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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O" z=+79q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _h.[I8xgYG  
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, eLt6Hg)s`9  
W9u (  
Bg#NB  
B0YY7od  
  class filler Fc nR}TE  
  { 9@S icqx   
public : oACE:h9U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <H 3}N!  
} ; :Ct} ||9/  
ikY=}  
a|fyo#L  
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\ NO4=  
Kj-`ru  
MjLyB^ M  
?! kup  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ly{ ~X  
!E*-\}[  
(C. 1'<]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #cApk  
*{tJ3<t(1  
ha(hG3C  
HFf| >&c&  
二. 战前分析 ]])i"oew  
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。 HDC`g  
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 PCFm@S@Q  
#}A!Bk  
{~=[d`t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }b0qrr  
  /* --------------------------------------------- */ %fxGdzu7.  
vector < int *> vp( 10 ); hup]Jk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PS6G 7  
/* --------------------------------------------- */ 7#<|``]zNf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $x 2t0@  
/* --------------------------------------------- */ S#ven&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !Hgq7vZG  
  /* --------------------------------------------- */ jsL'O;K/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5[;^Em)C  
/* --------------------------------------------- */ W`;E-28Dg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u2F 3>s  
Y[pGaiN:  
#ocT4  
K{ 0mb  
看了之后,我们可以思考一些问题: ))+R*k%  
1._1, _2是什么? inhb>zB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 TX 12$p\  
2._1 = 1是在做什么? 6bU/IVP  
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。 yJgnw6>r2  
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。 ^91k@MC  
L6',s4  
1*=[% d7  
三. 动工 @ VJr0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0tl  
*ZY{^f  
K;YK[M1!  
=b; v:HC  
template < typename T > c[Y7tj%y  
class assignment 5[I 9/4,  
  { H p1cVs  
T value; T$k) ^'  
public : ` !rHH  
assignment( const T & v) : value(v) {} c !5OK4+Z  
template < typename T2 > z[7U>q[E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8_ju.h[  
} ; )+ S"`  
^D6JckW  
LtC kDnXk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :k JSu{p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ) I@gy  
AU)Qk$c  
y/Nvts2!C  
Z|3l2ucl  
  class holder bluC P|  
  { *X,vu2(I-=  
public : fOrqY,P'  
template < typename T > r{Xh]U&>k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /LJ?JwAvg5  
  { bk"` hq  
  return assignment < T > (t); -BB5bsjA  
} JSO>rpO  
} ; dmf~w_(7  
N=|w]t0*yc  
siOeR@> X  
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: `oq 3G }  
/(vT49(]  
  static holder _1; x!Wl&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5vY1 XZt{  
U^Hymgb%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d<#Xqc  
而不用手动写一个函数对象。 VP|9Cm=Fg  
'e0qdY`  
>j\zj] -"  
ah~7T~  
四. 问题分析 )LnHm  
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。 0Wk}d(f  
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。 d~YDg{H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Kf(% aDYq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )M}bc1 _  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rMLCt Gi  
EjvxfqPv  
五. 问题1:一致性 Is-Kz}4L  
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?| (swP#t5S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0*h\/!e  
_:=w6jCk  
struct holder E7y<iaA{~  
  { [NJ!  
