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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iEe#aO"D!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r-*l1([eW  
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, FbmsN)mv!%  
u9BjgK(M  
f0OgK<.>T  
:fhB*SYK  
  class filler *aI~W^N3  
  { 3XnE y +  
public : wBLsz/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZH!;z-R  
} ; sLNNcj(Cy>  
Y4`QK+~fH  
V>AS%lXj  
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: PaNeu1cO  
?x'w~;9R/  
NfOp=X?Y  
RFB(d=o5S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2HSb.&7-G  
#.o0mguU  
4Q$!c{Y r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h+5 @I%WX  
LGAX"/LX  
A4}#U=3tI  
.izf#r:<  
二. 战前分析 6vF/e#},  
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。 $Vsy%gA<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9?$RO[vo  
x`#22"m  
BK*z 4m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7r['  
  /* --------------------------------------------- */ 1EQvcw #  
vector < int *> vp( 10 ); ;KL9oV!<f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p+vh[+yp  
/* --------------------------------------------- */ C>NQ-w^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oikxg!0S  
/* --------------------------------------------- */ Et.j1M|g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~oo'ky*H!  
  /* --------------------------------------------- */  J+lGh9G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sSz%V[X WL  
/* --------------------------------------------- */ %/Bvy*X&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0lBat_<8  
ldYeX+J _  
{!MVc<G.  
an.`dBm  
看了之后,我们可以思考一些问题: oCbpK  
1._1, _2是什么? B2Qp}  
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。 jx'2N~$  
2._1 = 1是在做什么? V'C-'Ythwf  
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。 QE3ryD  
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。 <$Ztik1  
IKo;9|2U  
UDM yyVd  
三. 动工 4j{oaey  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?|lIXz  
6Etss!_  
%6Rn4J^^  
`/0u{[  
template < typename T > W-ez[raY  
class assignment `On3/gU|  
  { P,U$ %C!  
T value; RT/qcS^Oz  
public : t{6ap+%L  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^j[Ku  
template < typename T2 > X5 j=C]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ifvU"l  
} ; P2t_T'R}  
E0<)oQ0Xa>  
1 #q^uqO0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5N1}Ns  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EavX8r  
S*xhX1yUi  
@UV{:]f~e  
BKX 9 SL]  
  class holder bQ"N ;d)e  
  { 6< >SHw  
public : Ch7Egz l7?  
template < typename T > i%MA"I\9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `zY!`G  
  { @+:4J_N  
  return assignment < T > (t); gvGi %gq  
} %Ci^*zb  
} ; d@Q][7  
WcU@~05b  
QkL@JF]Re  
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: F3Dt7q  
ol<lCp  
  static holder _1; A4 5m)wQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mc:b U  
3p&jLFphL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7 v~ro  
而不用手动写一个函数对象。 ~#q;bS  
;:T9IL  
.&PzkqWZ  
Je@kiE  
四. 问题分析 kN.B/itvA  
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。 {"jd_b&  
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。 gApz:K[l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _YLUS$Zw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8kS~ENe?o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sl^n6N  
Mi?}S6bp  
五. 问题1:一致性 m:3J!1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S/fW/W*/}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CL1 oAk  
[%?y( q  
struct holder r :NH6tAL  
  { (A uPZ  
  // hbfsHT  
  template < typename T > ;_N"Fdl  
T &   operator ()( const T & r) const /BKtw8  
  { ]4o?BkL  
  return (T & )r; ,T{oy:rB  
} a,cC!   
