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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &D|+tu{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fv(FRZ)  
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, E>|fbaN-%  
O|Y`:xvc  
<v\$r2C*  
UZ-pN_!Z:  
  class filler x!7!)]h  
  { ^;{uop"DS  
public : ]:n9MFv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .f[z_% ar  
} ; >,Zn~8&Z  
}YiFiGf,  
)2^r 0(x  
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: klc$n07  
C%%gCPI^y  
Aj/EaIq  
oFzmH!&ED  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hq&9S{Ep  
|rgPHRX^Hn  
NTGWI$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IQ$6}.  
Fl(j,B6Z  
2PNe~9)*#  
3<1x>e2nT  
二. 战前分析 k|jr+hmn":  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M`* BS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |v#rSVx  
n0V^/j}  
u{sb^cmy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _Db&f}.`  
  /* --------------------------------------------- */ yKz%-6cpSl  
vector < int *> vp( 10 ); ]1[:fQF7/L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P*ZMbAf.  
/* --------------------------------------------- */ sQ[N3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4l> d^L  
/* --------------------------------------------- */ M[u6+`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &zP> pQr`#  
  /* --------------------------------------------- */ AYp~;@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )ac!@slb^7  
/* --------------------------------------------- */ xZ >j Q_}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 59+KOQul6  
>Ml5QO$*.q  
47f\  
(S?DKPnR  
看了之后,我们可以思考一些问题: [r'A8!/|[  
1._1, _2是什么? :l?mNm5  
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。 lJT"aXt'M  
2._1 = 1是在做什么? $~%h4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~-R2mAUK  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .;l`VWP  
d9%P[(yM^  
<z>oY2%  
三. 动工 l@-h.tS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qOnGP{   
RAuVRm=E  
)8SWU)/  
W,_2JqQp  
template < typename T > uv^x  
class assignment  _-9cGm v  
  { -~X[j2  
T value; >VX'`5r>uw  
public : A5%$<  
assignment( const T & v) : value(v) {} x($Djx  
template < typename T2 > Xkg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >7S@3,C3ke  
} ; LhM$!o?W  
gU NWM^n  
y~VI,82*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &|db}\jT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %qTIT?6'  
m7u`r(&  
 p(8@  
U~;tk@  
  class holder a(D=ZKbVU  
  { FouN}X6  
public : =  
template < typename T > V*@Y9G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !6@'H4cb=  
  { 7mMMVz2  
  return assignment < T > (t); t8rFn  
} `|nCnT'  
} ; F"O\uo:3  
$(]nl%<Q  
evYn}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: KB(W'M_D\  
GQ>0E  
  static holder _1; u *rP 8GuS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 <+aF,  
kc't  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y?3tf0t/  
而不用手动写一个函数对象。 f.+1Ubq!5  
5g/,VMe  
}u=Oi@~  
*kg->J  
四. 问题分析 g$?^bu dxv  
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。 v^8sL` F  
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。 ck5cO-1>6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4gsQ:3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kP ,8[r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zqXF`MAB=  
p?,<{mAe  
五. 问题1:一致性 /UK]lP^w]!  
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?| dS4zOz"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4n7Kz_!SVf  
k:R\;l5  
struct holder k_7b0 dr%F  
  { H@?} !@  
  // fe98 Y-e  
  template < typename T > #X?[")R  
T &   operator ()( const T & r) const _lwKa, }  
  { &{a!)I>  
  return (T & )r; =2Yt[8';  
} 9n{Y6I x:  
} ; C9sU^ ]#F  
]Z8u0YtM)  
这样的话assignment也必须相应改动: p TwzVz~  
:VZS7$5  
template < typename Left, typename Right > >Wt@O\k  
class assignment cr{yy :D  
  { #NYnZ^6e  
Left l; T :X*  
Right r; R P<M  
public : @ztT1?!e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vxEi C:&]  
template < typename T2 > (4/"uj5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \]]K{DO  
} ; @tm2Y%Y!  
