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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ./_o+~\e'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Of)EBa<5^  
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, uZsm=('ww  
UlBg6   
s?;rP,{:p  
b9M.p*!  
  class filler Q'f!392|  
  { 1WGcv O)<  
public : kcy?;b;z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &^ECQ  
} ; X[L6Av  
ISHNeO8  
|ITSd%`3_  
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: z^s40707x  
}-3| v<d  
O34'c_ fZ  
AJ'YkSg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R[eQ}7;+  
Evd>s  
L2s)B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }}a<!L,{  
W~15[r0  
D-)jmz>R  
Lod$&k@@  
二. 战前分析 TH_Vw,)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~z)diF<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >|<8QomD  
[aM_.[bf  
m5HP56a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 65FdA-4  
  /* --------------------------------------------- */ iz'#K?PF_  
vector < int *> vp( 10 ); }D5*   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qaBjV6loy  
/* --------------------------------------------- */ &KfRZ`9H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #J AU5d  
/* --------------------------------------------- */ gi::?ET/.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;6N@raP7  
  /* --------------------------------------------- */ Nrl&"IK|J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xNG 'UbU  
/* --------------------------------------------- */ /yHM =&Vg]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vkE[Ur>  
3zJbb3e  
g%z?O[CN  
r>+Hwj0>  
看了之后,我们可以思考一些问题: O=os ,'"  
1._1, _2是什么? vF, !8e'v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?#@JH  
2._1 = 1是在做什么? D:Zpls.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 TGxspmY6  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^H'zS3S  
Ro+/=*ql~  
l6b3i v,  
三. 动工 VFN\ Ryd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `r"euO r\  
846j<fE  
cnAwoTt4  
'U<-w$!f+^  
template < typename T > {;4AdZk  
class assignment ^FSUK  
  { ]JQk,<l5E  
T value; Zf<M14iM  
public : wAE ,mw  
assignment( const T & v) : value(v) {} m ys5B}  
template < typename T2 > =re1xR!E5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YH`/;H=$G/  
} ; Gy36{*  
CFJ F}aW  
zn5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x1)G!i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O`e0r%SJ  
DJ"O`qNV3  
t?^C9(;6  
sMAc+9G9k  
  class holder h tbN7B(  
  { dbGW`_zQ4  
public : }?B=R#5  
template < typename T > \nV|Y=5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t5h]]TOz  
  { ['pk/h  
  return assignment < T > (t); X<s']C9c  
} 2-821Sf#h  
} ; \(_FGa4j  
<Vp7G%"'W  
@YyTXg{ZK  
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: gO-C[j/  
't=\YFQ*v  
  static holder _1; hvu>P {  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 70! &  
Oqzz9+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~o`I[-g)  
而不用手动写一个函数对象。 -ecP@,  
6L~@jg~0A[  
_+ K[1P  
*a Y`[,4#$  
四. 问题分析 *&)<'6  
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。 c8mcJAc  
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。 (x9d7$2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $NP5Z0v7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  D/hQ{T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 za7h.yK}  
Xr~6_N{J  
五. 问题1:一致性 h d1H  
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?| yvo~'k#c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '01H8er  
|i-Qfpn  
struct holder xKKL4ws  
  { D3yG@lIP3  
  // ~1YL  
  template < typename T > *zX*k 7LnV  
T &   operator ()( const T & r) const D"fE )@Q@Y  
  { WlP#L`  
  return (T & )r; NUBzmnA>8  
} N m-{$U  
} ; ?iG}Qj@5  
SV.\B  
这样的话assignment也必须相应改动: POTW+Zq]  
haW8zb0z  
template < typename Left, typename Right > :qy`!QPUm  
class assignment pmXx2T#=  
  { wzB*M}3  
Left l; MrjET!`.jC  
Right r; 9z 5K  -s  
public : ByeyUw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YMP:T?vMVh  
template < typename T2 > )NZ6!3[@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %>'2E!%  
} ; /h%<e  
!o &+  
同时,holder的operator=也需要改动: k%#`{#n i  
O!='U!X@P  
template < typename T > xbrxh-gV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ay<'Z6`  
  { +NPk9jn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dC@aQi6{6  
} 9Qp39(l:  
OxX{[|!`  
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。 rKq/=Avv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +4ax~fuU  
UiS9uGj  
return l(rhs) = r; a_I!2w<I  
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。 a8aEZ724  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qEKTSet?  
