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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ``* !b >)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JwM Fu5@  
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, w\2yippI  
qk=0ovUzg  
;|H(_J=6k  
;gmfWHB<  
  class filler Y%A KN  
  { g"o),$tm  
public : 95X!{\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k=8LhO  
} ; ~sUWXw7~  
T_1p1Sg  
gg}^@h&?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Z5%TpAu[  
r(uf yC&  
e lzKtVw  
2-!n+#Cdf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X"pp l7o  
|y~un9j +  
qs'ggF1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b"QeCw#v`>  
]53'\TH  
ajMI7j^G  
PquATAzQA  
二. 战前分析 @E5 }v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1ps_zn(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x.-d>8-!]c  
V|mz]H#|  
.7Lv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8`S6BkfC|  
  /* --------------------------------------------- */ PS${B   
vector < int *> vp( 10 ); 0&k!=gj:>Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cgvD>VUw  
/* --------------------------------------------- */ <<:a >)6\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #ZS8}X*S  
/* --------------------------------------------- */ TSCc=c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u{"@ 4  
  /* --------------------------------------------- */ r GxX]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RS`~i8e'  
/* --------------------------------------------- */ BL Q&VI4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mbm|~UwD  
 ;%tu;  
:\+\/HTbh  
ezR!ngt  
看了之后,我们可以思考一些问题: NDaM;`  
1._1, _2是什么? 1=X"|`<!  
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。 B{+ Ra  
2._1 = 1是在做什么? 70&]nb6f  
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。 ]\_T  
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。 K9+C3"*I  
, BCo/j  
+m8gS;'R4  
三. 动工 N>J"^GX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~0~f  
OK"B`*  
P Zc{wbjp&  
wRi` L7  
template < typename T > j/9Uf|z-_  
class assignment u/8urxp y  
  { lC&B4zec  
T value; /P-Eg86V'  
public : umo@JWr  
assignment( const T & v) : value(v) {} fsDwfwil*  
template < typename T2 > >IzUn: 0F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } td6$w:SN,l  
} ; @xI:ZtM  
 4[] /  
"x)xjL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F]SA1ry  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $SmmrM  
=1}Umn|ZLS  
C'c9AoE5>  
g, %xGQ4+  
  class holder HX3R@^vo  
  { <Y9xHn&  
public : Uc3-n`C  
template < typename T > URFp3qE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const = NHzh!  
  { =(~UK9`  
  return assignment < T > (t); h^D]@H  
} - ^sbf.  
} ; 9(/ ;Wutj"  
M9/c8zZ  
YIQm;E EG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8,,$C7"EP  
9O+><x[i  
  static holder _1; 7.o:(P1??g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R]7-6  
6O>GVJbw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fb8t9sAI  
而不用手动写一个函数对象。 (IXe5 55  
Q/,bEDc&  
=k1 ,jn+  
d,G:+  
四. 问题分析 vNhi5EU  
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。 <?UIux  
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。 KnC;j-j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /@<Pn&Rq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z3  lZ3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L]goHs  
Qw ukhD7  
五. 问题1:一致性 &O'6va  
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?| gqje]Zc<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lKMOsr@l  
;: a>#{N  
struct holder E2s lpo  
  { ]mN'Qoc  
  // 5;5DEMe  
  template < typename T > ]i-peBxw  
T &   operator ()( const T & r) const `;ofQz4  
  { rSUarfZ<  
  return (T & )r; GN4'LU  
} 3f2%+2Zjt,  
} ; A?V[/  
ER O'{nT&  
这样的话assignment也必须相应改动: swBgV,;   
k|$08EK $  
template < typename Left, typename Right > >Q$, } `U;  
class assignment 4E`y*Hmzy+  
  { 3Ms ` ajJ  
Left l; I]"wT2@T;7  
Right r; s:y~vd(Vi  
public : KV Vo_9S'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (3DjFT3 w  
template < typename T2 > ?v-( :OF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RnN]m!"5  
} ; JM-spi o  
cY|?iEVs)  
同时,holder的operator=也需要改动: pcd*K)  
y mdZ#I-  
template < typename T > $r`^8/Mq3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JC~L!)f  
  { j9@7\N<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0,a;N%K-  
} 0^41dfdE  
G[}$s7@k  
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。 +rw?k/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 HJVi:;o  
HuPw?8w=  
return l(rhs) = r; o~#cpU4{o  
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。 sw.cw}1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L> ehL(]!  
