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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?,FL"ye  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eLk:">kj  
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, 8PvO_Gz5  
~}s0~j~  
UUxP4  
zWf(zxGAz  
  class filler }xytV5a^  
  {  fG|+ !  
public : Xb7G!Hk#g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YtY.,H;  
} ; }r:8w*4 7  
UymhBh  
+fG~m:E  
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: T$s)aM  
/{nZ I_v#  
+c\uBrlZQ;  
2Q[q)u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r%^XOw<'  
8rSu,&<  
%YI!{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n_-k <3  
cb9@ 0^-  
M pLn)  
Tg6nb7@P  
二. 战前分析 wm/>_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -/J2;AkGH  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~,reS:9RZ  
R|dSjEs  
tq5o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xe\,:~  
  /* --------------------------------------------- */ WvHy}1W  
vector < int *> vp( 10 ); (r$QQO) /  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p0j-$*F  
/* --------------------------------------------- */ 7' TXR[   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k{pn~)xg  
/* --------------------------------------------- */ B~/ejC!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ? p^':@=  
  /* --------------------------------------------- */ N;XJMk_ H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BZ@v8y _TA  
/* --------------------------------------------- */ &6@e9ff0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /BfCh(B  
Pna2IB+  
SLI358]$<  
ekO*(vQ~  
看了之后,我们可以思考一些问题: _JXb|FIp  
1._1, _2是什么? LQ=Fck~[r  
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。 J|[`8 *8  
2._1 = 1是在做什么? "Yf?33UNZ  
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。 ' $X}'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。 ^tKJ}}  
*saO~.-;4  
"Kt[jV;6  
三. 动工 &|) (lX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MA5BTq<&  
] e]l08  
6d|%8.q1  
n{r _Xa  
template < typename T > ppo\cy;  
class assignment &fWYQ'\>  
  { {"w4+m~+te  
T value; J0"<}"  
public : bLi>jE.%.  
assignment( const T & v) : value(v) {} /-jk_8@a  
template < typename T2 > 5T;,wQ<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7U{g'<  
} ; ce P1mO  
Z]I yj 97  
#3act )m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JK9}Kb};  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H&zhYKw  
DV!) n 6  
1u0 NG)*f  
h *-j  
  class holder &MsBcP[  
  { jNA^ (|:  
public : )q+9_KU q  
template < typename T > <xeo9'k6&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N/fH%AtM  
  { )#l,RJ(  
  return assignment < T > (t); sj?7}(s  
} ~ -hH#5  
} ; |%~sU,Y\(  
mME a*9P  
Z[{: `  
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: "m:4e`_dz  
h .Iscr^~  
  static holder _1; X%b.]A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xPi/nWl`|  
/n SmGAO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X4R+Frt8  
而不用手动写一个函数对象。 cSSrMYX2  
Ih.6"ISK}  
C,xM) V^a  
Jh'\ nDz@e  
四. 问题分析 z@0*QZ.y 1  
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。 $}/ !mXI5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 058+_xX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^^I3%6UY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zU9G: jH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i>C:C>~  
~agzp`!M  
五. 问题1:一致性 yw%5W=<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ui:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z;{3RWV  
j:9kJq>mv  
struct holder /i]!=~\qFs  
  { YolO-5  
  // w-%H\+J  
  template < typename T > I9`R L Sn  
T &   operator ()( const T & r) const btK| U  
  { Uk02VuS  
  return (T & )r; "3*Chc  
} K`nI$l7hg  
} ; 3 G?^/nB  
$GyO+xF  
这样的话assignment也必须相应改动: o Ohm`7iy  
lMX 2O2 o  
template < typename Left, typename Right > ~O)Uz|  
class assignment \ :8eN}B  
  { e'oM% G[  
Left l; d]OoJK9&&  
Right r; yWACI aj  
public : .-;K$'YG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4'W|'4'b  
template < typename T2 > Hut au^l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U n#7@8,  
} ; oQC*d}_E}  
?=]`X=g 6  
同时,holder的operator=也需要改动: .#uRJo%8  
FX"%  
template < typename T > }ZEh^zdz8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *hAeA+:  
  { 6u3DxFiTm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {}?s0U$5  
} >eg&i(C+  
C+Wb_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ei;wT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aW7{T6.,  
sB_o HUMH6  
return l(rhs) = r; N:!XtYA<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +(5H$O{h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jMUE&/k  
4:8#&eF  
template < typename Tp > xDu11W+g  
class constant_t . ({aPtSt!  
