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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &X,6v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6%MM)Vj+u  
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, 5k;}I|rg%  
\"P$*y4Le  
:ay`Id_tm  
]?_V+F  
  class filler Ue=1NnRDkA  
  { =(Y+u  
public : L$?YbQo7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A~;+P  
} ; 2>)::9e4  
P}vk5o'  
,Y@4d79  
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: 8Rnq &8A  
QEP|%$:i  
Kc`#~-`,(  
k)agbx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C#. 27ah  
G4%dah 5  
A`V:r2hnb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~n%]u! 6  
Q 822 #  
7b(r'b@N  
W{t- UK   
二. 战前分析 ^ R3g7 DG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]3 76F7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X]s="^  
-ug -rdXV  
D 1(9/;9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HFX,EE  
  /* --------------------------------------------- */ _+<AxE9\  
vector < int *> vp( 10 ); G#3$sz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q)N^  
/* --------------------------------------------- */ vAtR\ Vh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Er|j\(jM  
/* --------------------------------------------- */ >iI_bcqF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  kZ=yb-~  
  /* --------------------------------------------- */ K*5Ij]j&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y r8gKhv W  
/* --------------------------------------------- */ S^r[%l<'n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .]/k#Hv  
?}No'E1!I  
ygxaT"3"=  
(]$&.gE.F  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fyc":{Jd  
1._1, _2是什么? A s8IjGNs{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 F 7X ] h  
2._1 = 1是在做什么? !X1 KOG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 v"dl6%D"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B \.0 5<  
US&:UzI.  
B~%SB/eu  
三. 动工 9w-;d=(Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MX7$f (Hy  
O>IG7Ujl  
"Jg* /F  
d V3R)  
template < typename T > T5aeO^x  
class assignment "MDy0Tj8EN  
  { ~'LoIv20j)  
T value; l>pnY%(A  
public : =j8g6#'u  
assignment( const T & v) : value(v) {} uy([>8uu  
template < typename T2 > p%5(Qqmlk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p+Fh9N<F9  
} ; UbP$WIrq  
;e Mb$px  
WDh*8!)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DK<}q1xi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rR(\fX!dg  
! ;R}=  
G.qjw]Llf  
J:\O .F#Fi  
  class holder 7/bF0 4~%  
  { la{o<||Aq  
public : lht :%Ts$  
template < typename T > `91?^T;\F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l(~NpT{=V  
  { z[0t%]7l  
  return assignment < T > (t); ($[@'?Z1  
} _:G>bU/^  
} ; Yz>8 Nn'_  
ZU5;w  
8[IR;gZf  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: gO bP  
20)8e!jP  
  static holder _1; WU6F-{M"?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TWU1@5?Ct  
Kj+TP qXb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oi%IHX(`  
而不用手动写一个函数对象。 ?IR+OCAA  
LHq*E`  
t=n@<1d  
'^BTa6W}m  
四. 问题分析 _j]vR  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _+qtH< F/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V/J-zH&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A~8-{F 31  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !-8y;,P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0~ cbB  
HCaEETk5  
五. 问题1:一致性 sDXQ{*6a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D#11 N^-K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |k)Nf+(}W  
k'K 1zUBj  
struct holder }Q_ }c9?  
  { ;uqi  
  // - S%8  
  template < typename T > { ?]&P  
T &   operator ()( const T & r) const q`@8  
  { % &i Wc_"  
  return (T & )r; f:h<tlob  
} !3Q^oR  
} ; 5I0j>{U&  
<#e!kWGR?  
