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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w#^z:7fI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 srQ]TYH ,  
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, nh]}KFO h  
-$sVqR>_  
:d=: >_[  
O48*"Z1  
  class filler @Yj+u2!  
  { yllEg9L0z  
public : W|CZA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W,f XHYst  
} ; ?aWMU?S  
@8eQ|.q]Q  
*?3c2Jg=E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ku`u%5<  
%EE Q ^lm  
ZG$PW< 73~  
u:w   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ohn?>qQ  
{$QkerW3  
~-f"&@){,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -*[:3%  
_lMSW6  
D~b_nFD  
;Q>+#5H6F8  
二. 战前分析 i`^[_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4 Kh0evZ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bPA >xAH  
#?C.%kD  
2y5d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mX5%6{],  
  /* --------------------------------------------- */ ;~-M$a }4  
vector < int *> vp( 10 ); l05'/duuJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *!^l ZpF  
/* --------------------------------------------- */ enT[#f[{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'YvRkWf:KC  
/* --------------------------------------------- */ p(6KJK\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D"M[}$P  
  /* --------------------------------------------- */ N|e#&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?/q\S  
/* --------------------------------------------- */ 7g|EqJ7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KBa ]s q_  
F1u2SltR  
d1';d6.u\  
Tfp^h~&u  
看了之后,我们可以思考一些问题: K~6u5a9s  
1._1, _2是什么? RXRoMg!-P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 txik{' :  
2._1 = 1是在做什么? i:60|ngK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  7 T  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 722:2 {  
(vFO'jtcB-  
Hu$y8_Udw  
三. 动工 B!1h"K5.($  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {s>V'+H(F  
'81c>qA  
G^V a$ike  
Mp?L9  
template < typename T > hsHbT^Qm  
class assignment 8Dkq+H93  
  { *RM 3 _  
T value; L6./5`bs  
public : ] @:x<>  
assignment( const T & v) : value(v) {} =2@ V}  
template < typename T2 > tU0jFBB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .Ta(v3om%  
} ; )&j@={0  
89x;~D1  
?$#P =VK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;EQ7kuJQ?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x c]#8K  
<Hr~|oG  
G!+Mu2  
GfV#^qi  
  class holder &dG^M2g-F  
  { >hY.F/[  
public : /2'l=R5#  
template < typename T > A(*c |Aj9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E>iN>  
  { rK\9#[?x  
  return assignment < T > (t); F+ %l= fs  
} ERy=lP~gV  
} ;  <H npI  
tl; b~k  
20# V?hX3  
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: erh ez  
@`qB[<t8:<  
  static holder _1; U$ 46=F|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,KCxNdg^#-  
6Ey@)p..E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;!A=YXB  
而不用手动写一个函数对象。 Y5c[9\'\  
Y/sZPG}4  
5z&>NI  
6AdC  
四. 问题分析 ^J;rW3#N8  
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。  C TKeY  
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。 ^YJ%^P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z~].v._YV)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zo,066'+[.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L{rd',  
W{c Z7$d  
五. 问题1:一致性 h5(OjlMC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )<lQJ#L86a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bct8~dY  
~1{ppc+  
struct holder p-r[M5;-^Q  
  { MdN0 Y@Ll  
  // THARr#1b};  
  template < typename T > O?O=]s u  
T &   operator ()( const T & r) const m VFo2^%v  
  { BOWBD@y  
  return (T & )r; u 7:Iv  
} A"z9t#dv@  
} ; *E]:VZl  
+D2I~hC0'  
这样的话assignment也必须相应改动: LmytO$?2(  
fm L8n<1  
template < typename Left, typename Right > d8iq9AP\o  
class assignment eC94rcb}i{  
  { S9{A}+"K  
Left l; 7MGvw-Tpb7  
Right r; qtmKX  
public : 3YJ"[$w='(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w2 r  
template < typename T2 > U(LLIyZv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +~~2OUL  
} ; l6 L?jiTl_  
PQp =bX,  
同时,holder的operator=也需要改动: QIg'js$W  
3=yfbO<-  
template < typename T > ITg<u?z_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 91]sO%3  
  { k<5g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z #T  
} Y2;2Exp^  
)_1 GPS  
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。 2WTOu x*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NJ]3qH  
a9UXg< 4  
return l(rhs) = r; kIX1u<M~  
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。 s<rV1D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l*6Zh "o:  
#wo *2 (  
template < typename Tp > \h_q]  
class constant_t [h8s0  
  { %~y>9K  
  const Tp t; /M+Du,  
public : +VNk#Z i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aZ+><1TD  
template < typename T > zg H(/@P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U`lK'..  
