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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !m1pL0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |C S[>0mV!  
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, `#X{.  
";e0-t6:  
$sO}l  
7j& l2Z  
  class filler <_H0Q_/(  
  { &w3LMOT  
public : 8X]j;Rb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z@ A5t4+3  
} ; 1W HR;!u  
? F f w'O  
$/45*  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !{SU G+.2  
@11voD  
?kb\%pcK  
^\mN<z(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >|7&hj$  
zT~ GBC-IX  
1)NX;CN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (vjQF$Hp  
*(d^ k;  
&^9>h/-XT  
j>R7OGg'  
二. 战前分析 -ij1%#tz  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J\   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ye!=  
K"b vUH  
,^o^@SI)   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mXF pGo5 s  
  /* --------------------------------------------- */ <z)MV oa  
vector < int *> vp( 10 ); N &p=4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ze Shn  
/* --------------------------------------------- */ VV] {R'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4 '9h^C&  
/* --------------------------------------------- */ :eQx di'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x)vYc36H  
  /* --------------------------------------------- */ K{>O. 5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S_2I8G^A  
/* --------------------------------------------- */ rT}d<c Sf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a/^Yg rC\T  
x'JfRz  
-07(#>  
fBd +gT\S  
看了之后,我们可以思考一些问题: TJsT .DWW~  
1._1, _2是什么? 9f,HjRP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 rzaEVXbz1  
2._1 = 1是在做什么? 'Dk(jpYB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =AcbX_[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `(B1 "qRi  
a/)TJv  
u{p\8v%7  
三. 动工 Bdbw!zRR$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <6L$ :vT_  
N{p2@_fnB  
<O\z`aA'q  
FT (EH  
template < typename T > *%)L?*  
class assignment vlj|[joXw  
  { 4?yc/F=kI  
T value; ;-]f4O8  
public : )s=z i"  
assignment( const T & v) : value(v) {} tfv]AC7x  
template < typename T2 > B4|% E$1+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l3iL.?&Pa  
} ; 053W2Si   
H#Og0gEE}5  
V">Uh@[J_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dEe/\i'r9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eIqj7UY_  
DD3J2J  
w@%W{aUC  
KP<J~+_ik  
  class holder @Qc['V)  
  { qo. 6T  
public : p-(Z[G*  
template < typename T > /{kyjf[o&*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *iC t4J  
  {  B-&J]H  
  return assignment < T > (t); Cq(Xa-  
} Y6D =tb  
} ; ryn)  
=v;-{oN!  
ZA9']u%EJ  
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: W>DpDrO4ml  
giu~"#0/F  
  static holder _1; U.^)|IHW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h;ShNU  
"!Qhk3*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ReK@~#hLY  
而不用手动写一个函数对象。 )7i?8XiSZF  
l5h9Eq  
s)M2Z3>+  
D 1hKjB&  
四. 问题分析 'Yd%Tb|*  
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。 `jZX(H   
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。 MZd\.]G@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *UyV@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /e7'5#v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $&e(V6A@  
xY~ DMcO?  
五. 问题1:一致性 BO9Z "|"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Zi[)(agAT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mJsYY,b8  
Iiy:<c  
struct holder S|>Up%{n[  
  { I Mv^ 9T:  
  // x1}q!)e  
  template < typename T > q;>BltU  
T &   operator ()( const T & r) const d#b{4zF"  
  { zPw R1>gL  
  return (T & )r; "pWdz}!  
} AQiP2`?  
} ; TAAsV#l  
[y{ag{  
这样的话assignment也必须相应改动: <#s-hQ  
O?2<rbx  
template < typename Left, typename Right > n7MS{`  
class assignment c'|MC[^A  
  { MV/~Rmd.  
Left l; DS$ _"'g%i  
Right r; "yz\p,  
public : W8P**ze4)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R Nv<kw  
template < typename T2 > {//F>5~[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  R_N<j  
} ; ?}]kIK}MC  
Y(:OfC?  
