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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z>W&vDeuN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pWb8X}M  
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, hCj8y.X|E(  
mWVq>~  
)Qo^Mz  
}9+Vf'u|l  
  class filler ,Fu[o6x<^  
  {  w4UJXc  
public : !nF.whq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pq]>Ep  
} ; m2F+ 6G  
2o0WS~}5  
S Fqq(K2u  
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: 9['>$ON  
1Msc:7:L  
3 gW+|3E  
)fc+B_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hWr}Uui  
m;u:_4  
s 8lfW6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 asYUb&Hz88  
_^F%$K6  
=jRC4]M})  
nA+gqY6 6|  
二. 战前分析 1]7v3m  
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。 p4Xhs@.k  
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 kyD*b3MN  
NcIr; }  
k,r}X:<6jz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qgl5Jr.  
  /* --------------------------------------------- */ k_ijVfI9  
vector < int *> vp( 10 ); ban;HGGNG{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sg_%=;  
/* --------------------------------------------- */ +?0r%R%\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :2;c@ uj  
/* --------------------------------------------- */ S$nEflcz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K- TLzoYA  
  /* --------------------------------------------- */ e]7J_9t@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I$I',x5Z  
/* --------------------------------------------- */ ZV~9{E8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x<) T,c5Y  
VCUsvhI  
AH# Dk5#G  
]Q{MF- EKj  
看了之后,我们可以思考一些问题: >uYGY{+j[  
1._1, _2是什么? }A7 ] bd  
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。 Gq.fQ_oOb  
2._1 = 1是在做什么? C33=<r[;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。 xx[l#+:c  
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。 bm(.(0MI  
K1-y[pS]E  
\Jr7Hy1;  
三. 动工 >jm^MS=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x)e(g}n  
Xxs0N_va&  
b|g=&T:pp  
r} a,  
template < typename T > +J:wAmY4  
class assignment z;EDyd,O>  
  {  5f_1 dn  
T value; ]"U/3dL5  
public : -VZ? c  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8?$XT  
template < typename T2 > Opf^#6'mq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WL1$LLzN  
} ; mUwGr_)wj  
X%Ta?(9|.^  
w;V+)r?w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^e1mK4`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #(r1b'jfP  
c4FU@^Vv  
p~Mw^SN'  
1tFx Z#(G  
  class holder u!I=|1s  
  { O3(H_(P  
public : Rnk&:c  
template < typename T > M[Mx g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WizVw&Iv  
  { v'u}%FC  
  return assignment < T > (t); XM?C7/^k  
} 3qrjb]E%}  
} ; a*Ng+~5)6  
p/Lk'h~  
Y q-7!  
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: )F%zT[Auph  
!+ ??3-q  
  static holder _1; vN`JP`IBx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2M?L++i  
Ve\P,.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _t\)W(E&  
而不用手动写一个函数对象。 =_,j89E  
E3h-?ugO'  
3 bl l9Ey  
Ip;;@o&D  
四. 问题分析 "$N 4S9U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ug9]^p/)^  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JS0957K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .Wvg{ S -  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !v]~ut !p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _Wo(;'.  
