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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mw%[qeL V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 co(fGp#!  
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, I NFz X  
ph5xW<VNP  
{jCu9 ]c!  
QvT-&|  
  class filler 0*'`%W+5  
  { tle K (^  
public : N:sECGS,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  G$cq   
} ; (D +{0 /  
E2ayK> ,  
A,A-5l<h]?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: EIVQu~,H  
^me}k{x  
OM#OPB rB  
!ktA"Jx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NUO,"Bqq  
FcbA)7dD  
Cvu8X&y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U3dR[*  
^FyvaO  
%i JU)N!  
[b\lcQ8O  
二. 战前分析 c Gaz$=/  
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。 _|Kv~\G!  
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 vVvt ]h  
.w*{=x0k  
oW\7q{l2)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wy0a2Ve  
  /* --------------------------------------------- */ 1V?Sj  
vector < int *> vp( 10 ); 6DiA2'{f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D2wgSrY  
/* --------------------------------------------- */ `'tw5}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D;#Yn M3  
/* --------------------------------------------- */ R'a5,zEo/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F.* snF  
  /* --------------------------------------------- */ (J) Rs`_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ezNE9g  
/* --------------------------------------------- */ OYRR'X.E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vN6]6nUOiT  
~Hs]}Xo  
w[$Wpae  
![."xHVeL  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]FnrbQ|  
1._1, _2是什么? 7 +W?Qo  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9@&Z`b_  
2._1 = 1是在做什么? ~IN$hKg^  
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。 QW"6]  
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。 e|+;j}^C  
a\ 2Myj  
K5c7>I%k  
三. 动工 5['B- Iw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O|g!Y(  
*fy`JC  
{G*:N[pJp  
E0?\DvA  
template < typename T > do?n /<@o  
class assignment ez<wEt S  
  { %A[p!U  
T value; o3[sF  
public : cX]{RVZo-/  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q)|LiCR,  
template < typename T2 > GLcZ=6)"'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '9F{.]  
} ; z E7ocul  
9+;f1nV  
^OcfM_4pN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 01d26`G$i~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment igbb=@QBJ  
p<nBS" /  
%'~<:>:"E  
~v,KI["o  
  class holder Z 5YW L4s  
  { :phD?\!w8t  
public : %a6]gsiv2<  
template < typename T > 9P >S[=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q,>F#A '  
  {  WD do{  
  return assignment < T > (t); z# ?w/NE  
} y Q @=\'  
} ; EqDYQ 7  
HG 6{`i  
[/,6O  
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: Rw^YTv  
jN[6JY1  
  static holder _1; 21EUP6}8j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )BTs *7 j  
:XY3TI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z00:59M4  
而不用手动写一个函数对象。 {%k;V ~  
/!uBk3x:  
s6h Wq&C  
e.YchGTQ  
四. 问题分析 !?M_%fNE  
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。 *R6eykp  
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。 X@4d~6k?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uR @Wv^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zdg{{|mm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 : MmXH&yR  
C>;8`6_!gU  
五. 问题1:一致性 p. ~jo  
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?| # i=^WN<V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nMvIL2:3  
B148wh#r  
struct holder BW\5RIWwE5  
  { KKXb,/  
  // U8Jj(]},_  
  template < typename T > 5BO!K$6  
T &   operator ()( const T & r) const j/ IZm)\  
  { %~VIxY|d  
  return (T & )r; @I.O T  
} {O oNhN9  
} ; toZI.cSg4  
n#'',4f  
这样的话assignment也必须相应改动: F+9`G[  
[bVP2j  
template < typename Left, typename Right > 0P/LW|16  
class assignment nhhJUN?8  
  { T.dO0$,Q@$  
Left l; ojqX#>0K  
Right r; #zD+DBTAu  
public : rbS= Ewk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !D5`8   
template < typename T2 > S^n4aBm\+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }4MG114j  
} ; sU!q~`; J  
?6]ZQ\,  
同时,holder的operator=也需要改动: |OT%,QT|  
;mxT >|z  
template < typename T > _[tBLGXD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _ILOA]ga#  
  { SO<K#HfE$?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Lcb5 9Cs6e  
} L6 # d  
M_)T=s *  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 vt=S0X^$yc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e|9Bzli{  
3A1kH` X^q  
return l(rhs) = r; Mxp4YQl  
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。 x G"p .  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NdQ?3'WJ  
6)j4 TH  
template < typename Tp > ^Wz{su2  
class constant_t yYtki  
  { EwZt/r  
  const Tp t;  )U`kU`+'  
public : Tj+WO6#V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5X-{|r3q  
template < typename T > !]T|=yw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '(>N gd[  
  { ?`}U|]c  
  return t; t\0JNi$2  
} Bv*h ?`Q  
} ; {IwYoRaXa  
m&8_i`%<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2yc\A3ft#  
下面就可以修改holder的operator=了 '|r !yAO6  
' ]Y:gmM"  
template < typename T > UG$i5PV%i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :9qB{rLi}  
  { v1rGq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }N!8i'suz9  
} @L7rE)AU.  