这样的话assignment也必须相应改动: U z MIm  
( Uk\O`)m  
template < typename Left, typename Right > zmU>  
class assignment cnM`ywKW  
  { ^ ]SU (kY  
Left l; :Q>{Y  
Right r; x-SYfvYY  
public : Xl/2-'4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 19i [DR  
template < typename T2 > \`YV)"y" ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fCi1JH;  
} ; 0vcFX)]yW  
Wp//SV  
同时,holder的operator=也需要改动: \PK}4<x}  
k#<Y2FJa  
template < typename T > L_fiE3G|>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /Xw wB  
  { nY_+V{F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >\>!Q V1@  
} k E-+#p  
RGLi#:0_.x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 c 4L++ u#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iIU>:)i  
;h7O_|<%  
return l(rhs) = r; E^t}p[s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2$?j'i!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V e4@^Jy;  
\yY2 mr  
template < typename Tp > r'& 6P-Vm  
class constant_t P>ZIP* Gr  
  { >Q|S#(c  
  const Tp t; =%9j8wHX  
public : 0/zgjT|fe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rTM0[2N  
template < typename T > o`\@Yq$.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (?~*.g!  
  { [2nPr^  
  return t; (J`EC  
} Eo_; N c  
} ; %o#|zaK  
f=nVK4DuZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~9dAoILrl  
下面就可以修改holder的operator=了 a9TKp$LP`  
sQ%gf  
template < typename T > K?acRi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *gN)a%9  
  { rfhvdwwD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ??=7pFm  
} oOHr~<  
IsP!ZcV;  
同时也要修改assignment的operator() ph=U<D4  
bd3q207>  
template < typename T2 > S&;D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |=ljN7]!  
现在代码看起来就很一致了。 nWv6I&  
M7SVD[7~HM  
六. 问题2:链式操作 VseeU;q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s@5r}6?M  
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。 IP l]$j>N  
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。 VHTr;(]hk  
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。 +v"%@lC};  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q<w Q/m  
1<3!   
template < typename T > O_y?53X  
struct result_1 f`8mES'gc8  
  { V tJyE}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >O}J*4A>+#  
} ; XGMO~8 3  
'Mm=<Bh  
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: o|7 h  
#"aL M6Cfs  
template < typename T > }A'Ro/n  
struct   ref BH`GUIk  
  { V2_I=]p_  
typedef T & reference; VNWa3`w  
} ; b0R{cj=<[  
template < typename T > E>O1dPZcM  
struct   ref < T &> PU^@BZ_m  
  { nwPU{4#l<  
typedef T & reference; J9yB'yE8  
} ; .?p\=C@C+  
\P7y&`|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !x1ivP  
9EKc{1 z  
template < typename T > 6i_dL|c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sn.&|)?Fi  
  { d3K-|  
  return l(t) = r(t); keL!;q|r-)  
} ?tFsSU  
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。 .q9wyVi7GI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~Y'j8W  
WHvU|rJ  
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 +2S#3m?1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YUsMq3^&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zV"oB9\9O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )NCkq~M  
最后的布局是: MJ0UZxnl  
                Add \cRe,(?O  
              /   \ gtV*`g  
            Divide   5 #Do#e {=+  
            /   \ JW-!m8  
          _1     3 ,=Fn6'  
似乎一切都解决了?不。 J}J7A5P  
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。 hpOUz%  
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。 ,3E9H&@j  
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 x.]m0  
"ZLujpZcG  
template < typename Right > +1 j+%&).  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const njN]0l{p  
Right & rt) const mtn+bV R%  
  { %:WM]dc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,,KGcDBj  
} -S,xR5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !@vM@Z"  
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。 K:g:GEDgf  
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。 0x/3Xz  
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。 zr5(nAl  
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。 DTR/.Nr'K  
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? l`A4)8Y@  
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: 'fkaeFzOl  
4]/i0\Vbam  
template < class Action >  p3YF  
class picker : public Action =ap6IVR  
  { =YRN"  
public : ^#A[cY2eM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *b >hZkObn  
  // all the operator overloaded %"> Oy&3  
} ; 3@7<e~f  
-d8||X[  
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。 M?fRiOj  
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: /K@{(=n  
?dcR!-3  
template < typename Right > q"Z!}^{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6Y[|xu:N8Y  
  { WDdp(<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 11Hf)]M   
} tSvklI  
U.B=%S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t|Ipxk.)  
