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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +zaA,e?\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b\$}>O  
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, 1DE<rKI  
2.l Z:VLN  
QgU8 s'e  
\eT5flC  
  class filler aTqd@},?  
  { 17oa69G  
public : !Wy6/F@Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BGD8w2  
} ; f78An 8  
pgI^4h  
 PT=2@kH  
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: XWS%zLaK  
[y'f|XN  
%|g>%D3Z?  
JORGj0v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kb{]>3Y"  
)Ch2E|C?=8  
wsIW |@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s:/8[(A  
;V*R*R  
] >LhkA@V  
:PIF07$xl  
二. 战前分析 e vrXo"3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =j5MFX.-o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4C<j dv_J  
/'].lp  
b J=Jg~&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  "HElB9  
  /* --------------------------------------------- */ =(NB%}  
vector < int *> vp( 10 ); \6E|pbJ}x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q&wB$*u  
/* --------------------------------------------- */ dv8>[#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I/d&G#:~  
/* --------------------------------------------- */ 6x h:/j3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 10<x.8fSP  
  /* --------------------------------------------- */ \ e\?I9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {1V($aBl  
/* --------------------------------------------- */ Pz>s6 [ob  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K`iv c N"  
\>jLRb|7Ts  
,k{#S?:b  
vwjPmOjhS  
看了之后,我们可以思考一些问题: [Sr,h0h6  
1._1, _2是什么? rR9|6l 3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]h>_\9qO  
2._1 = 1是在做什么? Ss~;m']68  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <j&DK2u=i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |X0Y-  
wfU7G[  
eqP&8^HP  
三. 动工 "^w]_^GD$d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0vEoGgY0*:  
vy0X_DPCr  
l)Pu2!Ic  
?]Pmxp H}  
template < typename T > QW $G  
class assignment oFy=-p+C  
  { `tHvD=`m.  
T value; i`Q KH  
public : |zQ4u  
assignment( const T & v) : value(v) {} &y3OR1_Sm*  
template < typename T2 > e\Y*F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mz @T  
} ; 3Mxp)uG/  
]Y2RqXA*  
q}~3C1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ln?v j)j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gZLP\_CL  
ue4Vcf  
]$Yvj!K*Q  
tE@;X=  
  class holder !G SV6  
  { IPgt|if^  
public : \hBG<nH{0  
template < typename T > `8^TTQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k.uMp<)D  
  { JHz [7  
  return assignment < T > (t); <\NY<QIwFw  
} 5Yl <h)1  
} ; .WPV dwV4U  
(iL|Sq&}b  
Z @^9PQG$  
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: BRlT7grgq  
?Lyxw]  
  static holder _1; *^f<W6xc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +)y^ 'Qs  
 c|M6 <}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -amBB7g  
而不用手动写一个函数对象。 OY:,D  
J@4Bf  
#a<Gxj  
nq6@6GRG  
四. 问题分析 _tBTE%sO  
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。 W0l,cOOZJ  
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。 /4g1zrU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0URji~?|x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BsEF'h'Owh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R~)\3] "2m  
my}-s  
五. 问题1:一致性 Fxm$9(Y  
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?| Jh ]i]7r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &Rvm>TC=  
.7l&1C)i  
struct holder *g6n  
  { qWODs  
  // EJsM(iG]~M  
  template < typename T > .w0s%T,8}^  
T &   operator ()( const T & r) const cUY`97bn  
  { <Dwar>}  
  return (T & )r; ^R# E:3e  
} I~ok4L?VB  
} ; h&--,A >  
/(iFcMT  
这样的话assignment也必须相应改动: =zKhz8B(  
ApAO/q  
template < typename Left, typename Right > :E:38q,hG  
class assignment PK0%g$0  
  { *XT/KxLa7  
Left l; FQqI<6;  
Right r; D^=J|7e  
public : Pmh8sw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wS%Q<uK  
template < typename T2 > dvt9u9Vg=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T`5bZu^c  
} ; -( f)6a+H  
MP!d4  
同时,holder的operator=也需要改动: PX<J&rx  
Q$="_y2cTA  
template < typename T > kic/*v\6@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YgUvOyaQXf  
  { 5 u*-L_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'H \9:7  
} 4:r!|PJn{G  
HbXPok  