TCp!4-~,  
template < typename Tp > *Id$%O  
class constant_t wo7.y["$  
  { i ^sK+v  
  const Tp t; zvL&V .>  
public : ~\/>b}^uf'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c\UVMyE  
template < typename T > } gyJaMA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Fqh]1t  
  { (6z^m?t?  
  return t; nL@ "FZ`(  
} hC<X\yxe  
} ; 'P}"ZHW  
FCQoz"M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W^0F(9~!(  
下面就可以修改holder的operator=了 :SG9ygq'  
6BVV2j)zl:  
template < typename T > .%`|vGF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JY0t Hs  
  { Y+<C[Fiq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $G5m/[KDI  
} `|wH=  
OYC4iI  
同时也要修改assignment的operator() C<fWDLwYqV  
+FQ:Q+  
template < typename T2 > " e g`3v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g}IdU;X$NT  
现在代码看起来就很一致了。 q#v.-013r  
QRdNi 1&M  
六. 问题2:链式操作 $ZYEH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %0INtq  
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。 0m)["g4  
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。 KM 4w{  
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。 F }pS'Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ADA%$NhJ!  
O+`^]D7  
template < typename T > #`:s:bwM:  
struct result_1 2ko7t9y&  
  { z=!$3E ecr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [6 wI22  
} ; [V{JuG;s  
x +|Fw d  
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: PqPLy  
"%urT/F v&  
template < typename T > F^_d8=67h  
struct   ref n<8$_?-  
  { mLk@&WxG  
typedef T & reference; (y^oGY;  
} ; Ol9U^  
template < typename T > Y_>z"T  
struct   ref < T &> 2iI"|k9M  
  { og MLv}  
typedef T & reference; K%qunjv  
} ; {d}-SoxH  
D[ 7K2G+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @S?.`o  
0NfO|l7P  
template < typename T > T =3te|fv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y:^ =jV7  
  { !W^2?pqN  
  return l(t) = r(t); X~0l1 @!  
} kR^7Z7+#*  
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。 Y@KZ:0<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nX5*pTfjL3  
&Xe r#6~  
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 jCW>=1:JGY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (&PamsV*8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 10}oaL S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PZNo.0M70  
最后的布局是: =/6.4;8  
                Add |{PQ0DS  
              /   \ E2(;R!ML#  
            Divide   5 }yx{13:[  
            /   \ cLr? B;FS  
          _1     3 B_hob  
似乎一切都解决了?不。 (m)%5*:  
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。 $DA0lY\  
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。 @[=*w`1  
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: Q[J,j+f<  
L)8+/+  
template < typename Right > a[";K,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @E O #Ms  
Right & rt) const 1a_;[.s  
  { 7b+OIZB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H!F'I)1  
} {N)\It  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :1_hQeq  
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。 Cb=r8C  
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。 oge^2  
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。 lU Uq|Qr  
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。 vlyq2>TfR  
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? (n"  )  
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: P7egT,Z  
]~WP;o  
template < class Action > :m#vvH  
class picker : public Action vR,HCI  
  { hp-< 8Mf  
public : pC8(>gV<h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} enG6T  
  // all the operator overloaded `Z|s p  
} ; U%oI*  
rO]C`bg  
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。 1Dt"Rcn"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: yp@mxI@1  
$k'f)E  
template < typename Right > {!N4|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &=HM}h  
  { LvWU %?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GZZLX19s q  
} U&u7d$ANP  
)[p8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V2g$"W?3  
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。 ljiq+tT  
dC(6s=4  
template < typename T >   struct picker_maker !ox&`  
  { `W]a @\EYA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iS=T/<|?  
