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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gb+iy$o-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :}'5'oVG  
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, $p:RnH\H1  
vy&'A$ H  
sG{fxha  
'/8{Mx+  
  class filler C{( &Yy"  
  { pURtk-Fr2  
public : 5My4a9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Od_xH  
} ; ""$vaqt  
g>` k9`  
LtIp,2GP&_  
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: * -uA\  
uH*moVw@5  
$eHYy,,  
}C-K0ba7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .n$c+{  
4Z8FLA+T,  
FM$$0}X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jN))|eD0x  
{txW>rZX  
kjAARW  
&:Q^j:  
二. 战前分析 )oqNQ'yZ  
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。 ?APzb4f^W  
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  FZL"[3  
Gak@Z!|  
X83,f CCl5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O2xbHn4  
  /* --------------------------------------------- */ 3dO~Na`S  
vector < int *> vp( 10 ); 4eVQO%&2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wo)$*?  
/* --------------------------------------------- */ mok94XuK)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hTfq>jIB_  
/* --------------------------------------------- */ X~UrAG}_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DVJuX~'|!  
  /* --------------------------------------------- */ HSwC4y}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BD.&K_AW  
/* --------------------------------------------- */ 74_':,u;]~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V.w L  
jVlXB6[-  
^VI\:<\{  
r+=%Ag  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3~q#P   
1._1, _2是什么? >c`r&W.t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 uNKf!\Y  
2._1 = 1是在做什么? &/m0N\n?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 GG &J  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,#Pp_f<  
/,d]`N!  
C6"{-{H  
三. 动工 953GmNZ7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Six2{b)p  
QLxe1[qI  
h ?_@nQ!  
`}:pUf  
template < typename T > mX/'Fta  
class assignment :3N6Ej  
  { HXm&`  
T value; 3>>Ca;>$  
public : 1y3)ogL  
assignment( const T & v) : value(v) {} n\GN}?4  
template < typename T2 > x)R1aq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y(<+=  
} ; '}l7=r   
 o,rK8x  
<=~*`eWV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GX+Gqj.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %)ri:Qq  
 eC[G4  
:]icW ^%  
aH7@:=B  
  class holder 3mQ3mV:  
  { '7<^x>D|  
public : :jAsm[  
template < typename T > :FUxe kz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qo/pz2N  
  { .PD_Vv>C/>  
  return assignment < T > (t); B.A;1VE5  
} qP[_!C.  
} ; I)\{?LdHR  
nP&6i5s%  
xsIfR3Ze9  
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: e%km}mA  
5KNa-\  
  static holder _1; FKtG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z*R~dHr   
H'IxB[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !5qV}5  
而不用手动写一个函数对象。 w7E#mdW  
C).+h7{nd  
~OMo$qt`lP  
|H(i)yu"5'  
四. 问题分析 # uy^AC$  
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。 _b`/QSL  
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。 "r=p/"4D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J8B0H1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DaBy<pGb?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ol1J1Zg  
x*!*2{  
五. 问题1:一致性 ai<K6)  
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?| e6>[ZC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QFB2,k6jN  
_VB;fH$  
struct holder 4j}.=u*X7  
  { @X2zIFm  
  // : sG/  
  template < typename T > l1.eAs5U  
T &   operator ()( const T & r) const \qDY0hIv t  
  { Mr*CJgy  
  return (T & )r; SBaTbY0  
} ]5Q)mWF  
} ; CD. XZA[  
wHZ(=z/q  
这样的话assignment也必须相应改动: kT%m`  
fo=@ X>S  
template < typename Left, typename Right > pxI[/vS N  
class assignment BM9:|}\J65  
  { (tF/2cZk  
Left l; RWB]uHzE  
Right r; P_P~c~o  
public : V#B'm?aQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yjOZed;M  
template < typename T2 > k~2FlRoC^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tI  
} ; cpPS8V  
m2l0`l~T8  
同时,holder的operator=也需要改动: 9&HaEAme  
EUq6) K  
template < typename T > >CqZ75>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "^ aSONz  
  { 5k c?:U&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p m<K6I  
} _ t.E_K  
mqBX1D`e2  
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。 M=fhRCUB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ('`mPD,  
kaRjv   
return l(rhs) = r; *c( J4  
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。 W6)XMl}n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7H)tF&  
?IDkDv!na~  
template < typename Tp > DG=_E\"#  
class constant_t ; m:I  
  { PWV+ M@  
  const Tp t; !95Q4WH-@  
public : 3W[Ps?G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8SBa w'a  
template < typename T > )7m.n%B!5V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KhPDXY]!  