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。 |Z=^`J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 . r[Hu40p  
+f@U6Vv  
return l(rhs) = r; rEv$+pP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *a#rM"6P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4cl\^yD  
0@H|n^Md#  
template < typename Tp > L#+q]j+  
class constant_t xwJH(_-  
  {  :}@g6   
  const Tp t; E0MGRI"me  
public : _nbBIaHN{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :'~ Y  
template < typename T > f;1K5Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @I_8T$N=  
  { =8; {\  
  return t; aC%m-m  
} uF1~FKB  
} ; Il= W,/y  
vK _?<>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a hR ^  
下面就可以修改holder的operator=了 A-T]9f9  
2JJ"O|Ibz  
template < typename T > L1Iz<>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }>VG~u8  
  { ,PWgH$+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v" OY 1<8  
} u%$Zqee  
1oN^HG6O  
同时也要修改assignment的operator() ENGg ~D  
;9#Z@]p  
template < typename T2 > ev#;t@^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @+ BrgZv`  
现在代码看起来就很一致了。 ?q; Fp  
V- Cv,8   
六. 问题2:链式操作 d*~ ICir7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G-?d3 n  
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。 DjN|Wr)*  
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。 ;K!]4tfJ  
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。 XVv K2(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W!6qqi{  
.)<(Oj|4  
template < typename T > rz@=pR :  
struct result_1 -lhLA`6_R  
  { D (h18  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )0Me?BRp  
} ; \ aHVs  
U2ZD]q  
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: \9/ b!A  
Lz:(6`S  
template < typename T > { Fawt:  
struct   ref ,)iKH]lY=  
  { $aN&nhoO<  
typedef T & reference; 21< j\ M  
} ; U`Wauv&  
template < typename T > &<UMBAS  
struct   ref < T &> c2e tc8  
  { ?zQA  
typedef T & reference; K9OYri^TQ  
} ; xv&Q+HD  
qeL5D*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V\^EfQ  
.R9IL-3fO  
template < typename T > [BT/~6ovrZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qt/8r*Oe  
  { Z| V`B `  
  return l(t) = r(t); H Ge0hl[n  
} 1;mW,l'`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 72oF,42y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^d~1E Er  
/k<WNZM  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C\di7z:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !kE-_dY6)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;ByOth|9P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /6h(6 *JI  
最后的布局是: <oo  
                Add '*?WU_L(g  
              /   \ -*m+(7G\  
            Divide   5 FxVZ[R  
            /   \ kn>$lTHQ  
          _1     3 ^",ACWF4Sk  
似乎一切都解决了?不。 |jVM&R2s  
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。 82]vkU  
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。 e{v=MxO=S  
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: Fm # w2o  
JM\m)RH0  
template < typename Right > r%.do;5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ])Qs{hs~s  
Right & rt) const |"9 #bU  
  { i}o[- S4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]@0NO;bK>F  
} :P@rkT3Qt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FDv+*sZ  
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。 R hvfC5Hq  
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。 "B8"_D&  
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。 Ns[ym>x#2  
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。 S}ECW,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? ]f_6 '|5 A  
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: 9> g,  
W"k8KODOY  
template < class Action > Ce")[<:  
class picker : public Action 6'RrQc=q  
  { gF5a5T,  
public : Tp9- niW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^>N]H>0'S  
  // all the operator overloaded h?FmBK'BAd  
} ; l+g9 5m jP  
pTyi!:g3W  
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。 3Bx:Ntx<  
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: !ZI7&r`u;  
;x8k[p~2  
template < typename Right > Wxbq)Z[V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OLvcivf  
  { NU*fg`w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Wq?H-B{  
} \;mH(-  
!k/Pv\j/R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kbb78S30  
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。 !\,kZ|#>  
;XDz)`c  
template < typename T >   struct picker_maker %bD}m!  
