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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z$7YC49^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )@eBe^  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, :FG}k Y  
T~"tex]  
oCy52Bm.!  
+D?d)lK  
  class filler :N8D1e-a  
  { @kvp2P+O  
public : ez(4TtT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bIp;$ZHy`K  
} ; ^+`vh0TPQ  
t)cG_+rJ  
,Lv} Xku  
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: c::x.B"w  
MF 5w.@62X  
v^@L?{" }8  
^l$(-#'y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y D.3FTNGC  
[ R~+p#l+Q  
4bAgbx-^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,;/4E  
NnHwk)'  
#cdLg-v  
n!eg"pL  
二. 战前分析 ,9?'Q;20  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V2g$"W?3  
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 ljiq+tT  
dC(6s=4  
!ox&`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bx6@FKns}  
  /* --------------------------------------------- */ T{uktIO/  
vector < int *> vp( 10 ); @;rVB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /;OJ=x3i  
/* --------------------------------------------- */ N"r ;d+LTL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '/sc `(`:0  
/* --------------------------------------------- */ EAY9~b6~c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >E]*5jqU  
  /* --------------------------------------------- */ *r-Bt1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]G1j\wnF  
/* --------------------------------------------- */ uFok'3!g7%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @J r  
<U~P-c tN  
Q@$1!9m  
hJ}G5pX  
看了之后,我们可以思考一些问题: !?l 23(d  
1._1, _2是什么? ;euWpE;E\#  
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。 a@8knJ|  
2._1 = 1是在做什么? 3_h%g$04 s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 z?  {#/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 z 9D2,N.  
?5(L.XFm  
Fn[~5/  
三. 动工 qb"!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `Mjm/9+18  
SQ.4IWT(hR  
0I#<-9&d-  
 R(zsn;  
template < typename T > wz, \zh  
class assignment #5H@/o8!s=  
  { EXBfzK)a  
T value; Etl7V  
public : '@fk(~|  
assignment( const T & v) : value(v) {} 26Yg?:kP  
template < typename T2 > >)N#n`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }2\"(_  
} ; plf<O5'  
JHQ8o5bEQp  
@?1%*/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mD=?C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t&&OhHK  
^M80 F7  
t%TZu>(1O  
t =*K?'ly  
  class holder c^bA]l^a  
  { }!d}febk_  
public : "(xS  
template < typename T > .H>Rqikj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S5d{dTPq  
  { Olno9_'  
  return assignment < T > (t); "~[Rwh?  
} Gt1Up~\s  
} ; t]` 2f3UO  
q@\_q!  
.Yf h*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .U1dcL6  
fC-^[Af)  
  static holder _1; p;5WLAF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RhJ<<T.2  
D3K`b4YV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 %=BYDF  
而不用手动写一个函数对象。 JxvwquI  
tS9m8(Hr%Q  
\ bhok   
QB.7n&u  
四. 问题分析 ]u,~/Gy  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kN^)6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B.WJ6.DkS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uqyf3bK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {jVFlKP>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5{5ABV  
=;`YtOL  
五. 问题1:一致性 w %zw+E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6,7omYof  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ya_6Zd4O  
roA1= G\Q  
struct holder OMZT\$9yT  
  { 4tC_W!?$t  
  // g}D$`Nx:  
  template < typename T > N<{ `n;  
T &   operator ()( const T & r) const BmM,vllO  
  { 7^iAc6QSy3  
  return (T & )r; xL BG}C  
} q)~qd$yMS  
} ; `u}x:f !  