  { >w1jfpQ@t$  
  return t; U4lAo  
} QbYNL9%  
} ; BPy pA $  
AY]rQ:I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )LL.fPic  
下面就可以修改holder的operator=了 S,s") )A1  
(9)uZ-BF,  
template < typename T > [C3wjYi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U9Lo0K  
  { tbB.n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YCBUc<)  
} >qdRqy)DC  
+p-S36K~,7  
同时也要修改assignment的operator() RRtOBrIedI  
km}E&ao  
template < typename T2 > CbMClnF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $cGV)[KWp@  
现在代码看起来就很一致了。 'l1cuAP!+  
InG<B,/W?  
六. 问题2:链式操作 ^Uldyv/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K&&YxX~ 3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]2z Gb5s"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 NV^n}]ci  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?o d*"M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1! R:}r3t  
QjsN7h&%  
template < typename T > %Gjjl*`E  
struct result_1 ks8xxY  
  { F'55BY*!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tY?evsVgz  
} ; r+n hm"9  
>;X^+JH!)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: z.:IUm{z  
*%dWNvN4X  
template < typename T > h-@_.&P0e  
struct   ref )<L?3Jjt5  
  { e pAC%a  
typedef T & reference; M-5zsN  
} ; 4hV~ ir  
template < typename T > gjy:o5{vA*  
struct   ref < T &> WtbOm  
  { ld'Aaxl&  
typedef T & reference; ;4(FS  
} ; Q#I?nBin  
RTYhgq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |R>I#NO5  
_lG\_6oJ,  
template < typename T > D^2yP~(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K-7i4 ~  
  { UyOoyyd.  
  return l(t) = r(t); y &%2  
} j*1O(p+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 PciiDh~/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .sbV<ulbc  
&M+fb4:_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 b~m|mb$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z+x`q#ZQr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Og<UW^VR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 24/ ^_Td  
最后的布局是: n&}ILLc  
                Add #)$@Kvm  
              /   \ t>%J3S>'ZV  
            Divide   5 ' |K408i   
            /   \ ~D\ V!  
          _1     3 :S{+|4pH  
似乎一切都解决了?不。 [y$sJF7;I  
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。 TfqQh!Y  
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。 NpYzN|W:  
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: xn 4-^2  
hlTM<E  
template < typename Right > _cH 7lO[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c*x5t"{  
Right & rt) const )~[hf,R5S  
  { p'IF2e&z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "# BI"  
} a;e~D 9%1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [O(8iz v  
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。 ].<B:]:,  
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。 @I|gA  
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。 bT{iei]?  
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。 F]~>qt<ia  
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? Wi(Ac8uh  
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:  uvf}7  
O9]+Jd4W  
template < class Action > (lVHKg&U[  
class picker : public Action m339Y2%=  
  { -V)DKf"f  
public : }e*OprF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X,h"%S<c#H  
  // all the operator overloaded KPSHBv-#  
} ; ];1Mg  
m`Ver:{  
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。 8z h{?0  
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: ri k0F  
$Y5m"wySZ  
template < typename Right > d% :   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /^<Uy3F[p  
  { [q{[Avqf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S( r Fa  
} u4a(AB>S  
mxJ& IV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qE&R.I!o  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4R/cN' -  
"?UBW5nM#  
template < typename T >   struct picker_maker &z(E-w/S  
  { g",htYoEnj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [~<X|_L G  
} ; U6@Hgi>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B#T4m]E/  
  { 8vLaSZ="[  
typedef picker < T > result; ]hL `HP  
} ; t$lO~~atr  
zg2}R4h  
下面总的结构就有了: ?@i_\<A2  
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。 ]FNqNZ  
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。 sox0:9Oqnf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $Dm2>:Dmt  
至此链式操作完美实现。 OF)G 2>t  
'-7rHx  
Ej]:j8^W  
七. 问题3 "ebm3t@C  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Z4 +6'  
sV)) Z2sq  
template < typename T1, typename T2 > U\ Et  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xQ=sZv^M  
  { |99/?T-QW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eZMDtB  
} V6C*d:  
[Grd?mc#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %|:Gn)8  
OJGEX}3'  
template < typename T1, typename T2 > `"/s,"c:D  
struct result_2 *+ql{\am4N  
  { #Jo#[-r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uoM;p'  
} ; 8i=c|k,GL.  
