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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;9j ]P56  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 90}vFoy  
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, s@{82}f~  
Zeg'\&w0s  
w3(G!:  
/FN:yCf  
  class filler ~JT2el2W7p  
  { 8~O#@hB~3  
public : KhWy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >`03EsU  
} ; P{)D_Bi  
G K~A,Miqk  
!d()'N  
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: r:V bjmL  
m[=SCH-;  
W\>O$IX^e  
6 EqN>.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3yRvs;nWS  
F\N0<o  
7#C$}1XJ1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \L(jNN0_R  
bWA_a]G  
9!jF$  
I+ |uyc  
二. 战前分析 68?&`/t  
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。 1K3XNHF  
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 /)TeG]Xg  
b<y*:(:  
y?UJ <QAi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4S'e>:  
  /* --------------------------------------------- */ o`n8Fk}i  
vector < int *> vp( 10 ); P-ZvW<M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &qWg$_Yh  
/* --------------------------------------------- */ cV>?*9z0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p|->z  
/* --------------------------------------------- */ 6kp)'wz`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `>\ ~y1  
  /* --------------------------------------------- */ +>C26Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y[L,rc/j  
/* --------------------------------------------- */ |5(un#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Jy:*GW6  
%6(\Ki6I  
=k<b* 8  
"*#f^/LS  
看了之后,我们可以思考一些问题: eWqS]cM#  
1._1, _2是什么? Pa{DB?P  
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。 LIG@`  
2._1 = 1是在做什么? /ZiMD;4@y  
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。 lB _9b_|2  
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。 ?H8w;Csq-  
4e>f}u 5  
YL*FjpVW  
三. 动工 >A D!)&c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e- `9-U%6  
XwEMF5[  
hub]M  
Ch?yk^cY  
template < typename T > iyCH)MA  
class assignment x=rMjz-`_  
  { z#RwgSPw6  
T value; MX~h>v3_R4  
public : {G=>WAXo  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'KmM %tN  
template < typename T2 > 8-+# !]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]uhG&: }  
} ; $xW9))  
0(c,J$I]Z!  
&kd W(;`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G$YF0Nc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NUnwf h  
qDG x (d  
NblPVxS  
8Q/cJ+&  
  class holder 4?@5JpC9VA  
  { H8"RdKwg?  
public : ,+BFpN'  
template < typename T > *8qRdI9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ow?~+) 4  
  { a?Fz&BE  
  return assignment < T > (t); 1y[~xxgE  
} O(evlci  
} ; N@0/=B[n  
)X#$G?|Hn  
uq6>K/~D  
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: " xC$Ko _  
w\ '5l k,"  
  static holder _1; W!el[@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0KExB{K  
)]Zdaw)X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7mnO60Z8N  
而不用手动写一个函数对象。 >Heuf"V  
^K`PYai  
L7 FFa:#  
I@N/Y{y#  
四. 问题分析 w@P86'< v  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 -GL.8" c[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .vmCKZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^&F.T-(A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g[b;1$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &gV9h>Kc#  
`Q+O#l?  
