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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hrNB"W|?x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M*!WXQlud  
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, 0$A^ .M;  
Hf /ZaBn  
JDJ"D\85  
TAxu]C$P  
  class filler 3 Fb9\2<H  
  { &(7=NAQsE  
public : C@`rg ILc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <Y]e  
} ; "uli~ {IU  
xi51,y+(5  
y'aK92pF:  
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: cX!C/`ew>  
WNY:HH  
NnH]c+  
NSa6\.W)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >?Duz+W)  
1:JwqbZKJ  
iYZn`OAx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }?\^^v h7  
8.,d`~  
P_4E<"eK  
@Jx1n Q^  
二. 战前分析 IRGcE&m  
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。 6hMKAk  
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 #f [}a  
#c!rx%8I  
Lqdapx"Z_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }DQTy.d;P  
  /* --------------------------------------------- */ ^@3,/dH1 t  
vector < int *> vp( 10 ); 5(gWK{R)*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Eug RC  
/* --------------------------------------------- */ &~Pk*A_:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *`} !{ Mb  
/* --------------------------------------------- */ k".kbwcaF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (dfC}x(3h  
  /* --------------------------------------------- */ lJ]]FuA-Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zYrJ Hn#vB  
/* --------------------------------------------- */ qA;Gl"HF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uu9IUqEq2  
(\D E1q  
]#Cc7wa  
),CKuq>  
看了之后,我们可以思考一些问题: h%U}Y5Ps~  
1._1, _2是什么? 3.@LAF  
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。 $ay!'MK0d  
2._1 = 1是在做什么? HKr}"`I.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 43x2BW&&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Lb)rloca  
6DU~6c=)  
tKS[  
三. 动工 _RzF h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n$`+03a  
| p!($  
KF6C=,Yc%  
~o#mX?'7  
template < typename T > NT0n [o^  
class assignment N8pV[\f  
  { .X qeO@z  
T value; 81"` B2  
public :  =n5n  
assignment( const T & v) : value(v) {} _Dd>e=v  
template < typename T2 > 5F+G8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T60pw  
} ; cF 4,dnI  
HdgNy\  
x!fG%o~h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QyxUK}6mr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?m5E Xe  
*L9v(Kc  
~|9VVeE  
#CPLvg#  
  class holder B2oKvgw  
  { ywl=@  
public : #bBh. ^  
template < typename T > ^GAJ9AF@(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d&CpaOSu  
  { iMt3h8  
  return assignment < T > (t); gyD;kn\CP  
} i(pHJP:a:  
} ; 2,dWD<h  
$'I&u  
D HT^.UM28  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3rB0H   
,,BP}f+l$  
  static holder _1; ^~I@]5Pq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +}N'Xa/Jt  
(ix.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O >pv/Ns  
而不用手动写一个函数对象。 ^ZO! (  
&oMWs]0  
a/\{NHs6"5  
u -P !2vT  
四. 问题分析 RYA@{.O  
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。 %0}^M1  
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。 j{ YYG|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z4:<?K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y/y~<-|<@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qx b]UV,R  
oWL_Hh%-f`  
五. 问题1:一致性 DrKB;6  
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?| H)i|?3Ip  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "5Y6.$Cuf!  
