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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]qx!51S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0*j\i@  
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, '1d0 *5+6k  
Hi U/fi`  
#v4^,$k>  
fT<3~Z>m  
  class filler T0cm+|S  
  { ^P`I"T d  
public :  < B!f;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )iZhE"?z  
} ; DLO#_t^v.  
)i:"cyoE  
y,c \'}*H  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ZIc-^&`r=  
g^U-^ f  
a, `B.I  
RK_z!%(P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -$kbj*b##  
9h<iw\ $'  
iztgk/(+G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !Wy&+H*0  
mn(MgJKQ\  
|=W>4>  
[P]M)vJ**  
二. 战前分析 Q[lkhx|.B  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &m{~4]qWpM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #XNURj  
"*KOU2}C  
kn WI7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d8WEsQ+)A  
  /* --------------------------------------------- */ & fnfuU$   
vector < int *> vp( 10 ); RG/P]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z7Nhb{  
/* --------------------------------------------- */ VotI5O $  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \;+b1  
/* --------------------------------------------- */ (D+%*ax  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S Z &[o&H  
  /* --------------------------------------------- */ Rb <{o8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); , _xJ9_  
/* --------------------------------------------- */ k;.<DN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UYpln[S  
VD{_6  
SQk5SP  
z] |Y   
看了之后,我们可以思考一些问题: qLB(Th\&'  
1._1, _2是什么? 'NnmLM(oh  
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。 T n,Ifo3  
2._1 = 1是在做什么? 2XeNE[  
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。 PG'I7)Bv  
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。 2 xi@5;!  
W#^p%?8pR  
v^ 1x}  
三. 动工 UQtG<W]<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: myB!\ WY   
:m("oC@}  
Tn$| Xa+:s  
NE Z ]%  
template < typename T > w aDJ  
class assignment |8\et  
  { h5))D!  
T value; +:z%#D  
public : i^/ H>E%u  
assignment( const T & v) : value(v) {} *yW9-(  
template < typename T2 > +R31YR8C0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZaFqGcS~  
} ; eh3CVgH91;  
 ur k@v  
` $[`C/h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [+:KIW<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TJs@V>,  
2f 9%HX(5  
&oDu$%dkT  
%'dsb7n  
  class holder  TJb&f<  
  { 4_\]zhS  
public : dr4m}v.  
template < typename T > E+eC #!&w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2V*<J:;wb  
  { l3kBt-m  
  return assignment < T > (t); l`{JxVg  
} oF0*X$_X  
} ; +L#):xr  
8SMa5a{  
oc&yz>%q  
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: @wXo{p@W  
AFNE1q;{\  
  static holder _1; om,=.,|Ld  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JZcW?Or  
.eDI ZX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &E!-~'|z  
而不用手动写一个函数对象。 B 6,X)  
DVRbTz3V  
7me1 :}4  
=v=H{*dWA  
四. 问题分析 [0n&?<<  
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。 fOO[`"'Pq  
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。 |7G=f9V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 " gi 1{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5LxzET"P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ((Wq  
F}#=qBa[  
五. 问题1:一致性 t`A5wqm  
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?| MbC&u:@ "v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {7o|*M  
[2ZZPY9?Q  
struct holder c::Vh  
  { HoKN<w  
  // +JL"Z4b@R}  
  template < typename T > g ??@~\Ov  
T &   operator ()( const T & r) const `)eqTeW  
  { aAkO>X%[  
  return (T & )r; 7o64|@'j  
} ZD]5"oHY  
} ; jhSc9  
E+E.z?>S  
这样的话assignment也必须相应改动: zDof e*  
;+]GyDgVq  
template < typename Left, typename Right > G(y@Tor+  
class assignment xBMhk9b^0  
  { ?gOZY\[ma  
Left l; 9#niMv9  
Right r; }!RFX)T  
public : ,LJX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gkNvvuQXc  
template < typename T2 > $+ ?A[{JG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Mo+HLN  
} ; 6 {tW$q  
X2p9KC  
同时,holder的operator=也需要改动: rgg3{bU/  
l=< :  
template < typename T > > 9wEx[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g4*]R>f  
  { 20H$9M=}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {EGm6WSQ^  
} ^ $t7p 1  
9:l>FoXS  
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。 QK%6Ncv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <CUe"WbE)  
#x|h@(y|  
return l(rhs) = r; NEh5    
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。 gb_k^wg~1'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j:{d'OV  
3?GEXO&,E  
template < typename Tp > -kd_gbnr3  
class constant_t p<3^= 8Y$  
  { j5;eSL@ /  
  const Tp t; K"r'w8  P  
public : }x1*4+Y1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} htGk:  
template < typename T > y2eeE CS]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Awad!_VdHS  
  { cC6W1K!  