j9$kaEf  
五. 问题1:一致性 8jU6N*p/  
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?| {$)pkhJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %51HJB}C]  
AR5)Uw s  
struct holder N##- vV  
  { (Ei} :6,}  
  // MD=!a5'  
  template < typename T > cW\Y1=Gv|  
T &   operator ()( const T & r) const &%`0&y  
  { m7m)BX%O  
  return (T & )r; p"=8{LrO  
} T+)#Du  
} ; 9l:vVp7Uk  
TDHS/"MbA7  
这样的话assignment也必须相应改动: $D(q  
2"L a}Vx2  
template < typename Left, typename Right > aDjYT/`l  
class assignment kaZ_ra;<  
  { >Mk#19j[/  
Left l; qc@v"pIz'S  
Right r; ??=su.b  
public : wlfq$h p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (t2vt[A6ph  
template < typename T2 > )TyI~5>;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |FJc'&)J"  
} ; !jyy`q=  
Rln@9muXA  
同时,holder的operator=也需要改动: "!_,N@\t  
rd4mAX6@  
template < typename T > '| bHu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const td\'BV  
  { gl!F)RdH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &cB +la\_  
} x_.}C%  
T6Ks]6m_  
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。 8WMGuv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ue"e><c6:  
vB1nj<]&z  
return l(rhs) = r; gatxvR7H  
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。 h9WyQl7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L$ ZZ]?7j  
pJ H@v &a  
template < typename Tp > ~X%W2N2  
class constant_t !vH={40]  
  { UaV8 !Z>  
  const Tp t; ETtoY<`#  
public : &Vmx<w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2N}h<Yd 9  
template < typename T > +pJ~<ug]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q OX=M  
  { s. jcD  
  return t; m0+'BC{$u  
} tY6QhhuS:  
} ; 5u&hp  
yu @u0vlc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5{O9<~,  
下面就可以修改holder的operator=了 %Y<3v \`_  
"BD$-]  
template < typename T > lehuJgz'OO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $BWA= 2$  
  { fd*<m8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iVqXf;eB!5  
} 4dI =  
]ppws3*Pa  
同时也要修改assignment的operator() ()%;s2>F  
&(,-:"{pNR  
template < typename T2 > * 4RL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xrd-/('2  
现在代码看起来就很一致了。 T96M=?wh!  
P'D'+qS  
六. 问题2:链式操作 %~^:[@xa*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'w~e>$WI  
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。 [eO6 H2@=z  
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。 XZ[3v9?&n  
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。 MFO1v%m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !DNk!]|  
LXx`Vk>ky  
template < typename T > -x2&IJ!  
struct result_1 %][6TZ}  
  { t[Ywp!y[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a&s&6Q|Y  
} ; Q!v]njCIB7  
2RC@Fu~zaU  
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: dn|OY. `|  
NGOyd1$7N  
template < typename T > j`ybzG^  
struct   ref tboc7Hor4  
  { =y WHm  
typedef T & reference; f`"@7-N  
} ; p-,(P+Np  
template < typename T > 8$y5) ~Q  
struct   ref < T &> i $;y  
  { S# sar}-I  
typedef T & reference; ]O.Z4+6w  
} ; kCZxv"Ts  
Swnom?t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V[baGNe  
=Z}=nS?4  
template < typename T > ,1|0]:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8/`ij?gn  
  { <) ltvo(  
  return l(t) = r(t); {BS`v5*  
} ~k780  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %P`w"H,v3#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  Jyo(Etp  
 njg\y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 M"|({+9eG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nZ8f}R!f:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZIikDi h1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A,#a?O6m  
最后的布局是: +o^sm'$  
                Add {2MS,Ua{  
              /   \ 9,G94.da  
            Divide   5 ?_+8K`B  
            /   \ l fJ lXD  
          _1     3 BhCOT+i;c  
似乎一切都解决了?不。 Y[Kpd[)[v  
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。 8$C?j\J|*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 LGPPyK Nx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LQ3J$N  
^mu PjM+D  
template < typename Right > |tqYRWn0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  dPCn6  
Right & rt) const Rg6/6/ IN  
  { _1kcz]]F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jRYW3a_7  
} .rs\%M|X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /w2jlu}yt  
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。 2<33BBlWA  
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。 {}1KI+s9\  
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。 qjI.Sr70  
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。 8bI;xjK^Q  
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? vfPIC!  
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: wH N5H  
RI#o9d"x}  
template < class Action > q_[V9  
class picker : public Action Z@ZSn0  
  { \:|"qk  
public : @w{"6xc%a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &JHqUVs^  
  // all the operator overloaded ypV>*  
} ; '7(oCab"_  
*nc9 u"  
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。 #xBh62yIuP  
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: 2(iv+<t  
u RPvo}!=1  
template < typename Right > %% A==_b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *e}1KcJ  
  { -G@:uxB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _rjB.  
} X>kW)c4{b  
kb2M3%6 V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?2i\E RG?  
