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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TbLe6x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _>Pk8~m  
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, /_V'DJV  
6b?`:$Cw3)  
<EMkD1e  
=m}TU)4.  
  class filler ^m*3&x8  
  { E4+b-?PB~  
public : $$JIBf8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ll^DY hx}  
} ; XHxz @_rw  
90~*dNk  
-~ 0] 7Cpl  
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: ?g2zmI!U  
{odA[H  
0 y< k][  
(w+%=z"M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I:#Ok+   
S5N@\ x  
3bH~';<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8xgJSk  
'61i2\[lZQ  
91u p^   
x;u~NKy  
二. 战前分析 4O!E|/`wO  
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。 F>N+<Z  
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 t5paY w-b  
R"*R99  
0q{[\51*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IAI(Ix  
  /* --------------------------------------------- */ Ik j=`,a2B  
vector < int *> vp( 10 ); iZQ\ m0Zc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b,dr+RB  
/* --------------------------------------------- */ ~%s}S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QY@u}&m%o  
/* --------------------------------------------- */ LM:)j:gS6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +Hj/0pp  
  /* --------------------------------------------- */ jYWw.g<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xO7Yt l  
/* --------------------------------------------- */ {"m0)G,G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p1D()-  
9? 2  
lUv=7" [  
1}!L][(  
看了之后,我们可以思考一些问题: lkA^\ +Ct  
1._1, _2是什么? Cxm6TO`-;  
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。 xuU x4,Z  
2._1 = 1是在做什么? S[mM4et|  
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。 vZ@g@zB4o0  
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。 |3;(~a)%  
p<KIF>rf|  
=_ y\Y@J  
三. 动工 %cX"#+e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >,"sHm}l%  
,=|4:F9  
` W4dx&  
rjUBLY1(  
template < typename T > V^n0GJNo  
class assignment JrDHRIkgm  
  { B3mS]  
T value; \D?:J3H*]  
public : ~*}$>@f{[X  
assignment( const T & v) : value(v) {} #~k[6YR 0  
template < typename T2 > \iru7'S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ox qguT,  
} ; A59gIp*>  
}>}1oUCi  
"MnSJ 2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P~RhUKfd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -7%X]  
^ve14mbF#.  
ff E#^|  
GK?4@<fY  
  class holder .9h)bf+  
  { *Qkc[XHqy  
public : =e BmBn  
template < typename T > z/7$NxJH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gnLn7?  
  { >A}0Ho  
  return assignment < T > (t); LA4<#KP  
} ;`(R7X *3  
} ; MBw-*K'?zB  
CPv iR<ms_  
NTmi 2c  
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: WUEHB  
\Q&,ISO\  
  static holder _1; nY_?Jq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VWi2(@R^  
!tNd\ }@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T3N"CUk  
而不用手动写一个函数对象。 zO~9zlik  
>7b)y  
por/^=e{Y  
qX#MV>1  
四. 问题分析 9+qOP>m   
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。 >jx.R  
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。 3fr^ T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OgCy4_a[f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wLJ]&puwm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tous#(&pK  
S8vV!xO  
五. 问题1:一致性 UE :HMn6  
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?| [}2Z/   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2.lgT|p  
5`-UMz<]  
struct holder PaO- J&<  
  { ]@ M5_%p  
  // Yr+23Ro  
  template < typename T > 7G9 3,dJ  
T &   operator ()( const T & r) const j9R6ta3\l  
  { `tEo]p  
  return (T & )r; md bp8,O  
} +?m0Q;%b  
} ;  jz'<  
6bO~/mpWT~  
这样的话assignment也必须相应改动: a~ ]bD  
'g)n1 {  
template < typename Left, typename Right > U|@V 74  
class assignment h7yqk4'Lq  
  { Ev9 >@~^  
Left l; $ uh z  
Right r; OCV+h'  
public : l7}g^\I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K@u&(}  
template < typename T2 > m:+8J,jW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gfa[4 z  
} ; `BY&>WY[  
uQqWew8l+  
同时,holder的operator=也需要改动: Pbu{'y3J  
v?:: |{  
template < typename T > kH948<fk3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9X}I>  
  { G"dS+,Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J CGC  
} Y&.UIosWb  
GK*v{`  
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。 ZcE_f>KV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vb|#MNf)  
ZC0-wr \  