  return t; G.a^nQ@e%  
} L7tC?F]}SK  
} ; <<P& MObqj  
"b"Q0"w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0SBiMTm  
下面就可以修改holder的operator=了 g^DPb pWxu  
/a$RJ6t&3  
template < typename T > #:?vpV#i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !fcr3x|Y~M  
  { 1[vmK,N=E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %vO b"K$X  
} w;(`!^xv  
qwU,D6  
同时也要修改assignment的operator() TY3WP$u  
)_nc;&%w  
template < typename T2 > n1xN:A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?qt>;o|Ue  
现在代码看起来就很一致了。 8j} CP  
4W9#z~'  
六. 问题2:链式操作 5? `*i"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W=Ru?sG=  
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。 4=>4fia&D  
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。 7usf^g[dh  
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。 \P_1@sH=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }pa@qZXh  
t*zBN!Wu_  
template < typename T > q|. X[~e|  
struct result_1 FU|c[u|z  
  { h@"dpmpe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6* /o  
} ; H`$s63  
{%5tqF  
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: C{ {DZ*  
u"\HBbBx  
template < typename T > ;w,g|=RQ  
struct   ref f`?Y+nu}  
  { q8 ;WHfGf  
typedef T & reference; . 4"9o%  
} ; NGlX%j4j  
template < typename T > KF|<A@V  
struct   ref < T &> ]3C&l+m$ot  
  { X'Dg= |  
typedef T & reference; EF?@f{YY$n  
} ; qsUlfv9L6  
7  Znr2I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !tT$}?Ano  
D^Bd>Ey4  
template < typename T > R)"Y 40nW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p-zWfXn!P  
  { aUN!Sd2,  
  return l(t) = r(t); =3J &UQL  
} ~B%=g)w  
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。 VrA9}"1x~*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "]ow1{  
-So&?3,\A@  
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 '~3a(1@8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z_Ox'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O1Gd_wDC/i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SB1\SNB  
最后的布局是: m Kwhd} V  
                Add dQR2!yHEq  
              /   \ K4i#:7r'b  
            Divide   5 %Lexu)odW  
            /   \ 50oNN+; =R  
          _1     3 UDHk@M  
似乎一切都解决了?不。 |*0oz=  
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。 5r qjqfFa  
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。 yG5T;O&  
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: "PBUyh-Z  
'g8~539{&  
template < typename Right > SnRTC<DDh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i8w(G<Y=  
Right & rt) const _^'fp  
  { R ;^[4<&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R/M:~h~F!  