五. 问题1:一致性 0p3) t  
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?| X..M!3W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )sIzBC  
O:V.;q2]U  
struct holder &Kc45  
  { %QDAog  
  // {3os9r,  
  template < typename T > $!'Vn)Z7  
T &   operator ()( const T & r) const 4t*VI<=<[  
  { w'i+WEU>l  
  return (T & )r; BThrv$D}  
} #m7evb5eg*  
} ; MYJDfI  
KxmB$x5-=8  
这样的话assignment也必须相应改动: \o,et9zDJ3  
sFfargl  
template < typename Left, typename Right > ]$)};8;7W  
class assignment 1iqgTi>  
  { vEt=enQ  
Left l; ak}k e  
Right r; F+zHgE  
public : 29@m:=-}7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s*CBYzOm  
template < typename T2 > Ki :98a$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AA|G &&1y  
} ; 9Z2aFW9  
=;8q`  
同时,holder的operator=也需要改动: 4tiCxf)  
xjDaA U,  
template < typename T > q/7T-"q/G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L{f0r!d|  
  { Ov:U3P?%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t]t(/x#  
} ]R"n+LnI:=  
<ihJp^kgQ  
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。 BW`Tw^j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p)7U%NMc(*  
A8nf"mRD:  
return l(rhs) = r; k~Y_%#_  
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。 mk-L3H1@J3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tp V61L   
@!\lt$  
template < typename Tp > ewYk>  
class constant_t KmF+3g~#s  
  { k V'0rb  
  const Tp t;  vO;:~  
public : "8[Vb#=*e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ip,0C8T`Q  
template < typename T > 65c#he[_Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fxD|_  
  { vf<Tq  
  return t; AdF[>Wv  
} TY#pj  
} ; qy!pD R;  
fJ-8$w\uL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t2-bw6U  
下面就可以修改holder的operator=了 Ga"<qmLMc  
y5V]uQSD  
template < typename T > oH [-fF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g;nPF*(  
  { lgCOp%>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OB+I.qlHP  
} sgeME^v  
rI]n4>k{  
同时也要修改assignment的operator() D7N` %A8   
{<^PYN>`  
template < typename T2 > yc$8X sns  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;fY)7 '  
现在代码看起来就很一致了。 74Il]i1=  
rI1;>/Ir  
六. 问题2:链式操作 ByXcs'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JA?P jo  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WB|SXto%4D  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1'J|yq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w5&,AL:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "j+=py`  
~ @s$  
template < typename T > *j|BSd P  
struct result_1 8:UV;5@  
  { <7~+ehu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2fJ2o[v  
} ; S|v-lJ/I  
P^ bcc  
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: CbRl/ 68HY  
}~o>H a;  
template < typename T > h3L{zOff  
struct   ref /&'rQ`nd  
  { cd*F;h  
typedef T & reference; ,W<mz7Z(@  
} ; \ 5^GUT  
template < typename T > iu.+bX|b  
struct   ref < T &> I'RhA\`  
  { @Nt$B'+S&  
typedef T & reference; #%tN2cFDN  
} ; ]2B=@V t,  
E2{SKIUm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uYwJ[1 C  
A&QO]8  
template < typename T > mH} 1Zy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A ptzBs/  
  { 6tmn1:  
  return l(t) = r(t); z+B"RV  
} {oN7I'>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 U.QjB0;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GKKf#r74  
fg1["{\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  snyg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vSy#[9}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B?J #NFUb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U_c.Z{lC4  
最后的布局是: ]`Y;4XR  
                Add u($y<Q)=  
              /   \ K%A:W  
            Divide   5 hK&/A+*  
            /   \ $u./%JS  
          _1     3 ]\<^rEU  
似乎一切都解决了?不。 ?-0>Wbg  
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。 @d Coh-Q3  
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。 @'EU\Y\l  
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: n +z5;'my  
vrD]o1F  
template < typename Right > W[R o)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xTW$9>@\m  
Right & rt) const Y_49UtJIg  
  { p M:lg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X4U$#uI{  
} E=Z .v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =F5(k(Ds  
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。 [,TuNd  
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。 e 03q9(  
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。 Jtxwt[  
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。 r4h4A w{  
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? _"B5S?  
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: U_HOfix  
bm_'giQ:  
template < class Action > |%R}!O<.c  
class picker : public Action i`R}IP?71  
  { 7"`%-a$7  
public : Rj9YAW$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A~6:eappH  
  // all the operator overloaded %P2GQS-N  
} ; $5`P~Q'U  
r-s.i+\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?E0j)P/ (  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Mg0[PbS  
*94<rlh{"  
template < typename Right > K uz /  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :!\?yj{{  
  { 4jl UyAD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ljTnxg/? W  
} _Jc[`2Uv_c  
rn7eY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {]/}3t  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %(,Kj ~0  
?6F\cl0.  
template < typename T >   struct picker_maker 7Rf${Wv0  
  { l#_(suo64  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I]|X6  
} ; P"LbWZ6Nj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6;g"`l51  
  { )V<ML7_?  
