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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o;3j:# 3 |  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8NnhT E  
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, z>6.[Z(T  
c  Qld$  
u\`/Nhn  
~6p5H}'H1  
  class filler 6 |QTS|!  
  { P,(9cyS{  
public : ~\2;i]|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ucw`;<d8  
} ; 7g-Dfg.w  
t-_#Q bzE{  
S#,+Z7  
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: $h,d? .u6w  
ZQ|5W6c  
rB,ldy,f  
{`a(Tl8V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8Bq-0=E  
8+9\7*  
Fav?,Q,n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {Jrf/p9w  
'}_=kp'X  
)&>L !,z  
X1Qr _o-BR  
二. 战前分析 ThtMRB)9  
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。 6_WmCtvF  
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 mxgqS=`  
jDkm:X}:  
-!l^]MU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L ${m/@9  
  /* --------------------------------------------- */ :WVSJ,. !  
vector < int *> vp( 10 ); Uls+n@\!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DE%fF,Hk3  
/* --------------------------------------------- */ VrVDm*AGQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w^3|(F  
/* --------------------------------------------- */ ?b56AE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6.[)`iF+#  
  /* --------------------------------------------- */ ?H`j>]%&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6F(hY !}5  
/* --------------------------------------------- */ vHS2q >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); guU=NQZ  
+s ULo  
#G[t X6gU  
*#zS^b n  
看了之后,我们可以思考一些问题: m~;B:LN<  
1._1, _2是什么? CI^[I\$&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }w#F6  
2._1 = 1是在做什么? h(nj,X+  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >zQOK-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 88+ =F XG  
T<P0T<  
]w!0u2K<Q\  
三. 动工 wqP2Gw7jh6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: > VP5vkv=  
z|I0-1tAK  
dq(E&`SzK  
i3P9sdTD  
template < typename T > Hs$'0:  
class assignment ~q 7;8<U  
  { H'Nq#K  
T value; -G-3q6A  
public : BKay*!'PX  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~ ltg  
template < typename T2 > >k;p.Pay%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \%TyrY+`K  
} ; <[ZI.+_Wt  
=G4u#t)  
*1$    
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w.z<60%},0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~@D/A/|  
A @2Bs 5F  
5rloK"  
RJhK$\  
  class holder ^&Q< tN 7  
  { E=]]b;u-n  
public : et` 0Je  
template < typename T > 5]d{6Nc3P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )S*1C@  
  { b# u8\H  
  return assignment < T > (t); f!x[ln<  
} m'bi\1Q  
} ; 5$%XvM  
doR4nRl9  
0q#"clw  
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: n1,S_Hs  
JRY_ nX  
  static holder _1; :RiF3h(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FshC )[w,  
h&`y$Jj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _~&9*D$ {>  
而不用手动写一个函数对象。 <^c3}  
lL0M^Nv  
m(_9<bc>  
Us=eq "eu  
四. 问题分析 Vm,,u F  
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。 I3(d<+M  
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。 "(f`U.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oL-2qtv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RgZOt[!.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nZ E)_  
+D`*\d1  
五. 问题1:一致性 MA* :<l  
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?| :$ %>4+l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lP3h<j  
E oe}l   
struct holder u R:rO^  
  { ! %Ny0JkO  
  // ?aWx(dVQ  
  template < typename T > gCJIIzl%Bh  
T &   operator ()( const T & r) const hqDqt"dKz  
  { Ilq=wPD}j  
  return (T & )r; R5(T([w'  
} [E|uY]DR  
} ; [Y8S[YY  
q7_+}"i  
这样的话assignment也必须相应改动: (s&&>M]r_  
? JXa~.dA  
template < typename Left, typename Right > UQPU"F7.  
class assignment g) 1X&>  
  { dYF=c   
Left l; 1m)M;^_  
Right r; !MV@) (.  
