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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y0s^9?*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A'[A!NL%  
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, R^1= :<)C  
P%ZWm=lg  
GdG%=+  
|i|YlWQS  
  class filler ?#04x70  
  { T?AGQcG  
public : Y1`.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s$H5W`3  
} ; ;lYO)Z`3\  
}s}9@kl;&  
&CUkR6  
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: >x2T '  
<>j, Q  
2i,Jnv=sR  
'kH#QO\(e"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {H])Fob  
ZmmuP/~2K  
Tw!x*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c}QQ8'_  
y{j>4g$:z  
Qbv)(&i# ~  
Z NCq /  
二. 战前分析 zN2sipJS8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5VG@Q%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 B@iIj<p~  
#y>oCB`EM  
.*Hv^_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A]H+rxg  
  /* --------------------------------------------- */ D|=QsWZI  
vector < int *> vp( 10 ); 'O{hr0q}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k;LENB2iv  
/* --------------------------------------------- */ + s[(CI.b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /)oxuk&}c  
/* --------------------------------------------- */ LR9'BUfFv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (/@o7&>*50  
  /* --------------------------------------------- */ ^+GN8LUs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?7G[`@^Y  
/* --------------------------------------------- */ p%3';7W\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0HNe44oI+D  
fcw \`.  
oK(ua  
<7 PtC,74  
看了之后,我们可以思考一些问题: A)`M*(~  
1._1, _2是什么? l@j!j]nE  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k?J}-+Bm[|  
2._1 = 1是在做什么? @F3d9t-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .S?,%4v%%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |?g2k:fzB7  
BwEL\*$g  
W]M[5p]*  
三. 动工 N#[/h96F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $7BD~U   
k?S-peyRO  
)3G?5 OTS  
u[dI81`  
template < typename T > V KR6i  
class assignment u"|.]r  
  { B"Fg`s+]U  
T value; -C8awtbC  
public : G 8NSBaZe  
assignment( const T & v) : value(v) {} X;6X K$"  
template < typename T2 > )L#I#%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 97Q!Rot  
} ; 4e%SF|(Y'h  
%"KBX~3+Kj  
w^ DAu1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~&yaIuW<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x1Si&0T0P<  
]h|GaHiE  
@NyCMe;]  
[n:R]|^a  
  class holder E3gQ`+wNg?  
  { `mWg$e,  
public : 9]7^/g*!  
template < typename T > vkt)!hl `  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q g%<>B&"  
  { tGf  
  return assignment < T > (t); :^ cA\2=  
} %*s[s0$c  
} ; \}<nXn!  
]"YG7|EU  
Gm6^BYCk  
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: ,$*IJeKx  
wiFckF/  
  static holder _1;  z!F?#L5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t;4{l`dk  
`[:f;2(@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Ng-3|N  
而不用手动写一个函数对象。 Pd@?(WQ  
^$T>3@rDB  
G4=v2_]  
 UnO -?  
四. 问题分析 n=yFw\w'  
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。 `Y(/G"]  
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。 ChBZGuO:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XS1>ti|<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /sYD+*a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a2g15;kM  
+q =/}|  
五. 问题1:一致性 >yL8C: J9  
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?| 7%?A0%>6G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '7E?|B0],  
^ 5UIbA(  
struct holder Qb SX'mx<  
  { c5t?S@b  
  // "0]i4d1l  
  template < typename T > V= .'Db2D  
T &   operator ()( const T & r) const &]ImO RN  
  { IRcZyry  
  return (T & )r; :Tjo+vw7$H  
} &1VC0"YJWy  
} ; >Vg<J~[g  
^WVr@6  
这样的话assignment也必须相应改动: |#MA?oz3T  
JM!o(zbt  
template < typename Left, typename Right > ,I)/ V>u  
class assignment ?p}m[9@  
  { mT)iN`$Y@  
Left l; OP>'<FK   
Right r; fwOvlD&e  
public : ] ^.#d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jLZ~9FXF2  
template < typename T2 > \a}%/_M\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ffSecoX  
} ; +='.uc_  
cQN}z Ke  
同时,holder的operator=也需要改动: ;up89a-,9  
@y}1%{,%  
template < typename T > R[Pyrs!H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q,+d\-+  
  { 3g} ]nj:N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %pV/(/Q  
} EY&hWl*a^  
W**a\[~$  
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。 &%INfl>o7.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  G#K=n  
Qs*g)Yr  
return l(rhs) = r; a[t2T jB  
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。 ~KCOCtiD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o,u-%  
Q;`#ujxL  
template < typename Tp > CFn!P;.!  