} ; ~&KX-AC@  
sUbF Rq  
这样的话assignment也必须相应改动: }[v~&  
V^2-_V]8  
template < typename Left, typename Right > \K}aQKB/j  
class assignment 8YKQIt K  
  { o:9$UV[  
Left l; B2(,~^39  
Right r; b2s~%}T  
public : cix36MR_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f?maa5S  
template < typename T2 > ^j=bObaX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :XYy7xz<  
} ; JGgxAd{L  
B9^R8|V  
同时,holder的operator=也需要改动: <m]wi7  
CV3DMA  
template < typename T > 6c &Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Yf= FeH7"  
  { (bvoF5%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nB&j   
} { 8p\Y  
SK-W%t  
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。 v)+@XU2wZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "Yb y  
]Uh 1l.O  
return l(rhs) = r; ="dDA/,$VS  
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。 c&m9)r~zP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8&."uEOOU  
Dft%ip2  
template < typename Tp > M _(2sq  
class constant_t o%qkqK1  
  { Ia7D F'  
  const Tp t; 7kd|K b(  
public : OD|1c6+X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PU Cx]5  
template < typename T > ~K` 1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bjzx!OCpV  
  { Ow)R|/e /  
  return t; R&Ci/  
} .[(P  
} ; TY6 rwU  
eM }W6vIn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8[R1A  
下面就可以修改holder的operator=了 m8AAp1=  
]EN&SWh  
template < typename T > $20s]ywS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g`3H(PVg  
  { &h(g$-l?[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $"fzBM?5  
} ~6HDW  
e8q4O|I_  
同时也要修改assignment的operator() JO}?.4B  
,]q%/yxi  
template < typename T2 > %w:'!X><  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @n@g)`  
现在代码看起来就很一致了。 VYigxhP7  
:\bfGSD/gd  
六. 问题2:链式操作 {:)vwUe{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3]`mQm E  
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。 s.rT]  
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。 ;($1Z7j+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wT/6aJoX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct De]^&qw(  
?!7 SzLll  
template < typename T > c,$mWTC  
struct result_1 1Is%]6  
  { GA@ Ue9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; } # Xi`<{  
} ; S_5?U2%D  
(yGQa5v  
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: Hg whe=P  
jb3.W  
template < typename T > Spo +@G  
struct   ref G"> 0]LQ  
  { 2-s7cXs  
typedef T & reference; F[]&1  
} ; sg$4G:l  
template < typename T > 9U'[88  
struct   ref < T &> ,LZ(^ u  
  { 5~U:@Tp  
typedef T & reference; MS{{R +&  
} ; 74]a/'4  
blp=Hk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]QS](BbD:  
<jFSj=cIL  
template < typename T > =ybGb7?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zX~}]?|9  
  { WW6yFriuW  
  return l(t) = r(t); ~S;!T  
} Lzz) n%y5  
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。 !0Nf9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~p^7X2% !  
Q c3?}os2  
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 u-39r^`5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3agNBF2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SSQT;>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Bk@WW#b  
最后的布局是: {82rne `[  
                Add >%h7dC3h  
              /   \ R,b59,&3/  
            Divide   5 v F[CWV.  
            /   \ o8tS  
          _1     3 0[9I0YBJ  
似乎一切都解决了?不。 qguVaV4Y  
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。 bg1un@%!l  
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。 $m8leuo)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: O#G| ~'.,  
lR}%)3_k  
template < typename Right > _>i|s|aW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QT;Va#a  
Right & rt) const 1LyT7h  
  { k9&@(G[K3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )UP8#|$#T  
} )-q\aX$])  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eE9|F/-L  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 N5KEa]k1nw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^K.*.|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 xD0NZ~w%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H/`G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? a[i>;0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Xl?YB Z}  
R'Eq:Rv~;^  
template < class Action > piuKV U  
class picker : public Action B52H(sm  
  { o\60 n  
public : r`[B@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0\wiam-  
  // all the operator overloaded B kV(81"C  
} ; jN{Zw*  
H|K("AVP:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 e/@29  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: w%rg\E  
pZ\$50t&O  
template < typename Right > \gd6Yx^[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Xy!&^C` J`  
  { quRPg)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gDv$DB8-  
} - `4Ty*K  
ENyAF%6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  mmcdtVe  
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。 _4!{IdR  
N33AcV!*8  
template < typename T >   struct picker_maker 6?!I  
  { X(b1/lzA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FF3&Y^+^"  
} ; fCr\u6Tb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E\iJP^n  
  { |K)p]i+  
typedef picker < T > result; 5A,=vE  
} ; 3`ml; L?D  
9fMSAB+c%  
下面总的结构就有了: .?Auh2nr  
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。 .<dOED{v  
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。 /sV?JV[t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @`Wt4<  
至此链式操作完美实现。 -nG wuEngP  
itHM7d  
Ph Ttx(!  
