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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h;M2yl Ou.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \LXC269  
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, zghm2{:`?g  
qm8RRDG  
d2C:3-4  
TZ2f-KI  
  class filler B6o AW,3  
  { Q.AM  
public : 0wcWDE 9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} es]m 6A  
} ; N8vl< Mq  
c.WT5|:qw  
9U*vnLB  
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: 0xcqX!(  
b4ivWb|`  
1hG O*cq!  
BI]t}7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WG{/I/bJ_  
d`/{0:F  
9@B+$~:}7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ISmnZ@  
<,C})H?  
T5;D0tM/  
2ZeL  
二. 战前分析 D ]eF3a.G  
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。 LsV"h<  
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 |_*1/Wz@  
uBgHtjmae  
RI;RE/Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,Pm/ci( s  
  /* --------------------------------------------- */ =x}/q4}L  
vector < int *> vp( 10 ); `-\ "p;Hp0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -~k2Gy;E  
/* --------------------------------------------- */ jw[`\h}8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b1 cd5  
/* --------------------------------------------- */ 1P_bG47  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?_r"Fg;"  
  /* --------------------------------------------- */ _K>m9Q2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =qvU9p2o  
/* --------------------------------------------- */ uzsN#'7=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;4IP7$3G  
\m!."~%  
'z'm:|JW  
urB.K<5ZA  
看了之后,我们可以思考一些问题: zZHsS$/  
1._1, _2是什么? AF-.Nwp   
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。 R YNz TA  
2._1 = 1是在做什么? !@X#{  
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。 o_n.,=/cZ  
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。 yw0uF  
?`>yl4  
w[ngkLEA  
三. 动工 5;l_-0=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5UbVg  
W>y_q  
KI{u:Lbi  
\=<.0K A~  
template < typename T > 6>Y}2fT}o3  
class assignment iC]}M  
  { &.,OvVAo  
T value; W8^gPW*c5  
public : tWFJx}H  
assignment( const T & v) : value(v) {} "$&F]0  
template < typename T2 > 8] *{ i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ? 6l::M  
} ; k*Kq:$9"  
ajAEGD2Zq  
 2~)]E#9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ))N^)HR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lI 8"o>-~  
_xUXt)k  
UPC& O  
2,\u Y}4  
  class holder &g`a [#  
  { P,wJ@8lv  
public : 0)NHjKP  
template < typename T > fomkwN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v\c3=DbO  
  { :FSkXe2yy0  
  return assignment < T > (t); `dK\VK^  
} AN;?`AM;  
} ; WA/\x  
h4#5j'RO  
`6A"e Da  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -*EJj>x  
1\p[mN  
  static holder _1; N%a[Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lVdExR>H  
<3bh-)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~"N]%Cu  
而不用手动写一个函数对象。 2gGJ:,RC$  
{e^llfj$#  
U uys G\  
;,1i,?  
四. 问题分析 #E1*1E  
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。 5c#L6 dA)  
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。 K^S#?T|[9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k[p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'a}{s>{O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Oq("E(z+f  
2I7P}=  
五. 问题1:一致性 +*dJddz   
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?| a AuQw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !ZVMx*1Cf  
NXx}KF c  
struct holder /_O-m8+ 4m  
  { (Gc5l MiX3  
  // 5?O"N  
  template < typename T > dw-r}Qioe  
T &   operator ()( const T & r) const F8/@/B  
  { y+PukHY  
  return (T & )r; p d6d(  
} (_T&2%  
} ; u-Vnmig9  
r?Vob}'Pt]  
这样的话assignment也必须相应改动: dM') < lF  
SnqLF /d  
template < typename Left, typename Right > Cur) |  
class assignment 01Aa.i^d(  
  { S4_Y^   
Left l; o8,K1ic5#  
Right r; uxcj3xE#d  
public : !qR(Rn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0KZ 3h|4lP  
template < typename T2 > ?tcbiXRG+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iT%UfN/q=I  
} ; sxqX R6p{  
,LW0{(&z  
同时,holder的operator=也需要改动: -[F^~Gv|;  
o+na`ed  
template < typename T > ji2#O.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v<) }T5~r  
  { k@2gw]y"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I#0.72:[  
} Z-Uq89[HZ  
+]6 EkZO  
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。 \|(;q+n?k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J+zqu  
1.!(#I3  
return l(rhs) = r; k\lj<v<vD  
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。 \!PC:+u J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NOx| #  
TwH(47|?Nt  
template < typename Tp > ,9rT|:N  
class constant_t 6/z}-;,W'  
  { 'L,rJ =M3  
  const Tp t; ReRRFkO"2  
public : }PXWRv.gW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BZj[C=#x  
