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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wU $j/~L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y5&mJp\G  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, +#wh`9[wBt  
H%&e[PU  
24; BY'   
/l.ox.4z#  
  class filler x[m&ILr  
  { caC-JcDXy  
public : {wS)M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {zmh0c; |  
} ; #CcC& I :c  
w1q`  
b$,~S\\c  
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: >`S $(f  
~L55l2u7  
<5fb, @YN  
MzP q(`W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )_-EeH  
Yg<4}l."  
mAZfo53  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &40# _>W7  
y$h.k"x`  
+T,Yf/^Fn  
.kT}E5  
二. 战前分析 n72+X  
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。 x./l27}6  
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 J =j6rD  
!$1'q~sO  
6!Z>^'6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p@Va`:RDW  
  /* --------------------------------------------- */ #J_+ SL[  
vector < int *> vp( 10 ); L2$`S'UW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %7vjYvo>  
/* --------------------------------------------- */ Jp#Onl+d6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @ 5tW*:s  
/* --------------------------------------------- */ ZPO+ #,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wx]r{  
  /* --------------------------------------------- */ [.[|rnil  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -,Y[`(q  
/* --------------------------------------------- */ 67]kT%0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ("!P_Q#  
.9'bi#:Cw  
L';b908r2  
{<J(*K*\Jo  
看了之后,我们可以思考一些问题: UU;U,q  
1._1, _2是什么? ab/^z0GT  
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。 t_\;G~O9-M  
2._1 = 1是在做什么? R{3vPG  
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。 6{8dv9tK  
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。 %X^K5Io  
8+=-!": ]  
QH]G>+LI5  
三. 动工 wSGW_{;-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W, YYL(L  
Zy+EIx  
Xpp%j  
E,EpzB$_dj  
template < typename T > q8-*3K  
class assignment //O9}-  
  { 3Y6W)$ Q  
T value; +61h!/<W  
public : x4 .Y&Wq#  
assignment( const T & v) : value(v) {} PrwMR_-  
template < typename T2 > -s5>GwZt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2"IsNbWV  
} ; h F4gz*Q  
E2%{?o  
N |nZf5{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +[C><uP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \'[C_+;X  
.R! /?eN  
S)L(~ N1  
,2*x4Gycb  
  class holder z!> H^v  
  { @Y| %  
public : RX6s[uQ  
template < typename T > S1&Df%Ra  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y [ p  
  { Rk(2|I  
  return assignment < T > (t); )Co&(;zf  
} f0Zn31c^  
} ; z pV+W-j]  
JA(M'&q4  
KvtX>3#qM  
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: "H"4]m1Wc  
YgfQ{3^I  
  static holder _1; zhW.0:9 CR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DI,8y"!5  
!c#~g0H+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A!n)Fpk  
而不用手动写一个函数对象。 S#g=;hD  
g]a5%8*{  
.Km6 (U  
>?yxig:_  
四. 问题分析 f;Uf=.#F  
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。 j$Unw  
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。 9d8bh4[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T>e4Og"?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ouO<un  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AC& }8w[>u  
FXd><#U  
五. 问题1:一致性 trAIh}Dj  
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?| KH_~DZU*5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eT<T[; m  
C;BC@OE  
struct holder $EUlh^  
  { !y 7SCz g  
  // m c q!_#{y  
  template < typename T > H}}g\|r&  
T &   operator ()( const T & r) const %"{jNC?  
  { [t.x cO  
  return (T & )r; sn=_-uoU  
} _A5.  