七. 问题3 6J"(xT  
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。 X\mz+al>[  
IhwN],-V  
template < typename T1, typename T2 > x,f>X;04  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mlwdha0  
  { -)6;0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "8?TSm8  
} hMWo\qM  
?DRR+n _  
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: 7dHIW!OA  
 ;b|  
template < typename T1, typename T2 > tJz^DXqAc  
struct result_2 `1q|F9D  
  { Tm\OYYyk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E9L!)D]Y  
} ; NFV_+{X\  
BtID;^D z  
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? c(CJ{>F%  
这个差事就留给了holder自己。 `yx56  
    /L$NE$D} "  
~hzEKvs  
template < int Order > DUhT>,~]  
class holder; A'`P2Am  
template <> x RB7lV*  
class holder < 1 > z 7@ 'CJ  
  { j<@fT ewZ  
public : 9':/Sab:7v  
template < typename T > pW7kj&a_.  
  struct result_1 99EX8  
  { 0H<4+ *`K  
  typedef T & result; Y!aLf[x]  
} ; ^^eV4Y5`+  
template < typename T1, typename T2 > Bqp&2zg)@  
  struct result_2  -?Ejbko  
  { d _uF Y:  
  typedef T1 & result; g&XhQ.aa  
} ; BPqwDj W  
template < typename T > `[&v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'Nw6.5  
  { #]igB9Cf)w  
  return (T & )r; 4[Z1r~t\L  
} RpjSTV8Tkm  
template < typename T1, typename T2 > &62` Wr0C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7fUi?41XA  
  { I IYLA(  
  return (T1 & )r1; )#Y|ngZ_>  
} UFos E|r:  
} ; +*<K"H|,  
1aVgwAI  
template <> ThbP;CzI#  
class holder < 2 > (%.</|u  
  { EtJD'&  
public : F-$Kv-f  
template < typename T > bIq-1 Y(  
  struct result_1 <jg8y'm@0  
  { z}D#WWSxf  
  typedef T & result; @|Z*f\  
} ; yTP[,bM  
template < typename T1, typename T2 > 1ZKz3)K  
  struct result_2 S7Qen6lm  
  { tjt=N\;  
  typedef T2 & result; /m;O;2"  
} ; # .~.UHt  
template < typename T > 2}597Hb   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  H RWZ0 '  
  { juR  
  return (T & )r; jzT;,4poy  
} K7+^Yv\YQx  
template < typename T1, typename T2 > "i}Z(_7yr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t ]71  
  { [9w, WJL  
  return (T2 & )r2; jt/l,=9YK  
} #DrZ`Aq  
} ;  Pb*q;9  
s8{-c^G:R  
 on6<l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .0?ss0~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >\RDQ%z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vvx a.B  
'T6B_9GQ8  
return l(i, j) = r(i, j); Feh"!k <6k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kqQphKkL  
B #;s(O  
  return ( int & )i;  xh=FkY&d  
  return ( int & )j; gD,A9a(3  
最后执行i = j; >aX:gN  
可见,参数被正确的选择了。 3KDu!w@  
>t2]Ssi(  
{6-;P#Q0_  
,HQ1C8  
5?D1][  
八. 中期总结 q#l.A?rK\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: aB/{ %%o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6JUav."`~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3we.*\2$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xU#]w6  
z<FV1niE  
k];L!Fj1  
e?_c[`sg  
5?<|3  
h4J{jh.  