template < typename T > H [v~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1>2397  
  { `DwlS!0  
  return t; iTX.? *  
} w+}dm^X  
} ; 0Zq" -  
:K&hGZ+5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eAqQ~)8^  
下面就可以修改holder的operator=了 l YhwV\3  
z}&<D YD  
template < typename T > ;?&;I!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e nNn*.*|  
  { rYLNV!_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z(.Tl M2h  
} }$o%^ "[  
v!x[1[  
同时也要修改assignment的operator() 'Go'87+`  
l>G#+#{  
template < typename T2 > t.w?OyO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9\xw}ph  
现在代码看起来就很一致了。 O$$N{  
'!0CwZ 7  
六. 问题2:链式操作 oqE -q\!H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (=X16}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。 lA1R$  
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。 7HF\)cz2  
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。 KGJB.<Be  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cqq+#39iC  
j]P|iL  
template < typename T > n`hSn41A  
struct result_1 H5 -I}z  
  { F-X>| oK>z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; & #|vGhA  
} ; 7#&s G  
qEpBzQ&gX6  
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: g&[g?L  
#Y:/^Q$_qS  
template < typename T > ZibODs=f;  
struct   ref #4Z$O(  
  { *iR`mZb  
typedef T & reference; ]* Hz'  
} ; 6nDx;x&Q  
template < typename T > / [19ITZ  
struct   ref < T &> h"'f~KM9a>  
  { [L275]4n!]  
typedef T & reference; $ p0s  
} ; kju:/kYA  
MhsG9q_%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3aOFpCs|#  
oM VJ+#[x  
template < typename T > =FKB)#N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -(2-zznZ  
  { AE$)RhY`  
  return l(t) = r(t); upJishy&I  
}  [ ~E}x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 P-mrH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0TNzVsu7  
\uaJw\EZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 lN&GfPP6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ff0B*0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Fc]#\d6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [brrziZ  
最后的布局是: _&M>f?l  
                Add f]lDJ?+ M  
              /   \ \<8!b {F  
            Divide   5 XC$~!  
            /   \ ^T[ #rNkeL  
          _1     3 }dxdxnVt  
似乎一切都解决了?不。 F&P)mbz1  
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。 A1_x^s  
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。 ooAZ,l=8  
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: ]+Vcuzq/  
Pv'x|p*  
template < typename Right > 3l^pY18H'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V]AL'}( 0  
Right & rt) const '*k\IM{h  
  { C+k>Ajr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X*~YCF[_  
} ,&9|Ac?$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5(W9Jj]  
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。 3k/Mig T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }8SHw|-  
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。 bcYz?o6  
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。 )Ga6O2:  
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? M]'AA Uo8  
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: o i?ak  
H~@h #6  
template < class Action > WIghP5%W  
class picker : public Action NWvxbv  
  { L_~G`Rb3  
public : "&%Hb's  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N7_Co;#(zK  
  // all the operator overloaded Xx^c?6YM  
} ; jDnh/k0{d  
E=E<l?ob  
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。 AM[:Og S  
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: Ef!F;De)A  
]'G7(Y\)f  
template < typename Right > d !H)voX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :NL NxK  
  { twn@~$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tFwlx3  
} *}J_STM  
w&{J9'~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _=] FJhO  
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。 cMg /T.O  
q mB@kbt  
template < typename T >   struct picker_maker :wZZ 1qa  
  { .EcMn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |2# Ro*  
} ; u;!Rv E8N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `+uXL9mo  
  { J3]m*i5A  
typedef picker < T > result; U`Zn*O~/  
} ; q~3&f  
lySaJ d  
下面总的结构就有了: Q ZlUUj\  
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。 6D0,ME#  
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。 G!\x c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S%oGBY*Z  
至此链式操作完美实现。 v<wT`hiKW  
<fJ\AP5  
vpDs5tUl  
七. 问题3 hG^23FiN  
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。 ,zFN3NLtA  
[xPE?OD  
template < typename T1, typename T2 > A@ME7^w7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D\R^*k@V  
  { J[l K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N;HvB:c  
} Ce:ds%  
<Va>5R_d<  
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: ( ~>Q2DS  
T!PX?  