  { EH"iK2n\9  
  const Tp t; (| Am  
public : {nT !|S)$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l/yLSGjM  
template < typename T > :tM|$TZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S(5.y%"<  
  { 6rL'hB!!]*  
  return t; 2](R}  
} #6_?7 (X  
} ; qt}vM*0}V  
#$%9XD3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?rWqFM:hb  
下面就可以修改holder的operator=了 ;)[RG\  
RMDs~  
template < typename T > 3=) /-l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BnqAv xX  
  { 1j6ZSE/*|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (`4^|_gw  
} TQ" [2cY  
JiP]F J;  
同时也要修改assignment的operator() m~r^@D  
#O^H? 3Q3  
template < typename T2 > N7%Jy?-+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h|dVVCsN  
现在代码看起来就很一致了。 8nQlmWpJ  
5?k_Q"~  
六. 问题2:链式操作 @\Sa)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4XQv  
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。  b#P ,  
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。 OCo=h|qBp  
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{!aRB%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J @"wJEF  
v*QobI  
template < typename T > P$.Azrl  
struct result_1 l},*^Sn<5  
  { BkA>':bUr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kX\t0'=]  
} ; aCX](sN  
6YrkS;_HS  
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: }@4m@_gR?  
Pp:(PoH  
template < typename T > t3 *2Z u  
struct   ref >AV-i$4eQ@  
  { =bZ>>-<  
typedef T & reference; !zvKl;yT  
} ; DM!vB+j+,  
template < typename T > HvK<>9  
struct   ref < T &> sBu=@8R]y  
  { f'aUo|^?  
typedef T & reference; DuZ51[3_L  
} ; +=|Q'V  
G#)>D$Ck#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B~lrd#qC  
Q)C#)|S  
template < typename T > 9X@y*;w<t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2z:4\Y5  
  { #_QvnQ?I  
  return l(t) = r(t); }a"T7y23  
} G#N h)ff  
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。 *@dRL3c^=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4B<D.i ;}  
=YB3^Z  
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 JnmJN1@I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t\CVL?e`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I &YYw8&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b@Ik c<  
最后的布局是: R5r )01  
                Add E%3WJ%A  
              /   \ _w Cp.[3?t  
            Divide   5 I(s\ Q[  
            /   \ D+LeZBJ  
          _1     3 E6NkuBQ((  
似乎一切都解决了?不。 pxM^|?Hxc  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6*S|$lo9B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j S')!Wcu  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3:Y ZC9  
/.aZXC$]  
template < typename Right > Ol~sCr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f&js,NU"  
Right & rt) const ?c+_}ja,  
  { n9050&_S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ii,e=RG>  
} dum! AO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tUGnD<P  
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。 Gz+Bk5#{  
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。 AVOzx00U  
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。 u<]-%ha$  
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。 AGx]srl  
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? @7" xDgA  
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: cnnlEw/&  
a,#f%#J\  
template < class Action > =mn)].Wg  
class picker : public Action ^a[7qX_B  
  { w[uK3Av  
public : (VO) Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fS>W-  
  // all the operator overloaded {e/12q  
} ; ipQJn_:2  
d?oupW}uu  
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);{o>%.K  
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: =IkQ;L&  
(Vf&,b@U_  
template < typename Right > %+L:Gm+^g#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tt `|26/  
  { aG%KiJ7KEN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hvtg_w6K  
} `ihlKFX  
eZ[CqUJ&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ecA:y!N  
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。 jJQ6]ucwa  
z\pT nteO  
template < typename T >   struct picker_maker pZ/x,b#.  