class constant_t 7]G3yt->  
  { X_"TG;*$  
  const Tp t; ]3C7guWz  
public : hPH= .rX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UX(#C,qgG  
template < typename T > 9r8*'.K`Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q7f\ 5QjT  
  { A-4\;[P\  
  return t; friNo^v&  
} ci|6SaY*  
} ; M"5,8Q`PkI  
+MXI;k_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _kgw+NA&-H  
下面就可以修改holder的operator=了 wD"Y1?Mr  
\~U8<z  
template < typename T > JZN'U<R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 41,Mt  
  { \u2p]K>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aQw?r  
} <{7B ^'  
t&0pE(MO/  
同时也要修改assignment的operator() "M1[@xog  
vMDV%E S1t  
template < typename T2 > <+pwGKtD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3fM~R+p  
现在代码看起来就很一致了。 gHA"O@HgDI  
> STWt>s  
六. 问题2:链式操作 @)|62Dv /  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |%we@ E  
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。 r#3(;N{=  
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。 ;#cb%e3  
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。 ZB<goEg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A2g +m  
g!cTG-bh>J  
template < typename T > TDk'  
struct result_1 iIA&\'|;i  
  { '$;S?6$eW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5c! ~WckbJ  
} ; 9SXFiZA(r  
DNC2]kS<  
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: 8"Hy'JA$O  
{Jwh .bJ  
template < typename T > ( {5LB4  
struct   ref 9 }jF]P*Q  
  { [C9->`(`  
typedef T & reference; ON\_9\kv  
} ; 'eZ UNX  
template < typename T > AWc7TW  
struct   ref < T &> YrL:!\p.  
  { ,QdUfM  
typedef T & reference; {-09,Q4[&  
} ; IXe[JL:  
z*"zXL C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^ ,d!K2`  
ehV`@ss  
template < typename T > V*2uW2\}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kR3g,P{L  
  { VkZrb2]v  
  return l(t) = r(t); >/Gz*.  
} y}FTLX $  
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。 tQ&.;{5[f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :]v%6i.  
sjvlnnO   
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 NVAt-u0LB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yL7D;<!S&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u`O xY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P=OHiG\z  
最后的布局是: DKx8<yEky  
                Add py6|uGN  
              /   \ =rMT1  
            Divide   5 nm_]2z O  
            /   \ $0~H~ -  
          _1     3 4#1[i|:M  
似乎一切都解决了?不。 MuQyHEDF  
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。 uckag/tv  
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。 $h"tg9L^)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?~Fk_#jz,@  
6-c3v  
template < typename Right > :GBWQXb G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3&^4%S{/  
Right & rt) const 0,1:l3iu1M  
  { N.vt5WP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M,7A|?O  
} 0&mOu #l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ELZCrh6*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3Un q 9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 n,q+EZd  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }1VxMx@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]d=SkOq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4C\>JGZvq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }(4U7Ac  
]h3<r8D_#  
template < class Action > S='AA_jnw  
class picker : public Action ^I*</w8  
  { /g BB  
public : d!mtSOh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ms@*JCL!t  
  // all the operator overloaded ^V#9{)B  
} ; .&:y+Oww~  
>RZ]t[)y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {7.."@Ob<v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `z=U-v'H)D  
O$%M.C'  
template < typename Right > $O9Nprf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EnnT)qos  
  { YBqu7&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uLX5khQ  
} l=,\ h&  