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。 j$8i!C  
q T pvz  
template < typename T >   struct picker_maker {UR&Y  
  { j2/3NF5&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sUP !'Av  
} ; @~l?hf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P_w\d/3  
  { * (4TasQu  
typedef picker < T > result; Y/1,%8n  
} ; GqrOj++>  
A|esVUo<3^  
下面总的结构就有了: ?9 8]\pI  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Dxwv\+7]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <.h\%&'U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gxku3<S  
至此链式操作完美实现。 %$l^C!qcY  
Twj?SV  
/<s $Am  
七. 问题3 aumXidb S  
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。 7Z;w<b~  
s;0eD5b>x  
template < typename T1, typename T2 > g#ZuRL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !^|%Z  
  { r_kw "9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ab=s+[r1  
} ;Q]j"1c  
%YaUc{.%  
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: ^3-Wxn9&  
iZy`5  
template < typename T1, typename T2 > L8~nx}UP5  
struct result_2 O&:0mpRZ  
  { 7Pc0|Z/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w$5N6  
} ; Vd{h|=J  
] _/d  
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? YW}1iT/H  
这个差事就留给了holder自己。 Qn7l-:`?  
    J\%<.S>  
`FImi9%F  
template < int Order > %acy%Sy  
class holder; @J~y_J{  
template <> G@) I  
class holder < 1 > )6?.; B  
  { 5g- apod  
public : vl@t4\@3  
template < typename T > I~R<}volu  
  struct result_1 w jmZ`UMz  
  { {1GW,T!#  
  typedef T & result; %;0w2W  
} ; .'SXRrn&:C  
template < typename T1, typename T2 > tH:K6^oR  
  struct result_2 }eX_p6bBw  
  { X*~NE\  
  typedef T1 & result; 4M8AYh2)  
} ; 16\U'<  
template < typename T > vII8>x%*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RZfC ?  
  { 1>*]jj}  
  return (T & )r; >5Zp x8W  
} ^gFjm~2I  
template < typename T1, typename T2 > 6,xoxNoPP3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g)'tr '  
  { S iw9_c  
  return (T1 & )r1; r2T?LO0N{  
}  =&fBmV  
} ; F_~-o,\  
ucj)t7O   
template <> %6 <Pt  
class holder < 2 > O#7ldF(  
  { 2t { Cpw  
public : s8|#sHT  
template < typename T > A*pihBo7  
  struct result_1  2H<?  
  { Xh]\q)  
  typedef T & result;  FZ>*<&  
} ; vc2xAAQ  
template < typename T1, typename T2 > F!>K8q  
  struct result_2 1A- 8,)  
  { Hcd>\0  
  typedef T2 & result; i&,U);T  
} ; ~,e!t.339  
template < typename T > P&aH6*p1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >*}qGk  
  { 3i(k6)H$4  
  return (T & )r; MatC2-aV1  
} BHmA*3?  
template < typename T1, typename T2 > W7A'5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4Sg!NPuu7&  
  { cM4?G gn  
  return (T2 & )r2; `Ik}Xw  
} 7IJb$af:;  
} ; -e(2?Xq9  
o33{tUp'  
:e@JESlLf  
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> >。 0D#!!r ;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lO $M6l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #>'1oC{  
ap%o\&T;  
return l(i, j) = r(i, j); p>eD{#2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !CBx$1z  
g&0GO:F`  
  return ( int & )i; ] |`gTD6  
  return ( int & )j; G0s:Dum  
最后执行i = j; b$R>GQ?#  
可见,参数被正确的选择了。 g41Lh3dj  
4}LF>_+=  
NuO>zAu  
18A&[6"!  
^Js9E  
八. 中期总结 UiZ61lw  
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: pn $50c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sId5pY!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rFy9K4D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d}o1 j  
R-Fi`#PG2  
oNU* q.Q  
#P9VX5Tg  
=hs@W)-O  
?*s!&-KI  
九. 简化 /3TorB~Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 CXQ ?P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .FXQ,7mZ-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: UUU^YT \  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  yY| .  
