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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |gg 6|,Bt4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 by (xv0v;  
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, sEm-Td+A5  
mfc\w'  
pa*bqPi  
3dTz$s/[  
  class filler 8m\* ~IX=  
  { DY/xBwIF  
public : 9@/ X;zO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6w|s1!B l  
} ; W_8N?coM  
DD{-xCCR  
p"\Z@c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: JTA65T{3  
.zZee,kM  
9`4M o+  
p#g o<Y#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XEl-5-M"  
;89 `!V O  
e:D8.h+ &}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QH7"' u6  
eg!s[1[_  
WdI9))J2S  
yyB;'4Af  
二. 战前分析 jfF   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 G<:_O-cPSv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7uQiP&v  
N@6+DHt  
BJC$KmGk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $P rji  
  /* --------------------------------------------- */ c&me=WD  
vector < int *> vp( 10 ); d 5jZ?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *oZ]k`-!8  
/* --------------------------------------------- */ (d mLEt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A:! _ &  
/* --------------------------------------------- */ 3Z/_}5%"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [@ >}  
  /* --------------------------------------------- */ |7ct2o~un  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xU<WUfS1  
/* --------------------------------------------- */ W>W b|W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?"04u*u3  
|iSd<  
Z$jqB~=^e  
]t0]fb[J  
看了之后,我们可以思考一些问题: W cOyOv  
1._1, _2是什么? *Cf5D6=Q  
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。 GYH{_Fq  
2._1 = 1是在做什么? +)$oy]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I(m*%>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I[nSf]Vm>  
bji5X')~#  
XNbeYj  
三. 动工 ,^wjtA 3j8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lidVe]>  
V9`?s0nn^  
./5LV)_`  
M18 >%zM  
template < typename T > -J &y]'  
class assignment x Zp`  
  { tBU n KPT  
T value; ak1?MKV.  
public : |Yb]@9 >vn  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4, EX2  
template < typename T2 > ^Mvgm3hg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6sjd:~J:  
} ; R` g'WaDk  
' _ZiZ4O  
(>]frlEU~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xB4}9zN s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Wdk]>w 'L  
Rp^fY_  
V_\9t8  
J(>T&G;  
  class holder pSa pF)1>  
  { KpX1GrIn3  
public : E)>.2{]C>  
template < typename T > okm }%#|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *RYok{w  
  { ^O6eFD U  
  return assignment < T > (t); xqSoE[<v  
} ,F%2'W  
} ; R<djW5()f  
i1dE.f ;  
M:M"7>:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Tfq7<<0$N  
+h ]~m_O  
  static holder _1; QJ\+u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y:',)f }  
o[^nmHrM2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~Vt?'v20@  
而不用手动写一个函数对象。 :%[mc-6.  
D?.H|%  
Y~TD)c=  
_.%U}U  
四. 问题分析 [_HY6gr  
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。 "LNLM  
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。 =O%Hf bx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +-r ~-bs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @#r6->%W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J5!-<oJ/  
NoOrQ m  
五. 问题1:一致性 O2qy[]km  
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?| 6%^A6U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P(%^J6[>  
*$]50 \W  
struct holder 2WK c;?  
  { Y 'y yrn}  
  // 8|L;y[v  
  template < typename T > #HDP ha  
T &   operator ()( const T & r) const 0^3n#7m;K  
  { RNo~}#  
  return (T & )r; QQ,V35Vp[  
} ;#bDz}|\AN  
} ; 6Vgxfic  
e_YTh^wU  
这样的话assignment也必须相应改动: &#zx/$  
dOT7;@   
template < typename Left, typename Right > 7#&e0fw/I  
class assignment %(1Jt "9|  
  { f"z;'  
Left l; Skg}/Ek  
Right r; ~KQiNkA\|l  
public : S3UJ)@ E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g43(N!@g  
template < typename T2 > &gF9VY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~ <36vsk  
} ; I@oSRB  
\`0s %F:V}  
同时,holder的operator=也需要改动: )DGJr/)  
mclV" ?  
template < typename T > |LRAb#F\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GdYQq.  
