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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ek)rsxf1A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %t_'rv  
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, ruagJS)+  
x%X3FbF]  
&H# l*  
\_.'/<aQ  
  class filler mL1ZSX o!  
  { 1R-0b{w[  
public : Y_*KAr'{P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @GAj%MK$  
} ; 'dwsm7Xd  
5L6.7}B  
9*iVv)jd  
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: 1N _"Mm{  
[uqr  
Q']'KU.  
E7h@c>IK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0*:n<T9  
h(q4 B~  
lg-`zV3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (1S9+H>g  
>;G_o="X  
L`M{bRl+1  
oa+'.b~  
二. 战前分析 ui8$F "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。 <8%+-[(  
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 vH6(p(l  
>7a ENKOg:  
j*8Ze!^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %zc.b  
  /* --------------------------------------------- */ !pe[H*Cy  
vector < int *> vp( 10 ); XKp(31])  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2 br>{^T  
/* --------------------------------------------- */ r8R7@S2V'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n)cc\JPQ  
/* --------------------------------------------- */ UV%o&tv|<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b^[>\s'  
  /* --------------------------------------------- */ :F5(]g 7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~xam ;]2  
/* --------------------------------------------- */ )`k+Oyvi<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G8F;fG N  
e{2Za   
0F!Uai1  
or ~@!  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7g8\q@',  
1._1, _2是什么? SN[yC  
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。 $hJ 4=F  
2._1 = 1是在做什么? ]nV_K}!w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 jMWTNZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !K_<7iExI\  
!U5Cwq  
 svo%NQ  
三. 动工 h Q Att  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GXx'"SK9  
aG"  
)jI4]6  
6UN{Vjr%`  
template < typename T > (q 7;/n  
class assignment t re`iCH~  
  { ]%7m+-h@  
T value; Yo5ged]i  
public : N+R{&v7=F%  
assignment( const T & v) : value(v) {} +CEt:KQ   
template < typename T2 > #I ,c'Vj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %D7^.  
} ; /ORK9 g  
KPK`C0mg@k  
|<]wM(GxE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %RIu'JXi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U GOe(JB  
4`CO>Q  
(s1iYK  
F":dS-u&L  
  class holder 1:h(8%H@"  
  { y#ON=8l  
public : _n*gj-  
template < typename T > i+-=I+L3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qk&BCkPT  
  { " H=fWz5z  
  return assignment < T > (t); VF-[O  
} ojWf]$^y}  
} ; l9 rN!Q|  
>Y3zO2Cr  
Pw Amnk !  
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: a<pEVV\NB~  
h 1j1PRE  
  static holder _1; aIfB^M*c5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 } F*=+n  
IxlPpS9Wx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R;/LB^X]  
而不用手动写一个函数对象。 2zjY|g/  
D1fUEHB}A8  
)A;jBfr  
fK4O N'[R:  
四. 问题分析 Xp|$z~  
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。 Df $Yn  
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。 z_&T>ME  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x6yO2Yo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /X\:3P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z!?T&:  
j~ qm5}  
五. 问题1:一致性 G#^6H]`[J:  
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?| w^$$'5=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dfeN_0` -  
B<!wh  
struct holder /3`fO^39Ta  
  { # WL5p.  
  // No/D"S#  
  template < typename T > Zvz}Z8jW  
T &   operator ()( const T & r) const JZNvuPD   
  { GsWf$/iC:  
  return (T & )r; BI6`@}%7>  
} 6nk.q|n:g  
} ; oA ]F`N=  
# f{L;  
这样的话assignment也必须相应改动: ,Hc,]TPC4  
?7*J4.  