return l(rhs) = r; g"_C,XN  
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。 <skajQQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HMGB>  
Shr,#wwM`B  
template < typename Tp > FnFb[I@eu  
class constant_t 'LE"#2Hu  
  { ';B#Gx  
  const Tp t; 3ec`Wa  
public : iw9Q18:I}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5F"|E-;  
template < typename T > B4Y(?JTx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #*%q'gyHT  
  { tY|8s]{2  
  return t; ~x:DXEV,  
} w.{&=WTr  
} ; XMIbUbU k-  
Z|lU8`'5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s1N?/>lmB  
下面就可以修改holder的operator=了 t= #&fSR  
=EP13J  
template < typename T > K=::)/{P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6xK[34~ 6  
  { <Zb/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H}}$V7]^),  
} *e>]~Z,  
7[#yu2  
同时也要修改assignment的operator() A^\.Z4=d"  
4u;9J*r4  
template < typename T2 > */qtzt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4,Ic}CvM  
现在代码看起来就很一致了。 \nNXxTxX!  
dihjpI_  
六. 问题2:链式操作 Uz7oL8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %r\n%$@_  
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。 21X`h3+=  
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。 Dim> 7Wbh  
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。 4BL;FO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #6v27:XK  
'dG%oDHX]P  
template < typename T > ]}="m2S3  
struct result_1 `r"+644  
  { JuR"J1MY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o G*5f  
} ; G3P &{.v  
6fo3:P*O  
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: K)tQ]P  
"p&Y^]  
template < typename T > CqMhk  
struct   ref d[^KL;b?6  
  { z4%uN |V  
typedef T & reference; ipnV$!z  
} ; HAzBy\M{  
template < typename T > |077Sf|  
struct   ref < T &> 3rW|kkn  
  { 'NjzgZ~]P  
typedef T & reference; 7,qYV}  
} ; :$;Fhf<5  
a]17qMl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7w :ef0S  
 .~A*=  
template < typename T > GYxM0~:$k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8H,4kY?Z  
  { ]B"'}%>ez  
  return l(t) = r(t); jdZ~z#`(!:  
} !)"%),>}o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 RcG0 8p.)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -H^oXeN  
mYN7kYR}<`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <#=N m0S$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /@ !CKh`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :o-,SrORM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E:sz$\Ht)  
最后的布局是: {N2g8W:  
                Add "I?Am&>'  
              /   \ GcIDG`RX  
            Divide   5 \6n!3FLl  
            /   \ ZX!r1*c 6  
          _1     3 $n^ MD_1!  
似乎一切都解决了?不。 @bM2{Rh:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &X@Bs-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sIG7S"k>p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'FlJpA}  
b5$Jf jI  
template < typename Right > [yl sz?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nkxzk$  
Right & rt) const Hgeg@RP Q  
  { ORGD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >z;[2 n'  
} AqK z$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fx=Awba  
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。 ,g-EW jN  
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。 rk+#GO{  
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。 ~7~~S*EQ  
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。 x";w%  
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? {2/LRPT  
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: <DKS+R  
m }a|FS  
template < class Action > Y$N)^=7  
class picker : public Action ^4r73ak/):  
  { #_lt~^ 6  
public : C{sLz9  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  S( S#  
  // all the operator overloaded /MY9 >  
} ; 7^wc)E^H  
~!s-o|N_\  
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。 $vHU$lZ/W  
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: =U8a ?0  
/{wJEuE  
template < typename Right > \!(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'O5'i\uz  
  { RZM"~ 0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }kw/W#)J  
} 4h5g'!9-g  
b'VV'+|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5MFxo63  
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。 ,jXM3?>B  
O^/Maa/D1  
template < typename T >   struct picker_maker FMkOo2{  
  { >fH=DOz$&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D:k 3" E"S  
} ; `D9]*c !mO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :4~g;2oag  
  { ^TMJ8` e  
typedef picker < T > result;  `:P  
} ; [SJ6@q  
R@Gq)P9?  