同时,holder的operator=也需要改动: O)5PUyC:H  
)R +o8C  
template < typename T > sTA/2d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =3zn Ta }  
  { @NH Ruk+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '0O[d N  
} m+m6"yE#_  
_kx  
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。 z1FbW&V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =Hx~]1  
bMUIe\/v[  
return l(rhs) = r;  vV[dJ%  
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。 5"gRz9Ta`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =k*0O_  
&S3W/lQs  
template < typename Tp > #PrV)en  
class constant_t :1lE98=  
  {  g_>ZE  
  const Tp t; -oZ a c  
public : wqwJpWIe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .#:,j1L"53  
template < typename T > L~oFW'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y{{EC#  
  { 9kF#*  
  return t;  ft'iv  
} ,SyUr/D  
} ; !U#++Zig%  
B@;)$1-UT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Gtg)%`  
下面就可以修改holder的operator=了 KyyG8;G%  
,Mhe:^3  
template < typename T > gZjOlp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p\{+l;`  
  { X]yERaJ,i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 87K)qsv8  
} g&Z7h4!\  
zkp Apj].  
同时也要修改assignment的operator() V{h@nhq  
 i) 2))C  
template < typename T2 > Ft7a\vn*B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N-rm k  
现在代码看起来就很一致了。 ya{>=  
qp W#!Vbx  
六. 问题2:链式操作 2Z O'X9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j>o +}p?3I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bJ|?5  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <]'"e]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @ g75T`N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N4To#Q1w  
xplo Fw~  
template < typename T > s3M84wz  
struct result_1 x ct U.)p  
  { gFT~\3j p=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t%U[\\ic  
} ; A(n=kx  
r}\h\ {  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Is@a,k  
IMGqJc,7  
template < typename T > ~B&*7Q7  
struct   ref pIu H*4Vz  
  { m I zBK]@^  
typedef T & reference; %<?ciU  
} ; w`}9/s;$  
template < typename T > s1vrzze  
struct   ref < T &> Z) Xs;7  
  { M_1Tx  
typedef T & reference; e_=pspnZ  
} ; zcB 2[eaV  
b.4Xn0-M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vS YKe  
!/}FPM_  
template < typename T > `XxG"k\/S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e(#IewKp  
  { =YGP%}_.p{  
  return l(t) = r(t); mY`]33??v  
} 5!ubY 6Ph  
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。 tin|,jA =  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;a#*|vx  
9*KMbd ^T  
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 b!]0mXU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f9,EWuQNS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^QAiySR`0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fhV0S>*<  
最后的布局是: z8[H:W#G  
                Add <{/;1Dru  
              /   \ `.'i V[fr  
            Divide   5 lV<Tsk'  
            /   \ 20VVOnDY  
          _1     3 Lq-33#n/  
似乎一切都解决了?不。 oM<!I0"gC+  
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。 A*;?U2  
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。 *w/WHQ`xI  
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: /u)Rppu  
:B=8_M  
template < typename Right > NGD*ce"w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q0cY/'>4  
Right & rt) const ck+b/.gw`  
  { qon{ g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tKZ&1E  
} C4{\@v}t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ISS\uj63M  
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。 ESMG<vW&f  
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。 *J_iXu|  
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。 VD24X  
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。 poD \C;o"  
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? ,?k%jcR  
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: _(6`{PWY  
]G0dS Fh{j  
template < class Action > RxZm/:yuJ.  
class picker : public Action Taf n:Nw}  
  { xP/OsaxN  
public : MCeu0e^)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @8nLQh^  
  // all the operator overloaded qWO]s=V!  
} ; HK0::6n{  
's[BK/  
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。 t'R':+0Vf  
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: t<sNc8x  
3@)obb  
template < typename Right > :)p)=c8%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @Y UY9+D&  
  { .G}k/`a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BR36}iS;V  
} )C {h1 `  
pp~3@_)b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / Mo d=/e  
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。 5Lsm_"0  
gF[6c`-s  
template < typename T >   struct picker_maker dTN$y\   
  { mz\NFC<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R-pH Quu3  
} ; gg-};0P-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mX&xn2}qZ"  
  { h2wN<dJCM  
typedef picker < T > result; JI"/N`-?;b  
} ; r<*O  
rH_Jh}Y  
下面总的结构就有了: lq>pH5x  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 YwL`>?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pe()f/Jx(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F7{R~mS;  
至此链式操作完美实现。 c>ad0xce6  
1")FWN_K/T  
p9-0?(]  
七. 问题3 lC#RNjDp/~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G02ox5X  
!4R>O6k   
template < typename T1, typename T2 > 74K)aA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X JY5@I.  
