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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5X]f}6kT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vHPsHy7y  
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, =7~;*Ts  
q8e]{sT'!  
sFgsEKs  
PP_ar{|7  
  class filler `v/p4/  
  { eVbT<9k  
public : rXGaav9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !Xq5r8]  
} ; f.vJJa  
#N97  
RM25]hx  
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: -7I %^u  
#V[Os!ns  
[A;0I jKam  
T+5H2]yy)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !i{5mc \  
QT"o"B  
IJZx$8&A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W>u$x=<T  
[XA:pj;rg'  
8feLhWg'P  
]e? L,1-  
二. 战前分析 8tT/w5  
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。 91FVe  
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 $cO-+Mr-~  
}%,LV]rGEZ  
5*y6{7FLp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ee$F]NA  
  /* --------------------------------------------- */ wr6(C:  
vector < int *> vp( 10 ); GRgpy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :-+j,G9 t  
/* --------------------------------------------- */ T'14OU2N{Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '^:q|h  
/* --------------------------------------------- */ e= ",58  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TI^X gl~  
  /* --------------------------------------------- */ n*eqM2L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cN: ek|r  
/* --------------------------------------------- */ 1z8fhE iiE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *nY$YwHB  
vPu {xy  
*,XT;h$'>  
B,{Q[  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,Mu"r!MK  
1._1, _2是什么? <d3 a  
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。 idZ]d6  
2._1 = 1是在做什么? +tv"j;z  
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。 e[.JS6  
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。 %Q5 |RL D  
S\A9r!2  
$w! v  
三. 动工 IU rGJ#}O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fSm|anuKZe  
U0dhr;l  
e>_Il']Mb  
;#dzw!+Y  
template < typename T > /h K/t;  
class assignment 2P VQSwW:  
  { }H9V$~}@-  
T value; !MD uj  
public : 4]ETF+   
assignment( const T & v) : value(v) {} qa/VSk!{  
template < typename T2 > d>`s+B9K0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @t,Y< )U  
} ; YR0.m%U,  
Vg1MA  
:.F;LF&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _!E/ em  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d2<+Pp  
-f%J_`  
aumM\rY  
~5wT|d  
  class holder Q~$hx{foN  
  { sKGR28e  
public : e4Jx%v?_P  
template < typename T > OC_i,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0D^c4[Y'l  
  { q `^5<  
  return assignment < T > (t); vo]$[Cp|4  
} eih~ SBSH  
} ; iKe68kx  
A$XmO}+  
rn%q*_3-o  
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: ,~qjL|9  
_D~FwF&A  
  static holder _1; 7& G#&d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g.eMGwonTJ  
OE_A$8L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ev%}\^Vl[  
而不用手动写一个函数对象。 8z'_dfP=5  
? EXYLG  
hYU4%"X  
w]Z:Y`  
四. 问题分析 gqQ"'SRw  
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。 "2 J2za  
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。 ZH8Oidj`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 " )/febBS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h(3ko An  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8d*W7>rq  
,lr\XhO  
五. 问题1:一致性 +C ){&/=#  
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?| 3eJ"7sftW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !O*uQB  
$ jgEB+  
struct holder a) 5;Od  
  { t {RdqAF  
  // D0a3%LBS/2  
  template < typename T > rk .tLk  
T &   operator ()( const T & r) const ':LV"c4 t  
  { +LeM[XX  
  return (T & )r; ;ZowC#j  
} "`8~qZ7k  
} ; 0z:BSdno  
$3Srr*  
这样的话assignment也必须相应改动: |}^ BF%8V:  
PcK;L(  
template < typename Left, typename Right > <\C/;  
class assignment B gB]M3Il  
  { }Gg:y?  