>vPDF+u  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *?a rEYc8  
这个差事就留给了holder自己。 b!7*bFTt  
    69{BJ] q  
u._B7R&>  
template < int Order > `EUufTYi  
class holder; &]'{N69@d?  
template <> oWu2}#~z_  
class holder < 1 > W/3,vf1  
  { 7 )`U%}R  
public : ke sg]K  
template < typename T > 2+7r Lf`l  
  struct result_1 em+dQ15  
  { N<|_tC+ct  
  typedef T & result; G98P<cyD  
} ; wsnR$FhQ`  
template < typename T1, typename T2 > ok"v`76~f5  
  struct result_2 [zO:[i 7  
  { 9Q<8DMX^  
  typedef T1 & result; WPmH4L>T  
} ; `m.).Hda  
template < typename T > [<+A?M=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5v f?E"\r  
  { Vy:I[@6@+  
  return (T & )r; rfgkw  
} l$PSID  
template < typename T1, typename T2 > 3 ?1qI'5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (}W+W\.  
  { =z5'A|Wa=,  
  return (T1 & )r1; pO* $ '8L  
} D`?=]Ysz(  
} ; J3F-Yl|  
i|]Kw9  
template <> Ua>lf8w<  
class holder < 2 > &Hb;; Ic(  
  { 7*9a`p3w  
public : lTe7n'y^^  
template < typename T > KxZO.>,  
  struct result_1 `K,{Y_  
  { 8 z) K  
  typedef T & result; ~$GRgOn  
} ; PJq;OM|  
template < typename T1, typename T2 > yMU>vr  
  struct result_2 A{[joo  
  { NtuO&{}i  
  typedef T2 & result; dr|>P*  
} ; B}PT-S1l  
template < typename T > "$->nC.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3D"2yTM(  
  { |Va*=@&6J  
  return (T & )r; t<)Cbple\  
} :!SVpCt3  
template < typename T1, typename T2 > _GoV\wGKl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o$*aAgS+  
  { >UUcKq1M:  
  return (T2 & )r2;  ZA u=m  
} +VJS/  
} ; TzaR{0 1  
3pxZk%  
rBOxI  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :~I^ni  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zTgY=fuz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Fgx{ s%&-  
:y/1Jf'2f  
return l(i, j) = r(i, j); W'|NYw_B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z%)~s/2Rs  
N~""Lc&  
  return ( int & )i; p?uk|C2  
  return ( int & )j; "!V-@F$@N  
最后执行i = j; nx   
可见,参数被正确的选择了。 DFgQ1:6[  
?Uq;>  
-YDA,.Ic?  
