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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H@|h Nn$@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Sv#S_jh  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >U7{EfUJdx  
",, W1]"%  
[\BLb8  
^}Wk  
  class filler &=>|? m8  
  { _48@o^{  
public : n[E/O}3& /  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fk5$z0/  
} ; k]"DsN$  
(qyT,K8  
UlD]!5NO  
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: P9yg  
jt?DogYx  
&@U)  
eeM$c`Y<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9er0Ww.d  
!kQJ6U  
. UaLP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .~AQxsGH  
!;%+1j?d  
(k$KUP  
+@mgb4_  
二. 战前分析 ir<K"wi(2  
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。 qBDhCE  
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 @Wl2E.)K;  
|T+YC[T#v  
f?BApm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d`sIgll&n  
  /* --------------------------------------------- */ c2~oPUj  
vector < int *> vp( 10 ); XCyAt;neon  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lU8X{SV!  
/* --------------------------------------------- */ P ~rTuj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q&`if O  
/* --------------------------------------------- */ p%#=OtkC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rp_Aw  
  /* --------------------------------------------- */ J`'wprSBb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }!^`%\ %\  
/* --------------------------------------------- */ .vov ,J!Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8;<3Tyjzu  
L IN$Y  
zW:r7 P.  
fl+dL#]  
看了之后,我们可以思考一些问题: z;lWr(-x  
1._1, _2是什么? i-M<_62c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7OdJ&Gzd  
2._1 = 1是在做什么? uGY(`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #4Ltw ,b^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9iM[3uyO  
'q7&MM'oS^  
M d.^r5r  
三. 动工 xY@<<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >p>B-m  
gxCl=\  
Q7pjF`wu  
Jl-:@[;  
template < typename T > W0\ n?$ZC~  
class assignment }~!KjFbs  
  { ve*m\DU  
T value; f"aqg/l  
public : (dHil#l  
assignment( const T & v) : value(v) {} D[Kq`  
template < typename T2 > UE 1tm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >vZ^D  
} ; AkA2/7<[  
&w{: qBa  
1JY3c M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nEfQLkb[|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GEJy?$9   
dw3H9(-lp  
J?oEzf;M  
Lem:zXj  
  class holder dH~i  
  { H&=fD` Xq  
public : XG8UdR|  
template < typename T > sG:tyvln  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +OfHa\Nz  
  { W3]?>sLE*  
  return assignment < T > (t); O=\`q6l  
} U$EQeb  
} ; p{w:^l(  
9IJc9Sv(  
ANlzF& K  
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: 0<u(!iL  
FV5~sy  
  static holder _1; B<!WAw+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r@ v&~pL  
Q=#@g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1aS66TS3  
而不用手动写一个函数对象。 FGu#Pa  
I2e@_[ 1  
Zz^!QlF  
*s6(1 S  
四. 问题分析 >/9on.  
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。 #KwK``XC 4  
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。 e8VtKVcY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e)2w&2i`(F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LHHDD\X   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lj"72   
k*!f@ M  
五. 问题1:一致性 C$7dmGjZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| QO <.l`F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p[:E$#W~;  
uM@ve(8\  
struct holder vl:V?-sY  
  { ;Ff5ooL{  
  // f<Xi/ (  
  template < typename T > nx|b9W<  
T &   operator ()( const T & r) const TRku(w1f  
  { 1D2Yued  
  return (T & )r; gYW  
} 7cly{U"  
} ; 3#~w#Q0%  
SEsLJ?Dv0  
这样的话assignment也必须相应改动: X$9 "dL  
#uCE0}N@  
template < typename Left, typename Right > NG\^>.8  
class assignment a:}&v^v  
  { OE5JA8/H  
Left l; sX|bp)Nw  
Right r; K&UTs$_cI  
public : ]n^TN r7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I9g!#lbl  
template < typename T2 > Jpr`E&%I6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JQk][3Rv  
} ; Y(Q!OeC  
|QxT"`rT  
同时,holder的operator=也需要改动: ^^{7`X u  
CyV(+KBe_  
template < typename T > ~#nbD-*#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FiW>kTM8  
  { y3Lq"?h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2qe]1B;  
} 6;%Ajx  
!1fAW! 8  
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。 O+*<^*YyD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *|^}=ioj*  
1^^9'/  
return l(rhs) = r; $x|4cW2  
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。 @zAav>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $C`YVv%?0  
Lk:Sju  
template < typename Tp > Ry4`Q$=:  
class constant_t O&ZVu>`g  
  { 5`O af\S  
  const Tp t; >gGdzL  
public : m8C scC Z}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X+;{&Efrl  
template < typename T > &#DKB#.2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GZk{tTv  
  { 04P!l  
  return t; 9w08)2$ Na  
} z2DjYTm[~  
} ; $<v{$UOh  
E !}~j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D?6ah=:&R  
下面就可以修改holder的operator=了 C|H/x\?zRv  
rWnZIt"  
template < typename T > Q=T/hb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HVkq{W|w  
  { LG> lj$hO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XX;MoE~MM  
} PAHkF&  
kNDN<L  
同时也要修改assignment的operator() ?VP07 dQTe  
';.n#  
template < typename T2 > FNB4YZ6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'X{J~fEI!  
