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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *Bz&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .F|WQ7Mu  
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, }Q(I&uz  
!@ '2  
LBi>D`]  
JKbB,  
  class filler *zht(~%  
  { %NoZf^ ?  
public : cO+`8`kv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 74OM tLL$  
} ; |hyr(7  
hfc!M2/w  
6Ky"4\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: W5;sps  
LA Vgf>  
{vlh ,0~  
Oz7v hOU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1 niTkop  
#-,`4x$m|  
GlZDuU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Kf5p* AI  
_kLoDju%  
C#0Wo  
'2#fkH[.  
二. 战前分析 sVnu Sm  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #nhAW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 " <AljgF  
FeMu`|2  
A*i_- ;W)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ( #Aq*2Z.  
  /* --------------------------------------------- */ ;OyM~T gI  
vector < int *> vp( 10 ); sva$@y7b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \2b9A' d>  
/* --------------------------------------------- */ Ut=y`]F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a{,t@G  
/* --------------------------------------------- */ @jeV[N,0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o(qmI/h  
  /* --------------------------------------------- */ "j>0A Hem  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \H(,'w7H  
/* --------------------------------------------- */ +[DVD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gk` .8o  
s1q d/  
S22; g  
uIwyan-  
看了之后,我们可以思考一些问题: lEs/_f3;A  
1._1, _2是什么? 3!x)LUWfWY  
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。 )9->]U@  
2._1 = 1是在做什么? de=T7,G#  
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。 LlqhZetS  
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。 .&dcJh*O+  
fok#D>q  
K-5)Y+| >  
三. 动工 &x  #5-O'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >?KyPp  
KS_d5NvYl  
Q0-~&e_'  
w6 .HvH-@?  
template < typename T > `r V,<  
class assignment |<$O5b'  
  { j!rz@Y3  
T value; L|?tcic  
public : rz*Jmn b  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ek0.r)Nw  
template < typename T2 > {n'}S(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bE"CSK#  
} ; uzD{ewR/.y  
N~(}?'y9S  
g9JtWgu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fM{Vy])J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?K"]XXsI  
tA.C"  
R,lr&;a8  
t!GY>u>`  
  class holder k6\c^%x  
  {  O(!'V~3  
public : ovp>"VuC  
template < typename T > 3#unh`3b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =Ju}{ bX  
  { "mA/:8`Q  
  return assignment < T > (t); 9q?gmAn.  
} e{=$4F  
} ; H2}i .  
f?QD##~;  
!Fi)-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: {Bx\Z0+'&  
hSmM OS{  
  static holder _1; gqG"t@Y+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !O*n6}nPE  
$[Ns#7K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X+iULr.^`~  
而不用手动写一个函数对象。 t<tBOesQ  
y5I7pbe  
"2-TtQV!  
p-Ju&4fS  
四. 问题分析 2bmppDk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _4+1c5Q!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~n?U{ RmH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5:wf"3%%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 = j -  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _>.%X45xi  
cQjJ9o7  
五. 问题1:一致性 ^]HwStn&=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| u|E,Wy1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d hy=x  
+;T%7j"wz  
struct holder Z:}^fZP  
  { 4(NI-|q0  
  // yd k  
  template < typename T > @gd-lcMYW  
T &   operator ()( const T & r) const 4'M#m|V  
  { A<&9   
  return (T & )r; x =k$^V~  
} Dqki}k~{  
} ; p\ASf  
-Ac^#/[0  
这样的话assignment也必须相应改动: U w)1yzX  
^VQiq7 xm  
template < typename Left, typename Right > r*Mm5QozA  
class assignment n(L {2r  
  { ^,3 >}PU  
Left l; f' eKX7R  
Right r; Oe?nX>  
public :  Cfi5r|S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u[% #/  
template < typename T2 > j2z$kw%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wBf bpoE7  
} ; Tb[GZ,/%;  
U[ed#9l>  
同时,holder的operator=也需要改动: l!1bmg#]$  
UCQL~  
template < typename T > ,AJd2ix  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aPbHrk*/  
  { uo0(W3Q *  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r=vE0;7  
} 2b<0g@~X  
,i}"e(f  
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。 \%K6T)9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !vU[V,~  
=LC5o2bLy  
return l(rhs) = r; = #`FXO1C  
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。 Q{%ow:;s*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lm+wjhkN  
.p&M@h w  
template < typename Tp > ]b[ 3 th*  
class constant_t }.Ug`7%G  
  { %V$^CWOy  
  const Tp t; hX^XtIC=  
public : W uQdz&s>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *Q)+Y&qn  
template < typename T > \(u P{,ML  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const - na]P3 s  
  { giPyo"SD  
  return t; DP?gozm  
} ^t| %!r G  
} ; cD 1p5U  
$HaM, Oh;i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  z\ \MLyS  
下面就可以修改holder的operator=了 b_B4  
L U7.  
