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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )RV.N}NU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uflRW+-2  
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, F7[ 55RcP  
EAafi <n  
_=l8e-6r  
3"afrA  
  class filler d h5%  
  { /`$9H|  
public : q$IgkL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Jd#g"a>zZ  
} ; zv/owK  
x[L/d"Wf  
>F7v'-*{  
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: vU|=" #  
|hGi8  
kD1[6cJ!=.  
+9Vp<(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )~@iM.}S2  
L WwWxerZ  
X|]&K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {Aq2}sRl{  
^}Vx5[  
VaKBS/y"  
~Psv[b=]  
二. 战前分析 uRIa Nwohv  
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。 !<'0 GOl  
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 Qn0 1ig  
(rFXzCI  
`wrN$&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +2X q+P  
  /* --------------------------------------------- */ wP-BaB$_  
vector < int *> vp( 10 ); 8/4i7oOC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i_<Uk8  
/* --------------------------------------------- */ R/5@*mv{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N-C=O  
/* --------------------------------------------- */ lHl1Ny\?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ? }t[  
  /* --------------------------------------------- */ &4]~s:F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #i6ZY^+ee  
/* --------------------------------------------- */ Iq/V[v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *Y"j 0Yob  
AE?G+:B  
2$S^3$k'  
fT$Fv  
看了之后,我们可以思考一些问题: FH Hi/yh  
1._1, _2是什么? (c3%rM m]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >U4hsr05  
2._1 = 1是在做什么? w&U>w@H^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4<c #3]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #@qd.,]2  
~m0l_:SF  
pXL@&]U+  
三. 动工 b Ag>;e(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j=>:{`*c  
/U1&#"P  
w]-,X`  
)$Tcip`  
template < typename T > O C qI  
class assignment -XcX1_  
  { bi =IIVlH  
T value; ??MF8 uv  
public : >o45vB4o  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2p6`@8*34  
template < typename T2 > Wa{()Cz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 85fv])\y  
} ; E 0k1yA  
7E 4Xvg+c  
HW,2x}[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vH`m W`=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aM2[<m}  
*Y!c6eA  
FXF#v>&  
zG%ZDH^82_  
  class holder 'OERW|BO  
  { Z3jtq-y  
public : 3B+ F'k&#  
template < typename T > Tw)"#Y!T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (txr%Z0E  
  { B^{87YR  
  return assignment < T > (t); "M`ehgCBr  
} 0SJ7QRo|K  
} ; CHZjK(a  
ptcG:  
kVG]zt2  
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: NEY b-#v  
h3z=tu['  
  static holder _1; xQKD1#y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }zK/43Vx  
P#8 ]m(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `;'fCO!  
而不用手动写一个函数对象。 0lyCk }c  
{1jywb }  
#c2InwZV  
s3., N|  
四. 问题分析 L.]mC !  
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。 9F*],#ng  
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。 .JJ^w!|>#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NbDfD3 1GK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G0u3*.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a%h'utF{[  
#_zd`s3k  
五. 问题1:一致性 Qey6E9eCA  
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?| DJm/:td  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t G{?  
x: Nd>Fb  
struct holder :2n(WXFFI  
  { *C0gpEf9S  
  // CYxrKW l:'  
  template < typename T > SdI/  
T &   operator ()( const T & r) const N]p|c3D  
  { <;?&<qMo,P  
  return (T & )r; aD5G0d?u  
} X?F$jX|c  
} ; uy,ySBY  
qZ39TTQ*p  
这样的话assignment也必须相应改动: JMT?+/Qbu  
kOe~0xoT@u  
template < typename Left, typename Right > .W>8bg'u9  
class assignment 7%(|)3"V  
  { B-OuBS,fwC  
Left l; T21SuM  
Right r; (\^)@Y  
public : Gn ]%'lrg'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fGv`.T_d  
template < typename T2 > ItoSORVV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HxVQeyOR  
} ; 9t$%Tc#Z  
=&- hU|ur  
同时,holder的operator=也需要改动: [SW@"C!  