template < typename T1, typename T2 > msylb~^  
struct result_2 J^:~#`8  
  { d%hA~E1rR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m 5Kx}H~  
} ; Mx"tUoU6z  
(a?Ip)`I  
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? fW _.  
这个差事就留给了holder自己。 0=B5 =qyw  
    gISs+g  
${wE5^ky  
template < int Order > MeX1y]<It  
class holder; B pT&vbY  
template <> BXY'%8q _a  
class holder < 1 > GN0'-z6Uy  
  { 5b,98Q  
public : [78 .%b'  
template < typename T > mxGN[ %ve  
  struct result_1 V*}zwm s6  
  { 1*h7L<#|mQ  
  typedef T & result; k:Q<Uanc[  
} ; 3:Wr)>l}#  
template < typename T1, typename T2 > gwJu&HA/  
  struct result_2 I>a a'em  
  { Y>~JI;Cu`  
  typedef T1 & result; S41>VbtEp  
} ; P{18crC[1  
template < typename T > DF2&j!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ysu/7o4  
  { 5ov%(QI  
  return (T & )r; :(Bi {cw  
} ^%pwyY\t  
template < typename T1, typename T2 > =*jcO119L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x3 |'jmg  
  { DlI5} Jh  
  return (T1 & )r1; mI#; pO2  
} ]6 wi  
} ; !`lqWO_/ :  
OWsYE?  
template <> #9OP.4  
class holder < 2 > sjm79/  
  { W+?[SnHL/  
public : 9DX3]Z\7X  
template < typename T > G,*s9P]1  
  struct result_1 ISew]R2  
  { 7`HUwu  
  typedef T & result; /&7Yi_]r  
} ; #LJ-IDuF!  
template < typename T1, typename T2 > Ck?:8YlF  
  struct result_2 W?-BT >#s  
  { "M^W:4_  
  typedef T2 & result; DT4RodE$  
} ; JxJntsn  
template < typename T > +_P 2S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :g#it@  
  { Z;D3lbqE  
  return (T & )r; S8m&Rj3O&  
} PDng!IQ^  
template < typename T1, typename T2 > C&kl*nO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )7g_v*  
  { !`o:+Gg@  
  return (T2 & )r2; &tCtCk%{j  
} ZnLk :6'  
} ; T0%TeFY  
J|S^K kC  
mcr#Ze  
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> >。 G6{A[O[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RI3{>|*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;bX ~4O&v+  
shIi,!bZ  
return l(i, j) = r(i, j); #%b()I_([  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XS 8~jBjx  
j9'XZq}  
  return ( int & )i; yMl'1W  
  return ( int & )j; )OC[;>F7  
最后执行i = j; 3z92Gy5cr  
可见,参数被正确的选择了。 % T\N@  
sA-W^*+  
_x 6E_i-(  
q- (N Zno  
\N+Ta:U1P  
八. 中期总结 ID#qKFFW  
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: &xroms"S=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9Pk3}f)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。 i03}f%JnuO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )=nPM`Jn.  
