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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _=9m [  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,=[r6k<  
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,  O[$XgPM  
[M#(su0fv  
^SbxClUfw!  
P\h1%a/D  
  class filler `[h&Q0Du6  
  { %Q=rm!Syv  
public : xxG>Leml  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^[6#Kw&E  
} ; |9[)-C~N7  
y"iK)SH  
5'[yw:P-8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s6DPb_,  
DG,m;vg+  
!FQS9SoO9  
Q6p75$SVq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z"*3p8N  
+E+I.}sOB  
Z ?ATWCa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /PpZ6ne~ [  
mj ,Oy  
D77$aCt  
q8& ^E.K  
二. 战前分析 r@Xh8 r;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XvZ5Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }:\e "Bfv  
]{AHKyA{:  
qxHsmGV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o}Zl/&(  
  /* --------------------------------------------- */ A QPzId*z  
vector < int *> vp( 10 ); Pu}PE-b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fK{Z{)D  
/* --------------------------------------------- */ 3 =_to7]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BQ {'r^u  
/* --------------------------------------------- */ -];Hb'M.!e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f.RwV+lq  
  /* --------------------------------------------- */ ah!fQLMH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h[]3#  
/* --------------------------------------------- */ ?xt${?KP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <7oZV^nd *  
|99Z& <8f  
~{D:vj4>  
Jh%k:TrBm  
看了之后,我们可以思考一些问题: r]%.,i7~8  
1._1, _2是什么? }9?fb[]  
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。 ^Y^5 @ x=  
2._1 = 1是在做什么? &uJ7[m19z  
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。 9z(h8H  
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。 kN* \yH|  
(z'!'?v;  
1F?ylZ|~  
三. 动工 v?h8-yed  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nHB`<B  
!B&1{  
LiD-su D  
wqp(E+&  
template < typename T > ;%PdSG=U  
class assignment >V3pYRA   
  { ]TKM.[[  
T value; 0"M0tA#  
public : &?7+8n&+  
assignment( const T & v) : value(v) {} %suXp,j  
template < typename T2 > 3WF6bJN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <txzKpM  
} ; p%*! ]JRS  
_:9-x;0H2  
ACxjY2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 veGRwir  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s)|l-I  
9!|.b::  
VUGVIy.  
-%)8=  
  class holder w~=@+U$f  
  { } g[(h=Qi  
public : #-u?+Nk/  
template < typename T > %+Khj@aX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6995r%  
  { ;u: }rA)  
  return assignment < T > (t); dCH(N_  
} z|>f*Z  
} ; [8.w2\<?  
+']S  
FzGla})  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ur2`.dY>3"  
[ Lo}_v&  
  static holder _1; ssC5YtF7X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H@xIAL  
S}cm.,/w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); - '5OX/Szq  
而不用手动写一个函数对象。 gRdg3qvU  
.4wp  
hkL[hD  
o$DJL11E  
四. 问题分析 (P N!k0Y  
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。 8"g.Z*  
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。  =j1rw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i;$'haK<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5:H9B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yegTKoY  
-*EK-j  
五. 问题1:一致性 glppb$oB\  
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?| cTeEND)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ' cl&S:  
V/G'{ q  
struct holder ryq95<lF  
  { 'L2M  W  
  // $Y4;Xe=  
  template < typename T > Dyj5a($9"{  
T &   operator ()( const T & r) const f9g#pyH4  
  { @M-+-6+  
  return (T & )r; ^.J F?2T/  
} ?Q]{d'g(sx  
} ; Hs+VA$$*  
*_z5Pa`A  
这样的话assignment也必须相应改动: 8 ]N+V:  
x.+}-(`W#~  
template < typename Left, typename Right > oP".>g-.  
class assignment 2 c <Qh=  
  { 451r!U1Z  
Left l; qF(F<$B  
Right r; |Y!#`  
public : 1TKOvy_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h&Ehp   
template < typename T2 > \z<B=RT\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }06  
} ; )dJaF#6j  
0=;jGh}|i  
同时,holder的operator=也需要改动: _Va!Ky =]  
5[M?O4mi  
template < typename T > .Mw'P\GtM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dm&F1NkT  
  { 6v0^'}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KD^>Vv#  
} (KHTgZ6  
QtQku1{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \c+)Y}:D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m El*{]  
jBV2]..  
