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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |VQmB/a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YuFR*W;$  
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, (Fs{~4T  
J+r:7NvZ  
%3@-. =  
tZan1C%p>  
  class filler <BjrW]pM  
  { ][`%vj9r  
public : E_T!|Q.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RJOW#e :  
} ; p,7, tx  
\@m^w"Ij  
_(F8}s  
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: ubUVxYD?  
]8CgHT[^7  
qrufnu5cC  
P$5K[Y4f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VMH^jCFp  
20cEE>  
':!aFMj^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e-*-91D  
do:IkjU~  
C1o^$Q|j  
cG,zO-H  
二. 战前分析 r$W%d[pB  
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。 /X%+z5  
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 OTzuOP 8  
u7lO2 C7  
y~^-I5!_ u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $rm/{i_7  
  /* --------------------------------------------- */ D|$Fw5!^k6  
vector < int *> vp( 10 ); y_r(06"z1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n}/4em?  
/* --------------------------------------------- */ M< /  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tn}MKo  
/* --------------------------------------------- */ .zv BV_I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B}0!b7!  
  /* --------------------------------------------- */ q5{h@}|M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .I.B,wH8  
/* --------------------------------------------- */ 2]=`^rC*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n+S&[Y  
bX>R9i$  
S?#6{rx  
tE,& G-jU  
看了之后,我们可以思考一些问题: EYA=fU  
1._1, _2是什么? '}$$0S.DC  
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。 8p]9A,Uq&  
2._1 = 1是在做什么? 9;NXzO27  
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。 0ZJj5<U  
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。 ($-m}UF\/  
 zPN:)  
Raf(m,o(  
三. 动工 9e Fj+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %`*On~  
quRTA"!E  
K/K|[=bl  
nF$HWp&gt  
template < typename T > :0Z\-7iK  
class assignment ih-J{1  
  { 2'u%  
T value; fZrh_^yH  
public : LGK@taw^  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kc, i$FH  
template < typename T2 > L~AU4Q0o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "SRS{-p0  
} ; a |#TnSk  
9{ #5~WP  
N&^zXY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7}vI/?r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kpXxg: c  
zd/kr  
b0Dco0U(  
Zz"8  
  class holder EjMVlZC>  
  { 4w)>}  
public : 4AMe>s  
template < typename T > b!bg sd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UE/JV_/S;  
  { E^A S65%bL  
  return assignment < T > (t); PQp/ &D4K  
} 0TZB}c#qT  
} ; sUU[QP-  
LI].*n/v  
Q[ ?R{w6  
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: "By$!R-&  
tQas_K5  
  static holder _1; KWojMPs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RLZfXXMn  
)ZI#F]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Em !%3C1r  
而不用手动写一个函数对象。 "$pbK:  
u`D _  
4}s'xMT!  
OTl9MwW  
四. 问题分析 .>z1BP:(  
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。 YgdQC(ib  
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。 ?5J>]: +ZZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "YaT1` Kr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8i5S }  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {xeJO:M3/  
wl&T9O;?  
五. 问题1:一致性 'v9M``  
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?| zw+RDo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M\-[C!h,  
=fJU+N+<  
struct holder &,yF{9$G  
  { h3-^RE5\`S  
  // -+Ot' ^  
  template < typename T > tDRo)z  
T &   operator ()( const T & r) const }xBDyr63  
  { bN7m[GRO.  