  +-*/&|^等 0 j.Sb2  
2. 返回引用。 ]czy8n$+  
  =,各种复合赋值等 )[K3p{4  
3. 返回固定类型。 .E}});l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aXJe"IT.u  
4. 原样返回。 Y@4vQm+  
  operator, XP`kf]9  
5. 返回解引用的类型。 3 #wj-  
  operator*(单目) ; p_X7N  
6. 返回地址。 !xc7~D@om(  
  operator&(单目) y^A $bTQq  
7. 下表访问返回类型。 QLUe{@ivc  
  operator[] $($SQZK&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6'%]6"&M4  
  operator<<和operator>> P&tK}Se^V  
)g --=w3  
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。 aOD"z7}U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ax^'unfQ:  
``<1Lo@  
template < typename Left > ^"l$p,P+  
struct value_return Qm.kXlsDI  
  { 2bJFlxEU  
template < typename T > z )pV$  
  struct result_1 "n6Y^  
  { l =yHx\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9A_7:V]_  
} ; /)I9+s#q9o  
vvM)Rb,  
template < typename T1, typename T2 > 6-=_i)kzq  
  struct result_2 }gW}Vr <  
  { 7asq]Y}<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XJzXxhk2  
} ; ".)_kt[  
} ; O$H150,Q  
H+;wnI>@  
_5T7A><q<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^8m+*t  
V"p<A  
下面我们来剥离functor中的operator() Vd0GTpB?1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qj6`nbZ{va  
t4IJ%#22  
return l(t) op r(t) =vc5,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rpk`fxAO  
return op l(t) `"H?nf0  
return op l(t1, t2) Ds87#/Yfv  
return l(t) op rxK0<pWJhx  
return l(t1, t2) op (OqJet2{+  
return l(t)[r(t)] #I?iR 3u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n{t',r50  
'| }}o g  
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: _o.Z`]  
单目: return f(l(t), r(t)); 4iz&"~&1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c Vn+~m_%  
双目: return f(l(t)); V)2_T!e%*  
return f(l(t1, t2)); =b7&(x  
下面就是f的实现,以operator/为例 dNQSbp  
vy@Lu cB  
struct meta_divide pD#"8h  
  { %d0S-.  
template < typename T1, typename T2 > aHC;p=RQ\A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .e"Qv*[^  
  { pCmJY  
  return t1 / t2; nEm7&Gb  
} :*@|"4  
} ; 4QFOO sNp  
pU ]{Z(  
这个工作可以让宏来做: ? sW`**j  
$/TA5h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ? ~Zrd  
template < typename T1, typename T2 > \ <S$21NtM87  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i8Y gG0[)  
以后可以直接用 wWw/1i:|'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k_n{Mss'9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n ;5?^Un%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LtztjAm.  
uAs*{:4n  
LH#LBjOZk  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l :Nxl  
[T]qm7 ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O{#Cddt:r  
class unary_op : public Rettype  #U52\3G  
  { X-$td~r  
    Left l; )6E*Qz  
public : A9UaLSe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !>y}Xq{bm3  
+)JqEwCrq  
template < typename T > |u;BAb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / JeqoM"x  
      {  hu(K!>{  
      return FuncType::execute(l(t)); `_U0>Bfg;  
    } s|r7DdI  
^3|$wB=  
    template < typename T1, typename T2 > .eNwC.8i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s66XdM  
      { ~cBc&u:"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sK-|xU.  
    } jL+}F/~r  
} ; 'uAC oME@  
hav?mnVJ  
N#['fg'  
同样还可以申明一个binary_op ~_db<!a  
P .4b+9T x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L*01l"5  
class binary_op : public Rettype l;}7A,u  
  { wT~;tOw~  
    Left l; ,DuZMGg  
Right r; [RFK-E  
public : ~wf~b zs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R}X_2""  
jjwMvf.R  
template < typename T > ]a!; `m$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xb@z7X#O!  
      { FP9<E93br  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g~hk-nXL.  