  { vv+D*e&<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *hVb5CS  
} BeK2;[5C  
<jeh`g  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X Orcygb2  
\M5P+Wk '  
template < typename T1, typename T2 > Lt1U+o[ot  
struct result_2 =<{h^-j;a  
  { Ic'Q5kfM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R]u (l+`  
} ; lv4(4$T  
]cIu|bRO  
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? -~ 0] 7Cpl  
这个差事就留给了holder自己。 ?g2zmI!U  
    {odA[H  
0 y< k][  
template < int Order > Sx8l<X  
class holder; ->\N_|_  
template <> Ap%O~wA'  
class holder < 1 > fk>l{W}e)  
  { Dl%?OG<  
public : J58#$NC `'  
template < typename T > 1otspOy  
  struct result_1 2FGx _ Y  
  { $uCiXDKCq  
  typedef T & result; XaW4C-D&  
} ; tBseqS3<  
template < typename T1, typename T2 > a/~29gW8E\  
  struct result_2  ="\*h(  
  { Gn59 yG!4  
  typedef T1 & result; $A`xhh[  
} ; !.EcP=S  
template < typename T > )1f+ld%R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o(qEkR:4kd  
  { c3] C:t+  
  return (T & )r; XLm@etf  
} -Q$b7*"z(  
template < typename T1, typename T2 > KAed!z9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :#{-RU@PS  
  { (/K5!qh  
  return (T1 & )r1; D`Gt  
} ^agj4$  
} ; H`-=?t  
MiJ6n[iv  
template <> K\P!a@>1  
class holder < 2 > ~:[!Uyp0b  
  { Seda}  
public : :a.0he s  
template < typename T > $n-Af0tK  
  struct result_1 0z`/Hn  
  { nUc;/  
  typedef T & result; VD$ Eb  
} ; mV?&%>*(f  
template < typename T1, typename T2 > rJQ=9qn\  
  struct result_2 Jx$iwu  
  { QR"bYQ  
  typedef T2 & result; 6NX3"i0 eT  
} ; _ h9o@  
template < typename T > ',ZF5T5z@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2n|CD|V$ux  
  { DyfsTx  
  return (T & )r; oG_C?(7>  
} QU T"z'  
template < typename T1, typename T2 > O*G1 QX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l~J*' m2  
  { IU#x[P!  
  return (T2 & )r2; 5ZK&fKeCF  
} d~@q%-`lA  
} ; /r^[a,Q#x  
b9Y_!Qe  
-$JO8'TP  
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> >。 >w.'KR0L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `T"rG }c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c@R; /m:R  
\a))  
return l(i, j) = r(i, j); uZIJoT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _BS 9GB  
7,'kpyCj  
  return ( int & )i; {%b }Z2  
  return ( int & )j; Jdj?I'XtY  
最后执行i = j; |QMA@Mx  
可见,参数被正确的选择了。 +Ok%e.\ZM  
6|!NLwa  
{38\vX,I(w  
Z\? E3j  
aV6#t*\J  
八. 中期总结 rh%m;i<b  
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: 3o6RbW0[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |P~;C6sf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2f{T6=SK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i  sW\MB]  
sJZ!sznn  
8TWTbQ  
CQ^3v09N;~  
^jD1vUL 2:  
E0l _--  
九. 简化 \+nGOvM  
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。 3`F) AWzdr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =Z,5$6%)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M#,Q ^rH#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j6g@tx^)'  
  +-*/&|^等  8=;k"  
2. 返回引用。 'bu)M1OLi  
  =,各种复合赋值等 7:Zt uc]  
3. 返回固定类型。 PJLR<9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qlsQ|/'D  
4. 原样返回。 |L::bx(  
  operator, j9R6ta3\l  
5. 返回解引用的类型。 `tEo]p  
  operator*(单目) ^G|98yc!'  
