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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <\Nf6>_qEM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @<Au|l`  
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, vc o/h  
I!lzOg4~  
 SzkF-yRd  
s`F v!  
  class filler lM Gz"cym  
  { J411bIxD+q  
public : o+{}O_r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3=~"<f l  
} ; vfzGRr  
Ga~N7  
_i~n!v  
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: ]YkF^Pf!v  
[9UKVnX.V  
%lNWaA  
E } |g3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (WiA  
VA.jt}YGE  
GyJp! xFB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I$0`U;Xd  
5P{dey!  
K !8+~[  
T:x5 ,vpM  
二. 战前分析 >1:s.[&  
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。 @8C^[fDL  
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 At%g^  
JbzYr] k  
pcNVtp 'V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kbBD+*  
  /* --------------------------------------------- */ ^ cN-   
vector < int *> vp( 10 ); _m;cX!+~_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XG<J'3  
/* --------------------------------------------- */ ` _()R`=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q:#,b0|bv  
/* --------------------------------------------- */ -_'M *-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pr>Qu:  
  /* --------------------------------------------- */ [,Ts;Hy6Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); < 'op  
/* --------------------------------------------- */ ;&e5.K+.Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VuFM jY  
LfyycC2E  
!;lA+O-t  
>4GhI65  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7>xxur&  
1._1, _2是什么? |DfYH~@(  
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。 ,^O**k9F  
2._1 = 1是在做什么? `m<l8'g  
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。 Cca( oV  
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。 N J:]jd  
k#`.!yI,  
O]w&uim  
三. 动工 W5}.WFu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jEklf0Z  
hbR;zV|US  
NI=t)[\F  
%^^2  
template < typename T > ZA>hN3fE'  
class assignment "m})~va  
  { hU5[k/ q  
T value; )vO Zp&  
public : ?yddr`?W  
assignment( const T & v) : value(v) {} )z3mS2  
template < typename T2 > oe`o UnN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T2Cdw\  
} ; al=Dy60|z  
R|{AIa{}  
kxoJL6IC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O(,Ezy x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ru3nnF_I  
s['F?GWg  
JO5~Vj_"  
]eb9Fq:N7  
  class holder E& T9R2Y  
  { *La*j3|:  
public : dGQxGt1  
template < typename T > 8^p/?R^bu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^SxB b,\  
  { eznw05U  
  return assignment < T > (t); 8U\;N  
} u%a2"G|  
} ; 0@,,YZ f  
X"J79?5  
Ts0.Ck  
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: M]jzbJ3Q  
:::"C"Ge  
  static holder _1; ~6!=_"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?)Z~H,Q(z  
R_uA!MoLs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {~16j"  
而不用手动写一个函数对象。 $q DH  
Gw!jYnU  
")ow,r^"  
)<DL'  
四. 问题分析 J[L$8y:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Mb3,!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +%eMm.(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,V)yOLApVj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RK/SeS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ma~WJ0LM\  
y_qFXd  
五. 问题1:一致性 U?>P6p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !-x^b.${B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VyCBJK  
.zlUN0oe  
struct holder BI;in;Ln  
  { ]. 1[H~5N  
  // + R])u5c'  
  template < typename T > 4xT(Uj  
T &   operator ()( const T & r) const PQ@(p%   
  { dQ`ch~HVUW  
  return (T & )r; Il'+^u_ <  
} /,2Em>  
} ; iK(n'X5i  
Mh>^~;  
这样的话assignment也必须相应改动: r&0v,WSp&S  
azPFKg +  
template < typename Left, typename Right > eXnMS!g%Z  
class assignment 7 -gt V#  
  { -[`,MZf   
Left l; )Y Qtrc\91  
Right r; qQ/j+  
public : $>OWGueq64  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wxb/|?,  
template < typename T2 > hX$k8 o0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GpN tvo~  
} ; \4~uop,Nb+  
76} N/C  
同时,holder的operator=也需要改动: Jnb>u*7,  
q3T'rw%Eh  
template < typename T > ?5'UrqYSW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <bXfjj6YJ@  
  { "1&C\}.7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vNd4Fn)H  
} TTmNPp4q  
`DC)U1  
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。 G~8C7$0z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }c| Xr^  
6~&4>2b0f  
return l(rhs) = r; `WC~cb\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6 jRF[N8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xO'1|b^&  
mxq'A  
template < typename Tp > 3Q~ng2Wv%  
class constant_t puL1A?Y8UM  
  { |0B h  
  const Tp t; 0kQAT #  
public : N02N w(pi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kE UfQLbn  
template < typename T > Goz9"yazg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;?yd;GOt)  
  { "[BuQ0(g  
  return t; Kv{i_%j   
} w \i#  
} ; 2y,NT|jp  
IM}#k$vM:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J ;i/X;^  
下面就可以修改holder的operator=了 `+\ +  
9$)TAI&P  
template < typename T > oslrv7EK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IpB0~`7YI  
  { |mc!v*O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n$ axqvG  
} tl CgW)<?  
