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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <'(O0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $z1W0  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, [=3f:>ssm  
(]c M ;  
_#f+@)vR  
87&BF)]  
  class filler Y dgDMd-1  
  { NT(gXEZ  
public : r.-U=ql  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UXs=7H".  
} ; v67utISNI  
@:2<cn`  
op!ft/Yyb  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :vsBobiJ  
|:qaF  
Tt^PiaS!  
/NE<?t N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gc5u@(P"  
;Gf,I1d}{  
<V`1?9c7D1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sY|by\-c  
|4E5x9J  
WA'4y\N  
UQ X.  
二. 战前分析 *yx5G-#?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 YJ6y]r K2,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 v3zd>fDnRp  
Z~X\Z.  
v w.rkAGY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oc|%|pmRd<  
  /* --------------------------------------------- */ .$o0$`}  
vector < int *> vp( 10 ); %R?B=W7 ;Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K[,d9j`^  
/* --------------------------------------------- */ _1>Xk_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); adCTo  
/* --------------------------------------------- */ "c+j2f'f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jRn5)u  
  /* --------------------------------------------- */ ~ShoU m[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N*^iOm]Y  
/* --------------------------------------------- */ ?$chO|QY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zcqv0lM '  
[ GcH4E9r  
vk:k~   
YGdzA]3>  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^-wdIu~p?  
1._1, _2是什么? Xa,d"R~  
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。 >]ghme  
2._1 = 1是在做什么? \`kH2`  
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。 h)NZG6R  
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。 BB$(0mM^  
4+tKg*|  
HpXQ D;  
三. 动工 9~rrN60Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;nSOe AF)Q  
. X:  
]J '#KT{  
%pJRu-D  
template < typename T > q.}M^iDe  
class assignment +VSq[P  
  { jV|j]m&t  
T value; ~10>mg  
public : s^&Oh*SP*  
assignment( const T & v) : value(v) {} =/#+,  
template < typename T2 > _N @ h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;q"Yz-3  
} ; ~[N"Q|D3Y  
B2kKEMdGg  
D4G*Wz8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hx.ln6=4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `GpOS_;  
On`T pz/  
1(YEOZ  
hvFXYq_[O  
  class holder ?'8(']/  
  { Nn/f*GDvK  
public : HxAN&g *:  
template < typename T > 39yp1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #/,WgsAC  
  { TXWYQ~]3w  
  return assignment < T > (t); QjIn0MJ)Xm  
} o9XT_!Cwg  
} ; ! ^ DQX=1  
id?B<OM  
h>a/3a$g  
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: ~+)sL1lx  
+ g*s%^(E  
  static holder _1; <Pnz$nH:e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sb|9U8h  
>WZ_) `R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $sxm MP  
而不用手动写一个函数对象。 [Yyb)Qf  
vVy X[ZZ  
p"dK,A5#)  
0XzrzT"&  
四. 问题分析 O;6am++M@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qib4DT$v-6  
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。 _!ITCkBj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W1!Nq`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j*fs [4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H[DBL  
[-p?gyl  
五. 问题1:一致性 Z(|'zAb^  
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?| 3 q^^Os  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X+%5q =N  
s[n*fV']A  
struct holder 1w$X;q"  
  { #*tWhXU  
  // X4$86  
  template < typename T > 1 k\~%  
T &   operator ()( const T & r) const uLq%Nu  
  { v?L`aj1ox  
  return (T & )r; %2ZWSQD  
} [h0.k"&[  
} ; Pw|J([  
y?-zQs0  
这样的话assignment也必须相应改动: .QLjaEja  
KmX?W/%R  
template < typename Left, typename Right > *=)kR7,]9d  
class assignment >g+e`!;6  
  { RQ*oTsq  
Left l; EG#mNpxE  
Right r; A>Y#-e;<d  
public : $v\o14 v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !?aL_{7J  
template < typename T2 > x@Ze%$'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '\wZKY VN  
} ; hhr!FQ.+/  
Naa "^  
同时,holder的operator=也需要改动: d) $B  
k.6gX<T  
template < typename T > o/\f+iz7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5)=YTUCk  
  { x&d:V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &fRZaq'2R  
} *t_JR  
:(TOtrK@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ZQN%!2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N#&/d nV  
J5#shs[M:  
return l(rhs) = r; 7f_tH_(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z` zyE P A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2 e9lk$  
,@Aeo9}  
template < typename Tp > egn9O  
class constant_t iZ; y(  
  { "bmWr)  
  const Tp t; V6a+VfH  
public : 3cB=9Y{<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f2,\B6+  
template < typename T > "yG*Kh7ur  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AD@-H0Y  
  { bPMkBm  
  return t; gbr-C  
} -P>up)p  
} ; bKac?y~S_  
U6Xi-@XP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #Nv)SCc  
下面就可以修改holder的operator=了 W</\F&  
}~+_|  
template < typename T > 7T/hmVi_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hMQh?sF/  
  { k3VRa|Y")  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t_NnQ4)=  
} vE$n0bL2  
>pj)va[Q  
同时也要修改assignment的operator() <F&53N&Zc  
R.)w l  
template < typename T2 > met`f0jw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y<)9TU:D!  