  { :PtZKt;~X  
  return t; =#v? }JG  
} mBE&>}G<  
} ; ?^M,Mt  
*yaS^k\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0y6M;"&~E  
下面就可以修改holder的operator=了 &!OEd ]  
*ziR&Fr!  
template < typename T > yIrJaS-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Zk`yd8C  
  { 'E+"N'M|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o<G#%9j  
} GB35ouE  
Dnl<w<}ZU:  
同时也要修改assignment的operator() Pc_aEBq  
wapSpSt  
template < typename T2 > :aK?DtZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :8!RGtn  
现在代码看起来就很一致了。 jn:_2g[  
I#&r5Q  
六. 问题2:链式操作 ZZ7qSyBs?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s2#Ia>5!  
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。 *8WB($T}  
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。 u '7h(1@  
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。 IHYLM;@L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ps74SoD-  
An$2='=/  
template < typename T > xC,x_:R`  
struct result_1 s4~[GO6>  
  { Vv45w#w;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5,pNqXRp  
} ; l6y}>]  
%VH,(}i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: nuXL{tg6  
-cM1]soT  
template < typename T > ^J5{quV  
struct   ref 8.[F3Tk=  
  { Fq@o_bI  
typedef T & reference; &CQO+Yr$l  
} ; Y.\x.Hg  
template < typename T > $[A\i<#  
struct   ref < T &> pYx,*kG:HW  
  { D]]wJQU2  
typedef T & reference; @kqxN\DE  
} ; \xj;{xc  
+yp:douERi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .VCY|KZ  
pA6KiY&  
template < typename T > EUi 70h +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yQE'!m  
  { MQQm3VaKS  
  return l(t) = r(t); R7kkth  
} 0RT8N=B83  
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。 {aUnOyX_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x}yl Rg`[  
A^>@6d $2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qcS.=Cj?)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N)H "'#-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XP:A"WK"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ('tXv"fT  
最后的布局是: N2v/<  
                Add wSN9`"  
              /   \ IT1YF.i  
            Divide   5 cm(*F 0<  
            /   \ C/!.VMl^  
          _1     3 c3^!S0U  
似乎一切都解决了?不。 _^r};}-}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9%"7~YCDas  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 U`%t&7)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LE\=Y;%  
->8Kd1^F  
template < typename Right > l1)~WqhE}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  X0VS a{  
Right & rt) const >u?.gJm~  
  { V4n~Z+k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .eR1\IAm  
} r3l1I}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P>V oA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )*~A|[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 x b"z%.j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  :\\NK/"  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :&IHdf0+  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fQJ`&9m*BF  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: H648[H[k  
s-$ Wc) l  
template < class Action > <+_XGOt0<  
class picker : public Action >R+-mP!nj  
  { X zJ#)}f  
public : {^WK#$]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @>)VQf8s1  
  // all the operator overloaded ;xZ+1 zmL0  
} ; _MBhwNBxZ  
hOY@vm&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >}+{;d  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xB *b7-a  
#ibwD:{  
template < typename Right > fp)SZu_*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  g2vm]j  
  { 2n:<F9^"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x]{P.7IO'  
} =AIFu\9#a`  
Q K]P=pE'C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vu:ZG*^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Q$E.G63Wl  
u?=mh`  
template < typename T >   struct picker_maker x>yqEdR=o  
  { %Mda<3P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (S~kyU!)0  
} ; cx\E40WD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r&{8/ 5 "  
  { k=]e7~!  
typedef picker < T > result; 79T_9}M  
} ; Uwc%'=@  
Ew/MSl6}  
下面总的结构就有了: &C9IR,&  
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。 iWs6 !s!  