uES|jU{]b  
template < typename Tp > *OOi  
class constant_t +/tN d2  
  { @)A)cBv#  
  const Tp t; 42a.@JbLQ  
public : Wj"\nT4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M]O _L  
template < typename T > "K3"s Ec%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @l)HX'z0d  
  {  2D;,'  
  return t; w-%V9]J1  
} $4^cbk  
} ; <9JI@\>  
q6 h'=By  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "@1e0`n Q  
下面就可以修改holder的operator=了 P|> fO'  
Yv?nw-HM  
template < typename T > !}Sf?n P#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >wz& {9ni  
  { G%{J.J41F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  |,*N>e  
} :+%"kgJNL  
4K_rL{s0U  
同时也要修改assignment的operator() 'Vwsbm tY  
Zj@k3y  
template < typename T2 > Arg604V3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~)\9f 1O{^  
现在代码看起来就很一致了。 A"(XrL-pV  
9yU(ei:GUo  
六. 问题2:链式操作 :6k8\{^9"D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RRW/.y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u@j]U|FpY  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )HHG3cvU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fqoI(/RWP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S VCTiG8t  
lSGtbSyDI  
template < typename T > toD v~v  
struct result_1 3uSj5+@q6  
  { td*1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i3bH^WwE&k  
} ; ?b?6/_W~R  
({XB,Rm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h<)YZ[;x  
nQe^Bn  
template < typename T > o~Jce$ X  
struct   ref b-Q*!U t  
  { 7jss3^.wA  
typedef T & reference; xLxXc!{J5  
} ; =L,s6J8_'  
template < typename T > i2. +E&3v  
struct   ref < T &> #2`ST=#  
  { c1!0Z28  
typedef T & reference; }I3 ZNd   
} ; 0 rM'VgB  
0GEM3~~D.?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q"Ct=d  
nitKX.t8  
template < typename T > :c4iXK0_^?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %N jRD|  
  { (OA-Mgyc  
  return l(t) = r(t); xF:}a:c@H  
} =ttvC"4?  
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。 G~z=,72  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K90wX1&  
6Z09)}tZb  
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 :%_*C09  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (u/-ud1p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <ttrd%VW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ORVFp]gG  
最后的布局是: c[p>*FnP  
                Add =t[hsl  
              /   \ ,\YlDcl':0  
            Divide   5 R^v-%mG9  
            /   \ uu5AW=j  
          _1     3 MR=dQc  
似乎一切都解决了?不。 EESGU(  
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。 9%{V?r]k  
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。 %y7&~me  
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: .A(QqL>  
 Ptt  
template < typename Right > pr\wI?:k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $w,O[PIi  
Right & rt) const '?j[hhfB-  
  { 2O|jVGap5x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f*Z8C9)  
} OTgctw1s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i5PZ)&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ijg //=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *Sd}cDCO%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 49('pq?D  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 jN3K= MA  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^{<!pvT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: BM~>=emc  
}da}vR"iL  
template < class Action > Eo\pNz#)  
class picker : public Action )$EmKOTt:  
  { [h5~1N  