F@8G,$  
N('=qp9  
八. 中期总结 [>2iz  
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: s6q6)RD"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I_1(jaY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I7@|{L1|FB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  ?z hw0  
9HsiAi*  
86*9GS?U(  
J!{t/_aw  
F@]9 oF  
6'{/Ote  
九. 简化 [P'"|TM[ ~  
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。 yt'P,m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @ 0'j;")XV  
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;7u0Yg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wc*jTip  
  +-*/&|^等 {Jna' eS  
2. 返回引用。 ~+A(zlYr~  
  =,各种复合赋值等 -wh?9 ?W  
3. 返回固定类型。 h SeXxSb:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?*zDsQ  
4. 原样返回。 l&/V4V-  
  operator, GM~Ek] 9C%  
5. 返回解引用的类型。 z#[PTqD-_  
  operator*(单目) L@5j? N?F  
6. 返回地址。 t)4><22of  
  operator&(单目) OH\(;RN*  
7. 下表访问返回类型。 Dru iiA  
  operator[] kF;N}O2?{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J dM0f!3  
  operator<<和operator>> rAn:hR{  
+]3kcm7B  
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。 *;&[q{hz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i_c'E;|  
khc1<BBsT  
template < typename Left > n5DS  
struct value_return fN_qJm#:$y  
  { P=[_W;->}  
template < typename T > 7es<%H  
  struct result_1 6~!QibA|P  
  { b8 ^O"oDrp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }@y(-7t  
} ; oH,{'S@q  
gTS} 'w{  
template < typename T1, typename T2 > @*9c2\"k  
  struct result_2 |AQU\BUj  
  { ` pYyr/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?u?Nhf %b  
} ; 3'7]jj  
} ; 8.!+Hm4  
Ud_7>P$a  
/h7u E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [;Y,nSw  
`0_,>Z  
下面我们来剥离functor中的operator() g5C$#<28  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5|jsv)M+  
-U{CWn3G  
return l(t) op r(t) = yFOH~_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |iA8aHFU  
return op l(t) &7XsyDo6  
return op l(t1, t2) Ei7Oi!1  
return l(t) op +8|9&v`  
return l(t1, t2) op Ox5Es  
return l(t)[r(t)] *N |ak =  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4;bc!> sfC  
 SDc8\ms  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LPeVr^  
单目: return f(l(t), r(t)); -N'wKT5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A>ve|us$  
双目: return f(l(t)); s&4&\Aq}x#  
return f(l(t1, t2)); ~>#?.f  
下面就是f的实现,以operator/为例 WfXwI 'y  
q@^^jlHP  
struct meta_divide x*sDp3f[*  
  { .0rTk$B  
template < typename T1, typename T2 > 8wrO64_NO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *3KSOcQ  
  { =fy\W=c  
  return t1 / t2; `6P2+wf1j~  
} aX2N Qq>s  
} ; R.\]JvqO  
1=h5Z3/fj  
这个工作可以让宏来做: iR!]&Oh  
c{IL"B6>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zm{`+boH<  
template < typename T1, typename T2 > \ AQ?;UDqU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nMJ( tQ  
以后可以直接用 f5Hv![x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >"+ ho  
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 `TYC]9  
(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。。。) lNsdbyV'  
D4N(FZ0~  
i6f42]Jy  
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 N^M6*,F,J  
)MF 4b ][  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dkx}}E:<  
class unary_op : public Rettype 44s 9\  
  { 01&@8z'E  
    Left l; yEos$/*u-N  
public : BaWU[*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ts% n tnvI  
+\*b?x  
template < typename T >  .^2.h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6<9}>Wkf  
      { X`3_ yeQc  
      return FuncType::execute(l(t)); PJ4/E  
    } F!phTu  
<d"nz:e  
    template < typename T1, typename T2 > &Z3%UOY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8f1M6GK?  