template < typename T > v>,XJ7P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G#csN&|,  
  { !l}es4~.a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @E}4LTB  
} se?nx7~  
Ay{4R  
同时也要修改assignment的operator() 0g1uM:;  
3o1j l2n  
template < typename T2 > (h E^<jNR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v"^G9u  
现在代码看起来就很一致了。 [[Z*n/tr  
$+Xohtt  
六. 问题2:链式操作 9Gy1T3y5"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7,:QFV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 a^,Xm(Wb}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gG#M-2P  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 LE Y$St  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c+q4sNnE  
z 6p.{M  
template < typename T > j_k!9"bt  
struct result_1 d hh`o\$  
  { um[.r,++  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w|NLK  
} ; 3t8VH`!mL{  
-&+[/  
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: H=*;3gM,'  
huO_ARwK'  
template < typename T > R@;kY S  
struct   ref %/4ChKf!VR  
  { 0PZpE "$X  
typedef T & reference; At"@`1n_u'  
} ; b8Y-!] F  
template < typename T > }e1f kjWk  
struct   ref < T &> h]I ^%7  
  { $~_TE\F1  
typedef T & reference; :X+7}!Wlo  
} ; &)1+WrU  
KZ&{Ya  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SDZ/rC!C  
j2V^1  
template < typename T > WxFVbtw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HG{OkDx]fl  
  { 2|m461   
  return l(t) = r(t); xse8fGs  
} 8^kw  
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。 dtJ?J<m}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {"-uaH>,  
3b~k)t4R  
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 X"*pt5B6`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $)6y:t"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I t",WFE.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 af.yC[  
最后的布局是: 67 ^?v)|  
                Add 9[T}cN=|  
              /   \ 6,| !zaeS  
            Divide   5 Dz8)u:vRS  
            /   \ ~~z} yCl  
          _1     3  `i;f  
似乎一切都解决了?不。 <8~bb- U$  
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。 g6MK~JG$?h  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )ui]vS:>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: eqV;4dhm  
Y$ ZZ0m  
template < typename Right > 4~4D1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bs/Vn'CE  
Right & rt) const 8!sl) R  
  { JZB7?@h%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (} ?")$.  
} <A<N? `"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4YMX;W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 s9X?tWuL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0sIwU!=vm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T'!7jgk{:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 az/NZlJhT  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? HW"@~-\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +K{J* n  
{%gMA?b|"  
template < class Action > zb.dVK`7N-  
class picker : public Action d#NG]V/   
  { G*^4+^Vz?  
public : GUSEbIz):  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )H8Rfn?  
  // all the operator overloaded Dn~c  
} ; yH/m@#  
_TEjB:9eY  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 MfQ 9d9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: HHzAmHt  
6fY-D qF!  