!r obau7  
/(ju  
+WN>9V0H  
'. Hp*9R  
h!av)nhM  
九. 简化 l~TIFmHkh%  
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。 Gj8[*3d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8:?Q(M7  
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: sJK:xk.6!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1[g!^5W  
  +-*/&|^等 Fi% W\Y'  
2. 返回引用。 ~Z6p3# !o  
  =,各种复合赋值等 c_$&Uii  
3. 返回固定类型。 p[F=LP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^.kAZSgO  
4. 原样返回。 ZQ-`l:G  
  operator, qbq<O %g=  
5. 返回解引用的类型。 VfqY_NmgC  
  operator*(单目) a {$k<@Ww  
6. 返回地址。 `W$0T;MPF  
  operator&(单目) LiD |4(3  
7. 下表访问返回类型。 L Yg$M@  
  operator[] J:Y|O-S!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 emY5xZ@N  
  operator<<和operator>> vs)I pV(  
^iRwwN=d  
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。 4O_+4yS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3r:)\E+Q_  
Nwl RPyt  
template < typename Left > *R\/#Y|  
struct value_return -b\ V(@5  
  { 3p 1EScH  
template < typename T > 6(^Upk=59  
  struct result_1 )):22}I#  
  { GHC?Tp   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (<R\  
} ; |5B,cB_  
n vpPmc  
template < typename T1, typename T2 > Jv^cOc  
  struct result_2 G q:4rG|  
  { T ~~[a|bLa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z5&%T}$tJ  
} ; g;#KBxE  
} ; 2C33;?M  
kH8$nkeev  
"K+N f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vgA!?P3  
fZV8 o$V  
下面我们来剥离functor中的operator() 7|M$W(P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z: lB:U'o  
AK s39U'  
return l(t) op r(t) )Z8"uRTb0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R(? <97  
return op l(t) [mf7>M`p]@  
return op l(t1, t2)  J"Y   
return l(t) op iPY vePQ  
return l(t1, t2) op <m /b]|  
return l(t)[r(t)] yg-FJ/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MpIw^a3(r  
HEB/\  
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: mB^I @oZ*  
单目: return f(l(t), r(t)); %V<F<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2^^'t6@  
双目: return f(l(t)); e8ULf~I  
return f(l(t1, t2)); : >wQwf  
下面就是f的实现,以operator/为例 T7lj39pJq  
n:*_uc^C  
struct meta_divide vJj:9KcP>h  
  { 4)odFq:  
template < typename T1, typename T2 > *pb:9JKi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N5f0| U&  
  { or%gTVZ  
  return t1 / t2; >1a \ %G  
} @W1WReK]f  
} ; tFvgvx\:  
}} ``~  
这个工作可以让宏来做: PJK]t7vp  
+\k9w.[:/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UR/qVO?  
template < typename T1, typename T2 > \ _<%\h?W$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )+w/\~@  
以后可以直接用 BbXU| QtY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AFINm%\/0  
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 ~X~xE]1o|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。。。) l~fh_IV1  
xgtJl}L  
B%eDBu ")  
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 ^Cc8F3os=  
YHO;IQ5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + U+aWk  
class unary_op : public Rettype j(Fa=pi  
  { L_Y9+ e  
    Left l; )RA\kZ"  
public : O>SuZ>g+7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i?a,^UM5n[  
(0OSGG9  
template < typename T > `i t+D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "GwWu-GS  
      { b(|%Gbg@c  
      return FuncType::execute(l(t)); 7wiK.99  
    } W s^+7u  
Evr2|4|O~  
    template < typename T1, typename T2 > to!mz\F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e0v9uQ%F5  
      { dysX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DOF?(:8Y  
    } Avs7(-L+s  
} ; [}A_uOGEP  
QmH/yy3.%  
qE#&)  
同样还可以申明一个binary_op qPXANx<^  
&*(n<5 wt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2I]]WBW#:  
class binary_op : public Rettype pAJ=f}",]E  
  { :u >W&D  
    Left l; 9Eq^B9(  
Right r; m\*&2Na  
public : ~:/%/-^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ``(}4 a  
[^?13xMb  
template < typename T > UOR _M5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !y>lOw})Q  
      { yfSiByU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |u^)RB  
    } 0(Y%,q  
A+0T"2  
    template < typename T1, typename T2 > $:f.Krj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kF(Ce{;z  
      { K,x$c %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tr}KPdE  
    } Po Yr:=S?  