} )p>BN|L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7'_zJI^  
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。 AG2iLictv  
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。 &E$jAqc  
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。 v6 DN:!&  
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。 ` !HGM>  
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? LMWcF'l  
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: 9}Tf9>qP>M  
kDJ5x8Q#  
template < class Action > t$8f:*6(*  
class picker : public Action *usfJ-  
  { _JA.~edqM  
public : \Nu(+G?e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |<\L B  
  // all the operator overloaded KUVsCmiT  
} ; dWE[*a\g  
"xlf6pm%  
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。 uAR!JJ  
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: FfN==2:b  
~wIVw}  
template < typename Right > ehI*cf({  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B2%)G$B  
  {  ;uNcrv0J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t<9oEjk["  
} 4_J* 0=U  
M ]W'>g)G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u4NMJnX  
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。 0ANqEQX  
b5 YE4h8%  
template < typename T >   struct picker_maker |Sy |E  
  { g>x2[//pk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZVJbpn<lo)  
} ; /] ce?PPC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V^=z\wBZ  
  { ts3%cRN r  
typedef picker < T > result; za'Eom-<u  
} ; 7rc^-!k  
D{h1"q  
下面总的结构就有了: dC_L~ }=  
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。 'Zf_/ y  
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。 q(e&{pbM)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C<2vuZD  
至此链式操作完美实现。 &h-d\gMJ  
?7^H1L  
ePK^v_vBD  
七. 问题3 H^p ?t=Y  
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。 Ooz+V;#Q  
QP)-O*+AA  
template < typename T1, typename T2 > BD[XP`[{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (1fE^KF@f  
  { G5E03xvL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (1%u`#5n-N  
} /sH3Rk.>  
!zwn Fdp  
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: ~N;.hU%l  
TS)p2#  
template < typename T1, typename T2 > 07Yh  
struct result_2 ^Qrdh0j  
  { *nluK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eP|:b &  
} ; FD*`$.e3\  
>IC.Zt@  
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? bT*MJ7VVm  
这个差事就留给了holder自己。 S& 8gZ~B  
    +?[TH?2c+  
Z,qo jtw  
template < int Order > [ECSJc&i  
class holder; U2=5Nt5  
template <> wt[MzpRP  
class holder < 1 > ]nhLv!Co  
  { "wmQ,=  
public : 41mg:xW(J  
template < typename T > b[? 6/#N  
  struct result_1 /d9I2~}B  
  { kWc%u-_  
  typedef T & result; n`? j. s  
} ; sAfSI<L_  
template < typename T1, typename T2 > <w(UDZ  
  struct result_2 ;#P@(ZVT  
  { "X g@X5BG  
  typedef T1 & result; m'XzZmI  
} ; Hu|NS{Ke-  
template < typename T > R{\vOw:*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C;}~C:aJ  
  { "3LOL/7f  
  return (T & )r; Xz4!#,z/  
} W*e6F?G  
template < typename T1, typename T2 > 9 }iEEI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Aga2 I#1r  
  { ;&37mO/T  
  return (T1 & )r1; 'ADt<m_$  
} jn>3(GRGC$  
} ; E< "aUnI  
k'&BAC.K,  
template <> rXuhd [!(P  
class holder < 2 > t8\F7F P  
  { )\l}i%L:  
public : $SRpFz5y$  
template < typename T > ] NL-)8u  
  struct result_1 GN?^7kI  
  { vXLiYWo  
  typedef T & result; 63QMv[`,  
} ; v#@"Evh7  
template < typename T1, typename T2 > T|Sz~nO}f  
  struct result_2 {*ATY+  
  { wAkpk&R  
  typedef T2 & result; g+t-<D"L5  
} ; ]C3{ _?=  
template < typename T > 1T!b# x4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2HoTj|  
  { tm@&f  
  return (T & )r; L TZ3r/  
} [0El z@.C  
template < typename T1, typename T2 > ?<]BLkx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a&6 3[p.<}  
  { AIR,XlD  
  return (T2 & )r2; <w` R ;  
} 21bvSK  
} ; aB0L]i  
B BbGq8p  
Q4Zuz)r*  
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> >。 @AaM]?=P{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bdZ[`uMD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >A|(mc  
YD H!N l  
return l(i, j) = r(i, j); "}!|V)K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ci0)kxUBF  
>N62t9Ll[  
  return ( int & )i; ST5L O#5  
  return ( int & )j; Q&@Ls?pu  
最后执行i = j; 5,})x]'x  
可见,参数被正确的选择了。 Fm_^7|  
u\ro9l  
G|Rsj{2'  
7"@^JxYN  
^[,Q2MHCT(  
八. 中期总结 g(B&A P_e  
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: KV9'ew+M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @)1>ba  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4='Xhm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t'|A0r$  
&l"/G%W  
jzI70+E  
>!848J  
rn $a)^!  
