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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q)K-vt)98  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `d}W;&c  
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, qa 6=W  
^i{,z*vi  
2!{_/@I\Y  
'GV&]   
  class filler ER~T'-YMS  
  { \#\`!L[1  
public : F* 3G _V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TnN^2:cU  
} ; E1c>nrnh*  
9,S,NvSq  
q4sl=`L5Sp  
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: lSn5=^]q  
~a'nHy1  
lq>*x=<  
457fT|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tXf}jU}  
2j8Cv:{Nn%  
sTKab :  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'v'` F*6  
xNC* ]8d  
}': EJ~H  
/{fZH,!L  
二. 战前分析 F3r S6_  
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。 9USrgY6_  
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 Rz.i/w g}  
" t5 +*  
"2ZIoa!^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u{g]gA8s  
  /* --------------------------------------------- */ ?JuX~{{. L  
vector < int *> vp( 10 ); ~8jThi U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K H>Sc3p  
/* --------------------------------------------- */ `xISkW4%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2-8YSHlh  
/* --------------------------------------------- */ !(W[!%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); beJZ pg  
  /* --------------------------------------------- */ nnfY$&3A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v$t{o{3  
/* --------------------------------------------- */ 2yl6~(JC+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \# 7@a74  
E/:+@'(k  
e.h~[^zg  
a4yOe*Ak,F  
看了之后,我们可以思考一些问题: tW:W&|q  
1._1, _2是什么? xh{mca>?G  
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。 sEoZ1E  
2._1 = 1是在做什么? N1YgYL  
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。 S#P+B*v  
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。 ^Lsc`<xC  
~J%R-{U9  
L&:M8xiA~$  
三. 动工 |2qR^Hd&5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @ L\-ZWq  
~@%(RMJm&  
 C}Rs[  
z8g=;><  
template < typename T > btUq  
class assignment jVX._bEGX  
  { s0gJ f[  
T value; <Cu'!h_nL  
public : ;JAK[o8i  
assignment( const T & v) : value(v) {} i B%XBR  
template < typename T2 > NV:>a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Mx^y>\X)v  
} ; kX igX-  
b+W)2rFO  
ah 4kA LO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *]FgfttES  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'n>K^rA  
$X`bm*  
Mg#`t$ u  
U%Dit  
  class holder %'$f ?y  
  { IZ+ *`E  
public : d "2wO[  
template < typename T > lrCm9Oy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,r@xPZPz:e  
  { s5Pq$<  
  return assignment < T > (t); b([:,T7  
} y^9bfMA  
} ; I9;xzES  
>g=^,G}y  
TKK,Y{{  
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: 1d`cTaQ-  
Ny[Q T*nV  
  static holder _1; (viWY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =ntft SH  
j(&GVy^;?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HB%K|&!+  
而不用手动写一个函数对象。 QQ*gFP.Ao  
6j_ 678  
ol50d73B  
aXC!t  
四. 问题分析 B@d1xjp)']  
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。 SK?I.  
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。 VXiui'/(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WmNA5;<Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PVhik@Yoh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @]*[c})/  
`4_c0 q)N4  
五. 问题1:一致性 B\f"Iirw  
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?| g- XKP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N5yJ'i~,M  
l@xWQj9  
struct holder =`JW1dM  
  { cbfD B^_  
  // ;;M"hI3@  
  template < typename T > ]7*kWc2  
T &   operator ()( const T & r) const ;3mL^  
  { >8%M*-=p  
  return (T & )r; Ha?G=X  
} lHcA j{6  
} ; C(}^fJ6r  
JT}.F!q6E  
这样的话assignment也必须相应改动: E!uJ6\  
emA.{cVr!  
template < typename Left, typename Right > AH|Y<\  
class assignment h 5Hr[E1  
  { k; ;viT  
Left l; fSbS(a  
Right r; '(tj[&aL  
public : @`6}`k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X6'H`E[  
template < typename T2 > jKS!'?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QPX`l0V  
} ; Z4#v~!  
