Xwoi!  
  { \3dM A_5  
    Left l; $|.x!sA  
Right r; ty]JUvR@  
public : AfKJa DKf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MfUG@  
q[{q3-W  
template < typename T > >nmby|XtW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >T{9-_#P  
      { h.c<A{[I6c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "!<Kmh5  
    } B`OggdE  
2%0z PflT  
    template < typename T1, typename T2 > .>>@q!!s!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x.ZV<tDi7  
      { yA*~O$~Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vC~];!^  
    } pH.wCD:1n  
} ; L>$yslH; b  
5%kt;ODS  
B9|!8V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 z<c^<hE:l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h4H~;Wl0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s]`&9{=E  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W"4E0!r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *A2J[,?c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,(Fo%.j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e/lfT?J\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) x3>K{  
下面是修改过的unary_op L~A"%T,/h  
 Y2vzK;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `g6XVa*%#  
class unary_op <.( IJ  
  { [CBA Lj5  
Left l; <&TAN L  
  #T Cz$_=t  
public : ~R-S$qizAC  
(: 2:_FL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uS bOGhP  
Rct|"k_"Ys  
template < typename T > S%uH*&`  
  struct result_1 <ro0}%-z>M  
  { G40,KCa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0F=UZf&  
} ; zkn K2e,$  
ZgF-.(GV  
template < typename T1, typename T2 > MBs]<(RJZ  
  struct result_2 K+Q81<X~  
  { OGg9e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2H;&E1:  
} ; pl Ii  
r4dG83qg  
template < typename T1, typename T2 > GjE/!6b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N72z5[..  
  { l"o@.C} f/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QZef=  
} #9}KC 9f  
lG>rf*ei~  
template < typename T > QR2J;Oj_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ESiNW&u2  
  { I? dh"*Js&  
  return OpClass::execute(lt(t)); fF[n?:VV  
} pA3j@w  
T[U&Y`3g  
} ; l@Ma{*s6=5  
##Z:/SU  
W*;~(hDz  
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 <8Nh dCO6  
好啦,现在才真正完美了。 !vfjo[v  
现在在picker里面就可以这么添加了: xB]~%nC[O  
M|?qSFv:  
template < typename Right > dm,7OQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \:4WbM:B  
  { d?WA}VFU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <i^Bq=E<rJ  
} {5 -4^|!  
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。 5X\3y4  
K+dkImkh  
qWKpnofa  
w4:S>6X  
L{bcmo\U  
十. bind go m< V?$  
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。 T=:O(R1*0  
先来分析一下一段例子 Wd~aSz9  
F)j-D(c4  
&zlwV"W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )^ R]3!v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Vky~yTL)\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ylLQKdcL  
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。 `Q1S8i$  
我们来写个简单的。 qw&Wfk\}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]G1{@r)  
对于函数对象类的版本: <?&GBCe  
gH Q[D|zu  
template < typename Func > Km8btS]n  
struct functor_trait bWt>tEnf  
  { GbwcbfH  
typedef typename Func::result_type result_type; 'M|W nR  
} ; IQMk:  
对于无参数函数的版本: 6b9Ddb*  
zKe&*tZ  
template < typename Ret > t ^&:45~Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {0lY\#qcE  
  { 0Tp?ED_  
typedef Ret result_type; QBR9BR  
} ; oB-&ma[ZS  
对于单参数函数的版本: owCQ71Q  
MnO,Cd6{%d  
template < typename Ret, typename V1 > /R''R:j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8d-; ;V  
  { 6]\F_Z41  
typedef Ret result_type; PkLRQ}  
} ; Z9i,#/  
对于双参数函数的版本: \u2K?wC  
~4U[p  50  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0Q;T <% U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +N5G4t#.  
  { *GfGyOS(  
typedef Ret result_type; ;QR|v  
} ; n8w|8[uV^  
等等。。。 ,M>W)TSH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }kT;UdIu;  
 s+[_5n~  
template < typename Func > x]euNa  
struct func_return zek\AQN  
  { 1HN_  
template < typename T > 6NO=NL  
  struct result_1 enF.}fo]  
  { ?p. dc ~tZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vPi\ v U{  
} ; XU2 HWa  
6vX+- f  
template < typename T1, typename T2 > +DF<o U~  
  struct result_2 Y">Q16(  
  { RT9fp(6*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BNyDEFd  
} ; "h7Z(Y  
} ; Q&MZ/Nnf  
H5,{Z  
cK(}B_D$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HNY{%D  
/Or76kE  
template < typename Func, typename aPicker > izY,t!  
