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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @up&q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /Jxq 3D)v  
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, +`;+RDKY*  
0A#*4ap  
& u$(NbK  
vG]GQ#  
  class filler x37/cu  
  { s0cs'Rg  
public : nJFk4v4:2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .E+OmJwD  
} ; "jL1. 9%"  
tJ=3'?T_k  
(M ]XNn  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Dv<wge`  
K;oV"KRK  
o]Z _@VI  
gtD   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z)4UMR#b&  
w&p~0cA~  
_*s~`jn{H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P+Wm9xR2d  
zlH28V  
h&lyxYZ+T$  
X<(6T  
二. 战前分析 7MY)\aH  
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。 {7vgHutp  
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 [6AHaOhR'  
Ri|k<io  
M_k`%o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 AFMn[{  
  /* --------------------------------------------- */ JC=dYP}  
vector < int *> vp( 10 ); di7A/ B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Da-u-_~  
/* --------------------------------------------- */ B@ -|b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hZcmP"wgC1  
/* --------------------------------------------- */ \B_i$<Sz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zhNQuK,L  
  /* --------------------------------------------- */ ?-e7e %  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SOVj Eo4'3  
/* --------------------------------------------- */ >Q; g0\I_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O?CdAnhQc`  
d] U`?A,  
~?gzq~~t  
.>}BNy  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0HqPyM13Q  
1._1, _2是什么? $=/rGpAk  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Qh*)pt]n  
2._1 = 1是在做什么? lbRzx4=\y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {$;2 HbM(  
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。 @B?FE\  
_ w/_(k  
tl|ijR  
三. 动工 w4UD/zO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >w9sE8i  
Q|?'(J+  
W!t{rI72  
rn;<HT  
template < typename T > /iplU  
class assignment +jUgx;u,  
  { ]DO&x+Rb  
T value; e,(a6X  
public : t<Ot|Ex  
assignment( const T & v) : value(v) {} xk& NAB  
template < typename T2 > <Z},A-\S*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zX98c  
} ; `?l3Ct*  
yO00I`5  
"?35C !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g0PT8]8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xx_tpC?  
A_Rrcsl4  
9TC) w|  
Lbcy:E*g  
  class holder k@yh+v5  
  { ,]ga[  
public : =NadAyv  
template < typename T > D93gH1z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =J](.78  
  { &:<, c12  
  return assignment < T > (t); 1RLym9JN  
} `{[RjM`  
} ; UbO4%YHt  
5Tedo~v  
vwmBUix  
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: !scD|ti  
{=67XrWN1  
  static holder _1; 8f|98T"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j C)-`_  
5MR,UgT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qw<HY$3=  
而不用手动写一个函数对象。 /& r|ec5  
Jd_;@(Eg=  
,beS0U]  
QOH<]~3J  
四. 问题分析 Ke!'gohv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X3',vey  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dxK9:IX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k=$AhT=e}n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1yM r~Fo  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7VAJJv3  
RbEKP(uw  
五. 问题1:一致性 \9/RAY_G  
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?| a7#?h%wf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eklgLU-+fW  
]n;1x1'  
struct holder &l m#  
  { )"| ||\Iv  
  // 2 o4^  
  template < typename T > "u492^  
T &   operator ()( const T & r) const !X]8dyW  
  { uH:YKH':/  
  return (T & )r; '1Y\[T*  
} ^AL2H'  
} ; X:|8vS+0gU  
}gv8au<  
这样的话assignment也必须相应改动: W3GNA""O  
VL\t>n  
template < typename Left, typename Right > q9]IIv  
class assignment /&^W#U$4  
  { V kjuyK  
Left l; 9AQxNbs  
Right r; =n+ \\D  
public : eTbg7"waA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A%X X5*  
template < typename T2 > rS7)6h7(7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /<{:I \<  
} ; e2cP *J  
6;iJ*2f5V  
同时,holder的operator=也需要改动: `XKVr  
x#*QfE/E(@  
template < typename T > iOCqE 5d3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]PR#W_&q  
  { vUesV%9hq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _las;S'oa  
} H43MoC  
}Wh6zT)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S6g<M5^R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  }ptq )p  
a`!@+6yC  
return l(rhs) = r; ^5; `-Ky  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2VoKr)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _>yoX  
Uz dc  
template < typename Tp > :J/M,3  
class constant_t NxA)@9Q  
  { Hy_;nN+e  
  const Tp t; 4vWkT8HQ  
