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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B`9'COw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S9U`-\L0  
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, 4IIe1 .{  
x2(hp  
e=Kf<ZQt  
sBB>O@4  
  class filler l3rr2t  
  { 0c /xE<h  
public : \"|E8A6/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6f{Kj)  
} ; l/#;GYB]  
wtIXZU x  
FK{Vnj0  
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: L;wzvz\+  
hZ[,.  
Q6]SsV?x  
o@XhL9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hCuUX)>Bt  
*FmY4w  
v[A)r]"j"M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^FIpkhw  
#2^eGhwnI  
.T#h5[S2x  
9jBP|I{xI  
二. 战前分析 0X !A'  
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。 |eU{cK~e^  
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 au1uFu-  
!EB<e5}8wK  
F4`ud;1H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4|ML#aRz  
  /* --------------------------------------------- */ $oDc  
vector < int *> vp( 10 ); ?:H4Xd7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e5W 8YNA  
/* --------------------------------------------- */ {mr!E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6F !B;D-Q  
/* --------------------------------------------- */ : M=0o<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U["'>&B  
  /* --------------------------------------------- */ #{-B`FAQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J!YB_6b  
/* --------------------------------------------- */ 5%Hw,h   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qT5q3A(8  
suiO%H^t  
] -iMo4H  
avxr|uk  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9kZ[Z ,=>  
1._1, _2是什么? EhB0w;c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Kg4\:A7Sa.  
2._1 = 1是在做什么? Y=6569U2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `#Z=cq^_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9EHhVi  
P'l'[Kz{'  
4AW-'W  
三. 动工 UNY O P{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =#L\fe)q)  
v'=$K[_  
$S(<7[Z  
(q o ?e2K  
template < typename T > ,yf2kU  
class assignment !p #m?|Km  
  { N5_`  
T value; wo>7^ZA  
public : B6UTooj  
assignment( const T & v) : value(v) {} `X)y5*##wq  
template < typename T2 > Lp31Y . 4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -j& A;G  
} ; .=G ?Zd  
"}*5'e.*  
_?~EWT   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F)K&a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ` ES-LLhVf  
y Ny,$1  
H. o=4[  
S,0h &A9  
  class holder uE E;~`G  
  { c`,'[Q5(O  
public : 7C / ^ Gw  
template < typename T > b,h@.s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  T&'p5h=l  
  { @qUgp*+{  
  return assignment < T > (t); ~  p~  
} 6K Cv  
} ; z\7-v<ZS  
tW-wO[2  
" l;=jk]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: tEuVn5  
:Eb=jWA  
  static holder _1; Y' FB {  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 80_}}op ?8  
d#(ffPlq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1L;3e@G  
而不用手动写一个函数对象。 w 3kX!%a:  
Dbl3ef  
Nb3uDA5R  
u!CcTE*  
四. 问题分析 {q!GTO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9z#z9|hj)3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h~`^H9?M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 He9Er  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4++ &P9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tNvjwgV\  
dkWV/DAm  
五. 问题1:一致性 |1%eo.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L_`D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .+) AeGh  
7TW&=(  
struct holder e+~@"^|  
  { q:cCk#ra  
  // -JfqY?Ue_2  
  template < typename T > `c)[aP{vN  
T &   operator ()( const T & r) const {[ pzqzL6  
  { J7pF*2  
  return (T & )r; ]xxE_B7  
} ]y9u5H^  
} ; \RS0mb  
]bP1gV(b-  
这样的话assignment也必须相应改动: kD46Le++B  
719lfI&s  
template < typename Left, typename Right > S'(IG m4  
class assignment {ui{Yc  
  { y9Pw'4R  
Left l; k 1l K`p  
Right r; J?Bj=b  
public : 1lYQR`Uh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H0\' ,X  
template < typename T2 > @$fvhEkrT@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RF}R~m9]  
} ; LGh#  
qTz5P  
同时,holder的operator=也需要改动: SFjRSMi  
B7.<A#y2  
template < typename T > 7Hg;SK6t0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]T=o>%  
  { &3Ry0?RET  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zeshM8=  
} eRm*+l|?  