e33j&:O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >qk[/\^O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rf^ Q%ds  
Y_tLSOD#/  
template < typename T >   struct picker_maker veIR)i@dx  
  { %xF j;U?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; azF|L"-RP  
} ; (L}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rH Et]Xa  
  { FKRO0%M4}Z  
typedef picker < T > result; #}*w &y  
} ; ,#:*dl  
6;6a.iZ  
下面总的结构就有了: qk VGa%^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 PLD6Ug  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 QWz5iM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a$H*C(wL  
至此链式操作完美实现。 pESlBQ7{I  
=oQw?,eY  
+y'V  
七. 问题3 &D0suK#  
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。 ?0 93'lA  
K(@QKRZ7[  
template < typename T1, typename T2 > wTb7 xBI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Whp;wAz  
  { B7BXS*_b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s3@sX_2  
} t>.1,'zb  
[!1z; /  
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: :ZG^`H/X1d  
\i_y(;  
template < typename T1, typename T2 > db#QA#^S  
struct result_2 ]k~Vh[[  
  { NsDJ q{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `7_=2C  
} ; Rj6:.KEJ  
GPlAQk  
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? :?W {vV  
这个差事就留给了holder自己。 OjO$.ecT  
    hd{Vz{;W  
?|!167/O  
template < int Order > /^ *GoB  
class holder; 3 d $  
template <> _%^t[4)q  
class holder < 1 > \)Jv4U\;  
  { &* GwA  
public : !_0kn6 S5  
template < typename T > LoZ8;VU  
  struct result_1 mw0#Dhyy1=  
  { jusP aAdW  
  typedef T & result; h<;kj#qbb  
} ; b*$/(2"m  
template < typename T1, typename T2 > ~3-2Iu^F  
  struct result_2 6!P];3&o\A  
  { ^@f%A<  
  typedef T1 & result; 0w^\sf%s  
} ; ZK,}3b{  
template < typename T > M7z>ugk"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CY2DxP%  
  { .Rl58]x~  
  return (T & )r; EGMj5@>  
} 18JhC*in  
template < typename T1, typename T2 > 0_b7*\xc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;4. D%  
  { <K4`GT"n  
  return (T1 & )r1; 8qwc]f$.w  
} DC S$d1  
} ; ]}z;!D>  
:(tSL{FO  
template <> q)JG_Y.p  
class holder < 2 > K^z-G=|N  
  { qT]Bl+h2  
public : iw1((&^)"  
template < typename T > pl62mp!  
  struct result_1 [XFZ2'OO  
  { XP'Mv_!Z  
  typedef T & result; Zur7"OkQ  
} ; OdX-.FFl  
template < typename T1, typename T2 > CORX .PQ  
  struct result_2 5MY+O\  
  { V+M2Gf  
  typedef T2 & result; ^$3 ~;/|  
} ; 'G z>X :  
template < typename T > %-"?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _i [.5  
  { pAg;Rib  
  return (T & )r; *0bbSw1kc  
} "aNl2T  
template < typename T1, typename T2 > .&2pZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m(JFlO  
  { xo{f"8}^  
  return (T2 & )r2; rhFa rm4a  
} U!m-{7s$  
} ; #sit8k`GR8  
:&$4&\_F  
Bm%.f!`  
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> >。  /bA\O   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -eAo3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L^PZ\OC  
q|m8G  
return l(i, j) = r(i, j); 9R.IYnq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (?-5p;  
wqo2iRql  
  return ( int & )i; ?QO)b9  
  return ( int & )j; Re?sopg0r  
最后执行i = j; 20gPx;  
可见,参数被正确的选择了。 YN 4P >d  
2c fzLW(  
]7kq@o/7  
;cZ9C 1  
jeb<qi>  
八. 中期总结 F=   
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: |E @Gsw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JA7HO |  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6 .DJR Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2^Gl;3  
+T[3wL~  
@t`| w.]ml  
nut;ohIh  
xXO& -v{  
8 g'9( )&  
九. 简化 2a*1q#MpAt  
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。 lD2>`s 5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Jl3l\I'  
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: L]0+ u\(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IDBhhv3ak  
  +-*/&|^等 +AyQ4Q(-o  
2. 返回引用。 xMg&>}5  