typedef picker < T > result; |<l  sv  
} ; K"O+`2$  
OsMU>v }m  
下面总的结构就有了: gUs.D_*  
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。 0?KY9  
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。 T\VKNEBo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xG JX~)  
至此链式操作完美实现。 P\B ]><!ep  
/d*0+m8  
F/FUKXxx  
七. 问题3 JgJ4RmH-  
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。 'a`cK;X9F  
YQWGv,47\  
template < typename T1, typename T2 > g?.ls{H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3?F*|E_  
  { "#d>3M_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dBKL_'@@}  
} KErQCBeJ  
Lj"@JF;c  
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: t%$>  
X\:;A{  
template < typename T1, typename T2 > r%*,pN7O  
struct result_2 uz6S7I  
  { S: IhJQ4K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qU(,q/l  
} ; 3xSt -MA  
|N%?7PZ(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fz[o;GTc  
这个差事就留给了holder自己。 kQ5mIJ9(  
    LD]a!eY  
3":vjDq$  
template < int Order > U_t[J|  
class holder; 5hN`}Ve  
template <> RjC3wO::  
class holder < 1 > 'O%itCy)  
  { DlHt#Ob7  
public : [ZC{eg+D  
template < typename T > v803@9@  
  struct result_1 =]k0*\PS  
  { ),ur! v  
  typedef T & result; LO8`qq*rq  
} ; SJg4P4|  
template < typename T1, typename T2 > % ~eIx=s  
  struct result_2 TUw+A6u:p  
  { -? _#Yttu  
  typedef T1 & result; AI{Tw>hZ  
} ; Ah5`Cnv  
template < typename T > -][~_Hd{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SvZ~xTit  
  { 3K2B7loD)~  
  return (T & )r; y:t@X~  
} N~rA/B]T  
template < typename T1, typename T2 > rucgav  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @ev"{dY  
  { N`3q54_$  
  return (T1 & )r1; }HB>Zb5  
} 3q'["SS  
} ; *$K_Tii  
h$p]M^Z7  
template <> ,E8:!r)6  
class holder < 2 > @d&(*9Y  
  { s!WGs_1@  
public : _ebo  
template < typename T > 0,b.;r  
  struct result_1 vO>Fj  
  { ,sw|OYb  
  typedef T & result; ?A4zIJ\  
} ; YfRjr  
template < typename T1, typename T2 > t1Ty.F)r  
  struct result_2 nHAET  
  { eh\_;2P  
  typedef T2 & result; S#h-X(4  
} ; ~ _ ogeD  
template < typename T > O+iNR9O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ''t\J^+&  
  { bSa%?laS  
  return (T & )r; } Xbmb8  
} j<"@ Y7  
template < typename T1, typename T2 > /e/%mo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k P]'  
  { _}bs0 kIz  
  return (T2 & )r2;  cs+;ijp  
} b |SDg%e  
} ; Q]/ZVcoqo  
s fD@lW3  
S vTd#>ke  
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> >。 ~Up5+7k@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -!o*A>N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N>pTl$\4  
2VpKG*!\  
return l(i, j) = r(i, j); rra|}l4Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EM2=g9y  
#VM+.75o1  
  return ( int & )i; ]>v C.iYp  
  return ( int & )j; `!,"">5  
最后执行i = j; p{@jM  
可见,参数被正确的选择了。 FIMM\W  
+56N}MAs  
-!@]z2uU  
p!oO}gE  
0P_=Oy"l-  
八. 中期总结 .(J~:U  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7)RDu,fx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \wZ 4enm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~,^pya  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #%9t-  
9%#u,I  
Rb/|ae  
^X]rFY1  
u0Q 6 +U  
b=L4A,w~a  
九. 简化 %I^schE*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;*c8,I;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "?*B2*|}`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,=a+;D]'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]F{F+r  
  +-*/&|^等 #]rfKHW9  
2. 返回引用。 G;ihm$Cad  
  =,各种复合赋值等 $~3?nib"j  
3. 返回固定类型。 O*SJx.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yac4\%ze  
4. 原样返回。 p=XEMVqm  
  operator, (X?HuWTm  
5. 返回解引用的类型。 u Vth&4dh9  
  operator*(单目) QbJE+m5  
6. 返回地址。 }j)][{i*x  
  operator&(单目) R+*-i+]Q#7  
7. 下表访问返回类型。 R@df~  
  operator[] uv|RpIve:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sB@9L L]&|  
  operator<<和operator>> Nf5zQ@o_y  
i}L*PCP  
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。 Vg^yjP{sv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $6l^::U  
N,bH@Q.Ci  
template < typename Left > :R'={0Jg  
struct value_return 2^X<n{0N)  
  { \b;z$P\+*  
template < typename T > qV#,]mX  
  struct result_1 cy64xR BB  
  { Qef5eih  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M7fPaJKL  
} ; IKrojK8-?  