public : W5 ec  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} suVmg-d  
template < typename T2 > FFvCi@oT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NBOCt)C;H  
} ; r4Q|5kT*i  
zK;XF N#U^  
同时,holder的operator=也需要改动: O|'1B>X  
}r3~rG<D71  
template < typename T > K 1W].(-@4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !20X sO  
  { 76@qHTh }  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H=~9CJ+tc  
} f~ U.a.Fb  
>5ChcefH  
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。 s&Yi 6:J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8ObeiVXf)  
v("wKHWTI@  
return l(rhs) = r; r*XLV{+4  
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。 DNP@A4~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G%{0i20_  
Apfnx7Fv  
template < typename Tp > ;Gd~YGW^#  
class constant_t MbA\pG'T  
  { 4 b,N8  
  const Tp t; PJ\0JR7a  
public : {_>em*Vb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5o 0Ch  
template < typename T > : ]II-$/8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ed-M7#wY  
  { tSHFm-q`  
  return t; Vw~\H Gs/~  
} @PSLs *  
} ; m;,xmEp  
7wVH8^|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^3~e/PKM  
下面就可以修改holder的operator=了 ^?GmrHC)  
y7lWeBnC  
template < typename T > 1[PMDS_X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a`c:`v2o  
  { $B .Qc!m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); go'j/4Tp  
} /'wF2UR  
:dnJY%/q  
同时也要修改assignment的operator() T@ YGB]*Y  
h{'t5&yY  
template < typename T2 > [hh/1[   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /aqEJGG>  
现在代码看起来就很一致了。 +%0z`E\?M#  
`I;F$`\  
六. 问题2:链式操作 K5 KyG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \ |!\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。 K$[$4 dX]  
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。 U[\Vj_?(I  
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。 Q[u6|jRt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >n*\bXf  
J/x2qQ$9  
template < typename T > Ak BMwV  
struct result_1 P'$ `'J]j  
  { u8L$]vOg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MMQ;mw=^]  
} ; v~)LO2y   
n/Dp"4H%q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %,q. ),F  
anN#5jt  
template < typename T > <48<86TP  
struct   ref \}"m'(\c  
  { 0C$vS`s&  
typedef T & reference; 5M_Wj*a}7  
} ; l=m(mf?QBg  
template < typename T > lB;FUck9  
struct   ref < T &> Ol/N}M|3  
  { xge7r3i  
typedef T & reference; el PE%'  
} ; S: :>N.y  
CA s>AXbs  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ; H0{CkH  
ko\):DN  
template < typename T > 'MxSd(T =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F"jt&9jg  
  { K|r Lkl9  
  return l(t) = r(t); L ^`}J7r  
} |oFAGP1  
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。 2N [=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sM2MLh'D  
b/("Y.r=  
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 $'wq1u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  %Y nmuZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dA~ 3>f*b_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xyx"A(v^l  
最后的布局是: ,FSrn~-j9  
                Add Dm0a.J v  
              /   \ n6Z|Q@F  
            Divide   5 +cu^%CXT  
            /   \ k!L@GQ  
          _1     3 /n,a?Ft^N)  
似乎一切都解决了?不。 6" B%)0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 bn9;7`>.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zw@'vncc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o^p  
M[]A2'fS  
template < typename Right > L:&k(YOBA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E8[T   
Right & rt) const v3[@1FQ"  
  { \,G#<>S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (R}ii}&  
} 5TKJWO.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OjE` 1h\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w Iv o"|%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Vm1-C<V9  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 A<MtKb  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `)$_YZq|SR  
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? VR? ^HA9  
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: 19e8  
#s5N[uK^m  
template < class Action > rRFAD{5)  
class picker : public Action olux6RP[B  
  { }?8uH/+ZA  
public : TD@v9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :$3oFN*g  