  return (T & )r; A*~G[KC3(  
} (Gw*x sn1  
} ; TgaxZW  
J e,o(:  
这样的话assignment也必须相应改动: y0`; br\X  
]tf`[bINP  
template < typename Left, typename Right > _",< at  
class assignment L]8z6]j*  
  { 4\5i}MIS0  
Left l; heL`"Y2'y>  
Right r; IT{c:jo1{`  
public : PpKjjA<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zyhM*eM.7  
template < typename T2 > ]A5Y/dd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >KL=(3:":p  
} ; Hqs!L`oW)  
BGxwPJd  
同时,holder的operator=也需要改动: ~^jPE)  
K1^7v}P  
template < typename T > ^ghYi|kQq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n~]"sTC}&  
  { &bz% @p;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Km $o@  
} g(W+[kj)  
tjt^R$[@  
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。 pS |K[:5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9TQVgkW  
|9=A"092{  
return l(rhs) = r; &+&@;2  
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。 LRts W(A/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !^&VZh  
9 :Oz-b  
template < typename Tp > oKsArZG  
class constant_t 3>^]r jFw  
  { 2|=hF9  
  const Tp t; 3qn_9f]  
public : ch :rAx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &3Yj2 Fw  
template < typename T > u*): D~A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }6!/Nb  
  { C#nT@;VO5  
  return t; 2.I|8d[  
} |T@SlNi]  
} ; |=*)a2  
v@tEHRadz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gT0yI ;g]  
下面就可以修改holder的operator=了 NXFi*  
D\b$$z]q  
template < typename T > Y(bB7tR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vj9X6u}{  
  { bsDA&~)s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ((+XzV>  
} r'jUB^E  
n"T ^  
同时也要修改assignment的operator() tp}/>gU!  
cI'n[G  
template < typename T2 > 9Y'pT.Gy b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EW(bM^dk}  
现在代码看起来就很一致了。 RSh_~qMX  
vReX7  
六. 问题2:链式操作 N-?5[T"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +T@BOYhgq  
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。 D<d, 9S,)  
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 5X}CCQ  
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。 lUB?eQuN_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &`@YdZtd"  
u+r!;-0i  
template < typename T > Ao8ua|:  
struct result_1 Y4 HN1  
  { :\P@c(c{^C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8 E\zjT!#\  
} ; PVp>L*|BZ;  
<+g77NL  
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: i7-~"g  
^J#*sn  
template < typename T > pT->qQ3;  
struct   ref S xJ&5q  
  { A~PR  
typedef T & reference; TT/H"Ri}Jp  
} ; zUL,~u  
template < typename T > QF/_?Tm4  
struct   ref < T &> zP%s]>hH  
  { /HLI9  
typedef T & reference; sFz0:SqhE  
} ; 3?a`@C&x  
wQUl!s7M;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &&9 |;0 <  
NOQ^HEi  
template < typename T >  x)Bbo9J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;&O?4?@4  
  { p"p~Bx  
  return l(t) = r(t); a%B&F|u  
} h8asj0  
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。 wpM2{NTP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6wh PW .  
} 7 o!  
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 4F|79U #  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xj;:B( i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K<*6E@+i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aE5-b ub c  
最后的布局是: KJ'ID  
                Add qx5`lm~L  
              /   \ 'Gl~P><e  
            Divide   5 z1Bi#/i  
            /   \ \L(cFjLIl  
          _1     3 |qn 2b=  
似乎一切都解决了?不。  C7ivA h  
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。 ]5"k%v|  
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。 t<Yi!6  
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: "jum*<QZz  
PiKP.  
template < typename Right > o@zxzZWg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :TU|:2+  
Right & rt) const aNEah  
  { z qq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VQHB}Y@^  
} vd[7Pxe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '_G\_h}5  
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。 q k^FyZ<  
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。 I;t@wbY,  
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。 tJ6@Ot  
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。 '-%1ILK$3r  
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? .@,t}:lD  
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: d#0:U Y%~  
z9ADF(J?0'  
template < class Action > ]@Zv94Z(  
class picker : public Action 6i[Ts0H%<!  