template < typename Left, typename Right > P$A'WEO'  
class assignment |SsmVW$B|  
  { C Yk"  
Left l; Of$gs-  
Right r; wMiRN2\^  
public : zL:k(7E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |VX0o2  
template < typename T2 > H`U>ZJ.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6FI`0j=~  
} ; /%^^hr  
3D rW[\  
同时,holder的operator=也需要改动: yH@2nAn  
EO.}{1m=hx  
template < typename T > x8h=3e$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FiNB$A  
  { Q"{Q]IT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V_Y2@4  
} MW.,}f  
cNuBWLG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 '~Gk{'Nx"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZP7wS  
`l}r&z(8  
return l(rhs) = r; K}Pi"Le@W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0bMbM^xV6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T+<OlXpL  
o,y {fv:ki  
template < typename Tp > /\uW[mt  
class constant_t |Q~5TL>b  
  { :sb+jk  
  const Tp t; "C%* 'k  
public : ;hU~nj+{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZGWZ2>k  
template < typename T > kv/mqKVr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A v%'#1w<"  
  { h|&qWv  
  return t; so\8.(7n  
} c"@,|wCUi  
} ; N%+C5e<  
[kg*BaG:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QW"BGg~6c  
下面就可以修改holder的operator=了 0\^K\J ,.  
Uv /?/;si  
template < typename T > 9ioV R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const umj5M5oe3  
  { +QVe -  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fxk6q$'  
} DC%H(2  
+aIy':P  
同时也要修改assignment的operator() >5=uq _QY  
wrt^0n'r)c  
template < typename T2 > erZ%C <  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I!-5 #bxD  
现在代码看起来就很一致了。 BnLE +X  
;F'/[l{+  
六. 问题2:链式操作 ;*EPAC+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lvZ:Aw r  
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。 Ni 5Su  
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。 o.H(&ex|  
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。 oT27BK26?h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p=U5qM.O  
:Qra9; Y  
template < typename T > o5eFLJ6  
struct result_1 Nl`8Kcv  
  { E; Z1HF R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @#5PPXp  
} ; u~a@:D/F{G  
VN9C@ ;'$  
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: /SZg34%  
'xY@ I`x  
template < typename T > Arb-,[kwN  
struct   ref KFMEY\6\h  
  { X>y6-%@  
typedef T & reference; b}#ay2AR  
} ; KZ)p\p<1  
template < typename T > K2R[u#Q  
struct   ref < T &> {n>W8sN<  
  { pI|H9  
typedef T & reference; BWN[>H %S  
} ; %@Ty,d:;=  
(Q09$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FO5'<G-  
Xz, sL  
template < typename T > +b]+5!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <+c6CM$#}V  
  { SNK _  
  return l(t) = r(t); B}y-zj; T  
} 6- @n$5W0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;eeu 9_$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f#9\&-h e0  
5#U*vGVT  
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 UF00K1dbz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,HQaS9vBQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0vRug|}k#%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aGz <Yip  
最后的布局是: UE9r1g`z  
                Add b 64~Y|8  
              /   \ l1qWl   
            Divide   5 a_0G4@=T  
            /   \ ES#K'Lf  
          _1     3 }TCOm_Y/qL  
似乎一切都解决了?不。 E|Lv_4lb=  
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。 %r*zd0*<n1  
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。 c|'hs   
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: }~RH!Q1  
,4wZ/r> d  
template < typename Right > :!f1|h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OW12m{  
Right & rt) const b}[W[J}`  
  { Sgt@G=_o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .{1MM8 Q  
} PiRbdl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #'-L`])7uw  
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。 v5 yOh5  
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。 R3$K[Lv,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 huau(s0um  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^r<bi%@C$  
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? rtz%(4aS  
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: X192Lar  
F_$K+6  
template < class Action > v?7.)2XcX  
class picker : public Action f&S,l3H<  
  { h.6yI  
public : 7='M&Za  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U9KnW]O%"  
  // all the operator overloaded ;Vad| -  
} ; K6.*)7$#  
"(+ >#  
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。 m*BtD-{  
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: K/y#hP  
'lU9*e9  
template < typename Right > @,-xaZ[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $e! i4pM  
  { l\yFx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U&6!2s-  
} B=/*8,u  
8yH) 8:w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bYEq`kjzc  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~T')s-,l,:  
5 s>$  
template < typename T >   struct picker_maker zX!zG<<K  
  { A}b<Lg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; otXB:a  
} ; P(W7,GD,k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /R< Q~G|\  
  { ipEsR/O  
typedef picker < T > result; *fq=["O  
} ; Ywf.,V  
|/g\N, ]  
下面总的结构就有了: Zjt3U;Y  
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。 j+n1k^jC  
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。 7:1c5F~M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EY(@R2~#J  
至此链式操作完美实现。 9 z,?DBMvc  
J*8fGR%  
i8nCTW  
七. 问题3 $+sNjwv^F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 N"b>]Ab] ;  
M[0@3"}}  
template < typename T1, typename T2 > w*ig[{ I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ftm%@S?  