/H*[~b   
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。 LFAefl\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B{K_?ae!  
g;~$xXn  
return l(rhs) = r; .U#oN_D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z|B`n SzH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Gs/G_E(T  
SveP:uJA[  
template < typename Tp > %O9P|04]3  
class constant_t  p ~pl|  
  { "^)$MAZ  
  const Tp t; *7{{z%5Pu  
public : pS "A{k)i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *SYuq)  
template < typename T > 4N)45@jk[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const " 1h~P,  
  { &,QBJx<#  
  return t; gm$<U9L\v  
} ;EsfHCi)  
} ; m~tv{#Y  
79uAsI2-Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~zoZ{YqP  
下面就可以修改holder的operator=了 <9[>+X  
#Cb~-2:+7  
template < typename T > `j4OKZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 734H{,~  
  { ~H4Tr[8a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m'KEN<)s  
} ll ^I ;o0  
RgD:"zeM  
同时也要修改assignment的operator() XzW\p8D^u  
L*6>S_l[  
template < typename T2 > ;ykX]5jGh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bSW~hyI w  
现在代码看起来就很一致了。 8w ]'U  
zUA -  
六. 问题2:链式操作 G%dzJpC(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0?''v>%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :cA8[!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 CN6b 982&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;73{n*a$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `^ )oVs  
be]Zx`)k  
template < typename T > gWl49'S>+  
struct result_1 82YZN5S3]3  
  { :Vrj[i-{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ynn>d  
} ; POQ4&ChA  
0KN'\KE  
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: BO>[\!=y  
(r-PkfXvIf  
template < typename T > *>T@3G.{Rm  
struct   ref p[%B#(]9,  
  { ?:7.3{|Aq  
typedef T & reference; vv D515i  
} ; Q SvgbjdE  
template < typename T > nc?Oj B  
struct   ref < T &> (/|f6_9!  
  { *X 2dS {  
typedef T & reference; RaA7 U   
} ; ={I(i6  
[ z{ }?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~V/?/J$  
h@{CMe  
template < typename T > [a k[ZXC,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mpzm6I eu  
  { `8D'r|=`Eh  
  return l(t) = r(t); bKQ-PM&I/t  
} fK4NmdTV  
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\veB8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lmc"q FzK  
lmx'w  
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 {WuUzq`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #Qd"d3QG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~t^'4"K*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {+ WI>3  
最后的布局是: 51puR8AG>  
                Add *KPNWY9!W  
              /   \ )z7+%nTO  
            Divide   5 \Bn$b2j!%  
            /   \ JjG>$z  
          _1     3 = $6pL  
似乎一切都解决了?不。 +|Mi lwr  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 nn/_>%Y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }#E~XlX^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %loe8yt  
1y.!x~Pi,  
template < typename Right > y73@t$|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]ChN]>o  
Right & rt) const k^\>=JTq=  
  { EYU3Pl%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); **Q K}j[D  
} $c24lJ#/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3qq 6X?y*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6E.64+PJw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1{bsh?zd  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lHSu T2)x;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fg8U* 7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #VM-\02o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: S.NLxb/  
`L {dF  
template < class Action > \Zo xJ&  
class picker : public Action }'Yk#Q  
  { TYgn X  
public : ~f] I0FK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eX9H/&g  
  // all the operator overloaded M2y"M,k4  
} ; =#{i;CC%  
*M()z.N  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VK?c='zg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: AME6Zu3Y  
Js!V,={iX  
template < typename Right > 30$Q5]T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W\<p`xHk  
  { oF#]<Z\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m_r_4BP  
} #:M)a?E/%  
1|%C66f^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hh"=|c  
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。 (Y?" L_pC  
[<7Vv_\Q  
template < typename T >   struct picker_maker )6Qk|gIu(  
  { B$%7U><'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6"U)d7^  
} ; )qx,>PL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i:,37INMt  
  { "6 fTZ<  
typedef picker < T > result; `)s>},8W!  