  { -M1YE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P7x =  
} ; H_ez'yy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C$@yG)Pj   
  { NSFs\a@1  
typedef picker < T > result; ~~6^Sh60g  
} ; yG sz2T;w  
B-T/V-c7  
下面总的结构就有了: "n=vN<8(o  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 n]u<!.X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !E-Pa5s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3^Q]j^e4Ny  
至此链式操作完美实现。 ^+1#[E  
Q26qNn bK  
LT,?$I  
七. 问题3 F1Hh7 F  
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。 'D%w|Pe?Q  
=07]z@s  
template < typename T1, typename T2 > 4L73]3&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bug Ot7  
  { gt7VxZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]Bm>-*@0N  
} !xKJE:4/,m  
fVM`-8ZTq  
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: 2AVa(  
?^EXTU85`"  
template < typename T1, typename T2 > f5GdZ_  
struct result_2 >Z;jY*  
  { *\o/q[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1<h>B:  
} ; Vm|Y$ C  
,~);EC=`  
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? 2]c {P\  
这个差事就留给了holder自己。 u^j {U}  
    _"%B7FK  
XZ/[v8  
template < int Order > rJo"fx  
class holder; S i nl  
template <> i"j(b|?e  
class holder < 1 > P/ oXDI8  
  { `+/H^  
public : fof2 xcH!  
template < typename T > !8@*F  
  struct result_1 8p!*?RRme[  
  { Dr9 ?2  
  typedef T & result; tdF9NFMD  
} ; A~dQ\M  
template < typename T1, typename T2 > L}yyaM)  
  struct result_2 gBf4's  
  { $) 5Bf3P0  
  typedef T1 & result; c=6Q%S  
} ; RuG-{NF{F  
template < typename T > +]@Az.E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lI/0:|l  
  { 7DfTfTU6  
  return (T & )r; "W#t;;9Wz  
} pfd#N[c  
template < typename T1, typename T2 > }N*>QR5K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L@^~N$G&u  
  { 5`<eKwls  
  return (T1 & )r1; P=5NKg  
} =q"eU=9  
} ; `PL[lP-<  
SjEdyN#  
template <> !4rPv\   
class holder < 2 > K$ v"Uk  
  { vLO&Lpv  
public : /"ymZI!k\  
template < typename T > dxj*Q "K  
  struct result_1  j4R 4H;  
  { cMzkL%  
  typedef T & result; M/*NM= -a  
} ; ^<0IB#dA  
template < typename T1, typename T2 > 9Z6C8J v  
  struct result_2 dP>w/$C}  
  { IF@HzT;Q  
  typedef T2 & result; &l}?v@@+_  
} ; I@l>w._.  
template < typename T > V5D`eX9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LjdYsai-  
  { kHJ96G  
  return (T & )r; M"_FrIO  
} jFerYv&K~  
template < typename T1, typename T2 > #' hLb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a9~"3y  
  { 5v^L9!`@%v  
  return (T2 & )r2; qXXGF_Q  
} zEw >SP1,  
} ; &&L"&Rc  
,eQ[Fi!!  
:ZxLJK9x1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @1R8 -aa-r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w.N,)]h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }xlKonk  
+@VYs*&&  
return l(i, j) = r(i, j); nB5Am^bP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  <1&Ke  
89cVJ4]g~!  
  return ( int & )i; !~lW3  
  return ( int & )j;  l>v{  
最后执行i = j; k*-NsNPw$  
可见,参数被正确的选择了。 3hq1yyec  
~k'V*ERNSj  
>m_v5K  
dZ :r&Qa  
c#b:3dXx9  
八. 中期总结 \%,&~4 !  
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: W>spz~w%j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eFTX6XB: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。 TD04/ ISHT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Poa?Ej  
&C-;Sa4  
Q1>zg,r  
s>z2  k  
oj}"H>tTp  
_eLVBG35z  
九. 简化 HBLWOQab  
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。 | W#~F&{]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9e<Zgr?N  
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: l9{#sas  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v9}[$HWx  
  +-*/&|^等 H]&!'\aUz  
2. 返回引用。 ;^l_i4A  
  =,各种复合赋值等 w 7tC|^#G  
3. 返回固定类型。 YDiN^q7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {@M14)-x>_  
4. 原样返回。 FQf #*  
  operator, Xy#V Q{!  