$0AN5 |`g\  
同时也要修改assignment的operator() S3P;@Rm  
zK}$W73W^  
template < typename T2 > !HY+6!hk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1$q SbQ  
现在代码看起来就很一致了。 {E@Vh  
`V$i*{c:#  
六. 问题2:链式操作 FlrLXTx0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X@\rg}kP  
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。 x!tCK47Yq  
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。 [wjA8d.  
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。 L@ql)Lc);  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H--(zxK  
yw{GO([ZQ  
template < typename T > RoJ{ ou@cs  
struct result_1 &`Z>zT}  
  { w6qx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rKg5?.  
} ; Z<0M_q9?MO  
'eLO#1Ipf  
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: U9SByqa1  
b_|`jHes  
template < typename T > >(|T]u](q  
struct   ref W-<C%9O!  
  { mKvk6OC  
typedef T & reference; #:v|/2   
} ; w=rh@S]  
template < typename T > =CFO]9  
struct   ref < T &> eXc`"T,C.  
  { <omSK- T-  
typedef T & reference; qYl%v  
} ; 1Vp['&  
';^VdR]fk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dArg'Dc4  
bf VKf}  
template < typename T > X) owj7U;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O< v0{z09*  
  { l7ZqkGG]  
  return l(t) = r(t); cDYKvrPY  
} BB.^-0up  
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。 Z0`Bn5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^GD"aerNr  
O8w R#(/  
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 V) a<)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :tl* >d~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P bj&l0C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D2#3fM6  
最后的布局是: &_x:+{06  
                Add ^{T]sv  
              /   \ U,gg@!1GJo  
            Divide   5 D8m1:kU  
            /   \ L09YA  
          _1     3 K63OjR >H  
似乎一切都解决了?不。 &u&/t?  
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。 c/jU+,_g  
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=n H/E  
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: sy.FMy+  
etMQy6E\  
template < typename Right > (oBvpFP33  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bg'Qq|<U  
Right & rt) const bE74Ui  
  { 8doKB<#_+=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 08n2TL;EsX  
} ~Y7>P$G)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^":UkPFCx:  
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。 D|9xD  
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。 )[C]1N=tK  
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。 FO<PMK   
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。 H9?(5  
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? J /mLmSx  
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: b}HL uX  
!i,Eo-[Z  
template < class Action > &G\Vn,1v  
class picker : public Action X4_1kY;  
  { tg_xk+x  
public : i882r=TE3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <~@}r\  
  // all the operator overloaded LUc!a4i"fO  
} ; Za_w@o  
0ft81RK  
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&CA#Bg:w  
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: }`ox;Q  
Z@2^> eC  
template < typename Right > Xia4I* *  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R.@I}>  
  { wW EnAW~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <tXk\ cOg  
} t 1}R#NB  
wX Z"}uT<}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G8z.JX-7g  
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。 ^SM>bJ1Z_  
f^Sl(^f  
template < typename T >   struct picker_maker ~Ap.#VIc'  
  { \5M1;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q =9Ce@[  
} ; fUx;_GX?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ', ~  
  { U2<8U  
typedef picker < T > result; `v?XFwnV`  
} ; UR?biq  
tAF#kBa\y_  
下面总的结构就有了: 6C k 3tCr  
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。 %;/?DQU  
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。 eocq Hwbv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ywQ[>itMa  
至此链式操作完美实现。 S9RH&/^H  
yhm6%  
znnnqR0us  
七. 问题3 0h/bC)z  
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。 =\~<##sRJ  
u#!QIQW  
template < typename T1, typename T2 > tf[)Q:|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +lC?Vpi^  
  { hhWIwR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o|`[X '  
} g?B4b7II  
qJ(XW N H  
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: c(Ws3  
?, B4  
template < typename T1, typename T2 > K Q^CiX  
struct result_2 F3nYMf  
  { j/ [V<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,/2&HZd  
} ; 9`y@2/!Y  
M`  V<`  
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? Z<D8{&AjS  
这个差事就留给了holder自己。 Xna58KF/  
    +xNV1bM  
tVQq,_9C  
template < int Order > $,u>,  
class holder; &A}hx\_T  
template <> Yo%ph%e  
class holder < 1 > .fFXH  
  { 4j|IG/m  
public : y'L7o V?L9  
template < typename T > FQTAkkA_!  