} ; D qh rg;  
=U)e_q  
这样的话assignment也必须相应改动: 5$;#=WAY  
NJ];Ck  
template < typename Left, typename Right > f.X<Mo   
class assignment e/* T,ZJ  
  { 8"5^mj  
Left l; B+Ox#[<75  
Right r; C_q@ixF{  
public : n(.U>_ P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Fs2J_v  
template < typename T2 > U5!T-o;3}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `:&jbd4H  
} ; B^yA+&3HI  
Cg4l*"_  
同时,holder的operator=也需要改动: hantGw |  
"PhP1;A9,  
template < typename T > xfsf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $Lx2!Zy  
  { Bk)*Z/1<x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ehe;<A  
} Q q7+_,w  
y^xEZD1X6-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Okt0b|=`1*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }_vUsjK  
;{%R'  
return l(rhs) = r; 20Rj Rd  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r'5~4'o$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,y%4QvG7a  
\n}@}E L  
template < typename Tp > N~] 4,~  
class constant_t R3,O;9i  
  { dnXre*rhz  
  const Tp t; wx2 EMr   
public : I C?bqC+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $-Wn|w+h<a  
template < typename T > {~u#.(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m?4L>'  
  { THcK,`lX@  
  return t; |'?./  
} Z&w/JP?  
} ; ` <3xi9  
/yhGc}h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Sh(Ws2b7  
下面就可以修改holder的operator=了 'L1=:g.\i  
P g{/tM Y  
template < typename T > A.@/~\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A\IQM^i  
  { EJ&aT etQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <!m'xOD  
} E]<Ce;Vj  
l%^VBv> 2  
同时也要修改assignment的operator() 2qQG  
n9p_D  
template < typename T2 > W7 iml|WV0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +q NX/F  
现在代码看起来就很一致了。  |)'6U3  
=}h8Cl{H/  
六. 问题2:链式操作 ^S]-7>Yyr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hnf7Q l}  
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。 45+w)Vf!  
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。 @s[Vtw%f  
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。 #Y9'n0 AL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '1u!@=.\G  
ZA>p~Zt  
template < typename T > Y  c]  
struct result_1 n>|7 k3  
  { #;*0 Pwe`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qC;1ND  
} ; : U:>X6f  
q[rBu9  
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: xP+HdA2X  
|1z?#@BH  
template < typename T > iJH;OV;P  
struct   ref 1+0DTqWz  
  { >^\}"dEvr  
typedef T & reference; BEfp3|Stb  
} ; &y~EEh|  
template < typename T > C~PoC'"q  
struct   ref < T &> b{WEux{)  
  { Gs7#W:e7  
typedef T & reference; Ivdg1X  
} ; 7 g2@RKo  
tOQura  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |}YeQl  
2wKW17wj,  
template < typename T > =Y;w O8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6L\?+=X  
  { /ZcqKC  
  return l(t) = r(t); :% o32  
} H7=[sL^  
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。 K@DK4{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (sHvoE^q-  
0 jszZ_  
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 \KpSYX1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vu u2SS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6n}5>GSF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  <m7T`5+  
最后的布局是: WOgPhJ  
                Add 7G^`'oZ  
              /   \ c(tX761qz  
            Divide   5 xbeVq P  
            /   \ l[)ZEEP  
          _1     3 ED>T2.:{  
似乎一切都解决了?不。 bOKgR{i  
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。 y66V&#`,e0  
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。 F_ Cp,  
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: 5*#!w1X  
$cUTe  
template < typename Right > /N'|Vs,X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AlQE;4yX  
Right & rt) const ZV?~~_ 9  
  { ==i:*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fNkN  
} V6.w=6:`X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JkiMrpkuk  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ls<7Qe"a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 'aFjyY?%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /1Q i9uit  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4kZ9]5#.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X9lh@`3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fT&>L  
k~<b~VcU  
template < class Action > /J-:?./  
class picker : public Action g'F{;Ur  
  { ;is*[r\|1  
public : 13X0LN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3Xun>ZQ-  
  // all the operator overloaded IQz:D J  
} ; +/L "A  
qq)Dh'5*e,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x-Cy,d:YX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D8b~-#  
+Je(]b @  
template < typename Right > &;D(VdSr9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :Ur=}@Dj  
  { ]nEZ Q+F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U6R"eQUTV  
} vXio /m  
QnWM<6xK"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <`~zKFUQ[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]B;\?Tim  
ns{BU->f  
template < typename T >   struct picker_maker ;T6x$e  
  { pX nY=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #DL( %=:  
} ; 6@2 S*\&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2`-yzm  
  { 7Z(F-B +j  
typedef picker < T > result; 1 >nl ]yO  
} ; :tv:46+s=  
G O=&  
下面总的结构就有了: ikSm;.  