template < typename Right > @Jr:+|v3B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MfNsor  
  { SJ8Ax_9{q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~Z-o2+xA  
} "n'kv!?\  
Ht pZ5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t>Lq "]1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n<3qr}ZG^  
RzhAX I=  
template < typename T >   struct picker_maker wNl{,aH@  
  { -c4g;;%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mBN+c9n/  
} ; =S#9\W&6Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9?]69O  
  { Y].,}}9k  
typedef picker < T > result; 8}C_/qeM  
} ; , Ox$W  
Q,v/]bXd  
下面总的结构就有了: eI%9.Cx#I  
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。 @S9^~W3G3  
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。 <<w*_GM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }2%L 0  
至此链式操作完美实现。 m55|&Ux|  
> zA*W<g  
?&Ug"$v  
七. 问题3 XSHK7vpMf  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 N(s5YX7<hd  
wAD%1;  
template < typename T1, typename T2 > l$Y*ii  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pT|l"q@  
  { [eLMb)n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x/NjdK  
} x4bmV@b  
]}4JT  
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: HQ:Y:  
4g+Dp&U  
template < typename T1, typename T2 > #fy3 i+  
struct result_2 :_k5[KT.]9  
  { |tN:o= 6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hg7^#f95u  
} ; Zz/ z7~{  
WYJH+"@%j  
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? F ~SA3M:  
这个差事就留给了holder自己。 L%;fYi;n  
    45Hbg  
q\Q'9Rl0(  
template < int Order > z94#:jPmG  
class holder; k:[T#/;  
template <> V!\'7-[R  
class holder < 1 > InA=ty]"_U  
  { |W*#N8I P  
public : ?`T Q'#P`  
template < typename T > L8,/  
  struct result_1 0@yw#.j  
  { Q@ua G,6  
  typedef T & result; >npTUOGL=n  
} ; .fAHP 5-  
template < typename T1, typename T2 > X4eoE  
  struct result_2 nD.K*#u  
  { fU<_bg  
  typedef T1 & result; 8'qq!WR~  
} ; /Bq4! n+  
template < typename T > w"{mDL}c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AZ>F+@d  
  { S-5O$EnD  
  return (T & )r; (T!#7  
} nT :n>ja  
template < typename T1, typename T2 > }2h!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [2{2w68D!  
  { Gv&%cq1  
  return (T1 & )r1; ,n{R,]y\  
} A01PEVd@A  
} ; lk*w M?Z  
`ztp u ~?  
template <> m<sCRWa-  
class holder < 2 > u-M Td  
  { @>*r2=#14  
public : V3Ep&<=/  
template < typename T > KwNOB _  
  struct result_1 }Gva=N:  
  { 0YZ66VN!  
  typedef T & result; MFn\[J`Ra  
} ; ioBYxbY`  
template < typename T1, typename T2 > ^+w1:C5  
  struct result_2 v:"Y  
  { )>tT ""yEl  
  typedef T2 & result; %/2OP &1<  
} ; l?A~^4(5a/  
template < typename T > []doLt;J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s.^+y7$  
  { Th X6e  
  return (T & )r; 40aD\S>  
} (y s<{Y-;  
template < typename T1, typename T2 > F9k}zAY\J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4C[kj  
  { 2 ?F?C  
  return (T2 & )r2; uuQsK. S  
} N6Dv1_c,  
} ; z+KZ6h  
yU>ucuF  
!?" pnKb}  
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> >。 YJ+l \Wb}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7+Er}y>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LJA uTg  
1 F&}e&}c  
return l(i, j) = r(i, j); H2'djZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~7gFddi=i  
?rY+,nQP  
  return ( int & )i; Gd`s01GKQ  
  return ( int & )j; +TAyCxfmt  
最后执行i = j; ]c1#_MW  
可见,参数被正确的选择了。 kzVK%[/  
Z+=WICI/2  
'|}H ,I{  
*x_e] /}  
Gzp*Vr  
八. 中期总结 'Z|Czd8E  
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: MO? }$j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p0D@O_ :5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8@ S@^C*F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,Iru_=Wk~  
b'I@TLE')  
3lbGG42:  
{N << JX  
P'<j<h6  
^x Z=";eq  
九. 简化 4b+_|kYb  
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。 *uSlp_;kB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ] f5vk  
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: .$1S-+(kV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t>Yl= 79,  