oooS s&t  
同时,holder的operator=也需要改动: },&h[\N{6  
9976H\{  
template < typename T > .8K6C]gw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =x1Wii$`  
  { Z/gsCYS3F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 76_<xUt{  
} ) y`i@S}J  
Yc|uD-y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7_KXD#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *U_S1>0n  
=PZWS& (L  
return l(rhs) = r; z{=v)F5y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [z2eCH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S!`:E  
VNO'="U  
template < typename Tp > \X5 3|Y;=  
class constant_t ';Nu&D#Ph  
  { St+ "ih%  
  const Tp t; XC2FF&B&  
public : ,m:L2 -J@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ch t%uzb,  
template < typename T > b4)k&*dfR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O:._W<  
  { 2$ tQ @r  
  return t; yyjw?#\8  
} F{\=PCZ>7  
} ; @y5=J`@=  
0yaMe@&,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 57<Di!rt  
下面就可以修改holder的operator=了 x}|+sS,g  
I>aGp|4  
template < typename T > +j.qZ8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q ?^4\_  
  { t3a#%'Dv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e^8BV;+c  
} *7Xzht&f  
z0 \N{rP&  
同时也要修改assignment的operator() O@wK[(w^  
\2>3Opt  
template < typename T2 > #|?8~c;RWG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (0R2T"/  
现在代码看起来就很一致了。 Im+ 7<3Z  
XhN{S]Wn  
六. 问题2:链式操作 </=3g>9Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5{X*a  
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。 IJ_ m  
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。 m]P/if7  
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。 d8o ewkiR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b]i>Bv  
vY_eDJ~'  
template < typename T > q/x/N5HU  
struct result_1 ~)?|J  
  { nmg{%P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c]NN'9G!{  
} ; #)]E8=}  
j8a[ (  
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: g YUTt  
7 >bMzdH  
template < typename T > "mA1H]r3  
struct   ref +>}o;`hPe  
  { R$d7\nBG  
typedef T & reference; P#;Th8k{K2  
} ; kC`Rd:5  
template < typename T > zN")elBi  
struct   ref < T &> X}W)3v  
  { ^1 ;BiQ  
typedef T & reference; P,ydt  
} ; ^V .'^=l  
'Wp @b678  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G "brT5:  
>f@ G>H)+  
template < typename T > y\,f6=%k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const " #v%36U  
  { 3[VNsX  
  return l(t) = r(t); ;7j,MbU  
} *|KVN&#  
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。 x<>YUw8`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^{[[Z.&R?  
,hvc``j S8  
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 |r !G,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f3#X0.':  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KUKI qAA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bo>E"<  
最后的布局是: ]r959+\$  
                Add Dr+Ps  
              /   \ 12OlrU  
            Divide   5 30d#Lq  
            /   \ Mk5RHDh  
          _1     3 $3\,h; y  
似乎一切都解决了?不。 YlKFw|=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Y.-S=Y   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 T5e^J"   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T 1zi0fa'  
P=gJAE5  
template < typename Right > _ZyT3P&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u"Y]P*[k  
Right & rt) const Nfaf;;J}  
  { [K:29N9~4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  =:~(m  
} N|Habua<Xw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DFy1 bg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !_x*m@/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 n&d/?aJ7a\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Nog(VN4I&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zPE$  
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? x{hn2]6+eB  
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: l1r_b68  
9/3;{`+[a  
template < class Action > d.r Y-k  
class picker : public Action {7X~!e|w  
  { a+ GJVJ  
public : iLtc HpN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #jP/k.  