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。 3?:?dy(3z  
z((9vi W  
template < typename T >   struct picker_maker )h,-zAnZ  
  { j^qI~|#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ".:]? Lvt  
} ; U Rb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [&h%T;!Qii  
  { g&`[r6B  
typedef picker < T > result; AAPfU_: ^  
} ; 2"C,u V@F!  
I4%25=0?  
下面总的结构就有了: ]#t5e>o|  
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。 p4M7BK:nf  
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。 !y syb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {H[3[  
至此链式操作完美实现。 "?SR+;Y:q  
UV j1nom   
:Co+haW  
七. 问题3  3JcI}w  
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。 TSHH=`cx  
->Bx>Y  
template < typename T1, typename T2 > A!.* eIV|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xA {1XS}  
  { )!jX$bK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &p6^    
} +U= !svE  
~zD*=h2C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7R5!(g  
EGIwqci:  
template < typename T1, typename T2 > @(_f}S gfE  
struct result_2 |?Bb{Es  
  { aT`. e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2#g4R  
} ; to"[r  
! tPHT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? o dTg.m  
这个差事就留给了holder自己。 gt{$G|bi  
    ``* !b >)  
-e(,>9Q  
template < int Order > 6> Ca O  
class holder; U7@)RJ  
template <> &7m)K>E27  
class holder < 1 > bk{.9nz2  
  { %eDJ]\*^X  
public : PP_fTacX  
template < typename T > H]d'#1G  
  struct result_1 M +Jcg b]  
  { 9 &p;2/H  
  typedef T & result; *&sXC@^@^  
} ; Oxq} dX7S  
template < typename T1, typename T2 > *Qe{CE  
  struct result_2 [[8.Xb  
  { sksop4gu5  
  typedef T1 & result; k<cv80lhK  
} ; aB+B1YdY"  
template < typename T > Z4aK   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;?'=*+'>  
  { oYNp0Hc  
  return (T & )r; $dgez#TPL  
} .?CumaU  
template < typename T1, typename T2 > lM'yj}:~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RFzMah?Q=j  
  { H G)c\b  
  return (T1 & )r1; kx_PMpc  
} i1JWdHt  
} ; |nTZ/MXbw  
Y\1XKAfB  
template <> vspub^;5\  
class holder < 2 > 8 y+Nl&"V  
  {  }j /r  
public : `.8#q^  
template < typename T > k9iXVYQ.;r  
  struct result_1 baL-~`(T  
  {  e+=IGYC  
  typedef T & result; "=r"c$xou  
} ; - yn;Jo2-  
template < typename T1, typename T2 > Up|>)WFw"  
  struct result_2 | *J-9  
  { #v QyECf  
  typedef T2 & result; ,H+LE$=  
} ; ^&-H"jF  
template < typename T > ZFsJeF'"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \r+8}8  
  { G oJ\6& "  
  return (T & )r; bu|ecv  
} sBfPhBT|  
template < typename T1, typename T2 > en6oFPG   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const , BCo/j  
  { +m8gS;'R4  
  return (T2 & )r2; N>J"^GX  
} ~0~f  
} ;  ZD'fEqM  
6}E C)j;Fw  
>HH49 cCo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4;hgi[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sXaIQhZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _hb@O2f  
;uazQyo6  
return l(i, j) = r(i, j); t%f6P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wWNHZ v&  
|,wp@)e6h  
  return ( int & )i; z nc'  
  return ( int & )j; T)NnWEB  
最后执行i = j; "RF<i3{S  
可见,参数被正确的选择了。 j7M[]/|  
&]?X"K  
G$"$k=[  
<_tkd3t#W  
7~V,=WEe  
八. 中期总结 dq{wFI)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: AqzPwO^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }`,}e259  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oIP<7gz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Lz9t9AoB  
lV0\UySH  
NHCdf*  
-OS&(7  
u0(PWCi2  
d* 6 lJT  
九. 简化 JM@}+pX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Vp'Zm:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :2KLziO2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7.o:(P1??g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R]7-6  
  +-*/&|^等 6O>GVJbw  
2. 返回引用。 fiq4|!^h  
  =,各种复合赋值等 ]OZk+DU:  
3. 返回固定类型。 %;E/{gO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~Zc=FP:1  
4. 原样返回。 9p#Laei].  