public : =d)-Fd2li  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @t*t+Vqw  
template < typename T > j Ux z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8gy_Yj&{P  
  { !mMpb/&&S  
  return t; bB}5U@G|  
} `5~3G2T  
} ; rsXq- Pq*  
6"f}O<M 5H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5d\q-d  
下面就可以修改holder的operator=了 !?!C'-ps  
)B$;Vs] @i  
template < typename T > = ieag7!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~j9O$s~)  
  { =] C]=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O"G >wv  
} rXfy!rD_P_  
p-SJ6Gg 9  
同时也要修改assignment的operator() ]#2Y e7+  
alq%H}FF  
template < typename T2 > vVl; |  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m P'^%TE  
现在代码看起来就很一致了。 hr GH}CU"  
@]aOyb@  
六. 问题2:链式操作 "vZ!vt#'Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qnd5X`jF#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RsJ6OFcWV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 GH1"xR4!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G 2!xPHz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fw6UhG  
^= 0m-/  
template < typename T > ]X Z-o>+ ,  
struct result_1 Y!J>U  
  { :GpDg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UMl#D >:C<  
} ; NKb1LbnZ*y  
\*f;Xaa  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: e [_m< e  
qMt++*Ls  
template < typename T > R:Q0=PzDi#  
struct   ref L2Pujk  
  { uvP2Wgt  
typedef T & reference; >K9#3 4hP  
} ; 4;`oUt'.  
template < typename T > V'*~L\;pU  
struct   ref < T &> !`41q=r  
  { u VyGk~  
typedef T & reference; 2owEw*5jl/  
} ; o]:3H8  
Ig]iT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kVK/9dy-F  
OCZaQ33  
template < typename T > Suk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4lhw3,5  
  { @Z>ZiU,^  
  return l(t) = r(t); '52~$z#m  
} w }Uhd ,  
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。 o*U]v   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s*U1  
$un?0S  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `Qr%+OD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9$`lIy@B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AL#4_]m'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bwiPS1+);  
最后的布局是: EBz}|GY;  
                Add [(1c<b2r  
              /   \ 9z)5Mdf1j  
            Divide   5 w?kJ+lmOQy  
            /   \ dT,o=8fg  
          _1     3 "BX!  
似乎一切都解决了?不。 E dZ\1'&/9  
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。 gUyR_5q)8l  
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。 T^J>ZDA  
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: 0d8%T<=J  
GFr|E8  
template < typename Right > u#}[ZoI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x#Sqn#  
Right & rt) const F 8B#}%JE  
  { ( Jz;W<E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Reatd h  
} 9]q:[zm^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sb~MQ_  
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。 #>Zzf  
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。 |2{wG 4  
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。 >4t+:Ut:  
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。 UTXSeNP  
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? g8PTGz  
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: B&D}F=U  
6k#Jpmmr  
template < class Action > !%$`Eq)M^7  
class picker : public Action qucq,Yw  
  { x c{hC4^V  
public : x?&$ci  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,}K<*t[I  
  // all the operator overloaded [jmd  
} ; !.d@L6  
9k{PBAP  
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。 2RSt)3!},  
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: ;G%R<Z  
yn#X;ja-  
template < typename Right > l ok=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \L"kV!>  
  { )ZN|t?|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qvPtyc^fN  
} M![J2=  
BCA&mi3q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fkac_X$7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o}ZdTf=  
YpqrZWvh  
template < typename T >   struct picker_maker =ZqT3_  
  { G;YrF)\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r?/'!!4  
} ; Fi0GknQ+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EAM5{Nc  
  { I'LnI*  
typedef picker < T > result; 1')%`~  
} ; '3g[]M@M  
"s{5O>  
下面总的结构就有了: <u2}i<#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NU0g07"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wp&=$Aa)'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H- $)3"K  
至此链式操作完美实现。 t2)rUWg  
5k.oW=  
~;N^g4s  
七. 问题3 ]UmFhBR-  
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。 sIy^m}02  
>6?__v]9G  
template < typename T1, typename T2 > 62zYRs\Y)X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1u:< 25  
  { =|Y,+/R?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &wV]"&-  
} K57&yVX  
\ZkA>oO".  