?!&%-R6*  
struct holder &n )MGg1%  
  { | bz%SB  
  // BaW4 s4u  
  template < typename T > uZtN,Un  
T &   operator ()( const T & r) const +:uz=~m o`  
  { 'Zp{  
  return (T & )r; 7M~sol[*  
} Nwz?*~1  
} ; /$CTz xd1  
?/"|tuQMW  
这样的话assignment也必须相应改动: cd1G.10  
<BED&j!qvP  
template < typename Left, typename Right > ~<f[7dBv  
class assignment _0v+'&bz  
  { sde>LZet/  
Left l; }VZExqm)  
Right r; itP`{[  
public : jZzTnmm&?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1'\QD`M9^  
template < typename T2 > N"G aQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q50F!yHC-  
} ; 2^=.j2  
z'"7zLQ  
同时,holder的operator=也需要改动: qEr?4h  
`,-mXxTNT  
template < typename T > H #_Zv]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z;Hkx1  
  { +q}t%K5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8^>c_%e}  
} ![^pAEgx  
YND}P9 h  
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。 bsF_.S*k@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bu|.Jw"  
lb. Q^TghU  
return l(rhs) = r; 6sSwSS  
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。 <'~m1l#2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SOhM6/ID2/  
dHUbaf:e)T  
template < typename Tp > WHY/x /$  
class constant_t B= {_}f  
  { Q2VF+g,  
  const Tp t; cx$IWQf2  
public : Dz: +. @k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &)mZ~cPU3  
template < typename T > cdt9hH`Cd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l,7& z  
  { p0bWzIH  
  return t; ZOqS"3j! j  
} x%=CEe?6  
} ; KOS0Du  
H\R a*EO~j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %hsCB .r>|  
下面就可以修改holder的operator=了 Ev5~= ]  
LigB!M  
template < typename T > fz=?QEG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #y83tNev  
  { ,r~+ 9i0N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >#|%'Us  
} TC?B_;a  
P9bM+@5e  
同时也要修改assignment的operator() $V(]z`b&  
TU0-L35P1  
template < typename T2 > D=-}&w_T"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #[#evlr=  
现在代码看起来就很一致了。 jW\:+Taq  
AU$~Ap*rsa  
六. 问题2:链式操作 [yXmnrxA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f1MRmp-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。 TVD~Ix  
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。 ?8-!hU@QC  
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。 `N *:,8j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A)&FcMO*z  
s$R /!,c  
template < typename T > s1D<R,J|H  
struct result_1 ={O ~  
  { :Z//  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  vmqa_gU\  
} ; < '5~p$  
y&zFS4"x  
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: [tpiU'/Zl  
@f-X/q]P  
template < typename T > <?nIO  
struct   ref `I5^zi8  
  { =%X."i1A  
typedef T & reference; ^3$l!>me  
} ; q H}8TC  
template < typename T > lGd'_~'=  
struct   ref < T &> 1MLL  
  { ~T1W-ig4[*  
typedef T & reference; +.V+@!  
} ; 9(N  
%#x4wi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $jN.yNm0  
/MF 7ZvN.  
template < typename T > k&dXK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G]'ah1W  
  { .11l(M  
  return l(t) = r(t); :jiuu@<  
} _!03;zrO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kv:9Fm\$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,n/]ALz>~  
rwF$aR>9  
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 TEC^|U`G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c{=Sy;i@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }iUK`e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Bu{Kjv  
最后的布局是: }>xwiSF?  
                Add W{}$c`,R  
              /   \ <~ smBd  
            Divide   5 cE]z Tu?!  
            /   \  =}`d  
          _1     3 ic2 D$`M  
似乎一切都解决了?不。 Je6[q  
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。 2Vx4"fHP#N  
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。 y(COB6r  
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: Pd91<L  
z#tIa  
template < typename Right > {[H_Vl@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C*Vm}|)  
Right & rt) const {D4FYr J  
  { {*yvvb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0JlNUO5Nt  
} 9-42A7g^C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F9r.DG$}  
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。 &6x(%o|  