  { kUUN2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4rO07)~l  
} ; WB'&W=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @N7X(@O  
  { '\(Us^Ug  
typedef picker < T > result; W#P)v{K  
} ; N$aLCX  
:UoZ`O~  
下面总的结构就有了: cWl  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 G!RbM.6  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gGxgU$`#c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T\:Vu{|  
至此链式操作完美实现。  "9!ln  
v,bes[Ik  
X~*1  
七. 问题3 =5 l7{i*`  
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。 F-R4S^eV  
y#F( xm+L  
template < typename T1, typename T2 > H{VVxj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - K0>^2hh  
  { hD/bgquT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T6=,A }t-  
} mDEO$:A  
-GLI$_lLF  
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: qZ'&zB)  
=H%c/Jty  
template < typename T1, typename T2 > |Gx-c ,{{  
struct result_2 _Jx.?8  
  { \L>3E#R-Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2 DJs '"8  
} ; sMlY!3{I x  
+)k%jIi!  
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? }dQW -U  
这个差事就留给了holder自己。 @d:TAwOI'  
    .:A9*,  
~2+J]8@I]  
template < int Order > :V*c9,>ZO  
class holder; bW\OKI1  
template <> :*u .=^  
class holder < 1 > N_(qMW  
  { k%YvJXL  
public : 3B8\r}L  
template < typename T > lK;|ciq"c7  
  struct result_1 N9QHX  
  { }K1v=k  
  typedef T & result; 0Mpc#:a%1  
} ; J5e  
template < typename T1, typename T2 > 8;K'77h  
  struct result_2 i eQQ{iGJH  
  { zO)A_s.6K  
  typedef T1 & result; g\^7Q  
} ; ~3bH2,{L[  
template < typename T > gg $/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YaU)66=u  
  { [hC-} 9  
  return (T & )r; @c,Qj$\1  
} 3pg_`  
template < typename T1, typename T2 > Xy/lsaVskX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kEiWE|  
  { zt,pV \|  
  return (T1 & )r1; }8tD|t[  
} J:WO %P=Q  
} ; 1~rZka[s  
K;j}qJvsb  
template <> sg0HYb%_E  
class holder < 2 > &(&5ao)5  
  { K@d,8[  
public : En-BT0o  
template < typename T > y/{&mo1\  
  struct result_1 .YOC|\  
  { %*J'!PC9n  
  typedef T & result; Y6<"_  
} ; c*R?eLt/  
template < typename T1, typename T2 > X'[93 C|K  
  struct result_2 U&x)Q  
  { JSO'. [N  
  typedef T2 & result; wX?< o  
} ; +2X q+P  
template < typename T > jiAKV0lX W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {jVEstP  
  { |Iq#Q3w  
  return (T & )r; R|tf}~u !x  
} aG&ay3[&  
template < typename T1, typename T2 > Zq[aC0%+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x ,LQA0  
  { b@9>1d$  
  return (T2 & )r2; "WPFZw:9  
} aJ;6!WFW  
} ; o]gS=iLp  
#0*OkZMt  
78o>UWA:  
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> >。 y*6-?@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <Wz+f+HC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0J \hku\  
ik:fq&=  
return l(i, j) = r(i, j); )$Tcip`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )wFr%wNe  
bi =IIVlH  
  return ( int & )i; d]bM,`K* 6  
  return ( int & )j; 4|yZA*Q^  
最后执行i = j; 7"|j.Yq$H{  
可见,参数被正确的选择了。 m`3Mev  
335\0~;3  
xW hi>  
zG%ZDH^82_  
O:^m#:[cE  
八. 中期总结 jjbw+  
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: <;T$?J9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J3;dRW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |izf|*e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d7O\p(M1  
 ~wX4j  
]t'bd <O  
3aK/5)4|B  
l>H G|ol  
JsA9Xdk`  
九. 简化 J&<uP)<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `U~Y{f_!H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +ISXyGu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9F*],#ng  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X*cf|g  
  +-*/&|^等 G0u3*.  