  // +dR$;!WB3  
  template < typename T > /k7`TUK  
T &   operator ()( const T & r) const o#E z_D[  
  { -rU *)0PR  
  return (T & )r; v%B^\S3)  
} e8P |eK  
} ; ~D 5'O^  
_RhCVoeB  
这样的话assignment也必须相应改动: u9'4q<>&  
|9 }G  
template < typename Left, typename Right > Z@j0J[s  
class assignment 9e.n1  
  { A2F+$N  
Left l; (\M&/X~q  
Right r; H.Pts>3r(  
public : 2<U5d`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~vG~Z*F  
template < typename T2 > O8n\>pkI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HQTB4_K\  
} ; %vyjn&13  
'ApWYt  
同时,holder的operator=也需要改动: 0I079fqk<  
~"{Kjr#R  
template < typename T > e>"{nOY4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d0IHl!X  
  { -s4qm)\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zn@tLLX  
} F5&4x"c  
Ma wio5  
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。 R '"J{oR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |jc87(x <  
7 ?/ Fr(\  
return l(rhs) = r; vhdT"7`U  
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。 %vn rLt$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fE7[Sk  
GT2;o  
template < typename Tp > /zPN9 db  
class constant_t f`H}Y!W(  
  { !P#lTyz  
  const Tp t; ${mHbqN  
public : $wC]S4C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wGAN"K:e  
template < typename T > .(nq"&u-*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Nqewtn9n  
  { 42 8kC,  
  return t; =<R77rnY&  
} V=.lpj9m  
} ; aCy2 .Qn  
naM4X@jl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +g\u=&< 6  
下面就可以修改holder的operator=了 a+,)rY9  
6BNOF66kH  
template < typename T > RG#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7$;mkHu4H%  
  { /?HRq ?n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lvcX}{>\  
} Y#NlbKkzu  
r'k-*I  
同时也要修改assignment的operator() !dSY?1>U<  
f4]nz:2  
template < typename T2 > *#dXW\8qu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  /dBQ*f5  
现在代码看起来就很一致了。 V#C[I~l  
t9W_ [_a9  
六. 问题2:链式操作 Vz51=?75  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 js'* :*7  
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。 Xpjk2[,  
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。 0.bmVN<  
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。 B1J+`R3OX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct //f[%j*>  
%GjF;dJ  
template < typename T > h"M}Iz~|V?  
struct result_1 `N ;!=7y7Y  
  { yz,ak+wp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N{ ;{<C9Z  
} ; Y |n_Ro^~  
1,9RfYV  
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: Y Q3%vH5#y  
HFvhrG  
template < typename T > nEyP Nm )  
struct   ref NNb17=q_v  
  { HO}aLp  
typedef T & reference; l*xA5ObV  
} ; u*}6)=+:  
template < typename T > B5P++aQ  
struct   ref < T &> OJQ7nChMm  
  { noGMfZ1  
typedef T & reference; E^T/Qu  
} ; U/wY;7{)#  
Q(E$;@   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IcI y  
!W{|7Es?.  
template < typename T > |4x&f!%m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c[@>#7p`o  
  { xL=g(FN(6L  
  return l(t) = r(t); U~!97,|ic  
}  FxD\F  
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。 uWvl<{2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 * vEG%Y  
?r2Im5N  
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 I&1h/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R qOEQ*k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SL>>]A,E<`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >c8zMd  
最后的布局是: VBBqoyP h  
                Add "?}QwtUW  
              /   \ GVCyVt[!-  
            Divide   5 Et# }XVCJ  
            /   \ |`E\$|\p  
          _1     3 )u'oI_  
似乎一切都解决了?不。 .ikFqZ$$  
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。 pjrVPi5&t  
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.>z2.  
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: %[Ia#0'Y@  
~u/Enl7\-  
template < typename Right > jKM-(s!(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VDCrFZ!]  
Right & rt) const *M6M'>Tin  
  { KvkiwO(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E':y3T@."  
} g6;O)b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pG:FDlR~  
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。 IgR_p7['.  
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。 Op\l  
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。 BY32)8SH  
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。 ]e7D""  
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? +SZ#s :#SE  
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: OKxPf]~4E  
?Ju=L|  
template < class Action > C Vyq/X  
class picker : public Action m9.QGX\]  
  { (y=P-nm  
public : 6n45]?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \Vr(P>  
  // all the operator overloaded L}lc=\  
} ; /N{xFt/?  