现在代码看起来就很一致了。 , \ 6*fXc  
t) h{ w"v  
六. 问题2:链式操作 04wO9L;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2pn8PQfg)  
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。 ds|L'7  
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。 _7qGo7bpN  
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。 zv[pfD7a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I@9[  
V-.Nc#  
template < typename T > &R~)/y0]  
struct result_1 l7M![Ur  
  { %jRqrICd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B`1"4[{  
} ; "E/UNE6P4  
[yf&]0  
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: ];VJ54  
cW*p}hD  
template < typename T > T>\ r}p  
struct   ref QXg9ah~  
  { 'v V |un(6  
typedef T & reference; 0b~{l;  
} ; [23F0-p  
template < typename T > @h$4Mt7N  
struct   ref < T &> 6l|,J`G  
  { %tC3@S  
typedef T & reference; g9K7_T #W  
} ; UxS@]YC  
u iEAi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9u2Mra  
x8q3 Njr  
template < typename T > 0z1UF{{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &hri4p/  
  { :SD^?.W\iT  
  return l(t) = r(t); M);@XcS  
}  XBF]|}%  
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。 ^N`bA8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2^.qKY@g@  
U9ZWSDs  
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 1deNrmp%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,j|9Bs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }jWZqIqj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1P1"xT  
最后的布局是: @cz\'v6E  
                Add 7g a|4j3%  
              /   \ j9XRC9   
            Divide   5 A tU!8Z  
            /   \ 9=wt9` ?  
          _1     3 %/r}_V(UN  
似乎一切都解决了?不。 / Q8glLnM  
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。 vn0}l6n3s  
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。 }&I^1BHZs  
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: M*x1{g C/  
(&y~\t] H  
template < typename Right > !0+!%Nr>J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f6d:5 X_  
Right & rt) const zld[uhc>  
  { MsL*\)*s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 28N v'  
} 0s#`H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O=C z*j  
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。 j(*ZPo>oD  
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。 wh~g{(Xvq  
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。 B9glPcy}SS  
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。 Cb5Rr +K=  
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? (4WAoye|  
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: ck WK+  
}%;o#!<N(@  
template < class Action > ;>z.wol  
class picker : public Action :"pA0oB  
  { +UGWTO\#ha  
public : e{<r<]/j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0 kM4\E n  
  // all the operator overloaded #_b U/rk)*  
} ; v9t26>{~  
FYs-vW{  
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。 N5SePA\ ,?  