  =,各种复合赋值等 MnFem $ @  
3. 返回固定类型。 r5[om$|*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "%ag^v9  
4. 原样返回。 f ;|[  
  operator, Y">tfLIL_  
5. 返回解引用的类型。 |w[}\#2  
  operator*(单目) R@>R@V>c  
6. 返回地址。 ;nj'C1  
  operator&(单目) ~bT0gIc  
7. 下表访问返回类型。 hXS'*vO"  
  operator[] bf3LNV|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q3%a=ba)h  
  operator<<和operator>> 9<<$uf.B  
0<{/T*AU:  
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。 mquna"}N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &dvJg  
7=om /  
template < typename Left > x[nv+n ,  
struct value_return l>"gO9j  
  { G%ycAm  
template < typename T > .&7=ZY>E  
  struct result_1 U._ U!U  
  { _wM[U`H}s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k_V1x0sZ  
} ; ,Z_nV+l_  
8!>uC&bE8  
template < typename T1, typename T2 > DS>s_3V  
  struct result_2 M; zRf3S  
  { : ` F>B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eHv~?b5l  
} ; KGi@H%NN  
} ; DWJ%r"aN  
~'fa,XZ<  
BO[Q"g$Kon  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X_s;j5ur  
#CV(F$\1{  
下面我们来剥离functor中的operator() 2)RW*Qu;+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ABhza|  
4)2*|w  
return l(t) op r(t) Ms1\J2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) * V W \  
return op l(t) ygpC1nN  
return op l(t1, t2) d;lp^K M  
return l(t) op MBcOIy[&A  
return l(t1, t2) op XP2=x_"y  
return l(t)[r(t)] 2!68W X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +6<MK;  
LDV{#5J  
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: \07Vh6cj  
单目: return f(l(t), r(t)); r\],5x'xSu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~R)w 9uq  
双目: return f(l(t)); 0 {{7"  
return f(l(t1, t2)); ]CC~Eo-%-  
下面就是f的实现,以operator/为例 w?M*n<) O  
+\Q6Onqr  
struct meta_divide .E;6Xx_+r  
  { 7M;Y#=sR  
template < typename T1, typename T2 > 8x,;B_Zu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9U}EVpD  
  { (-dJ0!  
  return t1 / t2; qwFn(pK[  
} m$LZ3=v%8  
} ; W\~ZmA.  
"r"]NyM  
这个工作可以让宏来做: R<UjhCvx.  
aE{b65'Dt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "6KOql3  
template < typename T1, typename T2 > \ Cc Ni8Wg_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sef!hS06  
以后可以直接用 't)j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fE7WLV2I>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 eA4*Be;9e  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m(OBk;S~   
k}T~N.0  
jHz]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gP1$#KgU  
s vo^#V~h'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;prp6(c  
class unary_op : public Rettype `}Q;2 F  
  { 5,Q('t#J  
    Left l; 8#Z$}?W  
public : e:7aVOm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q^39Wk@  
uDoSe^0  
template < typename T > fs)O7x-B(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9(X *[X#  
      {  %;W8;  
      return FuncType::execute(l(t)); -;~_]t^a  
    } wkm SIN:  
^E:;8h4$9  
    template < typename T1, typename T2 > .!6ufaf$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T3?kabbF  
      { N@d4)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); in+`zfUJ9  
    } {?L}qV  
} ; JK_$A;Q  
&P+cTN9)  
4P:vo$Cy  
同样还可以申明一个binary_op Sr+1.77}  
=)I{KT:y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O/-OW: 03  
class binary_op : public Rettype 3QR-8  
  { 3K0J6/mc  
    Left l; fV5#k@,")  
Right r; 15s?QSKj  
public : 1gm{.*G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V&}Z# 9Dx  
f Fz8m  
template < typename T > jcG4h/A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7olA@;$  
      { DHJnz>bE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4PF4#  
    } X|q0m3jt  
rU~"A  
    template < typename T1, typename T2 > GYs4#40  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4%6Q+LS']Q  
      { 1b D c ct  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]D]K_`!K  
    } ;;`KkNys m  
} ; <_Lo3WGwc  
)eG&"3kFe!  