  // all the operator overloaded yU_9a[$V  
} ; L~&" aF/b  
 zy>}L #  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .8H}Lf\  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (0C&z/  
AC4 l<:Yh  
template < typename Right > x~+-VF3/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mi^hvks<  
  { sE9Ckc5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jQ$BPEG&X  
} zP nC=h|g  
h(N=V|0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vgThK9{m;  
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。 9@y3IiZ"}  
6+PGwCS  
template < typename T >   struct picker_maker W[|[;{  
  { <L&eh&4c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u-.L^!k  
} ; ; k}H(QI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~L'nz quF  
  { f#OQ (WTJE  
typedef picker < T > result; i@,]Z~]  
} ; *U_oao  
1X&B:_  
下面总的结构就有了: vGN3 YcH  
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。 ;J=:IEk  
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。 R|Y~u*D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :-Wv>V\t  
至此链式操作完美实现。 8&.-]{Z  
7>,rvW:]  
1VLLo~L%  
七. 问题3 3dm'xe tM  
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。 P4 6,o  
~ 5"J(  
template < typename T1, typename T2 > j)L1H* S%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /s`;9)G]9  
  { j-32S!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MGybGbd  
} @a(oB.i  
784;]wdy\  
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: ?D=8{!R3  
qd(hQsfqYU  
template < typename T1, typename T2 > |M E{gy`5  
struct result_2  yekRwo|  
  { 8*Zvr&B,G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x)R0F\_  
} ; ?v.Gn9Z&  
plXG[1;&G  
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? .Dx2 ;lj  
这个差事就留给了holder自己。 }cW#045es  
    T2|:nC)@  
J"&y |; G  
template < int Order > 4_Y!elH)  
class holder; 5;Ia$lm=y  
template <> %6i=lyH-  
class holder < 1 > `~nCbUUee  
  { 8 u:2,l  
public : |-61(X.  
template < typename T > %nQmFIt  
  struct result_1 O<X )p`,`  
  { 38wq (  
  typedef T & result; sX'nn   
} ; w-FHhf  
template < typename T1, typename T2 > ]^ 'ZiyJX  
  struct result_2 Q52 bh'cuU  
  { C #aFc01B  
  typedef T1 & result; SRWg[H  
} ; o4~kX  
template < typename T > or.\)(m#(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B_&^ER5j  
  { rzT{-DZB[4  
  return (T & )r; kM`7EPk  
} ]M\q0>HoJ  
template < typename T1, typename T2 > e5OVq ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q|//Z  
  { {US>)I  
  return (T1 & )r1; !*bdG(pK  
} j_c+.iET  
} ; `M]BhW)  
PL@7 KD Q  
template <> UABbcNW  
class holder < 2 > a_%>CD${t  
  { Q>%E`h  
public : o9+Q{|r  
template < typename T > aAcKwCGq\  
  struct result_1 }) 7K S?  
  { /7vE>mSY  
  typedef T & result; 0WXVc  
} ; **HrWM%?8o  
template < typename T1, typename T2 > !NA`g7'  
  struct result_2 6t$N78U  
  { .vaJ Avg  
  typedef T2 & result; 5!h<b3u>]  
} ; NWnWk  
template < typename T > U8[Qw}T P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G?ZC 9w]rA  
  { mATH*[Y  
  return (T & )r; 3'^S3W%  
} ?i%nMlcc  
template < typename T1, typename T2 > AY;<q$8j%,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zq=&4afOE  
  { ;qb Dbg  
  return (T2 & )r2; uMpl#N p  
} ay-9c2E  
} ; >~wu3q  
cNeiD@t3V&  
KBj@V6Q  
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> >。 W0?JVtq0Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |*1xrM:v~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %I}'Vb{C  
>#?iO]).  
return l(i, j) = r(i, j); D-D #`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I4:rie\hjC  
_.-#E$6s#q  
  return ( int & )i; 8})|^%@n  
  return ( int & )j; tWX7dspx/  
最后执行i = j; z}3di5+P  
可见,参数被正确的选择了。 ZQ|gt*  
`#p< rfe  
z L8J`W  
h[y*CzG  
!mae^A1  
八. 中期总结 ]_\AHnJ  
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: q|Fjm]AF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C (U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AoU_;B\b%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q#m!/wod  
J@gm@ jLc  
"u5KbJW  
$E@ouX?  