Y1wH_!%b  
template < typename T1, typename T2 > %ONU0xtqk  
  struct result_2 J4]tT pu"K  
  { !59,<N1Iu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q<Q?#v7NX  
} ; 0 wjL=]X1e  
} ; 'u#c_m! 9  
5oe{i/#di  
F2>W{-H+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .~a.mT  
< ZG!w^  
下面我们来剥离functor中的operator() \nUJ)w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >:bXw#w]  
TVZf@U  
return l(t) op r(t) +<T361eyY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) % !>@m6JK  
return op l(t) s7(1|}jh  
return op l(t1, t2) v =_Ds<6n  
return l(t) op en"\2+{Cg  
return l(t1, t2) op }U^iVq*  
return l(t)[r(t)] Xf;_r+;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mwMcAUD]2  
,`ba?O?*G  
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: ?>1wZ  
单目: return f(l(t), r(t)); 6T5\zInd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #z61 I"kU  
双目: return f(l(t)); 2U`!0~pod  
return f(l(t1, t2)); ^v&"{2  
下面就是f的实现,以operator/为例 F]L96&  
?BX}0RWMh7  
struct meta_divide m f\tMik<  
  { nKmf#  
template < typename T1, typename T2 > '=+gwe M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M4n0GWHLy  
  { Cb6K!5[q]  
  return t1 / t2; * qJHoP;  
} b5#Jo2C`AJ  
} ; lot;d3}  
YIs_.CTi  
这个工作可以让宏来做: b w!  
J^=Xy(3e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v"*c\,  
template < typename T1, typename T2 > \ Y 8-;eqH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O YfRtfE  
以后可以直接用 w!b;.l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u}?|d8$h\  
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 IC6'>2'=T  
(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。。。) ;*{Ls#  
SAU` u]E  
`[&%fTW+  
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 ` Nv1sA#C  
QBCEDv&j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R"{P#U,HNO  
class unary_op : public Rettype $T_>WUiK  
  { +Mb}70^  
    Left l; ( m7qc  
public : :<H4hYt2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N>iNz[a q  
jFl!<ooCo  
template < typename T > T3Sz<K$E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pI1g<pe  
      { !ZM*)6^  
      return FuncType::execute(l(t)); y~z&8XrH  
    } g77:92  
.dn#TtQv  
    template < typename T1, typename T2 > or"9I1o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u p]>UX8  
      { /A-VT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `[h&Q0Du6  
    } {Q)sR*d  
} ; z2jS(N?J1  
xxG>Leml  
"g/UpnH  
同样还可以申明一个binary_op K."W/A!  
|9[)-C~N7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NAO0b5-h  
class binary_op : public Rettype +1a2Un  
  { 5'[yw:P-8  
    Left l; )1g\v8XT  
Right r; ~lbm^S}-  
public : RLO<5L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @cQ |`  
BnG{) \s  
template < typename T > d>0 j!+s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %r@:7/  
      { O4!!*0(+91  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _y:a Pn  
    } \okvL2:!  