2. 返回引用。 5[1#d\QR  
  =,各种复合赋值等 cdH Ug#  
3. 返回固定类型。 ;4g_~fB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /nX+*L}d/  
4. 原样返回。 *C0gpEf9S  
  operator, 8G SO]R  
5. 返回解引用的类型。  fK$N|r  
  operator*(单目) Xc^7  
6. 返回地址。 uy,ySBY  
  operator&(单目) ~6hG"t]:  
7. 下表访问返回类型。 E?& x5?  
  operator[] !iOuIYjV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h0N*hx   
  operator<<和operator>> 0H V-e  
8J- ;/  
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。 F[ Itq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x_&m$Fh  
yk5T"# '+  
template < typename Left > z~g7O4#  
struct value_return Kk^tQwj/QE  
  { 's]+.3">L1  
template < typename T > [|sKu#yW  
  struct result_1 C+WHg-l  
  { n.m6n*sf7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :*2+t-  
} ; @'EP$!c  
'z#{'`$a  
template < typename T1, typename T2 > n},~2  
  struct result_2 dwc$?Bg,5  
  { *5i~N}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PAe2 hJ  
} ; AJ;Y Nb  
} ; mne^P SI:  
ZSuMQ32  
%Km_Sy[7']  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F_SkS?dB  
g~L1e5C]z  
下面我们来剥离functor中的operator() t[6g9e$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f77uqv(Y  
];P^q`n=.  
return l(t) op r(t) I(8,D[G.m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pGi "*oZD  
return op l(t) ? OBe!NDf  
return op l(t1, t2) /$hfd?L  
return l(t) op AJrwl^ lm  
return l(t1, t2) op [Cz.K?+#M  
return l(t)[r(t)] N(?yOB4gt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GLb}_-|  
_%s_w)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: R]%ZqT{PS  
单目: return f(l(t), r(t)); s)HbBt-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #K7i<Bf  
双目: return f(l(t)); Tk-PCra  
return f(l(t1, t2)); jlER_I]  
下面就是f的实现,以operator/为例 NQ<~$+{  
xZ@H{):  
struct meta_divide `n:IXD5'  
  { oll~|J^sg  
template < typename T1, typename T2 > :~^ec|tp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J+&AtGq]u  
  { 1vu4}%nD  
  return t1 / t2; )J_!ZpMC  
} >TsJ0E?3x  
} ; vjJ!d#8  
lN+NhPF  
这个工作可以让宏来做: @yaBtZUp3  
)dLESk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d{0 w4_x  
template < typename T1, typename T2 > \ @( 9#\%=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 76)(G/  
以后可以直接用 <uL?7P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O6;>]/`  
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 q y y.3-(  
(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。。。) g_] u<8&  
h^>kjMM  
vD) LRO Z  
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 _OcgD<  
iTD}gC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > svyC(m)'  
class unary_op : public Rettype (eJr-xZ/  
  { N>Y`>5  
    Left l; ER5Q` H  
public : v !@/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $Miii`VS9  
R^](X*  
template < typename T > 'A !Dg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :M|c,SQK  
      { N,'JQch},8  
      return FuncType::execute(l(t)); #Opfc8pm'  
    } 'xStA  
Jkm\{;  
    template < typename T1, typename T2 > ]vQo^nOo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9z'</tJ`  
      { ":7cZ1VN2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /GM-#q a  
    } <?qmB }Y  
} ; _5 tw1 >  
pJa FPO..|  
]N=C%#ki!  