} ; 30DpIkf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /;OJ=x3i  
  { EHzZ9zH\  
typedef picker < T > result; '/sc `(`:0  
} ; P*aD2("Z  
EAY9~b6~c  
下面总的结构就有了: {q}: w{x9u  
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。 3M%EK2,  
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。 ]m4LY.SQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *r-Bt1  
至此链式操作完美实现。 uXhp+q\  
+B8Ut{l  
e\yj>tQJg  
七. 问题3 2$\f !6p  
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。 s|,]Nb=z/  
d\)v62P  
template < typename T1, typename T2 > ]ei] ) JI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W!X#:UM)  
  { c U{LyZp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r#Pd@SV  
} ..~{cU4Tt  
z?  {#/  
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: qWanr7n]@  
?5(L.XFm  
template < typename T1, typename T2 > Fn[~5/  
struct result_2 Ys<wWfW  
  { QlXy9-oJ"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U!e4_JBR'  
} ; I[4E?  
I?fE=2}9  
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? jV<LmVcZY  
这个差事就留给了holder自己。 rW`F|F%  
    w}YHCh  
{xH \!!"T  
template < int Order > /ZzlC#`  
class holder; %kcg#p+tE  
template <> 3R{-\ZMd  
class holder < 1 > ;zCHEz  
  { qnA:[H;F  
public : #-@{rgH  
template < typename T > ;8T<L[ ^U  
  struct result_1 .1pEq~>  
  { yr=r? h}  
  typedef T & result; $< aBawLZO  
} ; "|Pl(HX  
template < typename T1, typename T2 > hCDI;'ls  
  struct result_2 YLCwo]\+>  
  { 7q\c\qL  
  typedef T1 & result; NNfCJ|  
} ; 5G!X4%a  
template < typename T > ;=7z!:)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K&X'^|en  
  { )T4L^^`  
  return (T & )r; l,X;<&-[  
} Qb|dp~K.M  
template < typename T1, typename T2 > AH7k|6ku<*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fg1y@Dj/&  
  { p/:5 bvA  
  return (T1 & )r1; %/^d]#  
} #>,cc?H-  
} ; 1z`,*eD7  
}UO,R~q~  
template <> }Sh-4:-D  
class holder < 2 > ?k3b\E3  
  { x$Dv&4  
public : */\.-L{h  
template < typename T > 869`jA &7"  
  struct result_1 e7qT;  
  { t/$xzsoJZr  
  typedef T & result; 3Yf$WE8#l  
} ; gON6jnDO  
template < typename T1, typename T2 > GmHsO/  
  struct result_2 O-B3@qQ. h  
  { Q?tV:jogY  
  typedef T2 & result; G8&'*7Bb  
} ; Yn#8uaU  
template < typename T > PWmz7*/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,qfa,O  
  { y{"E) YY  
  return (T & )r; vr  vzV  
} RasoOj$  
template < typename T1, typename T2 > dL\8^L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ax%BnkU  
  { NV gLq@F  
  return (T2 & )r2; ~mp$P+M(%p  
} t,+S~Cj|  
} ; iWCV(!  