  { EK&";(x2(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a>Wr2gPko  
} *X5<]{7c  
:6:,s#av  
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。 $0gGRCCG;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x1h&`QUP  
R`J.vMT  
return l(rhs) = r; 2w}l!'ue  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 GG`j9"t4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <naxpflom0  
i A<'i8$P  
template < typename Tp > j&u/T  
class constant_t sXmP<c  
  { O"X:3srJ`  
  const Tp t; M._;3_)%/  
public : fK _uuw4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '#C5m#v  
template < typename T > 388vdF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AJ3%Z$JJ;s  
  { ;t M  
  return t; Y2IMHN tH  
} $ V !25jQ  
} ; )5NWUuH 5  
ik](k"1{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f/QwXO-U  
下面就可以修改holder的operator=了 Ih N^*P:Fo  
LzxO=+=9!q  
template < typename T > 8|(],NyEJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t3AmXx  
  { vjzG H*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5Bt~tt  
} $<9u:.9xf  
AhkDLm+  
同时也要修改assignment的operator() yDJy'Z_F{  
T^F83Py<  
template < typename T2 > S['cX ~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ol K+|nR  
现在代码看起来就很一致了。 +|x{?%.O  
hQ}_(F_H  
六. 问题2:链式操作 z%1e>`\E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c39j|/!;Y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B<ncOe  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :`4F0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 a`8]TD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4JyA+OD4{  
S.{   
template < typename T > yh/JHo;  
struct result_1 UM`{V5NG#  
  { +$Y*1{hyOo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r\cY R}v  
} ; 9Z }<H/q  
t(dVd%   
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: /OYa1,  
E%( s=YhW  
template < typename T > Ex Q\qp3  
struct   ref 4*L* "vKa  
  { #.!#"8{0_  
typedef T & reference; UCXRF  
} ; xHqF_10S#  
template < typename T > fs:yx'mxV  
struct   ref < T &> AusjN-IL  
  { N:CQ$7T{ j  
typedef T & reference; *dxm|F98  
} ; p_ f<@WE  
-Lq2K3JHyn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V1,/qd_  
rHM^_sYRb  
template < typename T > GXIzAB(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o='A1P  
  { a#{"3Z2|  
  return l(t) = r(t); :b*7TJ\grN  
} G"m?2$^-A  
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。 `qYiic%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $2,tT;50g  
q)f_!N  
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 Bz <I7h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )0/*j]Kf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V0rQtxE{F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L N Fe7<y  
最后的布局是: -EE'xh-zD  
                Add `U b*rOMu  
              /   \ L ph0C^8  
            Divide   5 <R+?>kz6  
            /   \ l S3LX  
          _1     3 uI9*D)  
似乎一切都解决了?不。 QeC\(4?  
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。 IC5QH<.$C  
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。 x.Egl4b3  
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: %)r:!R~R  
J <;xkT1x  
template < typename Right > iCA-X\E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 39hep8+  
Right & rt) const ^N[ Cip}8  
  { LT Pr8^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hRRxOr#*$  
} H la?\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u z7|!G!43  
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。 C0 KFN  
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。 7Mq{Py1  
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。 Il9xNVos#  
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。 _/z_ X  
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? :IBP "  
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: \O4s0*gw  
]hS<"=oj  
template < class Action > >zDQt7+g;  
class picker : public Action CuH4~6  
  { ?d3FR!  
public : 1/m$#sz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )DhE~  
  // all the operator overloaded ;"u,G!  