7DDd 1"jE  
九. 简化 ?;zu>4f|  
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。 a\>+!Vq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n/6#rj^$  
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: NY 756B*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Atc9[<~WG  
  +-*/&|^等  <K;  
2. 返回引用。 C]414Ibi  
  =,各种复合赋值等 *`Swv`  
3. 返回固定类型。 `ltc)$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FM;NA{  
4. 原样返回。 _8A  
  operator, $s+/OgG4H  
5. 返回解引用的类型。  (-Cxv`7  
  operator*(单目) `qnp   
6. 返回地址。 {L~j;p_G&  
  operator&(单目) +wc8rE6+W  
7. 下表访问返回类型。 0gO_dyB  
  operator[] mivb}cKM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rV84?75( Y  
  operator<<和operator>> <}t~^E,  
J9eOBom8e<  
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。 iGB1f*K%x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *;t\!XDgp  
0`c|ZzY  
template < typename Left > VK*Dm:G0  
struct value_return waI?X2  
  { k#F |  
template < typename T > s|F}Abx,^  
  struct result_1 (VD Y]Q)  
  { uonCD8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2?P H||  
} ; %jk7JDvl  
~hD!{([  
template < typename T1, typename T2 > r5 tn'  
  struct result_2 X)oxNxZ[A  
  { m%m<-.'-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B-^r0/y;  
} ; kvcDa+#  
} ; Em)U`"j/9  
"| Oj!&0  
pHQrjEF*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +7\$wc_1I@  
\ vn!SO7  
下面我们来剥离functor中的operator() \]C_ul'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "uCO?hv0  
-V g(aD  
return l(t) op r(t) B@cC'F#G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R!i\-C1 S  
return op l(t) `_aX>fw  
return op l(t1, t2) ICck 0S!  
return l(t) op A0hKzj  
return l(t1, t2) op SU ,G0.  
return l(t)[r(t)] (P!r^87  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DW( /[jo\  
F+o4f3N  
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: %,T=|5  
单目: return f(l(t), r(t)); &1 /OwTI4J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WC0z'N({W  
双目: return f(l(t)); Kb X&E0  
return f(l(t1, t2)); -t]3 gCLb  
下面就是f的实现,以operator/为例 lXtsnQOOK  
88Nx/:#Y*  
struct meta_divide @)#EZQix  
  { 5aj%<r  
template < typename T1, typename T2 > I3gl+)Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hL4T7`  
  { srPczVG*  
  return t1 / t2; U!d|5W.{Q  
} zh{,.c  
} ; {wy{L-X  
PRJ  
这个工作可以让宏来做: 8[b_E5!V  
ES-V'[+jDy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T:T`M:C.  
template < typename T1, typename T2 > \ ^H"o=K8=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &F- \t5X=i  
以后可以直接用 QPX&P{!g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y1{TVpN  
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 = 6Fpixq>  
(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。。。) )ifjK6*  
:FTx#cZ  
XHU\;TF  
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 8 Y4mTW  
IR2=dQS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BP4xXdG  
class unary_op : public Rettype @C-03`JWuK  
  { c@3mfc{  
    Left l; =yF]#>Ah  
public : {V,aCr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {Qi J-[q  
:)Pj()Os|  
template < typename T > N0DzFXp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :KmnwYm  
      { Y5CDdn  
      return FuncType::execute(l(t)); XGuxd  
    } +0}z3T1L  
SR$ 'JGfp  
    template < typename T1, typename T2 > _aeIK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t4iD<{4  
      { [rkw k\m*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !4-4i  
    } X+1Mv  
} ; |nCVM\+5T  
80zpRU"  
#x qiGK  
同样还可以申明一个binary_op V&*|%,q   
iYZn`OAx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _9g-D9  
class binary_op : public Rettype y\omJx=,  
  { e2e!"kEF  
    Left l; ;FQNO:NP  
Right r; 9X?RJ."J  
public : +4$][3.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @XJ#oxM^  
C}#$wge  
template < typename T > 3eg6 CdT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?3lA ogB  
      { 78 w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U9ZuD40\  
    } tr5j<O  
SRtw  
    template < typename T1, typename T2 > Jz}`-fU`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VKkvf"X  
      { c]h@<wnv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Fz ^(US  
    } [^Bjmw[7  
} ; ?&'Kw>s@  
Q 0G5<:wc  
gu6%$z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p}3` "L=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ue^HhZ9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GE`1j'^-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N]eBmv$|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3&>0'h  
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。。。 wVqp')e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2}=@n*8*d  
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) C1'y6{,@  
下面是修改过的unary_op {,i-V57-h  
2"HTD|yy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZNne 8  
class unary_op /vq$/  
  { dQ:F5|p  
Left l; DuNindo 8  
  `m#-J;la  
public : Vpne-PW  
Jz=|-F(Sy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cnS;9=,&  
|.,]0CRg  
template < typename T > pHuR_U5*?  