现在代码看起来就很一致了。 rZkl0Y;n\  
?:c:D5N  
六. 问题2:链式操作 BW5!@D2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1 R,?kUa  
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。 %O02xr=  
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。 8iXt8XY3  
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。 $e/[!3CASP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kx6-8j3gD7  
/;V:<mekf  
template < typename T > b6ui&Y8z  
struct result_1 ,4Qct=%L_  
  { .:A&5Y-   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  Jknit  
} ; bc%N !d  
p#+Da\qmx  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: OqlP_^Zz7p  
BQF7S<O+  
template < typename T > "iPX>{'En  
struct   ref [e?vqm .  
  { D\ kd6  
typedef T & reference; 2y#[uSqB  
} ; i564<1`x  
template < typename T > h:~ 8WV|  
struct   ref < T &> *jrQ-'<T  
  { +GFK!Pf  
typedef T & reference; ^M7pCetjdW  
} ; :Lh`Q"a  
]~t4E'y)z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  zPW_  
QvvH/u  
template < typename T > V)#rP?Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L3|~ i&k  
  { C~q&  
  return l(t) = r(t); 9Pjw< xt  
} |N%#;7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1qN+AT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `71(wf1q[f  
w+G+&ak<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &+Yoob]P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WLA LXJ7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u[+/WFH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U "kD)\  
最后的布局是: XTS%:S  
                Add ?A2jj`N1x  
              /   \ M) Z3q  
            Divide   5 P`]p&:  
            /   \ q-R'5p\C?|  
          _1     3 (^9dp[2  
似乎一切都解决了?不。 YAJr@v+Ls  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 uraT$Q}  
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。 xQ~N1Y2W  
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: 4>}qdR1L4  
*di}rQHm  
template < typename Right > CI+@G XY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -YJ4-]Z  
Right & rt) const %Q y9X+N:  
  { MGfIA?u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _h0hl]rf  
} Z;[f,Oj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =VvQ 2Y0h8  
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。 Kp?j\67S  
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。 G * '1[Bu  
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。 tL}_kK_!  
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。 TM<;Nj[*n  
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? .V.ga2+  
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: ~LSD\+  
iiD }2y b  
template < class Action > ZxU3)`O  
class picker : public Action *G(ZRj@ 33  
  { ~%d*#Yxq  
public : EB2 5N~7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b|E1>TkY  
  // all the operator overloaded *7UDTgY  
} ; T%[!m5   
Z<W`5sop^  
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。 cd:VFjT  
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: ObEp0-^?  