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: yG`J3++ S  
R zOs,  
template < typename Right > P&s-U6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aU)NbESu  
  { ])sIQ{P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #9a\Ab  
} ~rN:4Q]/  
d\_$Nb*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )M!6y%b67  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M'n2j  
~T{^7"q\  
template < typename T >   struct picker_maker yyj?hR@rZ  
  { [f?fA[, [  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R.FC3<TTv  
} ; t Lz,t&h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QQnpy.`:/  
  { m!qbQMXn  
typedef picker < T > result; *K<|E15 ,  
} ; %l#i9$s  
1TagQ  
下面总的结构就有了: N '8u}WO  
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。 w6RB|^  
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。 TvbkvK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $mV1K)ege  
至此链式操作完美实现。 su/!<y  
/3VSO"kcZ  
)nK-39,G  
七. 问题3 Q (3Na6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rY~!hZ  
*Va;ra(V2  
template < typename T1, typename T2 > R7q\^Yzo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *WHQ1geI8  
  { e6 R<V]g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nD8 Qeem@  
} [dQL6k";b  
;77#$H8)  
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: m>H+noc^  
]~Su  
template < typename T1, typename T2 > z^ai *   
struct result_2 / bxu{|.  
  { 5a`f % h%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mM[!g'*  
} ; kK0.j)(  
?F^$4:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vDeb?n  
这个差事就留给了holder自己。 %`M IGi#  
    /tG0"1{  
8l?mNapy  
template < int Order > !iys\ AV  
class holder; <WHu</  
template <> 8NE+G.:G  
class holder < 1 > Y#/mE!&  
  { r+0<A.''a  
public : 4R(H@p%+r2  
template < typename T > +;T `uOF}  
  struct result_1 yobcAV`  
  { q)m0n237P  
  typedef T & result; TZl^M h[a  
} ; Sj[iKCEKtv  
template < typename T1, typename T2 > Ao0p=@Y  
  struct result_2 v_ U$jjO1  
  { !Qqi%  
  typedef T1 & result; pL& Zcpx  
} ; HGwSsoS  
template < typename T > `X:o]t@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]T?Py)  
  { P[G.LO  
  return (T & )r; I: L}7uA[t  
} G2 E4  
template < typename T1, typename T2 > Fv<^\q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wm'a)B?  
  { (2SmB`g   
  return (T1 & )r1; !:GlxmtoW?  
} e}PJN6"5  
} ; KkIgyLM  
YUGEGXw  
template <> ki8;:m4  
class holder < 2 > xk#q_!(j  
  { mRNA,*  
public : MyJ\/`8  
template < typename T > X%Lhu6F  
  struct result_1 n&n WY+GEo  
  { #hQ#_7  
  typedef T & result; _<8~CWo:  
} ;  jO5,PTV  
template < typename T1, typename T2 > cm'`u&S  
  struct result_2 7eR%zNDa  
  { 5Y3L  
  typedef T2 & result; Qms,kX  
} ; DH>>u  
template < typename T > %3:[0o={d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z{q|HO  
  { Xa xM$  
  return (T & )r; it#,5#Y:  
} %aB RL6  
template < typename T1, typename T2 > blk4@pg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YjR`}rdwo  
  { JG:li} N  
  return (T2 & )r2; Qf .ASC   
} }<9IH%sgF  
} ; ]_EJ "'x  
%`# HGji)  
(Ev=kO  
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> >。 j(>~:9I`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A hCqQ.O71  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SqosJ}K  
F*, e,s  
return l(i, j) = r(i, j); DmA~Vj!a^y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {@7xOOAw  
99YgQ Y]HO  
  return ( int & )i; EW~M,+?  