public : fGZZ['E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m`;dFL7"E  
  // all the operator overloaded rI'kGqU  
} ; ^bD)Tg5K  
=nVEdRU  
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。 N7Kg52|  
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: 9Dat oi  
!^[i"F:G  
template < typename Right > g1!ek  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0mt lM(  
  { UFE# J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wBuos}/  
} u&M:w5EM  
+'-i(]@!'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > be<7Vy]j  
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。 hFW{qWP  
J!\Cs1 !f  
template < typename T >   struct picker_maker ]'.D@vFGO  
  { f9%M:cl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !t;B.[U *  
} ; #<$pl]>}t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +.czj,Sq  
  { *#n#J[  
typedef picker < T > result; Z2t'?N|_  
} ; 5WlBe c@  
%%-?~rjI  
下面总的结构就有了: qsA`\%]H  
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 p*rk ~  
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。 ' ?4 \  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $D][_I  
至此链式操作完美实现。 w\K(kNd(  
Wr j<}L|  
n<)gS7  
七. 问题3 yQ [n7du  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )yl;i  
ZwFVtR  
template < typename T1, typename T2 > ! %~P[;.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hf$pwfGcY]  
  { \kR:GZ`{UV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w/1Os!p  
} B[$L)y'-;  
kB! iEoIBA  
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: y/.I<5+Bu  
M#u~]?hS  
template < typename T1, typename T2 > hifC.guK  
struct result_2 E"'4=_  
  { a_T3<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J< vVsz+7:  
} ; 'kBq@>  
x/d(" Bb  
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? l-gNJ=l+K  
这个差事就留给了holder自己。 BJDSk#!J!{  
    #5 %\~ f  
FJ+n- \  
template < int Order > G m~2s;/  
class holder; 2(i@\dZCb<  
template <> h,fC-+H5  
class holder < 1 > XU*4MU^'  
  { eZ G#op  
public : [uLpm*7  
template < typename T > w(N$$  
  struct result_1 #xoFcjRE  
  { 1sIPhOIys  
  typedef T & result; 8XG|K`'u  
} ; Lz/{ q6>  
template < typename T1, typename T2 > p Lwtm@  
  struct result_2 t_"]n*zk1  
  { KsDovy<  
  typedef T1 & result; y5/LH~&Ov  
} ; Hp(wR'(g&  
template < typename T > ">M:6\B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &&>Tfzh  
  { '89nyx&W  
  return (T & )r; K} ) w  
} GlOSCJZ  
template < typename T1, typename T2 > KBg5 _+l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QFg{.F?3q>  
  { ?ZAynZF|#  
  return (T1 & )r1; &Cm$%3  
} L;i(@tp|v  
} ; IJk<1T7:(W  
2uzy]faM  
template <> C~X"ZW:d[  
class holder < 2 > :>*0./hG  
  { 08qM?{z o^  
public : -%ftPfm  
template < typename T > o^3X5})sv  
  struct result_1 <i ";5+  
  { 7?p>v34A  
  typedef T & result; Vv_lBYV  
} ;  V$fn$=  
template < typename T1, typename T2 > s?7"iE  
  struct result_2 7m.>2U   
  { 3{{Ew}kZm  
  typedef T2 & result; G0lg5iA<fC  
} ; r E&}B5PN=  
template < typename T > 2o<aEn&7|e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W}P9I&3  
  { 'pHxO,vo  
  return (T & )r; y4N2gBTKu  
} il[waUfmD  
template < typename T1, typename T2 > `6\u!#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `&jG8lHa  
  { U.pGp]\Q)G  
  return (T2 & )r2; > zV  
} ly::?  
} ; V)Ze> Pp  
)W^$7 Em  
^D?{[LBc  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 62 9g_P)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (b"kN(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =3EE-%eF!  