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。 '}Fe&%  
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。 (T%F^s5D  
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。 LZykc c9g  
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? ")Fd'&58  
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: -r\jIO_  
>yO/p(/;jR  
template < class Action > {iD/0q  
class picker : public Action <]rayUyaf  
  { l/N<'T_G  
public : NL9.J @"b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?v2_7x&  
  // all the operator overloaded /q9I^ztV  
} ; gu k,GF9p]  
5|H;%T 3_  
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。 FuHBzBoM=  
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: ';I}6N  
\ "O5li3n  
template < typename Right > )CFJ Xc:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >XgoN\w  
  { ~apt, hl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b'z $S+  
} C>Ik ;  
*rq*li;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c^r8<KlI9  
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。 z$1RD)TQB  
a~_ 9BM41T  
template < typename T >   struct picker_maker 8+'}`  
  { h"`\'(,X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Yk Ku4f  
} ; 'LYDJ~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2/?Zp=|j\  
  { C[^VM$  
typedef picker < T > result; 7<j!qWm0  
} ; g257jarkMF  
iuV4xyp  
下面总的结构就有了: :\;9y3  
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。 \Id8X`,eD  
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。 F-;JN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O/~T+T%  
至此链式操作完美实现。 DsdM:u*s  
q%3VcR$J  
w~]2c{\Qz  
七. 问题3 P27Ot1px  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,HjJ jpE  
P y'BMk  
template < typename T1, typename T2 > Z518J46o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Ydhplg{  
  { lS=YnMs6a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o]? yyP  
} mI lg=8:  
?_]Y8f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: LK h=jB^bT  
ktU:Uq  
template < typename T1, typename T2 > >k @t.PeoV  
struct result_2 Il =6t  
  { 2"6L\8hd2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oiyvKMHz7  
} ; QytO0K5  
?1\5X<|,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? k5RzW4zq;  
这个差事就留给了holder自己。 SzLlJUVX  
    |gk*{3~y  
|.; N_i  
template < int Order > Q 8]X  
class holder; i;HXz`vT7  
template <> WyV4p  
class holder < 1 > r9f- C  
  { \9+,ynJH8z  
public : dX?j /M-  
template < typename T > G]B0LUT6c  
  struct result_1 >\JP X  
  { 29Uqdo  
  typedef T & result; h%j4(v}r{C  
} ; BFNO yv  
template < typename T1, typename T2 > ,88B@a  
  struct result_2 dz#"9i5b  
  { Zl5DlRuw  
  typedef T1 & result; 0hS&4nW  
} ; IR/S`HD_  
template < typename T > k7Nx#%xx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oypLE=H  
  { u8"s#%>N y  
  return (T & )r; |1wZ`wGZ:L  
} ],c0nz^%BR  
template < typename T1, typename T2 > Kj0)/Fjl+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const % 3#g-  
  { C?. ;3 h  
  return (T1 & )r1; o9sQ!gptw  
} !+$qSD,%x  
} ; !MSa -  
#o&T$D5  
template <> P.(UbF d'  
class holder < 2 > n l5+#e*\  
  { %\it4 r3  
public : u&y> '  
template < typename T > -IIrrY O  
  struct result_1 Qz`evvH  
  { q`AsnAzo&  
  typedef T & result; $;g*s?F*  
} ; nu^@}|UG  
template < typename T1, typename T2 > 5]{rim  
  struct result_2 !jP[=  
  { /8Lb_QH{  
  typedef T2 & result; !UzE&CirV  
} ; y1`%3\  
template < typename T > T3b0"o27  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }5EH67  
  { 0yjYjIk"T  
  return (T & )r; []OS p&  
} wgSFL6Ei  
template < typename T1, typename T2 > T #E{d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? ~ybFrc  
  { z{.&sr>+v  
  return (T2 & )r2; li3X}  
} (fc_V[(m"  
} ; UHJro9  
ZV Ko$q:F  
ycN!N  
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> >。 PR;Bxy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ''2:ZXX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6@Q; LV+  
.WglLUJ:Z  
return l(i, j) = r(i, j); L <  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s#~VN;-I  
&IQNsJL!e  
  return ( int & )i; r0z8?  
  return ( int & )j; .yDR2 sW  
最后执行i = j; CS%ut-K<5M  
可见,参数被正确的选择了。 ZrYRLg  
/p-k'387  
@V4nc 'o.  