WX?nq'nr  
同时,holder的operator=也需要改动: 6dr 'nP  
&|GH@^)@  
template < typename T > ~^Cx->l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D5P-$1KPt  
  { *pa hZiO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); } u;{38~  
} v.Bwg 7R3  
)2?]c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ne Y*l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y,x 2f%x  
7CH&n4v  
return l(rhs) = r; <$z[pw<  
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。 )H W   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `J,>#Y6(J  
n~ad#iN  
template < typename Tp > 5S!#^>_  
class constant_t ";rXCH.  
  { ,W)DQwAg  
  const Tp t; m_/U  t  
public : SED52$zA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?g+3 URpK  
template < typename T > by @qg:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const giNXX jl  
  { q x)\{By  
  return t; {TNORbZz  
} '=E;^'Rl  
} ; V*\hGNV  
/ZV2f3;t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U| Fqna  
下面就可以修改holder的operator=了 i;^lh]u  
vK)'3%  
template < typename T > 1<_][u@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,:(s=J N+  
  { J"AR3b@,$?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qBBCnT  
} A|f6H6UUx  
&!/>B .  
同时也要修改assignment的operator() .ifz9 jM'  
 `qs,V  
template < typename T2 > yk4 @@kHW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jI\@<6O  
现在代码看起来就很一致了。 >(a35 b$  
@h|qL-:!vG  
六. 问题2:链式操作 >p-UQc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q")Xg:  
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。 >M2~p& Si  
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。 HN5661;8  
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。 \09A"fs{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G"F O%3&|  
nDraX_sm=  
template < typename T > F&wAre<  
struct result_1 : b`N(]  
  { P'8RaO&d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %.=}v7&<z  
} ; hb; CpA  
*MmH{!=  
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: qa^cJ1@  
U_IGL  
template < typename T > C%Lr3M;S'  
struct   ref X,w X)9]J  
  { L/jaUt[,  
typedef T & reference; CPy>sV3Ru0  
} ; VrRF2(Kn?  
template < typename T > #[jS&rr(  
struct   ref < T &> :L@ ;.s  
  { D-{*3?x  
typedef T & reference; sA?8i:]O:  
} ; 4E.9CjN1>  
kV1L.Xg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '/xynk%)xw  
=?C <@  
template < typename T > nRBS&&V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $3"hOEN@5`  
  { y]yl7g =~  
  return l(t) = r(t); nlB'@r  
} TQck$&  
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。 *xxk70Cb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Dc0=gq0  
dGk"`/@  
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 |c0^7vrC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -& (iU#W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8/>.g.]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3=n6N TL  
最后的布局是: } +Sp7F1q  
                Add [j/|)cj  
              /   \ eQuw uT  
            Divide   5 ]^"Lc~w8&  
            /   \ 0qNk.1pv  
          _1     3 -crMO57/  
似乎一切都解决了?不。 L~PiDQr?r  
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。 wb62($  
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。 1_{e*=/y  
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: ;MGm,F,o  
3?j: M]fR  
template < typename Right > o}r_+\n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2o(O`;z  
Right & rt) const #EUT"^:d  
  { h^rG5Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yL asoh  
} Y}BP ]#1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;N.dzH2yA  
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。 C _he=SV  
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。 S8AbLl9G@>  
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。 "Q+wO+}6  
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。 dCM &Yf}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? qery|0W  
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: 1/mBp+D  
HYO/]\al  
template < class Action > 873 bg|^hs  
class picker : public Action KKk~vwW  
  { l4T[x|')M  
public : Q^va +O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5yt=~  
  // all the operator overloaded c[2ikI,n[  
} ; 9j^rFG!n  
_YlyS )#@  
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。 ~roNe|P  
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: 3}V (8  
>|RoLV  
template < typename Right > aJv+BX_,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :j~4mb?$  
  { BYdG K@ouk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "uuM#@h  
} `vzMuL;  
bx2<WdLyT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5-0&`,  
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。 OU` !c[O  
VTR4uT-  
template < typename T >   struct picker_maker A-B>VX  
  { `0%;Gz%}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .= ~2"P  
} ; 4/{pz$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4E=QO!pVv  
  { 3d;J"e+?  