  { UA8hYWRP  
public : losqc *|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [ @eA o>  
  // all the operator overloaded P0.cF]<m  
} ; 7?=^0?a  
XG.[C>  
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。 V+"%BrM  
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: `xBoNQai  
^f! M"@  
template < typename Right > %, psUOY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |&=-Nm  
  { 2nkA%^tR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =8T!ldVxES  
} nv:Qd\UM  
v]V N'Hs?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k\#;  
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。 RJWO h  
H:c5 q0O^x  
template < typename T >   struct picker_maker 9i5?J]o^  
  { (lM,'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X 61|:E  
} ; ;98&5X\u<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [nO3%7t@  
  { $K^l=X  
typedef picker < T > result; #h[>RtP:  
} ; o%?)};o  
w[-)c6JyE  
下面总的结构就有了: wN!\$i@E:  
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。 * hs&^G  
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。 DU%E883  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z,TH}s6  
至此链式操作完美实现。 QXZXj#`  
jU&m*0nL  
WVa%<  
七. 问题3 Zt!#KSF7%  
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。 YbP @  
Rs<q^w]  
template < typename T1, typename T2 > )*BZo>"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @JbxGi  
  { eG,x\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Nbpn"*L,  
} dBXiLrEbs  
[~{F(Le  
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: 1nAm\/&  
`yv?PlKL  
template < typename T1, typename T2 > 2PlhnUQ7  
struct result_2 u8zL[] >  
  { ;l*%IMB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +\T8`iCFB  
} ; o`S``?`^)^  
PeIx41. +s  
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? r W`7<3  
这个差事就留给了holder自己。 5 b} w  
    S&!(h {O  
jKml:)k  
template < int Order > Y#9W]78He  
class holder; n|{K_! f  
template <>  =1Sny7G  
class holder < 1 > E5^\]`9P  
  { >N|?>M*  
public : D m0)%#  
template < typename T > EVqW(|Xg  
  struct result_1 h< r(:.%!}  
  { DJ"PP 5d  
  typedef T & result; ,m#  
} ; ni?k' \\  
template < typename T1, typename T2 > Lm4`O %  
  struct result_2 J>A9]%M  
  { 01?+j%k=m/  
  typedef T1 & result; 5C!zEI)  
} ; }%u #TwZ  
template < typename T > D -tRy~}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K+}0:W=P  
  { :PT{>r[  
  return (T & )r; =>;&M)+q  
} &4-;;h\H  
template < typename T1, typename T2 > AO7[SHDZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #'Y lO -C  
  { ?9\D(V  
  return (T1 & )r1; /2? CB\  
} [on_=N{W[  
} ; V5K/)\#  
0>od1/`  
template <> 'OA*aQ=K  
class holder < 2 > MrR`jXz  
  { B.; qvuM~  
public : c~vhkRA  
template < typename T > %hSQ\T<8[o  
  struct result_1 j,j|'7J%  
  { >aAM&4  
  typedef T & result; eNd&47lJ  
} ; qzZ/%{Ak  
template < typename T1, typename T2 > t<UJR*R=L  
  struct result_2 V?M (exN  
  { uY.Ns ?8  
  typedef T2 & result; A08kwYxiW  
} ; X84T F~2Y  
template < typename T > =cEsv&i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3mHzOs\jU  
  { }b\hRy~=r  
  return (T & )r; }MQ:n8  
} q!c=f!U?\l  
template < typename T1, typename T2 > zGtJ@HbB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Tj&gyS  
  { O>h`  
  return (T2 & )r2; I0+6p8,  
} ]Ucw&B* @  
} ; CGi;M=xr  
 ;2C  
5GM-*Ak@  
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> >。 wyy 1M+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K83'`W^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D6L+mTN  
9O 'j+?(`@  
return l(i, j) = r(i, j); ;eYG\uKC{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iN&oSpQ  
"Wj{+ |f  
  return ( int & )i; w^0hVrws=,  
  return ( int & )j; / dJz?0  
最后执行i = j; hVF^ "$  
可见,参数被正确的选择了。 :IZAdlz[@  
S"&Gutu3o  
>`AK'K8{M  
PuJ3#H T  
%+l95Dv1  
八. 中期总结  )kWxp  
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: ~z:]rgX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +0&^.N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T]%-Ri  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y!L-5|G  
\E?3nQM  
nB`|VYmOP1  
%&6Q Uv^  
D|ceZ <9x  
Eiu/p&ct  
九. 简化 2K9X (th1  
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@ZZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m54>}  
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: %>&ex0j]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D"pT?\kO  
  +-*/&|^等 z6R|1L 1  
2. 返回引用。 p-i Fe\+  
  =,各种复合赋值等 _{jC?rzb  
3. 返回固定类型。 Z^>4qf,k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D3 C7f'  
4. 原样返回。 fQ5v?(  
  operator, C][$0  
5. 返回解引用的类型。 fB+h( 2N~  
  operator*(单目) -~]H5er`  
6. 返回地址。 Mc,|C)  
  operator&(单目) O.+J%],  
7. 下表访问返回类型。 ZPH_s^  
  operator[] 2p&$bf t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <YW)8J  
  operator<<和operator>> Z{B  e  
W4o8]&A  
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。 r.e K;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dcY(1p)  
D\THe-Vtr  
template < typename Left > H0s*Lb  
struct value_return gHPJiiCv  
  { 4J5zSTw  
template < typename T > o4" [{LyT  
  struct result_1 <mFDC?j  
  { m+!.H\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J!l/.:`6  
} ; <W #G)c0  
:Dt y([  
template < typename T1, typename T2 > n0lOq  
  struct result_2 *<sc[..)  