九. 简化 |TC3*Y  
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。 V]+o)A$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f_^ix  
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: ;bUJ+6f:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2O}s*C$Xav  
  +-*/&|^等 v+|@}9|Z  
2. 返回引用。 |`N$>9qN  
  =,各种复合赋值等 N02zPC 8  
3. 返回固定类型。 K<Yn_G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mrhsKmH  
4. 原样返回。 _%AJmt}  
  operator, Wm];pqN  
5. 返回解引用的类型。 a15,'v$O  
  operator*(单目) B]&Lh~Im  
6. 返回地址。 ;5,`Jpca  
  operator&(单目) <K|3Q'(S  
7. 下表访问返回类型。 ex0 kb  
  operator[] PR48~K,?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CnM+HN30o  
  operator<<和operator>> D? ^`(X P  
:u[ oc.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 48R]\B<R{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b'1/cY/!  
Q1P,=T@  
template < typename Left > *[XN.sb8E  
struct value_return xCDA1y;j  
  { AH"g^ gw~T  
template < typename T > XhJP87A  
  struct result_1 @5<]W+jk4  
  { e'}ePvN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bCJ<=X,g`K  
} ; ~(w=U *  
1]a*Oer}  
template < typename T1, typename T2 > _OyP>| L'  
  struct result_2 hfl%r9o  
  { b/a?\0^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6E)uu; 8  
} ; F^/~@^{P  
} ; gxBl1  
[Gh%nsH  
B^Rw?: hN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ="'rH.n #  
"jkw8UVz  
下面我们来剥离functor中的operator() QZ:]8MHl]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i'eYmm96Q  
 tH<9  
return l(t) op r(t) ovo?lE-a0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mGM inzf  
return op l(t) m!FM+kge  
return op l(t1, t2) 5~<a>>  
return l(t) op IPr*pQ{;c  
return l(t1, t2) op X r  
return l(t)[r(t)] _oMs `"4K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5JXzfc9rL  
7(nz<z p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <:kTTye|  
单目: return f(l(t), r(t)); `uaD.m$EJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cNuuzA  
双目: return f(l(t)); N9>'/jgZX  
return f(l(t1, t2)); sqMNon`5  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?,+C!R?  
>8F{lbEe  
struct meta_divide E980yXJR  
  { )Rm 'YmO  
template < typename T1, typename T2 > `E4!u=%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q7)]cY_  
  { cLN[o8 ZU  
  return t1 / t2; Z!s>AgH9u  
} goBKr: &]w  
} ; rH#c:BwSm  
0k] ju  
这个工作可以让宏来做: h M1&A  
mZ& \3m=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @wAr[.lZ  
template < typename T1, typename T2 > \ /ut~jf`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UG^?a  
以后可以直接用 5{!a+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J1u@A$4l?  
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 f)ucC$1=  
(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。。。) lO5gkOJ?  
Y9I #Q  
|({UV-`  
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 4%#V^??E  
9$4/frd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YWn6wzu%Vc  
class unary_op : public Rettype !X v2PdP  
  { c?V*X-   
    Left l; 5qeS|]^`  
public : R; Gl{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `|ck5DZT5L  
6S+K*/w  
template < typename T > yEw"8u'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X'3`Q S:!  
      { 4Q`=t &u  
      return FuncType::execute(l(t)); _n Iqy&<  
    } 4LB9w 21  
tl,x@['p`  
    template < typename T1, typename T2 > &d|VH y+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2A18hP`^  
      { LK-K_!F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x" :Bw;~  
    } =J[[>H'<d  
} ; Zc' >}X[G  
{pQ@0 b  
u;'<- _  
同样还可以申明一个binary_op ^&Rxui  
T$N08aju#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +(h6{e%)  
class binary_op : public Rettype Ivl^,{4  
  { 2*7s 9g  
    Left l; @y~BYiKs  
Right r; ]cGz~TN~  
public : j O5:{%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ym,Ot1  
n\8[G [M  
template < typename T > ]9yA0,z/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lo]B 5_en  
      { ~"<VUJ=Ly:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -R8!"~o  
    } coP$7Q .  