    } 8+|V!q   
p5;,/ |Ft  
    template < typename T1, typename T2 > w+9C/U;|s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=SB/8tQ)T  
      { x]><}! \<&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c w]>a&d  
    } 5'c+313 lm  
} ; #X@<U <R  
v#%>uLl  
8wpwJs&V  
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 @~#79B"9&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AzO3(1:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EXW 6yXLV  
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。 wJos'aTmE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k3/JQ]'D  
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。。。 [^d6cMEOlc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ok%a|Zz+]  
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) ooU Sb  
下面是修改过的unary_op aRO_,n9  
@z$pPo0fW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D0y,TF  
class unary_op `-K)K<  
  { /zG-\eU  
Left l; v(@+6#&  
  S5E,f?l  
public : -=Eq/s u%  
&>zy_)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?fa,[r|G  
l`FR.)2h  
template < typename T > >RL6Jbo|  
  struct result_1 `k{ff  
  { w[ YkTv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0]eh>ab>  
} ; z^!A/a[[!  
&pMlt7  
template < typename T1, typename T2 > ??zABV  
  struct result_2 )-9w3W1r  
  { mam5 G!$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ro'4/{}+  
} ; ^I'Lw  
)>/j&>%  
template < typename T1, typename T2 > ^tg6JB;s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !: EW21m  
  { lQ<#jxp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tU)r[2H2  
} 0 bPJEEd  
k$0|^GL8  
template < typename T > i_9Cc$Qh<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9B#)h)h(=  
  { CdzkMVH  
  return OpClass::execute(lt(t)); +1+A3  
} =2g[tsY  
DNm7z[ t{  
} ; X$uz=)  
N1+4bR  
r>Qyc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rq'##`H  
好啦,现在才真正完美了。 3vRL g b  
现在在picker里面就可以这么添加了: N}}PlGp$  
=hugnX<9  
template < typename Right > 3<jAp#bE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1fO2)$Y  
  { `Dz]z_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mHI4wS>()+  
} 7SA-OFM  
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。 L.T gJv43  
?HEtrX,q  
zO).<xIq+  
n $O.>  
+9 16ZPk  
十. bind qUEd E`B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 iJdrY 6qd  
先来分析一下一段例子 EG(`E9DZ  
_Qm7x>NT4  
wcdW72   
int foo( int x, int y) { return x - y;} OXIu>jF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yd0=h7s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >ggk>s|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a9? v\hG  
我们来写个简单的。 &e HM#as  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KD%xo/Z.  
对于函数对象类的版本: {m_A1D/_  
RWh9&O:6'  
template < typename Func > J3lG"Ww  
struct functor_trait iL7-4Lv#  
  { 9&O#+FU  
typedef typename Func::result_type result_type; Cz=A{< ^g  
} ; |c 06ix;).  
对于无参数函数的版本: <4l.s  
Qr|N)  
template < typename Ret > I8<Il ^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Giy3eva2  
  { y"|K |QT  
typedef Ret result_type; t`<}UWAH+  
} ; (<]\,pP0_  
对于单参数函数的版本: G!!-+n<  
#RR:3ZP ZC  
template < typename Ret, typename V1 > B&4fYpn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e?^ \r)1  
  { 3r~>~ueZ  
typedef Ret result_type; PmPyb>HK=P  
} ; HO%E-5b9  
对于双参数函数的版本: 2d5}`>  
#sz]PZ\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .q5J^/kr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;xW8Z<\-  
  { #Dj"W8'zh  
typedef Ret result_type; ?Kx6Sf<i  
} ; _XH4;uGg  
等等。。。 eD*?q7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _" ?c9  
};|!Lhl+  
template < typename Func > *<`7|BH3  
struct func_return TRs[~K)n  
  { Ax5mP8S  
template < typename T > O3^98n2  
  struct result_1 ^[X|As2  
  { m%e^&N#%6r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KXoL,)Hl  
} ; 936Ff*%(l  
bc3|;O  
template < typename T1, typename T2 > Ij;==f~G  
  struct result_2 x !#Ma  
  { HpB!a,R6B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cp .1/  
} ; YXczyZA`x  
} ; cPA~eZbX  
7.wR"1p#  