  { ~pZ0B#K J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &{? M} 2I  
} ; sbmtx/%U  
} ; +bE{g@%@ +  
%4LoEm=U  
KyNu8s k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p9)YRLOh.  
Q/SO%E`E  
下面我们来剥离functor中的operator() )Dz]Pv]H'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ym|7i9  
L ?/AKg  
return l(t) op r(t) S=,czs3N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l6bY!I>  
return op l(t) 3*<@PXpK&  
return op l(t1, t2) 0;l~B  
return l(t) op 3WP\MM  
return l(t1, t2) op RFRXOyGz$  
return l(t)[r(t)] ?xqS#^Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !+eU  
!K(  
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: Da 7(jA+  
单目: return f(l(t), r(t)); I$.lFQ%(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GKFRZWXdT  
双目: return f(l(t)); 9jjeZc'  
return f(l(t1, t2)); w(V%EEk  
下面就是f的实现,以operator/为例 (B4)L%  
i?!9%U!z4  
struct meta_divide b,+Sa\j)(  
  { Ga 5s9wC  
template < typename T1, typename T2 > q\<l"b z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %nkP" Z#  
  { ;D~#|CB  
  return t1 / t2; NWn*_@7;  
} 1Of(O!  
} ; B<I(t"s  
hZ1enej)  
这个工作可以让宏来做: , ~ 1+MZ=  
O5r8Ghf )  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q%x i>H.:{  
template < typename T1, typename T2 > \ 'etA1]<N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OM1Z}%J  
以后可以直接用 vSHPN|*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d3q%[[@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xmnBG4,f  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <<01@Q <  
Zy+ERaF|]  
EK4%4<"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {3  
MU$tX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ULt5Zi  
class unary_op : public Rettype zH~P-MqC  
  { MJiVFfYW  
    Left l; 2FuV%\p  
public : =W7-;&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gfK_g)'2U  
+\Vw:~e  
template < typename T > ~+1mH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dI\_I]  
      { `:=1*7)?  
      return FuncType::execute(l(t)); ;J|t-$Z  
    } 1*p6UR&  
= z mxki  
    template < typename T1, typename T2 > >fYcr#i0[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (H uvo9  
      { rY(7IX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~T;:Tg*  
    } KD A8x W  
} ; M ]047W  
79;uHR&S  
fYPu%MN7  
同样还可以申明一个binary_op [RKk-8I  
Rf0so   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > we _CF*zj  
class binary_op : public Rettype ]AA|BeL?|  
  { !AXLoq$SY  
    Left l; >0@w"aKn  
Right r; ;)h?P.]  
public : :!s7B|_U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s/hgWW$  
#~'d Y\&  
template < typename T > ]D;*2Lw4&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d(|?gN^  
      { h rSH)LbJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J\@g3oGw  
    } /x@aAJ|  
[[c0g6  
    template < typename T1, typename T2 > 0]5X Tc3r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  jfK&CA  
      { ifS#9N|8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >rlUV"8jY;  
    } ynw(wSH=  
} ; ez32k[eV!  