  operator, =nYd|Ok  
5. 返回解引用的类型。 :|:Disg  
  operator*(单目) -H3tBEvoI  
6. 返回地址。 (,gpR4O[  
  operator&(单目) >*PZ&"}M  
7. 下表访问返回类型。 \+cU}  
  operator[] x)SW1U3TVx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b$f@.L  
  operator<<和operator>> Qw{LD+r(  
bnz2\C9^  
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。 ]S6`",+)<f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dT%$"sj5  
DUk&`BSJ  
template < typename Left > LH4!QDK-  
struct value_return }T?0/N3y&  
  { V #0F2GV<,  
template < typename T > pb(YA/  
  struct result_1 3U<\s=1?X  
  { &;%z1b> F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o 26R]  
} ; 0Jh^((i*  
1 XAXokxj  
template < typename T1, typename T2 > Gyak?.@R  
  struct result_2 n4cM /unU  
  { vap,)kILF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MqBA?7  
} ; !TH3oLd"  
} ; *Op;].>E  
fAu^eS%>7  
^ 2"r't  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nVF?.c  
Dk!;s8}*c  
下面我们来剥离functor中的operator() +mQMzZZTZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eC^UL5>%  
:Rh?#yO 5  
return l(t) op r(t) p`jkyi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bqHR~4 #IR  
return op l(t) 2g elmQnc  
return op l(t1, t2) ,Jy@n]x  
return l(t) op  R\%&Q|  
return l(t1, t2) op 2nW:|*:/p6  
return l(t)[r(t)] 3[g%T2&[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /Q4TQ\:  
(j^Qa~{mG4  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =/Ob kVYf  
单目: return f(l(t), r(t)); `.dX@<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); DD3.el}6a  
双目: return f(l(t)); U[EM<5@I  
return f(l(t1, t2)); N02X*NC  
下面就是f的实现,以operator/为例 0j^QY6  
:Yi1#  
struct meta_divide @5!Mr5;  
  { y9cDPwi:b  
template < typename T1, typename T2 > }fps~R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CbmT aEaP  
  { /DG+8u  
  return t1 / t2; ?v4-<ewD  
} ~s@PP'!  
} ;  -a``  
=.=4P~T&  
这个工作可以让宏来做: V _(L/6  
9qUc{ydt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,f@$a3}'Lx  
template < typename T1, typename T2 > \ "HCJ!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cFcn61x-  
以后可以直接用 rBd}u+:*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5OUGln5  
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 "~R,%sYb(  
(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。。。) f}JiYZ  
h0}= C_.^  
D# ZzhHHP  
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 ;GW[Yw>Rz  
O)y|G%O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `nAR/Ye  
class unary_op : public Rettype ;JM%O8  
  { q\2q3}n  
    Left l; dW K; h  
public : J#h2~Hz!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} = GN1l[X  
f tS^|%p  
template < typename T > f)`_su U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \LYB% K}  
      { 4e6x1`Y{xB  
      return FuncType::execute(l(t)); xq`mo  
    } OF[y$<jM  
MKqMH,O  
    template < typename T1, typename T2 > T5* t~`bfU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y>Oh]?  
      { BHoy:Tp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \ 5MD1r}  
    } ETt7?,x@  
} ; bXSsN\:Y@[  
x*]&Ca0+  
>o=O^:/L  
同样还可以申明一个binary_op H =Y7#{}  
#2`ST=#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c1!0Z28  
class binary_op : public Rettype }I3 ZNd   
  { 0 rM'VgB  
    Left l; ;WydXQ}Q^  
Right r; eIZ7uSl  
public : yQAW\0`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y nD_:ZK  
:c4iXK0_^?  
template < typename T > %N jRD|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (OA-Mgyc  
      { F8u;C:^d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1k=w 9  
    } criQa<N"  
#~3$4j2U(y  
    template < typename T1, typename T2 > iME )Jl&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !V<c:6"  
      { ^^q9+0@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #%Z 0!  
    } 3X &'hz@  
} ; O!uZykdX4!  