>!v,`O1  
    template < typename T1, typename T2 > g#KToOP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GYb2m"a)  
      { (=3&8$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); by:xD2 5  
    } >-@{vyoOy  
} ; % OfDTs  
-z~ V   
51;%\@=  
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  [k&s!Qp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 id[>!fQ=Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vdFQf ^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。 p ra-8z-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )]>Y*<s }  
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。。。 __zu- !v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Sy0s `\[  
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) [ sO<6?LY  
下面是修改过的unary_op <"|<)BGeI  
{msB+n~WZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "a`0w9Mm}  
class unary_op *,XJN_DKj  
  { s:Ql](/B#  
Left l; M(]|}%  
  n)?F 9Wap  
public : u1|Y;*  
2T2#HP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WZ V*J&  
\#oV<MR  
template < typename T > Ckl]fy@D}  
  struct result_1 JU2' ~chh  
  { )yH#*~X_   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I:>d@e/;  
} ; <x;[ H%  
5J2p^$s  
template < typename T1, typename T2 > q@"4Rbu6  
  struct result_2 "YvBb:Z>  
  { G C#95  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _itN.^  
} ; AJ1$$c  
z'}t@R#H  
template < typename T1, typename T2 > /s0VyUV=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 89e.\EH  
  { ;\&bvGj8V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f'yd {ihFp  
} e$+? v2.  
n\)f.}YD8d  
template < typename T > 1bAp{u&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mn{Rg>X  
  { j9fL0$+FI  
  return OpClass::execute(lt(t)); zs^\z Cb8  
} ?*5l}y=  
21k-ob1Y  
} ; xu pdjT%4  
?[fl$EG  
Z5^ UF2`Q  
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 |2]WA'q  
好啦,现在才真正完美了。 WaK{/6?T,  
现在在picker里面就可以这么添加了: }Ml z\'{  
7Qztc?XK  
template < typename Right > LZbHK.G=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "'dC>7*<  
  { >t<R6f_Q0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qpH-P8V   
} aj-uk(r  
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。 v+2q R0,LM  
Oes+na'^  
N P(?[W  
k <Sa<  
:[?o7%"  
十. bind WW/m /+  
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。 2/gj@>dt  
先来分析一下一段例子 T`DlOi]Z_  
rca"q[,  
F(n))`(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ",@g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xg#([}b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TKydOw@P"  
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。 |,~A9  
我们来写个简单的。 L}pFb@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PbH]K$mj{"  
对于函数对象类的版本: n>+W]I&E  
[5:7 WqB  
template < typename Func > @wZ_VE7B  
struct functor_trait S|h  m  
  { z4UQ:z@  
typedef typename Func::result_type result_type; `^h##WaXap  
} ; @G{DOxE*  
对于无参数函数的版本: |#kf.kN  
AiI# "  
template < typename Ret > ~Q\ZDMTK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +~AI(h  
  { (ZSSp1R v  
typedef Ret result_type; '0]_8Sy&  
} ; cuk}VZ  
对于单参数函数的版本: AUpC HG7  
At|tk  
template < typename Ret, typename V1 > laJ%fBWmbi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w~-d4MNM  
  { 9!C?2*>A P  
typedef Ret result_type; Z'kYf   
} ; d> AmM!J  
对于双参数函数的版本: iR=aYT~  
s*WfRY*=V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /T(~T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k&;L(D  
  { xf SvvCy  
typedef Ret result_type; } ~bOP^'  
} ; ar}759  
等等。。。 -"L6^IH7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &y?B&4|hM  
:Djp\ e6!  
template < typename Func > SSC!BcC1  
struct func_return MUl+Oy>  
  { b=l}|)a  
template < typename T > ]TOY_K8"z#  
  struct result_1 VX%\_@  
  { /L Tyiiz6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fs12<~+z  
} ; A1;t60z+q>  
nClU 5  
template < typename T1, typename T2 > Agf!6kh  
  struct result_2 >D aS*r  
  { 2p ,6=8^v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [: j_Y3-9  
} ; /_(Dq8^g@  
} ; M 4?3l  
V> SA3  
tB7aHZ|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &6EfybAt^_  
Br??Gdd  
template < typename Func, typename aPicker > SQk!o{  
class binder_1 ]x\wP7x  
  { d(XWt;KK  
Func fn; 96j2D8=w  
aPicker pk; ,#haai(  
public : wH<*  
1vb0G ;a;|  
template < typename T > >o7k%T|l$  
  struct result_1 3!x)LUWfWY  
  { = ByW`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uuB\~ #?T  
} ; \I]'6N=  
p}uw-$O  
template < typename T1, typename T2 > /#5ZP\e  
  struct result_2 JN!YRcj  
  { "bH ~CG:Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q<7n5kJ~  
} ; 2{N0.  |5  
0qd`Pf   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `^[ra% a  
kA0 ^~  
template < typename T > 6qf`P!7d]M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z_TK (;j  
  { yfrgYA  
  return fn(pk(t)); v/dcb%  
} *<1m 2t>.  