} ; W^h,O+vk  
fv#ov+B  
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。 " acI:cl?,  
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: 8b.k*,r>  
P8}IDQ9  
template < typename Right > BO4;S/ O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `,xO~_ e>  
  { 'G~i;o  2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |'1.a jxw  
} Jz>P[LcB  
(*P`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;akW i]  
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。 3vcyes-U  
Pg8boN]}  
template < typename T >   struct picker_maker km C0.\  
  { g%"SAeG<K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l[IL~  
} ; | n)4APX\Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F<4 :P=  
  { yna!L@ *@,  
typedef picker < T > result; rP'%f 6  
} ; $.pCoS]i  
=WUL%MfW  
下面总的结构就有了: vR:#g;mnk  
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。 D.:`]W|  
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。 vT0Op e6m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }=)u_q  
至此链式操作完美实现。 AC(qx:/6  
s`H|o'0  
MymsDdQ]  
七. 问题3 nvf5a-C+q  
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。 AV2Jl"1)z  
$)"T9 $>$  
template < typename T1, typename T2 > p@% Pdx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $3l#eKZA  
  { .z_nW1id  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {Kr}RR*{X  
} ~`&4?c3p  
BHAFO E  
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: |(*btdqy3  
EBW*v '  
template < typename T1, typename T2 > rhQ+ylt8I  
struct result_2 gh*k\0  
  { ]gVA6B?&9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B=K<k+{6"  
} ; .eg'Z@o  
*5BVL_:~J  
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? jd ;)8^7K  
这个差事就留给了holder自己。 Qc-W2%  
    g2TK(S|#  
r3U7`P   
template < int Order > >^`#%$+  
class holder; 9&=%shOc+x  
template <> AZhI~QWo  
class holder < 1 > { 'A 15  
  { JUA%l  
public : M !"Q7>d  
template < typename T > mfI[9G  
  struct result_1 Bf00&PE;  
  {  2=;ZJ  
  typedef T & result; hfLe<,  
} ; sj&(O@~R  
template < typename T1, typename T2 > r+[g.`  
  struct result_2 K/C}  
  { okRt^qe  
  typedef T1 & result; uKXU.u*C  
} ; V.u^;gr3  
template < typename T > vb0Ca+}}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nRqP_*]  
  { ufR>*)_+  
  return (T & )r; ag:<%\2c  
} O}cfb4"  
template < typename T1, typename T2 > _){u5%vv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |tI{MztJ"c  
  { ,Aq, f$5V  
  return (T1 & )r1; c/bT5TIEWs  
} C$])q`9  
} ; p%>!1_'(  
~l'[P=R+8  
template <> Et*LbU  
class holder < 2 > Ja*,ht(5  
  { >BO!jv!a  
public : cp8w _TPU  
template < typename T > tQ; Fgv8Y!  
  struct result_1 M_E$w$l2<  
  { XU}i<5  
  typedef T & result; \)\n5F:Zu  
} ; E5P.x^  
template < typename T1, typename T2 > n~`jUML2d  
  struct result_2 oSMIWwg7G  
  { F'{T[MA  
  typedef T2 & result; 2ALYfZ|d  
} ; d:&cq8^  
template < typename T > AX@bM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w\d1  
  { 6I=d0m.io  
  return (T & )r; gPK O-Fsd"  
} |Zn,|-iW  
template < typename T1, typename T2 > %iIr %P?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H/x 9w[\+[  
  { QrmGrRH  
  return (T2 & )r2; lp$,`Uz`  
} 6tVp%@  
} ; e jk?If 07  
8[^b8^  
E]a,2{&8<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l3MA&&++KF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fF/;BSq'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8j&1qJx)  
U .^%7.  
return l(i, j) = r(i, j); Q"pZPpl&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -y&>&D  
0""%@X]m  
  return ( int & )i; 4yxf/X)  
  return ( int & )j; !&KE">3Qu  
最后执行i = j; 65 &+Fv  
可见,参数被正确的选择了。 =}0>S3a.7  
\@Z D.d#  
q,Nqv[va  
GZ:1bV37%  
0_>1CW+X  
八. 中期总结 f]Z9=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |9CPT%A#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G7-.d/8|^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W}(xE?9&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sV~|9/r  
yq[CA`zVN  
9Kz }  
q4/P'.S  
I%{D5.du  
g ?% ]()E  
九. 简化 EJ:2]!O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1RQM-0W,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  ,8p-EH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S^e e<%-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [9CBTS r  
  +-*/&|^等 4%jSqT@  
2. 返回引用。 v>Kv!OY:c  
  =,各种复合赋值等 ir )~T0  
3. 返回固定类型。 N':d T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c&L|e$C]  
4. 原样返回。 >?X(, c  
  operator, F JxH{N6a  
5. 返回解引用的类型。 .ddf'$6h  
  operator*(单目) kf",/?s2Z  
6. 返回地址。 P'5Q}7  
  operator&(单目) 5&U?\YNLa  
7. 下表访问返回类型。 $>l65)(E\  
  operator[] <M3&\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MIAC'_<-e  
  operator<<和operator>> gAGcbepX  
<^A1.o< GN  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c30 kb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *zPz)3;  
lS`VJA6l.  