 #.><A8J  
这样的话assignment也必须相应改动: 9?:S:Sq  
nx4aGS"F:  
template < typename Left, typename Right > \fhT#/0N  
class assignment S?{5DxilO  
  { ep?0@5D}]  
Left l; '-vy Q^  
Right r; Gw./qu-W  
public : q>[% C5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {eXYl[7n  
template < typename T2 > J v#^GNm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Lm?*p>\Q  
} ; G4}q*&:k  
Q*8-d9C  
同时,holder的operator=也需要改动: hG@ys5  
g@2.A;N0  
template < typename T > Z]Y4NO;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]Rye AJ3  
  { AAW7@\q.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |z'?3?,~  
} j+9 S  
R]Oy4U,f  
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。 (*ng$z Z$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V\"5<>+O  
[!le 9aNg  
return l(rhs) = r; 5\S7Va;W  
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。 sV<4^n7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w b[(_@eZ  
k)s 7Ev*  
template < typename Tp > =5`@:!t7  
class constant_t /)1-^ju  
  { dO[4}FZ$  
  const Tp t; gp)ds^  
public : `VsGa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;N\?]{ L  
template < typename T > S:YL<_oI|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j 7 URg>i0  
  { q?L(V+X  
  return t; _);Kb/  
}  ?~.&Y  
} ; ~N9-an  
bY~v0kg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'EV  *-_k  
下面就可以修改holder的operator=了 ^rwSbM$  
lc-|Q#$3$  
template < typename T > Bs?F*,zDJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |esjhf}H>v  
  { fO^6q1a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QNXxpoS#  
} 8~E)gV+v  
;#9| l=  
同时也要修改assignment的operator() K]8wW;N4  
l*Ei7 |Z  
template < typename T2 > BA-nxR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 14!J\`rI  
现在代码看起来就很一致了。 =on!&M  
%, et$1`g  
六. 问题2:链式操作 3+3m`%G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y}uQ`f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~ fEs!hl  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s RQh~5kM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ok[=1gA#h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M7R&J'SAY  
t3$gwO$  
template < typename T > JF%=Bc$C  
struct result_1 io7U[#  
  { C-u/{CP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kA!(}wRL  
} ; K<6x4ha  
':D&c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 1:zu$|%7  
/dt!J `:  
template < typename T > Pki4wDCTW  
struct   ref "GI&S%F  
  { Ok~{@\  
typedef T & reference; `?^w  
} ; (V.,~t@  
template < typename T > $sF#Na4^  
struct   ref < T &> e[mhbFf-  
  { ,'CWt]OS'  
typedef T & reference; 4V|z)=)A  
} ; yM:~{;HLF  
h#>L:Wf5E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hu8atlpo  
F.pHL)37  
template < typename T > 5`'=Ko,N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9C}aX}`  
  { 4c[)}8\  
  return l(t) = r(t); t!~YO'<dS  
} ^>8]3@ Nh  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &17,]#3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t"/"Ge#a  
Xm:=jQn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 iWM7, =1+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '0')6zW5s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %;(|KrUN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U@J/  
最后的布局是: BX(d"z b<  
                Add ? ZHE8  
              /   \ ?h)3S7  
            Divide   5 I49l2>  
            /   \ {L4>2rF  
          _1     3 t9n   
似乎一切都解决了?不。 ]9&q'7*L  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `3y!XET  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (_qBsng:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: gSr}p$N  
uxC   
template < typename Right > +GYMJK`S+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G:c8`*5Q  
Right & rt) const 8#]7`o  
  { J'ZFIT_>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SXBQ  
} T]#,R|)d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zz 'dg-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。 vN,}aV2nq  
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。 OKZam ik~  
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。 5<O61Lgx  
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。 HM@}!6/s  
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? qSoBj&6y  
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: ?Tc)f_a  
o%+A<Ri  
template < class Action > A_jB|<bjTP  
class picker : public Action sO6gIPU^  
  { -[=AlqL  
public : AZy~Q9Kc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -':"6\W  
  // all the operator overloaded noaN@K[GO  
} ; Xh0wWU*  
c[h'`KXJf-  
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。 g/ l0}%  
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: &=z1$ih>2\  
o7Cnyy#:  
template < typename Right > lv00sa2z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F8S~wW=\w  
  { ,dZ#,<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^%oG8z,L  
} LZQFj/,Jg  
20/P M9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i|c`M/) h:  
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。 A&|Wvb=  
K/wiL69  
template < typename T >   struct picker_maker X40la_[.  