class binder_1 E-X-LR{CC  
  { 5>j,P   
Func fn; }C/}8<  
aPicker pk; #E^%h  
public : D@[$?^H  
01H3@0Q6  
template < typename T > -3wg9uZ &  
  struct result_1 T(a* d7  
  { 0w< iz;30  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bTA<AoW9="  
} ; 5f/[HO)  
;r49H<z   
template < typename T1, typename T2 > Vn];vN  
  struct result_2 { zlq6z  
  { +ywWQ|V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8}xU]N#EV  
} ; Jfo|/JQ  
3`^ ]#Dh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [DGq{(O  
T1n GBl\(  
template < typename T > nqgfAQsE)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4z#CkT  
  { /Klwh1E  
  return fn(pk(t)); #kLM=a/_NO  
} #g~~zwx/N  
template < typename T1, typename T2 > 5kC#uk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Q^\z   
  { 5mER&SX  
  return fn(pk(t1, t2)); :".!6~:2  
} <Y~V!9(~{Q  
} ; ;1(OC-2>d  
G<Lm}  
"q#(}1Zd  
一目了然不是么? &+&^Hc  
最后实现bind cTRCQ+W6:  
KO{}+~,.6  
(c(?s`;  
template < typename Func, typename aPicker > hzKfYJcQ|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F4bF&% R  
  { !ae@g q'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <408lm  
} jVfC4M7 ,  
Qf=%%5+?8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e m>CSBx  
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。 m1daOeZ]P  
?W.Y x7c  
十一. phoenix R L)'m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [K"v)B'  
)>TA|W]@  
for_each(v.begin(), v.end(), ^e&,<+qY  
( _fMooI)U1  
do_ Ln`c DZSM  
[ <<UlFE9"  
  cout << _1 <<   " , " 5O*+5n  
] @B&hR} 4  
.while_( -- _1), NiyAAw  
cout << var( " \n " ) =#y&xWxL  
) 78 UT]<Q;K  
); !knYD}Rxd  
Q{$2D&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: J+.t \R  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor sM?DNE^BvW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ](Sp0t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kkzXv`+  
BA-n+WCWJ  
-Tz9J4xU&  
template < typename Cond, typename Actor > `8'|g8,wb0  
class do_while F,lQj7  
  { 'i`;Frmg  
Cond cd; zA+ ^4/M  
Actor act; i$%V)pH~F  
public : V}aXS;(r%  
template < typename T > E~N}m7kTl/  
  struct result_1 TcGxm7T  
  { u9GQ)`7Z@  
  typedef int result_type; kB  :")$  
} ; "` 9W"A=  
QTP1u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zL7+HY* 3o  
b,{?+8  
template < typename T > 3UH=wmG0w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t`Hwq   
  { _{ ?1+  
  do =;T971L`  
    { l(<o,Uv[`  
  act(t); 3S <5s}  
  } ?(R6}ab>K7  
  while (cd(t)); R%5\1!Fl=G  
  return   0 ; %q:V  
} &d6'$h:kHb  
} ; B04Br~hel*  
|EF*]qI  
b$M? _<G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2TIZltFS0e  
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。 ;AHa|35\  
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。 n:;2Z  
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。 B8C"i%8V)  
下面就是产生这个functor的类: IY :iGn8R  
Ig S.U  
R%b,RH#  
template < typename Actor > _-&Au%QNJ`  
class do_while_actor 9ft7  
  { bBg?x 4bu  
Actor act; OyTBgS G?a  
public :  \ 1|T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 69CH W&  
b-~Gt]%>m  
template < typename Cond > J 9>uLz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,qaIdw[  
} ; dD!} P$  
rTK/WZs8  
fr:RiOPn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ( R Ttz  
最后,是那个do_ Cee?%NaTS  
2j( w*k q~  
0M:.Jhp  
class do_while_invoker $ V}s3  
  { *I>1O*  
public : 4Mnne'7  
template < typename Actor > `MEH/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2<|+h= &  
  { a^~l[HSF  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xc`'i@FX  
} ,AACE7%l  
} do_; }vp\lK P  
x|E$ f+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z\Qg 3BS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RqH"+/wR  
最后来说说怎么处理break和continue pSc<3OI  
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。 o;-)84Aa  
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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