同样还可以申明一个binary_op 5Tu#o ()  
YXI DqTA+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >+vWtO 2  
class binary_op : public Rettype x0lX6 |D  
  { 1uV_C[:  
    Left l; K/\#FJno  
Right r; 'b661,+d  
public : f!LZT!y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4#2iL+   
` V^#Sb  
template < typename T > "mPa >`?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F|P2\SPL  
      { MqoQs{x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ac7`nvI=  
    } [7I|8  
Jh466; E  
    template < typename T1, typename T2 > 4`8.\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^G2vA8%  
      { Plq [Ml9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "BFW&<1  
    } W^=89I4]  
} ; bLV@Ts  
^ _+ks/  
Tl%4L % bE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  v$tS 2N2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ItaJgtsV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dhVwS$O )  
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。 GrQl3 Xi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @nc!(P7_  
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。。。 <M&]*|q>g%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #[[p/nAy}A  
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) hYWWvJ)S  
下面是修改过的unary_op $`=?Nb@@#  
H~G=0_S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .86..1  
class unary_op Xj@Kt|&`k  
  { " LxJPt\  
Left l; a<o0B{7{BM  
  BuvBSLC~  
public : ;< ][upn  
]_pL79y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eoL)gIM%  
d:wAI|  
template < typename T > nWl0R=  
  struct result_1 A"k,T7B  
  { 6h,'#|:d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3AL.UBj&}  
} ;  WcJ{}V9  
GbE3 :;JI  
template < typename T1, typename T2 > LPNv4lT[u  
  struct result_2 :Aa^afjJw  
  { 8&;dR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a,E;R$[!  
} ; o{hKt?  
)~n}ieS  
template < typename T1, typename T2 > >mV""?r]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fE:2MW!)*  
  { <?g{Rn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B>mQ\Q  
} ,-"]IR!,w  
a&[nVu+  
template < typename T > K%k,-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =e+go ]87x  
  { {h=Ai[|l4Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); #n7{ 3)   
} 7.t$#fzi  
X ,   
} ; 9x1Dyz 2?F  
re!CF8 q  
DNy)\+[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  ?.s*)n  
好啦,现在才真正完美了。 72 6y/o  
现在在picker里面就可以这么添加了: %Fv)$ :b  
a=O!\J  
template < typename Right > 'yNp J'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ep!.kA=\  
  { smU+:~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4Uiqi{}  
} Uww^Sq  
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。 m+=!Z|K  
=jN]ckn  
"mf;k^sqS  
c>SeOnf  
* y B-N;I  
十. bind nGVqVSxKT  
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。 D/WS  
先来分析一下一段例子 2&m7pcls  
X`b5h}c  
3^Zi/r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K?4(ou  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H.L@]~AyL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LDsYr]  
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。 ~ #CCRUhM  
我们来写个简单的。 "x)DE,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f<wgZM  
对于函数对象类的版本: J.nq[/Q=  
ThxrhQ q[+  
template < typename Func > g8Z14'Ke  
struct functor_trait qpl5n'qHUc  
  { !UTJ) &  
typedef typename Func::result_type result_type; l 5FQ!>IM  
} ; 3o>t ~Sfi  
对于无参数函数的版本: tOw 0(-:iq  
?=kswf  
template < typename Ret > ~<aB-. d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0,/x#  
  { arZIe+KW  
typedef Ret result_type; }Kt?0  
} ; YkX=n{^  
对于单参数函数的版本: WFP\;(YV  
OX4D'  
template < typename Ret, typename V1 > F]YKYF'1I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +pvJ?"J  
  { ozLJ#eOE9  
typedef Ret result_type; "zbE  
} ; Gq/6{eRo\  
对于双参数函数的版本: )*h~dx_cm  
LltguNM$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AvZ) 1(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p8l#=]\ ;  
  { e-9unnk  
typedef Ret result_type; sv"mba.J  
} ; K"7;Y#1g  
等等。。。 *GP_ut%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jr)`shJ"  
p^P y,  
template < typename Func > rz{'X d  
struct func_return &Fjilx'k  
  { % Au$E&sj  
template < typename T > 1m;*fs  
  struct result_1 b6&NzUt34V  
  { aG_O N0g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pm~;:#z7  
} ; #G` ,  
yB%)D0  
template < typename T1, typename T2 > xY2_*#{.  