Left l; E{B=%ZNnm  
Right r; L>Soj|WUy(  
public : +1Ua`3dWN_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dE0 p>4F  
template < typename T2 > [W{WfJ-HwG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _k2*2db   
} ; /agX! E4s  
mhZ60RW  
同时,holder的operator=也需要改动: +9d]([Lx  
An0Zg'o!G  
template < typename T > [$[1|r *Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :^oF0,-qZ  
  { F1aI4H<(T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2 N$yn  
} DEcsFC/SK  
[h^>Iq (Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )r^)e 4UI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BQTibd  
i1E~F  
return l(rhs) = r; q" aUA_}\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 drc]"6 k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /:],bNb  
/degBL+  
template < typename Tp > 8Q2qroT  
class constant_t 5o&noRIIr  
  { jx7b$x]  
  const Tp t; 8vL2<VT;  
public : >|S&@<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d|RqS`h ]  
template < typename T > 2GRdfX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {+V]saYP  
  { |)pRkn8x  
  return t; &+v!mw>  
} WK<:(vu.  
} ; wVms"U.  
l9eCsVQ~V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iE;D_m.>`O  
下面就可以修改holder的operator=了 jLZ^EM-  
-~'{WSJ  
template < typename T > s.p4+K J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nGqD{!i<  
  { i:coNK)4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -J<{NF  
} \(db1zmS~  
f=L&>X  
同时也要修改assignment的operator() hN3*]s;/6z  
% >\v6ea  
template < typename T2 > nbECEQ:|B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m@Vz42g~+  
现在代码看起来就很一致了。 Zr%,F[j?  
d}Y\; '2,  
六. 问题2:链式操作 ip`oL_c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ac2,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。 p!OCF]r  
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。 $k,wA8OZ-  
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。 eq!>~: #  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B,_/'DneQK  
7%Q?BH7{  
template < typename T > !d)Vr5x  
struct result_1 t6+c"=P#  
  { oE H""Bd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D\ ;(BB  
} ; @  gv^  
5x=aJl;G  
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: bl8EzO  
>OLKaghV.5  
template < typename T > +~x'1*A_  
struct   ref 3!H&bOF  
  { %wDE+&M  
typedef T & reference; OtVRhR3>  
} ; ~v$1@DQ}  
template < typename T > v/m} {&K  
struct   ref < T &> l@irA tg4  
  { jGSY$nt9  
typedef T & reference; GI[TD?s  
} ; <?>1eU%  
Z"pCDW)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c;13V(Djy  
%tvP\(]h  
template < typename T > !2o1c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @CTSvTt$  
  { VL?sfG0  
  return l(t) = r(t); pK|~G."6e  
} F{*h~7D-|  
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。 AbExJ~JV\g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X3dXRDB'  
vH?rln  
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 ;}dvc7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =] +owl2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K7-z.WTUR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kdP*{  
最后的布局是: BI|TM2oa  
                Add TFAd  
              /   \ # E{2 !Z  
            Divide   5 f|'0FI  
            /   \ N*`qsv 0  
          _1     3 r6Qsh CA"  
似乎一切都解决了?不。 @dyh: 2!  
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。 L+X:M/)  
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。 PNs*+/-S  
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: z}a9%Fb  
I !J'  
template < typename Right > S0' ACt`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i,B<k 0W9  
Right & rt) const sx n{uRF  
  { @g5qcjD'[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jcbq#  
} dLfB){>S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SaIY-PC  
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。 3`TD>6rs  
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。 H:F'5Zt  
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。 6E-AfY'<  
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。 ^~;"$=Wf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d.0K~M   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4q"4N2  
}0Ie Kpu5  
template < class Action > \2^o,1r/  
class picker : public Action #\8"d  
  { ni85Ne$  
public : jVPX]8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !(HPx@_  
  // all the operator overloaded \^1S:z  
} ;  i}_"  
/Nkxb&  
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。 }P'c8$  
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: #U(kK(uO  
~1&WR`U  
template < typename Right > V}Ee1C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '3 b'moy  
  { !nsx!M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \U3v5|Q  
} $^_6,uBM[  
e%lxRN"b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ed2r<H$  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4.p:$/GTS  
? G`6}NP  
template < typename T >   struct picker_maker #jh5%@  
  { ?rjB9AC_;t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R@-x!*z  
} ; {_mVfFG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R nwFxFIQ  
  { pC]XbokES  
typedef picker < T > result; Z5 p [*LMO  
} ; W4,'?o  
Y1ks'=c>  
下面总的结构就有了: ,5x#o  
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。 *4e?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。 OD9z7*E@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \%7fm#z6  
至此链式操作完美实现。 eyuyaSE  
Wb>;L@jB7  
j XH9P q4  
七. 问题3 z)(W x">  
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。 *NG\3%}%|@  
|RXQ_|  
template < typename T1, typename T2 > +TyN;e   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OLqV#i[K#9  
  { :G6aO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M\/hK2J# #  
} JEk'2Htx  
[_nOo`  
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: $4^SWT.  