return l(rhs) = r; a8-2:8Su  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U6 "U^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y5.Z<Y  
|8h<Ls_  
template < typename Tp > F9ry?g=h  
class constant_t 8h~v%aZ1  
  { uYS?# g  
  const Tp t; ]?xF'3#  
public : . x~tEe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O9]j$,i  
template < typename T > }.7!@!q.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7ju7QyR  
  { *~fZ9EkD  
  return t; 3Qe:d_  
} *L/_ v  
} ; @?{n`K7{`  
t(CdoE,6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'Ol}nmJ'n  
下面就可以修改holder的operator=了 \w^iSK-  
dh%C@n:B  
template < typename T > i)\`"&.j>N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +M (\R?@gr  
  { ;'dw`)~jQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s'ntf  
} +}>whyX1  
SMk{159q&  
同时也要修改assignment的operator() ()K%Rn  
FgNO#%  
template < typename T2 > bP6QF1L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ];^A8?  
现在代码看起来就很一致了。 t</rvAH E  
Q}W6?XDu  
六. 问题2:链式操作 B>t$Z5Q^X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =XJ SE+ 7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OAR1u}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 WO)rJr!C  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D<#+ R"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9<WMM)  
&m`1lxT  
template < typename T > 1a| q&L`o  
struct result_1 f$iv+7<B^  
  { ~kYUp5f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4t|g G`QW7  
} ; Yp./3b VO  
9cWl/7;zXO  
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: ,!|/|4vh  
OTL=(k  
template < typename T > kW4/0PD  
struct   ref rv&(yA  
  { G7pj.rQ  
typedef T & reference; wZh&w<l'  
} ; Q{UR3U'Q  
template < typename T > qWHH% L;  
struct   ref < T &> 234 OJ?  
  { n(/(F `  
typedef T & reference; C&,&~^_F  
} ; @~U: |h  
]=2Ba<)m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U GQ{QH  
O>w Gc8Of\  
template < typename T > '49&qO5B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @T._   
  { y!6B Gz  
  return l(t) = r(t); \s<{V7tq  
} ~_QZiuq&  
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。 wP/&k`HQ#i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yaMNt}y-q  
#Bg88!-4  
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 U>IllNd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .|JJyjRA+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,@tkL!"9q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cZ k? o  
最后的布局是: 4{(uw  
                Add XpdDIKMmE  
              /   \ ^rfY9qMJr8  
            Divide   5 zu5'Ex`gQa  
            /   \ D!h8NZ;El  
          _1     3 -GD_xk  
似乎一切都解决了?不。 AMG}'P:  
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。 81eDN6 M\  
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。 A07g@3n  
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: ;o8C(5xE|  
5DK>4H:  
template < typename Right > h$)(-_c3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %I9{)'+@x  
Right & rt) const mM!'~{r[-  
  { [4"1TyW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); klxVsx%I{G  
} SG_^Rd9 D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9W:oo:dK F  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :6S!1roi  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 iZ<^p1i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 % obR2%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ve*NM|jg  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vH%AXz IA  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: FB9PIsFS  
'iA#lKG  
template < class Action > veAg?N<c p  
class picker : public Action XAwo ~E  
  { HS XS%v/Y  
public : Q1jU{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FRd!UqMXY  
  // all the operator overloaded #qrZ(,I@n  
} ; 26PUO$&b.  