JA >&$h  
*h?*RUQ  
八. 中期总结 e23&d  
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: "dG*HKrr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }T%E;m-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1% @i4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gC6Gm':c  
yFo8 x[  
TGpdl`k\T  
=)#XZ[#F  
'<"%>-^Gn  
i [/1AI  
九. 简化 p@$92> '  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h\C1:0x{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +MS*YpPW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .Sm 8t$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x}C$/7^  
  +-*/&|^等 (>Sy,  
2. 返回引用。 JpQV7}$  
  =,各种复合赋值等 )x5w`N]lm  
3. 返回固定类型。 RG1#\d-fE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sI)jqHZG  
4. 原样返回。 #;2kN &  
  operator, <Rt0 V%}-  
5. 返回解引用的类型。 7CT446  
  operator*(单目) .j!:Hp(z}  
6. 返回地址。 2V @ pt  
  operator&(单目) 5"#xbvRS0H  
7. 下表访问返回类型。 j97c@  
  operator[] RZvRV?<bR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uL-$^],  
  operator<<和operator>> GyE5jh2  
LNgFk%EH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +SFo2Wdr43  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *@ \LS!N  
Swv =gu  
template < typename Left > Or1ikI"  
struct value_return ?.I1"C,#VJ  
  { Y Odwd}M  
template < typename T > -z/>W+k  
  struct result_1 -OQ6;A"#  
  { 6.v)q,JL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e ~G IUwJ  
} ; _T^@,!&  
&>@EfW](  
template < typename T1, typename T2 > m]++ !  
  struct result_2 btf]~YN  
  { bmC{d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l%cE o`U  
} ; yV@~B;eW0  
} ; xqVIw!J?/}  
;>p{|^X0D  
uoY]@.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {Cw>T-`  
]gb?3a}A  
下面我们来剥离functor中的operator() uQkFFWS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0Q/BTT%X  
uY )|   
return l(t) op r(t) JOq&(AZe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dqL)q3  
return op l(t) i;<H^\%  
return op l(t1, t2) Ut"F b  
return l(t) op o 3 G*   
return l(t1, t2) op :2&W9v  
return l(t)[r(t)] 4H%Ai(F}_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _nW#Cl~  
k5Df9 7\s  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: al Q:'K  
单目: return f(l(t), r(t)); ]\%u9,b%!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "IdN*K  
双目: return f(l(t)); \N]2V(v  
return f(l(t1, t2)); wtro'r3  
下面就是f的实现,以operator/为例 4q^'MZm1  
[tz}H&  
struct meta_divide #F >R5 D  
  { mvW,nM1Y  
template < typename T1, typename T2 > , rc %#eF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NHz hGg]  
  { IsiCHtY9  
  return t1 / t2; X[iQ%Y$/n  
} Rp"" &0  
} ; ~d6zpQf7>  
y[:xGf]8@  
这个工作可以让宏来做: #ruL+- 8!<  
/4 -6V d"8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ arj?U=zy  
template < typename T1, typename T2 > \ )1 !*N)$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1O;q|p'9  
以后可以直接用 $> PV6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )KD*G;<O]L  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 odpjEeQC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) vZt48g  
H(j983  
0W >,RR)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 h}jE=T5Hc  
NXDuO_#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5"9!kZ(<  
class unary_op : public Rettype 2_Otv2  
  { 3N5b3F  
    Left l; qUtlh,4)  
public : C.;H?So(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p{4nWeH?B  
p!3!&{  
template < typename T > dJD8c 2G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3]g|Cwu  
      { <2>Qr(bb  
      return FuncType::execute(l(t)); BO)Q$*G~JD  
    } a@V`EEZ  
W~FM^xR?p  
    template < typename T1, typename T2 > z#elwL6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _"0Bg3Y  
      { "_  i:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )>|x2q  
    } j UCrj'  
} ; u' +;/8  
}&O}t{gS*  
S4FR=QuVQC  
同样还可以申明一个binary_op W #kOcw  
FpM0%   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %gE*x #  
class binary_op : public Rettype 1MnT*w   
  { jou741  
    Left l; a"&Gs/QKSC  
Right r; m3E`kW |  
public : Wc qUF"A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7[?{wbq  
"nEfk{g  
template < typename T > 1z$K54Mj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zf~Z&"C)  
      { Q9h;`G 7t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #?EmC]N7  
    } 48Z0aA~+  
CDU$Gi  
    template < typename T1, typename T2 > U^.kp#x#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j!<(`  
      { rsgTd\b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8\/$cP"<^  
    } %DR8M\d1~H  
} ; FH}2wO~_  
J-wF2*0r<  
8\ { 1y:|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _gl7Ma  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^\ocH|D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~ '/Yp8 (  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1Vy8TV3D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \DC0`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :@8N${7`$A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 14 Toi  
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) VHihC]ks,  
下面是修改过的unary_op TtKV5  
3"HW{=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $\A=J  
class unary_op LaCVI  
  { EAPjQA-B?  
