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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Je+z\eT!5<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 grnlJ=  
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, .QzHHW4&0  
*9((b;Ju  
Yyby 1  
QkwBw^'_5  
  class filler 7\K=8G  
  { 3j(GcR 9  
public : 7 rOziKZ"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <`b)56v:+  
} ; X[ }5hZcX  
uG2Hzav  
O[;>Y'zqC%  
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: uJm9h(xq  
a}+|2k_  
vVmoV0kGt  
=zt@*o{F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8AVM(d@  
*)ZDN~z7o  
-Yy,L%E]F:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;+`t[ go  
z'JtH^^Z  
frk(2C8T  
$+)SW {7  
二. 战前分析 @]t}bF]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;zIAh[z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %<DXM`Y  
vu;pILN  
`\P#TBM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sME3s-  
  /* --------------------------------------------- */ lh&Q{t(+8  
vector < int *> vp( 10 ); yNP M-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z~ VOO7|m  
/* --------------------------------------------- */ 3@*J=LGhKc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^i2W=A'P  
/* --------------------------------------------- */ tpO%)*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J84Q|E  
  /* --------------------------------------------- */ %%}U -*b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %vDN{%h8  
/* --------------------------------------------- */ 5\V>Sj(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f+j\,LJ  
Tf) qd\  
K 38e,O  
)'KkO$^&  
看了之后,我们可以思考一些问题: iVLfAN @  
1._1, _2是什么? r'#5ncB  
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。 &p%0cjg"Q  
2._1 = 1是在做什么? HP^<2?K  
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。 $rv&!/}]e  
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。 & xo,49`!  
#HpF\{{v  
F$7>q'#  
三. 动工 a_P8!pk+5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >}%  
7,ysixY  
9^,MC&eb  
j]#qq]c  
template < typename T > 'z8?_{$   
class assignment w xKlBx7  
  { Stq&^S\x69  
T value; qR/~a  
public : J wL}|o6  
assignment( const T & v) : value(v) {} GSIRZJl  
template < typename T2 > -/Pg[Lx7Pb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HKbyi~8N=  
} ; $n\{6Rwb  
-'r4@='6}  
:3J, t//c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V6P2W0 m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _o/LFLq  
xr}3vJ7  
?zGx]?1P1<  
iqm]sC`  
  class holder @&p:J0hbp  
  { S=B?bD_,c  
public : FD:3;nUY7  
template < typename T > GX?R# cf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZxLdh8v.  
  { (3~h)vaJ  
  return assignment < T > (t); jR[VPm=  
} 82l$]W4  
} ; lKWe=xY\B  
\9j +ejGf  
(Ild>_Tdb`  
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: d$qivct  
f]%:.N~1w  
  static holder _1; 5]pvHc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U{/d dCf7  
Z0HfrK#oU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p5`iq~e9  
而不用手动写一个函数对象。 LK\L}<;1V  
4&%0%  
,Ta k',  
C{( &Yy"  
四. 问题分析 pURtk-Fr2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5My4a9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Od_xH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qF'lh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oGt,^!V1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1T&NU  
\PReQ|[ah  
五. 问题1:一致性 {Tx"G9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'u@,,FFz[K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gQ90>P:  
#&0G$~  
struct holder JBqL0H  
  { : EA-L  
  // <@:RS$" i  
  template < typename T > FQY{[QvF~  
T &   operator ()( const T & r) const &:Q^j:  
  { )oqNQ'yZ  
  return (T & )r; ?APzb4f^W  
}  FZL"[3  
} ; DO*rVs3'p[  
M3q%(!2  
这样的话assignment也必须相应改动: WB)pE'5  
R !&9RvNw  
template < typename Left, typename Right > bu0i #  
class assignment Kk.a9uKI}  
  { 7v'aw"~  
Left l; Qa`+-W u8  
Right r; U{1%ldOJ%  
public : xB5qX7*.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} co^bS;r  
template < typename T2 > `qoRnG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5&)T[Q X`  
} ; B&fH FyK1n  
HSwC4y}  
同时,holder的operator=也需要改动: L%S(z)xX3  
-gn!8G1  
template < typename T > 2P35#QI[)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |L9p.q  
  { v 9k\[E?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jk (tw-B  
} ?+)>JvWDz  
r+TvC{  
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。 aH/8&.JLi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;Mw<{X-  
%f)%FN . S  
return l(rhs) = r; 79&=MTM  
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。 [0bp1S~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ._%8H  
h`i*~${yg  
template < typename Tp >  *.us IH2  
class constant_t u@]rR&h`  
  { b=@H5XTZyK  
  const Tp t; d+45Y,|  
public : ,#Pp_f<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d+qeZGg^A  
template < typename T > Xsk/U++  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c T21  
  { J]W? V vv  
  return t; a``/x_EZMn  
} g3|k-  
} ; SA{noM  
Xr."C(`w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,_K y'B  
下面就可以修改holder的operator=了 :>C D;  
HXm&`  
template < typename T > ]qb>O:T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wY]ejK$0R  
  { `\beQ(g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bblEZ%  
} ]FNe&o1zX  
$bU.6  
同时也要修改assignment的operator() /&N\#;kK?b  
GX+Gqj.  