K fM6(f:  
OZDd  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vBP 5n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sn6cwf9.s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DC9\Sp?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <1t.f}}uX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T0:%,o  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z|KQiLza  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T\ixS-%^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) XH^X4W  
下面是修改过的unary_op  "! -  
r;>2L'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xIOYwVC  
class unary_op %Aqt0e  
  { b-)m'B}`  
Left l; HuVx^y` @  
  +c7e[hz  
public : Ly\  `  
8i epG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @fI1|v=eF  
T ^ z  
template < typename T > B^7B-RBi0  
  struct result_1 I_?+;<n  
  { 1/JtL>SKE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [h5~1N  
} ; fGZZ['E  
m`;dFL7"E  
template < typename T1, typename T2 > (]_smsok  
  struct result_2 ^bD)Tg5K  
  { *Z9Rl>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DGc5Lol~  
} ; hSl6 X3W  
O V"5:){  
template < typename T1, typename T2 > 'P AIh*qA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !6` pq  
  { n]%T>\gw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5`_UIYcI  
} '' Pu  
U4$}8~o4  
template < typename T > Jw+k=>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tv]^k]n{rf  
  { Quq X4  
  return OpClass::execute(lt(t)); i% FpPni  
} =pT}]  
`@_j Do  
} ; %qycxEVP  
i?HN  
{wp~  
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 ??]b,f4CNa  
好啦,现在才真正完美了。 n_ 3g  
现在在picker里面就可以这么添加了: =<BPoGs5  
S9 p*rk ~  
template < typename Right > ' ?4 \  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8|cQW-L  
  { [-5l=j r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  ~ERA  
} &06pUp iS  
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。 G5oBe6\C  
&UFj U%Z%  
=q\Ghqj1  
r(ZMZ^  
cv=H6j]h |  
十. bind 6L/`  
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。 j7XUFA  
先来分析一下一段例子 Il4R R  
%&iY5A  
["u:_2!4P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v1R  t$[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VYo2m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +|w%}/N  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6f'THU$  
我们来写个简单的。 9K:ICXm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x/d(" Bb  
对于函数对象类的版本: l-gNJ=l+K  
BJDSk#!J!{  
template < typename Func > 7l+:gD  
struct functor_trait {W' 9k  
  { P\rA>ZY  
typedef typename Func::result_type result_type; F97HFt6{  
} ; )c<X.4  
对于无参数函数的版本: 3oQ?VP  
NMvNw?]  
template < typename Ret > d#U~>wr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kSfNu{YS  
  { rw }wQP_'  
typedef Ret result_type; Zl\$9Q_  
} ; -;Ij ,  
对于单参数函数的版本: U/s!Tb>`  
}2]m]D@%7  
template < typename Ret, typename V1 > ,]LsX"u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &y+)xe:&S  
  { r.ib"W#4  
typedef Ret result_type; U)Jwo O  
} ; H/^t]bg,  
对于双参数函数的版本: sK/Z 'h{|  
/D>G4PP<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n8.Tag(#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K/l*Saj  
  { TN=!;SvQU  
typedef Ret result_type; >4G~01  
} ; 3 +WmM4|  
等等。。。 4> NmJrh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8#ZF<B Y  
Koi-b  
template < typename Func > Kt`/+k)m  
struct func_return hQ80R B  
  { ^//`Dz  
template < typename T > ec&K}+p@  
  struct result_1 l Zz%W8"  
  { 0..]c-V(G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Yl`)%6'5|  
} ; (&!x2M  
(7A-cC  
template < typename T1, typename T2 > d",VOhW7)S  
  struct result_2 yt {?+|tXU  
  { )1E#'v12 "  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ca}V5O  
} ; l_i&8*=Px  
} ; J,D^fVIw  
QIC? `hk1  
fA"9eUu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mIW/x/I  
Xk9 8%gv  
template < typename Func, typename aPicker > 'pHxO,vo  
class binder_1 y4N2gBTKu  