J$]d%p_I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 WVf;uob{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F~)xZN3=  
X 4;+`  
template < typename Right > ]ZHC*r2i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x]Nq|XK  
  { Gk'J'9*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]C}z3hhk  
} :X,1KR  
g>T'R Vb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [[LCEw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xH; 4lw  
MpGWt#  
template < typename T >   struct picker_maker c R[DT04  
  { s:i$s")  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (B7M*e  
} ; :,LX3,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3:dQN;=  
  { wNcf7/ky  
typedef picker < T > result; 11%^K=dq  
} ; $ [M8G   
Cf@WjgR  
下面总的结构就有了: <?2[]h:wp  
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。 s{Ryh.IyI  
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。 +f;z{)%B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rF>:pS,`&  
至此链式操作完美实现。 C4#'`8E  
"Do9gW  
CdC&y}u  
七. 问题3 uRxo,.}c  
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。 ,.x1+9X  
 ceyZ4M  
template < typename T1, typename T2 > Mpb|qGi!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mWfzL'*  
  { xud =(HLl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f.,S-1D]h  
} s)8g4Yc*  
2{| U  
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: 6]CY[qEaR$  
+*lSB%`aS  
template < typename T1, typename T2 > WSWaq\9]8  
struct result_2 ro|d B  
  { xBl}=M?Qu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m7~kRY514  
} ; ]@C&Q,~q  
v>;6pcp[F  
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? Z  r  
这个差事就留给了holder自己。 S^a")U4  
    qIuY2b`6  
s{'r'`z.  
template < int Order > sMs 0*B-[  
class holder; #92MI#|n9  
template <> <vhlT#p   
class holder < 1 > m7cp0+Peo  
  { [Xg?sdQCI  
public : g()YP  
template < typename T > SHIK=&\~-  
  struct result_1 e#<%`\qH  
  { ikw_t?  
  typedef T & result; O{%yO=`r  
} ; 4$@5PS#,  
template < typename T1, typename T2 > 118A6qyi  
  struct result_2 [?.k8;k  
  {  r@/+  
  typedef T1 & result; |z-A;uL<  
} ; v0apEjT  
template < typename T > &3:-(:<U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '>@ evrG  
  { }BzV<8F  
  return (T & )r; TMT65X!  
} /!P,o}l7  
template < typename T1, typename T2 > F  MHp a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K.JKE"j)d  
  { %f*8JUE16  
  return (T1 & )r1; [yW0U:m  
} xbvZ7g^  
} ; ?FA} ;?v  
#JWW ;M6F  
template <> Nw/4z$].J  
class holder < 2 > ovvR{MTc  
  { +YI/(ko=  
public : zw_Xh~4"b  
template < typename T > UQ}[2x(Kb  
  struct result_1 eYOwdTrq  
  { +j%!RS$ko  
  typedef T & result; )4bBR@QM  
} ; s%1O}X$c  
template < typename T1, typename T2 > qm{(.b^  
  struct result_2 ^"(C Zvq  
  { +>M^p2l*&  
  typedef T2 & result;  |'aGj  
} ; ~*79rDs{  
template < typename T > v1oq[+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const si.ZTG9m  
  { iT227v!s  
  return (T & )r;  zN: VT&  
} bzF>Efza  
template < typename T1, typename T2 > -B*= V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Mf6*G#Y  
  { 8LB,8 *L^  
  return (T2 & )r2; J NPEyC  
} .hzzoLI2  
} ; zn@<>o8hU  
X3-pj<JLY  
b8r?Dd"T8  
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> >。 !D!~4h)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wqkD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZUyG }6)J  
V|13%aE_v  
return l(i, j) = r(i, j); iP]KV.e'/C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) - 0R5g3^*/  
lA<n}N)j  
  return ( int & )i; 07P/A^Mkx  
  return ( int & )j; {E@Fk,  
最后执行i = j; ~:'tp28?  
可见,参数被正确的选择了。 gFizw:l  
GL-v</2'U  
A<fKO <d  
;4>YPH  
I 8TqK  
八. 中期总结 MKf|(6;~  
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: ?x1sm"]p'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2Tec#eYe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L-? ?%_=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zkt`7Pg;J  
v[{g "C  
}E0~'  
 :tBIo7  
$P&{DOiKS  
#.L9/b(  
九. 简化 ZP~Mgz{f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 wI8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u1a0w  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I! eu|_cF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IO3p&sJ/  
  +-*/&|^等 cvxYuP~  
2. 返回引用。 c%+/TO  
  =,各种复合赋值等 Ne#FBRu5  
3. 返回固定类型。 kl%%b"h'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M15Ce)oB1(  
4. 原样返回。 >cU#($X$^  
  operator, nWb*u  
5. 返回解引用的类型。 @6h ,#8#  
  operator*(单目) @+Y ql  
6. 返回地址。 SQ'\Kd=  
  operator&(单目) VzD LGLH  
7. 下表访问返回类型。 J_ NY:B  
  operator[] '2Q[g0VR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h K;9XJAf  
  operator<<和operator>> -LzkM"  
\A7{kI  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1Xzgm0OS;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2tD{c^ 9<  
jV{?.0/h|  
template < typename Left > |?v(?  