下面总的结构就有了: &] \X]p  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u0P)7~%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .sQ=;w/ZA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R[ 49(>7H4  
至此链式操作完美实现。 d,8mY/S>w  
"ZTTg>r  
| 8qBm  
七. 问题3 bSVlk`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :2njp%  
e]jH+IR:>  
template < typename T1, typename T2 > Bo<>e~6P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R!l:O=[<  
  { u:aW 8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TCT57P#b  
} I^oE4o  
jV(6>BAI_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C3G)'\yL  
{R/C0-Q^^  
template < typename T1, typename T2 > ix#epuN  
struct result_2 nXjP x@  
  { gN)c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  ;raN  
} ; B||;'  
.VTy[|o   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K}6dg<  
这个差事就留给了holder自己。 Cy*|&=>j  
    l>Ub!^;  
LH:i| I  
template < int Order > O?<&+(uMTT  
class holder; _EF&A-kX|u  
template <> Oy 2+b1{  
class holder < 1 > j5 g# M  
  { + >cBVx6  
public : bzdb|I6Z  
template < typename T > 0i8LWX_M  
  struct result_1 ^ wY[3"{  
  { <>m }}^  
  typedef T & result; !QDQ_  
} ; K}=|.sE9  
template < typename T1, typename T2 > #2`D`>7456  
  struct result_2 1SrJ6W @j[  
  { 4%1D}9hO6  
  typedef T1 & result; rQ=,y>-*  
} ; U^qt6$bK  
template < typename T > S1/`th  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w[6J `   
  { : Sq?a0!S  
  return (T & )r; 0%) i<a!_Z  
} ~4?9a(>3  
template < typename T1, typename T2 > V138d?Mm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z3!f^vAi&  
  { bFA!=uvA  
  return (T1 & )r1; LN_xq&.  
} 7Sz?S_N/j  
} ; F @Te@n  
 iD= p\  
template <> >Z1q j>  
class holder < 2 > RZ1 /#;  
  { Fu^ ^i&  
public : t%530EB3  
template < typename T > )P7)0c  
  struct result_1 E9V 5$  
  { ",{ibh)g$`  
  typedef T & result; o[E_Ge}g8  
} ; <(vCiH9~P  
template < typename T1, typename T2 > Q:ezifQ  
  struct result_2 6%Be36<  
  { v=('{/^~>  
  typedef T2 & result; 8p-=&cuo\@  
} ; 5wUUx#  
template < typename T > &i!vd/*WlD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pIbdN/z  
  { wO2_DyMm@  
  return (T & )r; nYbhy} y  
} aTf`BG{kw  
template < typename T1, typename T2 > 7OjR._@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +nQw?'9Z  
  { ^!q?vo\j|  
  return (T2 & )r2; ;W>Y:NCrp  
} ^( Rvk  
} ; ]0L&v7[  
xV%6k{_:G  
_,</1~.  