  // all the operator overloaded  >]D4Q<TY  
} ; @* ust>7  
e /K#>,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GIwh@4;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?\=/$Gt  
`C E^2  
template < typename Right > NZLAk~R;0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  vb{i  
  { r#i?j}F}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \_6OCVil  
} ,El!fgL  
2\D8.nQr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;t#]2<d*  
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。 LJlZ^kh  
aBuoHdg;  
template < typename T >   struct picker_maker V&{MQWy  
  { rJyCw+N0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >h~IfZU1  
} ; je,}_:7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > = "ts`>  
  { +a@GHx 4-  
typedef picker < T > result; %|W.^q  
} ; l,|%7-  
a6xj\w  
下面总的结构就有了: 7*+]wEs  
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。 RzKb{> ;A  
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。 NPnHH:\;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %:v`EjRD0  
至此链式操作完美实现。 =qVP]  9  
~#K@ADYr  
gk0.zz([  
七. 问题3 tA.`k;LT  
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。 L71!J0@a#  
nSx8E7 |V  
template < typename T1, typename T2 >  (t^n'V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~:4kU/]  
  { >H][.@LyR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \*T"M*;  
} f>jwN@(  
+|cI:|H>  
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: >TL^>D  
b&) 5:&MI  
template < typename T1, typename T2 > <i?a0  
struct result_2 ^Mkk@F&1  
  { ;!>Wz9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xf'=+f2p  
} ; `(y(w-:W1  
,U,By~s  
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? sUkm|K`#  
这个差事就留给了holder自己。 6rti '  
    E\7m< 'R  
)}v 3q6?_  
template < int Order > R9vT[{!i  
class holder; eP1nUy=T  
template <> 5/><$06rq  
class holder < 1 > ^?"\?M1  
  { cV K7  
public : 0rSIfYZa  
template < typename T > [4Ll0GSp  
  struct result_1 {16<^  
  { pE]?x $5U  
  typedef T & result; zSTR^sgJ  
} ; qeL pXe0c  
template < typename T1, typename T2 > Ji'(`9F&a  
  struct result_2 Z$KLl((  
  { -!M,75nU  
  typedef T1 & result; R"Liz3Vl%  
} ; 's?Ai2=#  
template < typename T > Nt`b;X&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S:Q! "U  
  { ~^I> #Dd  
  return (T & )r; : 9!%ZD  
} "bQ[CD  
template < typename T1, typename T2 > FjfN3#qlg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9W7#u}Z  
  { j|fd-<ng  
  return (T1 & )r1; t !`Jse>  
} y7\"[<E`(V  
} ; Fqq6^um  
nt1CTWKM8^  
template <>  v9RW5  
class holder < 2 > *V^ #ga#A  
  { &[R8Q|1 j  
public : O>y'Nqz  
template < typename T > MhEw _{?  
  struct result_1 !eR3@%4  
  { S0/usC[r  
  typedef T & result; $P o}  
} ; V3N0Og3  
template < typename T1, typename T2 > cR{>IH4^  
  struct result_2 4'pS*v  
  { :PY tR  
  typedef T2 & result; .lG5=Th!  
} ; PaB!,<A  
template < typename T > Z,7R;,qX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kYwb -;  
  { 1$lh"fHU  
  return (T & )r; 1nhtM  
} 5~ 'Ie<Y_  
template < typename T1, typename T2 > *ZSdl 0e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A1Y7;-D  
  { zdun,`6  
  return (T2 & )r2; #Doq P:  
} SjEAuRDvUz  
} ; |+IZS/W"  
,1{Ep`  
hqSJ(gs{  
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> >。 !/{+WHxIr|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Oc?+M 5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &p UZDjo?  
R>@uY( >dJ  
return l(i, j) = r(i, j); Vn=qV3OE]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KLQTKMNv  
S]3Ev#>  
  return ( int & )i; ?dZt[vAMn  
  return ( int & )j; 9 t n!t  
最后执行i = j; ;,'igdold  
可见,参数被正确的选择了。 oS,I~}\kQ  
NVV}6TUV  
'(&%O8Yi  
JWP*>\P  
V:NI4dv/R  
八. 中期总结 XJ0 {  
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: 7sNw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d^ ZMS~\*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^}yg%+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8euZTfK9e  
cTZ.}eLh  
,38Eq`5&W  
Tsb{25`+  
Br>Fpe$q4  
u~zs* qp  
九. 简化 lb' Cl3H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `'_m\uo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SU_SU".  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W{cY6@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q-TV*FD.  