Z ?ATWCa  
    template < typename T1, typename T2 > aqgm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u~!Pzz3"  
      { \Hu?K\SWs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bV:MOj^  
    } (e32oP"  
} ; of'H]IZ  
U%KgLg#  
[4-u{Tu  
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 Jmu oYlf|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g@m__   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (\4YBaGd  
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。 \*#E4`Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]{AHKyA{:  
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。。。 ~7H?tp.Dw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {DX1/49  
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) o}Zl/&(  
下面是修改过的unary_op u"(2Xer  
zX8{(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zomg$@j  
class unary_op ;(s.G-9S  
  { ?Hbi[YD  
Left l; ,]4.|A_[Rq  
  U\q?tvn'J  
public : d3p;[;`  
D7C%Y^K]>E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MNX-D0`g  
_:Ov-HIR  
template < typename T > 0Hr)h{!F"  
  struct result_1 Oe0dC9H  
  { (Li)@Cn%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UO' X"`  
} ; zTze %  
{/XU[rn  
template < typename T1, typename T2 > 7mYBxE/  
  struct result_2 /?C6 oj1  
  { ~{D:vj4>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2vW@d[<J  
} ; wQU-r|  
r]%.,i7~8  
template < typename T1, typename T2 > wtQ(R4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TZ:dY x  
  { EU()Nnm2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?D]T| =EZY  
} #Y>d@  
w*AXD!}  
template < typename T > e(k$k>?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WhL 1OG  
  { a;0$fRy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9R|B 5.  
} .DcuJC=  
@TnAO8Q>XD  
} ; :yAvo4 )  
g%d&>y?1r  
"Oy&6rrr  
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 l5_%Q+E_  
好啦,现在才真正完美了。 ]GPUL>7  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q$2^m(?;  
|)Sx"B)  
template < typename Right > tA9(N>[ *  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Jm}zit:o  
  { @_Ly^' "  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Pl[WCh  
} zyFbu=d|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。 eC-nV)]I9  
sJYs{Wm  
JOx""R8T5  
2@ f E!  
3WF6bJN  
十. bind _xXDvBU  
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。 jz$83TB-  
先来分析一下一段例子 bq` 0$c%hN  
|y7#D9m  
%LZf= `:(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d:=:l?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2BIOA#@t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 veGRwir  
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。 ~ TALpd  
我们来写个简单的。 pi?U|&.1z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -\=kd {*B  
对于函数对象类的版本: pn2_ {8.  
ek4?|!kQD  
template < typename Func > @T+pQ)0{{  
struct functor_trait ?HaUT(\j  
  { +0O^!o  
typedef typename Func::result_type result_type; :n<<hR0d  
} ; dNcP_l/A  
对于无参数函数的版本: Oo 95\Yf$N  
Nh|QYxOP  
template < typename Ret > s&*s9F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xo*[ g`N  
  { Fu !sw]6xx  
typedef Ret result_type; CI6qDh6  
} ; Gu136XiX  
对于单参数函数的版本: Qws#v}xF  
k`Ifd:V.y  
template < typename Ret, typename V1 > G!IJ#|D:~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > : S |)  
  { R?[KK<sWWe  
typedef Ret result_type; ceqYyVy  
} ; (T0%H<#+  
对于双参数函数的版本: K|LS VN?K  
.%EEly  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Udlt)H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L`{EXn[  
  { &O.S ;b*+  
typedef Ret result_type; S}cm.,/w  
} ; o\YF_235  
等等。。。 nANoy6z:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gRdg3qvU  
5zH?1Z~*  
template < typename Func > #0j,1NpL  
struct func_return xN#. Pm~  
  { B]YY[i  
template < typename T > $?u ^hMU=  
  struct result_1 i bwnK?ZA  
  { Ka\%kB>*`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SggS8$a`  
} ; fX2PteA0qX  
S?_ ;$Cn  
template < typename T1, typename T2 > 3QrYH @7zx  
  struct result_2 pJE317 p'  
  { pB;p\9A*q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jE{2rw$ZJ?  