wFK:Dp_^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JDC=J(B  
nwa\Lrh  
template < typename Func, typename aPicker > ;yk9(wea}"  
class binder_1 c8^+^.=pX  
  { *A~($ZtL  
Func fn; ;jRL3gAe)  
aPicker pk; b\SXZN)Be  
public : 9nT?|n]>  
K(-G: |  
template < typename T > Zvd ;KGO(a  
  struct result_1 r+imn&FK8  
  { g8%MOhg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e+NWmu{<_  
} ; bWGyLo,  
,bB( 24LD  
template < typename T1, typename T2 > Si#"Wn?|  
  struct result_2 o\_ Td  
  { X4d Xm>*?=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gbYLA a  
} ; W0VA'W  
D3<IuWeM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >}ro[x`K  
9 b?i G  
template < typename T > 7ZS>1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kR<xtHW  
  { +:Lk^Ny  
  return fn(pk(t)); NzjMk4t  
} lr9=OlH  
template < typename T1, typename T2 > ?wGiog<Q{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fm3(70F\  
  { 8# 6\+R  
  return fn(pk(t1, t2)); ^36M0h|R  
} VYL@RL'  
} ; 6P0y-%[Gk  
Bj;\mUsk  
2~vo+ng  
一目了然不是么? <\>+~p,  
最后实现bind @)9REA(U  
Jb( DJ-&  
f&6w;T=  
template < typename Func, typename aPicker > 99J+$A1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PPUEkvH W  
  { q $t&|{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mG0L !5  
} aML#Z|n  
' be P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9OPK4-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 v2IEJ  
5iP8D<;o5  
十一. phoenix bBA$}bv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J2rvJ2l=t  
j%#?m2J}  
for_each(v.begin(), v.end(), [m~b[ZwES  
( fr8Xoa%1=  
do_ H":/Ckok  
[ q_-ma_F#s  
  cout << _1 <<   " , " -<8B,  
] ]PeLcB  
.while_( -- _1), ^&C&~}Zv  
cout << var( " \n " ) uK"^*NEC';  
) 3.(.*>  
); Hr(6TLNw  
| @uq()  
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: DYc.to-  
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 9~=gwP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1Wv{xML"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E3y6c)<  
cZ^wQ5=  
lco~X DI  
template < typename Cond, typename Actor > ^SEc./$  
class do_while Tj Mb>w9  
  { DG3[^B  
Cond cd; D`en%Lf!m  
Actor act; |pBMrN+is  
public : +-U@0&Y3M  
template < typename T > Ft3I>=f{  
  struct result_1 \xF;{}v  
  { oBb?"2~9  
  typedef int result_type; 4 ^4d9?c  
} ; ]Qd{ '}+  
dl:-k  r8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UIQQ \,3  
~ W@X-  
template < typename T > :]yg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Uv)Sf{  
  { DTPay1]6  
  do )Ea8{m!   
    { Hc M~  
  act(t); J6DnPaw-G  
  } Yhe+u\vGs\  
  while (cd(t)); "2%>M  
  return   0 ; #$FY+`  
} $.wA?`1aSk  
} ; 21 ViHV  
'5AvT: ^u  
C>4UbU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V`by*s  
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。 EA6t36|TX  
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。 MO-!TZ+6  
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。 3I]Fdp)'  
下面就是产生这个functor的类: ujx@@N  
ka#K [qI  
V'j@K!)~xR  
template < typename Actor > Vg{Zv4+t  
class do_while_actor %MbyKz:X  
  { zi }(^~Fe  
Actor act; Q70bEHLA  
public : Xk?R mU6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1+a@k  
mpAHL(  
template < typename Cond > H'Ln P>@n#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0aogBg_@K  
} ; 9KyZEH;pY  
1M+oTIN  
ab@=cL~^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +;dXDZ2  
最后,是那个do_ 'B`#:tX^N  
O:e#!C8^  
E M Q4yK  
class do_while_invoker dMV=jJ%Y  
  { bK4&=#Zh  
public : x,\!DLq:p  
template < typename Actor > R*bmu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B)6#Lp3  
  { t.)AggXj#  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3fp> 4;ym'  
} ;Xu22f Kh  
} do_; jgq{pZ#E  
?mU\ N0o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3;l"=#5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yb 6q))Y  
最后来说说怎么处理break和continue /zT`Y=1  
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。 ,Kw5Ro`I:  
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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