6. 返回地址。 xT*d/Oaw  
  operator&(单目)  jz'<  
7. 下表访问返回类型。 6bO~/mpWT~  
  operator[] a~ ]bD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'g)n1 {  
  operator<<和operator>> U|@V 74  
d=3'?l`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _yH`t[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }-DE`c  
izZ=d5+K  
template < typename Left > 06 mlj6hV  
struct value_return cYNV\b4-  
  { )9v`f9X){  
template < typename T > E JK0  
  struct result_1 s9)8b$t]  
  { LM)`CELsYc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f{&bOF v  
} ; ?KE$r~dn  
@T-p2#&  
template < typename T1, typename T2 > `>lzlEhKV  
  struct result_2 ,0N94pKy  
  { +T{'V^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #{J,kcxS  
} ; 5|8^9Oe5  
} ; sLL7]m}  
/JJw 6[ N  
n,'OiVl[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !#yq@2QX  
&1|?BZv  
下面我们来剥离functor中的operator() K>/%X!RW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \2C`<h$fN  
_D, ;MB&7  
return l(t) op r(t) NjuiD].  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R^#@lI~  
return op l(t) OE`X<h4r  
return op l(t1, t2) =aG xg57  
return l(t) op - y AQ  
return l(t1, t2) op Q \hY7Xq'  
return l(t)[r(t)] s)J(/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #qBr/+b  
nY%5cJ`"  
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: p#P~Q/;  
单目: return f(l(t), r(t)); |N/G'>TS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BUZ _)  
双目: return f(l(t)); H^%lDz  
return f(l(t1, t2)); L1{GL #qV  
下面就是f的实现,以operator/为例 5z}w}zdg  
23F/\2MSG  
struct meta_divide u.XQ&  
  { `:NaEF?Sj  
template < typename T1, typename T2 > d3Mva,bw<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G3i !PwW  
  { =+:{P?*}  
  return t1 / t2; :mppv8bh  
} -Z-f1.Dm5  
} ; )u%je~Vw  
~&dyRt W4  
这个工作可以让宏来做: feM6K!fL`  
ZP\M9Ja  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hZXXBp  
template < typename T1, typename T2 > \ =wWpP-J&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :M3oUE{  
以后可以直接用 thlY0XCq,%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;|T!#@j  
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 &)d$t'7p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BR`ygrfe  
df}r% i  
<W8t|jt  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4*n#yVb/  
+n0r0:z0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p{A}pnjf  
class unary_op : public Rettype '@|_OmcY  
  { 1$/MrPT(b  
    Left l; $@-P5WcRs  
public : zET^T5>:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B(g_Gm<  
Q#I"_G&{  
template < typename T > C*=Xk/0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _9 .(a  
      { r|Z3$J{^"  
      return FuncType::execute(l(t)); JCx WWre  
    } }_/Hdmmx  
7w :ef0S  
    template < typename T1, typename T2 > $,=6[T!z+e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SvM6iZ]  
      { S_ MyoXV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z}QwP~Z  
    } H(c72]@Vg  
} ; lf{e[!ML'  
~)LH='|h\}  
E907fX[R~  
同样还可以申明一个binary_op {R<Ea @LV+  
>zsid:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /-_=nf}w  
class binary_op : public Rettype x5`br.b  
  { |:[tNs*,O  
    Left l; +CH},@j  
Right r; K;?,FlH  
public : <~ad:[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6fH@wQ"wN  
q\Q{sv_  
template < typename T > TNCgaTJ{h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d<!3`qe  
      { 3`d}~v{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'FlJpA}  
    } 6=4wp?  