Jd/d\P  
d,?D '/  
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 Q   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W#U|;@"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O\f`+Q`0  
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。 }IWt\a<d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lZRO"[<  
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。。。 *@bz<{!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H<!q@E ;  
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) gOnZ#  
下面是修改过的unary_op v76P?[  
gw"SKp!]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w-JWMgY8w  
class unary_op [5' HlHK  
  { Y `8)`  
Left l; {Y5@SI yE  
  B`)sc ~u  
public : !2Ompcr1  
7~J>Ga  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Il4]1d|  
MOh&1]2j5  
template < typename T > 9b >+ehjB  
  struct result_1 jY\z+lW6A  
  { >{ {ds--  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t0fgG/f'  
} ; @D-I@Cyl  
7WH'GoBh  
template < typename T1, typename T2 > &I=o1F2B)  
  struct result_2 i/*)1;xsk  
  { dH5*%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hN K wQ  
} ; 43h06X`  
HqsqUS3[  
template < typename T1, typename T2 > .lj5pmD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4A"nm6  
  { UH0l8ixc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?J + jv  
} #Pk{emYW  
;{0alhMZ  
template < typename T > 5cf?u3r!qJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h0m5o V  
  { 6 8n ;#-X  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7]Qxt%7/>  
} [)}P{y [&  
jA{B G_  
} ; M/Z$?nd_H  
TU)Pi.Aa  
qbSI98r w  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g$C]ln>"9m  
好啦,现在才真正完美了。 p=UW ^95  
现在在picker里面就可以这么添加了: N`7OJ)l  
v&G9HiH  
template < typename Right > ,&3+w ~Ua  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y(`Bc8h  
  { *YH!L{y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ):4)8@]5M  
} du }HTrsC  
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。 hd9~Zw]V  
72RTEGy  
 nm`( ;<W  
2HVqJib4Yn  
03)irq%l;  
十. bind rD$5]%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。 kuBtPZ  
先来分析一下一段例子 IAkQR0fcN  
0TV16 --  
&k|EG![  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m4W (h6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q]f7D\ M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i@6g9\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。 F$4=7Njv  
我们来写个简单的。 ~t2" L|i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U) xeta+  
对于函数对象类的版本: %!-t7K^mFq  
k>MXOUaW.  
template < typename Func > jqvw<+#  
struct functor_trait }8l+Jd3"  
  { 0Y* "RbG  
typedef typename Func::result_type result_type; |UlR+'rl  
} ; +W1l9n*  
对于无参数函数的版本: 4MDVR/Z7  
'HfI~wN  
template < typename Ret > [7x;H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cahlYv'  
  { 'bZw-t!M@  
typedef Ret result_type; n::i$ZUdK  
} ; =; n>#<  
对于单参数函数的版本: ^"4?Q  
jJYCGK$=  
template < typename Ret, typename V1 > g3vbskY|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ()8=U_BFz  
  { NE`;=26c  
typedef Ret result_type; tjV63`LD  
} ; v@2?X4n  
对于双参数函数的版本: He4q-\ht  
S9[Up}`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > . P 44t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [`h,Ti!m<  
  { 8  rE`  
typedef Ret result_type; bg9_$laDi  
} ; dUn]aS  
等等。。。 [Z'4YXS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2>x[_  
%NlmLWF.  
template < typename Func > Smy J@.L"  
struct func_return 4 }_}3.  