  +-*/&|^等  4&%E?_M  
2. 返回引用。 'J)9#  
  =,各种复合赋值等 G5lBCm   
3. 返回固定类型。 ~.#57g F"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cYvt!M\ed  
4. 原样返回。 aU/y>Y <k  
  operator, T)tTzgLD}  
5. 返回解引用的类型。 L3\( <[  
  operator*(单目) {{)pb>E  
6. 返回地址。 G *<g%"  
  operator&(单目) og_ylCh:  
7. 下表访问返回类型。 2Ima15^+F  
  operator[] <<V"4 C2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,Xg^rV~]  
  operator<<和operator>> p}JGx^X ~  
>p`i6_P0P/  
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。 c[;A$P= 8.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p<&>1}j=  
=BbXSwv'(  
template < typename Left > #ApmJLeCO  
struct value_return X5-[v(/]  
  { C>F5=&  
template < typename T > 9{rE7OX*A  
  struct result_1 FbH@qHSH  
  { C' WX$!$d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ` +)Bl%*  
} ; m8eoD{  
uL:NWgN  
template < typename T1, typename T2 > >"z`))9  
  struct result_2 @i#=1)Ze  
  { P)~olrf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _,? xc"  
} ; W"\+jHF"  
} ; A<(Fn_ &W  
Y1F%-o  
4^9qs%&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait - /cf3  
W}|k!_/  
下面我们来剥离functor中的operator() *g9VI;X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a/rQ@c>  
I]cZcx,<q  
return l(t) op r(t) xa 967Ki9"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bIzBY+P  
return op l(t) :bCswgd[  
return op l(t1, t2) <-gGm=R_$  
return l(t) op 7f*b5$+r  
return l(t1, t2) op 9`CJhu  
return l(t)[r(t)] + (`.pa z@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A'D2uV  
Tt_QAIl  
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: |Qpd<L  
单目: return f(l(t), r(t)); -I z,vd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]; eJ'#  
双目: return f(l(t)); mZ0_^  
return f(l(t1, t2)); i-4?]h k  
下面就是f的实现,以operator/为例 'oM=ZU8wo  
W@+ge]9m&  
struct meta_divide BFqM6_/J  
  { E{\T?dk1$  
template < typename T1, typename T2 > 1M?Sl?+j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9U@>&3[v  
  { Y~I0\8s-  
  return t1 / t2; er@.<Dc  
} &Gm3  
} ; gEmsPk,  
:>jzL8  
这个工作可以让宏来做: P` Gb }]rW  
d7Z$/ $  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I]Z"?T  
template < typename T1, typename T2 > \ 2Y;iqR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a!&m\+?  
以后可以直接用 (m')dSZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #?Ob->v  
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 f J%A_N}  
(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。。。) VK|$SY(  
LX(`@-<DH  
J6nH|s8  
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  ~!e(e2  
X1Kze  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^~3{n  
class unary_op : public Rettype !F2JT@6  
  { kPSi6ci  
    Left l; >^v,,R8j  
public : }To-c'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} < [17&F0  
!3"Hn  
template < typename T > dAaxbP|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +('=Ryo T  
      { l5U^lc  
      return FuncType::execute(l(t)); #BI6+rfv|  
    } }dEf |6_  
ciN*gwI)  
    template < typename T1, typename T2 > SPINV.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yp pZ@  
      { %D ,(S-Uj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d81[hT}q  
    } Fn;Gq-^7@  
} ; )2F%^<gZ#  
|W SvAM3  
*{=q:E$  
同样还可以申明一个binary_op )!sjXiC!h  
wNl "y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X- SR0x  
class binary_op : public Rettype #aadnbf  
  { V|;os  
    Left l; wR9gx-bE 4  
Right r; (2/i1)Cq  
public : {InW%qSn_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :Lq=)'d;6  
px^brzLQo  
template < typename T > ^C{?LH/2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JL?|NV-  
      { Kxsj_^&|i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 22D,,nC0+=  
    } DE$T1pFV  
:;o?d&C  
    template < typename T1, typename T2 > ^NO;A=9b[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,.,Y{CP  
      { 'WoB\y569  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cx8  H  
    } a0cW=0l=  
} ; }Q{4G  
kk/vgte-)e  
C] |m|`  
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 2spK#0n.HV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [&{NgUgu"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (9!kKMQW'  