  +-*/&|^等 &:*q_$]Oz  
2. 返回引用。 9~IQw#<  
  =,各种复合赋值等 0"k |H&  
3. 返回固定类型。 [p r"ZQ]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y]`.InG@  
4. 原样返回。 6qvp*35Cx  
  operator, E9! N>0  
5. 返回解引用的类型。 s=I'e/"7  
  operator*(单目) \g)Xt?w0Wo  
6. 返回地址。 RH;:9_*F  
  operator&(单目) g\oSG)  
7. 下表访问返回类型。 3#kitmV  
  operator[] g\A y`.s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u8zbYd3  
  operator<<和operator>> }}{!u0N},V  
6"j_iB  
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。 {.e=qQ%P5)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :q##fG 'm/  
iP~,n8W  
template < typename Left > *y[PNqyd  
struct value_return XV>JD/K2  
  { YOyX[&oi  
template < typename T > rPzQ8<  
  struct result_1 sPAg)6&M  
  { 0Rxe~n1o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H/F+X?t$0  
} ; q]& .#&h  
]ekk }0  
template < typename T1, typename T2 > Vsq8H}K  
  struct result_2 DmqX"x%P  
  { zRl~^~sY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DLPUqKL]  
} ; +';>=hha  
} ; E|"=. T  
8U2dcx:G3  
VU|dV\>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j|.} I  
V) o,1  
下面我们来剥离functor中的operator()   \J^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2+8#H.  
y9Y1PH7G  
return l(t) op r(t) ]bCq=6ZKR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ] 7;f?+  
return op l(t) ][PzgzG  
return op l(t1, t2) ~o3Hdd_#}N  
return l(t) op C}g9'jY  
return l(t1, t2) op XdgUqQb}  
return l(t)[r(t)] Zwt;d5U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \~rlgxd  
"+"{+k5t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "GT4s?6O  
单目: return f(l(t), r(t)); @!=\R^#p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {kI#A?M  
双目: return f(l(t)); f}%D"gz  
return f(l(t1, t2)); JM$.O;y -  
下面就是f的实现,以operator/为例 nHFrG =o,  
"LhUxnll  
struct meta_divide .o{0+fC#  
  { I lR\  #  
template < typename T1, typename T2 > ?gGt2O1J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yQS+P8x&|]  
  { yWPIIWHx!  
  return t1 / t2; EER`?Sa(  
} S|AM9*k9  
} ; "pxzntY|  
&YP#M |  
这个工作可以让宏来做: USJ- e  
D bX{#4lx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {aKqXL[UP  
template < typename T1, typename T2 > \ F#|O@.tDG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P'@<:S|  
以后可以直接用  84zTCX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %bXx!x8(  
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 < O*6 T%;  
(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。。。) ;d.K_P  
!#ri5{od  
=Yo1v=wxN  
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 eS/B24;*  
=%)+%[wv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ! {,F~i9  
class unary_op : public Rettype EC&@I+'8Q  
  { ;|%dY{L-  
    Left l; ;E2>Ovv  
public : YEu1#N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [t\B6XxT  
}n,Zl>T9  
template < typename T > Myat{OF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dth&?/MERL  
      { fpyz'   
      return FuncType::execute(l(t)); XK(`mEi  
    } +KGZ HO!  
=]R3& ]#n  
    template < typename T1, typename T2 > 0X2@CPIFf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ij5g^{_T;8  
      { 8$N8}q%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NMO-u3<6.  
    } w JwX[\  
} ; $Kj&)&M  
Z[!d*O%R_  
Ey{%XR+*;  
同样还可以申明一个binary_op  1iT\df  
23(=Xp3;>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 73A)lU.  
class binary_op : public Rettype iJFs0?*  
  { {Ee>n^1  
    Left l; B-.v0R`5  
Right r; X#a`K]!B  
public : 57{oh")  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {)f~#37  
ExSe=4q#  
template < typename T > G}@#u9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j Ib  
      { DH DZ_t:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kyh_9K1  
    } u D 5%E7  
TfxwVPX  
    template < typename T1, typename T2 > ,''cNV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jg  2qGC  
      { ^ OJyN,A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t-u|U(n  
    } =bh*[ , -  
} ; ~H)4)r^  
$v.C0 x  
9_ICNG%  
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 M/PFPJ >`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9n]|PEoAB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p5=|Y^g !  