  struct result_2 8Ql'(5|T  
  { 7CM03R[P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S.|kg2  
} ; FJ8@b  
} ; 6L9[U^`@  
y[6&46r7D  
WwtE=od  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lc7a@qnw   
c[_^bs>k  
template < typename Func, typename aPicker > `(/saq*  
class binder_1 8sIA;r%S  
  { r/hyW6e_  
Func fn; #0hNk%X=  
aPicker pk; 5}bZs` C  
public : nVn|$ "r  
$?J+dB  
template < typename T > 34wM%@D*c  
  struct result_1 4:&qT Y)H  
  { aq+IC@O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `k]!6osZo  
} ; %M#?cmt  
[~c'|E8Q  
template < typename T1, typename T2 > hr4ye`c j  
  struct result_2 b>= Wq  
  { ?koxt4 4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7X{bB  
} ; w zqd g  
n<<=sj$\!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D"XX920$~  
.^~l_ LkA  
template < typename T > Afy .3T @)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4s~HfxYT  
  { !3I(4?G,  
  return fn(pk(t)); /8>0; bX+  
} o4 %Vt} K  
template < typename T1, typename T2 > R'I_xjC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l^ 0_> R  
  { +an^e'  
  return fn(pk(t1, t2)); ]oeuIRyQ  
} u-QO>3oY6  
} ; )?B~64N,+  
b-BM"~N'  
_+\:OB[Y  
一目了然不是么? f(6UL31  
最后实现bind Xqg.kX  
:'y{dbKp"  
vS$oT]-hKE  
template < typename Func, typename aPicker > xaWGa1V'z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VX;zZ`BJ  
  { w53z*l>ek  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7a:*Y"f,~  
} T)(e!Xz  
lmhbF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X a"XB  
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。 4|6&59?pnc  
mQJ4;BJw  
十一. phoenix LG=X)w)W4S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qRPc %"  
Iz}2 ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _Z+jQFKJ\8  
( \E$1lc  
do_ 4= Tpi`  
[ 8:HSPDU.  
  cout << _1 <<   " , " 3@^>#U   
] ]{!!7Zz  
.while_( -- _1), G la@l<  
cout << var( " \n " ) cy)k<?,  
) +{xMIl_  
); vpm ]9>1[  
0)d?Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Nush`?]J"_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +/y{^}b/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A\".t=+7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8jy-z"jc  
})20Zld}a  
]3L@$`ys  
template < typename Cond, typename Actor > i8Fs0U4"  
class do_while eo1&.FQu  
  { f49"pTw7  
Cond cd; i2$*}Cu  
Actor act; 99^AT*ByY  
public : .zvlRt.zl  
template < typename T > r\(v+cd  
  struct result_1 }{ n\tzR  
  { K`hz t  
  typedef int result_type; [ njx7d  
} ; 3->,So0Y  
"hWJ3pi{o{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ptx,2e&Hq  
n`%2Mj c  
template < typename T > !w q4EV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kg<P t >  
  { 1Gsw-a;a  
  do {3hqp*xl  
    { dCE\^q[{  
  act(t); ~<n(y-P^  
  } 'WK;$XQ  
  while (cd(t)); Uz 0W <u3v  
  return   0 ; cTM$ZNin  
} k({2yc#RD&  
} ; i;c'P}[K  
- %|P  
bFg*l$`5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^IBGYl5n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YG4WS |  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %y>+1hakkX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,eDD:#)$}  
下面就是产生这个functor的类: T|ZF/&XP  
n@ 4@,  
+'|{1gB  
template < typename Actor > AYcgi  
class do_while_actor :X_CFW  
  {  1Ao6y.S  
Actor act; 8h|M!/&2  
public : h3kaD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -0$:|p?@^  
3cqQL!Gm  
template < typename Cond > JWWYVl VC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T7 {<arL$  
} ; thuRNYv <  
S ZlC4=6c  
y;nvR6)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ry z?v<)h  
最后,是那个do_ ?6f7ld5  
w$j{Hp6m  
d ;^  
class do_while_invoker l&L,7BX  
  { yl$F~e1W  
public : llq*T"7  
template < typename Actor > i5"5&r7r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x vmt.>f  
  { ;L~p|sF  
  return do_while_actor < Actor > (act); BC! 6O/kr  
} (WRMaI72(  
} do_; vT c7an6fy  
o@W_ai_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4(=kE>n}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2no$+4+z  
最后来说说怎么处理break和continue NQX>Qh 2  
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。 byGn,m  
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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