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。 ;6G]~}>o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6g| ,]{  
至此链式操作完美实现。 v$y\X3)mB  
T}&A-V$  
hX.cdt_?  
七. 问题3 /5NWV#-  
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。 _3`G ZeGV  
Jt_=aMY:7  
template < typename T1, typename T2 > 6] x6FeuS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b)diYsTH  
  { ^?cu9S3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yu;EL>G_AY  
} SZWNN#w60?  
)Te\6qM  
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: ~7: q+\  
suN6(p(.  
template < typename T1, typename T2 > 9xQ|Uad+%  
struct result_2 e>MtDJ5  
  { 2{ F-@}=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uw+nll*W%  
} ; >z<L60S  
q,P.)\0A  
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? G_F_TNO  
这个差事就留给了holder自己。 7X$CJ%6b  
    iC#a+G*N_M  
'.v;/[0  
template < int Order > -H6 0T,o  
class holder; vMzL+D2)  
template <> )G2Bx+Z;L  
class holder < 1 > Ne u$SP  
  { T"g_a|7Tj  
public : [<@L`ki  
template < typename T > dn h qg3Y  
  struct result_1 .\b.l@O<Z  
  { b `P6Ox3  
  typedef T & result; 7!M; ?Y  
} ; gq('8*S  
template < typename T1, typename T2 > $<-a>~^Tp  
  struct result_2 MT{1/A;`)  
  { 1I2n dt  
  typedef T1 & result; C6e5*S  
} ; hC$e8t60  
template < typename T > Es[3Ppz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `{#""I^_  
  { AF:_&gF  
  return (T & )r; L'wR$  
} =c6d $  
template < typename T1, typename T2 > ^tTM 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }9ulHiR  
  { ) 8xbc&M  
  return (T1 & )r1; c]*yo  
} R~=c1bpdq  
} ; z(A60b}  
fHaF9o+/b  
template <> (Nzh1ul\}  
class holder < 2 > iZ]^JPU}  
  { rO}1E<g (  
public : 6PsT])*>DE  
template < typename T > $?ss5: S  
  struct result_1 9"[,9HN  
  { %g?M?D8Ud3  
  typedef T & result; v} !lx)#  
} ; %RW*gUvc]  
template < typename T1, typename T2 > (\qf>l+*  
  struct result_2 5B~]%_gZr  
  { TFHYB9vV  
  typedef T2 & result; @kSfF[4H  
} ; .nY}_&  
template < typename T > K-'uE)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4l0>['K&{  
  { >FeCa h Fn  
  return (T & )r; 56Lxr{+X  
} !~zn*Hm  
template < typename T1, typename T2 > O C;~ H{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LDegJer-v  
  { (%6fZ  
  return (T2 & )r2; O}C*weU  
} 6EY\  
} ; 5xc e1[  
"y8W5R5kL4  
TTO8tT3[6}  
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> >。 -[*y{K@dh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3_RdzW}f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !}} )f/  
2?qT,pN  
return l(i, j) = r(i, j); 2a-]TVL3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jct=Nee|  
%S%UMA.  
  return ( int & )i; V1,p<>9  
  return ( int & )j; wtbN @g0  
最后执行i = j; rrC\4#H[??  
可见,参数被正确的选择了。 "7-}#_!g  
w!`e!}  
BuvnY  
~"*W;|)  
~APS_iG[  
八. 中期总结 ,OrrGwp&  
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: T Q![  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oHfr glGX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #)L}{mHLM-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E\}A<r  
_*z ^PkH  
OeGLMDw  
E 6#/@C,  
mdbi@ms@  
BJ_"FG  
九. 简化 gDJ} <^  
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。 InL_JobE8r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %4R1rUrgt|  
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: id,' +<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C`ZU.|R  
  +-*/&|^等 OGW3Pe0Z'  
2. 返回引用。 o]I8Ghk>/z  
  =,各种复合赋值等 vMY!Z1.*  
3. 返回固定类型。 CY=lN5!J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I\Y N!  