|t+M/C0y/  
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。 _BO:~x  
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: M(|Qvh{Q6  
oW(lQ'"  
template < typename Right > S-}MS"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u.sF/T=6f  
  {  N-`Vb0;N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k"D6Vyy`  
} 3:@2gp!tq  
to,DN2rN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aDmyr_f$  
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。 SF$7WG3Q  
g\S@@0T{0  
template < typename T >   struct picker_maker ma9q?H#X  
  { r8g4NsRVtv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F1)B-wW  
} ; RO[Ko-m|/N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ls{z5*<FM  
  { A]ZCQ49  
typedef picker < T > result; H e ABU(o4  
} ; CF"$&+s9  
5v <>%=  
下面总的结构就有了: uMVM-(g%  
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。 9zSHn.y  
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。 @)PA9P |  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?T=] ?[  
至此链式操作完美实现。 56gpAc  
|$"2R3  
7?Q@Hj(:NT  
七. 问题3 arJ4^  d  
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。 WeDeD\zy  
^,u0kMG5l  
template < typename T1, typename T2 > bj23S&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q|QVm,m  
  { [M>Md-pj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f ?8cO#GU  
} =OfU#i"c  
Ft%HWGE  
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: n,sf$9"  
3ThBy'  
template < typename T1, typename T2 > .K`OEdr<  
struct result_2 5v"r>q[ X  
  { piYv }4;:(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ! |SPOk  
} ; J)1:jieQ  
X-1<YG  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 272j$T  
这个差事就留给了holder自己。 Y g>W.wA  
    +./c=o/v  
H QHFD0hv  
template < int Order > HScj  
class holder; z_qy >  
template <> k. bzh.  
class holder < 1 > *9:oTN  
  { \b {Aj,6,  
public : KrO oxrDcp  
template < typename T > s_]p6M  
  struct result_1 vZV+24YWb  
  { &<I*;z6%t  
  typedef T & result; m-f"EFmP  
} ; m87,N~DP  
template < typename T1, typename T2 > HI/]s^aL  
  struct result_2 -H1mKZDPP  
  { '[#a-8-JY_  
  typedef T1 & result; &gJKJ=7  
} ; {FzL@!||  
template < typename T > y*2R#jTA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IOA"O9;  
  { (]7*Kq  
  return (T & )r; mv@cGdxu  
} p:M#F:  
template < typename T1, typename T2 > gfQ&U@N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [?3*/*V  
  { S,T?(lSl  
  return (T1 & )r1; O+;0|4V%  
} /CpUq;^  
} ; [% chN /  
2m. RM&TdB  
template <> {Z[yY6Nu  
class holder < 2 > Z J(/cD  
  { %bf+Y7m  
public : r\]yq -_  
template < typename T > MLg<YL  
  struct result_1 YArNJ5z=  
  { _3$@s{k-TI  
  typedef T & result; }qfr&Ffh@  
} ; 51yI W*  
template < typename T1, typename T2 > 7L)1mB.  
  struct result_2  f])?Gw  
  { kTQ:k }%B  
  typedef T2 & result; {9TWPB/>  
} ; K%LDOVE8e  
template < typename T > >yvP[$]!6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N/)mw/?i  
  { $mm =$.  
  return (T & )r; GypZ!)1  
} 3{_AzL  
template < typename T1, typename T2 > }C>Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5@c,iU-L  
  { P8NKp O\  
  return (T2 & )r2; Cus=UzL  
} *ggTTHy  
} ; / uI/8>p(  
j`Lf/S!}  
FD(zj^*  
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> >。 |Hn[XRsf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zO{$kT\r&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 20m6-rkI<}  
7'FDI`e[  
return l(i, j) = r(i, j); UCYhaD@sP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _dqjRhu  
@_YEK3l]l  
  return ( int & )i; 7ka^y k@Q  
  return ( int & )j; qx 3.oU  
最后执行i = j; c?) pn9  
可见,参数被正确的选择了。 7UHqiA`L  
dgssX9g37  
*pP"u::S  
X@+:O-$  
3M{!yPlj  
八. 中期总结 Ary$,3X2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d;S:<]l'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D{o1G?A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hgj#VY$B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3sGrX"0D  
9BI5qHEp  
w|WZEu:0|  
y:4Sw#M%(  
!N$4.slr<p  
S "oUE_>  
九. 简化 X2@mQ&n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UEo,:zeN[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7~\Dzcfk"P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'G(N,vu[@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d!8q+FI  
  +-*/&|^等 PB>p"[ap4  
2. 返回引用。 PL~k `L  
  =,各种复合赋值等 =@pm-rI|-  
3. 返回固定类型。 x|0Q\<mEe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `H$s -PX  
4. 原样返回。 R'dF<&Kj|  
  operator, n!Y.?mU6  
5. 返回解引用的类型。 O#O~A |  
  operator*(单目) nWFp$tJ/R  
6. 返回地址。 &8"a7$  
  operator&(单目) \(T; @r  
7. 下表访问返回类型。 q,nj|9z V  
  operator[] eE7 R d>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sbK 0OA  
  operator<<和operator>> IUd>jHp`6  
aS~k.^N  
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。 fS#/-wugOB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eBU\&z[  
1<\cMY6  
template < typename Left > eg(xN/D  
struct value_return +Yi=W o/  
  { @TgCI`E   
template < typename T > 5\|[)~b  
  struct result_1 dUO~dV1  
  { 2gt08\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yr sP'th  
} ; 8w2+t>?  