h {btT  
同时也要修改assignment的operator() j. cH,Y  
f& *E;l0  
template < typename T2 > r?7 ^@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $a1.c;NE'  
现在代码看起来就很一致了。 o LRio.u*  
XA%?35v~  
六. 问题2:链式操作 !4fL|0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YJ`>&AJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |Dli6KN  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 LYv2ll`XP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kXRD_B5&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l6O(+*6Us  
~C+T|  
template < typename T > #2iA-5  
struct result_1 #+ =afJ  
  { T;7|d5][  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2x CGr>X  
} ; 07&S^ X^/  
Pr'py  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 35et+9  
5#tvc4+)  
template < typename T > C5FtJquGN)  
struct   ref c-{]H8$v  
  { fN;y\!q5  
typedef T & reference; @wz7jzMi  
} ; mmti3Y  
template < typename T > l-rI|0D#  
struct   ref < T &> I(|{/{P,  
  { (>'d`^kjk  
typedef T & reference; 6zSN?0c  
} ; ZgtOy|?|  
7EUaf;d^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |H49 FL  
$TiAJ}:  
template < typename T > w}?\Q,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lC{m;V2  
  { Wit1WI;18  
  return l(t) = r(t); Pc-HQU  
} ygG9ht  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ektFk"W3A\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r\?*?sL  
iuRXeiG8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 UlR7_   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2t%)d9r32  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q&7Qht:ea:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 420K fVA  
最后的布局是: pw .(6"  
                Add QaV*}W  
              /   \ ~V4|DN[I  
            Divide   5 mJHX  
            /   \ ]b)(=-;>  
          _1     3 B Xp3u|t  
似乎一切都解决了?不。 J2-xnUa]7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6 AY%o nY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L'(^[vR(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: D!CGbP(  
OXo-(HLE  
template < typename Right > @g{ " E6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,wjL3c  
Right & rt) const W\/0&H\i  
  { .x&>H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X9>ujgK  
} Fc Cxr@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n!2|;|$}Z  
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。 i?]!8Ji  
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。 @%K 8 oYK  
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。 m`|+_{4[n  
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。 j56Y,Tm  
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? #&^+hx|  
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: uPpP")  
6+>rf{5P7  
template < class Action > ft5Bk'ZJ  
class picker : public Action `|4{|X*U.  
  { 6FfDif  
public : q~Ud>{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .%o:kq@B  
  // all the operator overloaded NGxuwHIQ8  
} ; B dSTB"  
Y\lBPp0{\v  
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。 jWQB~XQY  
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: cIH`,bR  
MFVFr "  
template < typename Right > aLr^uce]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i ):el=  
  { *GA#.$n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `7NgQ*g.d/  
} ;YB8X&H$  
0xsvxH"*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3x#G SS  
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。 >Kx l+F  
K_xn>  
template < typename T >   struct picker_maker CZ @M~Si_  
  { oR~+s &c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SngV<J>zR  
} ; 0\/7[nwS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /H)l\m +  
  { )K}b,X`($  
typedef picker < T > result; cWm.']  