,u,]ab  
template < typename T > $LPu_FJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MI!JZI$z5  
  { JMMsOA_]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J{Z-4y  
} zn |=Q$81  
C+WHg-l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ; md{T'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9u'hCi(  
3,K*r"=  
return l(rhs) = r; F7(~v2|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 GMw|@?:{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {d;eZt `  
.2xp.i{  
template < typename Tp > !n`ogzOh  
class constant_t =f)S=0UF  
  { VesO/xG<  
  const Tp t; o3;u*f0rWn  
public : X-Sso9/q.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EO|r   
template < typename T > ))n7.pB9/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NRS!Ox  
  { @"~Mglgw  
  return t; %qzpt{'?<  
} 6, Q{/  
} ; %Km_Sy[7']  
dkV%Pyj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n\2VrUQ)M  
下面就可以修改holder的operator=了 cLQvzd:h=  
/~_Cb= 7  
template < typename T > J! 4l-.-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '_n{+eR74  
  { dt"[5;_P`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VA _O0y2  
} 5L<}u` 0J  
?=<vC  
同时也要修改assignment的operator() pGi "*oZD  
@=c{GAj  
template < typename T2 > ?lxI& h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eiZv|?^0  
现在代码看起来就很一致了。 auP:r  
i3.8m=>  
六. 问题2:链式操作 [Cz.K?+#M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~Exd_c9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 KJa?TwnC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?ng?>!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7"f$;CN?~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `07u}]d8  
fB5Bh;K  
template < typename T > ay2 m!s Q  
struct result_1 M* W=v  
  { p[e|N;W8A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +w/Ax[K  
} ; Ep}KIBBO  
O.=~/!(  
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: {6<7M  
nzDS  
template < typename T > KQ/v](7 7  
struct   ref *DX6m  
  { vi6EI wZG  
typedef T & reference; }>xgzhdT  
} ; ~(B\X?v  
template < typename T > p5C sw5  
struct   ref < T &> ^(8 i` `V  
  { &86km FA  
typedef T & reference; !^ 6x64r  
} ; L{~L6:6An  
tc@U_>{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q*A2>0O  
\%NhggS*  
template < typename T > @+}Q<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )BTJs)E  
  { ]}9y>+>  
  return l(t) = r(t); #;H,`r  
} QB@qzgEJ!,  
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。 f? F i{m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8'*z>1ZS5  
BzA(yCu$:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "zw?AC6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ul[>LKFY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p;j$i6YJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t1B0M4x9  
最后的布局是: 6mEW*qp2F  
                Add `q eL$`  
              /   \ W.\HfJ74  
            Divide   5 xP'IyABx  
            /   \ 8N6a=[fv<  
          _1     3 ^lu)'z%6  
似乎一切都解决了?不。 AnPm5i.  
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。 xn@?CP`-y  
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。 v%&f00  
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: C3 0b}2  
iTD}gC  
template < typename Right > P1 (8foZA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const > Q@*o  
Right & rt) const (eJr-xZ/  
  { $t 1]w]}d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dqUhp_f2qK  
} F4 Ft~:a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U3lr<(r*  
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?AtOt@f  
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。 Q|gun}  
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。 $EviGZFAaR  
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。 ~<v.WP<:  
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? wXZ.D}d  
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: yixW>W}  
lIzJO$8cM  
template < class Action > [p!C+ |rro  
class picker : public Action gKb4n Nt  
  { ^Sy\<  
public : l$,l3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2t[c^J  
  // all the operator overloaded g,y`[dr  
} ; Jkm\{;  
r'&9'rir2  
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。 9aZ3W<N`M  
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: kc8GnKM&mc  
Q(k$HP  
template < typename Right > wc bs-arH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /GM-#q a  
  { Z mi<Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {yt]7^  
} W %R h2l  
r-N2*uYtu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f,M$>!$V  
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。 AV d  
o,\%c" mC  
template < typename T >   struct picker_maker O|y-nAZgU  
  { tO[+O=d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GetUCb%1  
} ; nZ\,ZqV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aE#ZTc=  
  {  h *%T2  
typedef picker < T > result; ,C&h~uRi#f  
} ; 6^{ hY^Z  
lBG* P>;  
下面总的结构就有了: 82J0t}:U  
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。 '12|:t&7  
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。 #Z$6> Xt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 & p_;&P_  
至此链式操作完美实现。 3<mv9U(  
 _&(ij(H  
87<y_P@{  
七. 问题3 mnmwO(.  