7{Zs"d{s  
return l(i, j) = r(i, j); !7n`-#)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6B!v;93U  
& R,QJ4L  
  return ( int & )i; 6$&%z Eh  
  return ( int & )j; -u^f;4|u  
最后执行i = j; Y-.aSc53  
可见,参数被正确的选择了。 XaH;  
X@\ 9}*9  
YM&i  
rCd*'Qg  
t[p/65L>8  
八. 中期总结 @;7Ht Z`  
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: Gx;-1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [mFgo il  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nP+jkNn3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ke19(r Ch  
M~ g{}_ 0Z  
Xu7lV  
]Q -.Y-J/O  
z,g\7F[  
ttY[\D&ZS  
九. 简化 &HtG&RvQf  
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。 *YP:-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8 Y))/]R  
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: oC}2 Z{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g4Nl"s*~  
  +-*/&|^等 fF^A9{{BS  
2. 返回引用。 ;{1  ws  
  =,各种复合赋值等 :KI0j%>2y  
3. 返回固定类型。 h$#|s/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (s,u9vj=>L  
4. 原样返回。 vRLWs`1j  
  operator, 5s:g(gy3BR  
5. 返回解引用的类型。 5l]qhi3f  
  operator*(单目) [tkP2%1  
6. 返回地址。 BFQ`Ab+  
  operator&(单目)  QB#_Wn  
7. 下表访问返回类型。 +wcif-  
  operator[] tja7y"(]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bO+ e?&vQ%  
  operator<<和operator>> LY2QKjgP  
3 (F+\4aRm  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {Z}zT1kA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >/'/^h  
]3d5kf  
template < typename Left > iCy$ rC  
struct value_return ~H:.&'E  
  { W)Mc$`nX  
template < typename T > :'sMrf_EA  
  struct result_1 i2!0bY  
  { GpCjoNcW{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gT2k}5d}p  
} ; .$xTX'  
hw1J <Pl*  
template < typename T1, typename T2 > l%# z  
  struct result_2 {j%7/T{  
  { /\U:F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Go !{T  
} ; X<d`!,bn@  
} ; [0H]L{yV  
.[o`TlG%  
BOme`0A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?>q5Abp[  
SHQgI<D7  
下面我们来剥离functor中的operator() *l)}o4-$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GriFb]ml"  
%JuT'7VB  
return l(t) op r(t) ~8EzK_c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2U) 0k *  
return op l(t) CK8!7=>}^  
return op l(t1, t2) Hd{@e6S  
return l(t) op V eLGxc  
return l(t1, t2) op iZ9ed ]mf  
return l(t)[r(t)] ]JlM/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ldr~=<hsZ  
G"U^ ]$(+K  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: W_[ tdqey  
单目: return f(l(t), r(t)); LzD,]{CC5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bh7dAV(  
双目: return f(l(t)); j# n  
return f(l(t1, t2)); i}v3MO\X  
下面就是f的实现,以operator/为例 _CG ED{b@  
C /w]B[H  
struct meta_divide c"pu"t@/Z  
  { gb/<(I )  
template < typename T1, typename T2 > _*n 4W^8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k; ned  
  { }r|$\ms  
  return t1 / t2; `vD.5  
} a7"Aq:IjU  
} ; bf6:J `5Z  
?L6pB]l8b  
这个工作可以让宏来做: TH*}Ja^/  
RU% 4~WC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0?=a$0_C  
template < typename T1, typename T2 > \ U<wM#l P|Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sw`+4 4  
以后可以直接用 ;Mz7emt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \`-a'u=S  
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 _z53r+A  
(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。。。) j7b4wH\#  
?cB26Zrcb  
{=9"WN    
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 (1Klj+"p%  
dg4q+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FBS]U$1  
class unary_op : public Rettype 9/dADJe0b  
  {  e,T^8_>  
    Left l; 6b\JD.r*{  
public : 4oN*J +"=+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  RAF do  
c1 Hp  
template < typename T > 2!GyQ@&[W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R,m|+[sl  
      { ]p8<Vluv  
      return FuncType::execute(l(t)); zG\:#,9  
    } D/puK  
&S8,-~U  
    template < typename T1, typename T2 > ["15~9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a6 w'.]m  
      { 9z7rv,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HrHtA]  
    } b&*N  
} ; ov,[F< GT  
&)!4rABn  
jQ dIeQD+  
同样还可以申明一个binary_op W('V2Z-q  
#^xj"}o@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~$m:j];  
class binary_op : public Rettype l{hO"fzy  
  { ^IO\J{U{"x  
    Left l; EC7)M}H  
Right r; kn}bb*eZ  
public : f s2}a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N V`=T?1[5  
r>J%Eu/O  
template < typename T > d?)Ic1][  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nT=XWM  
      { ~xf uq{L;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KU;J2Kt  
    } [H {2<!  