} ; nV'B!q  
i^=an?}/  
下面总的结构就有了: f,$FrI,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3B,nHU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L\"$R":3{d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .UJk0%1  
至此链式操作完美实现。 "5@Y\L  
wM><DrQ  
=w8*n2  
七. 问题3 >k:)'*  
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。 ,5q^/h  
t ;[Me0  
template < typename T1, typename T2 > t.m $|M>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z*FlZLHY  
  { Ih{~?(V$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T_r[#j  
} *rWE.4=&  
?Hy++  
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: B]jh$@  
i cZQv]  
template < typename T1, typename T2 > ,L`qV  
struct result_2 r/PsFv{8  
  { 3#dUQ1qo6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'oo]oeJ-  
} ; v5&WW?IBQ  
eudPp"Km  
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? \HRQSfGt  
这个差事就留给了holder自己。 n32?GRp  
    mv5!fp_*7  
3b|.L Jz+  
template < int Order > " <=^Sm  
class holder; S6cSeRmw  
template <> u+{5c5_  
class holder < 1 > r,F'Jd5  
  { DK:d'zb  
public : p/@z4TCNX  
template < typename T > {`-EX  
  struct result_1 IUzRE?Kzf  
  { bBjVot  
  typedef T & result; `OduBUI]]  
} ; Y5K!DMK Y  
template < typename T1, typename T2 > ')_jK',1  
  struct result_2 X]`\NNx  
  { 5^ pQ=Sgt  
  typedef T1 & result; eK]GyY/Y  
} ; CvlAn7r,@  
template < typename T > ofS9h*wrJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c sYICLj  
  { m^p Q55,   
  return (T & )r; fz<Y9h=  
} _oR6^#5#  
template < typename T1, typename T2 > 5o&L|7]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \@5W&Be^  
  { $U!w#|&  
  return (T1 & )r1; x`a@h\ n  
} <OpiD%Ctx  
} ; u K 8 r  
.2OP>:9F  
template <> 0(teplo&P  
class holder < 2 > OS,-dG(  
  { nQ8EV>j2  
public : =_=jXWOQv  
template < typename T > F*} b),  
  struct result_1 KPKby?qQ^  
  { yl|+D]  
  typedef T & result; |IZG `3  
} ;  c,x2   
template < typename T1, typename T2 > ;u , 5 2  
  struct result_2 n1$p esr  
  { 2_UH,n  
  typedef T2 & result; t'~:me!  
} ; B,}%1+*  
template < typename T > {?,:M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9'O<d/xj/  
  { ~bvx<:8*%  
  return (T & )r; vw3%u+Z&  
} B f[D&O  
template < typename T1, typename T2 > &AA u:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MiN68x9  
  { Ro?yCy:L'  
  return (T2 & )r2; 76xgExOU?C  
} =yk#z84<  
} ; ;9d(GP}eE  
V.;0F%zks5  
`Q}.9s_ri  
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> >。 k?1cxY s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }i?P( Au  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: POx~m  
:Ruj;j  
return l(i, j) = r(i, j); jt;68SA P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6]na#<  
{{:MJ\_"h_  
  return ( int & )i; ("wPkm^  
  return ( int & )j; kf^Wzp  
最后执行i = j; E/Y.f  
可见,参数被正确的选择了。 0A\o8T.12  
2qw~hWX  
e(j"u;=  
WF_G GF{  
6$2)m;| XY  
八. 中期总结 n6 )  
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: ptYQP^6S[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7 -bU9{5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7J##IH+z35  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Oxy. V+R  
Kq{9 :G  
eRC@b^~  
mi i9eZ  
aZ#c_Q#gZ  
=OTwP  
九. 简化 }4\>q$8'  
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。 m &c8@-T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fpl<2eBg4  
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: ,c}Q;eYc3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H#G'q_uHH  
  +-*/&|^等 PJ9JRG7j  
2. 返回引用。 Va?wG3w  
  =,各种复合赋值等 znX2W0V  
3. 返回固定类型。 L<5go\!bV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CQ6Z[hLWF  
4. 原样返回。 k2p{<SO;  
  operator, GXJJOy1"!  