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> >。 nNXgW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *'"^NSJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |AC1\)2tT  
)Fb>8<%  
return l(i, j) = r(i, j); 4[r/}/iGo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fr!Pj(Q1  
Py{ <bd  
  return ( int & )i; (MHAJ]Rx  
  return ( int & )j; d6i6hcQE  
最后执行i = j; N?X~w <  
可见,参数被正确的选择了。 |pa$*/!NT  
uytE^  
Et_V,s<|  
"[:iXRu  
k<+0o))  
八. 中期总结 S.!UPkWH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :$+-3_oLMQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @ |'5 n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6=N`wi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :rP#I#,7w  
.CSS}4  
Ngg?@pG0y  
hVUP4 A  
`yF`x8  
!z{-?o/  
九. 简化 z4E|Ai  
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。 id?h>g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xooY' El*#  
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: yUPIY:0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jjM{]  
  +-*/&|^等 aTBR|U S  
2. 返回引用。 ,C {*s$  
  =,各种复合赋值等 q64k7<C,  
3. 返回固定类型。 16SOIT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /s];{m|>  
4. 原样返回。 >&!RWH9*q  
  operator, vy,&N^P  
5. 返回解引用的类型。 $)H@|< K  
  operator*(单目) dJ?XPo"Cm=  
6. 返回地址。 y< C<_2  
  operator&(单目) /.M+fr S  
7. 下表访问返回类型。 <W]g2>9o9  
  operator[] ]; %0qb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KsrjdJx, '  
  operator<<和operator>> fm~kM J  
7RDDdF E!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eiJ2NwR\w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wM_c48|d  
hXGwP4  
template < typename Left > /*Qq[C  
struct value_return XlI!{qj|  
  { R}mn*h6  
template < typename T > ^s.V;R  
  struct result_1 fSDi- I  
  { n&MG7`]N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SE7WF18A  
} ; ASPy  
h d~$WV0#  
template < typename T1, typename T2 > wv^rS^~  
  struct result_2 lnGq :-  
  { j PnM>=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }3R13   
} ; XYoIFv?'  
} ; :fk2]{KTL  
 '8j$';&`  
!EQ@#qW/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3sCFHn#c  
4em;+ >D6  
下面我们来剥离functor中的operator() r6'UUu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E2L(wt}^  
q2:K 4  
return l(t) op r(t) *)]"27^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fFjH "2WD  
return op l(t) Il.Ed-&62  
return op l(t1, t2) /m _kn  
return l(t) op ~el3I=KC}  
return l(t1, t2) op P'MY[&|mM'  
return l(t)[r(t)] ``ekR6[8c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *Ywpz^2?:  
T!W~n ZC  
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: sS TPMh  
单目: return f(l(t), r(t)); aAu>Tn86D.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -yDs< Xl  
双目: return f(l(t)); .k4W_9  
return f(l(t1, t2)); Mz I q"3  
下面就是f的实现,以operator/为例 e4OeoQ@ >  
_ .i3,-l)  
struct meta_divide >\ST-7[^L  
  { B5X sGLV  
template < typename T1, typename T2 > J/);"bg_O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $N2SfyX7  
  { hC_Vts[v/  
  return t1 / t2; \n0Oez0z!B  
} A~nf#(!^]  
} ; 56hA]O29O  
*]JdHO  
这个工作可以让宏来做: 7t9c7HLuj/  
gqib:q ;r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W\f9jfD  
template < typename T1, typename T2 > \ avp; *G }  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dMx4ykrR  
以后可以直接用 4;`Bj:.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j\RpO'+}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Pag63njg?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) a'\By?V]  
!2:3MbtR  
iAMtejw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6{d6s#|%  
U-wLt(Y<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t)oapIeIe  
class unary_op : public Rettype "x'),  
  { h  x6;YV  
    Left l; !S%6Uzsj  
public : &p<(_|Af  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :PbDU$x  
Vv$HR  
template < typename T > PZ8U6K'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x r(|*  
      { hM@\RPsY  
      return FuncType::execute(l(t)); G)>W'yxQ  
    } }2)DPP:ic  
1gO2C $  
    template < typename T1, typename T2 > ngulcv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iNCX:Y  
      { *0Gz)'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0h$GI"dR  
    } )_zlrX  
} ; RANPi\]  
z41_oG7   
4"\ yf  
同样还可以申明一个binary_op =j0x.f Se  
ANH4IYd3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P,gdnV ^  
class binary_op : public Rettype 151tXSzLT  
  { "fQRk  
    Left l; x2|6   
Right r; c.H?4j7ga  
public : PBks` |+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RK9>dkW  
i`%.  