S<p "k]  
template < typename T1, typename T2 > &)s A(  
  struct result_2 8(3vNuyP  
  { \XRViG,|5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >5^Z'!Z"  
} ; Z?nMt  
} ; {qLnwy!i  
J|xqfY@+  
f7s]:n*Ih  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q,:\i+>K*  
2Y wV}  
下面我们来剥离functor中的operator() fd+kr#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <S\S @3  
)3)L  
return l(t) op r(t) %J|EDf ,M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +!_^MBkk  
return op l(t) Mm6 (Q  
return op l(t1, t2) 4uNcp0  
return l(t) op <EBp X   
return l(t1, t2) op ];uvE? 55  
return l(t)[r(t)] a[(n91J0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >Y2Rr9  
E#HO0 ]S  
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: !/jx4 w~R  
单目: return f(l(t), r(t)); /@wm?ft6Gk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^1Yx'ua'  
双目: return f(l(t)); pM#:OlqC  
return f(l(t1, t2)); -Q$$2QW!  
下面就是f的实现,以operator/为例 {g @ *jo&  
3}h&/KN{  
struct meta_divide D J<c  
  { ]AHUo;(f%  
template < typename T1, typename T2 > MnX2sX|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _puQX@i  
  { RsV<*s  
  return t1 / t2; W B!$qie\  
} ^ MddfBwk  
} ; g:2/!tujL  
,$}Q#q  
这个工作可以让宏来做: BR0bf5T/  
mR0@R;,p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J@Orrz2q#  
template < typename T1, typename T2 > \ )E4COw+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N7;E 2 X  
以后可以直接用 qy-BZ%3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3[e@mcO  
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 ;ib~c,  
(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。。。) }Ns_RS$  
$K,aLcu  
b uhxC5i%  
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 &c\8` # 6  
N9*$'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #|e <l1F  
class unary_op : public Rettype 6g.@I!j E  
  { [ wu%t8O2  
    Left l; | 'z)RFqj  
public : |BW956fBU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IcIMa  
Z7f~|}  
template < typename T > ,2cw9?<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <y'ttxeS  
      { !l\pwfXP&%  
      return FuncType::execute(l(t)); brVT  
    } HwGtLeB"  
9rid98~d  
    template < typename T1, typename T2 > pTN_6=Y"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w%ip"GT,  
      { eU12*(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j=gbUXv/  
    } S_QDYnF)`  
} ; $_ NaxV  
~kHir]jc  
Vnl~AQfk|  
同样还可以申明一个binary_op Hc+<(g   
vd ;wQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fSP~~YSeU  
class binary_op : public Rettype LNg1q1 P3  
  { '0=U+Egp  
    Left l; F0!r9U((  
Right r; $K iMu  
public : ?y '.sQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6JL 7ut  
q"cFw${  
template < typename T > DTJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rsulp#['  
      { jab]!eY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~\/ J&  
    } e,x@?L*  
C VUDN2  
    template < typename T1, typename T2 > u,pm\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 63f/-64?7  
      { f&`*x t/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b'&pJ1]]}  
    } 7q?Yd AUz  
} ; <V, ?!}V  
s=$7lYX  
5>=tNbk"s  
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 -`RJ k(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d.+vjMI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4 hj2rK'y  
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。 %pt $S~j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GWhZ Mj  
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。。。 3UaP7p+d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j@ "`!uPz  