Left l; ]n9gnE  
  e;G}T%W  
public : Ods/1 KW  
lrL:v~g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nkAS]sC  
\7U'p:h=U  
template < typename T > -.=:@H}r  
  struct result_1 E6zSMl5b  
  { ?6T\uzL +%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g#/"3P2 H  
} ; LX2Re ]&  
dFVx*{6  
template < typename T1, typename T2 > &;wNJ)Uc  
  struct result_2 ZtLZW/`  
  { yT<,0~F9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $WS?/H0C  
} ; P")1_!  
}@H(z  
template < typename T1, typename T2 > &kp`1kv":  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jC}2>_#m(  
  { 1HS43!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @&xWd{8'  
} [ qx[ 0  
wX Kg^%t\  
template < typename T > h1AZ+9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x@*!MC #  
  { ?)V?6"fFP  
  return OpClass::execute(lt(t)); mo()l8  
} /fDXO;tN  
f~?4  
} ; !}pvrBS  
ews{0  
V krjs0  
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 gHmy?+)  
好啦,现在才真正完美了。 (29BS(|!  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9T;DFUM  
d;FOmo4  
template < typename Right > { d|lN:B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I:Q3r"1  
  { cfhiZ~."T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VteMsL/H  
} YM.Q?p4g  
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。 >%1mx\y^  
@b{I0+li"/  
$WICyI{$  
;&i4QAo-  
'"M9`@Y3^  
十. bind _A]=45cn~  
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。 s9F{UN3  
先来分析一下一段例子 9L7jYy=A#  
l:- <CbG  
~;/}D0k$x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^={s(B2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  Xn=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q:ah%x[  
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。 s)9d\{  
我们来写个简单的。 O~DdMW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6O\a\z  
对于函数对象类的版本: h"ZR`?h  
L)yc_ d5  
template < typename Func > @tzL4hy%^j  
struct functor_trait h}&1 7M  
  { bSgdVP-  
typedef typename Func::result_type result_type; $*q^7ME  
} ; S\<nCkE^  
对于无参数函数的版本: EAZLo;  
N4rDe]JnPR  
template < typename Ret > ~.&PQE$DF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X]+z:!  
  { "rU 2g  
typedef Ret result_type; #,B+&SK{  
} ; k.<OO  
对于单参数函数的版本: S2<evs1d  
BBDt^$  
template < typename Ret, typename V1 > !(nFq9~~Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A3eus  
  { b`& :`  
typedef Ret result_type; 5-2#H?:U  
} ; MN<uIqG  
对于双参数函数的版本: /v8yE9N_  
oxZXY]$y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P={8qln,X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _>RTef L5  
  { 4RL0@)0F  
typedef Ret result_type; |] cFsB#G  
} ; D*}_L   
等等。。。 iTc q=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [Ufx=BPx3  
}UX0 eI4  
template < typename Func > |f{(MMlj  
struct func_return T%O2=h\} E  
  { fV o7wp  
template < typename T > bvF-F$n%F  
  struct result_1 u#)ARCx,w  
  { .!Q*VTW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =g{Hs1W  
} ; ^^(!>n6r^  
d*R('0z{  
template < typename T1, typename T2 > @XQItc<  
  struct result_2 8>AST,  
  { V(wANvH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'dJ(x  
} ; 0HPqoen$  
} ; bwyj[:6l  
N}CeQ'l[R  
.1YiNmW=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jk} Dj0o  
D* QZR;D#.  
template < typename Func, typename aPicker > `G "&IQ8.  
class binder_1 7u<C&Z/  
  { P-?R\(QYtR  
Func fn; ICD; a  
aPicker pk; -jk-ve  
public : =`E{QCW  
Ft<B[bQ  
template < typename T > :rSCoi>K  
  struct result_1 ~%!"!Z4  
  {   |Sr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ('1]f?:M  
} ; "'*Qq@!3?  