NYr)=&)Ke.  
template < typename T1, typename T2 > l^d'8n  
struct result_2 \+#EO%sN1%  
  { /y$Fw9R;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |g.CS$'#Nt  
} ; 71y{Dwya  
*/l;e<E  
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? 0ki- /{;  
这个差事就留给了holder自己。 8>t,n,k  
    @ ?M\[qeF@  
;Y[D#Ja-  
template < int Order > p<{P#?4 g  
class holder; & W od  
template <> Eamt_/LKf  
class holder < 1 > Ps>:|j+  
  { 0F@~[W|2  
public : y^,QM[&  
template < typename T > rHTZM,zM=H  
  struct result_1 &hO-6(^I  
  { ^8;MY5Wbs  
  typedef T & result; K^U ="  
} ; kqm(D#  
template < typename T1, typename T2 > K<wFr-z  
  struct result_2 $Yt|XT+!&  
  { j(Lz& *4  
  typedef T1 & result; zXx/\B$&d*  
} ; ?UAuUFueA  
template < typename T > fwv^dEe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J<;io!  
  { 1oej<67PdJ  
  return (T & )r; ;ND$4$  
} LN WS  
template < typename T1, typename T2 > e{@RBYX@+c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hHN[K  
  { W|m(Jh[w]  
  return (T1 & )r1; >) u;X  
} <rj'xv  
} ; !xfDWbvHV  
dGYR  'x  
template <> ~ tA ^K  
class holder < 2 > Ks P2./N  
  { {&,p<5o  
public : PGJh>[ s  
template < typename T > {6v.(Zlh$  
  struct result_1 Xx{| [2`  
  { qU !dg  
  typedef T & result; miaH,hm  
} ; 4{YA['  
template < typename T1, typename T2 > &SE}5ddC7  
  struct result_2 v:P]o9Oj8  
  { &))d],tJX  
  typedef T2 & result; hn8xs5vN  
} ; [t?tLUg|6  
template < typename T > Vc(4d-d5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @& }}tALi  
  { ^YLC{V  
  return (T & )r; d/7R}n^  
} L;RE5YrH%6  
template < typename T1, typename T2 > $Q/@5f'T`9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ic2?1<IZA  
  { &u2;S?7m  
  return (T2 & )r2; Wk0E7Pr  
} [A7TSN  
} ; eL}w{Hlk T  
r @4A% ql<  
1,wcf,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G ?$ @6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VvyRZMR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cW:y^(Xii  
y0d=  
return l(i, j) = r(i, j); #%"G[B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Me .I>7c  
dEJqgp}\p  
  return ( int & )i; 9r?Z'~,Za  
  return ( int & )j; SboHo({5VA  
最后执行i = j; .^wpfS  
可见,参数被正确的选择了。 ZA(u"T~  
x(Bt[=,K3  
Iq + N0G<j  
2<@2_wSJ  
U!(.i1^n  
八. 中期总结 Oh! {E5!)  