template < typename T2 > %)ri:Qq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  eC[G4  
现在代码看起来就很一致了。 ,UYe OM2Ao  
h[bC#(  
六. 问题2:链式操作 `#*`hH8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "M;[c9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M1z ?E@kz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <<DPer2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r}:D g fn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %0 p9\I  
`*o ko[\3  
template < typename T > I p<~Y  
struct result_1 sF Ph?  
  { nP&6i5s%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xsIfR3Ze9  
} ; J``5;%TJp  
5KNa-\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *5u3d`bW  
:*M2@  
template < typename T > sa}.o ZpQ  
struct   ref SJ}PV:x  
  { C).+h7{nd  
typedef T & reference; mGpBj9jr1  
} ; s"`Oj5  
template < typename T > xyP 0haE  
struct   ref < T &> },=ORIB B:  
  { N(e>]ui  
typedef T & reference; 6<%b}q9Mo  
} ; ~Qd|.T  
au E8 ^|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HBNX a  
HXN. ,[  
template < typename T > vA{DF{S 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aI>F8R?  
  { !gL1  
  return l(t) = r(t); 0h kZ  
} +y_V$q$G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Qe0?n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _H@8qR  
(QdLz5\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [s[!PlazX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B1j^qoC.5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cm8co  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g,G{%dGsk  
最后的布局是: V`0Y p  
                Add iA|n\a~ny,  
              /   \ B~E>=85z  
            Divide   5 NxzAlu  
            /   \ 24po}nrO  
          _1     3 %EYh*g{G  
似乎一切都解决了?不。 gW?Hd/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e< G[!m  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 J|@O4 g   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .zy2_3:  
/uPMzl  
template < typename Right > #3O$B*gV6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?k=)T]-}  
Right & rt) const YkQ=rurE  
  { 9 ge'Mo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |fb*<o eT  
} *&5./WEOH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uG+eF  
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。 1wE`kbC<  
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。 [,Y;#;   
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。 7CCSG{k  
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。 a *bc#!e  
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? /VFQbJ+`  
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: |}: D_TX  
[fJxbr"  
template < class Action > p`S~UBcL.  
class picker : public Action z<s ~`  
  { DB'3h7T  
public : 1lsg|iVz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -j^G4J  
  // all the operator overloaded _QtW)\)5 \  
} ; o9v.]tb  
!-7<x"avm  
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。 >J,IxRGi  
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: bv``PSb3  
fG<[zt\e  
template < typename Right > #%]?e N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Pk8(2fAYk  
  { mp0s>R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =T$2Qo8  
} J=H8^4M  
()fYhk|W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dCWq~[[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T2to!*T  
_AiGD  
template < typename T >   struct picker_maker >?{> !#1  
  { orEb+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pW&8 =Ew  
} ; vX*kvEG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j[=P3Z0q  
  { (#Xgfb"S3  
typedef picker < T > result; R?] S<Z  
} ; ?'$} k  
Ut(BQM>U+$  
下面总的结构就有了: b:&= W>r  
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。 >BjZ{7?Ok  
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。 |vj!,b88n#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c;'7o=rr  
至此链式操作完美实现。 gT|&tTS1@  
^izf&W.j!  