4. 原样返回。 KO`dAB F}  
  operator, %O!x rA{  
5. 返回解引用的类型。 F7<u1R x]  
  operator*(单目) AP`1hz4].-  
6. 返回地址。 3{qB<*!p"G  
  operator&(单目) "C3J[) qC  
7. 下表访问返回类型。 u-jV@Tz  
  operator[] -F(luRBS(W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K#6@sas  
  operator<<和operator>> "([gN:   
G'Wp)W;])\  
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。 ]>Dbta.2 7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Xn~\Vb  
+P 9eE,WR  
template < typename Left > r(>812^\  
struct value_return xxg/vaQt=s  
  { !Mgo~h"]#  
template < typename T > EXbZ9 o*  
  struct result_1 Txl|F\nK`  
  { 6pb~+=3n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R@uA4Al  
} ; \)6AzCq  
<l!:#u  
template < typename T1, typename T2 > tZx}/&m-  
  struct result_2 amExZ/  
  { s;l"'6:_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; & E6V'*<93  
} ; mcidA%  
} ; o&M.9V?~~  
uF[*@N  
Xe:rPxZf~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V$FZVG/@#  
NB44GP1-@  
下面我们来剥离functor中的operator() [zq2h3r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T#6g5Jnsp  
Kwm_Y5`A  
return l(t) op r(t) X. Ur`X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LN.*gG l  
return op l(t) EUh_`R  
return op l(t1, t2) x|AND]^Q  
return l(t) op .nNZ dta&=  
return l(t1, t2) op $y.0h(  
return l(t)[r(t)] mJ(ElDG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7;Lv_Y"b  
pUqNB_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j(k%w  
单目: return f(l(t), r(t)); Jqgm>\y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0;)Q  
双目: return f(l(t)); l{]KA4  
return f(l(t1, t2)); Yv)c\hm(7j  
下面就是f的实现,以operator/为例 m6^#pqSL  
_O Jfd  
struct meta_divide gm-9 oA X  
  { X!ldL|Ua%  
template < typename T1, typename T2 > \M|:EG%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G; exH$y  
  { *"Iz)Xzc`  
  return t1 / t2; D vU1+ y  
} hbr3.<o1lY  
} ;  y<m[9FC}  
]t&^o**  
这个工作可以让宏来做: 3G<4rH]  
@PLJ)RL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H2Z e\c  
template < typename T1, typename T2 > \ GL-b})yy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }CZw'fhVWO  
以后可以直接用 JC9$"0d7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g]N'6La  
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 tcRJ1:d  
(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。。。) a9 q:e  
oclU)f.,  
9c*B%A8J  
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 ")txFe  
9LBZMQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dm}M8`|X  
class unary_op : public Rettype zkqn>  
  { 4W49*Je  
    Left l; ~#P]NWW%.  
public : fI<d&5&g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]91QZ~4a  
UU[z\^w| E  
template < typename T > zG/? wP"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k?L2LIB<  
      { Ndb7>"W  
      return FuncType::execute(l(t)); Jd v;+HN[  
    } '3sySsD&O  
$%'3w~h`  
    template < typename T1, typename T2 > vGPsjxk&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wD$UShnm9-  
      { =O8>[u;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }(XKy!G6  
    } 8HZ+r/j  
} ; h~CLJoK<  
2P^qZDG 8I  
Wi!"V cn  
同样还可以申明一个binary_op TXyiCS3  
S-Bx`e9'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i'>5vU0?3  
class binary_op : public Rettype )cP)HbOd=  
  { 4 83rU  
    Left l; 'DpJ#w\81  
Right r; dkDPze9l  
public : wsH_pF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q~W:W}z  
bX:h"6{=R  
template < typename T > q3h& V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i`+bSg  
      { T,>L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nfGI4ZE  
    } /Yg&:@L  
t&[<Dl/L  
    template < typename T1, typename T2 > >nih:5J,ja  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9^8OIv?m8  
      { )i[Vq|n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -TG ="U  
    } 5E~^-wX  
} ; Xxd]j]  
>zL5*:G  
m_Q&zp["  
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 _!, J iOI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]cmX f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nu-&vX  
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~rve'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #RU8 yT  
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。。。 ybJwFZ80  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NT5'U  
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) j4 #uj[A  
下面是修改过的unary_op PR$;*|@  
Qs59IZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gOW8 !\V  
class unary_op Hk h'h"_r  
  { cgQ6b.  