template < typename Left > x5W@zqj  
struct value_return c$%I^f}'  
  { 6k\8ulHw  
template < typename T > 7LW %:0  
  struct result_1 Mg^3Y'{o  
  { 7}e{&\0=l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %i9*2{e#~  
} ; 2I~a{:O  
u@[JX1&3"n  
template < typename T1, typename T2 > {f%x8t$  
  struct result_2 )d?L*X~y'  
  { 5fhe{d"si  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~c GH+M@  
} ; f+dj6!g5/  
} ; 1QuR7p  
v|r#  
klC48l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +Xr87x;  
nR$Q~`  
下面我们来剥离functor中的operator() ^pa -2Ao6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K06&.>v_  
Q|HOy8O}Z  
return l(t) op r(t) &f>1/"lnd\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RT=(vq @  
return op l(t) L/J)OJe\  
return op l(t1, t2) D~<0CQ3n.  
return l(t) op >9]i#So^  
return l(t1, t2) op 4ze4{a^  
return l(t)[r(t)] L{i|OK^e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rlf#)4  
*[['X%f  
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: k<NEauQ  
单目: return f(l(t), r(t)); Z0%Qy+%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7(= 09z  
双目: return f(l(t)); ?`D/#P  
return f(l(t1, t2)); Y]t)k9|vv  
下面就是f的实现,以operator/为例 };;6706a  
7 S2QTRvH  
struct meta_divide +~\c1|f  
  { IOOAaa @(  
template < typename T1, typename T2 > 5PCKBevV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $5/lU }To  
  { &ffd#2f`@  
  return t1 / t2; % g*AGu`  
} |nj,]pA  
} ; |;_uN q9  
7vs>PV  
这个工作可以让宏来做: w[wrZ:[  
+gOv5Eno-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d$`NApr  
template < typename T1, typename T2 > \ u CNi&.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A5> ,e|  
以后可以直接用 xT$9M"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WwM/M!98J  
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 !* C9NX  
(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。。。) iv/!c Mb  
2U;ImC1g  
JH;\wfr D  
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 KDX34Fr1  
^B|Q&1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?xuhN G@  
class unary_op : public Rettype 3o=K?eOdg  
  { 24 i00s|#  
    Left l; }vbs6u  
public : $fwv'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >f$>Odqe  
( o_lH2  
template < typename T > Y&Sk/8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3i'L5f67  
      { T.sib&R  
      return FuncType::execute(l(t)); D|}%(N@sl  
    } M 8BN'% S  
 S=o1k  
    template < typename T1, typename T2 > *L3>:],7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l25E!E-'b  
      { v/E_A3Ay&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8)D5loS  
    } Ck|3DiRQ  
} ; !kl9X-IiI  
S WYIQ7*  
;:[!I]E0  
同样还可以申明一个binary_op 2?9SM@nAY  
EVW{!\8[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JEK 6Ms;)A  
class binary_op : public Rettype w}<CH3cx  
  { rVx%"_'*-  
    Left l; #mNM5(o  
Right r; i%8I (F  
public : =W6AUN/%p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RY(\/W#$  
MHv2r  
template < typename T > S'NZb!1+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X/_e#H0  
      { w~eF0 {h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QGYO{S  
    } ?X1vU0 c  
uj_ OWre  
    template < typename T1, typename T2 > DA_[pR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Sxrbhnx  
      { 4,!S?:7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G H N  
    } meHAa`  
} ; ]E1aIt  
Qo !/]\  
.`OyC'  
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 >g!a\=-[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n1n1 }  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !4 4)=xW  
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。 c5?;^a[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p4 #U:_  
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。。。 ?- 5{XrNm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =rV*iLy  
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) e5bRi0  
下面是修改过的unary_op xr uQ=Q  
<n iq*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {%(_Z`vI  
class unary_op ]wg+zOJu]+  
  { E>tlY&0[$  
Left l; 2,c{Z$\kn  
  #<X+)B6t  
public : U5; D'G  
OTA@4~{C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2jTP (b2b  
OAu ?F}O  
template < typename T > m L#-U)?F  
  struct result_1 !@9Vq6  
  { d&: ABI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }[P1Va[!  