} ; `Hq)g1a7q  
}mSfg  
下面总的结构就有了: 3QzHQU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =o+))R4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~85Pgb<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yet!qmZ  
至此链式操作完美实现。 '74-rL:i  
C/x<_VJzN/  
@}@J$ g  
七. 问题3 I!sB$=n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OA3* "d*  
&GH ,is  
template < typename T1, typename T2 > R2$;f?;:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~#jD/  
  { B?)=d,E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eb>YvC  
} =~~Y@eX  
DEkFmmw   
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: pn6!QpV5  
V_"K  
template < typename T1, typename T2 > ?H_'L4Wv  
struct result_2 A 9HJWKO  
  {  R)?zL;,x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^UAL5}CQt  
} ; RxVf:h'l  
D#n^U `\if  
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? 1Q ^YaHzuW  
这个差事就留给了holder自己。 yPqZ ,  
    aj<=]=hr  
DIu rFDQSS  
template < int Order > ^?)o,djY&  
class holder; ;f7;U=gl,  
template <> XABI2Ex  
class holder < 1 > >-{)wk;1&  
  { E)dV;1t  
public : )m Uc !TP  
template < typename T > DdL0MGwX  
  struct result_1 ~rX2oLw{&  
  { 4^0L2BVcv  
  typedef T & result; Cq,ox'kGl  
} ; YdK]%%  
template < typename T1, typename T2 > PDnwaK   
  struct result_2 6KD  
  { jWd 7>1R?  
  typedef T1 & result; L27i_4E,  
} ; 007SA6xq  
template < typename T > ^"h`U'YC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tGs=08`  
  { \=yx~c_$L  
  return (T & )r; \HB4ikl  
} ;O2r+n  
template < typename T1, typename T2 > |? !Ew# w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D+.h *{gD  
  { a N|MBX;  
  return (T1 & )r1; :>.~"uWo{  
} 3P!Jw7e  
} ; EQkv&k5X  
\Om< FH}  
template <> 6uYCU|JsU  
class holder < 2 > z Lw=*  
  { VR/>V7*7@  
public : 4 }l,F  
template < typename T > r2T-=XWB  
  struct result_1 / W}Za&]  
  { 0.+"K}  
  typedef T & result; UpgY}pf}  
} ; rZDlPp>BPZ  
template < typename T1, typename T2 > "mnWqRpX  
  struct result_2 F(8>"(C  
  { dE+xU(\, w  
  typedef T2 & result; Syn>;FX  
} ; 9'I I!  
template < typename T > Uu9\;f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @L8('8~d  
  { <aR8fU  
  return (T & )r; ;K:)R_H  
} aZYa<28?L%  
template < typename T1, typename T2 > /! kKL$j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g(\FG  
  { 63d' fgVp  
  return (T2 & )r2; L[d 7@  
} Y#_,Ig5.  
} ; d* Y&V$?zl  
"qRE1j@%a  
[e )j,Q1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1.0S>+^JE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z,Z34:-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DYU+?[J  
n\}!'>d'  
return l(i, j) = r(i, j); |Ebwl]X2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +k'5W1e  
2B7X~t>8a  
  return ( int & )i; xn&G`  
  return ( int & )j; 'w`:p{E  
最后执行i = j; M* (]hu0!  
可见,参数被正确的选择了。 Vt:]D?\3  
m<wng2`NTv  
hbhh m  
q"5iza__H  
q&Sd+y&  
八. 中期总结 _](vt,|L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D L_{q6ZK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8oG0tX3i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0l6z!@GhT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -DrR6kGjR  
x-k}RI  
?5nF` [rx  
e%&2tf4  
}u&.n pc  
/i$ mIj`  
九. 简化 ^zHBDRsb2F  
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。 15_OtK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _PrK6M@"L  
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: .N8AkQ(Ok  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <jT6|2'  
  +-*/&|^等 C`3}7qi|C  
2. 返回引用。 2/qP:3)  
  =,各种复合赋值等 "#2z 'J  
3. 返回固定类型。 S*6P=O*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uh3%}2'P  
4. 原样返回。 "P=OpFV  
  operator, + ?n81|7`  
5. 返回解引用的类型。 1vBR\!d?7  
  operator*(单目) 7</&=lly  
6. 返回地址。 t5#IiPp  
  operator&(单目) o`HZS|>K*  
7. 下表访问返回类型。 OS6 l*S('  
  operator[] 8*3<Erv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l [?o du4  
  operator<<和operator>> ]:JoGGE a0  
]S4kWq{Y  
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。 a|`Pg1j#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Mf%0Cx `  
v`MCV29!}  
template < typename Left > 0b9K/a%sQv  
struct value_return I0=YIcH5  
  { 7wsn8_n9  
template < typename T > u~\u8X3  
  struct result_1 ^#2w::Ds}!  