5. 返回解引用的类型。 ln#Lx&r;|  
  operator*(单目) A.*}<  
6. 返回地址。 TE^BfAw@  
  operator&(单目) Uo5l =\  
7. 下表访问返回类型。 b'uH4[zX%  
  operator[] kQwBrb 4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EVrOu""  
  operator<<和operator>> =@&]PYv  
&\`=}hB  
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。 0|HD(d`a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qzsS"=5  
pOpie5)7X  
template < typename Left > v6TH-  
struct value_return $v$~.  
  { E.4`aJ@>d  
template < typename T > <wc=SMmO  
  struct result_1 ?,TON5Fl-  
  {  jats)!:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9Jaek_A`  
} ; X{<j%PdC  
OV Iu&6#  
template < typename T1, typename T2 > a*KB'u6&  
  struct result_2 cPkN)+K  
  { dy#dug6j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z_cTuu0'  
} ; m?>$!B4jFB  
} ; ES<"YF  
a/{T;=_GY  
teQ%t~PJ-&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 66Huqo  
R/A40i  
下面我们来剥离functor中的operator() q?e97a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~g~z"!K  
VctAQ|h^  
return l(t) op r(t) DpoRR`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b:Wl B[5  
return op l(t) -D`*$rp,  
return op l(t1, t2) TBvv(_  
return l(t) op 4Ts5*_  
return l(t1, t2) op 83Bp_K2\  
return l(t)[r(t)] e(,sFhR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r8}GiP0|  
RWz^ MV5K  
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: *GTCVxu  
单目: return f(l(t), r(t)); v.c2(w/P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); } |(KI  
双目: return f(l(t)); 0r.*7aXu  
return f(l(t1, t2)); DU|0#z=*t5  
下面就是f的实现,以operator/为例 A#f@0W:  
Tr-gdX ;  
struct meta_divide )1Z*kY?f!  
  { Z~9\7QJn  
template < typename T1, typename T2 > w-"o?;)a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %, XyhS5[o  
  { yv[ s)c}  
  return t1 / t2; ^kzw/. I{  
} W,}HQ  
} ; $ GL$ iA  
U;LbP -{B  
这个工作可以让宏来做: 5kofO  
oost}%WxN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sz.jv#Y  
template < typename T1, typename T2 > \ =pF 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #,0%g 1  
以后可以直接用 a)`b;]+9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0' @^PzX  
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 ~ubGx  
(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。。。) )R<hYd  
gV9 1=Pj  
>s1'I:8  
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 bN8GRK )  
kViX FPW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CZS{^6Ye  
class unary_op : public Rettype )K4 |-<i  
  { a.y_o50#T  
    Left l; S=n,unn#t  
public : ?ye) &  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %S]H  
4Sfv  
template < typename T > e@Q<hb0<eU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2fu|X#R  
      { |nk&ir6  
      return FuncType::execute(l(t)); W8'cAY  
    } !=V>DgmW  
[ft#zxCJ  
    template < typename T1, typename T2 > ,q]W i#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S2HGf~rE  
      { &s>HiL>f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1l"A7 V  
    } zC\ pd#  
} ; k`F$aQV9`  
Q?B5@J  
)F,H(LblH  
同样还可以申明一个binary_op jV;&*4if  
zZ3,e L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <iajtq<Z  
class binary_op : public Rettype DK}k||-  
  { q.`+d[Q2  
    Left l; z)='MKrEt-  
Right r; G,FYj'<!7,  
public : #DXC 6f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )c b e 4  
]j(2FM)#  
template < typename T > BSY2\AL p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > nDx)!I  
      { ^,]'Ut  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }nvH Eo  
    } ,[7 1,zs  
,a9<\bd)  
    template < typename T1, typename T2 > Vv~rgNh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,^3eMn  
      { {s6;6>-kPW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Iw(deD  
    } [cv7s=U%  
} ; (%ra~s?  