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。 \V9);KAOj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ` aaT #r  
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。。。 bt?)ryu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~;nW+S$o  
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) "'6R|<u=:  
下面是修改过的unary_op 2$oGy  
CIf""gL9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Xd 9<`gu  
class unary_op W7 9.,#  
  { 'Ie!%k^  
Left l; - o sxKT:  
  .t{?doOT  
public : }/Y)^  
8?k.4{?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B4;P)\ 2  
5>M@ F0  
template < typename T > < nyk:E  
  struct result_1 OY(znVHU  
  { X]t *  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )jN fQ!?/  
} ; edh<L/%D  
'5n=tRx  
template < typename T1, typename T2 > /4u:5G  
  struct result_2 OGU#%5"<  
  { WFpR@53Db  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &bS!>_9  
} ; ~uu~NTz  
m{sch`bP  
template < typename T1, typename T2 > Gh9dv|m=[;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vghn+P8  
  { QjwCY=PK!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \)9R1zp/x  
} XY`2>7  
}sS1 p6z  
template < typename T > VEg/x z4c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w'Q2Czso  
  { wenJ(0L|  
  return OpClass::execute(lt(t)); (3Z~EIZz  
} a fhZM$  
q9"~sCH  
} ; hk1jxnQ h  
VR0#"  
QYTwGThWR  
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 pGGx.&5#82  
好啦,现在才真正完美了。 R|H_F#eVn}  
现在在picker里面就可以这么添加了: XG}pp`{o  
A'X, zw^}  
template < typename Right > QabYkL5@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -d6*M*{|  
  { r#[YBaCZJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 15FGlO<<  
} _Uz}z#jt  
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。 wh;E\^',n  
cZ~\jpK  
<=,KP)   
\i#0:3s.  
VCvqiHn  
十. bind RycO8z*p  
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。 lC i_G3C  
先来分析一下一段例子 ?k:i3$  
h&6x.ps@  
ai ,Mez  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =JnUTc _u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qqYH}%0dz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2v<[XNX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f 6P5J|'  
我们来写个简单的。 ^$y_~z3o#7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ucnit^,  
对于函数对象类的版本: +6{KrREX)  
ngJES` 0d  
template < typename Func > oB$D&  
struct functor_trait rkl/5z??  
  { |7I.DBjR;  
typedef typename Func::result_type result_type; Bv |Z)G%RR  
} ; a|\_'#  
对于无参数函数的版本: ~>)GW  
 iV71t17  
template < typename Ret > G?/1 F1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VMW ?[j  
  { ;.h5; `&  
typedef Ret result_type; R@0ELxzA  
} ; QE5 85s5  
对于单参数函数的版本: -K/' }I  
m-a _<xo  
template < typename Ret, typename V1 > ?^&!/,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qD4e] 5  
  { ^dP@QMly6  
typedef Ret result_type; R#bg{|  
} ; [M2,bc8SJV  
对于双参数函数的版本: p$@=N6)I.k  
GKPqBi[rO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /kVy#sT|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?lU]J]  
  { y\ @;s?QL  
typedef Ret result_type; ASaG }h  
} ; !U/: !e`N  
等等。。。 (.!q~G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bah5 f  
Pwz^{*u]  
template < typename Func > VPg`vI$(X  
struct func_return *(d^ k;  
  { &^9>h/-XT  
template < typename T > M)EUR0>8  
  struct result_1 9&'Mb[C`"  
  { k< W]VS3N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ld[]f*RuW  
} ; NnSI=M  
uW[s?  
template < typename T1, typename T2 > {M E|7TS=  
  struct result_2 qr=U= oK  
  { 4[.- a&!}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3g|O2>*?  
} ; EGGy0ly  
} ; XW]|Mv[M  
%_SE$>v^  
?-\KVha  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8N-~.p  
[dU/;Sk5  
template < typename Func, typename aPicker > ~5}b$qL#`  
class binder_1 =4JVUu~Z  
  { +Mm0bqNN  
Func fn; 4b3p,$BWS  
aPicker pk; <k^9l6@  
public : WM=kr$/3  
>o>'@)I?e6  
template < typename T > OR"ni  
  struct result_1 [AX).b  
  { #0Oqw=F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  V|?  