Z-<u?f8{*  
joA+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }ot _k-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YNXk32@j@e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Om^/tp\  
O7\s1 V;  
return l(i, j) = r(i, j); (LfVa`<1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4W?<hv+k7*  
WAa?$"U2  
  return ( int & )i; Y; w]u_  
  return ( int & )j; } -vBRY  
最后执行i = j; y(dS1.5F  
可见,参数被正确的选择了。 r#Mx~Zg~  
W<4\4  
42u\Y_^ID  
md`ToU  
aYgJTep>r  
八. 中期总结 8F * WT|]  
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: HZm i ?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X2`>@GR/>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g@2.A;N0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2tv40(M:<  
`#f=&S?k  
caP  
-1:Z^&e/  
.#@Dn(  
m\f_u*  
九. 简化  (2li:1j  
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。 nADd,|xD3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /ZDc=>)~  
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: 5\S7Va;W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  SoX V  
  +-*/&|^等 mig3.is  
2. 返回引用。 X W)A~wPBs  
  =,各种复合赋值等 J$Epj  
3. 返回固定类型。 #H`y1zm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _p&$X  
4. 原样返回。 Lm|X5RVq  
  operator, X2[cR;;'  
5. 返回解引用的类型。 KV_Ga8hs  
  operator*(单目) @"8QG^q8de  
6. 返回地址。 <<6w9wNon  
  operator&(单目) G!8pF  
7. 下表访问返回类型。 ?nW#qy!R  
  operator[] As|/ O7%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sQZ8<DpB  
  operator<<和operator>> @>5<m'}2  
}^[@m#  
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。 zRu`[b3u<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dLf8w>i`T  
tTH%YtG  
template < typename Left > 2-0cB$W+  
struct value_return )^H9C"7T  
  { Aa>gN  
template < typename T > S=p u  
  struct result_1 l;A_Aii(  
  { MuGg z>CV[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3.X0!M;x  
} ; qJU)d  
YSo7~^1W"  
template < typename T1, typename T2 > qD*\}b]9I  
  struct result_2 sK0VT"7K  
  { F5+_p@ !i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gi'agB^  
} ; uR@`T18  
} ; Qiw4'xQm  
t5X lR]` w  
9D{).f0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f9UaAdJ(  
"5:f{GfO#v  
下面我们来剥离functor中的operator() )V3(nZY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A.9'pi'[9Q  
=jc8=h[F<  
return l(t) op r(t) V1)P=?%(US  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lmKq xs4  
return op l(t) VtiqAh}4  
return op l(t1, t2) 6;frIl;  
return l(t) op z L'IN)7MU  
return l(t1, t2) op %D(prA_w  
return l(t)[r(t)] ;&6PL]/d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;-pvc<_c<  
wp.e3l  
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: 9}cuAVI  
单目: return f(l(t), r(t)); /}`/i(k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3D{4vMm X  
双目: return f(l(t)); ^:DhHqvK  
return f(l(t1, t2)); Pmlgh&Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 gvqd 1?0w  
v\(m"|4(i  
struct meta_divide C'/M/|=Q#  
  { "P5bYq%0v  
template < typename T1, typename T2 > $H-D9+8 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1{x~iZa  
  { ZT"|o\G^Q  
  return t1 / t2; 7. 9s.*  
} ynZ[c8.  
} ; b+].Uc  
eH%L?"J~:  
这个工作可以让宏来做: ?lDcaI>+n  
}<ONxg6Kb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l$VxE'&LQ  
template < typename T1, typename T2 > \ w2N3+Tkg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >xV<nLf/  
以后可以直接用 &rztC]jF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R P:F<`DB|  
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 8;g.3Qv  
(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。。。) e=o{Zo?H=  
mERrcYY{  
h2"|tTm,a  
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 %C`'>,t>  
j%Z{.>mJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !N8)C@=  
class unary_op : public Rettype zLw h6^?Y  
  { 207O["Y  
    Left l; j(6$7+2qN  
public : ]Uu(OI<)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fE%[j?[  
0uIV6LI  
template < typename T > 2r}uE\GN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \W`}L  
      { J'ZFIT_>  
      return FuncType::execute(l(t)); SXBQ  
    } '!^E92  
N _~KZQ11^  
    template < typename T1, typename T2 > O/Mz?$8J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W]D`f8r9  
      { {nPkb5xbW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u@bOEcxK  
    } a|P~LMPM  
} ; g)9JO6]  