struct value_return !z? &  
  { Voy1  
template < typename T > 6$/Z.8  
  struct result_1 #O 2g]YH  
  { "o_s=^U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y_mTO4\C2  
} ; ,+2!&"zD  
PWciD '!  
template < typename T1, typename T2 > 6`Hd)T5{w  
  struct result_2 gxnIur)  
  { }a O6%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tV?-   
} ; *.%z  
} ; +@], JlYf  
eJbZA&:  
) XCG4-1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `]~1pc  
%#t*3[  
下面我们来剥离functor中的operator() 9*~bAgkWI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I]GGmN  
)7]la/0  
return l(t) op r(t) x{DTVa 6y2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K@%o$S?>z_  
return op l(t) La>fvm  
return op l(t1, t2) CWBlDz  
return l(t) op LV2#w_^I  
return l(t1, t2) op |7%has3"  
return l(t)[r(t)] [}$jO,H5r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tJ Bj9{  
A1Ru&fd!  
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: sqXwDy+.  
单目: return f(l(t), r(t)); i%@blz:_Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8c`E B-y  
双目: return f(l(t)); [#@\A]LO  
return f(l(t1, t2)); i+qt L3  
下面就是f的实现,以operator/为例 :; z]:d  
b~$8<\  
struct meta_divide |j}D2q=  
  { b:WA}x V  
template < typename T1, typename T2 > k3(q!~a:.}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QmgO00{  
  { lA{JpH_Y8s  
  return t1 / t2; -7Bg5{FA  
} &?[g8A  
} ; #| pn,/  
!;3hN$5  
这个工作可以让宏来做: Y`NwE  
KvjsibI/Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2Tp @;[!3  
template < typename T1, typename T2 > \ zMke}2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tm1#Lh0  
以后可以直接用 vh"wXu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0Q7|2{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }j$tFFVi~  
(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。。。) MgO_gFr  
< ]"Uy p  
_-|/$ jZ  
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 _u3%16,o  
2P/ Sq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #<K'RJn  
class unary_op : public Rettype LpK? C<?x  
  { +~K) ~  
    Left l; )O],$\u  
public : ' !2NSv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \@[Y ~:  
IayF<y,8  
template < typename T > !'eh@BU;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s%QCdU ]  
      { d>gQgQ;g  
      return FuncType::execute(l(t)); r>#4Sr  
    } frokl5L@  
2BKiA[ ;;  
    template < typename T1, typename T2 > ToK=`0#LNK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~|G`f\Ln"  
      { 4|&_i)S-Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ::p%R@?  
    } QE|x[?7e,!  
} ; (gRTSd T ?  