  { YXJjqH3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ' hL\xf{  
} v!ULErs  
gJ>?<F;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 74%,v|  
aF$HF;-y  
template < typename T1, typename T2 > Z8Fbx+~"  
struct result_2 0 )#5_-%  
  { CCX\"-C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }abM:O "Y  
} ; Ku_`F2Q  
<Ja>  
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? ,k/*f+t  
这个差事就留给了holder自己。 p~28?lYv  
    -lyT8qZ:(  
4.7ePbk[E  
template < int Order > S"w$#"EJA  
class holder; kzGD *  
template <> RaAi9b[/S  
class holder < 1 > O'" &9  
  { `7Ni bZX0  
public : dKw* L|5  
template < typename T > B5!$5 Qc  
  struct result_1 4)iSz>  
  { :t]YPt  
  typedef T & result; Fy<dk}@  
} ; k oC2bX  
template < typename T1, typename T2 > ~xu<xy@E  
  struct result_2 K!k,]90Ko  
  { JcZs\ fl9  
  typedef T1 & result; ?G1-X~Z8  
} ; w/N.#s^  
template < typename T > G;FY2;adK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q?&vV`PG5  
  { -.1x!~.jX  
  return (T & )r; (eN\s98)/  
} 0,nDyTS^  
template < typename T1, typename T2 > F`U%xn,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uU6+cDp  
  { 7[:9vY  
  return (T1 & )r1; c0u!V+V%  
} f>5{SoM  
} ; $\$5::}r  
b3x!tuQn  
template <>  8OZc:/  
class holder < 2 > U=p,drF,A  
  { [a 5L WW  
public : NZ'S~Lr   
template < typename T > ~j mHzF kQ  
  struct result_1 ld4QhZia  
  { I1 j-Q8  
  typedef T & result; R\MM2_I  
} ; N/Z3 EF_  
template < typename T1, typename T2 > A--Hg-N|  
  struct result_2 YQiTx)_  
  { VLc=!W}  
  typedef T2 & result; mTW0_!.  
} ; $TL~SVHj;{  
template < typename T > DTt/nmKAqJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #~q{6()e:  
  { mKPyM<Q  
  return (T & )r; L\5j"] }`  
} Ezm ~SY  
template < typename T1, typename T2 > .ev'd&l.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^$24231^  
  { ' V;cA$ $  
  return (T2 & )r2; .3A66 O~zT  
} I' ej?~  
} ; \QstcsEt  
l[l('-f  
SPe Se/  
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> >。 6YQ&+4   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1-1x,U7w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8k]'P*9ulz  
jhUab],  
return l(i, j) = r(i, j); pA+W 8v#*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) //\ORJd  
(+38z)f  
  return ( int & )i; {$HW_\w  
  return ( int & )j; &|IY=$-  
最后执行i = j; ^{_`jE  
可见,参数被正确的选择了。 b"t!nfgo  
$VhUZGuG>  
,;'9PsIS^  
v}IkY  
ngcXS2S_  
八. 中期总结 jtV{Lf3<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j>+x|!k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +T+f``RcK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =E8lpN'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g9H~\w  
Ix^xL+Tm  
j Aw&5,  
B5IS-d  
B8'" ^a^&-  
~C{d2i  
九. 简化 ~#&bDot  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +g<2t,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ync2X{9D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v-3In\T=^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jmmm0,#D  
  +-*/&|^等 bg*4Z?[dd  
2. 返回引用。 G?{BVWtl}  
  =,各种复合赋值等 l&(,$RmYp  
3. 返回固定类型。 07DpvhDQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4$+1jjC]>~  
4. 原样返回。 8 =FP92X  
  operator, KTD# a1W  
5. 返回解引用的类型。 "~9 !o"  
  operator*(单目) ;WC]Lf<Z^  
6. 返回地址。 29 L~SMf  
  operator&(单目) r+217fS>  
7. 下表访问返回类型。 KcglpKV`  
  operator[] E5UI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xa.Qt.C  
  operator<<和operator>> p\wE})mu  
~&[Wqn@MZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 **d3uc4y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lV: R8^d  