Left l; Myiv#rQ)  
  66" 6>  
public : 8,!Oup  
w( XZSE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SUUN_w~  
3z2 OW@zL$  
template < typename T > |}UkVLc_^  
  struct result_1 !8cV."~  
  { kC 6*An_f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^V96l Kt/  
} ; hEsi AbTyF  
C}Kl!  
template < typename T1, typename T2 > 7X/t2Vih@  
  struct result_2 FN=WU< 5  
  { $GGaR x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y*-_  
} ;  fPPP|  
SZHgXl3:  
template < typename T1, typename T2 > p WJ EFm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *`Vmncv3  
  { `V\?YS}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =D Q :0w  
} p&]V!O  
1hGj?L0m.  
template < typename T > DR:$urU$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }AJoF41X  
  { hp9U   
  return OpClass::execute(lt(t)); A!x&,<  
} a6e{bAuq  
bSX/)')jU  
} ; m Jk\$/Kh  
)(-;H|]?  
gC/ e]7FNr  
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 Uza '%R  
好啦,现在才真正完美了。 ]FTi2B{}H  
现在在picker里面就可以这么添加了: >5L_t   
~qGW9 4  
template < typename Right > @CL#B98jl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oR=i5lAU  
  { Kmx^\vDs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U{hu7  
} 8SKrpwy  
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。 er)I".|  
B<m0YD?>~>  
k_0@,b 3  
ty0P9.Q  
;t\h"K<,|  
十. bind wAprksZL#  
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。 &gY) x{  
先来分析一下一段例子 X4!7/&  
Rxd4{L )n  
)&7. E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qVE0[ve  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~RuX2u-2&u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q[7i  
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。 E3wL n/<  
我们来写个简单的。 f;zNNx< ;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m3lz#Pm'0  
对于函数对象类的版本: r%ES#\L6+|  
@>(KEjQTz  
template < typename Func > &9#m] Mz  
struct functor_trait 6- i.*!I 8  
  { _f^KP@^j  
typedef typename Func::result_type result_type; +)jll#}?  
} ; _q27 3QG/"  
对于无参数函数的版本: !EB<N<P"t  
ob{'Z]-V  
template < typename Ret > '|^:,@8P9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !`Rh2g*o9  
  { /;Tc]  
typedef Ret result_type; ([u|j  
} ; s.}K?)mH  
对于单参数函数的版本: \7/yWd{N$  
U+)p'%f;  
template < typename Ret, typename V1 > y3dk4s77  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `)n4I:)2  
  { Pj-INc96  
typedef Ret result_type; \@:,A]  
} ; YS9RfK/  
对于双参数函数的版本: [!A[oK9i C  
:-k|jt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `R[ZY!=+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x.?5-3|d$  
  { ,JV0ib,  
typedef Ret result_type; RU:Rt'  
} ; e /JQ #A  
等等。。。 '+cI W(F?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y~ =H`PAE  
`um,S  
template < typename Func > ^hC'\09=c  
struct func_return MePD:;mm^  
  { $>XeC}"x68  
template < typename T > tF0jH+7J-  
  struct result_1 B;1qy[  
  { ~.m<`~u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F3qK6Ah.  