$]%<r?MUb-  
N=Uc=I7C  
同样还可以申明一个binary_op @ojg`!,  
h76NR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dl zmAN  
class binary_op : public Rettype Sz|Y$,  
  { LPapD@Z  
    Left l; t}XB|h  
Right r; otz_nF;E  
public : we\b]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2JA&{ch  
%<wQ  
template < typename T > u3M` 'YCb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\ vfos  
      { N8 kb-2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )_9e@ ~,  
    } v$)@AE  
/=muj9|+s  
    template < typename T1, typename T2 > HTDyuqs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7"n)/;la  
      { 6)#- 5m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rKzv8d  
    } ayH%  qp  
} ; | or 8d>,  
6VH90KAT  
'HQ7 |Je  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }RA3$%3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 foFg((tS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \3Q:K |  
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。 +EST58  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ol?z<53X]  
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。。。 HzD>-f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QN5yBa!Wz  
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) Q{qj  
下面是修改过的unary_op iHE0N6%q  
-7-Fd_F8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BrNG%%n  
class unary_op $Yx6#m}[M  
  { FXOT+9bg  
Left l; io t.E%G  
  RwAbIXG{0  
public : Yg=E@F   
Z:_m}Ya|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r/CEYEJ&X  
U`bC>sCp  
template < typename T > _W@,@hOH  
  struct result_1 fa!3/X+  
  { lFp!XZ!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +A8=R%&b)[  
} ; Kk!6B  
>a&?AP #  
template < typename T1, typename T2 > Y )u_nn'[  
  struct result_2 ?%\mQmjas  
  { \LO_Nu9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '2|1%NSW9  
} ; /h?<MI\7V  
0|+>A?E}E  
template < typename T1, typename T2 > u<l# xud  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IF&g.R  
  { O`wYMng)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qDby!^ryc  
} @9OeC O  
G 2%  
template < typename T > [;(]Jy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tA`mD>[  
  { *.kj]BoO  
  return OpClass::execute(lt(t)); >DDQ'W!  
} !lR0w|  
KWFyw>*)  
} ; ftYR,!&  
b@=z rhQ  
RH!SW2o<  
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 V/aQ*V{  
好啦,现在才真正完美了。 H|PrsGW  
现在在picker里面就可以这么添加了: y#b;uDY  
xGKfej9  
template < typename Right > 3C277nx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KqN!?anPr  
  { tO?21?AD D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i Td-n9  
} L7SEswMti  
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。 jg~_'4f#  
{iA^rv|  
q<-%L1kc 1  
d32@M~vD  
>$2E1HW.  
十. bind |'ZN!2u  
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。 X3P&"}a  
先来分析一下一段例子 Px'R`1^  
j.k@6[ R>?  
98BYtxa  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V3## B}2[Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FQ+8J7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }C=Quy%Z<  
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。 (l Lu?NpIi  
我们来写个简单的。 t Y{; U#9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,/~[S  
对于函数对象类的版本: )yHJ[  
@(Z( /P;:  
template < typename Func > E::L?#V  
struct functor_trait m])Lw@#9W  
  { jyNb(Z  
typedef typename Func::result_type result_type; ?#?e(mpo  
} ; JYPxd~T/-  
对于无参数函数的版本: $np=eT)  
T}UT 7W|  
template < typename Ret > T'hml   
struct functor_trait < Ret ( * )() > &kb\,mQ  
  { Q`N18I3  
typedef Ret result_type; dY1J<L}")  
} ; a IQOs  
对于单参数函数的版本: [u[ U_g*  
(G#}*  
template < typename Ret, typename V1 > /4yOs@#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0[.3Es:_  
  { 8GY.){d!l  
typedef Ret result_type; e{5,'(1]  
} ; xFOBF")  
对于双参数函数的版本: EY]a6@;  
:JR<SFjm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Lj4&_b9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u2 7S %2P  
  { Z+0?yQ=%  
typedef Ret result_type; jM*AL X  
} ; |Td_S|:d  
等等。。。 26M~<Ic  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q&Q/?g>f  
^b=XV&{q  
template < typename Func > ?gLAWz  
struct func_return =qw &dwIQ  
  { S9J5(lYv~N  
template < typename T > =:4?>2)  
  struct result_1 .vK.XFZ8R  
  { TaOOq}8c#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Lb72;!?  