} ; Ux~rBv''  
f?wn;;z`  
template < typename T1, typename T2 > j$h.V#1z  
  struct result_2 sT"U}  
  { %t&n%dhJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zPp?D_t  
} ; *]Nd I  
7]t$t3I`  
template < typename T1, typename T2 > x | =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S3V3<4CB  
  { w /$4 Rv+S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p/|]])2  
} kw8?:: <  
6b9 oSY-8  
template < typename T > `+[e]dH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >=|Dir  
  { 6Y^UC2TBs  
  return OpClass::execute(lt(t)); }Yt/e-Yg%r  
} *{t{/^'y  
@EZ@X/8{&  
} ; p2N;-  
3fJ GJW!zu  
fD3}s#M*G  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,E{z+:Es  
好啦,现在才真正完美了。 !424K-nW  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0?} ),8v>  
.CI { g2  
template < typename Right > rPVz !(;k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;Wa4d`K  
  { V)M+dhl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TfaL5evio  
} 3n;UXYJ%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .i[rd4MCK  
t#tAvwFM8  
j(4BMk  
5z8CUDt 0  
E/mp.f2!  
十. bind |QwX  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y! e  
先来分析一下一段例子 BdcTKC  
zPWX%1Qr  
CL{R.OA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (q'w"qj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8&g|iG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QAYhAOS|e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <11pk  
我们来写个简单的。 M>hHTa?W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =Nn&$h l  
对于函数对象类的版本: bF:]MB^VK  
>Q&E4jC  
template < typename Func > <k)@PAV  
struct functor_trait aa:Oh^AJy  
  { ))"J  
typedef typename Func::result_type result_type; 2 2K:[K  
} ; d#yb($HAJ  
对于无参数函数的版本: / sI0{  
2_@vSwC  
template < typename Ret > 8&FnXhZg4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^E_`M:~  
  { l]Ozy@ Ib  
typedef Ret result_type; u/?s_OR  
} ; v'Y)~Kv@!  
对于单参数函数的版本: 2Cd#~  
lWj{pyZ  
template < typename Ret, typename V1 > f,GF3vu"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jUjgxP*7m  
  { Kn~f$1  
typedef Ret result_type; W =YFe<Q  
} ; %Od?(m"&  
对于双参数函数的版本: )G$/II9d  
IV$pA`|V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s)Bl1\Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &oJ=   
  { KKm &~^c  
typedef Ret result_type; wYnsd7@I  
} ; J@RhbsZn  
等等。。。 /mLOh2 T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P_11N9C  
#$p&J1   
template < typename Func > p9w<|ZQ]:  
struct func_return llVm[7  
  { E!.>*`)?.  
template < typename T > 3vx*gfr3  
  struct result_1 ^CZ!rOSv  
  { ]i'hCa $$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g:0-` ,[  
} ; ER0nrTlB<  
+92/0  
template < typename T1, typename T2 > v%O KOrJ  
  struct result_2 4DY\QvW5  
  { ((i%h^tGa;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +4G]!tV6  
} ; 8[  
} ; 7UQFAt_r  
YCvIB'  
$$7Mq*a>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p!5oz2RK  
1eue.iuQ  
template < typename Func, typename aPicker > ' b41#/-  
class binder_1 9W3zcL8  
  { wc7gOrPpm  
Func fn; L{y%\:]  
aPicker pk; u 0M[B7Q  
public : k<p$BZ  
-a:+ h\K  
template < typename T >  ;0G+>&C8  
  struct result_1 ??& Q"6Oe  
  { pR6mS fer  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _U}pdzX?  