  { ppjd.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jpZ, $  
} ; S,Boutd  
" 4#V$V  
template < typename T1, typename T2 > 1HG~}E  
  struct result_2 v!T%xUb0  
  { V& <vRIsN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^$SI5WK&)  
} ; * VH!<k[n  
} ; f n )m$\2  
Od70w*,  
Z:W6@j-~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *{8K b>D  
Eym<DPu$n  
下面我们来剥离functor中的operator() hm>JBc:n-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `uy)][j-  
ulV)X/]1  
return l(t) op r(t) xz5Jli  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T>s~bIzL*e  
return op l(t) :l8n)O3  
return op l(t1, t2) D ::),,  
return l(t) op R>U0W{1NO  
return l(t1, t2) op W/9dT^1y4'  
return l(t)[r(t)] BRbx.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oCdWf63D  
b;#3X)  
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: Mib(J+Il  
单目: return f(l(t), r(t)); %mPIr4$Pg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '9%72yG  
双目: return f(l(t)); R)d1]k8  
return f(l(t1, t2)); ,j^ /~  
下面就是f的实现,以operator/为例 MZ o\1tU-i  
z=B*s!G  
struct meta_divide $^?"/;8P5  
  { %KK6}d #  
template < typename T1, typename T2 >  {A]"/AC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R9nW5f Nf  
  { -hw^3Af  
  return t1 / t2; }YWLXxb;  
} ?Z= %I$i  
} ; 7J,j  
I}Uj"m`>  
这个工作可以让宏来做: SYRr|Lg  
Ql^I$5&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6gV-u~j[#  
template < typename T1, typename T2 > \ 2apR7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p 9Zi}!  
以后可以直接用 z&[Rw<{Psb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dO}6zQ\  
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 a]-F,MJ  
(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。。。) <QFT>#@T  
+<7~yZ[Z8  
 u)PB@  
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 #4iSQ$0  
^JZ]?iny  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @ofivCc<%  
class unary_op : public Rettype 9HrT>{@  
  { ;X,|I)  
    Left l; {J;[ Hf5  
public : x9q?^\x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V/"UDof  
^.)oQo SE  
template < typename T > F8mS5oB|^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]W39HL  
      { $q,2VH:Ip  
      return FuncType::execute(l(t)); -qaJ@T+J+7  
    } 5H#f;L\k  
*Z\B9mx  
    template < typename T1, typename T2 > U8Z(=*Z3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VA + ?xk  
      { V:HxRMF2X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @ -CZa^g  
    } |N, KA|Gdq  
} ; I WKq_Zjkz  
F,+nj?i!  