?`B6I!S0[  
七. 问题3 WWA!_  
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。 )IuwI#pm  
'fIG$tr9X  
template < typename T1, typename T2 > =/N0^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?o(Y\YJf  
  { I -XkxDw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MENrP5AL  
} zENo2#{_N  
"; ?^gA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XE|"n  
tTe:Oq  
template < typename T1, typename T2 > a]x\e{  
struct result_2 Csm23QLsg)  
  { FFc?Av?_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :5zO!~\  
} ; K st2.Yy  
h-@_.&P0e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a{iG0T.{Yh  
这个差事就留给了holder自己。 c+u) C%g  
    L_AQS9a^D  
y|%lw%cSe  
template < int Order > 3UGdXufw  
class holder; &&n-$WEl  
template <> M5B?`mTl  
class holder < 1 > lJ<( mVt  
  { N4, !b_1  
public : )eWg2w]  
template < typename T > cs)z!  
  struct result_1 pB79#4  
  { I\VC2U  
  typedef T & result; T(bFn?  
} ; y/ah<Y0(  
template < typename T1, typename T2 > RTYhgq  
  struct result_2 x;/%`gKn8  
  { W.<I:q`eO  
  typedef T1 & result; J]Qbg7|  
} ; [M:BJ%*  
template < typename T > K9UWyM<(2C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _+nlm5  
  { tP/R9Ezp  
  return (T & )r; 9,Ug  
} QLyBP!X-  
template < typename T1, typename T2 > Ks^EGy+O:-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4";[Xr{pW  
  { 2<+9lk  
  return (T1 & )r1; AlT04H   
} .Ue1}'v*,  
} ; YS&Q4nv-  
n&}ILLc  
template <> X6: c-  
class holder < 2 > .cm$*>LW:x  
  { }Z\PE0  
public : u:&Lf  
template < typename T > n>I NJ  
  struct result_1 fmq9u(!R  
  { FG5t\!dt<  
  typedef T & result; )~[hf,R5S  
} ; g"L$}#iTsl  
template < typename T1, typename T2 > 421ol  
  struct result_2 D.R 7#^.  
  { n6 a=(T  
  typedef T2 & result; Sj<WiQ%<  
} ; )]5}d$83  
template < typename T > Kdwt^8Umh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ln6Hr^@5  
  { <Xr {1M D  
  return (T & )r; k\a&4v  
} ];1Mg  
template < typename T1, typename T2 > %2D9]L2Up  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T#e ;$\  
  { 2bk~6Osp  
  return (T2 & )r2; b$:<T7vei  
} s!j[Ovtx  
} ; rt[w yz8  
WD7IF+v  
"?UBW5nM#  
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> >。 jRP9e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F"<TV&xf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ma,2_oq+  
%Z=%E!*  
return l(i, j) = r(i, j); CQx#Xp>=s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u 6(O;  
yy%'9E ldc  
  return ( int & )i; ]l WEdf+  
  return ( int & )j; $ RDwy)9  
最后执行i = j; ;NHZD  
可见,参数被正确的选择了。 O+^l>+ZGj?  
-6OgM}  
+(-L  
ZCAdCKX|  
d/O~"d  
八. 中期总结 YxUC.2V|7$  
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: x$;I E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _Fz]QxO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7xIXFuu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +q/ j  
OJGEX}3'  
F5|6*K  
\qA g] -  
n5~7x   
N%k6*FBp~  
九. 简化 M(a lc9tn  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YnzhvE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1sqBBd"=PY  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j[Y$)HF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kIlc$:K^  
  +-*/&|^等 1@)kNg)*$  
2. 返回引用。 ' R!pc  
  =,各种复合赋值等 oWu2}#~z_  
3. 返回固定类型。 1'[RrJ$Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i*We kr3Wo  
4. 原样返回。 ]{Ytf'bG  
  operator, NT6OGBl&  
5. 返回解引用的类型。 y\Z$8'E5W  
  operator*(单目) H <|ilL'fX  
6. 返回地址。 Y%FQ]Q=+  
  operator&(单目) Z-fQ{&a{  
7. 下表访问返回类型。 zF9SZ#{a  
  operator[] D+Ke)-/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'Olp2g8=  
  operator<<和operator>> *f[nge&.  