  { Fp5NRM*-!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @cu}3>  
} ; ]@/^_f>D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;WvYzd9  
  { MJ>Qq[0  
typedef picker < T > result; uXQ7eXX  
} ; I|F~HUzA"  
Jcalf{W6  
下面总的结构就有了: J-, H6u  
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。 MdVCD^B  
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。 84p[N8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $kkp*3{ot  
至此链式操作完美实现。 |D;"D  
vLnq%@x  
Q(=Vk~v  
七. 问题3 8K@"B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B:3+',i1  
l&6U|q`  
template < typename T1, typename T2 > `R=a@DQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {DEzuU  
  { ZL-uwI!`D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vh|Tb5W<  
} 5W[3_P+  
IqhICC1V-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7 >PF~=  
CJMaltPp&  
template < typename T1, typename T2 > t+=12{9;f  
struct result_2 Ad]<e?oN=  
  { ']d!?>C@o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T6h;Y  
} ; 8 zQ_xE  
A*7Io4e!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L.09\1?.n  
这个差事就留给了holder自己。 W{fULl  
    zG-_!FIn  
Kk!6B  
template < int Order > >a&?AP #  
class holder; Y )u_nn'[  
template <> ?%\mQmjas  
class holder < 1 > , @%C8Z  
  { )l+XDI  
public : #&^ZQs<  
template < typename T > H$~M`Y9I~  
  struct result_1 |8&-66pX  
  { !X5o7b)  
  typedef T & result; \LIy:$`8  
} ; ~In{lQ[QX  
template < typename T1, typename T2 > ; g Z%U  
  struct result_2 fKL'/?LD]  
  { )"(V*Z  
  typedef T1 & result; g2g`,"T  
} ; X'V+^u@W  
template < typename T > hl AR[]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TK; \_yN  
  { RGT_}ni  
  return (T & )r; 8w)e/*:j  
} ? .c?Pu  
template < typename T1, typename T2 > 8ivRp<9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :D"@6PC]  
  { ;Y Dv.I  
  return (T1 & )r1; )8pc f`h{  
} uk`T+@K  
} ; lZ}izl  
LQh^; ]^(  
template <> wqJ*%  
class holder < 2 > reJ"r<2  
  { 25xcD1*  
public : wn &$C0  
template < typename T > HA$Y1}  
  struct result_1 r#LnDseW  
  { mWNR(()v  
  typedef T & result; S 3R|8?|  
} ; 0Vf)Rw1%I  
template < typename T1, typename T2 > B }6Kd  
  struct result_2 ~_ *H)|  
  { 9aTL22U?  
  typedef T2 & result; %lXbCE:[  
} ; 7< ^'DO s  
template < typename T > e Wc_N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y7CWBTH0>  
  { 5B}3GBA  
  return (T & )r; iPMB$SdfO  
} ,+~2&>wj  
template < typename T1, typename T2 > @Ppo &>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N g58/}zO  
  { y&7YJx  
  return (T2 & )r2; .j:i&j(  
} joe9.{  
} ; 2*+ 3Rr J  
JYPxd~T/-  
Uf# PoQ!y  
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> >。 'KSa8;:=C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .FuA;:@%\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a lrt*V|=  
CNut{4  
return l(i, j) = r(i, j); Was'A+GZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hQJo ~'W=  
[u[ U_g*  
  return ( int & )i; (G#}*  
  return ( int & )j; Z*9L'd"D|  
最后执行i = j; f7Yz>To  
可见,参数被正确的选择了。 8fnR1mWG  
pP3U,n   
iu +3,]7Fm  
3a'q`.L  
a~WqUL  
八. 中期总结 G OpjRA@  
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: Po> e kz_E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o"RJ.w:dn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +i+tp8T+7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k,T_e6(  
|H:<:*=6c  
s,w YlVYf!  