  { u-n$%yDS  
template < typename T > ZA_~o#0%  
  struct result_1 p+Bvfn  
  { >>R)?24,<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  ;1,#rTs  
} ; ZFX}=?+  
: +^`VLIf  
template < typename T1, typename T2 > N8r+Q%ov  
  struct result_2 `.VkR5/  
  { PMQ31f/zf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +&X>ul  
} ; vcy+p]6KE-  
} ; Nt<Ac&6 s  
WpI5C,3Z!l  
WV|9d}5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c&RiUU7  
R 'mlKe x  
template < typename Func, typename aPicker > W^:g_  
class binder_1 6xh -m  
  { bDw\;bnG  
Func fn; b1e)w?n  
aPicker pk; :SF8t`4`  
public : `i!-@WN"  
Q3)[ *61e  
template < typename T > E9 #o0Di  
  struct result_1 1U~'8=-   
  { 0B`rTLwB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZZ0b!{qj3  
} ; C}XB%:5H5  
K}S=f\Q]  
template < typename T1, typename T2 > ? zic1i  
  struct result_2 y(K:,CI  
  { b$Bq#vdg:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <C*%N;F5R  
} ; .$x822   
<&M5#:u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [z} $G:s  
-cXVkH{  
template < typename T > 7x |Pgu(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q*J-ii  
  { x4_FG{AIu  
  return fn(pk(t)); IP 1{gMG  
} Ce3  
template < typename T1, typename T2 > uUG&At  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V SH64  
  { FRE${~Xd  
  return fn(pk(t1, t2)); ?=Z0N&}[  
} H&ZsMML/%  
} ; *UG=dl#F#  
P}p6{  
oP<E)  
一目了然不是么? eY$Q}BcW  
最后实现bind 0ipYXbC  
<_Po/a!c3  
@2$iFZq~  
template < typename Func, typename aPicker > j7&0ckN&G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "l09Ae'V  
  { w+ibY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YC~kq?  
} p7)b@,  
:}w^-I"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QN m.8c$  
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。 \?.M1a[  
Uefw  
十一. phoenix obIYC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h@ ?BA<'S  
RE:$c!E!  
for_each(v.begin(), v.end(), [@t 6,g  
( 3WdANR  
do_ 9=^4p=1J  
[ lT]dj9l  
  cout << _1 <<   " , " Ed~2Qr\65  
] D8_-Dvp7H  
.while_( -- _1), [W,maT M"  
cout << var( " \n " ) +4p gPv  
) Vt," 5c  
); I:#Es.  
O/Wc@Ln  
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: BcTV5Wcr  
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&#a M8:\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %g&i.2v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -@_V|C'?  
AJH-V 6  
Ax+q/nvnb  
template < typename Cond, typename Actor > SA$1rqU=  
class do_while .!J,9PE  
  { E :Y *;  
Cond cd; 76*5/J-  
Actor act; ~v<,6BS<$Z  
public : s8N\cOd#i  
template < typename T > #(NkbJ5ka  
  struct result_1 BK:S:  
  { _-I0f##.  
  typedef int result_type; 3F0:v,+;  
} ; y/@.T\p  
W|kKH5E&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rj].bGQ,+  
#nh;KlI 0  
template < typename T > K:eP Il{JE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O8:,XTAN  
  { 6,|)%~VUm  
  do xcYYo'U  
    { ^m:?6y_uw  
  act(t); ~m56t5+uw  
  } aTy&"  
  while (cd(t)); f&ym'S  
  return   0 ; !>+Na~eN  
} V+l>wMeo  
} ; Et+N4w  
.ZrQ{~t  
^dR5fAS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &H{KXX"X  
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。 6!n%SUt  
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。 b1;80P/:D  
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。 ^4yFLqrC  
下面就是产生这个functor的类: GZ]; U] _  
daZY;_{"o  
ATU 2\Y  
template < typename Actor > =kvYE,,g_  
class do_while_actor WVf>>E^1  
  { ~l@SGHx  
Actor act; AjZ@hid  
public : JtU/%s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^kMgjS}R  
n'JwT! A  
template < typename Cond > U>^ -Db]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ukr a)>Y[|  
} ;  3y?ig2  
pr[[)[]/  
T(^<sjOs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &4yI]  
最后,是那个do_ |vnfY; ;z1  
<c6C+OWT,  
/tf}8d  
class do_while_invoker \~zTc_  
  { V4!RUqK  
public : fD<3Tl8U0  
template < typename Actor > }IGr%C(3%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kN>AY'1  
  { x=bAR%i~  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;Q2p~-0Q  
}  wYS,|=y  
} do_; QO)Q%K,  
16YJQ ue  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ov)rsi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H0s,tTK8  
最后来说说怎么处理break和continue g!O(@Sqp1  
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。 m4 *Rr  
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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