WR5W0!'Tf  
template < typename Right > W'}^m*F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E-"b":@:  
  { ~?<VT k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^gdv:[ m  
} D9;s%  
bXRSKp[$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (bD'SWE  
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。 VK3e(7 b  
Yu_` >so  
template < typename T >   struct picker_maker rO7[{<97m  
  { (ioJ G-2u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _ m<@ou7  
} ; q^^&nz<A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *28:|blbL  
  { /Q\|u:oO,  
typedef picker < T > result; z,IUCNgM  
} ; o6c>sh  
Q/^a(   
下面总的结构就有了: Wk-jaz  
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。 NW`L6wgl  
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。 SeIL   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^_!2-QY.~  
至此链式操作完美实现。 H-5h-p k  
xF])NZy|  
}e0>Uk`[  
七. 问题3 6 6Bx,]"6  
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。 h7cE"m  
2R>!Wj'G+o  
template < typename T1, typename T2 > Dhzm C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KxUO=v<u  
  { {D7v[P+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,pR.HCR#Y  
} QrRnXlE M8  
|eEXCn3{  
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: f/3rcYR;y  
+puF0]TR,i  
template < typename T1, typename T2 > `&5_~4T7  
struct result_2 jzAXC^FS  
  { 1CA% nqlng  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  MKZq*  
} ; 1}"Prx-  
Bl/Z _@  
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? RAAu3QKu  
这个差事就留给了holder自己。 NNn sq@?6  
    5[|ZceY  
'NSfGC%7R  
template < int Order > &9Xn:<"`)  
class holder; 5 ]l8l+  
template <> TpAso[r  
class holder < 1 > ~Zo;LSI  
  { U]64HuL  
public : %WAaoR&u  
template < typename T > H rI(uZ]  
  struct result_1 lCiRvh1K  
  { e(Y5OTus  
  typedef T & result; '-M9v3itC  
} ; &"mWi-Mpl  
template < typename T1, typename T2 > Pm== m9  
  struct result_2 zp:EssO=Q  
  { <(W:Q3?s  
  typedef T1 & result; f=T&$tZ<  
} ; NEff`mwm5)  
template < typename T > X^7n/|%*.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  wjfc9z  
  { VX]Ud\(  
  return (T & )r; -E>LB\[t)  
} _<6B.{$\7m  
template < typename T1, typename T2 > `=19iAp.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zr^"zcfz&  
  { <P0&!yN  
  return (T1 & )r1; ?eOw8Rom  
} Fb<fQIa  
} ; gRg8D{  
Q 1[E iM3  
template <> "`Y.5.  
class holder < 2 > ]@ N::!m  
  { $n_ax\15  
public : AGK{t+`  
template < typename T > Z:.*fs5  
  struct result_1 Bnh*;J0  
  { RKD$'UWX  
  typedef T & result; mt}3/d  
} ; <Xb$YB-c  
template < typename T1, typename T2 > |^C35 6M>  
  struct result_2 jYE ?wc+FT  
  { -I.BQ  
  typedef T2 & result; @H61^K<  
} ;  7;$[s6$  
template < typename T >  %&pd`A/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $<F9;Z  
  { I T gzD"d  
  return (T & )r; m\@q2l-  
} .RN2os{  
template < typename T1, typename T2 > LjPpnjU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WuMr";2*E  
  { `P?!2\/  
  return (T2 & )r2; R/Te ;z  
} k]~|!`  
} ; 37 d-!  