typedef picker < T > result; 0VQBm^$(  
} ; \kV|S=~@  
4sSw7`  
下面总的结构就有了: C8v  
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。 wvisu\V  
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。 )%p46(]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #]^C(qmb:  
至此链式操作完美实现。 #k/T\PQ0s  
8 [,R4@  
R f)|p;  
七. 问题3 e/x 9@1s#  
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。 I m-M2n  
+8 "8s  
template < typename T1, typename T2 > @N[<<k7g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n|T$3j)  
  { WoN JF6=?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7Q'u>o  
} OXZK|C;M}  
90F.9rh  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +B8oW3v# )  
[vuikJP>1k  
template < typename T1, typename T2 > Nf* .r  
struct result_2 OcpvY~"Pr  
  { '-~J.8-</  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N`,,sw  
} ; ZvXw#0)v  
Fsq)co  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HnFH|H<Uf  
这个差事就留给了holder自己。 q~iEw#0-L  
    m=COF$<  
"p+oi@  
template < int Order > mW[w4J+7P  
class holder; ettBque  
template <> E.N>,N  
class holder < 1 > #/9Y}2G|]  
  {  xi<}n#  
public : Rq",;,0ZJ  
template < typename T > Kx[+$Qt  
  struct result_1 WHjJR   
  { Ln+.$ C  
  typedef T & result; cw0 @Z0  
} ; 41.xi9V2  
template < typename T1, typename T2 > *GhV1# <  
  struct result_2 Ps 0<CUyI  
  { $%&OaAg  
  typedef T1 & result; N48X[Q*  
} ; ^xgPL'  
template < typename T > wwR}h I(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >x~Qa@s;  
  { r>KmrU4Q  
  return (T & )r; F$|d#ny  
} Gf~^Xv!T  
template < typename T1, typename T2 > U? U3?Y-k`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *[jq&  
  { h<CRW-  
  return (T1 & )r1; J5f}-W@  
} 7;6'=0(  
} ; D#Mz#\4o  
\SgBI/L^  
template <> #'i,'h+F  
class holder < 2 > B'y)bY'_dS  
  { D~Q -:G$x  
public : NUh%\{  
template < typename T > cs:?Wq ^  
  struct result_1 ,a2=OV  
  { ^H&`e"|R9  
  typedef T & result; cnY}^_  
} ; 80gOh:  
template < typename T1, typename T2 > )C0I y.N-  
  struct result_2 7~N4~KAUS  
  { 6pQo_l}  
  typedef T2 & result; -" r4  
} ; ;D(6Gy9~  
template < typename T > 5@W63!N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RO[X #c  
  { 3^)c5kcI  
  return (T & )r; rNke&z:%X_  
} #rz!d/)Q  
template < typename T1, typename T2 > bXM&VW?OP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }1a(*s,s-^  
  { :[C|3KKe"  
  return (T2 & )r2; R=iwp%c(  
} ).tTDZ   
} ; +QSH*(,  
+}mj;3i  
v>j<ky   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'RQEktm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {uqP+Cs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LF:~& m  
AJoP3Zv|?  
return l(i, j) = r(i, j); ZxCXru1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z4]z3U<}3]  
=[TXH^.0  
  return ( int & )i; ?. L]QU  
  return ( int & )j; >v1.Gm  
最后执行i = j; ?'tFTh  
可见,参数被正确的选择了。 vXak5iq>X  
`0u)/s$  
(;N#Gqb6l  
u3jLe=Y'\  
7VLn$q]:  
八. 中期总结 a\p`J9Z@  
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: qE6D"+1y7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gU@R   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k/Q8:qA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OskQ[ e0  
&5%~Qw..  