  { il[waUfmD  
Func fn; zrL+:/t  
aPicker pk; q^ eLbivVE  
public : nC5]IYL|  
VLcwBdo  
template < typename T > ,DD}o  
  struct result_1 ho%G  
  { 4XgzNwm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f/vsf&^O  
} ; .c]@xoC  
oR~s \Gt  
template < typename T1, typename T2 > ld[BiP`B2V  
  struct result_2 6){nu rDBG  
  { ,FK.8c6g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <AN5>:k[pM  
} ; Sv\399(  
)ml#2XP!f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T_ga?G<  
4Cp)!Bq?/  
template < typename T > M&}_3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dYZB> OS  
  { f>[{1M]n\  
  return fn(pk(t)); qkA8q@Y4|  
} Gx;-1  
template < typename T1, typename T2 > [mFgo il  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nP+jkNn3  
  { ke19(r Ch  
  return fn(pk(t1, t2)); M~ g{}_ 0Z  
} Xu7lV  
} ; ]Q -.Y-J/O  
z,g\7F[  
ttY[\D&ZS  
一目了然不是么? &HtG&RvQf  
最后实现bind *YP:-  
8 Y))/]R  
|4!G@-2V:I  
template < typename Func, typename aPicker > Bejk^V~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v,jB(B^|Z  
  { Ao, <G.>R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'DD~xCXE  
} eQJyO9$G  
\u*[mrX_B:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T'-kG"lb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;~Gez;AhK  
T\ [CQO  
十一. phoenix gR${S|Z#u4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vT#m 8Kg  
GI%9Tif  
for_each(v.begin(), v.end(), 7X8n|NZRH7  
( =%d.wH?dZ/  
do_ 9>/:c\q+  
[ 'H(khS  
  cout << _1 <<   " , " :8U@KABH@h  
] 2Yg\<Ps N  
.while_( -- _1), Uy<n7*H  
cout << var( " \n " ) 0RHjA& r3v  
) >AW&Lfw$  
); z{nd4qOsD  
7!JBF{,=  
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: Pv\-D<&@m  
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 fv:&?gc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  #]J"j]L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s1J( -O  
GHFYIor  
z}-8pDD'  
template < typename Cond, typename Actor > p/gf  
class do_while &R3#? 1,  
  { IZ@M K  
Cond cd; sOm&7A?  
Actor act; {j%7/T{  
public : G|j8iV O  
template < typename T > %[OZ;q& X  
  struct result_1 8u"HW~~=  
  { OBf$0  
  typedef int result_type; S$qpClXS,  
} ; O )INM  
UB]]oC<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vvP]tRZ  
Bkdt[qDn5P  
template < typename T > -H$C3V3]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3aFD*S  
  { > QK"r7f/  
  do ?&bB?mg\  
    { <[V1z=Eo/]  
  act(t); 6*s:I&  
  } CK8!7=>}^  
  while (cd(t)); @O8X )  
  return   0 ; V eLGxc  
} iZ9ed ]mf  
} ; ]JlM/  
ldr~=<hsZ  
G"U^ ]$(+K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W_[ tdqey  
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。 qcoTt~\  
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。 ;rC< C  
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。 $ spk.j  
下面就是产生这个functor的类: 7w.9PNhy  
!JbWxGN`jn  
-_irkpdC[  
template < typename Actor > qP72JxT  
class do_while_actor x<=R?4@rq  
  { g5t`YcL  
Actor act; .}n\c%&  
public : |9]_<X[ic  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HAAU2A9B2  
Wo~;h (6  
template < typename Cond > N^zFKDJG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TH*}Ja^/  
} ; RU% 4~WC  
0?=a$0_C  
U<wM#l P|Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Sw`+4 4  
最后,是那个do_ ;Mz7emt  
!rff/0/x"  
40%<E  
class do_while_invoker c.}#.-b8  
  { z7R2viR[  
public : n7L|XkaQ  
template < typename Actor > 4M P8t@z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TiD|.a8S  
  { 1B~[L 5p9  
  return do_while_actor < Actor > (act); sZ#U{LI  
} Dq`$3ZeA  
} do_; y':65NMda  
B[fbPrM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )^m"fQ+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R+ tQvxp#  
最后来说说怎么处理break和continue Rln% Y  
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。 eDsc_5I  
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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