template < typename T > _baYn`tFw-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s_jBu  
      { 4aZCFdc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c(- Mc6  
    } xSpC'"   
k7_I$ <YDj  
    template < typename T1, typename T2 > |c-LSs'\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oi:JiD=  
      { cTZ)"^z!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b'>8ZIY  
    } ;i#LIHJ  
} ; \9)[ #Ld  
Mj0Cat=  
p}]q d4j  
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 >Pe:I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P#GD?FUc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AZFWuPJo  
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。 |U[y_Y\a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #_Ea[q7v  
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。。。 ^o<:;{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SA6hbcYk  
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) ^[h2%c$  
下面是修改过的unary_op 2xmk,&s  
HOYq?40.R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b5ie <s  
class unary_op UPCQs",  
  { [ET6(_=b  
Left l; (b/d0HCND  
  MM#cLw  
public : &jts:^N>  
#dJ 2Q_2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _=`x])mM  
o0;7b>Tv  
template < typename T > eFQQW`J  
  struct result_1 3_qdJ<,  
  { 9n}A ^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }(i(Ar-  
} ; Mps *}9  
H$!-f>Rxa  
template < typename T1, typename T2 > 'ND36jHcRD  
  struct result_2 FuP}Kec  
  { m% bE-#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jOv"<  
} ; ;R1B9-,  
l[n@/%2  
template < typename T1, typename T2 > ^JhFI*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e&J3N  
  { QJ4AL3 ^6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HY;oy(  
} 6c\DJD  
:zL393(  
template < typename T > hjY0w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x72G^`Wv  
  { ?M&4pO&Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); nlfPg-78B+  
} 4UCwT1  
NM L|"R;  
} ; DA <ynBQ  
n85r^W  
RebTg1vGu  
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 N^$9;CKP=  
好啦,现在才真正完美了。 !P|5#.eC  
现在在picker里面就可以这么添加了: IhW7^(p\  
D3?N<9g  
template < typename Right > Qyj(L[KJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .w'vD/q;  
  { R`He^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _@prmSc  
} /_OOPt=G  
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。 Zd<[=%d  
R#0{Wg0O)  
,+-?Zv 2  
k/#M<z  
aW`dFitpM  
十. bind a>b8- j=J  
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。 Qq0O0U  
先来分析一下一段例子 E/"SU*Co  
`` -k{C#F  
^g]xU1] *  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aYj%w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XM!M%.0WS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h*'d;_(,  
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。 } J;~P 9Y  
我们来写个简单的。 iBHw[X,b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [2H[5<tH  
对于函数对象类的版本: ,Oi^ySn  
$xcv>  
template < typename Func > !QTPWA  
struct functor_trait $I(}r3r  
  { `cO|RhD @  
typedef typename Func::result_type result_type; no3Z\@%  
} ; cj^bh  
对于无参数函数的版本: &|z|SY]DL  
_?Ckq  
template < typename Ret > H XP;0B%4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $nFAu}%C  
  { 6h@+?{F.  
typedef Ret result_type; ;Id"n7W  
} ; I7bi@t  
对于单参数函数的版本: 7sguGwg)_  
N(7u],(Om  
template < typename Ret, typename V1 >  8bbVbP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `$Kes;[X  
  { ' fl(N2t  
typedef Ret result_type; RO$*G jQd  
} ; ]+lF=kkc %  
对于双参数函数的版本: \4@a  
'RQiLUF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EOQaY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w 06gY  
  { #W^_]Q=5R'  
typedef Ret result_type; \d5}5J]a&n  
} ; Bn_g-WrT  
等等。。。 9@etg4#]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D8 wG!X  
z"3H{ A  
template < typename Func > hG~Uz   
struct func_return +Wd L  
  { 4L $};L  
template < typename T > i]@c.Q iFN  
  struct result_1 YR8QO-7 .)  