jJ<;2e~OW  
AHWh}~Yi  
九. 简化 X98#QR#m  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 BjB&[5?z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r;'i<t{P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6"%@ L{UQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wt"ww~h`(  
  +-*/&|^等 z6 a,0&;-L  
2. 返回引用。 Q!`)e@r  
  =,各种复合赋值等 iel-<(~   
3. 返回固定类型。 6N?#b66  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8XlU%a6x  
4. 原样返回。 BPh".RJ  
  operator, HM 90Sb  
5. 返回解引用的类型。 ~;!BDLMC6  
  operator*(单目) V07VwVD  
6. 返回地址。 @"0uM?_)-  
  operator&(单目) #)FDl70S8  
7. 下表访问返回类型。 .Nk}Z9L]k  
  operator[] Ej{+U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J ZA*{n2  
  operator<<和operator>> R qn WtE  
e) ]RA?bF  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S7Znz@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: blUY.{NN3  
l\_x(BH  
template < typename Left > m^'~&!ba  
struct value_return :q(D(mK  
  { 5 >'66gZ  
template < typename T > ]I8]mUiUH  
  struct result_1 NtqFnxm/  
  { &jt02+Hj'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x ~wNO/  
} ; 3`x sK[  
jmSt?M0.xV  
template < typename T1, typename T2 > z+ uL "PG[  
  struct result_2 qg|Ox*_od"  
  { & \JLTw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MCM/=M'y  
} ; O/(3 87=U  
} ; k{_1r;  
0u>yT?jP  
+)?,{eE|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gji*Wq  
Qg[heND  
下面我们来剥离functor中的operator() b$dBV}0 L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /q T E  
b-2pzcK{#  
return l(t) op r(t) ::v;)VdX+*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z>X9J(=  
return op l(t) uW ) \,  
return op l(t1, t2) ijE<spG  
return l(t) op CcBQo8!G  
return l(t1, t2) op  ccRlql(  
return l(t)[r(t)] )4@M`8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J`4Z<b53  
w<Zdq}{jO  
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: *3 !(*F@M,  
单目: return f(l(t), r(t)); E N)YoVk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KuIkul9^%  
双目: return f(l(t)); y2U/$%B)G  
return f(l(t1, t2)); : 2_ 0L  
下面就是f的实现,以operator/为例 =n)JJS94  
EK^JLvyT  
struct meta_divide s;anP0-O  
  { UVz=QEuYb  
template < typename T1, typename T2 > =sxkrih  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J 0&zb'1  
  { Tc9&mKVE%(  
  return t1 / t2; ,?Ok[G!cm  
} TFNUv<>X  
} ; j[_t6Z  
)uANmThOz  
这个工作可以让宏来做: _L8Mpx*E  
C(f$!~M4b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _c[|@D  
template < typename T1, typename T2 > \ 3xRM 1GgO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n/xXQ7y  
以后可以直接用 |!{ z? i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KrJ5"1=  
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 5BrU'NF  
(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。。。) lq~Gc M  
B.V?s,U  
t-'I`I  
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 Vp|2wlFE-  
Y,3z-Pa=@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u9esdOv  
class unary_op : public Rettype `Q:de~+AM{  
  { H~~7~1"x  
    Left l; bjuYA/w<  
public : F(J\ctha  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  -PcS(  
Cw6>^  
template < typename T > qsD?dHi7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !>CE(;E>z  
      { 2O?Vr" A  
      return FuncType::execute(l(t)); g7 .7E6%H  
    } =n> iQS  
3X,]=f@_  
    template < typename T1, typename T2 > vEu Ka<5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xylpiSJ  
      { ~C%2t{"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f+*J ue  
    } 7bctx_W&6  
} ; x*NqA( r  
d-9uv|SJ  
_Ngx$  
同样还可以申明一个binary_op >.a+:   
<]Ij(+J;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FgXu1-  
class binary_op : public Rettype 29&sydu  
  { ^wvH,>Yo  
    Left l; Gtj (  
Right r; 3?!G-  
public : 1_N~1Ik  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6\; 4 4,3  
;M%oQ> ].[  
template < typename T > u)<Ysx8G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Sh^LYqn  
      { h`z2!F4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @WhZx*1  
    } *jYHd#UZx4  
Dm7Y#)%8  
    template < typename T1, typename T2 > 5LDQ^n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pWWL{@J  
      { %4?SY82  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZC3tbhV  
    } <m?GJuQ'  
} ; *LY~l  
L!CX &  
hB|H9+  
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 (%``EIc<8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _<Hb(z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Xjs21-t%  
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。 + AE&GU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )2iM<-uB  
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。。。 A8=e?%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [5>S-Z  
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) `,F&y{ A  
下面是修改过的unary_op u5xU)l3  
>wz;}9v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y #hga5  
class unary_op <;2P._oZ  
  { 8QkWgd7y  
Left l; kvMk:.  