%'nM!7w@I  
template < typename Left > }xn\.M:ic  
struct value_return V{p*N*  
  { + O=wKsGD  
template < typename T > F``$}]9KHD  
  struct result_1 #Sr_PEo _  
  { -LJbx<'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I#zrz3WU  
} ; %kS+n_*  
U,yU-8z/  
template < typename T1, typename T2 > $(H%|Oyn  
  struct result_2 -~~"}u  
  { -tAdA2?G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mVg-z~44T  
} ; <LIL{g0eX  
} ; UJ 1iXV[h"  
hW$B;  
n$g g$<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %<CahzYc6  
Wp`wIe6  
下面我们来剥离functor中的operator() _(&^M[O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XMd-r8yYr  
N W :_)1  
return l(t) op r(t) vcy}ZqWBO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NDEltG(  
return op l(t)  ~Jrtm7  
return op l(t1, t2) ]y>)es1  
return l(t) op Q"n*`#Yt'  
return l(t1, t2) op +pZ, RW.D  
return l(t)[r(t)] ~0,Utqy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \/g.`Pe  
o_p#sdt"  
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: Fd*)1FQKT  
单目: return f(l(t), r(t)); <[ />M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :^tw!U%y1  
双目: return f(l(t)); j-8v$ 0'  
return f(l(t1, t2)); M>VT$!Lx  
下面就是f的实现,以operator/为例 S Cs@Q  
T3,"g=  
struct meta_divide 8Eyi`~cAiH  
  { 1O>wXq7q  
template < typename T1, typename T2 > \ce (/I   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :p0|4g  
  { :'9%~q.D4  
  return t1 / t2; HpSmB[WF  
} ~CgKU8  
} ; {L5!_] 6  
hqIYo .<  
这个工作可以让宏来做: N=^{FZ  
Gx ci  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `mXbF  
template < typename T1, typename T2 > \ D1o<:jOj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k #y4pF_  
以后可以直接用 ;UTT>j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) REUWK#>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 wYQTG*&h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mr dG- t(k  
y! he<4  
r|wB& PGW  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P,r9  <  
y|f`sBMM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aG.j0`)%  
class unary_op : public Rettype 2A7g}V  
  { 99w;Q 2k  
    Left l; ++d(}^C;  
public : 2?9 FFlX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0g}+%5]yg  
64;F g/t  
template < typename T > <7N8L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qR^KvAEQSo  
      { \g< 9_  
      return FuncType::execute(l(t)); 4A6D>ChB'E  
    } Vw.c05x  
X~|P  
    template < typename T1, typename T2 > )nmLgsg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ):OGhWq  
      { 86igP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~CiVLS H=  
    } ~L$B]\/A5  
} ; _i{$5JJ+K2  
S`HshYlE q  
m99j]w r~c  
同样还可以申明一个binary_op =!u9]3)  
Rj 2N+59rg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /cHd&i,>  
class binary_op : public Rettype [ lZo'o  
  { SQ!wq  
    Left l; ^Yz.,!B[  
Right r; Q;{[U!\:  
public : gZ%wm Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,_;+H*H>"  
iJ.P&T9  
template < typename T > `X[L62D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R|aA6} /I  
      { n!=%MgF'*p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H }w"4s  
    } ReE-I/n8f  
rvO7e cR"  
    template < typename T1, typename T2 > gM_z`H 5[!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R\k= CoJJ  
      { par| j]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gI8r SmH  
    } &Fo)ea  
} ; vJ5`:4n"  
d'ddxT$GG  
pgT{#[=>  
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 N8:?Z#z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P:t|'t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4%2QF F @  