  return ( int & )j; IyPk3N  
最后执行i = j; v(`9+*  
可见,参数被正确的选择了。 tZL {;@  
Yf?hl  
&*YFK/]  
y7ZYo7avg  
A?+0Ce&qL  
八. 中期总结 B4M rrW4=  
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 ^{XM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2CY4nS KW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qGXY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor crbph.0  
Ef]<0Tm]:  
Rh,a4n?W  
}Sr=|j  
&`%J1[dy  
53<.Knw5a  
九. 简化 F.cKg~E|e  
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。 : =f!>_r+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +/n<]?(T  
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: V~ q b2$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :%4N4| Q  
  +-*/&|^等 WS6;ad;|  
2. 返回引用。 '',g}WvRwe  
  =,各种复合赋值等 ;u*I#)7  
3. 返回固定类型。 C7=N`s}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3]li3B'  
4. 原样返回。 W QqOXF  
  operator, jYk5]2#A  
5. 返回解引用的类型。  Eyq4w  
  operator*(单目) ^u:bgwP  
6. 返回地址。 ' >k1h.i  
  operator&(单目) g-4j1yJV<  
7. 下表访问返回类型。 | r,{#EE  
  operator[] Nil nS!BM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vj[hT~{f  
  operator<<和operator>> VVw5)O1'  
SajasjE!^1  
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。 T"/dn%21  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ke^9R-jP  
lFN|)(X  
template < typename Left > 9T_fq56Oh6  
struct value_return mEg3.|  
  { KU^|T2s%  
template < typename T > i<{:J -U|  
  struct result_1 j;J`P H  
  { 4YgO1}%G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g=$nNQ \6=  
} ; Ce/D[%  
3/ '5#$  
template < typename T1, typename T2 > !n<SpW;  
  struct result_2 "^oU&]KQJ  
  { zm mkmTp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^fj30gw7\5  
} ; NQcNY=  
} ; Z^c\M\`7  
n)PqA*  
*z^Au7,&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nG%<n  
v0(_4U]/  
下面我们来剥离functor中的operator() $ I J^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =@D H hg  
\A6 }=  
return l(t) op r(t) Myf2"\}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <tW/9}@p9  
return op l(t) XUA%3Xr  
return op l(t1, t2) j_.tg7X  
return l(t) op qIxe)+.  
return l(t1, t2) op n72kJ3u.  
return l(t)[r(t)] +LlAGg]Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !{CaW4  
/m4Y87  
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: Z= =c3~  
单目: return f(l(t), r(t)); :kC*<f\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :jJ0 +Q  
双目: return f(l(t)); T%A"E,#  
return f(l(t1, t2)); }}l jVUpC%  
下面就是f的实现,以operator/为例 2t?Vl%<  
%pLqX61t=  
struct meta_divide TAq[g|N-;  
  { wScr:o+K>L  
template < typename T1, typename T2 > -"I9`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -XnOj2  
  { BY':R-~(  
  return t1 / t2; *J{E1])<a  
} hxt;sQAo{  
} ; :m36{#  
a`zHx3Yg  
这个工作可以让宏来做: j=c< Lo`  
53?Ati\Y)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qjd]BX;  
template < typename T1, typename T2 > \ |E;+j\   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t^2$ent  
以后可以直接用 RY1-Zjlb<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |{RCvm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ZG? e%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ZZ/k7(8  
w_DaldK*  
7`e<H8g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Wz#ZkNO  
7I*rtc&Kb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9i D&y)$"  
class unary_op : public Rettype [Fv_~F491  
  { Asy2jw\V  
    Left l; Gyrc~m[$  
public : 2`> (LH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _#uRKy<`N  
m_FTg)_=  
template < typename T > t^}"8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nU0##  
      { V;Q@' <w  
      return FuncType::execute(l(t)); DiZ;FHnaG?  
    } ,XI=e=  
>U?#'e{qW  
    template < typename T1, typename T2 > 0.c9 6&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [z6P]eC7  
      { _ q AT%.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {Z1-B60P  
    } Y![8-L|Q  
} ; SR`A]EC(V  
6/vMK<Fz9  
Do5{t'm3  
同样还可以申明一个binary_op ylDfr){  
T'9M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h 0)oQrY  
class binary_op : public Rettype SpOSUpl%  
  { P7REE_<1  
    Left l; 8#4Gs Q"  
Right r; &vIj(e9Y  
public : ) q/brCq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [4@@b"H  
k^K%."INn  
template < typename T > wRq f'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A0Q1"b=  
      { yVJ)JhV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =/\l=*  
    } 6Q&i=!fQ  
''k}3o.K[  
    template < typename T1, typename T2 > 238z'I+$G/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @V@<j)3P  
      { T b*Q4:r"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rP/W,! 7:K  
    } .Np!Qp1*  
} ; L Z3=K`gj  
vkW;qt}yO  
`_"?$ v2F  
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 Ie8SPNY-H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f9'dZ}B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G {a;s-OA3  
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。 cCIs~*D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n:Dr< q .  