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。 E903T''s  
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。 2rr}5i)r|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {APsi7HYBr  
至此链式操作完美实现。 m _0D^e7#  
7d7"^M  
1b6o x6  
七. 问题3 nmLn]U=  
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。 5K~kzR L$r  
7,\Uk|  
template < typename T1, typename T2 > m}x&]">9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :[#~,TW  
  { }P5zf$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _Gpq=(q)  
} D~;hIt*  
0NN{2"M$p  
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: Bhy:" r%#  
$9}z^sGIM  
template < typename T1, typename T2 > P&ig.Og*  
struct result_2 78s:~|WB<{  
  { d" "GG/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &*}NN5Sv  
} ; [I`r[u  
Zl0Kv *S  
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? nbnbG0r:  
这个差事就留给了holder自己。 QFI8|i@  
    ,C#Mf@b  
x<0-'EF/S  
template < int Order > G%a8'3d,  
class holder; {|}tp<:2  
template <> _d8k[HAJ|  
class holder < 1 > iXN7+QO)  
  { }HM8VAH  
public : Z=ayVsJ3  
template < typename T > q<YteuZJ,  
  struct result_1 ,1\nd{  
  { vZdn  
  typedef T & result; Fb<r~2  
} ; Cmq.V@  
template < typename T1, typename T2 > AC=/BU3<yc  
  struct result_2 {[~ !6&2(k  
  { +fgF &.  
  typedef T1 & result; ^lqcF.  
} ; }`oe<|  
template < typename T > Pez 7HKW:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iY=M67V  
  { OHqc,@a;+  
  return (T & )r; $J/Z~ (=JT  
} O7#ECUH  
template < typename T1, typename T2 > ~~?4w.k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k)W8%=R  
  { BReNhk)S  
  return (T1 & )r1; f6 zT  
} 6]i"lqb  
} ; 8{5Y%InL  
Hev S}L  
template <> uzO%+B!  
class holder < 2 > f\Bd lOJ>  
  { AsRS7V  
public : Ni$WI{e9  
template < typename T > YfC1.8  
  struct result_1 P@Wi^svj  
  { UTEUVcJ\  
  typedef T & result; w_po5[]R  
} ; dbTPY`  
template < typename T1, typename T2 > ubV|s|J  
  struct result_2 \*}JdEHB  
  { pV:c`1\`  
  typedef T2 & result; d}K"dr:W5  
} ; SRl:+!@.  
template < typename T > |-N\?N9"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6#xP[hlR[  
  { 7xP>AU)y  
  return (T & )r; s(Of EzsH=  
} '`q&UPg]  
template < typename T1, typename T2 > L\||#w   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P8K{K:T  
  { J4qFU^  
  return (T2 & )r2; \(t.|  
} QE&rpF7l{  
} ; PaF`dnJ  
)%q]?@kB  
j2T Z`Z?a^  
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> >。 mie<jha  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tBgB>-h(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :CO>g=`  
>]q{vKCAP  
return l(i, j) = r(i, j); y]5O45E0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;BV1E|j  
4P@Ak7iL(V  
  return ( int & )i; ^Bw2y&nN  
  return ( int & )j; 2R&msdF   
最后执行i = j; } h|1H  
可见,参数被正确的选择了。 5qkG~ YO-  
_94|^   
/dpEL9K  
YEoQIR  
^)&d7cSc  
八. 中期总结 @ U6Iw"@  
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: ffK A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x^kV;^ I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5V&3m@d0aq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <syMrXk)R(  
SwV{t}I  
=Mb!&qq  
]}2+yK  
XVjs0/5b  
*.wX9g9\  
九. 简化 K &m`1f  
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。 umrfA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Bk&ry)`gD  
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: dEU +\NY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !(PAUW S@  
  +-*/&|^等 xJ>U_Gd  
2. 返回引用。 rvZXK<@#+  
  =,各种复合赋值等 l5ww-#6Z  
3. 返回固定类型。 Al="ss&2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x@3Ix, b'  
4. 原样返回。 ec/1Z8}p  
  operator, =$6z1] ;3  
5. 返回解引用的类型。 \Tf845  
  operator*(单目) @K; 4'b~  
6. 返回地址。 &*\wr} a!  