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。 oN `tZ;a  
w,}}mC)\*  
template < typename T1, typename T2 > p+8]H %  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7vj[ AOq3l  
  { f6|3| +  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &g& &-=7)  
} =l7LEkR  
sM5 w~R>Y  
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: TdQ^^{SRp  
r]HLO'<]  
template < typename T1, typename T2 > !%s7I ^f*  
struct result_2 "BFW&<1  
  { '|XP}V0I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X2@o"xU  
} ; $}KYpSV  
@{CpC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :>3&"T.  
这个差事就留给了holder自己。 U1q$B32  
    +:'Po.{"  
 v$tS 2N2  
template < int Order > cF(9[8c{  
class holder; :X4\4B*~  
template <> M9&tys[KX  
class holder < 1 > ~ml\|  
  { $s]@%6 f  
public : iMA)(ZS  
template < typename T > %BG5[ XQ7  
  struct result_1 _-!6@^+  
  { n/|/Womr  
  typedef T & result; epG;=\f}m`  
} ; R3@iN &  
template < typename T1, typename T2 > ^U`q1Pg5  
  struct result_2 <=7)t.  
  { ~IqT >  
  typedef T1 & result; s lI)"+6  
} ; &pba~X.u  
template < typename T > rSJ}qRXwU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =VY4y]V  
  { {VNeh  
  return (T & )r; ,3n}*"K  
}  C|lMXp\*  
template < typename T1, typename T2 > unX^MPpw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ncA2en?  
  { hT]p8m aRZ  
  return (T1 & )r1; {(q U n  
} ` q@~78`  
} ; EV(/@kN2  
A!Yqj~  
template <> eoL)gIM%  
class holder < 2 > +nZG!nP  
  { #-f^;=7  
public : 5-3gsy/Mo  
template < typename T > ^7''x,I  
  struct result_1 .XE]vo  
  { ?#[K&$}  
  typedef T & result; l2v}PALs  
} ; 3AL.UBj&}  
template < typename T1, typename T2 > $I/p6  
  struct result_2 Y$Ke{6 4  
  { /vV 0$vg  
  typedef T2 & result; ibAA:I,d  
} ; Hb$q}1+y  
template < typename T > mzw*6e2T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h/k`+  
  { nSC>x:jY5/  
  return (T & )r; X@G`AD'.M  
} 1k~jVC2VA  
template < typename T1, typename T2 > 8xv\Zj+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o{hKt?  
  { 0IdD   
  return (T2 & )r2; Wm,,OioK  
} evR=Z\ _  
} ; W6iIL:sp  
GkC88l9z  
S-H3UND"  
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> >。 W!(Q_B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xm-63U`w5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xV6j6k  
hf-S6PEsM  
return l(i, j) = r(i, j); ,]Ma ,2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dkLR Q   
1_QO>T'  
  return ( int & )i; :h3JDQe:.  
  return ( int & )j; xVe!  
最后执行i = j; CP'-CQ\Q  
可见,参数被正确的选择了。 7.t$#fzi  
"osYw\unI  
dWUu3  
Uoe?5Of(*  
A^7!+1*K+  
八. 中期总结 6{~I7!m"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O(d'8`8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k$>T(smh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !v`=EF.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cjW]Nw  
[Wh 43Z  
;$i'A&)OC  
)/JC.d#  
a=O!\J  
6p@ts`#  
九. 简化 %xRS9A 4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^n]s}t}csV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >']H)c'2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9<ayQ*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7ou^wt+%  
  +-*/&|^等 iI1t P  
2. 返回引用。 ]VME`]t`  
  =,各种复合赋值等 1}pR')YL[  
3. 返回固定类型。 'FhnSNT(4=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bsm,lx]bH^  
4. 原样返回。 qrkT7f  
  operator, [ n2udV  
5. 返回解引用的类型。 +=_Pl7?  