ZRf-V9  
g4cmYg3  
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 lpQsmd#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~+d?d6*c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ( {ads_l  
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。 "45O!AjP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &~ QQZ]q6  
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。。。 s PYG?P(l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R?a)2jl  
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) I8;pMr6  
下面是修改过的unary_op |kyxa2F{  
wrv-"%u)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?vuM'UH-  
class unary_op WX&Man!f  
  { WHk/Rg%<  
Left l; axW3#3#`  
  #"&h'V  
public : 8;mn7XX  
Fy3&Emu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |#q5#@,  
J)vP<.3:  
template < typename T > -g(&5._,ZW  
  struct result_1 4J Bm|Pf(  
  { {|c <8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |v#N  
} ; Adp:O"-H1o  
3U9]&7^  
template < typename T1, typename T2 > (" <3w2Vlh  
  struct result_2 ^o}!=aMr  
  { Pf5RlpL:p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &2C6q04b  
} ; NTS tk{s,  
+h_'hz&HlS  
template < typename T1, typename T2 > Me;@/;c(   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tz \7,yGT  
  {  m/gl7+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p8o ~  
} jU |0!]  
Y4e64`V)  
template < typename T > gO_{(\w*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KoZ" yD  
  { h<U<K O  
  return OpClass::execute(lt(t)); S'#KPzy.  
} ye=*m  
R h zf.kp  
} ; vU0j!XqE  
0Aw.aQ~E8i  
zc>/1>?M  
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 ac%%*HN,  
好啦,现在才真正完美了。 o<ak&LX`9  
现在在picker里面就可以这么添加了: e0Cr>I5/e  
??0C"8:[  
template < typename Right > ":E 7#9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :M)B#@ c=  
  { 6C@,&2<yK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g N76  
} Jy?s'tc  
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。 w|!>>W6J  
)_N|r$i\  
(yIl]ZN*  
$o"S zy  
V1 T?T9m  
十. bind U?97yc\$  
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。 :c3}J<Z  
先来分析一下一段例子 Nv}'"V>  
^vmT=f;TM  
F!OVx<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0PO'9#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [u\E*8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rlTCVmE8[  
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。 1Y!" C  
我们来写个简单的。 gBfYm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZLw7-H6Fh  
对于函数对象类的版本: f(~xdR))eh  
M7!>-P  
template < typename Func > %>B?WR\yE  
struct functor_trait -02c I}e  
  { gp'9Pf;\[  
typedef typename Func::result_type result_type; I} a`11xb`  
} ; 3;( ;'5|Z  
对于无参数函数的版本: ?n<b:oO  
I:l<t*  
template < typename Ret > 2Pn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /T&z :st0  
  { TD:NL4dm  
typedef Ret result_type; pwAawm  
} ; KLD)h,]  
对于单参数函数的版本: 0; GnR0  
aHx(~&hRcL  
template < typename Ret, typename V1 > j]th6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OCmF/B_  
  { 6' }oo'#~  
typedef Ret result_type; .v;$sst5y  
} ; >a7'_n_o  
对于双参数函数的版本: ~Z-M?8:  
): HjpJvF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4TcKs}z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &1)4B  
  { 1Q1NircJ  
typedef Ret result_type; ,>%2`Z)  
} ; A*#.7Np!"  
等等。。。 1sp>UBG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j}R!'m(P'  
G?$|aQ0j  
template < typename Func > ?u.&BP  
struct func_return , 6 P:S7  
  { tUouO0_l  
template < typename T > /W&Ro5-  
  struct result_1 >xQgCOi  
  { 'L|& qy@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MzZYzz  
} ; QCB2&lN\&L  
\; ! oG  
template < typename T1, typename T2 > |"h# Q[3  
  struct result_2 0G`_dMN  
  { x<^+nTzN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y+5nn  
} ; 8|k r|l  
} ; kDJ $kv  
wGdnv}#  
{(;dHF%{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mLApF5Hy  
I\djZG$s;N  
template < typename Func, typename aPicker > H]&a}WQ_  
class binder_1 c'M#va  
  { #x-@ >{1k&  
Func fn;  1@Abs  
aPicker pk; +vOlA#t%Z  
public : T"7Ue  
Hl`S\  
template < typename T > tPu0r],`o  
  struct result_1 sb"z=4  
  { So>P)d$8+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uY jE)"  
} ; _IzJxAcJ  
y+b4s Ff  
template < typename T1, typename T2 > 9gNQ,c \gT  
  struct result_2 <vxj*M;  
  { 7)&}riQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _'pow&w~  
} ; $="t7C9S  
2R9AYI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 533n z8&9@  
~uqpF-.  