J8&0l&~ 6  
vU#>3[aC  
T9>,Mx%D[  
Pf3F)y[=  
九. 简化 aMxM3"  
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。 Yg;7TKy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HoZsDs.XZ  
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: Q 9<i2H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qM d4awB R  
  +-*/&|^等 h~Z:YY)4  
2. 返回引用。 @|d`n\%x  
  =,各种复合赋值等 0"mr*hyj  
3. 返回固定类型。 @Fb 2c0?Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U6YQ*%mZ_  
4. 原样返回。 |tFg9RT  
  operator, lQ2vQz-J  
5. 返回解引用的类型。 Rvj[Csgi  
  operator*(单目) f!B\X*|  
6. 返回地址。 CI|#,^  
  operator&(单目) i~{0>"9  
7. 下表访问返回类型。 -Y>QKS  
  operator[] 80LN(0?x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L,sXJ23.  
  operator<<和operator>> 8?hj}}H  
W: 3fLXk+  
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 a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /Em6+DN>  
yONX?cS  
template < typename Left > 1 @q"rPE^  
struct value_return Tqx  
  { rxeOT# N}  
template < typename T > R1Q~UX]d=  
  struct result_1 J+qcA}  
  { `OWwqLoeA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J/c5)IB|  
} ; 1HeE$  
bG]?AiW r  
template < typename T1, typename T2 > (usPAslr  
  struct result_2 lkQ(?7  
  { r@G34Q C+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O?Qi  
} ; s<8|_Dt  
} ; -D wO*f  
Ne}x(uRn  
GO6uQ};  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dMa6hI{k  
 *,e `.  
下面我们来剥离functor中的operator() vk3C&!M<a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7Dz-xM_?  
3Sn# M{wH  
return l(t) op r(t) piAFxS<6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hJ~=eYK?J  
return op l(t) =la~D]T*g  
return op l(t1, t2) knRs{1}Pw{  
return l(t) op -\8v{ry  
return l(t1, t2) op +<sv/gEt  
return l(t)[r(t)] t0 )XdIl8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o3oTu  
gO_d!x*  
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: )_1;mc8B  
单目: return f(l(t), r(t)); d08:lYQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 g3?@i  
双目: return f(l(t)); Vv*](iM  
return f(l(t1, t2)); 8]l(D  
下面就是f的实现,以operator/为例 fD2 )/5j1  
{w<"jw&2  
struct meta_divide />V& OX `  
  { /vw$3,*z  
template < typename T1, typename T2 > =$\9t$A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "_n})s f  
  { ZO]P9b  
  return t1 / t2; =8Gpov1!V~  
} !OMl-:KUzE  
} ; l6pvQ|  
U,Z7n H3_  
这个工作可以让宏来做: sQLjb8!7  
+*x9$LSD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h|OWtf4  
template < typename T1, typename T2 > \ #?7g_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [s~6,wz  
以后可以直接用 B1b9 JS(>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c2fw;)j&X  
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 8Bx58$xRq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) oh,29Gg  
yhd]s0(!  
R#HX}[Hb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 kp^q}iS  
ma@!"Z8 S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G@scz!Nt  
class unary_op : public Rettype ?{wD%58^oG  
  { Jo:S *D  
    Left l; Q 6dqFnz  
public : q5\iQ2f{WV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u0nIr9  
*Nur>11D  
template < typename T > %#E$wz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xpBQ(6Y  
      { - #-Bo  
      return FuncType::execute(l(t)); 0N_u6*@  
    } c"/Hv  
D_ XOYzN}  
    template < typename T1, typename T2 > Gyb|{G_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >S]"-0tGD=  
      { L+8O 4K{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !1Nh`FN  
    } &.P G2f*  
} ; 5RyxVC0<  
2Q;rSe._`  
-?NAA]P5c@  
同样还可以申明一个binary_op g-4ab|F  
S{N=9934_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?*'0;K13  
class binary_op : public Rettype 9V>C %I  
  { "G@(Cb*+T  
    Left l; Ezr q2/~Q  
Right r; fpJ%{z2  
public : d=dHY(ms]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nK#%Od{GF  
}yw>d\] f  
template < typename T > dtig_s,)D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K9 +\Z  
      { <,Mf[R2N>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ua,!kyS  
    } m@2=v q1f  
-B#K}xL|x  
    template < typename T1, typename T2 > 1p=bpJC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |-z"6F r-  
      { yQf(/Uxk*x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J[c`Qq:&e  
    } %!8w)1U  
} ; T[MDjhv'  
tJA"BP3f  
@mb'!r  
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 $i1:--~2\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w+a5/i@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \i\>$'f*z  
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。 #/H Z[Vw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dw$RHogb~y  
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。。。 }z qo<o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JL>DRIR%NV  
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) E&f/*V^  
下面是修改过的unary_op >=;hnLu  
.o]9 HbIk5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &MPlSIg  
class unary_op =Aw`0  
  { BCtKxtbS  
Left l; (p] S  
  6OqF-nso[E  
public : mP's4  
CeM%?fr5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A4Q{(z-?  