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。 D*5hrkV9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sGDV]~E  
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。。。 j;yf8Nf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &MR/6"/s  
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) "o!{51!'  
下面是修改过的unary_op / il@`w;G  
#yseiVm;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (LvS :?T}  
class unary_op $ZPX]2D4B#  
  { ;wiao(t>4N  
Left l; `?*%$>W#"  
  I|oT0y &  
public : 31^cz*V  
<q)4la  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Q4X 6U:WB  
IJOvnZ("A  
template < typename T > rn@`yTw^  
  struct result_1 U;_[b"SW%  
  { 4Ph0:^i_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \2[<XG(^  
} ; TG48%L  
m4K* <  
template < typename T1, typename T2 > "\"DCDKmG  
  struct result_2 Eu}b8c  
  { 5/",<1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +@9gkPQQ-@  
} ; {P9J8@D  
e/_C  
template < typename T1, typename T2 > w"m+~).U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 14eW4~Mr  
  { os3 8u!3-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CDj~;$[B  
} C#rc@r,F  
JE 5  
template < typename T > dBsX*}C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h[KvhbD3   
  { 7T``-:`[  
  return OpClass::execute(lt(t)); @r(Z%j7  
} xVB;s.'!  
{3a&1'a0g  
} ; XKL3RMF9r  
pY)5bSA  
M`,~ mU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug U=Y)V%  
好啦,现在才真正完美了。 1[F3 Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: _i_Q?w`  
->z54 T  
template < typename Right > # M, 7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )"(]Lf's  
  { uhH^>z KA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Zd^6ulx  
} \b V6@#,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yfQ5:X  
z@|dzvjl Q  
'z@0  
Kr'f-{  
@tohNO>  
十. bind "|Fy+'5}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0Q,g7K<d  
先来分析一下一段例子 }uHrto3M  
iF5'ygR-Z  
c:S] R"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W+wA_s2&D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zQ?!f#f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "@@I!RwA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [97:4.  
我们来写个简单的。 +[@z(N-h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j| Wv7  
对于函数对象类的版本: 5 S Xn?  
@53k8  
template < typename Func > 'X).y1'  
struct functor_trait 0<"k8 k@J  
  { <tpmUA[]  
typedef typename Func::result_type result_type; 'crlA~&#/  
} ; c5q9 LQ/  
对于无参数函数的版本: "]'?a$\ky:  
yw[#  
template < typename Ret > +cJy._pi!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :a8 YV!X  
  { C$Lu]pIL*  
typedef Ret result_type; r0t^g9K0  
} ; pA.J@,>`}  
对于单参数函数的版本: >4Y3]6N0.F  
rD?L  
template < typename Ret, typename V1 > 2n><RZ/9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =@Dwlze  
  { I4;A8I  
typedef Ret result_type; 3K&4i'}V  
} ; 84HUBud76Y  
对于双参数函数的版本: c0c|z Ym  
m42T9wSsx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^2d!*W|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jdKOb  
  { I jr\5FA[p  
typedef Ret result_type; !g~1&Uw1  
} ; 5Dp#u  
等等。。。 =4uSFK_L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AIb2k  
xX3'bsN  
template < typename Func > ^ PI5L  
struct func_return ~vLW.:  
  { gM>t0)mGK  
template < typename T > "gd=J_Yw  
  struct result_1 ^Jb H?  