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。 95^w" [}4Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ga^O]yK  
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。。。 Jis{k$4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -wlob`3  
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) D:'|poH  
下面是修改过的unary_op 'R8VCj  
?rXh x{vD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `ysPEwA|  
class unary_op ya{vR* '~  
  { fHYEK~!C04  
Left l; g*\u8fpRq  
  Wcn3\v6_  
public : ' ^gF  
~;#J&V@D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +pc_KR  
]oP2T:A  
template < typename T >  ^"K  
  struct result_1 u*{hXR-"  
  { ?/)Mt(p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +[`N|x<  
} ; D|9C|q  
d /&aC#'B  
template < typename T1, typename T2 > $4'I 3{$  
  struct result_2 A,e/y  
  { %m!o#y(hD`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k=H{gt  
} ; }b2U o&][  
\bqNjlu  
template < typename T1, typename T2 >  S20x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FIlw  
  { IV;juFw}G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); inZMq(_@$  
} $iDatQ[  
Y1+4ppZ  
template < typename T > ^i&/k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t*zve,?}  
  { AUcq\Ys  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q#urx^aw  
} !Qjpj KRy  
.}kUD]pW  
} ; HI#}M|4n  
yfiRMN"2  
je9[S_Z:Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug qi`*4cas*A  
好啦,现在才真正完美了。 ?+D_*'65D  
现在在picker里面就可以这么添加了: X|L.fB=  
%;^[WT`,  
template < typename Right > H.XD8qi3W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LPb43  
  { MG[?C2KA/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); idvEE6I@  
} 'SY jEhvw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #l2wF>0  
4?><x[l2{  
&E.0!BuqV  
6vro:`R ?  
dE_BV=H{  
十. bind ]2QZ47  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RR{]^g51  
先来分析一下一段例子 :35J<oG  
k`Ab*M$@Xs  
JMuUj_^}7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A;1<P5lo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !-2nIY!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .=3Sm%  
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。 lEQ 63)Z  
我们来写个简单的。 ppN96-]^0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BqvOi~ l  
对于函数对象类的版本: !O@qqg(>  
,8;;#XR3  
template < typename Func > 3lM mSKN  
struct functor_trait .(VxeF(v_k  
  { @{@x2'-A  
typedef typename Func::result_type result_type; ;EW]R9HCH  
} ; 9Wb9g/L  
对于无参数函数的版本: d~g  
{[hV ['Awv  
template < typename Ret > 7 '2E-#^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {{ R/:-6?@  
  { cm%QV?  
typedef Ret result_type; c;Hf+n  
} ; $f_;>f2N  
对于单参数函数的版本: 7Nh6 `  
0 !E* >  
template < typename Ret, typename V1 > 28d:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lD6hL8[  
  { 1'"o; a]k/  
typedef Ret result_type; kR%CSLOVy  
} ; <#7}'@  
对于双参数函数的版本: nrUrMnlg  
r5(OH3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6>%)qc$i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9:!n'mn  
  { _;yp^^S  
typedef Ret result_type; )Y\},O  
} ; }bIEWho  
等等。。。 -qs.'o ;2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FxKH?Rl  
FnP/NoZa>  
template < typename Func > 1mJBxg}(  
struct func_return `;(/W h  
  { s_.q/D@vu  
template < typename T > M98dQ%4I  
  struct result_1 [m|\N  
  { rD%(*|Y"c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uCNQ.Nbf C  
} ; !z{bqPlFGG  
*;m5^i<,;S  
template < typename T1, typename T2 > xHJ+!   