7<<-\7`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Kyz!YB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J3F-Yl|  
F%t_9S,)O  
template < typename Left > OR&'  
struct value_return eD4qh4|u.  
  { .$r=:k_d  
template < typename T > b'!t\m  
  struct result_1 xpJ6M<O{8  
  { -VqZw&"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  `UC  
} ; _6b?3[Xz  
0]3 ,0s $}  
template < typename T1, typename T2 > 0W92Z@_GY  
  struct result_2 U7)#9qS4  
  { 0pO{{F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wchu-]  
} ; ne]P-50  
} ; gRnn}LL^  
P=.yXirm?  
i `m&X6)\j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2 L>;M  
qc(R /[  
下面我们来剥离functor中的operator() n{d0}N =  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {X85  
[~3[Tu( C  
return l(t) op r(t) b`%3>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B3+9G,or  
return op l(t) |WiE`&?xP  
return op l(t1, t2) J`E,Xw>2  
return l(t) op Z~g6C0  
return l(t1, t2) op /5Od:n  
return l(t)[r(t)] |fL|tkGEa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wzXIEWJ  
z\d{A7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 04K[U9W3  
单目: return f(l(t), r(t)); oO0dN1/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @U8}K#  
双目: return f(l(t)); Qm-I=Rh+  
return f(l(t1, t2)); ?/M:  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oe)d|6=  
C+0MzfLgf  
struct meta_divide 4YV 0v,z  
  { \;!}z3Ww  
template < typename T1, typename T2 > J?wCqA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3WVH8Sb  
  { Fy; sVB  
  return t1 / t2; ,Y:ET1:  
} fY4I(~Q  
} ; ~ u)} /  
W)_|jpd[  
这个工作可以让宏来做: Bj=lUn`T:  
= 9Ow!(!@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `rLcJcW  
template < typename T1, typename T2 > \ %O69A$Q[m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8l1s]K qr  
以后可以直接用 1fK]A*{p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 43VBx<"  
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 _%@dlT?  
(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。。。) OH\(;RN*  
U<YcUmX  
tx*L8'jlN  
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 mn].8 F  
&<=?O a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wit rC>  
class unary_op : public Rettype HBdZE7.x)3  
  { CN{xh=2qY[  
    Left l; d-sT+4o}  
public : Q$yMU [l)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5%_aN_1?ef  
22T\ -g{  
template < typename T > h-f`as"d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `f[  
      { 2zV{I*  
      return FuncType::execute(l(t)); =*5< w  
    } `SH14A*  
&o;d  
    template < typename T1, typename T2 > ? K,d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z/I\hC9i  
      { ,M.phRJ-`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }Q?a6(4  
    } K1+4W=|  
} ; )ZW[$:wA  
\ xJ_ )r  
j* ZU}Ss  
同样还可以申明一个binary_op yPd6{% w  
8FIk|p|l^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8345 H  
class binary_op : public Rettype T4nWK!}z  
  { 9+iz+  
    Left l; .6=;{h4cpB  
Right r; 0clq}  
public : &7 K=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vb8Qh601  
Nz77" kC  
template < typename T > dq{+-XaEk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7>E>`Nc6  
      { GGs7]mhA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z[9t?ePL  
    } i'QR-B&Z  
.iC!Ttr  
    template < typename T1, typename T2 > N/!(`Z,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]$,3vYBf  
      { oF~+L3&X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :4r{t?ytXw  
    } lhC^Upqw  
} ; Pav W@  
kz/"5gX:  