vFm8T58 7  
同样还可以申明一个binary_op %0l'Nuz  
Hy=';Ccn}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7pf]h$2  
class binary_op : public Rettype -L&r2RF/  
  { K}7E;O5m"  
    Left l; y"6;O0  
Right r; Z6C!-a  
public : DCr&%)Ll  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jez=q  
mh&wvT<:{  
template < typename T > 6BK-(>c(6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Cd )w4C  
      { ?e( y/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K",YAfJa  
    } &iR3]FNI  
:}(Aq;}X  
    template < typename T1, typename T2 > Ug(;\*yg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A)6xEeyR  
      { Aiyx!Q6vT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $Y'}wB{pc  
    } F6XrJ?JM  
} ; *|WS,  
\Gm$hTvB&  
Ok63 w7  
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 qj|P0N{7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v$~1{}iI5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZNWo:N8;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &%eWCe+ +  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @GTkS!86  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +I~`Ob  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [ye!3h&]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pY@$N&+W  
下面是修改过的unary_op ?RW7TWf  
A#NJ8_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _mSDz=!Z3  
class unary_op /bm2v;  
  { \tR](, /  
Left l; V+`gkWe/  
  C7PVJnY0  
public : -_@zyF<G  
iM \3~3'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s'$5]9$S  
5PF?Eq   
template < typename T > 0 PdeK'7  
  struct result_1 E3..$x-/  
  { M9[52D!{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P;~`%,+S  
} ; ?X $#J'U;  
l$[7 pM[  
template < typename T1, typename T2 > ]'IZbx:  
  struct result_2 bsCl w  
  { 287g 5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *LuR <V  
} ; Uk1|y\  
zEM  c)  
template < typename T1, typename T2 > {L6@d1u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q)]C~Q  
  { t)qu@m?FZ)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HpLCOY1-  
} 9j94]w2v  
-9PJ4"H  
template < typename T > K Eda6zZH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~,Y xUn8@  
  { f%,Vplb  
  return OpClass::execute(lt(t)); %<dvdIB  
} TEJn;D<1I,  
2uSXC*Phz  
} ; c/Dk*.xy<  
]S  
gm^j8  B  
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 6DkFIkS  
好啦,现在才真正完美了。 *sJT\J$D[  
现在在picker里面就可以这么添加了: ztS:1\  
IL0e:-@!0  
template < typename Right > hw 5NHZ I'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z:Y Z]   
  { ,r5'nDV=d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,|}}Ml  
} WHF[l1  
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。 MiK -W  
gDN7ly]6M  
~`Y!_'(x  
1j_gQ,'20  
o}4~CN9}  
十. bind *VX"_C0Jy=  
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。 EjA3hHJ  
先来分析一下一段例子 F>F2Yql&W  
kJ'rtz4QO  
:QoW*Gs1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0#G@F5; <  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 42oW]b%P{;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~:krJ[=  
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。 qkbGM-H%U  
我们来写个简单的。 zH5pe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n2V $dF4m  
对于函数对象类的版本: #}p@+rkg2  
Cg8s9qE?  
template < typename Func > tFEY8ut{  
struct functor_trait OH >#f6`[  
  { Iwx~kvz\_(  
typedef typename Func::result_type result_type; wo+ b":  
} ; FG:t2ea  
对于无参数函数的版本: c 80Ffq  
gf ?_tB0C  
template < typename Ret > ROhhd.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H8x66}  
  { T? g%I  
typedef Ret result_type; c 8t  
} ; Y&uwi:_g  
对于单参数函数的版本: ]5O]=^ u0  
^? V9  
template < typename Ret, typename V1 > Z g.La<#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6!Q,X Hs  
  { O0^?VW$y_  
typedef Ret result_type; ;7>k[?'e  
} ; NNxz Z!q!  
对于双参数函数的版本: <GWzdj?  