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: ;XBI{CW  
f.9SB  
template < typename T1, typename T2 > p9x(D/YP0  
struct result_2 5rU[ T ir  
  { :>C2gS@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0.@&_XTPl  
} ; "/wyZ  
h-[VH%  
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? y2^Y/)   
这个差事就留给了holder自己。 jWrj?DV,2N  
    ye,>A.  
+8RgF   
template < int Order > p"KFJ  
class holder; ()6wvu}  
template <> >7QvK3S4%  
class holder < 1 > V)[@98T_4?  
  { 6 |PrX L&  
public : eLfk\kk]Pc  
template < typename T > 7Mg=b%IYs  
  struct result_1 ci?qT,&  
  { 6V7B;tB  
  typedef T & result; %yv<y+yP~  
} ; ]d! UJ&<?  
template < typename T1, typename T2 > qm"rY\:  
  struct result_2 ~=uWD&5B4  
  { ,Vt/(x-  
  typedef T1 & result; K/|Z$4S  
} ; x$6^R q>2  
template < typename T > `ojoOB^L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u=`L )  
  { aWR}R>E  
  return (T & )r; (KDD e}f  
} J1C3&t}  
template < typename T1, typename T2 > `)T13Xv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KbA?7^zo`  
  { n $$SNWgM  
  return (T1 & )r1; tp63@L|Q  
} d?A 0MKnl  
} ; YoBDvV":@  
\1^^\G>H5  
template <> K<>oa[B9  
class holder < 2 > XovRg,  
  { P\1L7%*lU  
public : nU7>uU  
template < typename T > v>Q #B  
  struct result_1 i3 @)W4{  
  { ~a ]+#D  
  typedef T & result; x|pg"v&[  
} ; _({hc+9p  
template < typename T1, typename T2 > {xXsBh Y  
  struct result_2 >n'o*gZM  
  { 1H6<[iHW  
  typedef T2 & result; "@iK' c^  
} ; :bwjJ}F  
template < typename T > pKpUXfQu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X-K=!pET  
  { w n/_}]T  
  return (T & )r; L~lxXTG\  
} >\KNM@'KI  
template < typename T1, typename T2 > /_I]H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UQ?XqgUM  
  { Ya3C#=  
  return (T2 & )r2; (k5We!4[1  
} -p]1=@A<}  
} ; $w2u3 -  
|}BL F  
\Q0[?k  
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> >。 2mVD_ s[`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Enum/O5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %4et&zRC  
J^SdH&%Z  
return l(i, j) = r(i, j); a_f~N1kq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4|riKo)  
E8$20Ue  
  return ( int & )i; /Z'L^ L%R  
  return ( int & )j; K|zZS%?$  
最后执行i = j; le/,R@]B9  
可见,参数被正确的选择了。 I>]oS(GNT  
lr>oYS0  
YIoQL}pX  
GpY"f c%  
w$zu~/qV2  
八. 中期总结 3x{ t(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  oM2l-[-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wh+{mvu#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I&}L*Z?`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SUCM b8  
n.!#P|  
ZSjMH .Ij"  
yu!h<nfzA  
R!\_rc1/  
Ta ?_5  
九. 简化 xjfV?B'Y}V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :W!7mna  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~.{/0T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DS+}UO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :ubV};  
  +-*/&|^等 4>F'oqFF  
2. 返回引用。 n0r+A^]  
  =,各种复合赋值等 [Dk=? +  
3. 返回固定类型。 KHe=O1 %QO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *X'Y$x>f  
4. 原样返回。 adCU61t  
  operator, `^u>9v-+'  
5. 返回解引用的类型。 K28+]qy[  
  operator*(单目) ALrw\qV  
6. 返回地址。 }\tdcTMgS  
  operator&(单目) v- T$:cL  
7. 下表访问返回类型。 ;X?}x%$  
  operator[] 1O/+8yw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R;s?$;I  
  operator<<和operator>> l~c@^!  