oL -udH  
7O<K?;I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xew s~74L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U)C>^ !Us  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !a^'Jbb  
/kNSB;  
return l(i, j) = r(i, j); _6]c f!H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PYr'1D'  
"HtaJVp//  
  return ( int & )i; DT3koci(  
  return ( int & )j; BoP,MpF  
最后执行i = j; I\P w`  
可见,参数被正确的选择了。 M+-1/vR *@  
A?"/ >LM  
m4,inA:o  
W3w$nV  
1)J' pDa  
八. 中期总结 rn RWL4  
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: y;=/S?L.:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "GB493=v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U[ |o!2$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '4,>#D8@O  
!+_X q$9_  
~RRS{\,  
cS RmC  
StU9r0`  
`2,F!kCt  
九. 简化 ,L-G-V+  
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。 GU7f27p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 495A\8#  
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: `ZGKM>q`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a\tv,Lx  
  +-*/&|^等 WP >VQZ&  
2. 返回引用。 t(Gg 1  
  =,各种复合赋值等 n..R'vNj  
3. 返回固定类型。 >j)y7DSE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mi047-% (  
4. 原样返回。 nTCwLnX(O  
  operator, qL~|bfN  
5. 返回解引用的类型。 ZG8Xr "  
  operator*(单目) &VTO9d  
6. 返回地址。 Uf#9y182*c  
  operator&(单目) 9YY*)5eyD  
7. 下表访问返回类型。 =i>i,>bv  
  operator[] gXe`G( w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l(d3N4iz  
  operator<<和operator>> #A=ER[[  
hE;BT>_dn  
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。 !YIW8SP)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H0-v^H>^  
La r9}nx0  
template < typename Left > SHRn $<  
struct value_return WB3YN+Xl3  
  { Lc_cB`  
template < typename T > );d"gv(]D  
  struct result_1 g)nT]+&  
  { 3c[]P2Bh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,D2nUk  
} ; +lZvj=gW  
$lb$<  
template < typename T1, typename T2 > yny1i9 y  
  struct result_2 {9- n3j}  
  { 3]h*6 V1$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e#(X++G  
} ; BVu{To:g  
} ; `&i\q=u+  
b{}ao  
DVjwY_nG7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =H8Y  
m.Ki4NUm  
下面我们来剥离functor中的operator() lQ#='Jqfp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !7Nz_d~n  
rY295Q  
return l(t) op r(t) \nU_UH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a LJ d1Q  
return op l(t) Ww=b{lUD  
return op l(t1, t2) <jG[ z69)  
return l(t) op ["sm7yQ  
return l(t1, t2) op CvRO'  
return l(t)[r(t)] q``:[Sz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sh\Jm*5  
>J/8lS{#  
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: ]|_+lik#  
单目: return f(l(t), r(t)); 0A')zKik  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dgT(]H  
双目: return f(l(t)); W^)'rH  
return f(l(t1, t2)); 6@FGt3y  
下面就是f的实现,以operator/为例 I-m Bj8^;  
_2w8S\  
struct meta_divide 3f(tb%pa5  
  { pyp0SGCM:  
template < typename T1, typename T2 > lPw`KW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k(M(]y_  
  { @4=Az1W*  
  return t1 / t2; CTJwZY7  
} #Ve@D@d[  
} ; 7yUX]95y8  
.+&M,% x  
这个工作可以让宏来做: yaPx=^&  
d fSj= 4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1u~a*lO}  
template < typename T1, typename T2 > \ 5em*9Ko  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j7~Rw"(XQc  
以后可以直接用 e?+&2zMq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wY"BPl]b  
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 Y6m:d&p=}  
(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。。。) /xCX. C  
P DwBSj  
jmF)iDvjuZ  
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 2^y*O  
yiMqe^zy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PQP|V>g  
class unary_op : public Rettype KpT=twcK  
  {  rp=Y }  
    Left l; w%-S5#  
public : h !?rk|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |IDZMd0  
r! ~6.  
template < typename T > |q c<C&O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Ta(Y=!uq  
      { Wpc8T="q  
      return FuncType::execute(l(t)); %:Z_~7ZR  
    } yw >Frb5p  
Ho1V)T>  
    template < typename T1, typename T2 > ANTWWs}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1vdG \$  
      { LIn2&r:U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A45!hhf  
    } k|^`0~E  
} ; 5]K2to)>`  
!\!j?z=O8  
hGRHuJ  
同样还可以申明一个binary_op b-RuUfUn0  
I8Y #l'z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a3L-q>h  
class binary_op : public Rettype 3sp-0tUE  
  { B_* Ayk  
    Left l; OoQLR  
Right r; ~ 1~|/WG  
public : %DM0Z8P$B-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8`_tnARIX  
9I(00t_  
template < typename T > Y]DC; ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?_eHvw  
      { L~C:1VG5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -_= m j  
    } <u/(7H  
Cv [1HO<  
    template < typename T1, typename T2 > nPk&/H%5hn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +'wO:E1( w  
      { `><E J'h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }s[`T   
    } HSVl$66  
} ; QOY{j  
~_ u3_d.  