C+L_f_6]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *t{^P*pc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5O%?J-Hp  
  { #b eLo J  
typedef Ret result_type; <dGph  
} ; OWys`2W  
等等。。。 'NNfzh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $5wf{iZY.Q  
ew.jsa`TrW  
template < typename Func > "h5.^5E6  
struct func_return /jl/SV+  
  { Pi hpo  
template < typename T > J#DN2y <  
  struct result_1 .3'U(U  
  { oLS/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [gDl<6a#4  
} ; t-i\gq^  
gX|We}H  
template < typename T1, typename T2 > N mA6L+  
  struct result_2 Ya &\b 6  
  { ffQm"s:P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :+_  
} ; h0&Oy52  
} ; l*w*e.ezQ  
D JZ$M  
sOO_J!bblP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ny"z<N&}/  
 MwC}  
template < typename Func, typename aPicker > K|Xr~\=  
class binder_1 | Rj"}SC  
  { )A$xt)}P!{  
Func fn; \ZtKaEXnx  
aPicker pk; gW-mXb  
public : /PKu",Azj  
LC4W?']/  
template < typename T > Bm5\*Xd1(  
  struct result_1 4-?zW  
  { !'#GdRstv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @\WeI"^F8  
} ; ||))gI`3a  
#}lWM%9Dy  
template < typename T1, typename T2 > <Gna}ALkg  
  struct result_2 z22:O"UHa  
  { (]` rri*^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  20]p<  
} ; s o7.$]aV  
t,u;"%go  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Kk).KgR  
=gB8(1g8  
template < typename T > r&+w)U~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q*hXFayx  
  { "Hk7s+%  
  return fn(pk(t)); @ qS Z=  
} / E!N:g<  
template < typename T1, typename T2 > 7h.fT`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J@OK"%12  
  { D\| U_>  
  return fn(pk(t1, t2)); YkbuyUui  
} *c>B-Fo/D  
} ; 0YC|;`J  
Tol"D2cyf  
X/_89<&  
一目了然不是么? &xpvHKJl  
最后实现bind ,n2"N5{jw  
"A> _U<Y  
\ B'AXv 6  
template < typename Func, typename aPicker > G +&pq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0g;)je2_2?  
  { Z]w?RL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qLPuKIF  
} V%B~ q`4  
-Iis/Xw:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xf{ZwS%X  
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。 CEVisKcE:  
-Jf}3$Ra  
十一. phoenix 1aZGt2;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gquvVj1oT  
1xr2x;  
for_each(v.begin(), v.end(), G^';9 UK  
( EywBT  
do_ G)q;)n;*=  
[ wD:2sri  
  cout << _1 <<   " , " :cf#Tpq"  
] r@}8TE*|P  
.while_( -- _1), FU(2,Vl  
cout << var( " \n " ) Bg] %  
) Ylyk/  
); gZiwXb  
X:lStO#5  
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: Y^nm{;G+  
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 8rjD1<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?\kuP ?\  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  d0i|^  
&KY!a0s  
rP}[>  
template < typename Cond, typename Actor > i5=~tS  
class do_while @t;726  
  { \._|_+HiW  
Cond cd; 1rS8+!9C  
Actor act; $ U7#3-'  
public : nEPTTp+B  
template < typename T > M ziOpraj  
  struct result_1 f-634KuP  
  { >FKwFwT4D  
  typedef int result_type; 80`$F{xcX  
} ; f7|Tp m  
Zu<S<??Jf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $ai;8)C6  
Pf/8tXs}  
template < typename T > LlS~J K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IT)3Et@Y  
  { kv6nVlI)B  
  do .wmqaLd%  
    { !Qf*d;wxn(  
  act(t); i"=lxqWeaV  
  } d WY{x47  
  while (cd(t)); m@u% 3*:  
  return   0 ; mYj)![  
} GwfCl{l  
} ; ksCF"o /@V  
;4(}e{  
x7Gf):,LK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ktS^^!,l%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L|}s Z\2!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [ [w |  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1;DRcVyS+  
下面就是产生这个functor的类: V#b=mp  
@OGG]0 J  
;TS%e[lFhQ  
template < typename Actor > #vhN$H:&q  
class do_while_actor N|Ag8/2A  
  { Nd+1r|e'  
Actor act; GKjtX?~1  
public : /%s:aO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r/HCWs|  
`R>z{-@=  
template < typename Cond > KQvSeH>r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~**x_ v  
} ; K[ [6A:  
pkae91  
ji ./m8(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G~v:@  
最后,是那个do_ ~;a \S3  
HsUh5;  
#r]Z2Y]  
class do_while_invoker .)_2AoT7[  
  { ~#jiX6<I  
public : xb<|m2<)H  
template < typename Actor > 1DhC,)+D}q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d6 ef)mw  
  { vV*J;%MO  
  return do_while_actor < Actor > (act); Lt=32SvTn  
} \/?J)k3H.  
} do_; =4co$oD}  
l_yF;5|?z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;>f\fhi'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3l45(%g+  
最后来说说怎么处理break和continue (XW'1@b  
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。 E5@=LS  
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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