n)\(\V7  
template < typename T > .1z=VLKF'  
  struct result_1 mF UsTb]f  
  { 1 1(GCu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^%tn$4@@Z.  
} ; G(BSe`f  
Z?V vFEt%  
template < typename T1, typename T2 > (:\L@j  
  struct result_2 57O|e/2  
  { La9@h"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *znCe(dd  
} ; RTl7vzG  
It_yh #s  
template < typename T1, typename T2 > xBw"RCBz^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ne9 .wd  
  { RmNF]"3%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a|s=d  
} q6G([h7  
uk'<9g^  
template < typename T >  zIAMM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #&8 Opo(  
  { F 1zc4l6  
  return OpClass::execute(lt(t)); s+CXKb +  
} mMjVbeh[  
(Iq\+@xE=  
} ; W@S9}+wl*  
.A `:o  
/gdo~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mE7Jv)@  
好啦,现在才真正完美了。 Y zvtxX*  
现在在picker里面就可以这么添加了: G? _,(  
9(PFd%  
template < typename Right > z`2d(KE?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #62ww-E~  
  { .z4FuG,R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qp?+_<{  
} X'F$K!o*,:  
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。 Qv=Z  
*Xnq1_K}  
UCWU|r<s,  
|V7a26h  
.KLuGb 3JJ  
十. bind 1&As:kv5I  
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。 lyeoSd1AN  
先来分析一下一段例子 ;lEiOF+d  
ujh4cp  
+~v(*s C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #e=^-yE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bx)&MYY}[[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4>HGwk@+8  
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。 /Rz,2jfRx'  
我们来写个简单的。 &Os Ritj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?C{N0?[P-  
对于函数对象类的版本: <>oW f  
?yb{DZ46  
template < typename Func > &40]sxm  
struct functor_trait f*~fslY,o  
  {  f#nmr5F  
typedef typename Func::result_type result_type; `!8Z"xD  
} ; /0uinx  
对于无参数函数的版本: yB1>83!q  
`y#C%9#  
template < typename Ret > y^rg%RV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "LWuN>   
  { yw<xv-Q=i  
typedef Ret result_type; R2s>;V.:  
} ; g-}sVvM  
对于单参数函数的版本: y<b0z\  
#w@Pa L iS  
template < typename Ret, typename V1 > xTZ5q*Hqx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >cb gL%  
  { ?OyW|jL  
typedef Ret result_type; h_L '_*  
} ; POXn6R!mM1  
对于双参数函数的版本: Se`N5hQ  
:bDA<B6bb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;I'/.gW;{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aO%FQ)BT  
  { bn35f<+  
typedef Ret result_type; tW>R 16zq  
} ; |hM)e*"  
等等。。。 PEIr-qs%D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .*blM1+6i/  
QO/7p]$_  
template < typename Func > |GQ$UB  
struct func_return P0z{R[KBH  
  { l)s+"C#  
template < typename T > ""^BW Re D  
  struct result_1 AHY)#|/)  
  { % cdP*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L? +|%[  
} ; pH%c7X/[3L  
nn:pf1  
template < typename T1, typename T2 > YO0x68  
  struct result_2 B [ ka@z7  
  { 63Yu05'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; reJ?38(  
} ; {{%8|+B  
} ; wR4u}gb#q  
SVh4)}.x  
5q`)jd!*)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]?$y}  
em!R9J.  
template < typename Func, typename aPicker > _ D}b  
class binder_1 G%R`)Z]8&  
  { $ _Bu,;  
Func fn; 'TsZuZW]  
aPicker pk; RyWOiQk;  
public : `f+g A  
nvVsO>2{ o  
template < typename T > 6XK`=ss?  