\Yr&vX/[p  
    template < typename T1, typename T2 > _eUd RL>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |J:m{  
      { r)oR `\7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  BF /4  
    } -V=,x3Zew  
} ; r}-vOPn`E  
smHQ'4x9  
p:3 V-$4X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4VHX4A}CgA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b?k6-r$j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iVA=D&eZ  
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。 +<fT\Oq#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  J9lG0  
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。。。 VM w[M^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fwv.^k x  
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) Gp2C wyv  
下面是修改过的unary_op NGmXF_kqN  
oW3Uyj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IgPU^?sp  
class unary_op B]:?4Ov  
  { 7E;`1lh7  
Left l; :"`1}Q  
  VlS`m,:{  
public : R{q<V uN  
wQojmmQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (/A 6kp?  
 ](>YjE0  
template < typename T > gQuU_dbXSB  
  struct result_1 (8Te{Kh'  
  { zin'&G>l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lKV7IoJ&;  
} ; fhmBKeFdV  
'}E"M db  
template < typename T1, typename T2 > s"x(i  
  struct result_2 AA[?a  
  { K[i&!Z&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i Jr(;Bq  
} ; oo]g=C$n  
BKQwF *<V  
template < typename T1, typename T2 > 8$38>cGY^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L[MAc](me-  
  { 1aoKf F(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x/IAc6H~_8  
} v-}B T+  
vWjHHw  
template < typename T > c!]yT0v&s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6k;>:[p  
  { '%*/iH6<U{  
  return OpClass::execute(lt(t)); /~P4<1  
} =Q4Wr0y><]  
f!J?n]  
} ; CQ'4 ".7  
5E}!TL$  
6yXN7L==x  
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 ##'uekSJ  
好啦,现在才真正完美了。 J/\^3rCB  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,AG k4]  
T 2Gscey  
template < typename Right > pXK-,7-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (} Y|^uM,  
  { spTIhZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6&,9=(:J&R  
} ~>rn q7j  
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。 ;ApldoMi  
% E 8s>D  
V@\A<q%jTs  
9a]h;r8,9z  
O[z-K K<  
十. bind 3#Xv))w1  
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。 #xt-65^  
先来分析一下一段例子 ltOsl-OpR  
*yN#q>1  
D9\ EkX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a ~F\ 2`Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q6eD{/4a1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;;mr?'R  
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。 T.q7~ba*  
我们来写个简单的。 oFp4* <\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7$"n.cr :  
对于函数对象类的版本: 9HZR%s[J  
4']eJ==OH  
template < typename Func > 7&1 dr  
struct functor_trait l42tTD8Awz  
  { \!zM4ppr  
typedef typename Func::result_type result_type; ^-%O  
} ; 8HL8)G6  
对于无参数函数的版本: tfPe-U  
d#:7V%]d p  
template < typename Ret > {r_x\VC=p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :Kk+wp}f #  
  { $pj;CoPm  
typedef Ret result_type; eV(   
} ; 4*?i!<N9  
对于单参数函数的版本: a4Y43n  
L^??*XEUJ  
template < typename Ret, typename V1 > Z!I#Z2X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d+%Rg\ v  
  { yX CJ?  
typedef Ret result_type; ML:H\  
} ; APqYf<W  
对于双参数函数的版本: (gb vInZ  
W!)B%.Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tWA<OOl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (`&E^t  
  { CB>*(Mu  
typedef Ret result_type; "\rR0V!wA  
} ; E6clVa  
等等。。。 _dwJ;j`2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b@9d@@/wx  
Bu7aeBP  
template < typename Func > !z"nJC  
struct func_return /C/I_S}H  
  { ?J28@rM  
template < typename T > Sw~L M&A  
  struct result_1 :-e[$6}S  
  { LteZ7e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &'W ~~ir  
} ; oZw#]Q@  
>"pHk@AWK  
template < typename T1, typename T2 > e{}vT$-  
  struct result_2 Y9y'`}+  
  { <MgC7S2I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LmjGU[L,@  
} ; $mut v=IO  
} ; U_@Dn[/:  
7o$S6Y;c4  
rWN%Tai-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9lc{{)m2)  
Gr !@ih^  
template < typename Func, typename aPicker > )m>Y[)8!  