R.jIl@p   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sF!($k;!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fd +hA  
UK595n;P  
template < typename Left > 5]KW^sL  
struct value_return |^:cG4e  
  { B~]k#Ot)  
template < typename T > Aydm2!l1  
  struct result_1 xSktg]u Se  
  { m+`fn;*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w~(1%p/  
} ; .L9j>iP9 *  
mg^I=kpk  
template < typename T1, typename T2 > ~zHjMo2  
  struct result_2 S^-DK~Xt4  
  { :[wsKFaV+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +o\:d1y  
} ; ah+~y,Gl  
} ; C7rNV0.Fq  
E@@5BEB ~  
'Y*E<6:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wW7eT~w  
f!\lg  
下面我们来剥离functor中的operator() `|6'9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WKC.$[ T=  
$bW3_rl%X  
return l(t) op r(t) L^E[J`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z,sv9{4r  
return op l(t) -}nxJH)  
return op l(t1, t2) VCY\be  
return l(t) op 13=A  
return l(t1, t2) op [$qyF|/K`n  
return l(t)[r(t)] Li!Vx1p;u.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )m`<H>[Eb=  
Rn}l6kbM  
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: gp5_Z-me  
单目: return f(l(t), r(t)); 9!6f-K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j/R[<47  
双目: return f(l(t)); Ja,wfRq  
return f(l(t1, t2)); s3~lT.  
下面就是f的实现,以operator/为例  z_F-T=_  
kDEPs$^  
struct meta_divide C<NLE-  
  { o C<.=2]  
template < typename T1, typename T2 > g<l1zo`_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JSkLEa~<  
  { #r#1JtT  
  return t1 / t2; T=iJGRctB  
} Id_2PkIN$~  
} ; r"C  
>pU$wq|i  
这个工作可以让宏来做: lpQSup  
G0/4JSH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Mmxlp .l  
template < typename T1, typename T2 > \ 5*+!+V^?X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j}%ja_9S  
以后可以直接用 wb]%m1H`:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cv?06x{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 q1z"-~i )E  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) k_sg ?(-!o  
ZvNJ^Xz  
/35R u}c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5"CZh.J  
/RNIIY~w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RX>xB  
class unary_op : public Rettype dYG,_ji  
  { v'U{/ ,x  
    Left l; % 5m/  
public : qAAX;N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z>XrU>}  
=T -&j60  
template < typename T > xAK6pDp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !j:9`XD|  
      { ,I7E[LU  
      return FuncType::execute(l(t)); 2/?`J  
    } mR&H9 NG  
c#|raXGT  
    template < typename T1, typename T2 > nH`Q#ZFz]?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {t0) q  
      { =7w\ 7-.m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _kj wFq  
    } ur3(HL  
} ; \ Pj  
!zkZQ2{Wn  
u -;_y='m  
同样还可以申明一个binary_op eIz<)-7:  
:ctu5{"UJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _oHNkKQ  
class binary_op : public Rettype [#l*_0  
  { MXw hxk#E  
    Left l;  Q?nN!e T  
Right r; U* i{5/$  
public : ;*Ivn@L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oE+R3[D?r  
2^y ^q2(r  
template < typename T > <}E!w_yi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pnjXf.g"O  
      { C1 jHz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /DK"QV!]s  
    } qHuZcht  
v-#Q7T  
    template < typename T1, typename T2 > #pb92kA'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e4!:c^?  