  struct result_1 ba-4V8w  
  { !E7JDk''@  
  typedef T & result; U45kA\[bZ  
} ; :'`y}'  
template < typename T1, typename T2 > iq^F?$gFk  
  struct result_2 }TQa<;Q  
  { |P0!dt7sQ  
  typedef T1 & result; n f.H0i;  
} ; )DB\du   
template < typename T > BTc }Kfae  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9*Q6/?v  
  { 9$k0  
  return (T & )r; ~Y/:]&wF  
} OEw#;l4 C  
template < typename T1, typename T2 > {ty)2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .jUM'; l  
  { rjK]zD9  
  return (T1 & )r1; )E|{.K  
} gFpub_  
} ; 2OVN9_D%  
j+9;Rvt2  
template <> 5'\detV_  
class holder < 2 > @eJ6UML"  
  { w**~k]In  
public : mUj_V#v  
template < typename T > +Tt.5>N  
  struct result_1 <$(y6+lY  
  { }1 ,\ *)5  
  typedef T & result; ]sTbEw.[  
} ; s<>d& W 0=  
template < typename T1, typename T2 > `=V p 0tPI  
  struct result_2 k?Kt*T  
  { 7Q^p|;~a  
  typedef T2 & result; brCXimG&jo  
} ; 'Zs3b4n8  
template < typename T > {o SdVRI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p$=Z0p4%LL  
  { KFg q3snH  
  return (T & )r; $J8g)cS  
} / 3eGt7x#  
template < typename T1, typename T2 > GQ(*k)'a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \sz*M B  
  { C(8VXtx_  
  return (T2 & )r2; O^J=19Ri  
} d.|*sZ&3p  
} ; e%s1D  
A+|bJ>q  
J#W*,%8O  
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> >。 WeJ=]7T'L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IwXWtVL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kXV;J$1  
+E^2]F7Zk  
return l(i, j) = r(i, j); a,36FF~&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IaZmN.k*  
L{&>,ww  
  return ( int & )i; V0NLwl O  
  return ( int & )j; wBDHhXi0  
最后执行i = j; 0!-'4+"  
可见,参数被正确的选择了。 ebn3r:IU-  
E{0e5.{  
5vFM0  
 zo1T`"Y  
inY_cn?  
八. 中期总结 0W0GSDx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D6~KLSKm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wv|CJN;4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |a#=o}R_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P3.  
o}DR p4;Ka  
ClY`2  
Iprt ZqiL  
qfG:v Tm  
Nw9@E R  
九. 简化 |}L=e.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L3w.<h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JH| D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tnAj3wc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e^em^1H( %  
  +-*/&|^等 ,4S[<(T"  
2. 返回引用。 w$IUm_~waa  
  =,各种复合赋值等 4#{f8  
3. 返回固定类型。 t{g@z3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^KdT,^6T  
4. 原样返回。 fF(AvMsO  
  operator, O=t~.]))  