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: EV?}oh"x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $,}jz.R@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n~ *|JJ*`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^p3 GT6  
]=~dyi  
bXs=<`>  
h$02#(RHJ  
OD8 fn  
Hm2Y% 4i%  
九. 简化 1{a%V$S[  
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。 s)E  \  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gA2Wo+\^bq  
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: wEjinP$2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (uC8M,I\  
  +-*/&|^等 L_Ok?9$  
2. 返回引用。 $XF$ n#ua  
  =,各种复合赋值等 m Q9dF,  
3. 返回固定类型。 h5P_kZJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9+@h2"|N4*  
4. 原样返回。 QL7b<xDQC*  
  operator, EOB8|:*  
5. 返回解引用的类型。 cw<I L  
  operator*(单目) XKWq{,Ks  
6. 返回地址。 ;C@mT;hR  
  operator&(单目) & P-8_I  
7. 下表访问返回类型。 ? "I %K%  
  operator[] {'IO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;iKLf~a a  
  operator<<和operator>> 0ID9=:J  
:H]d1  
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。  @lN\.O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eh9 ?GUr5  
.iy4 (P4  
template < typename Left > hY&Yp^"}]^  
struct value_return mh3S?Uc  
  { F vkyp"W3  
template < typename T > &E&~9"^hQL  
  struct result_1 Skt-5S#  
  { G&*P*f1 S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 16L YVvmW  
} ; B7f<XBU6>  
Jpapl%7v  
template < typename T1, typename T2 > V ?Jy  
  struct result_2 R #wZW&N  
  { h*fN]k6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J+P<zC  
} ; nCq'=L,m  
} ; P*&[9 )d6  
uyYV_Q0~;  
uRb48Qy2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q4cCg7|0  
 FSMM  
下面我们来剥离functor中的operator() _pTcSp 3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q=X<QhK  
I/(U0`%  
return l(t) op r(t) bN_e~z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @ [;'b$T$  
return op l(t) 3'uXU<W!  
return op l(t1, t2) FsED9+/m  
return l(t) op TanWCt4r  
return l(t1, t2) op .b";7}9{  
return l(t)[r(t)] %tVU Rj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a}@b2Wc*  
liS'  
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: =p;cJ%#2]'  
单目: return f(l(t), r(t)); (9u`(|x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M`&t=0D  
双目: return f(l(t)); *ak0(yLn)  
return f(l(t1, t2)); WHE<E rV%  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xe);LhDC  
d#T5=5 #  
struct meta_divide >>{):r Z  
  { @}q, ';H7  
template < typename T1, typename T2 > D/E5&6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U;bx^2<m  
  { lR %#R  
  return t1 / t2; Y!M0JSaM  
} #2^0z`-\_z  
} ; _#K|g#p5  
hF-QbO  
这个工作可以让宏来做: bD,21,*z  
c^w^'<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }5fd:Bm;  
template < typename T1, typename T2 > \ |cC3L09  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V=ll 9M  
以后可以直接用 YW7w>}aW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gxO~44"  
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 %X_A#9  
(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。。。) tpS gbGzp  
!mK()#6  
sNx_9pJs4  
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 N #v[YO`.  
;SXkPs3q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cWQJ9.:7  
class unary_op : public Rettype @|(cr: (=H  
  { ;jgf,fbM  
    Left l; pBAAwHD  
public : `RY}g;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} le^Fik   
wbWC &X.  