  struct result_1 a2Nxpxho  
  { WW.@&#S5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }toe'6  
} ; m~ 5"q%;  
;DSH$'1i  
template < typename T1, typename T2 > aZ$5"  
  struct result_2 Y0.'u{J*  
  {  z3]W #  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }tw+8YWkz  
} ; V3# ms0  
;p2b^q'  
template < typename T1, typename T2 >  63 'X#S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MT"&|Og  
  { )=sbrCl,C/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =6qTz3t  
} xL1Li]fM!'  
S.4+tf 7+  
template < typename T > iMt3h8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rrr_{d/  
  { d|oO2yzWv  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3:MJKS02OD  
} 5VP0Xa ~  
;}iB9 Tl  
} ; ff5 gE'  
z~X/.>  
ymyzbE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9Q^cE\j  
好啦,现在才真正完美了。 qC{JsX`~  
现在在picker里面就可以这么添加了: |ZE^'e*k  
Db<#gH  
template < typename Right > @J&korU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }^iqhUvT F  
  { *2u~5 Kc<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BGBHA"5fz  
} mM72>1~L*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 PWyf3  
~x!up 9  
A$r$g\5+  
qx b]UV,R  
MW6z&+Z  
十. bind DrKB;6  
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。 H)i|?3Ip  
先来分析一下一段例子 #H w(w  
iX6>u4~(  
Vn4wk>b}$2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :u./"[G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7dcR@v`c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *s*Y uY%y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ')!X1A{  
我们来写个简单的。 Oo@o$\+v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i4,p\rE0  
对于函数对象类的版本: chKK9SC+|  
/ n_s"[I4  
template < typename Func > !}z'"l4i  
struct functor_trait Q8%_q"C  
  { iW^J>aKy  
typedef typename Func::result_type result_type; ~<f[7dBv  
} ; } 1e4u{  
对于无参数函数的版本: 7n6g;8xE  
hp)^s7H  
template < typename Ret > Cl`i|cF\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _yv#v_Z  
  { J _;H  
typedef Ret result_type; .Zczya  
} ; RC/ 3\ '  
对于单参数函数的版本: <- !1`@l>  
/O}<e TR  
template < typename Ret, typename V1 > s{Y4wvQyB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '1:)q  
  { WN+i3hC  
typedef Ret result_type; !Fp %2gt|  
} ; u*G<?  
对于双参数函数的版本: a&x:_vv  
)^ Y+Vn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > az6 &  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \jtA8o%n  
  { qU7_%Z  
typedef Ret result_type;  >Ua'*  
} ; ^sD M>OHp  
等等。。。 -3R:~z^L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e4YP$}_L  
)&c#?wx'w  
template < typename Func > nf0u:M"fm  
struct func_return IibrZ/n6  
  { X`KSj N&(  
template < typename T > ]alc%(=  
  struct result_1 t`"m@  
  { &bW,N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uqC#h,~ 0  
} ; Y/kq!)u;%L  
 /ooGyF  
template < typename T1, typename T2 > 4u 6 FvN  
  struct result_2 \;)g<TwL  
  { cK+TE8ao  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y=P*   
} ; 'd+fGx7i  
} ; =Z  
V ql4*OJW  
b$,Hlh,^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <bKtAf  
z#GZb   
template < typename Func, typename aPicker > r%?-MGc  
class binder_1 +7 H)s  
  { [j+:2@  
Func fn; 1IA1;  
aPicker pk; ?eIb7O  
public : vd4@jZ5  
;>v.(0FE6  
template < typename T > /h0bBP  
  struct result_1 k{SGbC1=VK  
  { f1MRmp-f'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TVD~Ix  
} ; PC_!  