  <'PR;g^#  
public : 08TaFzP81  
!!?+M @  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y|{r vBKjf  
-ET*M<  
template < typename T > $=e&q  
  struct result_1 :z0s*,QH  
  { LydbP17K}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ek<PISlci  
} ; hQgk.$g  
FRl3\ZDqrb  
template < typename T1, typename T2 > 'hwV   
  struct result_2 U%mkhWn  
  { *u|lmALs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >P6^k!R1y  
} ; /'8*aUa  
Sqp;/&Ji  
template < typename T1, typename T2 > Q3<bC6$r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,!o\),N  
  { XM$5S+e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m#5|J@]  
} ;n(#b8r9  
]`#xR *a  
template < typename T > 4A\BGD*5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U^E  
  { p9FA_(`^  
  return OpClass::execute(lt(t)); uE,i-g0$Id  
} blKDQ~T2  
N0y;PVAGu  
} ; J6@(X8w{j  
^4xlZouCb  
&&(4n?   
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 %Y)PH-z  
好啦,现在才真正完美了。 e.)yV'%L  
现在在picker里面就可以这么添加了: }};j2  
1kB'sc3N!  
template < typename Right > x&hvFG3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hrd5p+j  
  { H(5S Kv5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }aHB$}"!  
} _~X8/p/Qh  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^%K1R;  
]Ks]B2Osz  
B$}wF<`k7  
rd&*j^?  
8{}Pj  
十. bind ZI2K-z'e  
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。 gmF_~"^34  
先来分析一下一段例子 ZYwBw:y}y  
%5Q7#xU  
i# pjv'C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Mr5('9%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WL IDw@fv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nvO%  
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。 EuKrYY]g  
我们来写个简单的。 ;#5-.z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7AGZu?1]M  
对于函数对象类的版本: L:t)$iF5+  
%KJ"rvi4K  
template < typename Func > (c|$+B^*  
struct functor_trait tMD^$E"C  
  { U<ku_(2"#  
typedef typename Func::result_type result_type; x*loACee.  
} ; "W?l R4  
对于无参数函数的版本: x*,q Rew  
Hm+6QgCs  
template < typename Ret > ZXssvjWQV}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4*N@=v  
  { [3{:H"t  
typedef Ret result_type; M(.uu`B  
} ; )[y!m9Vn  
对于单参数函数的版本: CI~hmL0  
wS F!Xx0  
template < typename Ret, typename V1 > #K<=xP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uZqu xu.  
  { qHC*$v#.V?  
typedef Ret result_type; SHXa{-  
} ; 0,vj,ic*WX  
对于双参数函数的版本: :|3"H&FWK  
C1#o<pv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t?%}hs\!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nK?k<  
  { DU*g~{8T$  
typedef Ret result_type; .v #0cQX+.  
} ; 8T>3@kF  
等等。。。 y]QQvCJr3d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |*]X\UE  
zCj*:n  
template < typename Func > ]Vf8mkDGO  
struct func_return W[[YOK1T  
  { &P,4EaC9;  
template < typename T > =B/s H N  
  struct result_1 (?*mh?  
  { T;:',T[G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DiGUxnP  
} ; -tK;RQYax  
AXNszS%4  
template < typename T1, typename T2 > a!^-~pH:  
  struct result_2 EvH(Po h  
  { 7b7%(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (_%JF[W  
} ; $dVgFot  
} ;  hZss  
%WJ{IXlz  
bY"eC i{K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ol/2%UJXL  
*mK);@pL  
template < typename Func, typename aPicker > *s<dgFA'  
class binder_1 Vne. HFXA  
  { \J3v>&m<7  
Func fn; 8,H#t@+MT  
aPicker pk; ?4wehcZz  
public : X."h Tha5  
dp//p)B>  
template < typename T > psyH?&T  
  struct result_1 0+2Matk>.  