5. 返回解引用的类型。 ~5&B#Sm[G  
  operator*(单目) #K0/ >W  
6. 返回地址。 )w~1VcnJEp  
  operator&(单目) L pq)TE#  
7. 下表访问返回类型。 43E)ltR=]  
  operator[] 9Nps<+K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1.M<u)1GU  
  operator<<和operator>> m 62Zta  
w[F})u]E  
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。 v-N4&9)%9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O}%E SAB  
s >:gL,%c  
template < typename Left > +.&P$`;TZj  
struct value_return ?%`Ph ?BZl  
  { V@]SKbK}wN  
template < typename T > GMg! 2CIU  
  struct result_1 3$xpZm60  
  { ~r?tFE* +  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KTt+}-vP^  
} ; !zt>& t  
`-%dHvB^R  
template < typename T1, typename T2 >  Cu5_OJ  
  struct result_2 Q>\ Ho'  
  { A1F$//a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Dt<MEpbur  
} ; $ K+| bb  
} ; { TI,|'>5[  
=dH=3iCG  
SHs [te[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Lc?"4  
g%tUkM  
下面我们来剥离functor中的operator() z:Tj0< A'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I{0cnq/  
DLP@?]BBOA  
return l(t) op r(t) 4lR+nmAZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .71ZeLv*  
return op l(t) gaQ E'qp>  
return op l(t1, t2) o2B|r`R  
return l(t) op qE3Ud:j  
return l(t1, t2) op ]zVQL_%,  
return l(t)[r(t)] .?rs5[th*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oQrfrA&=M  
]]_5_)"4  
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) K<x  
单目: return f(l(t), r(t)); x${C[gxq9F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L-)ZjXzk  
双目: return f(l(t)); jJw  
return f(l(t1, t2)); :-#7j} R&  
下面就是f的实现,以operator/为例 T59FRX  
eI:x4K,#  
struct meta_divide ]KEE+o  
  { Ky7.&6\n  
template < typename T1, typename T2 > Q|P M6ta  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4W|cIcU W  
  { @{#'y4\>  
  return t1 / t2; P=1K u|k  
} WY QVe_<z:  
} ; iDX<`)  
50|nQ:u,  
这个工作可以让宏来做: ( tq);m&  
7XT(n v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IJKdVb~   
template < typename T1, typename T2 > \ c~/poFj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O7_y QQAA  
以后可以直接用 G /$+e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ygV_"=+|N  
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 pGD-K41O]  
(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。。。) $[b}r#P  
43y@9P0  
`jR8RDD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F WU >WHX  
-(e=S^36  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,aD~7QX1:  
class unary_op : public Rettype J zFR9DEt  
  { *~4<CP+"0  
    Left l; o/ 51 RH  
public : }"nm3\Df  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !SE  
`n-/~7  
template < typename T > ?7TmAll<.s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cAGM|%  
      { ^`M%g2x  
      return FuncType::execute(l(t)); 6HJsIeQ  
    } ;nL7Hizo,  
a#+$.e5  
    template < typename T1, typename T2 > nu:l;+,VY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _-H,S)kI`  
      { Vt \g9-[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =jh^mD&'  
    } suIYfjh  
} ; \2[tM/+Bs  
-dF (_ %C  
B5+Q%)52  
同样还可以申明一个binary_op rN7JJHV  
-K$ugDi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pg!oi?Jn  
class binary_op : public Rettype 8dLmsk^  
  { !gV{[j?~zr  
    Left l; :-U& _%#w  
Right r; =bP<cC=3b  
public : ,SIGfd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'LuxF1>  
_a9oHg  
template < typename T > %-$ :/ N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5M9o(Z\AF  
      { kG9aH Ww  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >EA\KrjW  
    } tUZfQ  
jTNt!2 :B  
    template < typename T1, typename T2 > 6 <`e]PT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Jd!x{a`>A  
      { Av yer/{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K$GQc"  
    } >dgq2ok!u  
} ; ~iiDy;"  
AB0}6g^O  
~.J*_0~Ze  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6vTnm4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gaNe\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8 "NPj0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |"KdW#.x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a(|0 '^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;XyryCo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DzA'MX  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) v8'XchJ  
下面是修改过的unary_op .}eM"Kv  
|{-?OOKj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R}3th/qf  
class unary_op K0o${%'@7  
  { 1ljcbD)T;  
Left l; _-#o[>2[  
  x $[_Hix  
public : ;.xKVH/@  
{*g{9`   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F4"bMN  
d:vc)]M>f{  
template < typename T > xL<c/B`-:  
  struct result_1 3}3b@:<  
  { Uc ,..  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a{}#t}  
} ; ps8tr:T^=  
'r_Fi5[q  
template < typename T1, typename T2 > B<Cg_C  
  struct result_2 ^.g-}r8,  
  { ~,)D n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9mn~57`y  
} ; 1 |) CQ  
l O*  
template < typename T1, typename T2 > tQxxm=>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $_eJ@L#  
  { &Qj1uf92.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ma(Q~G .  