9GThyY  
0Su_#".-*  
N3Z iGD  
九. 简化 [6_"^jgH  
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。 =Ci13< KQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K<#-"Xe;  
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: 3)y{n%3L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lj iI+NJ  
  +-*/&|^等 eO'xkm  
2. 返回引用。 )`<6taKx@n  
  =,各种复合赋值等 @YCv  
3. 返回固定类型。 zHV|-R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L%f;J/  
4. 原样返回。 H"O$&  
  operator, '|&,E#`  
5. 返回解引用的类型。 r ^MiRa  
  operator*(单目) PT+c&5AS  
6. 返回地址。 IQIbz{bMx  
  operator&(单目) $Buf#8)F*  
7. 下表访问返回类型。 %bXsGPB  
  operator[] ;|6FdU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2hy NVG&$  
  operator<<和operator>> sYW[O"oNi  
}C_|gd  
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。 b"t")U==  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \BUqDd!  
R>*g\}9Zh3  
template < typename Left > %]#VdS|N  
struct value_return AeaPK  
  { kQ~ %=pn  
template < typename T >  |# V(p^  
  struct result_1 ge$LIsE8  
  { (`pNXQ0n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ra0=q4vdk  
} ; @89I#t6A.  
!y%+GwoW  
template < typename T1, typename T2 > R4SxFp  
  struct result_2 _jmkl B  
  { "7d.i(vw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a1|c2kT  
} ; .uKx>YB}  
} ; 7 WP%J-   
xorTL8  
T/5"}P`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gD6tHg>_  
H<Hrwy~  
下面我们来剥离functor中的operator() Pcdf$a"`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LE K/mCL  
0 I @$ 0Gg  
return l(t) op r(t) ]26mB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JpmB;aL#%  
return op l(t) ]n5"Z,K  
return op l(t1, t2) &n|*uLn  
return l(t) op -;>#3 O-  
return l(t1, t2) op [f/.!@sj  
return l(t)[r(t)] um[!|g/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H_Os4}  
Yx),6C3  
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: ?q!FG(  
单目: return f(l(t), r(t)); ~.6|dw\p!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7]s%r ya  
双目: return f(l(t)); !}5*?k g  
return f(l(t1, t2));  ,1 P[  
下面就是f的实现,以operator/为例 5B{k\H;  
l4 "\) ];  
struct meta_divide /EU ; ?O  
  { .=XD)>$  
template < typename T1, typename T2 > 4\6: \  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |s f*hlrJ  
  { DbtF~`3, .  
  return t1 / t2; c#QFG1  
} qo_]ZKL44  
} ; Sl>>SP  
DjwQ`MA  
这个工作可以让宏来做: ^=0 $  
9cfR)*Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [@3SfQ  
template < typename T1, typename T2 > \ !5UfWk\G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }lP5 GT2  
以后可以直接用 /C$ xH@bb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ` ?9T~,  
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 *QH[,F`I  
(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。。。) HE;V zR  
ZXt?[Ll  
hH`Jb7 7L  
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 @o#+5P  
$"8d:N?I[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kXwi{P3D$  
class unary_op : public Rettype %LQ/q 3?_  
  { n+;vjVS%  
    Left l; P+Z\3re  
public : "- eZZEl(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2*u.3,aW  
hD q2-X}  
template < typename T > -e ml  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g1 9S  
      { #3 bv3m  
      return FuncType::execute(l(t)); ArzDI{1  
    } @B`Md3$7  
P^[/Qi}j  
    template < typename T1, typename T2 > 1b3(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wqy ^8N[K]  
      { ~HmxEk9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OCnFEX"  
    } 0E6lmz`O  
} ; kH?#B%N5  
aFY u}kl  
 KG8W8&q  
同样还可以申明一个binary_op fg&eoI'f  
\.<KA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PAZ$_eSK6  
class binary_op : public Rettype V=}1[^  
  { ~R.dPUr  
    Left l; n"G`b  
Right r; maC>LBa2/  
public : z[9UQU~x?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I:$"E% >=  
{QQl$ys/  
template < typename T > #$'FSy#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wx]d $_  
      { |!LnAh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d ?hz LX  
    } 4D"4zp7  
6)[< )?A.[  
    template < typename T1, typename T2 > @6&JR<g*t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;h~er6&   
      { V1<`%=%_W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +a$|Sc  
    } X:=c5*0e  
} ; 2o5;Uz1{  
}1QF+C f  
E4HU 'y~  
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 &q>zR6jne  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |LmSWy*7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p=gX !4,9<  
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。 S " pI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kuKa8c  
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。。。 9y~"|t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w%xCTeK[  
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) s-?fUqA  
下面是修改过的unary_op m 22wF>9  
AyVrk 8G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !wh&>3~  
class unary_op 'fY9a(Xt.  