  operator&(单目) e&zZr]vs]l  
7. 下表访问返回类型。 sf4NKe2*  
  operator[] o 5dPE{f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k3::5&  
  operator<<和operator>> mGZ^K,)&OR  
ZI4[v>  
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。 :@zz5MB5@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g$<Sh.4A  
Md_S};!QN6  
template < typename Left > v'(p."g  
struct value_return n>?o=_|uR  
  { E}K6Op;=v5  
template < typename T > aMQfg51W:  
  struct result_1 +CL`]'~;E-  
  { T)J=lw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !L4Vz7 C  
} ; [F4] pR(  
fQcJyX  
template < typename T1, typename T2 > CAdqoCz|  
  struct result_2 VWqmqR%  
  { .}Va~[0j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9~i=Af@  
} ; Jhdo#}Ub  
} ; zi l^^wT0J  
hw/ :  
]cvP !  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  }t}y  
 nen(  
下面我们来剥离functor中的operator() EYNi`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $'FPsoH  
Y=+pz^/"  
return l(t) op r(t) -0rc4<};h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +~b@W{  
return op l(t) M:6Yy@#T.  
return op l(t1, t2) tQ=P.14>:  
return l(t) op P%M Yr"<$E  
return l(t1, t2) op JGl0 (i*|  
return l(t)[r(t)] ^ Q]I)U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W8{g<. /  
z\wY3pIr2  
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: EM9K^l`  
单目: return f(l(t), r(t)); KITC,@xE_O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Y.H*ca  
双目: return f(l(t)); [w&B>z=g$  
return f(l(t1, t2)); .} al s  
下面就是f的实现,以operator/为例 *Ii_dpJ  
wWjZXsOd  
struct meta_divide #[$^M:X.  
  { 5Fa.X|R~  
template < typename T1, typename T2 > *9J >3   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o9I=zAGjy  
  { Yxik .S+G  
  return t1 / t2; 2wR?ON=Q  
} BZHba8c(  
} ; )5n*4A  
V0 70oZ  
这个工作可以让宏来做: yOHVL~F  
s6=jHrdvv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GH ] c  
template < typename T1, typename T2 > \ [t #xX59  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G`1!SEae  
以后可以直接用 66ULR&D8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PM ]|S`  
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 WbF[4 x  
(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。。。) RLl*@SEi"  
*K}h >b 1  
Egy#_ RT{  
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 .d mUh-  
)b AOA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xZbiEDU  
class unary_op : public Rettype @`"U D  
  { a}(xZ\n^D;  
    Left l; <5).(MTa  
public : 9BW"^$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p1}umDb%  
rjk{9u1a"  
template < typename T > u*n%cXY;J/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JK.<(=y\  
      { $W}YXLFj?  
      return FuncType::execute(l(t)); BF)!VnJ  
    } VY9o}J>,w  
2h=QJgpCG  
    template < typename T1, typename T2 > Z'hHXSXM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !q]@/<=  
      { {,;R\)8D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2Kg-ZDK8  
    } $)or{Z$&  
} ; nulLK28q  
3 UXaA;  
vca]yK<u  
同样还可以申明一个binary_op b { M'aV  
$W_sIS0\z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OoIs'S-Z#  
class binary_op : public Rettype _z6_mmMp  
  { ( AI gW  
    Left l; c+a"sx\  
Right r; yyZs[5Q  
public : QVT|6znw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1s\   
qnO>F^itF  
template < typename T > r2b_$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $0[t<4K`yn  
      { /+ yIcE(&3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X0FTD':f  
    } 8%\0v?a5  
p)&Yr  
    template < typename T1, typename T2 > U7_1R0h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *'l|ws  
      { f3;.+hJ])  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bz'#YM  
    } *@+E82D  
} ; Z@1vJH6IbA  
PS:"mP7n  
wf`e3S  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y'&rSHI"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,#V }qSKUS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1#Q~aY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4QZ|e{t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pB;8yz=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 woyn6Z1JQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ORDVyb_x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *xV  
下面是修改过的unary_op 9YQYg@+R  
k]"DsN$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ][?@) )  
class unary_op d,XNok{  
  { :P/0"  
Left l; UD0#Tpd7  
  cLm|^j/  
public : ;${_eab ]  
bc3 T8(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bw Cwy  
L]e@. /C$  
template < typename T > 0wE)1w<C~  
  struct result_1 O'.sK pXe  
  { xf|vz|J?y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jCK 0+,;  
} ; 8M6wc394  
&P:2`\'  
template < typename T1, typename T2 > :jHDeF.A  
  struct result_2 uXuA4o$t-  
  { N~! G AaD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sZh| <2  
} ; D/oO@;`'c  
!;%+1j?d  
template < typename T1, typename T2 > #+ai G52+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /RBIZ_  
  { +@mgb4_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w f""=;  
} \ $Q?  