} ; }Ik{tUS$  
} ; >_$DKY>$`  
nn_j"Nu  
#ab=]}2W_g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mb(aI!;A  
^KJIT3J(#  
template < typename Func, typename aPicker > Gm.n@U p  
class binder_1 ryq95<lF  
  { Y?z@)cL  
Func fn; +cVnF&@$  
aPicker pk; j5:{H4?  
public : XK>/i}y  
ivbuS-f =r  
template < typename T > Whq@>pX8  
  struct result_1 ymBevL  
  { ` `A=p<W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rs R0V+(W  
} ; !s]LWCX+|  
QMfa~TH#p  
template < typename T1, typename T2 > [S/]Vk|4  
  struct result_2 ]64mSB  
  { 5Qik{cWxBq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 /Apdn1[  
} ; rnVh ]xJ  
h*Y);mc$#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8v M}moper  
{qCmZn5  
template < typename T > WKQVT I&A.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t,.MtU>K@  
  { $Rsf`*0-  
  return fn(pk(t)); wvm`JOP:A  
} 5xi f0h-`  
template < typename T1, typename T2 > +QIM~tt)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MX?K3=j @>  
  { "}]1OL SV  
  return fn(pk(t1, t2)); pCNihZ~  
} M ,8r{[2  
} ; ":*PC[)W  
;jTP|q?|{  
hp}J_/+4n  
一目了然不是么? @U%I 6 t  
最后实现bind 5[M?O4mi  
Ak$gh b  
V$+xJ  m  
template < typename Func, typename aPicker > z.:{   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JI}(R4uV  
  { Wr7^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a'ViyTBo  
} F t%f"Z  
K^k1]!W=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h@T}WZv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SQ)$>3>C  
l'(Cxhf.W  
十一. phoenix {b>tX)Tep  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Te~"\`omJ3  
a $g4 )0eS  
for_each(v.begin(), v.end(), uRQm.8b  
( U%ce0z  
do_ 5DfAL;o!  
[ lC +p2OG^[  
  cout << _1 <<   " , " tgDmHxB]0  
] 9/RbfV[)  
.while_( -- _1), SM5i3EcFYP  
cout << var( " \n " )  c/I.`@  
) oq=D9  
); ~<3qsA..  
4em7PmT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vfJ}t#%UH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8f% @  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =V1k'XJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S'HM|&  
O9]j$,i  
_$By c(.c  
template < typename Cond, typename Actor > >>wb yj8  
class do_while ;"&^ckP  
  { zGu(y@o  
Cond cd; gqJ&Q t#f  
Actor act; %FQMB  
public : %lV&QQa  
template < typename T > %L{H_;z  
  struct result_1 K GkzE  
  { 'bkecC  
  typedef int result_type; {SW104nb&#  
} ; |,5b[Y"Dt  
4-=>># P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} er^z:1'  
}#q9>gx  
template < typename T > *8U+2zgfC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O1coay  
  {  "=H7p3  
  do #;a 1=8H  
    { 7(eWBJfTo  
  act(t); X(1nAeQ  
  } s'ntf  
  while (cd(t)); 9'Y~! vY  
  return   0 ; FqQm *k_  
} SZ~Ti|^  
} ; '@wYr|s4  
R,/?p  
kYz)h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X\hD 4r"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X^?<, Y)1.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )m"NO/sJ2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H]Q Z4(  
下面就是产生这个functor的类: 9IMtqL&  
6J6MR<5'  
{LY$  
template < typename Actor > >ALU}o/  
class do_while_actor zrE ~%YR  
  { lKI1bs]i  
Actor act; 6CLrP} u  
public : Q0!gTV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J:'cj5@  
WO)rJr!C  
template < typename Cond > !~m)_Q5?~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tk<dp7y7  
} ; HLAWx/c,j"  
,$mnD@)  
\S}&QV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AGn:I??  
最后,是那个do_ I_'S|L  
P 5m{}@g  
4/S 4bk*8  
class do_while_invoker q>%KIBh(  
  { wtetB')yD  
public : n%3rv?m7  
template < typename Actor > 2JYyvJ>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /Bid:@R  
  { NUEy0pLw  
  return do_while_actor < Actor > (act); OTL=(k  
} 5Qo\0YH  
} do_; ~LuZ pV  
WHqp7NPl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s,"<+80%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7tfMD(Q]e/  
最后来说说怎么处理break和continue ly}6zOC\  
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。 ?2%d;tW  
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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