      { Bd 0oA )i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kBLFK3i  
    } 6"o=`Sq  
} ; c&P/v#U_  
1V9AnzwX  
E=CAWj\  
同样还可以申明一个binary_op MkHkM  
k<P`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *~YdL7f)J  
class binary_op : public Rettype /CH]'u^j  
  { a0+q^*\d\R  
    Left l; f_$hK9I  
Right r; x[$KZGK+GL  
public : a6gPJF[Jo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m+(g.mvK>  
vQp'bRR  
template < typename T > Zoc4@% n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4x&Dz0[[S  
      { <;yS&8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QVJpX;u  
    } Trs2M+r)  
'&hd^9]Lo  
    template < typename T1, typename T2 > d"IZt;s/,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Phk3Jv  
      { 2 S~(P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n.qT7d(  
    } IU5T5p  
} ; Yi,`uJKh  
V9SL96'[I  
S-}c_zbl;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,*dLE   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P 4t@BwU$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5jso)`IL  
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。 KO7&dM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9r+'DX?>  
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。。。 Zj-U^6^L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;/_htdj  
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) ^"p . 3Hy  
下面是修改过的unary_op -)^vO*b 0  
[*5]NNB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dt@c,McN|Q  
class unary_op (CRx'R  
  { ZfX$q\7  
Left l; 37kVJQcA1  
  {J izCUo_'  
public : Ha|}Oj  
MJqWc6{ n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J'sa{/ #  
De^:9<{jc  
template < typename T > ,b&h Lht  
  struct result_1 ZLxa|R7  
  { ~v;+-*t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CEI"p2  
} ; lH`TF_  
~G@YA8}  
template < typename T1, typename T2 > ?RS:I%bL  
  struct result_2 s5{=lP  
  { ,8Po _[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qe#5;#  
} ; _qf39fM;\  
\Z3K ~  
template < typename T1, typename T2 > (m,H 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ad>81=Z  
  { -*4*hHmb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YLQ0UeDN'  
} /P@%{y  
~`QoBZ.O&  
template < typename T > Uzzm2OS`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i(;`x  
  { =xIZJ8e  
  return OpClass::execute(lt(t)); jw=PeT|  
} K2yNI q_  
Y2QX<  
} ; J??AU0 vh  
y`buY+5l  
>*h+ N? m  
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 $~.YB\3  
好啦,现在才真正完美了。 NT*r7_e  
现在在picker里面就可以这么添加了: #O}}pF  
<A)M^,#o  
template < typename Right > XP?jsBE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D?1fY!C:r  
  { kJ FWk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /9G72AD!  
} Lcpe*C x-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4)8VmCW  
A)sYde(  
{m>ylE  
kaekH*m~  
*C5`LgeX  
十. bind IB[$~sGe  
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。 Pn">fWRCx  
先来分析一下一段例子 0dC5 -/+  
ZAgXz{!H(  
Blzvn19'h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @!f4>iUy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )/::i O&$:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j %gd:-tA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +,>%Yb =EA  
我们来写个简单的。 F,p0OL.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lfc&#G i3  
对于函数对象类的版本: w7?fJ")  
Y\-xX:n.\  
template < typename Func > ~/`/r%1/J  
struct functor_trait 1}DA| !~  
  { m g'q-G`\<  
typedef typename Func::result_type result_type; c("|xe  
} ; oM~y8O  
对于无参数函数的版本: jn V=giBu  
w7U]-MW6A*  
template < typename Ret > 32\.-v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aP  
  { t Y  
typedef Ret result_type; V[nPTYO4  
} ; g;63$_<  
对于单参数函数的版本: T(7`$<TQ  
29RP$$gR  
template < typename Ret, typename V1 > DQXUh#t\(]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?8V.iHJk  
  { b]4dmc*N+  
typedef Ret result_type; ux&"TkEp  
} ; #4'wF4DR@  
对于双参数函数的版本: pd'0|  
K4!-%d$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a'i Q("  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0!|d .jZI  
  { 0 jth}\9  
typedef Ret result_type; /]TNEU,K  
} ; &ry*~"xoh  
等等。。。 neI7VbH4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |qUGB.Q  
!'jq.RawP  
template < typename Func > ~ 1h#  
struct func_return :*''ci  
  { (G"'Fb6d  
template < typename T > :x\[aG9  
  struct result_1 6^"QABc  
  { w== BSH[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @N>7+ 4  
} ; 2^WJ1: A  
X,|8Wpi=  
template < typename T1, typename T2 > [MTd<@  
  struct result_2 F<* /J]  
  { K|7"YNohfG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G68KoM  
} ; i<Vc~ !pT  
} ; "<ZV'z  
AFz:%m  
]<f)Rf">:`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pr0X7 #_E5  
Yr9'2.%Q  
template < typename Func, typename aPicker > 9jkz83/+<  
class binder_1 Js,!G  
  { v/`D0g-uX)  
Func fn; *'/,  
aPicker pk; ?Z#N9Z~\  
public : '$tCAS  
r<`:Q]  
template < typename T > -N45ni87  
  struct result_1 A WR :~{  
  { .<hHK|HF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U: 9&0`k(  
} ;  >;fVuy  
Mg2+H+C~:  
template < typename T1, typename T2 > o7) y~ ke  
  struct result_2 boo361L  
  { hg)Xr5>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 11H`WOTQF  
} ; Y6jyU1>  
8?yIixhw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xVx s~p1  
gX}'b\zxC  
template < typename T > &tyS6S+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /UCBoQ$/]  
  { E)v~kC}7.  