qBDhCE  
template < typename T > .~Gt=F+`s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vjqs\  
  { N@x5h8  
  return OpClass::execute(lt(t)); W6&mXJ^3L  
} fN_Ilg)t?5  
A$1Gc> C  
} ; WB|N)3-1  
@.8FVF  
oR@1/lV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u"5 hlccH  
好啦,现在才真正完美了。 aB^`3J  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2]'cj  
.T*89cEu  
template < typename Right > j 21>\K!p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a0)]W%F  
  { LB\+*P6QM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZOzwO6(_  
} / 0ra]}[(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 I4Rd2G_  
Wagb|B\  
t2_pwd*B  
B!AJ*  
8;<3Tyjzu  
十. bind "NvB@>S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g$T% C?  
先来分析一下一段例子 HLb`'TC3r+  
|_u|Td(n  
m ?#WQf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $Ma*qEB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z;lWr(-x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _)a!g-Do7  
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。 cL+bMM$4r~  
我们来写个简单的。 Sej(jJX1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8T"8C  
对于函数对象类的版本: @$R^-_m  
\rSofn#c  
template < typename Func > p"|0PlW  
struct functor_trait \}:;kO4f  
  { 6QX2&[qWS  
typedef typename Func::result_type result_type; z|v/h UrD  
} ; M d.^r5r  
对于无参数函数的版本: /|WBk}  
/c!@ H(^)  
template < typename Ret > !)HB+yr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a~w l D.P  
  { 0NMmN_Lr  
typedef Ret result_type; ,r,$x4*  
} ; ;dqu ld+q  
对于单参数函数的版本: }~!KjFbs  
q{2 +Inf#:  
template < typename Ret, typename V1 > qt=nN-AC(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b0aV?A}th  
  { EncJB  
typedef Ret result_type; [?S-on.  