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) wv7jh~x(4  
下面是修改过的unary_op OBl8kH(b>  
RgO 7> T\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7^; OjO@8  
class unary_op Wf?sJ`.%b  
  { fH.W kAE1  
Left l; R*y[/Aw  
  Yyo|W;a]  
public : 4"2/"D0  
q^cFD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \XN5))  
|x4yPYBL  
template < typename T > 2mO#vTX4  
  struct result_1 RmQt%a7\{  
  { q!TbM"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5 QeGx3'  
} ; +,[3a%c)H  
>SJ$41"E  
template < typename T1, typename T2 > F:g{rm[  
  struct result_2 16y$;kf8  
  { ob7_dWAG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >(rB[ZJ  
} ; 5:d2q<x:{  
L8zqLD i&  
template < typename T1, typename T2 > StL[\9~:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <f6PULm  
  { Ib\G{$r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @e,Zmx  
} xdM#>z`;  
Qzhnob#C9  
template < typename T > h6e$$-_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \.a .'l  
  { C6M/$_l&a  
  return OpClass::execute(lt(t)); LPn }QzH  
} cQ41NX@I  
X-,y[ )  
} ; \Sby(l  
2S6EDXc  
;8T=uCi  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I0vn d7  
好啦,现在才真正完美了。 *`-29eR"8  
现在在picker里面就可以这么添加了: d-sh6q5  
CD1=2  
template < typename Right > kA;Tr4EA6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4 .B*B3  
  { Pu*HZW3l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ()#tR^T  
} }.) 43(>]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +fQL~ 0tA  
=k= 2~ j  
+i#sS19h  
(y=o]Vy  
Qsxkw  
十. bind 6xIYg^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9*+0j2uhQ  
先来分析一下一段例子 )v{41sM+  
(+8xUc(w  
nvK7*-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CPNN!%-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m'(;uR`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K}<!{/fi)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `ab\i`g9  
我们来写个简单的。 : KP'xf.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Rfc&OV  
对于函数对象类的版本: O;e8ft '|  
N%r L=zE  
template < typename Func > o-=d|dWG  
struct functor_trait NZC='3Uz  
  { +%qSB9_>N{  
typedef typename Func::result_type result_type; t-m9n*\j1  
} ; /D$+b9FR<  
对于无参数函数的版本: ,Q=)$ `%  
9X$#x90  
template < typename Ret > +#uNQ`1v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )=E~CpKV  
  { ;IuK2iDt<  
typedef Ret result_type; $#7J\=GZ+  
} ; -j`!(IJ  
对于单参数函数的版本: @>Ghfh>~D  
.p(6' TYnI  
template < typename Ret, typename V1 > ,M@m4bx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KM5DYy2 A6  
  { $EQT"ZX>%i  
typedef Ret result_type; >1r[]&8  
} ; Cl9SPz  
对于双参数函数的版本: [7e{=\`=  
fATA%eA8;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bwSRJFqb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YQ @dl  
  { yC'hwoQ`  
typedef Ret result_type; >'ksXA4b  
} ; -4vHK!l  
等等。。。 rv,NQZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "$W|/vD+  
,qe]fo >  
template < typename Func > \]U<hub  
struct func_return 4+5OR&kxZ  
  { %oh`EGmVP  
template < typename T > 2q- :p8  
  struct result_1 xTJ Sr2f  
  { T/GgF&i3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nIyROhZ  
} ; N)y^</Ya  
}fJ:wku  
template < typename T1, typename T2 > FQk_#BkK  
  struct result_2 V8sH{R-  
  { .'^6QST  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `26V`%bPkr  
} ; S,*{q(   
} ; A6^p}_  
[$( sUc(%  
,7^d9v3t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }BI~am_  
L_THU4^j  
template < typename Func, typename aPicker >  xFBh?  