template < typename T > ll5;09  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \8#[AD*@s2  
      { o+x%q<e;c  
      return FuncType::execute(l(t)); pS8\B  
    } E#P#{_BR^  
w#1BHx  
    template < typename T1, typename T2 > 4 6v C/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mZU L}[xf  
      { 5"h4XINZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6KGT?d  
    } -|'@ :cIZ  
} ; -Jd7  
Gw) y<h  
PZ/ tkw  
同样还可以申明一个binary_op ~xG/yPl  
V(cU/Aia^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l8E))oz1T  
class binary_op : public Rettype t5 >ma:^j  
  { Ju>QQOxi|  
    Left l; dkg`T#}  
Right r; @~gPZm  
public : d%}?%VH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $/^Y(0  
3q4VH q  
template < typename T > 48,*sTRq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O=}w1]  
      { D;JZ0."  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M"]?'TMfXc  
    } <]?71{7X  
g Nz  
    template < typename T1, typename T2 > Hva!6vwO%O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 12i`82>;  
      { r7VBz_Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jb{g{a/  
    } Eet/l]e#a  
} ; =0&XdxX  
H.?`90IQ  
4r;le5@  
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 &LM@xt4"^[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VXCB.C"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 53/$8=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZWGelZP~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b w1s?_P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 At>e4t2@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }vZfp5Y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Kez0Bka  
下面是修改过的unary_op &K!0yR  
_&(Wz0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8r}tf3xMCM  
class unary_op %^W(sB$b  
  { \aSc2Ml]3n  
Left l; 6!)hl"  
  E_& ;.hw  
public : ?p6@uM\Q7  
8Ud.t =2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3q'nO-KJ  
ral=`/p  
template < typename T > qKXg'1#E)  
  struct result_1 1grcCL q  
  { $lB!Q8a$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mr[1F]G  
} ; V B ^1wm  
4Tuh]5  
template < typename T1, typename T2 > k'.cl^6Z8  
  struct result_2 'n{=`e(}cI  
  { (xfy?N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4WlB Q<5  
} ;  k=t{o  
"@ZwDg`  
template < typename T1, typename T2 > Lniz>gSc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T#E,^|WEk  
  { `$4wm0G|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |@rf#,hTDp  
} r,|}^u8`  
xxGQXW  
template < typename T > aa]|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g:^Hex?Yfd  
  { E08!a  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q&$2F:4f&  
} 4 J9Y  
T*k{^=6"!  
} ; t`6~ ud>  
JWM4S4yZHR  
,~=+]9t  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1jK2*y  
好啦,现在才真正完美了。 | v>W  
现在在picker里面就可以这么添加了: "2!5g)iO  
f#38QP-T  
template < typename Right > c[6<UkH7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }P!:0w3  
  { 7Or?$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \J~@r1  
} @gx]3t*]I  
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。 FLumI-se!  
&x.5TDB>%  
o -x=/b  
MA=gCG/JD  
H8Ra!FW@  
十. bind % Q93n {?  
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。 ,=u!hg  
先来分析一下一段例子 yBqKldl  
>U:.5Tch'V  
bT:;^eG"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c~Y  g(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KWVl7Kw#e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -<\hcV`&  
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。 LqQ&4I  
我们来写个简单的。 V'N]u (^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \ 0F ey9c  
对于函数对象类的版本: 3 lKBwjW  
CTB qX  
template < typename Func > 30cb+)h(  
struct functor_trait "f!H[F1~  
  { zM%2h:*+{  
typedef typename Func::result_type result_type; jjoyMg95  
} ; =, U~  
对于无参数函数的版本: Cj)*JZV G  
-C* UB  
template < typename Ret > .A6Jj4`-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?Ql<s8  
  { AbMf8$$3SH  
typedef Ret result_type; k _Bz@^J  
} ; 2reQd47  
对于单参数函数的版本: t] G hONN  
bmRp)CYd  
template < typename Ret, typename V1 > XJ1<!tl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vg`32nRN  
  { yD^Q&1  
typedef Ret result_type; c_6~zb?k+m  
} ; ;3O=lo:$~  
对于双参数函数的版本: ^hwTnW9Z1:  
;`Wh^Qgi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }@A{'q5y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V*+Z=Y'  
  { IDt7KJ@hc  
typedef Ret result_type; @ ojV8  
} ; &~N@M!`Dn  
等等。。。 kSqMI'89  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `Yo!sgPO\  
ESY\!X:|  
template < typename Func > U'xmn$ O  
struct func_return L8$+%Gvo  
  { m@` NN  
template < typename T > oe1$;K>.7  
  struct result_1 ^' b[#DG>F  
  { Cbr>\;sc2Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :&=`xAX-  
} ; !-|{B3"6  
Xa=oEG  
template < typename T1, typename T2 > Z'\{hL S  
  struct result_2 Cq%1j[  
  { _Dg|Iz,Uh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G+W0X  
} ; /: }"Zb  
} ; wb (quu  
gO]jeO  
8s<t* pI2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p V`)  
rTYMN  
template < typename Func, typename aPicker > 6n Hyd<o  
class binder_1 `RL n)a  
  { Hyz:i)2  
Func fn; U=\!`_f':  
aPicker pk; (GDW9:  
public : }SBpc{ch  
LHgEb9\Q  
template < typename T > qHra9yuSh  
  struct result_1 }E](NvCq  
  { $]S*(K3U ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 85]3y%f9  
} ; Pa\"l'!>^  
L{AfrgN  
template < typename T1, typename T2 > H.]rH,8  
  struct result_2 4ai|*8.  