  operator*(单目) cPbz7  
6. 返回地址。 ZS+2.)A  
  operator&(单目) q|l|gY1g)  
7. 下表访问返回类型。 ^bG!k]U!2  
  operator[] +9X[gef8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AL0Rn e N  
  operator<<和operator>> i@* ^]'  
9& j]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \abl|;fj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S(6ZX>wv:  
#<o#kJL  
template < typename Left > K?4(ou  
struct value_return n3N"Ax  
  { dc)Gk  
template < typename T > X3[!xMij  
  struct result_1 :dzU]pk%0  
  { :m\KQ1sq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u_B SWhiW  
} ; hqPn~Tq  
q*O KA5  
template < typename T1, typename T2 > YYHm0pc  
  struct result_2 .IXwa,  
  { y#+o*(=fRE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?la_ +;m  
} ; f#5JAR  
} ; 8=~>B@'  
ShpnFuH  
5[_8N{QC;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o1Ln7r.  
zTLn*?  
下面我们来剥离functor中的operator() Sg-xm+iSDt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |BW,pT  
S2)S/ nf  
return l(t) op r(t) _LNPB$P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7;NV 1RV  
return op l(t) 2#3R]zIO  
return op l(t1, t2) u*{ _WL[(  
return l(t) op .a*$WGb  
return l(t1, t2) op 1' m $_  
return l(t)[r(t)] 9f\8oJQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %5%Wo(W'  
8:xo ~Vc  
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: AX+d?M  
单目: return f(l(t), r(t)); ''uI+>Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p/h&_^EXU  
双目: return f(l(t)); J|-HZ-Wk|J  
return f(l(t1, t2)); sFK<:ka  
下面就是f的实现,以operator/为例 {O) &5  
W#j,{&KVn  
struct meta_divide `Ny8u")=  
  { 1 1CJT  
template < typename T1, typename T2 > s?k[_|)!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) " 44?n <1  
  { &J$5+"/;X  
  return t1 / t2; Wi^rnr'S s  
} I?>T"nV +'  
} ; %%6 ('wi  
c'";3 6y  
这个工作可以让宏来做: dH|^\IQ  
31& .Lnq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u9w&q^0dqG  
template < typename T1, typename T2 > \ ,rQ)TT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x-&v|w'  
以后可以直接用  2p>SB/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y)}%SP>,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +o]BjgG  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Aw;vg/#~md  
'V#ew\  
&Fjilx'k  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1 ],, Ar5  
4Z9wzQ>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nM-SDVFM  
class unary_op : public Rettype DWQQ615i  
  { mndl~/  
    Left l; l-}5@D[  
public : RJwIN,&1.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *`Xx_   
}Y`<(V5:  
template < typename T > bpa O`[*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]31XX=  
      { Xe;(y "pR  
      return FuncType::execute(l(t)); 8Ql'(5|T  
    } bs EpET  
W'h0Zg  
    template < typename T1, typename T2 > S.|kg2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AYIz;BmWy  
      { {$YD-bqY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Cfo 8gX*  
    } Lo5@zNt%W  
} ; y[6&46r7D  
jUvA<r  
L~y tAZ,  
同样还可以申明一个binary_op 'h>5&=r  
lc7a@qnw   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~49N  
class binary_op : public Rettype /I'u/{KB  
  { 9+ l3 $  
    Left l; e~.?:7t  
Right r; k_>Fw>Y  
public : <3=qLm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NLZZMr  
DnsP7k.8T  
template < typename T > -{U>} Y)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <W59mweW#5  
      { 8<g#$(a_E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); exO#>th1  
    } [ []SkLZHg  
 G].__]  
    template < typename T1, typename T2 > Y%:0|utQC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F4E3c4 81  
      { lkH;N<U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `k]!6osZo  
    } E? eWv)//  
} ; Qy5Os?9"  
D?yE$_3>c  
H9VXsFTW  