'w+]kt-  
template < typename T1, typename T2 > 'dwT&v]@  
  struct result_2 -I|xW  
  { %+(AKZu:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t]LiFpy2IC  
} ; a:)FWdp?9  
R ZY=c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OOqT0w N  
il5C9ql$  
template < typename T > 8%7%[WC#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KS$t  
  { _6NUtU  
  return fn(pk(t)); K3?5bT_{  
} Y<xqws  
template < typename T1, typename T2 > S/'0czDMW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a;HAuy`M x  
  { !%G]~  
  return fn(pk(t1, t2)); 7Jf~Bn  
} j,M$l mR')  
} ; *): |WDR  
|h]V9=  
fg^25g'_  
一目了然不是么? ZRagM'K  
最后实现bind vA/SrX.  
G)Gp}4gV}  
UCLM*`M  
template < typename Func, typename aPicker > 1INX#qTZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z'q~%1t  
  { S}@7Z`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }`"}eN @,  
} N(&{~*YE  
7ftn gBv?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c{=Sy;i@  
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。 $o[-xNn1  
J/je/PC  
十一. phoenix }>xwiSF?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,X?/FAcb  
rVz.Ws#  
for_each(v.begin(), v.end(), 9F/I",EA  
( u\*9\ G  
do_ QtW9!p7(  
[ +:FXtO>n"  
  cout << _1 <<   " , " lMFR_g?r  
] \=ML*Gi*  
.while_( -- _1), ipv5JD[  
cout << var( " \n " ) <Ua~+U(FR0  
) 3B1\-ry1M  
); pDR~SxBXr  
O?e9wI=H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: UR sx>yx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *dBeb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fz7t84g(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q|(}rIWOQA  
s6 yvq#:  
T2e-RR  
template < typename Cond, typename Actor > QQl.5'PP  
class do_while @nktD.  
  { *g(d}C!  
Cond cd; s@\3|e5g  
Actor act; >. |({;n9  
public : `|'w]rj:"+  
template < typename T > `n PdZ.  
  struct result_1 H/D=$)3op  
  { F!vrvlD`s  
  typedef int result_type; j 6qtR$l|  
} ; 7V"?o  
N<)CG,/w[M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @>8(f#S%  
7Nq< o5  
template < typename T > Vebv!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YdhTjvx  
  { r[L.TX3Ah=  
  do sVFO&|L  
    { P#O" {+`  
  act(t); cE\w6uBR1  
  } K.  ;ev  
  while (cd(t)); t#NPbLZ  
  return   0 ; S2$E`' J  
} qezWfR`  
} ; cIU2qFn[  
Z<vz%7w  
A0{xt*g   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t!?`2Z5  
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。 uMcI'=  
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。 'm`O34h  
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。 8~'cP?  
下面就是产生这个functor的类:  Ng#psN  
B"43o7C  
lx`?n<-X  
template < typename Actor > _^<vp  
class do_while_actor Cd%5XD^  
  { , 'pYR]3  
Actor act; L ]')=J+  
public : bQaRl=:[:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6N@=*0kh-  
*l_a=[<[  
template < typename Cond > '}hSh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \RDN_Z  
} ; u3h(EAH>  
('z=/"(l  
7Jb&~{DVk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $[T ~<I  
最后,是那个do_ $JFjR@j  
FWW4n_74  
0)dpU1B#M  
class do_while_invoker (TeH)j!  
  { (PpY*jKR  
public : DI0& _,  
template < typename Actor > aCU[9Xr?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +Y?Tri  
  { Ab$E@H #  
  return do_while_actor < Actor > (act); )q$[uS_1[  
} 4phCn5  
} do_; 0AnL]`"t.3  
#(] D]f[@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r]e{~v/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2zj` H9  
最后来说说怎么处理break和continue 0]>bNbLB"  
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。 ~A0AB `7  
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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