El_wdbbT  
    template < typename T1, typename T2 > H&1[n U{?>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 %PfrJ  
      { cMyiW$;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q$& sTM  
    } fH`P[^N  
} ; fx=Awba  
,g-EW jN  
rk+#GO{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~7~~S*EQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x";w%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t*z~5_/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'E/*d2CDM(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0iULCK  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H9h@sSg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IEKU-k7}Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !TZhQiorC  
下面是修改过的unary_op s+Fi @lg,  
iHwLZ[O{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UNijFGi  
class unary_op z,qRcO&  
  { ~<<nz9}o_  
Left l; /,!qFt  
  pi=-#g(2  
public : Vd".u'r  
b KTcZG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tQZs.1=z  
&PkLp4mQ  
template < typename T > p raaY}}  
  struct result_1 @L.82p{h  
  { Um1[sMc{au  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z3>N<u8)  
} ; a#mNE*Dg  
F'g Vzf  
template < typename T1, typename T2 > ]\/tVn.'  
  struct result_2 jV.g}F+1m  
  { 4}_O`Uxh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gl1jxxd  
} ; -.g|l\  
NCxqh<  
template < typename T1, typename T2 > RoCfJ65  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0|R# Tb;Y  
  { ;a-$D]Db  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +/#Ei'do  
} >=]'hyn]]  
f;/QJ  
template < typename T > [V4{c@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * ),8PoT  
  { OB[o2G<0  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'n<iU st  
} nz9DLAt  
/C/id)h>  
} ; )p!7 #v/@f  
r]OK$Ql  
h~C.VJWl  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8$(Dz]v|[&  
好啦,现在才真正完美了。 !61Pl/uQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: !LkW zn3  
?Ma~^0  
template < typename Right > |_omr&[_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D;UV&.$'v  
  { S1D@vnZ3O\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  8q1wHZ  
} Wrrcx(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :4^\3~i1X  
n}s~+USZX  
3Tn)Z1o  
YeF1C/'hy  
GTHkY*  
十. bind 0afei4i~N  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3!5Ur&  
先来分析一下一段例子 O?<&+(uMTT  
_EF&A-kX|u  
Oy 2+b1{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j5 g# M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 + >cBVx6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bzdb|I6Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q>w)"Dd  
我们来写个简单的。 {O|'U'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e" ]2=5g  
对于函数对象类的版本: #2`D`>7456  
R\XKMF3mN3  
template < typename Func > e^ lWR]v  
struct functor_trait ]v#r4Ert  
  { c1%H4j4/  
typedef typename Func::result_type result_type; *>VVt8*Et  
} ; _ Ro!"YVX  
对于无参数函数的版本: l2;CQ7  
E~LT b) !  
template < typename Ret > 9b?SHzAa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nenU)*o  
  { ~EK'&Y"1  
typedef Ret result_type; O5H9Y}i]  
} ; hDV20&hq  
对于单参数函数的版本: :>itXD!  
*6 _tQ9G  
template < typename Ret, typename V1 > "*,XL uv>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QXF aAb=(7  
  { tDr#H!2 3  
typedef Ret result_type; K-&V,MI  
} ; ZNYH#mJX*  
对于双参数函数的版本: p$ bnK]  
[frq  'c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mrV!teP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3pmWDG6L  
  { KFa_  
typedef Ret result_type; 1xv8gC:6  
} ; V5U?F6  
等等。。。 vSonkJ_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3_q3Bk  
6rS$yjTX!  