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 |\|)j>[i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b>= Wq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >q@Sd  
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。 MiH}VfI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6w"( y~c1  
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。。。 !Nl.Vb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M*|VLOo=v  
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) }"?nU4q;S  
下面是修改过的unary_op Zxc7nLKF~  
(s$u_aq 77  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ? x"HX|n  
class unary_op Th^(f@.w  
  { N^ s!!Sbpq  
Left l; p&sK\   
  VkDS&g~Ws  
public : ,{{#a*nd  
!3I(4?G,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} daB l%a=  
8HFXxpt[G  
template < typename T > -*%!q$:  
  struct result_1  /MqXwUbO  
  { /pN'K5@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a We Bav}_  
} ; >*= =wlOB  
q)V1{B@  
template < typename T1, typename T2 > %U5P}  
  struct result_2 xshAr J&A  
  { 8VuZ,!WH#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !ASoXQRz  
} ; g+}s:9  
;EJPrDHTk  
template < typename T1, typename T2 > 0SMQDs5j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _2m[(P9d  
  { O~h94 B`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b H"}w$!>r  
} +~ 3w5.8  
NSS4v tA  
template < typename T > Du^x=;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UW hn1N  
  { ,rZn`9  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5:%..e`T  
} B6ed,($&  
g=xv+e  
} ; #7]o6  
W(2+z5z  
qE0FgqRB  
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 <mZrR3v'D  
好啦,现在才真正完美了。 Dd0Qp-:2  
现在在picker里面就可以这么添加了: \5Vp6^  
lk_s!<ni  
template < typename Right > [A"H/Qztk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'h^-t^:<>b  
  { #9$V 08  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +ze}0lrEL  
} CF|moc:;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8 "_Bq  
_Z+jQFKJ\8  
\P l,' 1%  
hdd>&?p3  
@PQrmn6w  
十. bind .pM &jni Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z 7s;F}=  
先来分析一下一段例子 3@^>#U   
hN gpp-  
-DP8NTl"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G la@l<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pbDw Lo]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &Y,Q>bu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -F"d0a,  
我们来写个简单的。 / R_ u\?k(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;TL(w7vK  
对于函数对象类的版本: 0)d?Y  
^\M dl  
template < typename Func > ,`<^F:xl  
struct functor_trait \|2t TvW,0  
  { \6 \hnP  
typedef typename Func::result_type result_type; S3u yn78hI  
} ; rI0)F  
对于无参数函数的版本: rIeM+h7Wn  
:E>&s9Yj?  
template < typename Ret > rH9uGm-*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]alh_U  
  { [_WI8~g Y  
typedef Ret result_type; g4N%PV8  
} ; jHAWK9fa  
对于单参数函数的版本: /M3y)K`^  
ku{XW8  
template < typename Ret, typename V1 > cz2,",+~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \F 3C=M@:  
  { M#OH Y *  
typedef Ret result_type; /Q?~Q0{)es  
} ; dgS4w@)@V;  
对于双参数函数的版本: )xB$LJM8  
dh&W;zs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2m_'z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1"}B]5!  
  { br0u@G  
typedef Ret result_type; p?Ed- S  
} ; sFLcOPj-%  
等等。。。 B?SNea,I4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LeY+p]n~  
'pan9PW  
template < typename Func > XwcMt r*  
struct func_return a3Y{lc#z}  
  { )ZH c$+fU  
template < typename T > &yE1U#J(  
  struct result_1 $+Vmwd;  
  { %=V"CJ$|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R N@^j  
} ;  bRNK.[|  
@ ]f3| >I  
template < typename T1, typename T2 > u7HvdLql  
  struct result_2 %yiD~&  
  { h$70H^r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9b1?W?"  