} ; QO5OnYh  
; @ 7  
eZ!yPdgy|  
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 f![xn2T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V.K70)]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZhGh {D[,  
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。 Nl~Z,hT$*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U/.w;DI   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !: m`9o8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :0M' =~[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ff[H>Lp~  
下面是修改过的unary_op u{g]gA8s  
?JuX~{{. L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~8jThi U  
class unary_op K H>Sc3p  
  { `xISkW4%  
Left l; 2-8YSHlh  
  *4|9&PNLE  
public : hf_R\C(c  
|f"-|6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  Y[f,ia  
b%3Q$wIJ6  
template < typename T > W:`5nj]H9  
  struct result_1 6b%`^B\  
  { e.h~[^zg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a4yOe*Ak,F  
} ; tW:W&|q  
xh{mca>?G  
template < typename T1, typename T2 > aN>U. SB  
  struct result_2 N1YgYL  
  { )2) Zz +<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AiY|O S3R  
} ; *GCA6X  
|tG05+M  
template < typename T1, typename T2 > D4AEZgC F,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IgLVn<5n  
  { nped  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lN);~|IOv7  
} ?$<SCN =  
d-hbvLn  
template < typename T > XXXl jh6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s0gJ f[  
  { <Cu'!h_nL  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;JAK[o8i  
} i B%XBR  
dj3|f{kg{  
} ; Mx^y>\X)v  
kX igX-  
b+W)2rFO  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug XlRw Z/Wc  
好啦,现在才真正完美了。 W7%p^;ZQ$  
现在在picker里面就可以这么添加了: zs4>/9O  
P`}$-#DF  
template < typename Right > u06tDJ[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xy2\'kS`G  
  { {V.Wk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z/xV\Ggx  
} MO[c0n%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 SrSG{/{  
y= 2=DU  
5 RW@_%C  
 NI^{$QMj  
g+igxC}2z  
十. bind U> W|(Y  
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。 =ntft SH  
先来分析一下一段例子 j(&GVy^;?  
5n:nZ_D  
!zU/Hq{wcK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N A8 sN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _jW>dU^B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `a-Bji?  
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。 %z30=?VL  
我们来写个简单的。 gRHtgR)T3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z3clUtC+  
对于函数对象类的版本: (m6EQoW^s+  
^#2xQ5h  
template < typename Func > kl=xu3j  
struct functor_trait b,9@P&=:2  
  { 2v4W6R  
typedef typename Func::result_type result_type; SBC~QD>L+  
} ; ?fB5t;~E  
对于无参数函数的版本: Xj%,xm>}!u  
FzVZs# O  
template < typename Ret > lBS"3s384  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g#w`J \iz  
  { 5~QhX22  
typedef Ret result_type; tbg*_ZQO u  
} ; 3eWJt\}?B  
对于单参数函数的版本: 2H6:np |O  
]}.0el{  
template < typename Ret, typename V1 > VXA[ TIqp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f#1/}Hq/I  
  { Cc2MYm8  
typedef Ret result_type; :Pc(DfkS  
} ; [M`=HhJ4  
对于双参数函数的版本: d<!IGt4Ky  
sp^Wo7&g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -ovoRI^6`}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ea 2 `q  
  { p:Oz<P  
typedef Ret result_type; -'j7SOGk  
} ; eap8*ONl  
等等。。。 (nq^\ZdF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _p0)vT  
@$oZ|ZkZ  
template < typename Func > ndqckT@93  
struct func_return \Yd4gaY\o  
  { P:qz2Hw  
template < typename T > s"q=2i  
  struct result_1 d @m\f  
  { bf1)M>g,O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7 I@";d8~  
} ; qIz}$%!A  
mf$Sa58  
template < typename T1, typename T2 > g &*mozs  
  struct result_2 CG.,/]_  
  { S"Kq^DN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f9a$$nb3`  
} ; ##v`(#fu  
} ; 7LfcF  
iKhH^V%j  
*Z; r B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V3Yd&HVWNQ  
G0Hs,B@5?  
template < typename Func, typename aPicker > 1 =^  
class binder_1 ?,>5[Ha^?  