5. 返回解引用的类型。 {TZE/A3D,  
  operator*(单目) u9![6$R  
6. 返回地址。 Y~oT)wTU  
  operator&(单目) Rq7p29w  
7. 下表访问返回类型。 W81o"TR|pt  
  operator[] .R5/8VuHF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =8{*@>CX  
  operator<<和operator>> >,h1N$A+  
^i<}]c_|f  
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。 ;mO,3dV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: # bX~=`  
Jm![W8L  
template < typename Left > gw Qvao  
struct value_return ma}}Sn)Q  
  { q|q:: q*  
template < typename T > [Hcaw   
  struct result_1 @)sc6 *lnW  
  { $ u2Cd4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jXEGSn  
} ; &]nd!N  
oA3d^%(c  
template < typename T1, typename T2 > Mr6E/7g%  
  struct result_2 :'w?ye[e  
  { r#xk`a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?^3B3qqh9  
} ; Mn"/#tXL-  
} ; Riql,g/  
9YSVK\2$  
 3t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zd>ZY,-5  
`F,zenk=  
下面我们来剥离functor中的operator() ez0\bym  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PN\V[#nS  
\:sk9k  
return l(t) op r(t) ?@a$!_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {v+a!#{c7  
return op l(t) $T*KaX\{B  
return op l(t1, t2) E:Y:X~vy  
return l(t) op Lr M}?9'  
return l(t1, t2) op Y}/jR6hK  
return l(t)[r(t)] Q=.g1$LP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1PU*:58[  
C MqM;1  
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: }Z6nN)[|0Y  
单目: return f(l(t), r(t)); ~'f8L #[M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3@X|Gs'_S  
双目: return f(l(t)); %)IrXz>Zh  
return f(l(t1, t2)); mcMb*?]  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^"`Z1)V  
(^S5Sc=  
struct meta_divide d2ofxfpg+  
  { /:6Q.onmLn  
template < typename T1, typename T2 > OQ| ,-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a-Fqp4  
  { --/-D5  
  return t1 / t2; "4[<]pq  
} 2$ VTu+  
} ; Wy)('EM  
YnxU(v'\  
这个工作可以让宏来做: NhtEW0xCr  
J_/05( 48  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7S2c|U4IM  
template < typename T1, typename T2 > \ N K"%DU<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !'PlDGD  
以后可以直接用 QAXYrRu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7+S44)w}~  
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 14u^[M" U  
(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。。。) iJ*%dio  
5xv,!/@  
Fs9W>*(  
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 #,Bj!'Q'-  
Ey = 4 b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8a!2zwUBV  
class unary_op : public Rettype tAt;bYjb\  
  { (\q[gyR  
    Left l; h~.V[o7=  
public : /^ QFqM;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iXnx1w   
#?5VsD8  
template < typename T > PE7t_iSV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >!G5]?taa  
      { ?7 X3 P  
      return FuncType::execute(l(t)); u dUXc6U  
    } T@>6 3  
Q5T(nEA  
    template < typename T1, typename T2 > xx}'l:}2 ]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'T{pdEn8u  
      { Q}ZBr^*]1e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~{Ua92zV9  
    } (77Dif0)'  
} ; X?_v+'G  
P ]_Vz  
'iDu0LX  
同样还可以申明一个binary_op (T;1q^j  
:!hk~#yvJ9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DMRs}Yz6  
class binary_op : public Rettype vy:6_  
  { `v<f}  
    Left l; 3V!W@[ }:  
Right r; @hBx, `H^  
public : @+Pf[J41  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X[Y #+z4  
Cb<~i  
template < typename T > C!I\Gh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f 3\w99\o  
      { {bxhH)a'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dfXV1B5  
    } J~:kuf21  
OHQ3+WJ  
    template < typename T1, typename T2 > lTd+{TF.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d!FONi  
      { $t%"Tr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EsS!07fAM:  
    } rjt O`Mt`  
} ; Y}*Ctdrl  
s')!<E+z\t  
:r[W'h_%  