  struct result_1  m+{: ^  
  { /~cL L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'N ::MN  
} ; 6FIoWG"x  
(G%gVk]  
template < typename T1, typename T2 > @<yc .>  
  struct result_2 dS_)ll.6z  
  {  ^-*Tn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U]EuDNkO{  
} ; UA4d|^ev  
]l7\Zq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C{i;spc!bi  
KXA)i5z  
template < typename T > YGV#.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b<V./rWIB  
  { @&xaaqQ-  
  return fn(pk(t)); f3>6:(  
} [67E5rk-  
template < typename T1, typename T2 > 9f%y)[ \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AD%D ,l  
  { #iU8hUbo  
  return fn(pk(t1, t2)); o"}&qA;  
} mS~ ]I$  
} ; po2[uJ  
-YjgS/g  
C"^hMsU8  
一目了然不是么? U;Ll.BFP  
最后实现bind $EGRaps{j>  
ZIL| .<8I  
LSu^#B  
template < typename Func, typename aPicker > ) !}-\5F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SM#S/|.]  
  { XZdr`$zf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m":SE?{{&  
} X*9N[#wu6  
_X2EBpZp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W aGcoj  
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。 {29S`-|P  
hN_f h J  
十一. phoenix ,Lun-aMd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J1]w*2  
7Cd_zZ  
for_each(v.begin(), v.end(), Jg|cvu-+  
( z(` }:t  
do_ MYw8wwX0kJ  
[ w0j/\XN 2s  
  cout << _1 <<   " , " }uI7 \\S  
] }\u%)uZ  
.while_( -- _1), 9sU+IT K4  
cout << var( " \n " ) 4OOn,09  
) V@ _-H gg  
); ?)' 2l6  
I& M36f  
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: `e $n$Bh  
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 N=T.l*8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z<ajET`)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6mu<&m@  
fzS`dL5,W  
B+Y5b5+wOQ  
template < typename Cond, typename Actor > .5Knbc  
class do_while &whX*IZ{  
  { 2<'`^AO@  
Cond cd; v. Xoq  
Actor act; ;n} >C' :  
public : dCZ\ S91q  
template < typename T > a(@p0YpKT  
  struct result_1 WDE e$k4.  
  { 3$c(M99r  
  typedef int result_type; SLtSqG7~  
} ; ]am~aJ|L  
,{?q^"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6P~aW  
sn-)(XU!  
template < typename T > Z&FkLww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I#U>5"%\a  
  { iW|s|1mh3  
  do gEv->pc  
    { M%$ DT  
  act(t); z wL3,!t  
  } "v(G7*2  
  while (cd(t)); L 42|>%uo  
  return   0 ; 1$$37?FE  
} #(%t*"IY;  
} ; y(bsCsV&  
+ <Z+-  
3{<R5wUo"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x*.Ye 5Jb  
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。 ],8;eq%W)  
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。 n6b3E *  
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。 \bhOPK>w  
下面就是产生这个functor的类: :GQ UM6  
zKLn!b#>  
(/"thv5vT{  
template < typename Actor > >']+OrQH  
class do_while_actor 6W5d7`A  
  { </.z1 $  
Actor act; Kw)K A^KF  
public : ;}LJh8_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $#5klA  
hM~eJv  
template < typename Cond > }wG,BB%N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Fse['O~  
} ; a`#S|'oatC  
W. ^Ei\w/t  
J"-_{)0lD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2G?$X?  
最后,是那个do_ =f>HiF  
! ,@ZQS  
hp*<x4%*a"  
class do_while_invoker O@s{uZ|A6  
  { @r F/]UJ  
public : VBM/x|'  
template < typename Actor > sxo;/~.p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0h22V$  
  { AM'gnP>  
  return do_while_actor < Actor > (act); jo)6 %w]  
} be7L="vZw  
} do_; > @+#  
8W;2oQN7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F"'n4|q4n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?4 qkDtm  
最后来说说怎么处理break和continue %nWe,_PjD  
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。 GMb(10T`  
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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