} ; F<-Pbtw  
n7<<}wcV  
template < typename T1, typename T2 > L1C' V/g  
  struct result_2 [TO:- 8$.  
  { 3y 3 U`Mo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3+ i(fg_  
} ; nNilT J   
(%+DE4?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "v*RY "5#  
EUna_ 4=  
template < typename T > @1Zf&'/6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x=au.@psBS  
  { V`fh,(:  
  return fn(pk(t)); J;_JH lK  
} nVyb B~.=  
template < typename T1, typename T2 > 9'5,V{pj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `8'T*KU  
  { Ha C?,  
  return fn(pk(t1, t2)); B~PF<8h5  
} 053W2Si   
} ; H#Og0gEE}5  
V">Uh@[J_  
`XWxC:j3%  
一目了然不是么? bh7 1Zu  
最后实现bind & vLX  
3?5 ~KxOE(  
(J^ Tss  
template < typename Func, typename aPicker > =$`DBLX   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p-(Z[G*  
  { m/6oQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .cZ&~ N  
} |g'sRTKJ  
<RhKlCP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uqO51V~  
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。 J0=`n (48B  
HWefuj  
十一. phoenix M$~h(3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f1~3y}7^Jq  
[#9ij3vxd  
for_each(v.begin(), v.end(), m1[QD26  
( aF;&#TsB  
do_ SpkVV/  
[ %ri4nKGS  
  cout << _1 <<   " , " BklB3*n  
] E$ngmm[  
.while_( -- _1), g3Xz-  
cout << var( " \n " ) <hK$Cf_  
) PO%]Jme  
); I8Zp#'|U  
"BVz5?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n~)Y%xe[U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \W( p)M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pKH4?F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \ qs6%  
X  ]a>  
.y\HQ^j  
template < typename Cond, typename Actor > Maa.>2v<  
class do_while rL,)Tc|"  
  { YwF6/JA0^  
Cond cd; =6W:O  
Actor act; Zgg7pL)#c  
public : h ?ia4t  
template < typename T > +I Ze`M%n  
  struct result_1 -y\N9  
  { eLC&f}  
  typedef int result_type; <#s-hQ  
} ; O?2<rbx  
n7MS{`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Asn0&Ys4  
Gqia@>T4*N  
template < typename T > W?l .QQk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vfbe=)}[  
  { K4F!?#  
  do ~lF lv+,%  
    { & 9]KkY=  
  act(t); t~a$|( 9  
  } .y0]( h  
  while (cd(t)); %zelpBu+  
  return   0 ; `-/l$A} U  
} (jm.vL&5j  
} ; ILO+=xU  
LQh\j|e9  
F d\XDc[g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V?O%kd  
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。 o6y,M!p@  
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(]|jRo  
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。 dH/t|.%  
下面就是产生这个functor的类: :U:7iP:  
H3c=B /+  
w7Pe< vT  
template < typename Actor > x@Y2jM  
class do_while_actor ,|4Ye  
  { wU ; f   
Actor act; 1IlR  
public : O\LW 8\M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =k*0O_  
&S3W/lQs  
template < typename Cond > `HS4(2+C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "~(&5M\8`  
} ; <bx9;1C>zd  
<?zTnue  
h/fCCfO,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kr*c?^b  
最后,是那个do_ QB.'8B_  
{''|iwLr  
vaf9b}FL  
class do_while_invoker YT5>pM-%  
  { Me}TW!GC  
public : eTF8B<?  
template < typename Actor > PD}R7[".>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _RW[]MN3*  
  { psZeu*/r  
  return do_while_actor < Actor > (act); bF KP V%`  
} jccW8g~ ~  
} do_; +_g T|vlU  
S[a5k;8GL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O|>1~^w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lz)"zV  
最后来说说怎么处理break和continue g&Z7h4!\  
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。 zkp Apj].  
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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