2FN E ;y(  
$D='NzE/  
同样还可以申明一个binary_op *ESi~7;#  
]GT+UX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DH7]TRCMZ)  
class binary_op : public Rettype tmd{G x}c  
  { C{:U<q  
    Left l; q`VkA \  
Right r; j[,XJ,5=  
public : e ?7y$H-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :q c?FQ ;  
pocXQEg$]  
template < typename T > XU<XK9EA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +B[XTn,Cru  
      { Q#F9&{'l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Aj8zFt ]  
    } }hE!0q~MfM  
3*T/ 7\  
    template < typename T1, typename T2 > C|V5@O?;&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2#   
      { P~#LbUP(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b0sj0w/  
    } Wf3{z D~  
} ; #_Zkke~{  
QFK'r\3 pU  
p//mV H%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _?]W%R|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |!81M|H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U2r[.Ru  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 GkxQEL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "Lyb4#M  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #eF,* d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e(?1`1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e,xJ%f  
下面是修改过的unary_op PM i.)%++  
{Mb2X^@7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i=R%MH+  
class unary_op K8/jfm  
  { E9b>wP  
Left l; 1+"d-`'Z2O  
  j115:f  
public : ]Q,&7D Ah  
w`EC6ZN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GTi=VSGqF  
n {\d  
template < typename T > g[' 7$  
  struct result_1 La28%10  
  { HWIn.ij  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p' 6h9/  
} ; 6B]i}nFH{+  
 f,kV  
template < typename T1, typename T2 > >7)QdaB  
  struct result_2 rmi&{o:  
  { \x<,Ma=D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QL @SE@"  
} ; &lID6{79Z  
g##<d(e!}  
template < typename T1, typename T2 > @HTs.4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s1R#X~d  
  { 39m8iI%w[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vTo+jQs^  
} bxPJ5oT  
GPizR|}h  
template < typename T > ~$ Po3]{s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E^Ch;)j|  
  { mN l[D  
  return OpClass::execute(lt(t)); tSY4'  
} ]N,'3`&::  
n^rbc ;}  
} ; !acuOBv,  
h+7U'+|%A  
j >`FZKxp  
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 G0kF[8Am  
好啦,现在才真正完美了。 GO"E>FyB  
现在在picker里面就可以这么添加了: _>)@6srC  
PT~F ^8,)  
template < typename Right > oB@)!'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cuI&Q?+c}  
  { A6+qS [  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [VLq/lg*  
} I %sw(uoE  
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。 ~.6% %1?  
c}!`tBTm  
g6xQQ,q=l  
4=%,0.yt  
m<LzgX  
十. bind _dECAk &b  
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。 |9F-ZH~6  
先来分析一下一段例子 ZFh[xg'0  
aK(e%Ed t"  
?%%vQ ?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Sj:c {jyJd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B qINU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J7`;l6+Gb  
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。 4uh~@Lv  
我们来写个简单的。 <IBUl}|\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *y(UI/c  
对于函数对象类的版本: dQFUQ  
APJFy@l}  
template < typename Func > t'yh&44_  
struct functor_trait 7*%}=.  
  { DZ $O%  
typedef typename Func::result_type result_type; i+Mg[x$.  
} ; g~(G P  
对于无参数函数的版本: asE.!g?  
 z).&0K  
template < typename Ret > fh66Gn,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4#t=%}  
  { WRRR"Q$  
typedef Ret result_type; !b+!] 2~g}  
} ; P(o>UDy  
对于单参数函数的版本: T!pA$eE  
:o87<) _F  
template < typename Ret, typename V1 > hD7vjg& Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !HtW~8|:  
  { oA:`=f%\  
typedef Ret result_type; . Y$xNLoP[  
} ; ]dV $H  
对于双参数函数的版本: ++ 5!8Nv  
a<]vHC7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eYn/F~5-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f+.sm  
  { +QOK]NJN  
typedef Ret result_type; YG5mzP<T  
} ; {$ pi};  
等等。。。 D(Q]ddUi'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy naA8RD5/  
sO!m,pK(  
template < typename Func > |9BX  ~`{  
struct func_return sHV?njZd  
  { loHMQKy@  
template < typename T > \4 +HNy3  
  struct result_1 `,Y3(=3Xe?  