} ; px6[1'|g  
Db"jzMW.  
template < typename T1, typename T2 > OwXw9  
  struct result_2 r;}%} /IX  
  { @=CN#D12  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &''lOS|  
} ; wlc Cz  
&h1.9AO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]PWK^-4P  
K q;X(&Z  
template < typename T > z ((Y\vP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hSQ*_#  
  { Nn/me  
  return fn(pk(t)); M<h2+0(il  
} %K0 H?^.  
template < typename T1, typename T2 > +<#0V!DM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;+:C  
  { vjNP  
  return fn(pk(t1, t2)); sw<GlF"  
} XcN"orAo  
} ; 5d ?\>dA  
 ! @EZ  
p'SclH[   
一目了然不是么? BO5\rRa0  
最后实现bind Ife/:v  
!2 YvG%t^6  
W(~7e?fO  
template < typename Func, typename aPicker > ngmHiI W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K+HP2|#6  
  { V{qpha4'P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2%!yV~Z  
} B!J~ t8  
H3Ws$vl9n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6*W7I- A  
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。 _k'?eZB  
aK|],L  
十一. phoenix @Z}TF/Rx4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ' ozu4y  
^T>P  
for_each(v.begin(), v.end(), %s&"gWi  
( 0j\} @  
do_ (FVHtZi7  
[ H\r- ;,&  
  cout << _1 <<   " , " @$G{t^&os  
] Ms>CO7Nvy  
.while_( -- _1), 3UR'*5|'  
cout << var( " \n " ) Bp:PAy  
) $kAal26z  
); ]LbFh5;s  
zG^|W8um_  
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: b8FSVV 7@  
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 J?R\qEq%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |3]#SqX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oy[>`qyz  
AHB_[i'>7  
z^,P2kqK_  
template < typename Cond, typename Actor > %fJ~ 3mu  
class do_while _P}wO8  
  { >;^t)6  
Cond cd; /#Fz K  
Actor act; K=K]R01/o  
public : 4tA`,}ywPq  
template < typename T > w ]%EJ|'  
  struct result_1 [8 I*lsS  
  { WALK@0E  
  typedef int result_type; '&LH9r  
} ; }5b,u6  
KA/ ~q"N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (C9{|T+h  
:|&S7 &l]  
template < typename T > ~pt#'65}:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xoe/I[P]U  
  { +T8h jOkC  
  do z*ly`-!  
    { D~Rv"Hh  
  act(t); Y@l>4q")  
  } '/U%-/@  
  while (cd(t)); VX6M4<8  
  return   0 ; wn Q% 'Eo  
} !Bu=?gf  
} ; #&sw%CD  
=Sjf-o1V  
-/ YY.F-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M`D`-vv  
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。 4p6\8eytq.  
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。 8+mu'RZ X  
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。 W.sH  
下面就是产生这个functor的类: /Z1>3=G by  
oAt{ #v  
{>h,@  
template < typename Actor > Dzr(Fb  
class do_while_actor iezY+`x4  
  { ?m bI6fYv  
Actor act; *r/o \pyH  
public : SO+J5,)HA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JWsOze 8#  
dUc?>#TU  
template < typename Cond > 3kJ7aBiR<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lz:+y/+1  
} ;  __Egr@  
gg?O0W{  
LZ4Z]!V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _]Y9Eoz  
最后,是那个do_ vSv:!5*  
f>[!Zi*  
'>Uip+'  
class do_while_invoker Hdda/?{b  
  { zlhU[J}"1|  
public : }>yQ!3/i  
template < typename Actor > 92D :!C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lEC91:Jyt  
  { Ih_=yk  
  return do_while_actor < Actor > (act); )YPu t.  
} jmr1e).];  
} do_; +5N09$f;R  
1Gp| _8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5e >qBw8t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1#V&'A  
最后来说说怎么处理break和continue oV;I8;#\J  
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。 rrrn8b6  
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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