  { pLJeajv)z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qu!<lW~c  
} ; *cQz[S@F  
'rh\CA/}D  
template < typename T1, typename T2 > m>O2t-  
  struct result_2 ZZwBOGVU  
  { T"B8;|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U-ULQ|6U  
} ; |QMT A5  
} ; Y}ky/?q  
@QX4 \  
5 Af?Yxv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v'$ykZ!Z  
uAQg"j  
template < typename Func, typename aPicker > sHF%=Vu  
class binder_1 '1lx{U zD  
  { G-s a L*  
Func fn; cY^Y!.,  
aPicker pk; %WmZ ]@M  
public : s1v{~xP  
%27G2^1  
template < typename T > qWkx:-g]  
  struct result_1 W -3w7^  
  { o=@ UXi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hj1k-Bs&'w  
} ; W >Kp\tD  
s7AI:Zv  
template < typename T1, typename T2 > " _mmR M  
  struct result_2 w[|y0jtw  
  { r*>QT:sB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iAg}pwU  
} ; NrW[Q 3E$  
R,XD6'Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bf{Ep=-  
VgUvD1v?}  
template < typename T > J ( =4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z{AM2Z  
  { "^!j5fZ  
  return fn(pk(t)); % ghJ*iHR  
} td%Y4-+-  
template < typename T1, typename T2 > &,F elB0*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 40rZ~!}  
  { ;\1b{-' l  
  return fn(pk(t1, t2)); 5,Qy/t}K  
} p~ mN2x]  
} ; :0{AP_tvcC  
-<_+-t  
Cnk#Ioz  
一目了然不是么? '\4c "Ho  
最后实现bind g+VRT, r  
+~@7" |d  
5BZ+b_A>VV  
template < typename Func, typename aPicker > K T%i,T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x!Y(Y=i>  
  { wbo{JQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F1zT )wW  
} 3@%BA(M  
pFG]IM7o/u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6 bYC  
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。 uF.Q ",<  
e_tZja2s  
十一. phoenix iz,]%<_PE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l A 0-?k  
/abmjV0  
for_each(v.begin(), v.end(), Bi %Z2/  
( ?]759,Q3L  
do_ Jx)~kK  
[ $gXkx D  
  cout << _1 <<   " , " `4se7{'UK`  
] 8Ix -i  
.while_( -- _1), tuX =o  
cout << var( " \n " ) `" i^'VL,  
) EolE?g@l8  
); B!$V\Gs  
x;<oaT$X  
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: <|ka{=T  
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 I3V{"Nx6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c8 H9_6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [P(rY  
Zb 12:?  
Cmp{FN"o  
template < typename Cond, typename Actor > R?1idl)  
class do_while W*1d X"S  
  { #i'C  
Cond cd; T2;v<(  
Actor act; b\<lNE!L  
public : y8Ei=[  
template < typename T > `NYF?%  
  struct result_1 7Y$4MMNQ  
  { ^Tb}]aHg  
  typedef int result_type; ^p{A!I!  
} ; =ip~J<sw&  
liBAJx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "H wVK  
BT y]!%r'  
template < typename T > v4nv Z6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0(Yh~{   
  { oAIY=z  
  do *93l${'  
    { Tw`F?i~  
  act(t); H8(0. IR  
  } we6+2  
  while (cd(t)); 9;;]q?*  
  return   0 ; ,(1vEE[9-  
} (,d4"C  
} ; v9X7-GJ~  
`</=AY>  
LZ=wz.'u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <(u3+`f1s  
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。 G_4K+ -K  
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。 #"3[f@|e  
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。 T%;k%  
下面就是产生这个functor的类: ]{q- Y<{"  
Y^*Lh/:h  
A&X  
template < typename Actor > %OezaNOtm  
class do_while_actor =%:n0S0C"  
  { 'qD'PLV  
Actor act; wR 5\^[GN  
public : .b!OZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j\i;'t}8g  
(1saof *p%  
template < typename Cond > gNMKGf\Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^?sSsH z  
} ; VuJfo9 `E  
e>ZbZy?  
E-5ij,bHv3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ntA[[OIFO  
最后,是那个do_ 8gu'dG=  
&sr:\Qn X/  
PU]7c2.y  
class do_while_invoker 5p#o1I  
  { xr7-[)3Q$  
public : 8M".o n  
template < typename Actor > ue^?/{OuT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 42b=z//;  
  { t ?Njw7  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2Q`PUXj  
} y4)ZUv,}  
} do_; HlOAo:8'  
k=ior  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X$j|/))  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MIk #60Ab  
最后来说说怎么处理break和continue eE#81]'6a  
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。 cAsSN.HFS  
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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