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。。。 maV*+!\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6c}nP[6|  
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) ;)sC{ "Jb  
下面是修改过的unary_op En0hjXa  
nQn=zbZ3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NIC.c3  
class unary_op '%a:L^a?  
  { nzU0=w}V  
Left l; ^HHT>K-m  
  wqyF"^It"  
public : |8{ \j*3  
gpCWXz')i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R]o2_r7N"}  
*4l6+#W  
template < typename T > >-(,BfZ  
  struct result_1 Cn>t"#zs!~  
  { %B| Ca&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )=0@4   
} ; $@[Mo   
.;&4'ga4  
template < typename T1, typename T2 > vnX~OVz2  
  struct result_2 <_4'So>  
  { S^~ lQ|D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^5-SL?E  
} ; BqOMg$<\[  
Gk|T1%  
template < typename T1, typename T2 > D5!I{hp"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WX $AOnEv  
  { &3P"l.j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ul|htB<1:  
} ; VQ:\f G  
KU_""T  
template < typename T > =8 DS~J{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S#\Cyn2(t  
  { So#>x5dL  
  return OpClass::execute(lt(t)); {.r9l  
} '8|joj>G=  
_No<fz8  
} ; zBqNE`  
u"kB`||(  
qnw8#!%I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug H`T}k+e2-N  
好啦,现在才真正完美了。 |PLWF[+t8  
现在在picker里面就可以这么添加了: TZ PUVOtL_  
a,[NcdG  
template < typename Right > 6H|&HV(!R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'Y>@t6E4  
  { q}J Eesf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sQT<I]e  
} >7QC>ws%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,f[Oy:fr  
0y/P  
 OF`:);  
2O0</^Z%E  
BU%gXr4Ra  
十. bind DcZ,a E]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *GM.2``e  
先来分析一下一段例子 V"|j Dnn5  
\-:4TuU  
\p J<@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \2)~dV:6+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +InFv" wt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P? LpI`f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E^V4O l<  
我们来写个简单的。 'k9 1;T[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Br"K{g?  
对于函数对象类的版本: ,}$[;$ye  
!Bb^M3iA  
template < typename Func > Ba;tEF{X  
struct functor_trait 5<|X++y}8)  
  { fb|lWEw5h.  
typedef typename Func::result_type result_type; ~01Fp;L/  
} ; ((]Sy,rdk  
对于无参数函数的版本: A)u,Hvn  
6>/g`%`N  
template < typename Ret > CrEC@5 j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Na_O :\x#  
  { !o8(9F  
typedef Ret result_type; 'E1m-kJz  
} ; |(rTz!!-  
对于单参数函数的版本: hx sW9  
=BBDh`$R  
template < typename Ret, typename V1 > ~_"/\; 1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i^&^eg'.5  
  { P:v|JER   
typedef Ret result_type; g2GHsVS  
} ; BW&)Zz  
对于双参数函数的版本: ( T2 \   
UU]a).rz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %n>*jFC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wm_o(Z}  
  { >^ M=/+<c  
typedef Ret result_type; BFMINq>  
} ; yX|0 R H  
等等。。。 ##qs{s^ ]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e'1}5Ky  
TTzvH;S  
template < typename Func > Cw&U*H  
struct func_return ,.&y-?  
  { W\JwEb9Y  
template < typename T > [5TGCGxP{  
  struct result_1 hQ}B?'>  
  { NU$?BiB?R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e-e*%  
} ; UBve a(z-#  
 w#\*{EN  
template < typename T1, typename T2 > uO;_T/^u  
  struct result_2 or]kXefG3  
  { {9*k \d/;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dUL3UY3  
} ; !L_\6;aP,x  
} ; e|jmOYWG  
;33LuD<h.  