} ; Bi e?M  
} ; SD?BM-&~  
BI};"y  
`dDa}b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2\VAmPG.Zs  
Yx5J$!Ld  
template < typename Func, typename aPicker > !"Qb}g  
class binder_1 7Rnm%8?T  
  { F\5X7 ditD  
Func fn; WSQ[.C  
aPicker pk; #+9rjq:v#]  
public : R'SBd}1  
,eDD:#)$}  
template < typename T > wX ,h< \7  
  struct result_1 Y+g,pX  
  { .(|+oHg<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4r\*@rq  
} ; |xh&p(  
RdgVB G#Z1  
template < typename T1, typename T2 > X8Xn\E  
  struct result_2 V JDoH  
  { v dU%R\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a9=>r  
} ; 8lwFAiC8  
h3kaD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d<x1*a  
;hwzYXWF  
template < typename T > 3cqQL!Gm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cGNvEM(4AV  
  { y}N&/}M:}8  
  return fn(pk(t)); S ZlC4=6c  
} ic E|.[  
template < typename T1, typename T2 > .s2$al  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G}VDEC  
  { o@9+mM"B)  
  return fn(pk(t1, t2)); w?*z^y@  
} w$j{Hp6m  
} ; DzC Df@TB"  
C/G]v*MBQ  
aG(hs J)  
一目了然不是么? w9f _b3  
最后实现bind wK ?@.l)u  
2ev*CX6.  
@4drjT  
template < typename Func, typename aPicker > Z\Z,,g+WL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *YtB )6j  
  { Q(Gyq:L=>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ([R")~`(l2  
} _({@B`N}  
$W&:(&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zBY~lNB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t<638`{kk  
q$gz_nVq,b  
十一. phoenix E ] B7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D`pQ7  
F2;:vTA>  
for_each(v.begin(), v.end(), A1),el-^5  
( T#EFXHPr  
do_ #y 1Bx,  
[ #DFp[\)1  
  cout << _1 <<   " , " V}" g~=  
] ;+U<bqL6  
.while_( -- _1), 0{+.H_f`  
cout << var( " \n " ) nPFwPk8=M  
) e[1>(l}Ss  
); c.%.\al8oW  
XF*.Jg]  
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;jcUX_{  
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 m%QSapV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ObG=>WPJa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j6S"UwJjp  
q0&$7GH4  
G:IP? z]  
template < typename Cond, typename Actor > j1*f]va  
class do_while BT,b-= ;J-  
  { \X|sU:g  
Cond cd; yNCEz/4  
Actor act; Eectxyr?;N  
public : vXv;1T  
template < typename T > [AS}RV  
  struct result_1 dJ ~Zr)>  
  { lCIDBBjy^  
  typedef int result_type; Ez+Z[*C  
} ; l_{8+\`!  
epg#HNP7^Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J !HjeZ  
v2)g 1sXd  
template < typename T > < zOi4v0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Bjgr  
  { ;65D  
  do 7 oQ[FdRn*  
    { mi,&0xDe a  
  act(t); 9\JQ7$B  
  } SA;#aj}rV  
  while (cd(t)); Y?K{(szo ?  
  return   0 ; d2N:^vvvR  
} }TB(7bbd;  
} ; n,$z>  
!H@0MQ7  
g}x(hF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2% B'3>a  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -WJ?:?'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F$V/K&&W  
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。 !do?~$Og  
下面就是产生这个functor的类: +B}0=Ex$t  
][&9]omB  
LWfqEL -  
template < typename Actor > Gl}Qxv#$  
class do_while_actor j%IF2p2  
  { Oy57$  
Actor act; CGbwmPx  
public : L| hx arJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BlA[T%  
"IQ/LbOqm_  
template < typename Cond > =elpH^N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZcJ\ZbE|  
} ; hk[ %a$Y  
Oz: *LZ  
72W s K"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O%8EZyu  
最后,是那个do_ 9(4&KZpK  
R?o$Y6}5  
c!K]J  
class do_while_invoker *Hz^K0:8(  
  { f+_h !j  
public : Z?5V4F:f  
template < typename Actor > =O).Lx2J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "A$!, PX6  
  { t. ='/`!N  
  return do_while_actor < Actor > (act); #S]ER907  
} qOih`dla  
} do_; ar9]"s+'  
;r[@v347  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HlvuW(,x=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RTh`ENCKR  
最后来说说怎么处理break和continue (xHf4[[u  
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。 u&mS8i}  
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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