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 #0xm3rFy4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w2s,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jWz|K  
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。 Ab/v_ mA;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  z, :+Oc  
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。。。 L'zdsa}Et  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o(vZ*^\  
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) vs* _;vx  
下面是修改过的unary_op  \q|e8k4p  
oM m/!Dc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P2s^=J0@  
class unary_op BZ8h*|uT"  
  { R?i-"JhW  
Left l; oo"JMD)  
  ,|=iv  
public : tVK?VNW  
IiQWs1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L+`}euu5  
k0Oc,P`'*  
template < typename T > 0`zm>fh}  
  struct result_1 !: `Ra  
  { Zz wZ, (  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o%QhV6(F  
} ; rl_1),J\qG  
LK oM\g(  
template < typename T1, typename T2 > :X]lXock0  
  struct result_2 l93Q"*_  
  { `3H?*\<(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gb^UFD L  
} ; $]`'Mi  
bDcWb2 lqs  
template < typename T1, typename T2 > gDjd{+LUo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sv CK;$:  
  { F\YcSDM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zYNM<W;  
} ~Y}Z4" o  
J/H#d')c  
template < typename T > }*{\)7g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gs<qi'B  
  { kKI!B`j=  
  return OpClass::execute(lt(t)); M2;(+8 b  
} '+GVozc6c"  
|M0,%~Kt  
} ; p'9 V. _h  
cnjj) c  
^me}k{x  
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 Xk7$?8r4&  
好啦,现在才真正完美了。 ~6Ee=NaLzP  
现在在picker里面就可以这么添加了: kcZ;SYosj  
fQ?n(  
template < typename Right > S'H0nJ3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eUUD|U*b   
  { ?yd(er<_f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %V" +}Dr  
} E.Gh@i  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _<' kzOj  
v"?PhO/{=  
Qe=Q8cT  
F.* snF  
7l|>  
十. bind b~jvmcr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 K]=>F  
先来分析一下一段例子 m@ 'I|!^  
y^+[eT&  
a[{QlD^D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >+c`GpZH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e|+;j}^C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -QNMB4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3B_} :  
我们来写个简单的。 KzH}5:qI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q`wA"mw6k  
对于函数对象类的版本: MZ+IorZl  
b<H6 D}  
template < typename Func > =[-- Hf  
struct functor_trait V{^fH6;[  
  { `8 b6 /  
typedef typename Func::result_type result_type; b42pLbpe'E  
} ; N?<@o2{  
对于无参数函数的版本: D8Waf  
`?|]:7'<  
template < typename Ret > g!|E!\p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !JQ~r@j  
  { m$UT4,Ol  
typedef Ret result_type; Q Fqv,B\<  
} ; })u}PQ  
对于单参数函数的版本: es(LE/`e  
7 V1k$S(  
template < typename Ret, typename V1 > Vv"wf;#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I4p= ?Ds  
  { _e@qv;*  
typedef Ret result_type; F'_8pD7  
} ; S2GBX1  
对于双参数函数的版本: >wm$,%zk  
u~T$F/]k>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H;!hp0y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f*&JfP  
  { ->25$5#  
typedef Ret result_type; XGl13@=O  
} ; 8'\,&f`Y  
等等。。。 x$b[m 20  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5J#g JFA  
nv[Sb%/  
template < typename Func > ,* vnt6C*  
struct func_return >-o:> 5  
  { 9: |K]y  
template < typename T > M&T/vByTn_  
  struct result_1 iOXP\:mPo  
  { i/EiUH/~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >2{HH\  
} ; # i=^WN<V  
H+&w7ER  
template < typename T1, typename T2 > p00Bgo  
  struct result_2 OQ*. ho  
  { K}(n;6\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {:8[Mdf  
} ; qtQ:7WO  
} ; R[-:-8  
~:b~f]lO  
RSeezP6#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uvM8 8#  
* rANf&y  
template < typename Func, typename aPicker > jCv+m7Z  
class binder_1 bUB6B  