\2CEEs'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Yr[& *>S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i&{%} ==7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;9LOeH?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 l#Vg=zrT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -q\Rbb5M  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 g.\%jDM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ij1YV2v  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]n3!%0]\  
下面是修改过的unary_op dWdD^>8Ef  
r1 b"ta  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6 [?5hmc"w  
class unary_op MaPI<kYQv  
  { -A zOujSS  
Left l; UG[r /w5(F  
  ~K"nm{.  
public : _fSBb<  
*%*B o9a/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !(gSXe)*  
O{ 0it6  
template < typename T > e^;%w#tEqI  
  struct result_1 P3nBxw"  
  { rA E5.Q!u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |a %Wd  
} ; ~/XDA:nfL:  
XlnSh<e  
template < typename T1, typename T2 > P#D|CP/Cu  
  struct result_2 v7\rW{~Jd&  
  { wD4[UU?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2$v8{Y&  
} ; EWr7eH  
JKy~'>Q  
template < typename T1, typename T2 > pw`'q(ad  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2[qoqd(  
  { `F3wO!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E^$8nqCL:  
} =- ,'LOE  
=T\=,B  
template < typename T > |>Fz:b d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V7.g,  
  { u:mndTpB6x  
  return OpClass::execute(lt(t)); M93*"jA  
} G4&?O_\;  
U`5/tNx  
} ; IUNr<w<  
CD%Cb53  
XMdCQ=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .rS. >d^n  
好啦,现在才真正完美了。 ZCV i ZWo  
现在在picker里面就可以这么添加了: 64]8ykRD-  
DEbMb6)U  
template < typename Right > PQa0m)H@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tY: Nq*@  
  { zWH)\>X59  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ib~i ^_p  
} lQBE q"7$  
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。 7?{y&sf  
`'&mO9,<-  
J_;*@mW  
MTKNIv|  
k>7bPR5Mw  
十. bind n1PBpM9!  
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。 +vxOCN4}v  
先来分析一下一段例子 ZhoV,/\+  
7mf&`.C np  
V )1.)XC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !zllv tK4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,aa 4Kh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?~4x/d%  
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。 W)J MV  
我们来写个简单的。 ?c+$9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3W]gn8  
对于函数对象类的版本: f*xr0l  
:0QDV~bs  
template < typename Func > T\g+w\N  
struct functor_trait 'nBP%  
  { 3u&,3:  
typedef typename Func::result_type result_type; GC'e  
} ; ir"t@"Y;o  
对于无参数函数的版本: vhAgX0k  
a2tEp+7?  
template < typename Ret > GM?s8yZ<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aKWxLe  
  { ^g5E&0a`g  
typedef Ret result_type; 0zkMRBe  
} ; {u2Zl7]z^  
对于单参数函数的版本: )Jdku}Pf  
d~QM@<SV  
template < typename Ret, typename V1 > w;j<$<4=7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >TY;l3ew  
  { _U-`/r o  
typedef Ret result_type; 9} m?E<6&  
} ; GBT|1c'i  
对于双参数函数的版本: ! |UX4  
I:G8B5{J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {-8Nq`w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'Grii,  
  { ge:a{L  
typedef Ret result_type; &)gc{(4$  
} ; Z\xnPhV  
等等。。。 *OznZIn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BAY e:0  
I`H&b& .`  
template < typename Func > 8V 4e\q  
struct func_return xPPA8~Dm*  
  { Y0T:%  
template < typename T > af %w|M  
  struct result_1 AU}kIm_+  
  { Nw$OJ9$L>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IGQBTdPUa  
} ; At?|[%< `  
Q?1J<(oq9  
template < typename T1, typename T2 > {59 >U~  
  struct result_2 PJ0~ymE1~G  
  { t!*[nfR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1n[)({OQ  
} ; 8.n#@%  
} ; T3@2e0u )  
>Zs!  