} m :~y:.  
sredL#]BA  
template < typename T > |/8!P Km  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MT)q?NcG  
  { ^ r(]S%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8KkN "4'  
} (Rq6m`M2  
|%#NA!e4wA  
} ; U7g,@/Qx  
q(R|3l^6T  
w@6y.v1I{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .V}bfd[k$  
好啦,现在才真正完美了。 =;Co0Q`  
现在在picker里面就可以这么添加了: XhWo~zh"  
BG.8 q4[  
template < typename Right > c3c3T`B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z!fbc#L6  
  { ypemp=+(r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -`z%<)!Y  
} n_Y7*3/b-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。 0Krh35R_)F  
@;y@Hf'Jv  
Uugq.'>  
R^$EnrY(<  
=b1 y*?  
十. bind X&rsWk  
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。 <4@8T7  
先来分析一下一段例子 m#O; 1/P  
(]&B' 1b  
3,*A VcQA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XN?my@_HpM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :P%?!'M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mMWhUr  
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。 7Lj:m.0O^  
我们来写个简单的。 n;vZY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >o& %via}  
对于函数对象类的版本: ?8< =.,r  
z?kE((Ey  
template < typename Func > $nIE;idk  
struct functor_trait )"{}L.gC6  
  { }vgM$o  
typedef typename Func::result_type result_type; s[/d}S@ >  
} ; :M`~9MCRf  
对于无参数函数的版本: *} Z  
w~pe?j_F$  
template < typename Ret > oOubqx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =`N 0  
  { U#w0E G  
typedef Ret result_type; <pKOFN%m  
} ; 1;{nU.If  
对于单参数函数的版本: u WdKG({][  
cG@W o8+  
template < typename Ret, typename V1 > kJNg>SN*@#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ni )G  
  { tux`-F  
typedef Ret result_type; "A~D(1K  
} ; QG L~??  
对于双参数函数的版本: <m{#u4FC'  
2\|sXC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $$Ibr]$5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yzL9Ic  
  { a0B%x!y^  
typedef Ret result_type; "fSaM&@[B  
} ; CO@ kLI  
等等。。。 #(a;w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (6[/7e)  
t%k`)p7O  
template < typename Func >  => Qd  
struct func_return i=rA;2>  
  { ;yjw(OAI*  
template < typename T > | "M1+(k7  
  struct result_1 Ytqx 0  
  { Hl{ul'o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *&h]PhY  
} ; ft0d5n!ui4  
cf"!U+x  
template < typename T1, typename T2 > ,Tx38  
  struct result_2 ~-%z:Re'_  
  { ZdPqU \G^q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _ogN   
} ; %X%f0J  
} ; )7P>Hj  
*g:Dg I 2  
WHLTJ]OB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d#ab"&$bv  
"Z&_*F.[O  
template < typename Func, typename aPicker > P+_1*lOG  
class binder_1 "^ dMCS@  
  { ]z=dRq  
Func fn; N6S@e\*  
aPicker pk; pRsIi_~&  
public : d}Y#l}!E6  
^)|tf\4  
template < typename T > GH3RRzp r  
  struct result_1 Y[rCF=ZVH  
  { od,,2pwK+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! z5c+JqN  
} ; J5Q.v;  
&Akw V-  
template < typename T1, typename T2 > jSdC1,wR  
  struct result_2 @q@I(%_`  
  { 6~?yn-Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q8GCO\(  
} ; u'T>Y1I  
8W7ET@`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dg+"G|nr  
X%;4G^%ZI  
template < typename T > @.G;dL.f{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L$,Kdpj  
  { cmd7-2  
  return fn(pk(t)); W~l.feW$i  
} #0^a-47PA<  
template < typename T1, typename T2 > N?A}WW#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K,P`V &m?  