template < typename T > &+V6mH9m@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z*&y8;vUQ  
  { n8W+q~sW%  
  return fn(pk(t)); N-XOPwx'  
} /5cFa  
template < typename T1, typename T2 > 6mcxp+lm|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _}MO.&Y  
  { ?,G CR1|4  
  return fn(pk(t1, t2)); 7&oT} Z  
} pxm{?eBz  
} ; cp D=9k!*K  
U caLi&  
g\9I&z~?  
一目了然不是么? "rhU2jT=c  
最后实现bind OZ{YQ}t{^1  
R9=K/  
I+nKaN+8i  
template < typename Func, typename aPicker > Dn{ hU $*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ik{[BRzUgt  
  { u,h,;'J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yX%q7ex  
} ODS8bD0!i  
5:3%RTLG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QuG=am?l`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &T7|f!y  
uZ[7[mK}n7  
十一. phoenix Fh2$,$ 2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yb 7  
LOm*=MVex  
for_each(v.begin(), v.end(), : ?K}.Kb  
( "9mVBa|Q  
do_ Kob i!  
[ rByC6HV"  
  cout << _1 <<   " , " NBLiwL37{  
] eK<X7m^  
.while_( -- _1), a4'KiA2r  
cout << var( " \n " ) SZ/}2_;  
) $bf&ct*$h  
); .MoOjx?  
&G#LQl  
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: N0Y$QWr_$  
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 DV={bcQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l/=2P_8+Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E cS+/  
{_#~&IQ  
w$ zX.;s  
template < typename Cond, typename Actor > :0G_n\  
class do_while 5|T[:m  
  { J<p.J3I  
Cond cd; ;3 N0)  
Actor act; (#|CL/&  
public : HIK" Ce  
template < typename T > tyEa5sy4  
  struct result_1 ;m/h?Y~  
  { v|\<N!g  
  typedef int result_type; 7(ni_|$|  
} ; M @|n"(P  
Iq76JJuCb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} = [N= mC  
&m=GkK  
template < typename T > %kS4v,I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1z .  
  { {ylY"FA  
  do +"sjkdum1  
    { VR8 kY&  
  act(t); ^Y;}GeA,  
  } gD13(G98  
  while (cd(t)); W6e,S[J^FY  
  return   0 ; J^!2F}:  
} *3uBS2Ld  
} ; E{LLxGAEZ  
4AIo,{(  
OouIV3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :\!D 6\o6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ofx]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QR ?JN\%?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 t2L }  
下面就是产生这个functor的类: \ oY/hT_  
O/(QLgUr  
&["s/!O1R  
template < typename Actor > s6U$]9 `  
class do_while_actor xj ?#]GR  
  { C`J>Gm  
Actor act; Oc6_x46S4  
public : N$!aP/b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +jEtu[ ;  
; ,vGw <|o  
template < typename Cond > {Vw\#/,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^vj}  
} ; X7bS{GT  
Kl Kk?6 >  
&H4Y`xV^=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )Ja&Y  
最后,是那个do_ /e:kBjysJ  
@TQzF-%#7  
H@'f=Y*D  
class do_while_invoker '^{:HR#i  
  { aPwUC:>`D  
public : /<R[X>]<F  
template < typename Actor > :Rroz]*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JK/gq}c  
  { 1_jd1 UT  
  return do_while_actor < Actor > (act); yrF"`/zv6|  
} nI es}n:  
} do_; joRrsxFU  
=pCO1<wR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hrg~<-.La  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ${F4x"x  
最后来说说怎么处理break和continue +T/T\[  
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。 4Zn"K}q  
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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