  { HI!4  
Left l; OW`STp!  
  Gv~p  
public : T PYDs+U  
*Km7U-BG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w>979g  
'*R%^RK  
template < typename T > 4%_M27bu[  
  struct result_1 R^8{bP  
  { ^}>/n. %  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zY%. Rq-  
} ; #jS[  
_H\<[-l  
template < typename T1, typename T2 > ebM{OI  
  struct result_2 ctJ&URCi#  
  { -t3i^&fj8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3&*'6D Tg  
} ; D:E9!l'  
,]$A\+m'  
template < typename T1, typename T2 > 3f&|h^\nD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *%A}x   
  { k4y}&?$B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WzlC*iv  
} I>"Ci(N  
A6p`ma $L  
template < typename T > {a "RXa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lhPGE_\  
  { C1fyV]  
  return OpClass::execute(lt(t)); v?j!&d>  
} @8gEH+r  
'Q|c@t  
} ; V#^yX%  
(vyz;Ob  
!B^K[2`)N  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1"]P`SY$r  
好啦,现在才真正完美了。 7z'h a?  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ade }g'  
5w<A;f  
template < typename Right > Yc#IFmC}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U[||~FW'  
  { $0qMQ%P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =NDOS{($  
} LWmB, Zf/  
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。 nSS=%,?  
V4K'R2t  
f)6))  
-dRFA2 Y  
M-MKk:o  
十. bind A3R#z]Ub  
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。 hbfq]v*X  
先来分析一下一段例子 Zb(t3I>n  
srmKaa|  
I}.i@d'O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S; /. %  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^v :Zo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aj8Rb&  
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。 wNDbHR  
我们来写个简单的。 kb #^lO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nk@atK,38^  
对于函数对象类的版本: ct n, ]ld  
BIMKsF Zt  
template < typename Func > h9CIZU[Nh  
struct functor_trait + ^ yq;z  
  { *'8LntZf  
typedef typename Func::result_type result_type; <nzN$"%  
} ; p/olCmHD)  
对于无参数函数的版本: X0uJNHO  
yyP-=Lhmo=  
template < typename Ret > iRw&49  
struct functor_trait < Ret ( * )() > };katqzEg  
  { x;#zs64f  
typedef Ret result_type; z2 hFn&  
} ; qqOFr!)g  
对于单参数函数的版本: ~]fJlfR*  
YpmYxd^  
template < typename Ret, typename V1 > |jG~,{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1oY^]OD]W  
  { HW[L [&/  
typedef Ret result_type; *e{PxaF!C  
} ; LU2waq}VA  
对于双参数函数的版本: bcz-$?]  
]?<n#=eW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y83GKh,*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s&tE_  
  { qVgd(?hJ#  
typedef Ret result_type; h @/;`E[  
} ; 2qU&l|>  
等等。。。 b2) \ MNH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K1q+~4>\|  
T *>`,}J  
template < typename Func > 6mPm=I[oh  
struct func_return 4s.]M>Yb  
  { ^mPPyT,(  
template < typename T > (03pJV&K  
  struct result_1 8]"(!i_;)  
  { r4{<Z3*N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?Rr2/W#F  
} ; Fx#jV\''s  
p*qPcuAA  
template < typename T1, typename T2 > SW 8x]B  
  struct result_2 P3o @gkXP  
  { w1^QD^KnH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [r-}bp'Gp  
} ; ?6N3tk-2  
} ; $yb@ Hhx>  
!xK=#pa  
eSy(~Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [kB `  
5ukp^OxE  
template < typename Func, typename aPicker > WlVl[/qt  
class binder_1 +t!S'|C  
  { 0kDBE3i#  
Func fn; R: Z_g !h  
aPicker pk; 1~yZ T  
public : #1/}3+=5B  
gNj7@bX~  
template < typename T > SN Y (*  
  struct result_1 -n))*.V  
  { Z~u9VYi!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uO(w1Q"^  
} ; B!S167Op  
wN Wka7P*  
template < typename T1, typename T2 > H Sz" tN  
  struct result_2 (?i[jO||B  
  { FfFak@H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +l 0g`:  
} ; }*wLEa  
{^ec(EsO#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k$7Z^~?Fz  
T0QvnIaP  
template < typename T > "&o,yd%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _eQ-`?  