  { IHmNi>E&/  
Func fn; hs uJ;4}$q  
aPicker pk; &.4a  
public : >c>ar>4xF  
xEWa<P#.u  
template < typename T > LtIZgOd<  
  struct result_1 sb5kexGxkc  
  { % 7:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9'aR-tFun;  
} ; 'Em($A (  
nu -wQr  
template < typename T1, typename T2 > > n\ Q [W  
  struct result_2 u[qtuM?&  
  { #!@ ]%4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z<=t3dj  
} ; Bv*h ?`Q  
'z5 ;o :T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q{kuB+s  
' ]Y:gmM"  
template < typename T > `-2`UGB-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f& *E;l0  
  { 3Mt6iZW  
  return fn(pk(t)); Z)0R$j`2  
} zqn*DbT  
template < typename T1, typename T2 > D1a2|^zt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2US8<sq+  
  { ibL;99#  
  return fn(pk(t1, t2)); ,)8Hl[y  
} =!aV?kNS8  
} ; SOJHw6  
Rk^&ras_  
wDzS<mm  
一目了然不是么? vzPrG%Uu7g  
最后实现bind SY.V_O$l }  
nAOId90wue  
(>'d`^kjk  
template < typename Func, typename aPicker > dfce/QOV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PeZ=ONY5  
  { Ft7l/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :a2?K5  
} i=rW{0c%  
PT=%]o]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :mL.Y em*'  
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。 ) Lv{  
&kGSxYDk%  
十一. phoenix Q&7Qht:ea:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3dfSu'  
W%x#ps5%  
for_each(v.begin(), v.end(), [aW#7  
( "wc $'7M  
do_ |tkmO:  
[ :.^{!  
  cout << _1 <<   " , " /on p<u  
] O`4X[r1LD  
.while_( -- _1), 1Y_fX  
cout << var( " \n " ) b`' ;`*AN+  
) Iq9+  
); snrfHDhUw  
m`|+_{4[n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >ObpOFb%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :Wln$L$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vv3?ewr y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <qu\q \  
Ek:u[Uw\  
$%<gp@Gz  
template < typename Cond, typename Actor > }[|"db  
class do_while "+Kr1nW  
  { 15B$Sp!/`e  
Cond cd; 5:6mptn>  
Actor act; V&G_Bu~  
public : GIp?}tM  
template < typename T > 7RO=X%0A  
  struct result_1 p"ZPv~("V  
  { jhHb[je~{4  
  typedef int result_type; FU<rE&X2:  
} ; ;YB8X&H$  
@Q'5/q+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Kx l+F  
aw~OvnX E  
template < typename T > ~V<je b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W[b/.u5z:  
  { d(&vIjy  
  do N24+P5  
    { f!87JE=<  
  act(t); $*tuv ?  
  } !R-UL#w9W'  
  while (cd(t)); uzsR*x%s-  
  return   0 ; r J&1[=s  
} \]^|IViIQ  
} ; &" b0`&l  
t ;[Me0  
PRs[:we~~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ih{~?(V$  
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。 ?p`}6s Q}  
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。 g?`w)O 7v  
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。 i cZQv]  
下面就是产生这个functor的类: gxJ(u{2  
n^'{{@&(v  
i;)88  
template < typename Actor > /wmJMX  
class do_while_actor 0<e7!M=U1  
  { mv5!fp_*7  
Actor act; lp4sO#>`  
public : %$b 5&>q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;DGp7f#9  
Um%E/0j  
template < typename Cond > rq$%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A+? n=IHh  
} ; IUzRE?Kzf  
cZ5[A  T  
bMgp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +1e*>jE  
最后,是那个do_ I(<1-3~  
? [ =P  
)U8F6GIC&}  
class do_while_invoker fE7Kv_N-%  
  { rsrv1A=t?  
public : _w)0r}{  
template < typename Actor > 5-n N8qs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >GqIpfn  
  { UUX _x?BD  
  return do_while_actor < Actor > (act); !m78/[LW  
} 5FzG_ w  
} do_; T_pE'U%[  
T Li0*)}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eQzTb91  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !iITX,'8  
最后来说说怎么处理break和continue |IZG `3  
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。 wtMS<$  
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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