  { rmFcSolt,f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zlt,Us`  
} ; iSfRo 31  
C1qlB8(Wh>  
template < typename T1, typename T2 > RE-y5.kE^  
  struct result_2 K|Xe)  
  { hSN38wy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ><. *5q  
} ; )nq(XM7  
} ; :22wq{  
t! u>l  
jLY$P<u?%P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rJB/)4 mE  
;!7M<T$&  
template < typename Func, typename aPicker > I>6zX  
class binder_1 m;TekJXm  
  { W&[-QM8  
Func fn; 5{IbKj|  
aPicker pk; w'y,$gtX/  
public : k! x`cp  
aWP9i &  
template < typename T > M"msLz  
  struct result_1 <(xro/  
  { ?k@;,l :s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MX+gc$Y O  
} ; ?(}~[  
b `}hw"f  
template < typename T1, typename T2 > Z Y5Pf 1  
  struct result_2 !t{  
  { JW=q'ibR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pX$ X8z%  
} ; F}@]Lq+  
)jjaY1E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v`Ja Bn  
^X"x,8}&V  
template < typename T > v-"nyy-&Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !kH 1|  
  { 0,8RA_Ca}  
  return fn(pk(t)); E}#&2n8Y  
} KFaYn  
template < typename T1, typename T2 > YM.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1CJAFi>%D  
  {  aN6HO  
  return fn(pk(t1, t2)); :o~ ]d  
} SP>&+5AydX  
} ; znIS2{p/`  
)wdd"*hv  
5)0'$Xxqa0  
一目了然不是么? 3a}c'$F>_'  
最后实现bind %F}d'TPx  
F ^m;xy  
Um*&S.y  
template < typename Func, typename aPicker > S0LaQ<9.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) THgEHR0,}[  
  { uU-1;m#N?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); afu!.}4Ct  
} Mp[2Auf  
e)87 & 7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 : &~LPmJ  
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。 $U)nrn i  
Pmd5P:n*,  
十一. phoenix M7-2;MZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _kBx2>qQ  
KYl!Iw67d  
for_each(v.begin(), v.end(), [8Z !dj   
( Ht]O:io`  
do_ 5v=e(Ph +  
[ @Q&k6.{4Z  
  cout << _1 <<   " , " H7meI9L  
] g+(Y)9h&  
.while_( -- _1), &^Gp  
cout << var( " \n " ) C<w&mFozL  
) Q|U [|U  
); kQn}lD  
Lzcea+*uw  
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: ~]n=TEJ>  
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 H!l 9a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wLvM<p7OX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IABF_GwF  
:YLurng/]  
k[@/N+;")`  
template < typename Cond, typename Actor > ~]'yUd1gSZ  
class do_while gg Nvm  
  { *D1vla8  
Cond cd; 1 (e64w@  
Actor act; .SNg2.  
public : EW+QVu@  
template < typename T > >t%@)]*N  
  struct result_1 IlB*JJnl  
  { .Sv/0&O  
  typedef int result_type; @18}'k  
} ; l 3 jlKB  
,3!4 D^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nU isC5HW  
0F 2p4!@W  
template < typename T > VSh&Y_%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nu'ox. V  
  { p\.IP2+c  
  do QFgKEUNgl  
    { 1y,/|Y  
  act(t); .8;0O M  
  } "^Y zHq6  
  while (cd(t)); P'*Fd3B#A=  
  return   0 ; uH[:R vC0  
} xLgZtLt9  
} ; J@#rOOu  
$\M];S=CY  
}02(Y!Gh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P?zaut  
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。 ?I\,RiZkz^  
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。 %36@1l-N  
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。 #qxo1uV(c  
下面就是产生这个functor的类: $R:Q R?   
uf"(b"N0  
S6fbwZZMG  
template < typename Actor > o7eWL/1  
class do_while_actor D'BGoVP  
  { 6& 6|R3  
Actor act; o^r\7g6\  
public : v2="j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'E\4/0 !  
su3Wk,MLP  
template < typename Cond > L^bX[.uZw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rZE+B25T~  
} ; Lu5X~6j"$  
o/oLL w  
% iZM9Q&NC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l kyK  
最后,是那个do_ 2IUd?i3~l  
;mPX8bT  
tg\o"QKW9  
class do_while_invoker P]armg%  
  { b[:{\ !I  
public : _KkP{g,Y  
template < typename Actor > xV=Tmu6l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Mz\l C)\B  
  { '}"&JO~vPj  
  return do_while_actor < Actor > (act); S0}=uL#dt  
} wN :"(mQ  
} do_; xn,9Wj-  
8DM! ]L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?nq%'<^^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @[Q`k=h$  
最后来说说怎么处理break和continue )V&hS5P=S  
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。 Cl{Ar8d}  
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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