template < typename Func > 9:I6( Zv0  
struct func_return rpw.]vnn  
  { hK<5KZ/4  
template < typename T > QJ|ap4r  
  struct result_1 e)E$}4  
  { w,Ee>cV]a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v:+ ~9w+  
} ; !45.puL0  
^( Rvk  
template < typename T1, typename T2 > ]0L&v7[  
  struct result_2 xV%6k{_:G  
  { c*UvYzDZL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qH['09/F6  
} ; `Y?87f:SP  
} ; Jjl`_X$CB  
)Fb>8<%  
4[r/}/iGo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fr!Pj(Q1  
Py{ <bd  
template < typename Func, typename aPicker > (MHAJ]Rx  
class binder_1 d6i6hcQE  
  { cWajrLw  
Func fn; 1,5E `J  
aPicker pk; h=_mNG>R)  
public : ~SSU`  
JF/,K"J  
template < typename T > 9M"].~iNE  
  struct result_1 W5#611  
  { I7^zU3]Ul  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pu,?<@0YK  
} ; NAPX_B,6  
:6q]F<oK  
template < typename T1, typename T2 > .UoOO'1K  
  struct result_2 V34hFa  
  { -[L!3jU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;l$ \6T  
} ; ITy/eZ"&:  
pStk/te,XK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $wYFEz  
4~U'TE @  
template < typename T > CIVnCy z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -l}IZY  
  { [=%TnT+^9  
  return fn(pk(t)); _20#2i&  
} i_][P TH  
template < typename T1, typename T2 > w{k)XY40sW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dJ?XPo"Cm=  
  { y< C<_2  
  return fn(pk(t1, t2)); cQ:"-!ff  
} gT/@dVV  
} ; RmrL^asg  
yz2Ci0Dwy  
:iR \%  
一目了然不是么? !gnj]k&/c  
最后实现bind o->\vlbD  
$Ci0I+5w  
X,8<oX1r  
template < typename Func, typename aPicker > TPhTaKCio  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ pO`  
  { g/CxXSv@0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5'a3huRtV  
} b3YO!cJ  
|y<),j6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7w;O}axI  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2BCtJ`S`  
5sPywk{  
十一. phoenix LI)!4(WH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: , *qCf@$I  
+\Q?w?DE|  
for_each(v.begin(), v.end(), m*X[ Jtr  
( <}6{{&mT4  
do_ Jgu94.;5  
[ -CH`>  
  cout << _1 <<   " , " n41@iK2l  
] wW?,;B'74  
.while_( -- _1), XBQ\_2>  
cout << var( " \n " ) I]!^;))  
) d2s OYCKe  
); g]UBZ33y  
^TB>.c@`*  
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: *)]"27^  
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 fFjH "2WD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;IK[Y{W/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Jx#k,Z4  
v+"rZ  
'&;yT[  
template < typename Cond, typename Actor > aQ j*KMc  
class do_while rwIe qV{:  
  { fA48(0p  
Cond cd; fri0XxF  
Actor act; mW%?>Z1=>d  
public : kj5Q\vr)  
template < typename T > .lhn;*Yi  
  struct result_1 ^[Cv26  
  { w<9>Q1(  
  typedef int result_type; 5BR5X\f0  
} ; juBw5U<  
ZDL']*)'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U }Hwto`R  
x]5@>5  
template < typename T > ]\RRqLDzkg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FZiW|G  
  { A|}l)!%  
  do )Z+{|^`kJ  
    { 2}?wYI*:5|  
  act(t); l:]Nn%U(>  
  } ~8|t*@D  
  while (cd(t)); :T3/yd62N  
  return   0 ; &4dz}zz90  
} AGA`fRVx  
} ; =OJ;0 /$6  
aj,)P3DJu  
~8`:7m?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SvvUkQ#1w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TgU**JN)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6B$q,"%S@  
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。 JFL>nH0mk.  
下面就是产生这个functor的类: Wl^R8w#Z$  
m"c :"I6  
E99CmG|"  
template < typename Actor > 2S`?hxAL  
class do_while_actor 1G~S |,8p  
  { aKF*FFX  
Actor act; Q-rL$%~='  
public : Y<\^ 7\[x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W&:[r/8wA  
&@"]+33  
template < typename Cond > ?B.~ AUN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nA>sHy  
} ; $3=:E36K  
a=GM[{og  
(UNtRz'=;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B6Ej{q^k,  
最后,是那个do_ ~fz[x9\  
$N$ FtpB  
1-I Swd'u  
class do_while_invoker *5%*|>  
  { D}Ilyk_uUw  
public : F="z]C;u  
template < typename Actor > ~#:e*:ro  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lhC6S'vq  
  { .DJDpP)M  
  return do_while_actor < Actor > (act); f<y& \'3  
} 'UM!*fk7C  
} do_; bAxTLIf  
+?RGta'%k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @E`?<|B}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -jg (GGJ  
最后来说说怎么处理break和continue /7$mxtB5%L  
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。 47 u@4"M  
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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