} ; /9w>:i81  
!LI<%P)  
template < typename T1, typename T2 > ~9dpB>+  
  struct result_2 RwWg:4   
  { "#j}F u_!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B )r-,M  
} ; A IP~A]T  
} ;  .w9LJ  
BPba3G9H  
Cl}nP UoL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Nz,yd%ua  
9B: 3Ha=  
template < typename Func, typename aPicker > DZ8|20b  
class binder_1 ` R6`"hx$  
  { \2i7\U  
Func fn; I0)`tQ +  
aPicker pk; w )R5P[b  
public : JbMTULA  
_/s"VYFZ  
template < typename T > i6`"e[aT[o  
  struct result_1 @p+;iS1}  
  { %iN>4;T8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z4j6z>qE  
} ; ,BU;i%G&s  
K9lgDk"i  
template < typename T1, typename T2 > 'YNaLZ20  
  struct result_2 I &t~o  
  { Eah6"j!B8n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OU[<\d  
} ; *U?O4E9  
NB"S ,\M0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HGDrH   
l90mM'[  
template < typename T > %qP[+N&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -u2i"I730  
  { n +~Dc[  
  return fn(pk(t)); 0lfK} a  
} >H2`4]4]  
template < typename T1, typename T2 > vT'Bs;QR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Aw o)a8e  
  { (yOkf-e2y  
  return fn(pk(t1, t2)); 1o_kY"D<  
} BM%wZ: s  
} ; h+f>#O+:  
E9HMhUe  
> VG  
一目了然不是么? H",B[ YK  
最后实现bind AZtS4]4G)  
a|aVc'j  
bLgH3[{  
template < typename Func, typename aPicker > /:&!o2&1H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l>?c AB[  
  { ^PksXfk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J3K=z  
} 7|P kc(O  
U@lc 1#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tT$OnZu&  
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。 l\HdB"nT  
aER|5!7(2\  
十一. phoenix 9(CvGzco <  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @fL ^I&++  
OZ,kz2SF#  
for_each(v.begin(), v.end(), uy'ghF  
( W? iA P  
do_ Qw5nfg3T  
[ Wgq|Q*  
  cout << _1 <<   " , " OG,P"sv  
] z*y!Ml1  
.while_( -- _1), `&$8/_`  
cout << var( " \n " ) ${+u-Wfau  
) c8qr-x1HG  
); !liV Y]  
30Q p^)K  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: e%4?-{(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor TOYK'|lwM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z3fv}_\z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bf3!|Um  
L"L3n,%F  
&J[a.:..  
template < typename Cond, typename Actor > |.IH4 K  
class do_while ,b+NhxdZ  
  { R`?l .0  
Cond cd; 4JSPD#%f  
Actor act; mYBEjZ B  
public : 5sD,gZ7  
template < typename T > g;IlS*Ld  
  struct result_1 T) C@6/  
  { BxY t*b%  
  typedef int result_type; h$>F}n j  
} ; s:`i~hjq  
85{m+1O~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o9?@jjqH  
+>w]T\[1~  
template < typename T > ]6&NIz`:,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W+nu=iQ!  
  { r );R/)&  
  do /YKd [RQ  
    { 9N ]Xa  
  act(t); 7*'/E#M  
  } MfTLa)Rz  
  while (cd(t)); #c!:&9oU  
  return   0 ; Nz{dnV{&x;  
} .J#'k+>  
} ; aD/Rr3v>  
E$d3+``  
^\)a[OWp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HDyf]2N*N  
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。 -DDA b(2*  
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。 xVvUx,t  
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。 'X~tt#T  
下面就是产生这个functor的类: Vs>Pv$kW  
w7nt $L5  
#XV=,81w  
template < typename Actor > Er~17$b  
class do_while_actor 8 WP>u8&  
  { $o6/dEKQ  
Actor act; Urj*V0^  
public : C3AWXO ^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} > =>/~dIb  
,m=F H?5  
template < typename Cond > [+#m THX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e4X df>B  
} ; rvA>khu0/  
HN47/]"*  
WxdQ^#AE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )cf i@-J+#  
最后,是那个do_ myx/|-V"F  
#kg`rrF r  
[^>XR BSm  
class do_while_invoker a"~o'W7  
  { _8K+iqMZG  
public : z,HhSW?&^  
template < typename Actor > }v(wjD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6*8Wtq  
  { V>$( N/1  
  return do_while_actor < Actor > (act); "SF0b jG9C  
} Y~~Dg?e  
} do_; 9#LMK 1ge  
,OZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h\RX/C!+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p_r`"  
最后来说说怎么处理break和continue $QX$rN  
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。 @xG&K{j  
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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