8RI'Fk{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q!!u=}GYK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %a?\y_a=b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n) j0h-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I 6'!b/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p/qu4[Mm  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P6I<M}p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (!PsK:wc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %g~&$oZmq  
下面是修改过的unary_op sU+8'&vBp  
0v,fY2$c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zM(-f|wVI)  
class unary_op >V>`}TIH  
  { AQ?;UDqU  
Left l; nMJ( tQ  
  f5Hv![x  
public : >"+ ho  
Q;s {M{u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]8htL#C  
r1Hh @sxn  
template < typename T > lWn}afI  
  struct result_1 6V"u ovN2  
  { T/.UMw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O ^!Bc}$  
} ; 0 @um  
!9{hbmF#  
template < typename T1, typename T2 > &lgzNC9g%  
  struct result_2 }U(bMo@;  
  { *b_Iby-ZD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }4T`)  
} ; W ' ~s  
))dw[Xa  
template < typename T1, typename T2 > 1G6 \}El95  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C+t0Zen  
  { O')=]6CQ*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h;#046-7  
} 5UJ ?1"J  
zBK"k]rz  
template < typename T > }Q*J!OH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $)  M2  
  { ff7#LeB9  
  return OpClass::execute(lt(t)); !Eg2#a?  
} &8pGq./lr=  
~ MsHV%  
} ; 3 l}9'j  
~;z] _`_Va  
M~7Cb>%<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug VC0Tqk  
好啦,现在才真正完美了。  "UreV  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ke:WlDf  
KLW>O_+   
template < typename Right > +_kA&Q(t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V7}'g6X  
  { T`MM<+^G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *p=enflU  
} E=CAWj\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 MkHkM  
k<P`  
*~YdL7f)J  
/CH]'u^j  
a0+q^*\d\R  
十. bind f_$hK9I  
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。 o>nw~_ H\  
先来分析一下一段例子 /E2P  
Sa%%3_&  
# S/n3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _!VtM#G[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~-[!>1!%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5Po:$(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +$#<gp"  
我们来写个简单的。 nW^h +   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tcnO`0moK  
对于函数对象类的版本: EADN   
#t;]s<  
template < typename Func > xMNQT.A  
struct functor_trait O9zMD8  
  { Dn@ZS_f  
typedef typename Func::result_type result_type; !H@HgJ -  
} ; =+UtA f<n  
对于无参数函数的版本: `"}).{N]C  
uY(8KW  
template < typename Ret > @87Y/_l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W!R0:-  
  { .>#O'Z&q9  
typedef Ret result_type; g Oe!GnO  
} ; &tvtL  
对于单参数函数的版本: NtM ? Jh  
b9#(I~}  
template < typename Ret, typename V1 > kW2DKr-[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RD"-(T  
  { i}zz!dJTE  
typedef Ret result_type; Tg"? TZO~  
} ; $'>JG9M  
对于双参数函数的版本: |U;O HS  
99`w'Nlk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {d*OJ/4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _Y ;tD  
  { DO *  
typedef Ret result_type; +v 3: \#  
} ; j'U1lEZm2  
等等。。。 K:jn^JN$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i!}6FB Z  
$[Z~BfSQ  
template < typename Func > 2"?DaX  
struct func_return |hw.nY]J  
  { J'sa{/ #  
template < typename T > uV_%&P  
  struct result_1 $pAJ$0=sw  
  { W90!*1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lct  
} ; YC8IwyL'  
lq"X_M$  
template < typename T1, typename T2 > - z+,j(@  
  struct result_2 8U(o@1PT  
  { [tof+0Y6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h'};spv  
} ; B~ i  
} ; `7w-_o %  
+a^gC  
^~-YS-.J#,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _~;%zFX  
KcpYHWCa.  
template < typename Func, typename aPicker > \u{4=-C.  