HCTjFW>C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {P@OV1  
or{X{_X7  
template < typename Func, typename aPicker > ;;g'C*_  
class binder_1 U k*HRudt  
  { V8{5 y <Y>  
Func fn; sM$gfFx  
aPicker pk; c>nXnN  
public : Y>i?nC%*  
}tRY,f  
template < typename T > C|W\qXCqu  
  struct result_1 _.y0 QkwV  
  { L#^'9v}Hb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {(,[  
} ; 1"5-doo  
,3tcti~sZ  
template < typename T1, typename T2 > NWq>Z!x`  
  struct result_2 ow{SsX  
  { OPsg3pW!]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WfDpeXdO  
} ; 1^4z/<ZWm  
_H+|Ic  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EgT2a  
!$i*u-%4  
template < typename T > /X_g[*]?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vS{zLXg  
  { 5_MqpCL  
  return fn(pk(t)); ~\^h;A'3  
} Gcs eq  
template < typename T1, typename T2 > &>m# "A\^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] _WB^  
  { D+ )R_  
  return fn(pk(t1, t2)); ;/Z9M"!u[  
} :7w^2/ZGo  
} ; v0yaFP#kG  
dMnJ)R  
P~5[.6gW  
一目了然不是么? i]@QxzCSF  
最后实现bind jeM/8~^4-  
Q8kdX6NMd&  
cx(aMcX6  
template < typename Func, typename aPicker > 3k J8Wn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $YX\&%N  
  { $]Vvu{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4t0B_o"  
} f;u<r?>Z  
mrzrQ@sN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l#W9J.q(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zdoJ+zRtK  
Sj$XRkbj:  
十一. phoenix %$)[qa3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4nfpPN t  
pt rQ~m-  
for_each(v.begin(), v.end(), j}2,|9ne  
( ]+SVQ|v0  
do_ i9qn_/<c  
[ lAxbF  
  cout << _1 <<   " , " *h`%u8/{  
] b0A*zQA_)  
.while_( -- _1), QeK@ ++EVc  
cout << var( " \n " ) xMAfa>]{n  
) 0jlwL  
); y7;i4::A\  
39|4)1e  
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: vakAl;  
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 x2|YrkGv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N6"b Ox J(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GvL)SVv?  
%V>Ss9;/8  
)}-,4Iu%  
template < typename Cond, typename Actor > PhHBmM GL  
class do_while ?Mb 'l4  
  { u*I=.  
Cond cd; 4xg7 oo0iJ  
Actor act; (8(7:aE $  
public : BM(8+Wj  
template < typename T > k* ayzg3F>  
  struct result_1 BI'}  
  { IA\CBwiLj  
  typedef int result_type; na;U]IK  
} ; pZS0;T]W,  
:N \j@yJK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }=1#ANM1  
HC4vet  
template < typename T > 1}moT#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t:DZow  
  { Hh_Yd)  
  do .Ulrv5wJ  
    { MeXzWLH  
  act(t); y;)j  
  } :x36^{7  
  while (cd(t)); 7QXA*.' F  
  return   0 ; 1Na*7|  
} 39xAh*}G]  
} ; sD|P*ir  
#kO.'oIl  
Uxla,CCp-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $\S;f"IM.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qSB]Zm<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ze+_iQ5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *SW.K{{  
下面就是产生这个functor的类: pzX684  
i+x$Y)=  
N7S?m@  
template < typename Actor > %\5 wHT+)  
class do_while_actor 334UMH__  
  { ~]}V"O%,  
Actor act; E\3fL"lM  
public : _|VWf8?\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} svt%UE|_:$  
,QDS_u$xi&  
template < typename Cond > E5-f{Qc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /%El0X  
} ; 'z'q)vcr  
pF)}<<C  
e,Ih7-=Er,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]}4{|& e  
最后,是那个do_ qTbY'V5A  
u/`jb2eEU:  
I) mP ?  
class do_while_invoker  $D`~X`  
  { ~VNN  
public : s0,\[rM  
template < typename Actor > 'ZyHp=RN)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3Uzb]D~u  
  { q1:Y]Rbe  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7@[3]c<=  
} [iJU{W  
} do_; r"yA=d'c  
-7 GF2 @  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gv&%2e}_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 : K%{?y  
最后来说说怎么处理break和continue Yzr RnVr  
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。 qT`sPEs;V  
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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