      { X'd9[).  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $ {O#  
    } %+j8["VEC  
} ; LW[9  
m;'6MHx;  
PK{acen  
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 jF0jkj1&/[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {)BTR%t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UmKI1l  
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。 iH/6M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d{SG Cr 9d  
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。。。 Jth[DUH8H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l5zS  
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) *A"~m !=  
下面是修改过的unary_op {U1?Et#  
Oy%''+g   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M-1ngI0H;  
class unary_op fz\9 S  
  { !ePr5On  
Left l; XZ sz/#  
  mVVD!  
public : +3BBQ+x!  
D)j(,vt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sejg&8  
)/pU.Z/  
template < typename T > DVSL [p?_  
  struct result_1 0s/w,?  
  { Hkwl>R$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #73F} tZ^  
} ; i.3= !6z  
P{wF"vf  
template < typename T1, typename T2 > MUTj-1H6)  
  struct result_2 iPd[l {85Z  
  { *h'=3w:G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *M:B\ D  
} ; ^>i63Yc  
)(ImLbM)  
template < typename T1, typename T2 > Hea;?4Vg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N+Y]st+  
  { I aGq]z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LIcM3_.  
} lu<xv  
0`X]o'RxS  
template < typename T > $, ,op(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jtr"NS?a]  
  { ~/98Id}v  
  return OpClass::execute(lt(t)); L3@82yPo!  
} nm6h%}xND<  
~]nSSD)\  
} ; ;1%-8f:lW  
W3MU1gl6k{  
wE?'Cl  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug KwPOO{4]g  
好啦,现在才真正完美了。 B"!l2  
现在在picker里面就可以这么添加了: a-=8xs'  
^pQCNKLBY  
template < typename Right > y#U+c*LB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %= fHu+  
  { ,.OERw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >'&p>Ad)  
} (oEC6F  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?d{Na= O\  
xx#zN0I>-y  
`< xn8h9p  
3HcQ(+Z  
nlW +.a[  
十. bind 7ccO93Mz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7Rd'm'l)  
先来分析一下一段例子 {bJ`~b9e  
4nh>'v%pD  
W g02 A\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n:yTeZ=-s4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;c4 gv,q@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *Zt#U#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 uVJDne,R  
我们来写个简单的。 TU:7Df  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^eo|P~w g  
对于函数对象类的版本: 59"UL\3  
3|'>`!hb  
template < typename Func > #~C]ZrK  
struct functor_trait `f*Q$Ulqx  
  { 0w&27wW  
typedef typename Func::result_type result_type; P<M?Qd 1.  
} ; $W!!wN=B  
对于无参数函数的版本: kBD>-5Sn_T  
$5ak_@AC  
template < typename Ret > P)Rh=U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j g8fU  
  { 57umx`m  
typedef Ret result_type; +n{#V;J  
} ; gcdlT7F)b-  
对于单参数函数的版本: CGY]r.O*  
 SL#0kc0x  
template < typename Ret, typename V1 > a&c6.#E{y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mID"^NOi#  
  { 3?V_BUoON  
typedef Ret result_type; c'%-jG)\  
} ; SYCEQ5 -  
对于双参数函数的版本: _B/ dWA,P  
>z%&xgOa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]n_ k`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > psg)*'r  
  { >8WP0 Qx/  
typedef Ret result_type; ]:4*L  
} ; Ju96#v+:  
等等。。。 ]rWgSID  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S|7!{}  
WvBc#s-  
template < typename Func > +nXK-g;)'  
struct func_return c:<005\Bg  
  { ;<Ar=?  