class binder_1 u>.a;BO  
  { "Kp#Lx  
Func fn; @L~erg>8=  
aPicker pk; bY.VNA  
public : #@OPi6.#!<  
c'tQA  
template < typename T > #:0-t!<0C  
  struct result_1 [ 5}Q  
  { m{=Q88k!@.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u%e~a]  
} ; -W1p=od  
YLQ0UeDN'  
template < typename T1, typename T2 > ws5Ue4g|  
  struct result_2 KS93v9|  
  { 3sdL\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qE[YZ(/f0&  
} ; y)&K9 I  
X.;VZwT+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vE'{?C=EM  
M Zz21H  
template < typename T > |xcI~ X7Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !2.BLJE>  
  { ceE]^X;p  
  return fn(pk(t)); c?HUW  
} M)+pH  
template < typename T1, typename T2 > v;e8W9M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jg[Ao#,==  
  { g?v(>#i  
  return fn(pk(t1, t2)); >":xnX#  
} $U]T8;5Q  
} ; #DFi-o&-  
[z2UfHpt~  
_ C?Wk:Y@  
一目了然不是么? }|=/v( D  
最后实现bind ;\2Z?Kq  
4\&Y;upy+  
o= ($'(1  
template < typename Func, typename aPicker > hA 5')te<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D?1fY!C:r  
  { ft(o-f7,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xj/z),  
} *"8Ls0!  
n_km]~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ? /z[Jx.  
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。 zZCRej  
xt5/`C  
十一. phoenix ;C$+8%P4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |{YN3"qN  
- C q;  
for_each(v.begin(), v.end(), h9ScN(|0y  
( Blzvn19'h  
do_ X n!mdR  
[ q%d G>!  
  cout << _1 <<   " , "   < v]  
] F,p0OL.  
.while_( -- _1), @h{|tP%"  
cout << var( " \n " ) 2r!ltG3}  
) Om0$6O  
); zW%Em81Wd  
%DKFF4k  
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: Yn }Gj'  
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 +`Z1L\gmA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D:/ n2_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^)gyKl:E'  
8mreHa  
|^1U<'oM#  
template < typename Cond, typename Actor > dyWp'vCQs\  
class do_while (CxA5u1|l  
  { 1^WGJ"1  
Cond cd; )FQ"l{P  
Actor act; @=VxW U  
public : LOx+?4|y  
template < typename T > f"5O'QHGQK  
  struct result_1 mgjJNzclL  
  { b]4dmc*N+  
  typedef int result_type; ux&"TkEp  
} ; W%g*sc*+  
`3rwqcxA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yv[j Pbe  
}UW7py!TN  
template < typename T > z5fE<=<X_W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const njy2pDC@  
  { :jl*Y-mM  
  do { ] R'U/  
    { XA2Ld  
  act(t); nTqU~'d'  
  } CjQO5  
  while (cd(t)); BkB>eE1)Ea  
  return   0 ; \#9LwC"8;  
} /88s~=  
} ; %PYl  
w== BSH[  
4!Js="  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .*zS2 z  
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。 sxREk99lL  
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。 a+^` +p/5  
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。 o{s2T)2  
下面就是产生这个functor的类: ,5n!a.T  
5.~Je6K U  
F<* /J]  
template < typename Actor > 1VX3pkUET  
class do_while_actor ~wb1sn3  
  { Kq")\Ha,f  
Actor act; !wy _3a  
public : i<Vc~ !pT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m@2E ~m  
t/i I!}  
template < typename Cond > b&z#ZY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6Xvpk1  
} ; JY0aE  
>H;i#!9,  
")|/\ 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。 \HeJc:^  
最后,是那个do_ +94)BxrY  
&bsq;)wzs  
x o"GNFh!  
class do_while_invoker cfLLFPhv)  
  { DK4yAR,g  
public : Xsq@E#@S  
template < typename Actor > *'/,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P>7Xbm,VP  
  { x>#{C,Fi  
  return do_while_actor < Actor > (act); W>@ti9\t  
} .q@?sdGD  
} do_; &BVHQ7[  
Lzh8-d=HQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xE1?)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bwsKdh  
最后来说说怎么处理break和continue uk):z$ x  
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。 H bKE;N  
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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