  return fn(pk(t)); [EAOk=X  
} 7>Scf  
template < typename T1, typename T2 > Y 6a`{'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wLV,E,gM  
  { EmNVQ1w  
  return fn(pk(t1, t2)); NQdwj>_a  
} C;BO6$*_e  
} ; k6tCfq;  
Xb _ V\b0  
S:xXD^n#H  
一目了然不是么? L!Jx`zM^  
最后实现bind jD S?p)&  
y,D9O/VP  
U2VEFm6  
template < typename Func, typename aPicker >  ?8>a;0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =E-x0sr?  
  { K9<8FSn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a5a ;Fp  
} r:QLU]   
;z:Rj}l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v{" nyW6#  
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。 SoIK<*J  
$fb%?n{  
十一. phoenix jFSR+mP!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]cRvdUGv  
zEQ]5>mG  
for_each(v.begin(), v.end(), ?^&ih:"  
( Ac_P^  
do_ -laH^<jm5  
[ HhbBt'fH  
  cout << _1 <<   " , " $(1t~u<17  
] {v"f){   
.while_( -- _1), mR0`wrt  
cout << var( " \n " ) (j8*F Bq  
) N_%@_$3G]  
); Kw fd S(  
0#|Jhmv-zL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c&c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (kL"*y/"p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5hE#y]pfN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pSx5ume95"  
=ejcP&-V/  
4M C]s~n  
template < typename Cond, typename Actor > @]Q4K%1^"  
class do_while VwR\"8r3  
  { _`2%)#^ o  
Cond cd; eD*764tG  
Actor act; 8:Hh;nl  
public : tB;PGk_6  
template < typename T > r\m{;Z#LJm  
  struct result_1 :(q4y-o6  
  { wBt7S!>G  
  typedef int result_type; 9/"&6,  
} ; BA a:!p  
/K H85/s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Zbo4{.#  
TG=A]--_a  
template < typename T > nOC\ =<Nsg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DY`0 `T  
  { O72g'qFPE  
  do m{>1# 1;$t  
    { J{/hc} $  
  act(t); \Fjasz5E'  
  } GW {tZaB  
  while (cd(t)); CC^D4]ug  
  return   0 ; _JC*4  
} s(_z1  
} ; ?g1eW q&  
t__f=QB/  
8j Cho  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9DBX.|  
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。 ij:xr% FJ  
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。 'e:4  
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。 ]MCH]/  
下面就是产生这个functor的类: gLMb,buqC  
t %u0=V  
#>yOp *  
template < typename Actor > "OwM' n8  
class do_while_actor )d[n-Si  
  { t|>P9lX@  
Actor act; P)VQAM  
public : 2Ys=/mh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G;gsDn1t  
@zGF9O<3,@  
template < typename Cond > ~{DJ,(N"n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {"jtR<{)  
} ; @o[ZJ4>*  
m 70r'b]  
Z6B$\Q5Od  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R1JD{  
最后,是那个do_ ~v&Q\>'  
B\D)21Ik}%  
XK~HfA?  
class do_while_invoker USART}Us4  
  { jR\pYRK  
public : ,'C*?mms  
template < typename Actor > [vI ;A !  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9@qkj 4w  
  { &CRgi488b  
  return do_while_actor < Actor > (act); o0AT&<K  
} +M.BMS2A<l  
} do_; 86LE )z  
5XT^K)'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tIn`L6b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2KO`+  
最后来说说怎么处理break和continue wv3*o10_w8  
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。 q%d,E1  
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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