;Vs2 e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pu]U_Ll@  
wbrOL(q.m  
template < typename Func, typename aPicker > hxH6Ii]\  
class binder_1 $q z{L~ <  
  { wT\BA'VQ  
Func fn; l<GN<[/.+  
aPicker pk; 7@%qm|i>w  
public : boGdZ2$h4  
|1(x2x%}D^  
template < typename T > |+W{c`KL  
  struct result_1 )9_W"'V  
  { xc 1d[dCdp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "aF2:E'  
} ; F |BY]{  
bs?\ )R5/  
template < typename T1, typename T2 > ~`FRU/@r  
  struct result_2 g9|OhymB  
  { 5L[imOM0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M,@M5o2u  
} ; m+;U,[%[*E  
n=V|NrU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ''@Tke3IG6  
T` h%=u|D  
template < typename T > I3Z?xsa@Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5z,q~CU  
  { or3OLBf*Q  
  return fn(pk(t)); '`2'<^yO  
} :_6o|9J\t  
template < typename T1, typename T2 > ,"is%O.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kC%H E  
  { wGNE b  
  return fn(pk(t1, t2)); * @]wT'  
} <ef O+X!  
} ; JAd .\2%Y  
*6` ^8Y\  
jmwN1Se>  
一目了然不是么? &uRT/+18W3  
最后实现bind A;Y~Hu4KPZ  
0*b8?e  
,HTwEq>-G  
template < typename Func, typename aPicker > kD)31P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b4cTn 6  
  { 7>y]uT@ar  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v4s4D1}  
} v1~l=^4&  
H`)eT6:|/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^3$U[u%q/{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "h_f- vP  
,--#3+]XU  
十一. phoenix f}(4v1 T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @y7KP$t  
e:nByzdH0[  
for_each(v.begin(), v.end(), 'Xwv,  
( S/)),~`4  
do_ 9;v3 (U+:  
[ <Hr<QiAK  
  cout << _1 <<   " , " #1E4 R}B  
] yKl^-%Uq<  
.while_( -- _1), H!]&"V77  
cout << var( " \n " ) *sU,waX  
) >;,23X  
); r4/b~n+*  
kE'p=dXx  
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: 8QJr!#u  
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 jFdgFK c)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 36(qe"s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: en'[_43  
HJN GO[*g  
1?H; c5?d&  
template < typename Cond, typename Actor > gU+yqT7=  
class do_while w/o^OjwQ  
  { |Jd8ul:&e  
Cond cd; Y+Z+Y)K  
Actor act; tq h)yr;  
public : ,\"x#Cc f  
template < typename T > }|| p#R@?  
  struct result_1 1/?Wa  
  { vc|tp_M67  
  typedef int result_type; #oTVfY#  
} ; g]L8Jli  
}C_g;7*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f\cTd/?Ju  
1$03:ve1  
template < typename T > eR5q3E/;G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WuY#Kx~2  
  { U.SC,;N^  
  do iu=Mq|t0  
    { J[6/dM  
  act(t); ty['yV-;a  
  } h SS9mQ  
  while (cd(t)); =<HekiYM  
  return   0 ; .jqil0#)Y"  
} ]I,&Bme  
} ; :j3'+% '2  
;W5.g8  
=@4 ,szLO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P?>:YY53  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yOlVS@7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]@z!r2[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &77J,\C$:  
下面就是产生这个functor的类: w,j!%N  
n^;-&  
{ObY1Y`ea  
template < typename Actor > }rmr0Bh  
class do_while_actor Dz~^AuD6  
  { S;Sy.Lp  
Actor act; l H_pG~  
public : K\Q4u4DjbJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %1k"K~eu  
| ;a$ l(~<  
template < typename Cond > t'$_3ml  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #]c_ 2V  
} ; F-:AT$Ok  
`$1A;wg<  
TxQsi"0c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SHPDbBS  
最后,是那个do_ d1g7:s9$0  
(G+)v[f  
:^?-bppYW  
class do_while_invoker ,/p+#|>C=  
  { Ou4hAm91s  
public : ,ov$` v  
template < typename Actor > OjffN'a+N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -:_3N2U=+  
  { b)Nd}6}<?  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z:h'kgG&  
} %u9 Q`  
} do_; /V+7:WDj  
k}g4?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qmn l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8SroA$^n  
最后来说说怎么处理break和continue "kcix!}&  
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。 [Y`E"1f2  
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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