class binder_1 {{V ;:+62  
  { Io$w|~x  
Func fn; u}K5/hC  
aPicker pk; eJU;*] xfH  
public : !,cQ'*<W8-  
zmrQf/y{R  
template < typename T > MV"E?}0  
  struct result_1 K1?Z5X(b  
  { ?^%YRB&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T@;! yz}Pf  
} ; +1otn~(E  
*QbM*oH  
template < typename T1, typename T2 > :/o C:z\h  
  struct result_2 `Y\gSUhzS  
  { ]b4pI*:$I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T;i?w  
} ; x96qd%l/  
y;Qy"-)qb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]Nnxnp  
kQ@gO[hS  
template < typename T > S5uJX#*;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jCU=+b=  
  { =WIE>*3[  
  return fn(pk(t)); R=!kbBK>\  
} 8';m)Jc  
template < typename T1, typename T2 > xDR9_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TQ; Z.)L  
  { %b=Y <v  
  return fn(pk(t1, t2)); ^'m\D;  
} hS4.3]ei  
} ; ?nQ_w0j  
)VNM/o%Q  
cppL0myJ  
一目了然不是么? ,mBZ`X@N  
最后实现bind ^;.T}c%N  
O/mR9[}  
Z;#%t.  
template < typename Func, typename aPicker > TI}}1ScA'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :*^:T_U  
  { $30oc Tt{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vkJ)FEar  
} Odm#wL~E  
zG_p"Z7,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X:>$ 8^gS  
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。 .Y;b)]@f  
_IWxYp  
十一. phoenix )B6# A0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _1ew(x2J  
YydA6IK4  
for_each(v.begin(), v.end(), %dc3z"u  
( -LTKpN`[@  
do_ {;*}WPYb  
[ mb&lCd ^-  
  cout << _1 <<   " , " ;J]25j]]  
] o]<jZ_|gB  
.while_( -- _1), +td<{4oq8  
cout << var( " \n " ) C}q>YRubZ  
) $xT1 1 ^  
); qe?Qeh(!X  
X1oGp+&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l;OYUq~F  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K/^ +eoW(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /%!~x[BeJ>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :$?Q D  
u^=`%)  
;FU|7L$H  
template < typename Cond, typename Actor > kx:jI^  
class do_while /;Yy@oc  
  { }x:0os  
Cond cd; \:Za[6  
Actor act; *t(4 $  
public : eCWPhB 6l  
template < typename T > =\Iu$2r`  
  struct result_1 "k:=Y7Dx  
  { RP! X8~8  
  typedef int result_type; aE)by-'  
} ; 8YX)0i'  
+6l]]*H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l1A5Y5x9=  
s9O2k}]  
template < typename T > e"k/d<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ ny6W9  
  { KxIyc7.  
  do 71"+<C .  
    { SJk>Jt=  
  act(t); j+kC-U;  
  } D//=m=  
  while (cd(t)); 8AL\ST51x"  
  return   0 ; }Cj8  
} XN;&qR^j  
} ; %d2!\x%bG  
})Yv9],6  
=rFN1M/n{E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0 )}$^TV  
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。 Zb_apjg[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。 TTZe$>f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 O=}g 4c  
下面就是产生这个functor的类: p?# pT}1  
Fky?\ec  
c5% 6Y2W0  
template < typename Actor > H'DVwnn>ik  
class do_while_actor I :l01W;  
  { 4w93}t.z  
Actor act; r.yK,  
public : O )d[8jw"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w0lT%CPx  
wTc)S6%7  
template < typename Cond > Vzg=@A#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N ( Oyi  
} ; ~h$wH{-U#  
`yiC=$*[  
R2<s0l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pUYM}&dX  
最后,是那个do_ G`0V)S  
<vV_%uo M  
v,@F|c?_S  
class do_while_invoker }G V X>p  
  { L2UsqVU  
public : nz]&a1"&  
template < typename Actor > xc @Ss[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5GzFoy)j>  
  { sD;M!K_  
  return do_while_actor < Actor > (act); zp}eLm:=d  
} 49H+(*@v@  
} do_; > L2HET  
cVnJ^*Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]=pR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zP\7S}p7%  
最后来说说怎么处理break和continue 2,q}N q  
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。 M5357Q  
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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