} ; 8\DME  
@.k5MOn  
template < typename T1, typename T2 > ^+M><jE9  
  struct result_2 g&bwtEZ  
  { |ixGY^3;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }hCaNQ&jH  
} ; i-,'.w  
} ; pzg&/m&F`  
0vDg8i\  
>&1um5K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <9`?Z-lJP  
_e*c  
template < typename Func, typename aPicker > mY`@'  
class binder_1 3q"7K  
  { b{BaQ>.(`  
Func fn; K}Na3}m  
aPicker pk; q@%h^9.  
public : QhCY}Q?X  
_-/x;C  
template < typename T > r sLc&2F  
  struct result_1 E`tQe5K  
  { p'80d:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E3f9<hm   
} ; AVv#\JrRW  
-1CEr_(P^  
template < typename T1, typename T2 > ]% Y\ZIS  
  struct result_2 %@P``  
  { 9k}<Fz"^.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dgslUg9z3g  
} ; l DnMjK\M  
Z:|9N/>T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VJg,~lQN#t  
x<s|vgl|  
template < typename T > E+z18Lf?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6b<+8w  
  { C3)|<E  
  return fn(pk(t)); /VO^5Dnb  
} U*qNix  
template < typename T1, typename T2 > TP{Gt.e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EE]=f=3  
  { d=y0yq{L  
  return fn(pk(t1, t2)); +zsZNJ(U  
} w" JGO  
} ; 5oJ Dux }  
.LObOR 5J7  
h@@d{{IqT  
一目了然不是么? 4uUs7T  
最后实现bind <s}|ZnGE   
3Z1OX]R  
W' ep6O  
template < typename Func, typename aPicker > &K *X)DAs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hiwIWd:H  
  { Gs_qO)~xo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9 mPIykAj8  
} k" YHsn  
!| xZ6KV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4LsHs   
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。 KDD@%E  
9U^$.Lb  
十一. phoenix $O9Xx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W2eAhz&  
Hbk&6kS  
for_each(v.begin(), v.end(), FJT1i@N  
( _]=9#Fg7{  
do_ /.P9MSz0G  
[ 2xn<E>]  
  cout << _1 <<   " , " Pz@/|&]  
] `(DJs-xD  
.while_( -- _1), MCU9O  
cout << var( " \n " )  s4$X  
) /.$L"u  
); (ua q<Cvg  
iCrxV{   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #*2Rp8n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~;unpym'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 62kb2C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `G?qY8  
=IHje;s  
7tgFDLA  
template < typename Cond, typename Actor > O-PdM`mqW  
class do_while [bjN f2  
  { :#$F)]y'\  
Cond cd; J#aVo &.Y  
Actor act; <MdGe1n  
public : XlkGjjW#/J  
template < typename T > bRPO:lAy  
  struct result_1 =nU/ [T.  
  { !;dSC<   
  typedef int result_type; F P@qh  
} ; \84v-VK  
^u)rB<#BR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i2PZ'.sL  
~HmxEk9  
template < typename T > O>V(cmqE`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -@M3Dwsi3  
  { XoItV  
  do VVuR+=.&  
    { i8~ r  
  act(t); +xj "hX>3  
  } IgM v =^U  
  while (cd(t)); c+2%rh1  
  return   0 ; %idk@~HCg  
} S&?7K-F>_o  
} ; i:Y\`J  
/\E [  
`4 UlJ4<`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !M;A*:-  
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。 jG D%r~lN  
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。 (}gcY  
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。 _%ZP{5D>  
下面就是产生这个functor的类: V1utUGJV  
<>=mCZ2  
]V<-J   
template < typename Actor > 6y  Wc1  
class do_while_actor {TAw)!R~  
  { \%5MAQS  
Actor act; r]LCvsVa  
public : %8FN0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2o5;Uz1{  
}1QF+C f  
template < typename Cond > )q3"t2-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v01#>,R  
} ; Q$a  
$}tjS3klr  
P`"mM?u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B8V,)rn  
最后,是那个do_ C_->u4 -  
S%l:kKD  
P5?<_x0v4b  
class do_while_invoker >ttuum12w  
  { Acu@[ I^  
public : yn~P{}68  
template < typename Actor > 1`-r#-MGG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u^4h&fL  
  { lTz6"/  
  return do_while_actor < Actor > (act); vV^dm)?  
} nPA@h  
} do_; ]b}B2F'n  
&erm`Ho  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DDw''  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MFwO9"<A  
最后来说说怎么处理break和continue YBjdp=als  
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。 tu}>:mk  
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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