template < typename T > Jk7|{W\OA  
  struct result_1 {`LU+  
  { Sjv dirr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1.D,W1s  
} ; :N4t49i  
Z4S!NDMm~  
template < typename T1, typename T2 > ~<_2WQ/$  
  struct result_2 U+:m4a  
  { \m(VdE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &cxRD  
} ; Y9uC&/_C  
} ; $c]fPt"i  
D^l%{IG   
$8 UUzk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3Z5D)zuc  
j27?w<  
template < typename Func, typename aPicker > `j,Yb]~s79  
class binder_1 x3 q]I8q  
  { ^@3sT,M,S  
Func fn; sz:g,}~h  
aPicker pk; fVF2-Rh=  
public : ]s'Q_wh_-v  
yeXx',]a  
template < typename T > A mNW0.}  
  struct result_1 #gRM i)(F  
  { l_o@miG/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }+.}J  
} ; [x+FcXb  
+S>j0m<*  
template < typename T1, typename T2 > Al}6q{E9+8  
  struct result_2 `UD/}j@  
  { /|tJ6T1LrB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AK'[c+2[  
} ; Fq |Ni$  
z\K"Rg~J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yE:+Lo`>  
;j[>9g  
template < typename T > a1C{(f)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,]9P{k]O  
  { 9oYgl1}d  
  return fn(pk(t)); W42 iu"@  
} em,u(#)&  
template < typename T1, typename T2 > :r{<zd>;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /]K^ rw[  
  { a1EOJ^}0  
  return fn(pk(t1, t2)); &"yx<&c}  
} y0sR6TY)f  
} ;  Uwf +  
yv t.  
]A~WIF  
一目了然不是么? [<n2Uz7MP  
最后实现bind (}Z@R#njH  
/rWd=~[MO  
3{'Ne}5%I  
template < typename Func, typename aPicker > 5rw 7;'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dP3CG8w5  
  { i3tg6o4C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |iakz|])  
} Ag9vU7  
7j@Hs[ *  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t| g4m[kr  
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。 C 3^JAP  
-`'I{g&A  
十一. phoenix R%{<mno/_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SIBtmm1W  
6wBx;y |  
for_each(v.begin(), v.end(), QoI3>Oj=  
( W0dSsjNio  
do_ zZL6z4g  
[ uaT!(Y6  
  cout << _1 <<   " , " Q_"]+i]s@  
] ck: T,F{}  
.while_( -- _1), [%q@]\U$s  
cout << var( " \n " ) dq(uVW^&ae  
) n6wV.?8  
); o} J&E{Tk  
/s x@$cvW  
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: ")SFi^]  
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 r+A{JHnN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vc 1\i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;O,+2VzP%^  
7?#J~.d5  
5x5@t :  
template < typename Cond, typename Actor > #eoome2Q  
class do_while ]O]4z,n  
  { Px4) >/ z,  
Cond cd; i6^twK)j  
Actor act; }JF13beU  
public : U;YC}r  
template < typename T > [$mHv,~  
  struct result_1 /KFfU1  
  { SW H2  
  typedef int result_type; 2GP=&K/A  
} ; ). <-X^@  
D9<!mH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y\D!/T  
n`#tKwWHYx  
template < typename T > H=<S 9M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,vr? 2k  
  { HJ9Kz^TnC  
  do t_o['F  
    { m4**~xfC  
  act(t); bp* ^z,w  
  } \d 6C%S!  
  while (cd(t)); +[M6X} TQ  
  return   0 ; [A~y%bI"  
} i`(XLi}k  
} ; -)w@f~Q  
=m!-m\B/  
N:S/SZI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). | z9*GY6RU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ZGBd%RWjG_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /kE6@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %aHB"vi6  
下面就是产生这个functor的类: *{YlN}vA  
Bc(Y(X$PK  
0]'7_vDs|  
template < typename Actor > \.0^n3y  
class do_while_actor VU#`oJ:{  
  { X.OD`.!>  
Actor act; q8FTi^=Kb  
public : 0pK=o"^?@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T5R-B=YWu  
;ic3).H  
template < typename Cond > |LRedD7n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; { d=^}-^   
} ; pM+ AjPr  
2a-w% (K  
)Lk639r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QiQ_bB!\  
最后,是那个do_  w^?>e;/\  
/$ w%Q-p  
Ok|*!!T  
class do_while_invoker 8hu<E4]L  
  { Dl<bnx;0  
public : @D.}\(  
template < typename Actor > lAS#874dE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2POXj!N  
  { 44gPCW,u  
  return do_while_actor < Actor > (act); cA2V2S)  
} - \ 5v^l  
} do_; O@tU.5*$5  
lsgh#x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ],>@";9u"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?~l6K(*2  
最后来说说怎么处理break和continue a+[RS]le  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 HU1h8E$-  
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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