  { uh3) 0.nR  
  return fn(pk(t)); xBM>u,0.F  
} `'4)q}bB  
template < typename T1, typename T2 > AR&:Q4r|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +]wuJSxc  
  { q9*MNHg }  
  return fn(pk(t1, t2)); <M+R\SH-  
} Lxe^v/LsT  
} ; ;sOsT?)7$  
w4};q%OBj  
1,t)3;o$  
一目了然不是么? _M5%V>HO  
最后实现bind  HEF?mD3h  
^ 4>k%d  
X9=N%GY[  
template < typename Func, typename aPicker > K 1#ji*Tp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }VCI=?-  
  { ?UZ?NY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6[ga$nF?  
} 2W<n5o   
<z)m%*lvU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g.DLfwI|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 x?,9_va]  
 Lc2QXeo8  
十一. phoenix q!lP"J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P,xwSvO#M  
Im72Vt:p-  
for_each(v.begin(), v.end(), ot%.M*h-  
( _^S]gmE  
do_ C"pB"^0  
[ v ! hY  
  cout << _1 <<   " , " zqySm) o]  
] F2I 5q C/  
.while_( -- _1), J./d!an  
cout << var( " \n " ) ~}9PuYaD@  
) #2p#VQh  
); lFG9=Wf  
Y%`SHe7M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1T|$BK@)  
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 sfD5!Z9#1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Kx`/\u=/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +Wn&,?3^  
%:9oDK  
DC4C$AyW r  
template < typename Cond, typename Actor > ^4Uw8-/9  
class do_while X]j)+DX>  
  { A#@_V'a8  
Cond cd; Ub$n |xn  
Actor act; ,J =P,](  
public : hwnJE958L  
template < typename T > YlK7;yrq(  
  struct result_1 ]7GlO9  
  { U.0kR/>Z=  
  typedef int result_type; MN8H;0g-  
} ; S/A1RUt  
k[|~NLB8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ixfdO\nU  
Y}G_Z#-!  
template < typename T > ~f>2U]F>5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :3ZYJW1  
  { b'p4wE>  
  do "jg@w%~  
    { +b$S~0n   
  act(t); 47By`Jh71  
  } T2'RATfG  
  while (cd(t)); 8G^<[`.@j  
  return   0 ; 7{kP}?  
}  ht97s  
} ; k#>hg#G  
(U1]:tZ<.  
*A}WP_ZQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (GK pA}~R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wEft4 o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'o4p#`R:8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r`'y?Bra;  
下面就是产生这个functor的类: R=)55qu  
wD \ZOn_J  
f>9s!Hpu_  
template < typename Actor > ?? qq:`s  
class do_while_actor k)\gWPH  
  { %CnxjtTo  
Actor act; -%c<IX>z9  
public : 6cS>bl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X* eW#|$\  
w|Cx>8P8@  
template < typename Cond > <v 0*]NiX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kQ>^->w  
} ; AC%JC+  
MHj,<|8Q  
|pZUlQbb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AG6K daJ  
最后,是那个do_ 5r,r%{@K  
.10y0F L4  
h:bru:ef  
class do_while_invoker L{{CAB!  
  { d3Di/Iej   
public : )U t5+-UK  
template < typename Actor > n]Li->1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _Q(g(p&  
  { G%l u28}D  
  return do_while_actor < Actor > (act); $0A~uDbs  
} E;Y;r"  
} do_; 62'1X"  
yl&UM qI(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m6mwyom.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~g;   
最后来说说怎么处理break和continue {MdLX.ycc)  
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。 k0z&v <  
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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