  struct result_2 /6gqpzum4  
  { )KaQ\WJ:   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zu$f-_"  
} ; bNFX+GA/  
} ; 59$mfW o>  
7_E+y$i=  
e&8pTD3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  3iV/7~ O  
W7l/{a @  
template < typename Func, typename aPicker > *VIM!/YW  
class binder_1 e l'^9K  
  { 6y%BJU.I  
Func fn; UI<'T3b  
aPicker pk; hs2f3;)  
public : (vz)GrH>  
:?@d\c '  
template < typename T > y:iE'SRRK6  
  struct result_1 VpWax]'  
  { A8e b{qv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [9z<*@$-  
} ;  _"%d9B  
^KF  
template < typename T1, typename T2 > $*xnq%A  
  struct result_2 Z #w1,n88  
  { I = qd\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W5 fO1F  
} ; R|$=Pfg~4  
}&y>g0$@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m3F.-KPO  
}-V .upl  
template < typename T > <Sm =,Sw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , j'=sDl  
  { AjAmV hq  
  return fn(pk(t)); &ad9VB7  
} MZn7gT0  
template < typename T1, typename T2 > ?lR)Hi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +SrE  
  { ^5 F-7R8Q  
  return fn(pk(t1, t2)); {KeHqM}e  
} EK@yzJ%  
} ; KP _=#KD  
H#m)`=nZSZ  
x2Y1B  
一目了然不是么? H<}<f:  
最后实现bind 0>H<6Ja  
ItYG9a  
/A_</GYs  
template < typename Func, typename aPicker > A. U<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]pB0bJAt  
  { q jDW A'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (66X  
} gLl?e8[F  
pF K[b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z+PSx'#}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _f|Au`7m  
DcSL f4A  
十一. phoenix ]'~'V2Ey  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1^!= J<`K;  
|]+m<Dpyr2  
for_each(v.begin(), v.end(), Arir=q^2  
( T"kaOy  
do_ mRj-$:}L  
[ rU<  H7U  
  cout << _1 <<   " , " x:xKlPGd  
] Ad@))o2  
.while_( -- _1), y\5V (Q\  
cout << var( " \n " ) /y@$|DI1  
) B(Y{  
); 0m7J'gm{  
%[lX  H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: r5lp<md  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor DXSZ#^,S[W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;NLL?6~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L9fhe,en  
H!Uy4L~>  
r.-NfK4  
template < typename Cond, typename Actor > =c-j4xna>  
class do_while JP!$uK{u  
  { AJt0l|F  
Cond cd; y"e'Gg2  
Actor act; 1'c!9  
public : {(D$ Xb  
template < typename T > X]C-y,r[M  
  struct result_1 kul&m|  
  { ~;UK/OZ  
  typedef int result_type; )uwpeq$j7l  
} ; {* >$aI  
^5=}Y>EJO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >AN`L`%2  
fU>"d>6!S  
template < typename T > $o/ ?R]h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J:#B,2F+^  
  { VG2TiR1  
  do D?@330'P9C  
    { KNIYar*3  
  act(t); vq(@B  
  } "4`h -Y  
  while (cd(t)); c#u-E6  
  return   0 ; NjYpNd?g  
} KSh<_`j  
} ; 3z\:{yl  
,_u8y&<|I  
ThJLaNS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4xtbP\=   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }k\a~<'X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 U>:CX XHRt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `U2Z(9le  
下面就是产生这个functor的类: #jA|04w  
|5e/.T$  
-$dnUXFsj[  
template < typename Actor > RBt"7'  
class do_while_actor `+1*)bYxU  
  { S@N&W&W#~  
Actor act; 3|9) A+,#  
public : =;dupz\7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n U$Lp`  
aina6@S  
template < typename Cond > &IXr*I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sKn>K/4JZ  
} ; :E4i@ O7%  
cU%#oEMf<  
uZm<:d2%)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  <gf:QX!  
最后,是那个do_ 2NIK0%6  
;oob TW{  
RX?Nv4-  
class do_while_invoker Zp- Av8  
  { g 4Vt"2|  
public : 1swh7  
template < typename Actor > /~J#c=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0/{-X[z  
  { S3)JEZi  
  return do_while_actor < Actor > (act); S U2`H7C*  
} 6M+~{9(S  
} do_; *=@Z\]"?  
;&Eu< %y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |=jgrm1yj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p_B,7@Jl  
最后来说说怎么处理break和continue gOgG23 x  
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。 Qi6vP&  
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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