  { O'&X aaZV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fdCxMKlu;  
} ; <Hr@~<@~  
3*2&Fw!B  
template < typename T1, typename T2 > {Gb)Et]<  
  struct result_2 gk_Xu  
  { &>) `P[x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A\PV@w%A i  
} ; . f.j >  
ZAnO$pA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4Ow Vt&  
o{-USUGj7  
template < typename T > .U(SkZ`6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +}G>M=t::  
  { k.? T.9  
  return fn(pk(t)); 8tFyNl`c  
} $CQwBsYb=  
template < typename T1, typename T2 > EbwZZSds1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (PT?h>|St  
  { RfKxwo|M<  
  return fn(pk(t1, t2)); Bu >yRL=*  
} 'bY|$\I  
} ; <1'X)n&Kw$  
5f`XFe$8  
cnUU1Uz>  
一目了然不是么? Nh7!Ah  
最后实现bind <,]CVo  
|z<wPJ,;2  
]BS{,sI  
template < typename Func, typename aPicker > ae(]9VW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f@. Q%+!4  
  { 6'sFmC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x_H7=\pX]  
} PEQvEruZ}  
rbJ)RN^.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5@&i:vs5y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ygy#^  
3xCA\*  
十一. phoenix C;:1CK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %ucmJ-< y#  
##+ 8GLQM  
for_each(v.begin(), v.end(), WbDC  
( ofrlTw&o  
do_ ;|$]Qq  
[ A'AWuj\r2R  
  cout << _1 <<   " , " oWaIjU0  
] Xde=}9  
.while_( -- _1), r;6YCI=z  
cout << var( " \n " ) 0R^(rE"2#  
) VV}fW"_ND  
); iN9!?Ov_  
_~#C $-T  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :c/=fWM%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vM3|Ti>a'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2.&V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1oW]O@R  
uA}FuOE6  
?KuJs9SM  
template < typename Cond, typename Actor > fN%5D z-e  
class do_while *1$~CC7  
  { m"m;(T{ v  
Cond cd; h}:5hi Jw  
Actor act; {R8P $  
public : jeuNTDjeL  
template < typename T > .STf  
  struct result_1 Nwu Be:"@  
  { xg5@;p  
  typedef int result_type; au}0PnA;  
} ; u$/2XO  
ib=^ tK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fF]&{b~wk  
Gt%?[  
template < typename T > Qs[EA_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const om39;nk!}  
  { N*oJ$:#  
  do p YvF}8  
    { waq_d.  
  act(t); iU+,Jeu  
  } -Aym+N9  
  while (cd(t)); 8JO\%DFJ  
  return   0 ; G.E~&{5xQ  
} Hf]}OvT>Z  
} ; AA%g^PWpR  
S@2Jj>3D?  
NeZYchR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Zu73x#pI  
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。 3bL2fsn5  
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。 W oG  
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。 Oy`\8*Uy__  
下面就是产生这个functor的类: =xWW+w!r  
<EN[s  
( 2(;u1  
template < typename Actor > 7XC}C+  
class do_while_actor pQ`L=#WM  
  { *8eh%3_$h  
Actor act; 1ZW'PXUZ  
public : m<LzB_ G\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :< 3;7R'5  
$zA[5}{ZtQ  
template < typename Cond > q'-l; V|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jN{xpd  
} ; Jj!tRZT  
;HwJw\fo  
T ]nR XW$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vw@x  
最后,是那个do_ 8r|  
F7u%oLjr  
(=B7_jrl  
class do_while_invoker ^ /eSby  
  { |2` $g  
public : 6 FxndR;  
template < typename Actor > KFG^vmrn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e7AI&5Eg{  
  { JV{!Ukuyp+  
  return do_while_actor < Actor > (act); t7%Bv+Uo  
} `X03Q[:q"[  
} do_; uXa}<=O  
R,Uy3N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @!HMd{r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w|*G`~l09  
最后来说说怎么处理break和continue T<,tC"  
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。 z9c=e46O  
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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