  { _|vY)4B 4U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <gbm 1iEe  
} ; $Z{Xt*  
2<8JY4]!]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ' lMPI@C6r  
`\5u/i'Ca!  
template < typename T > zDx*R3%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UU" '  
  { d{G*1l(X  
  return fn(pk(t)); We*&\e+"T  
} 7C@%1kL  
template < typename T1, typename T2 > "3X~BdH&J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KO5! (vi@  
  { tg' 2 v/  
  return fn(pk(t1, t2)); Tg|/UUn  
} a\?-uJ+  
} ; YVS~|4hu?i  
SdQ"S-H  
rq_0"A  
一目了然不是么? t*{BN>B  
最后实现bind LP- _i}Kq  
/D&7 \3}  
/r@~"R x'  
template < typename Func, typename aPicker > h;?H4j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1/% g VB8  
  { `c%{M4bF\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x|`o7.  
} xN=:*#Z"pb  
[$AOu0J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bAZ x*qE=  
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。 !,zRg5Wp4  
TW5Pt{X= f  
十一. phoenix N9=1<{Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A~MIFr/8  
ym.:I@b?6  
for_each(v.begin(), v.end(), j$jgEtPK9=  
( +_ZXzzcO<  
do_ 8|Vm6*TY&p  
[ RDWUy (iX  
  cout << _1 <<   " , " 3}9c0%}F  
] o/5loV3h  
.while_( -- _1), 1&Ruz[F5  
cout << var( " \n " ) GFppcL@a  
) $PE{}`#g  
); 5svM3  #  
Ir :y#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .P5OUK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T?Y/0znB*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 95%QF;h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }{( J *T  
+JrbC/&  
(n0h#%  
template < typename Cond, typename Actor > n+9rx]W,  
class do_while -K*&I!  
  { !au%D?w  
Cond cd; N497"H</  
Actor act; I` +%ab  
public : qGrUS_~q*  
template < typename T > '|^<|S_+K  
  struct result_1 nht?58  
  { 2~(\d\k  
  typedef int result_type; E[2>je  
} ; 5w$\x+no  
0` \!O(jJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dAkJ5\=*  
wseb]=U  
template < typename T > k1HVvMD<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dD.;P=AP  
  { "Q <  
  do ]mSkjKw  
    { t],5{UF  
  act(t); jNu`umS  
  } Lx#CFrLQ*  
  while (cd(t)); .R5(k'g?  
  return   0 ; LOX}  
} KKJ)BG?qZ  
} ; CE;J`;  
CP"  
5KIlU78  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $2'Q'Mx[gd  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rIJv(&l  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :j}4F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `#x}-A$  
下面就是产生这个functor的类: czu?]9;^ Z  
W34_@,GD  
.&2Nm&y$ K  
template < typename Actor > .5K}R<  
class do_while_actor ;r.0=Uo9]  
  { ~"8D]  
Actor act; 3L1MMUACL  
public : !5zDnv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F*rsi7#!pG  
-}$mv  
template < typename Cond > a7Yz X5n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {$fd?| 9h  
} ; l`k""f69W  
pas^FT~  
|O4LR,{G.w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rf=ndjrH  
最后,是那个do_ OuuN~yC  
|(77ao3  
Iq["(!7E5  
class do_while_invoker SL ) ope  
  { i4s_:%+  
public : H2 Gj(Nc-  
template < typename Actor > |Ta-D++]'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2?)8s"Y  
  { pb5q2|u`h  
  return do_while_actor < Actor > (act); S<nf"oy_K  
} y13Y,cz~B  
} do_; 5[5|_H+0  
0LD$"0v/C3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L=#nnj-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 = iXHu *g  
最后来说说怎么处理break和continue wJMk%N~R:  
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。 }eq*dr1`  
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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