  { ~0Zy$L/D  
  return fn(pk(t1, t2)); N!\1O,  
} `J7@G]X;2  
} ; KO[T&#y'  
o##!S6:A  
E=,fdyj.  
一目了然不是么? P/k#([:2  
最后实现bind 2J3y 1  
3YUF\L]yyw  
mWLiXKnb  
template < typename Func, typename aPicker > M3JV^{O/DV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `bLJ wJ7  
  { 9 "M-nH*<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -&%! 4(Je  
} .+lx}#-#  
tTt}=hQpgX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c2Y\bKeN  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e%7#e%1s  
T7Ju7_q}  
十一. phoenix "b)EH/ s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Kz]\o"K  
1@~ 1vsJ  
for_each(v.begin(), v.end(), qR%as0;  
( YWk+}y}^d  
do_ Tg=P*HY6  
[ yhnPS4DC  
  cout << _1 <<   " , " x69RQ+Vw  
] l @E {K|  
.while_( -- _1), fP\*5|7%R  
cout << var( " \n " ) -BwZ  
) ,~Lx7 5{  
); (H]NL   
DW)81*~g  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9R[P pE''  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor yRp&pUtb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _0iV6Bj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3A! |M5  
xxC2 h3  
p@@*F+  
template < typename Cond, typename Actor > \34:]NM  
class do_while YYe=E,q  
  { -V'Y^Df  
Cond cd; |#(y?! A^  
Actor act; cCG!X%9  
public : 7eFFKl  
template < typename T > ^=gN >xP  
  struct result_1 _+Pz~_+kS  
  { 'PTQ S,E  
  typedef int result_type; 5n e&6  
} ; | `?J2WGe  
@ykl:K%ke  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @$~;vS  
~svea>Fmr  
template < typename T > )]zsAw`/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M~.1:%khM  
  { W*u$e8i7  
  do m,rkKhXP  
    { jZe/h#J)[  
  act(t); A5s;<d0  
  } -x!JTx[K  
  while (cd(t)); dvAz}3p0]  
  return   0 ; 2=VFUR 8  
} r\C"Fx^  
} ; ey n-bw  
u!FF{~5cs  
60xL.Z   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B@8lD\  
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。 c+##!_[9  
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。 PJ<9T3Fa  
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。 `2M*?.vk  
下面就是产生这个functor的类: =8Z-ORW51  
fBBtS S  
ZdT-  
template < typename Actor > gzDfx&.0  
class do_while_actor 9LSV^[QUH  
  { 6|4ID"  
Actor act; K[Vj+qdyl  
public : Ir Y\Q)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^SIA%S3  
vm =d?*cR  
template < typename Cond > \9R=fA18  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =tGRy@QV'\  
} ; CsjrQ-#9yn  
UC.kI&A  
4)p ID`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,@zw  
最后,是那个do_ ,}l|_GGj  
;Qq7@(2y  
$gCN[%+j  
class do_while_invoker [|\#cVWs  
  { KC8  
public : Io{BO.K*Y  
template < typename Actor > !L2!:_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PE?ICou  
  { CF : !  
  return do_while_actor < Actor > (act); F;T;'!mb  
} Bc'Mj=>;  
} do_; 5+q dn|9%T  
TQQh:y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _SMi`ie#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^-"tK:{  
最后来说说怎么处理break和continue SErh"~[  
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。 ^Iqu^n?2.  
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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