} ; T u7}*vsR  
对于双参数函数的版本: .q5WK#^  
eeCrHt4;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3)3$ L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J{r3y&:  
  { AkA2/7<[  
typedef Ret result_type; KOit7+Q  
} ; qrkJ:  
等等。。。 ~mk>9Gp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,Wlw#1fP  
NU(YllPB  
template < typename Func > d_)VeuE2  
struct func_return =@s{H +  
  {  ;GZ/V;S  
template < typename T >  Fm`c  
  struct result_1 fa 2hQJ02  
  { f <LRM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aB2t/ua  
} ; !"bU|a  
\!df)qdu  
template < typename T1, typename T2 > Ak+MR EG  
  struct result_2 nRh.;G  
  { <4RP:2#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sG:tyvln  
} ; A ^X1  
} ; H'x) [2  
Q)93 +1]  
W3]?>sLE*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6GsB*hW  
2<TpNGXM_  
template < typename Func, typename aPicker > E=RX^ 3+}  
class binder_1 KCi0v  
  { gmdA1$c  
Func fn; nrJW.F]S8[  
aPicker pk; EzGO/uZ]  
public : *4O9W8Qz  
j)Y68fKK  
template < typename T > ^wMZG'/  
  struct result_1 x2Dg92  
  { 0jMS!"k   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zTW)SX_O  
} ; Qkx}A7sK  
f_;6uCCO  
template < typename T1, typename T2 > &m{vLw  
  struct result_2 ?xYoCn}Z  
  { 3?uah' D5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I2e@_[ 1  
} ; jI45X22j  
.aD=d\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ae^ Idz  
P"<,@Mn  
template < typename T > _7N^<'B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %]fi;Z  
  { r 9whW;"q  
  return fn(pk(t)); !"s~dL,7  
} d5l].%~  
template < typename T1, typename T2 > (<ngdf`,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~zyD=jx P9  
  { V@`A:Nc_>  
  return fn(pk(t1, t2)); ?~WDl j3  
} QRlrcauM  
} ; z~\Y*\f^Y3  
5v5K}hx  
'FwNQzzt  
一目了然不是么? uM@ve(8\  
最后实现bind CkEbSa<)hK  
r"=6s/q7  
;Ff5ooL{  
template < typename Func, typename aPicker > nPj &a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &0JCZ /e  
  { ?f4jqF~Fh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G\/7V L  
} MRa |<yK  
*Fm#Qek  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T )"U q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3mH(@ -OA  
U_ *K%h\m  
十一. phoenix @{o3NR_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @%4tWE  
,]Q i/m  
for_each(v.begin(), v.end(), Z=[?T f  
( !R3ZyZcX  
do_ Y!fgc<]'&  
[ xL} ~R7  
  cout << _1 <<   " , " A&7~] BR\  
] +hz S'z)n&  
.while_( -- _1), z-`-0@/A$  
cout << var( " \n " ) GCv*a[8?n  
) EbMG9  
); T Y*uK  
@Xl/<S&  
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: V8+8?5'l  
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 wfrSI:+>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z Ne(sg~G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o 12w p  
aT20FEZ;  
z P=3B%$  
template < typename Cond, typename Actor > ZmzYJ$:6  
class do_while yvt :/X  
  { Pef$-3aP>E  
Cond cd; 48"=,IrM  
Actor act; {B)-+0 6  
public : ;/)u/[KAv  
template < typename T >  Mt   
  struct result_1 y3Lq"?h  
  {  ];hK5  
  typedef int result_type; 3FhkK/@  
} ; 0mYKzJi  
jR@J1IR<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H3Sfz'  
P#N@W_""YD  
template < typename T > P=PVOt@ b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *|^}=ioj*  
  { 2/.I6IbL  
  do drW}w+ !  
    { Nc[[o>/Cb  
  act(t); IM*T+iRKqF  
  } YCS8qEP&  
  while (cd(t)); dXewS_7  
  return   0 ; I>(-&YbC  
} >w)A~ F<  
} ; x'hUw*  
,<,#zG[.  
Yb=Z `)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .jvRUD8A7  
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。 m5\/7 VC  
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。 :+$/B N:iO  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 EViQB.3w\  
下面就是产生这个functor的类: ?*: mR|=  
D<UX^hU   
O [v(kH'  
template < typename Actor > ;@ lC08SE  
class do_while_actor I%gDqfdL  
  { GZk{tTv  
Actor act; qTi%].F"G  
public : SVj4K \F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9w08)2$ Na  
VKb'!Ystl  
template < typename Cond > 8V(-S,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \*.u (8~2o  
} ; $zYo~5M?i-  
 SE D_^  
D?6ah=:&R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z57|9$h}w  
最后,是那个do_ >4x~US[VB  
rWnZIt"  
U1~6o"1H  
class do_while_invoker ua HB\Uc  
  { gaa;PX  
public : #(f- cK  
template < typename Actor > @-H D9h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _ tO:,%dL  
  { `8<h aU  
  return do_while_actor < Actor > (act); Kta7xtu  
} 4M{]YZMw8  
} do_; 6$_//  
@l^BW*BCo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6O# xV:Uc<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qGH\3g-  
最后来说说怎么处理break和continue )7TuV"  
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。 $ ";NS6 1  
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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