template < typename T1, typename T2 > UHWun I S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d8po`J#nb  
  { =t2epIr 5  
  return fn(pk(t1, t2)); NKws;/u  
} ImVe 71mh  
} ; G y2XjO8b  
|99eDgK,  
M\3!elp2z  
一目了然不是么? ovp>"VuC  
最后实现bind ^ z;pP  
C&gJP7UF  
[<hiOB  
template < typename Func, typename aPicker > l ki(_ @3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8:MYeE5  
  { cW\7yZh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "+AD+D  
} J2rH<Fd[up  
c 9@*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {Bx\Z0+'&  
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。 hSmM OS{  
gqG"t@Y+  
十一. phoenix Cpl)byb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sr4K-|@  
ORNE>6J H  
for_each(v.begin(), v.end(), ~7v^7;tT  
( whshjl?a  
do_ 2Xosj(H  
[ _4+1c5Q!  
  cout << _1 <<   " , " ~n?U{ RmH  
] 5:wf"3%%  
.while_( -- _1), 5VfP@{  
cout << var( " \n " ) :([,vO:  
) _19k@a  
);  I g`#U~  
-zt\we qA  
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: G>j/d7  
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 f 36rU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dO2cgY}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EHOdst  
M6>l%[  
4(NI-|q0  
template < typename Cond, typename Actor > yd k  
class do_while @gd-lcMYW  
  { PNq#o%q  
Cond cd;  f!<mI8H  
Actor act; Kmtr.]Nj  
public : ETtR*5Y 5  
template < typename T > =S,^"D\Z:  
  struct result_1 | zf||ju  
  { b\?`721BG  
  typedef int result_type; .*,ZcO  
} ; -{?Rq'H  
eUl[gHP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ()iJvf>@  
Y:wds=lA  
template < typename T > a[/p(O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pw,.*N3P  
  { E_? M&  
  do <]<50  
    { m~v Ie c  
  act(t);  EpiagCS  
  } |R4](  
  while (cd(t)); x/ez=yd*l  
  return   0 ; *\> &  
} +{s^"M2`  
} ; aaBBI S  
S"dQ@r9  
C9fJLCufC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3jQ |C=   
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。 I^o^@C  
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。 975KRnj  
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。 *m;L.r`5[  
下面就是产生这个functor的类: ?h5Y^}8Qg  
:=/DF  
;,<s'5icyg  
template < typename Actor > 7M4iBk4I  
class do_while_actor F>&8b^v bn  
  { !U91  
Actor act; pG (8VteH  
public : N.fIg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gce![<|ph  
V/03m3!q  
template < typename Cond > d"V^^I)yx&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !({[^[!  
} ; ]$7|1-&Y  
F/&&VSv>LO  
bv+PbK]iO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -v]7}[ .[  
最后,是那个do_ 4"GY0) Q  
p4/D%*G^`  
a^CIJ.P2  
class do_while_invoker my Po&"_ x  
  { uQ{M<%K  
public : J^u{7K,  
template < typename Actor > v"^G9u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rtPQ:CaA)?  
  { wy7f7zIa  
  return do_while_actor < Actor > (act); v +7<}  
} a{y ;Ub  
} do_; P:Bg()  
TG!sck4/-Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n|8fdiK#}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /m%;wH|6%  
最后来说说怎么处理break和continue 4kIy4x'*  
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。 OH&&d=~  
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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