class binder_1 \04 (V'`U  
  { s@pIcNvx  
Func fn; {hBnEj^@  
aPicker pk; PG3,MCf:  
public : 'b Kc;\  
+/!y#&C&*  
template < typename T > kB]*2o9-3  
  struct result_1 b*<Fi#x1=  
  { Aw=GvCo<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6}?5Oy_XF2  
} ; P/T`q:<H   
3/EJ^C  
template < typename T1, typename T2 > SVqKG+{My  
  struct result_2 S=g E'"LT  
  { }/}eZCaG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y:,m(P  
} ;  u'qc=5  
`W'S'?$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m4RiF  
KfV& 7yi  
template < typename T > ]DLs'W;)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tJ Mm  
  { /e]R0NI  
  return fn(pk(t)); :p.f zL6X  
} .pPtBqp  
template < typename T1, typename T2 > a`8svo;VUO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (\CH;c-@  
  { betTAbF  
  return fn(pk(t1, t2)); &?3P5dy_  
} Nuc2CB)J  
} ; :?H1h8wbCt  
=$WDB=i  
Zxn>]Z_  
一目了然不是么? Gu# wH  
最后实现bind ![/ QW  
# #/ l  
gv/yfiA?  
template < typename Func, typename aPicker > CzG/=#IU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qWb8"  
  { oE$zOS&2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]h}O&K/  
} HC(o;,spO  
.MW/XnCYs4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~  ve  
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。 PAs.T4Av^  
~uh,R-Q$  
十一. phoenix <gx"p#JbZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wo_iCjmK  
0t.v  
for_each(v.begin(), v.end(), JVh/<A  
( d?>pcT)G_  
do_ e\ O&Xe  
[ js)I%Z  
  cout << _1 <<   " , " {z7kW@c  
] a'B 5m]%  
.while_( -- _1), ./Wi(p{F  
cout << var( " \n " ) <*5`TE0J  
) yI8 /m|  
); Tizjh&*^  
3Qu Ft~@@  
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: <<+Hs/ ]  
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 *sq+ Vc(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UszR. Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XMm (D!6  
vL~j6'  
 ){xMMQ5  
template < typename Cond, typename Actor > & 6~AY :0r  
class do_while G-W(giF;NO  
  { uG 7ll5Yy  
Cond cd; s]i<D9h  
Actor act; X.JPM{]  
public : .*+e?-  
template < typename T > 81Ityd-}  
  struct result_1 f<P>IE  
  { $iOkn|~<@W  
  typedef int result_type; 0xpE+GY  
} ; VMV~K7%0  
lZ5TDS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?Fj >7  
yNN_}9  
template < typename T >  y jY}o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k"J=CDP\  
  { 21.N+H'  
  do za [;d4<}k  
    { Rb_+C  
  act(t); ?8R  
  } I)}T4OOc/  
  while (cd(t)); Wup%.yT~Ds  
  return   0 ; h/\/dp/tt  
} >y^zagC*  
} ; ,v>| Ub,  
1}b1RKKj<  
]|)M /U *  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BZ>,Qh!J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {ZD'l5jU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 iM{UB=C  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~OOD#/  
下面就是产生这个functor的类: v#Y9O6g]T  
r`!S*zK  
,P$Crs[  
template < typename Actor > lr&O@ 5"oy  
class do_while_actor `~{ 0  
  { =@ "'aCU/  
Actor act; * 2s(TW  
public : 0vi\o`**Mj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hYv;*]  
HLp'^  
template < typename Cond > S`Wau/7t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 50^T \u  
} ; -MT.qhx  
3hbUus  
"xY]&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rdQ'#}I x  
最后,是那个do_ ] ! :0^|  
e6igx  
"ba>.h,#'  
class do_while_invoker qW'5Zk  
  { oEnCe  
public : fDIKR[B  
template < typename Actor >  h@"u==0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zwpgf  
  { |!?`KO{  
  return do_while_actor < Actor > (act); |4A938'4j  
} + q@g  
} do_; sH{ 4.tw  
ik Pm,ZN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8f{;oO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \' ;zD-MX  
最后来说说怎么处理break和continue GJIM^  
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。 K18Sj,]B  
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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