oDP|>yXC)  
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 }`g*pp*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Anm5Cvt;i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ux<h` s  
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。 Fwqv 1+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z"H%Y 8  
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。。。 Ud9\;Qse  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]E3g8?L  
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) ;kFp)*i  
下面是修改过的unary_op 23fAc"@ B  
9"aTF,'F/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G^OSXf5  
class unary_op M<L<mP}  
  { i@;a%$5  
Left l; u}h'v&"e,  
  tvH)I px  
public : >L(F{c:  
VuR BJ2D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x$p\ocA  
J+4uUf/d!  
template < typename T > Q:LuRE!t  
  struct result_1 Umd!j,  
  { S:j0&*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Xo f;)Z^  
} ; ";xEuX  
A y`a>:p  
template < typename T1, typename T2 > <w A_2S Y  
  struct result_2 $k?L?R1  
  { >*(>%E~H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M]{!Nx  
} ; sd6Wmmo  
#}Cwn$  
template < typename T1, typename T2 > 0t&H1xsxX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sg y  
  {  \X`P W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^ Q}1&w%  
} zhe5i;M  
-I*A  `M  
template < typename T > kr/h^e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const loB/w{r*x  
  { WI9.?(5q  
  return OpClass::execute(lt(t)); i_@RWka<  
} i@6 /#  
r]S9z  
} ; ,ym;2hJ  
 %!S  
!RD,:\5V  
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 4s8E:I=K  
好啦,现在才真正完美了。 ^`7t@G$ D  
现在在picker里面就可以这么添加了: t<7WM'2<y  
7 AiCQWf9  
template < typename Right > [ b W=>M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `3KprpE8v  
  { L_r & 'B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CvJm7c  
} ^m=%Ctu#  
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。 >KPJ74R  
kA_ 3o)J  
yM2&cMHH~  
l_%~X 9"  
l.juys8s  
十. bind 85 hYYB0v  
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。 jJvNN -^  
先来分析一下一段例子 Y P c<  
8iNAs#s  
o~K2K5I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -(.7/G'Vk>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 57>ne)51  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _XZ=4s  
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。 h"ylpv+  
我们来写个简单的。 OKVYpf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {+:XVT_+  
对于函数对象类的版本: &>{>k<z  
sdWl5 "  
template < typename Func > :ct+.#  
struct functor_trait j1 <1D@UO  
  { {p 0'Lc<3n  
typedef typename Func::result_type result_type; l/^-:RRNKi  
} ; 895 7$g  
对于无参数函数的版本: v~Qy{dn P  
zTB9GrU  
template < typename Ret > E2|iAT+=.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > obq}#  
  { M<unQ1+wh  
typedef Ret result_type; +a-@ !J~:  
} ; -/%jeDKp  
对于单参数函数的版本: Jf$wBPg  
pG6-.F;  
template < typename Ret, typename V1 > ~S6{VK.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B6\VxSX4{  
  { (Y)h+}n5N  
typedef Ret result_type; ?m1$*j  
} ; ]LTc)[5Zj  
对于双参数函数的版本:  uN 62>  
%ZyPK,("  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1,QZnF!.x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z-5#bOABW  
  { 0)5Sx /5'  
typedef Ret result_type; 17)M.(qmuP  
} ; 5-HJ&Q  
等等。。。 kVnyX@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b]BA,D 4  
7V (7JV<>  
template < typename Func > =bWq 3aP)P  
struct func_return }!V<"d,!  
  { %}X MhWn{  
template < typename T > }dJ ~Iy  
  struct result_1 8 -;ZPhN&  
  { 3gy;$}Lq T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NRSse"  
} ; QV$dKjMS  
B5HdC%8/}  
template < typename T1, typename T2 > vXyo  
  struct result_2 f+Medc~  
  { xm5FQ) T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0t?<6-3`/  
} ; K=TW}ZO  
} ; i%PHYSJ.  