  { S@Iw;V  
Func fn; oPsK:GC`U  
aPicker pk; @7%.7LK  
public : i-]U+m*  
\ADLMj`F|  
template < typename T > L:pUvcAc?  
  struct result_1 O>%$q8x@i  
  { m<3w^mww  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x)_r@l`$ix  
} ; []gRfM]$&  
2QL?]Vo  
template < typename T1, typename T2 > \sITwPA[z  
  struct result_2 ' Rc#^U*n  
  { Z%OW5]q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b)`pZiQP  
} ; >Mw'eQ0(y  
ws[/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7E\g &R.  
T)~!mifX  
template < typename T > -=a[J;'q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |mOMRP#'  
  { ^KbL ,T  
  return fn(pk(t)); xCq'[9oU  
} tDt :^Bc  
template < typename T1, typename T2 > <h@]Ri  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Q\XGl  
  { qe%V#c  
  return fn(pk(t1, t2)); #Kl}= 1 4  
} [,b)YjO~Xd  
} ; QZ~0o7  
03_pwB)^  
mf9hFy* <4  
一目了然不是么? Mg\TH./Y:  
最后实现bind *VDVC0R  
iZ "y7s  
lE'wfUb  
template < typename Func, typename aPicker > )~dOmfw%|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wDKELQ(y H  
  { 6.19g'{sB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1qZG`Vz  
} NO4Z"3Pd_  
O:YJ%;w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZLrHZhP-+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 GW/WUzK  
RX>2~^  
十一. phoenix T,OS0;7O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !^?qU;|  
y\,f6=%k  
for_each(v.begin(), v.end(), " #v%36U  
( 3[VNsX  
do_ ;7j,MbU  
[ *|KVN&#  
  cout << _1 <<   " , " J^:n* C  
] M4:s;@qZ.  
.while_( -- _1), l!@ 1u^v2  
cout << var( " \n " )  :,~K]G  
) E}YI WTX  
); 9!#EwPD$#  
gr+Pl>C{  
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: M*`hDdS  
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 y/tSGkMv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $r15gfne>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F0.zi>5  
&d,Wy"WPi  
;==j|/ERe  
template < typename Cond, typename Actor > JD lBVZ!  
class do_while ) rpq+~b  
  { N2FbrfNFa  
Cond cd; ;s_"{f`Y6  
Actor act; !8/gL  
public : MI*Sq\-i  
template < typename T > !y[3]8Xxv  
  struct result_1 u"Y]P*[k  
  { Nfaf;;J}  
  typedef int result_type; [K:29N9~4  
} ;  =:~(m  
N|Habua<Xw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DFy1 bg  
&,MFB  
template < typename T > m\-PU z&C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s)w9%  
  { moG~S]  
  do !\x?R6K  
    { "~\*If  
  act(t); m&/=&S  
  } ~kb{K;  
  while (cd(t)); Uk'U?9O  
  return   0 ; vpLMhf`  
} R=$Ls6z  
} ; Qxq-Mpx{  
[r9d<Zi}{  
nzuF]vo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xS+rHC  
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。 ~Z/7pP+  
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。 "% Y u wMY  
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。 u)~s4tP4  
下面就是产生这个functor的类: ab4LTF|  
!y*oF{RZ  
6fGK (r  
template < typename Actor > .NnGVxc5*  
class do_while_actor 1;&T^Gdj  
  { tX?J@+  
Actor act; e U;jP]FA  
public : XwPx9+b6j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  hY=I5[*  
(>AFyh&3,X  
template < typename Cond > P%)b+H{$h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7'eh)[T  
} ; ] .5O X84  
%?=)!;[  
~L'nz quF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (("OYj  
最后,是那个do_ z_l. V/G)  
d)KF3oA  
KlO(o#&N  
class do_while_invoker e{!vNJ0`  
  { vGN3 YcH  
public : ;J=:IEk  
template < typename Actor > R|Y~u*D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U ~1 SF  
  { 8&.-]{Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); JXm?2 /  
} XeU<^ [  
} do_; 8R4qU!M  
Sk=N [hwU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9,WG!4:+W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LdEE+"Jw  
最后来说说怎么处理break和continue #U@| J}a  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 t?3BCm$Mi  
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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