  { HS'Vi9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E r/bO  
} ; Ze< K=Q%(i  
UT~a &u  
template < typename T1, typename T2 > mOo`ZcTU  
  struct result_2 pY4}>ju(g  
  { ]&Z))H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d@w~[b  
} ; yJuQ8+vgR}  
} ; z"D.Bm~ ]  
tH=P6vY  
,Vd\m"K{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u4z&!MT}  
fA'qd.{f^  
template < typename Func, typename aPicker > ly% F."v  
class binder_1 ob+euCuJ  
  { f>'Y(dJ'W  
Func fn; 01!s"wjf  
aPicker pk; V)Z70J <'  
public : d]9U^iy  
Bwr3jV?S  
template < typename T > Z\[N!Zt|  
  struct result_1 C]^H&  
  { pEECHk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OY[e.N t&  
} ; r&-m=Kk$  
?!qY,9lhH  
template < typename T1, typename T2 > wf, 7==  
  struct result_2 TJE\A)|>g  
  { 6y%0`!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y@'8[]=0  
} ; Gm*X'[\DD  
1[_mEtM:]B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w\) |  
XdH\OJ  
template < typename T > Q{e\}wN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]weoTn:  
  { .q+0pj  
  return fn(pk(t)); zByT$P-  
} ceNix!P  
template < typename T1, typename T2 > B^).BQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \OlmF<~  
  { ?UM*Xah  
  return fn(pk(t1, t2)); keRE==(D  
} Em[DHfu1Q  
} ; JNcYJ[wqv  
j }b\Z9)!  
QMv@:Eo  
一目了然不是么? lRh9j l  
最后实现bind Uye|9/w8 !  
W0I#\b18  
Bc3:}+l  
template < typename Func, typename aPicker > oyo(1 >  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [qsEUc+Z.'  
  { o\vBOp?hj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \EseGgd21  
} ETs>`#`6o  
8Lw B B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mN8pg4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 F R|&^j6  
~  T>U  
十一. phoenix Fl(T\-Eu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `y+tf?QN  
hy|b6wF&  
for_each(v.begin(), v.end(), `est|C '+  
( }i!J/tJ)b  
do_ Z|}G6]h  
[ $XoQ]}"O  
  cout << _1 <<   " , " o M Zq+>  
] 4Qn$9D+?  
.while_( -- _1), K98i[,rP  
cout << var( " \n " ) YKQr, Now  
) A$6$,h  
); \d::l{VB  
@JdZ5Q  
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: Haqm^Ky$  
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 >:lnt /N3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e}1uz3Rh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^pHq66d%Z  
},|M9 I0  
H#ClIh?'b  
template < typename Cond, typename Actor > #m={yck *  
class do_while T0]MuIJ).  
  { _V`DWR *  
Cond cd; >M&3Y XC  
Actor act; ](|\whI  
public : ID/ F  
template < typename T > HV<Lf 6gE  
  struct result_1 #c2ymQm  
  { _UuC,Pl3  
  typedef int result_type; `-LGU7~+  
} ; (Cq n6 dWK  
Bj7gQ%>H4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} irjP>3_e  
m#=z7.XrX  
template < typename T > dO%W+K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 [0L9\xm  
  { sJNFFOz  
  do rx}r~0i  
    { GgKEP,O  
  act(t); )p*}e8L  
  } .1LCXW=  
  while (cd(t)); F:aILx  
  return   0 ;  W%\C_  
} r7qh>JrO  
} ; E lUEteZ  
6uR^%W8]  
}NB}"%2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B$Kn1 k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bV"G~3COy  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 p) +k=b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 X]y)qV)a[c  
下面就是产生这个functor的类: 7B?c{  
vx4+QQY P  
mkR2i>  
template < typename Actor > G z)NwD  
class do_while_actor Po%(~ )S>  
  { \QB;Ja _  
Actor act; O+ICol  
public : t%8d-+$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j1(D]Z=\  
o6p98Dpg   
template < typename Cond > ?Q&yEGm(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _Zr.ba  
} ; b".L_Ma1*  
}1rm  
YID4w7|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c_>f0i  
最后,是那个do_ ?R$&Xe!5  
#^ ]n0!  
mml z&h  
class do_while_invoker x,'!eCKN  
  { z<5m fAm  
public : AoyX\iqQ  
template < typename Actor > * oybD=%4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qa.u Mq  
  { &y#r;L<9  
  return do_while_actor < Actor > (act); VJS8)oI~  
} YX#-nyK  
} do_; I"`M@ %  
9VbOQ{8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /Ju;MeE9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t2"FXTAq  
最后来说说怎么处理break和continue y a_<^O 9  
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。 nqf,4MR  
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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