YBIe'(p  
MIF[u:&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Az9J{)  
&6=ZT:.6Te  
template < typename Func, typename aPicker > #0^3Wm`X;  
class binder_1 \BaN5+ B6  
  { ' ,`4 U F  
Func fn; J7;n;Mx  
aPicker pk; V C'-h~  
public : !a(qqZ|s  
0Y*gJ!a  
template < typename T > {mnSTL`  
  struct result_1 dG>Wu o  
  { |/=p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q EGanpz  
} ; ({ kGK0  
S aet";pf`  
template < typename T1, typename T2 > H0 n@kKr  
  struct result_2 Qfu*F}  
  { 2G5!u)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ku9F N  
} ; X/,1]  
gc7:Rb^E5t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Rn(F#tI  
I+?$4SC  
template < typename T > :'rZZeb'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FJ,\?ooGf  
  { *5'6 E'  
  return fn(pk(t)); >\x_"oR  
} pD_eo6xX  
template < typename T1, typename T2 > |DPpp/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _& Uo|T  
  { M(WOxZ8  
  return fn(pk(t1, t2)); `(Q_ 65y  
} bc=u1=~w  
} ; VueQP|   
@1-GPmj-  
d>b,aj(  
一目了然不是么? NT9- j#V  
最后实现bind  !QW 0  
_ KhEwd  
]#-/i2-K  
template < typename Func, typename aPicker > i 2} =/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5A]LNA4i  
  { `MYKXBM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m>-^ K  
} u3i| }`  
"ko?att~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M3;v3 }z<-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ? ]:EmP  
g yH7((#i  
十一. phoenix ?)o4 Kt'h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t k/K0u  
>;&V~q:di  
for_each(v.begin(), v.end(), {p*hNi)0  
( yH"$t/cU"R  
do_ i&'^9"Z)O  
[ [F V=@NI  
  cout << _1 <<   " , " CbH T #  
] $h]Y<&('G  
.while_( -- _1), uZ`d&CEh  
cout << var( " \n " ) xBE RCO^  
) UFIAgNKl  
); qqt.nrQ^  
NZ+?Ydr8k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 'oHOFH9:{b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k E#_Pc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L[D/#0qp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;$tv8%_L[  
q~' K9  
Jyz$&jqyr'  
template < typename Cond, typename Actor > EBDC'^  
class do_while $7gB&T.x  
  { uM#U!  
Cond cd; J,0WQQnb  
Actor act; q%kj[ZOY$]  
public : 7MuK/q.  
template < typename T > o!l3.5m2d  
  struct result_1 3VRZM@i  
  { Eagmafu  
  typedef int result_type; B-ri}PA  
} ; ZaUcP6[h  
?m9UhLeaS=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Va/@#=,q]  
K,C $J I  
template < typename T > ^2;(2s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hA1gkEM2o  
  { {7![3`%7  
  do {?>bblw/d  
    { AR+\uD=\I-  
  act(t); s?G'l=CcKu  
  } sAjKf\][  
  while (cd(t)); 5nxS+`Pn.)  
  return   0 ; N9JgV,`  
} Xx y Bg!R  
} ; & L.PU@  
XC/]u%n8](  
X\3 ,NR,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LcpyW=)}"V  
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。 n2y/zP>TC  
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*vpQBbu  
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。 d[>N6?JA/  
下面就是产生这个functor的类: +zVcOS*-  
+.gf]|  
sQ>B_Y!  
template < typename Actor > b!^M}s6  
class do_while_actor =@1R ozt  
  { ;*)fO? TG)  
Actor act; e0|_Z])D  
public : e1 {t0f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B~_,>WG  
cpF1XpvT  
template < typename Cond > |?fW!y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CNpe8M=/3  
} ; HV$9b~(  
z7@(uIl=X  
Ah"'hFY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4*D fI  
最后,是那个do_ Kixr6\  
Q0L@.`~  
m>abK@5na  
class do_while_invoker 7{K i;1B[w  
  { &Xn8oe  
public : V'Z&>6Z  
template < typename Actor > 68J 9T^84  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 94p:|5@  
  { /mMAwx  
  return do_while_actor < Actor > (act); F; MF:;mM  
} M8#*zCp{5  
} do_; !HdvCYB>  
1o;g1Z/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n2jvXLJq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r{_B:  
最后来说说怎么处理break和continue V &mH#k  
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。 0U~;%N+lv  
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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