W0k7(v)  
template < typename T1, typename T2 > m8<.TCIQ  
  struct result_2 %`\=qSf*  
  { Wa<SYJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2bAH)=  
} ; W *~[KdgC  
o2R&s@%0@B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q!y!=hI  
Nin7AOO  
template < typename T > 89P'WFOFK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (w1$m8`=  
  { 7bYN  
  return fn(pk(t)); l?O%yf`s  
} )7  M  
template < typename T1, typename T2 > tQ,3nI!|xF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gt\*9P   
  { tvcM< e20  
  return fn(pk(t1, t2)); B3Daw/G  
} (y5 ]]l  
} ; @cB6,iUr  
UO4z~  
:&J1#% t  
一目了然不是么? ,'%*z  
最后实现bind pM}n)Q!{3"  
'.*`PN5mDq  
#ba7r ]Xu  
template < typename Func, typename aPicker > ?wpl 88z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ImsyyeY]  
  { ypWhH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -\~HAnh  
} ~; vt{pk  
IVso/!   
2个以上参数的bind可以同理实现。 $f AZ^   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?X@uR5?{  
@dc4v_9  
十一. phoenix {r?+PQQ#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  L0>7v  
WZ N0`Od  
for_each(v.begin(), v.end(), <lP5}F87  
( >!PCEw<i  
do_ jIjW +D`  
[ +[7 DRT:  
  cout << _1 <<   " , " K>_~|ZN1C8  
] TJUYd9O4[  
.while_( -- _1), PQXCT|iJ  
cout << var( " \n " ) an)Z.x  
) 1pM>-"a8j  
); F7\nG}#s  
7_`_iymR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >6gduD!6I  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lyw)4;wt\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gg@Ew4L&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I[KAW"  
eE" *c>I  
2`A\'SM'4  
template < typename Cond, typename Actor > E=]$nE]b  
class do_while Dop,_94G  
  { 5`)[FCQ  
Cond cd; <q:2' 4o  
Actor act; 8TCbEPS@Q  
public : ZM_-g4[H  
template < typename T > FDTC?Ii O  
  struct result_1 $k^& X `  
  { =\g K<Xh  
  typedef int result_type; ^C~t)U  
} ; ;aDYw [  
Q|7;Zsd:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mV.26D<c  
\RmU6(;IQ  
template < typename T > 3j\Py'};  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !RwMUnp  
  { Dv}VmC""  
  do l}W"> yQ0  
    { $fwj8S7$  
  act(t); I @ D<rjR  
  } 3XhLn/@  
  while (cd(t)); &/$3>MD2`  
  return   0 ; P.3kcZ   
} P(B&*1X  
} ; B3Ws)nF"  
6 - IThC  
H={5>;8G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v*^'|QyM7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qv8B$}FU  
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。 q U^`fIa  
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。 ' pfkbmJ  
下面就是产生这个functor的类: },,K6*P  
@Uqcym.  
NW~`oc)NS  
template < typename Actor > .e|\Bf0P  
class do_while_actor UQq Qim  
  { 6OZ n7:)Y  
Actor act; S+u@ Q}  
public : ?:Rw[T@ l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M-A{{q   
QURpg/<U  
template < typename Cond > 9j<7KSj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RpzW-  
} ; 6A-nhvDP  
}*VRj;ff  
|M|>/U 8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bf/z T0  
最后,是那个do_ Xbc:Vr  
;M5]XCP k  
P]H4!}M  
class do_while_invoker vY]7oX+  
  { b"eG8  
public : !wIrI/P7#  
template < typename Actor > .F@ 2C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4K$_d,4`U  
  { R2y~+tko?  
  return do_while_actor < Actor > (act); s\.\z[1  
} ms#|Y l1/|  
} do_; i*e'eZ;)  
a>#]d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _^p\ u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8i^d*:R  
最后来说说怎么处理break和continue .s>.O6(^%  
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。 ( c +M"s  
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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