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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }3Qc 24`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GWhE8EDT  
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, GMl"{ Oxo&  
H<g 1m  
/jM_mrpz  
i0>]CJG  
  class filler ?\ZL#)hr"p  
  { K4:  $=  
public : +~N!9eMc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K*1.'9/  
} ; Goxl3LS<  
U9 #w  
=-w;z x  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `{[RjM`  
u"`*DFjo*  
*7ZtNo[+  
#.H}r6jqs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X3<K 1/<  
P;73Hr[E#  
\8{\;L C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1c$vLo832  
=>qTNh*'  
A{N\)  
M diw Ri  
二. 战前分析 b?8)7.{F{  
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。 1fH<VgF`  
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 \w%@?Qik  
"N 3)Qr  
J? .F\`N)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L_Q S0_1  
  /* --------------------------------------------- */ (!3;X"l  
vector < int *> vp( 10 ); BgM%+b8u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -}P7$|O &  
/* --------------------------------------------- */ ]W/>Ldv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3@_Elu  
/* --------------------------------------------- */ zyFUl%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RbEKP(uw  
  /* --------------------------------------------- */ \9/RAY_G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YHB9mZi  
/* --------------------------------------------- */ 1'JD=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r{_>ldjq  
E8ta|D  
BJk Z2=  
zU&L.+   
看了之后,我们可以思考一些问题: Wpr ,j N8b  
1._1, _2是什么? uR$i48}  
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。 Y]Vq\]m\  
2._1 = 1是在做什么? BRzfic :e  
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。 0J9D"3T)  
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。 "j^MB)YD  
]A^4}CK^<  
2%]Z Kd  
三. 动工 ^nNitF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BhkoSkr  
[ *>AN7W   
/&^W#U$4  
V kjuyK  
template < typename T > 9AQxNbs  
class assignment T.ML$"f  
  { .X'pq5  
T value; 36vgX=}  
public : cj$d=k~  
assignment( const T & v) : value(v) {} nS9wb1Zl  
template < typename T2 > _MuZ4tc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]{GDS! )  
} ; #+k*1 Jg  
@1:0h9%  
Z6Fp\aI8@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !q' 4D!I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V 1/p_)A  
D +RiM~LH8  
y(i Y  
h&;t.Gdf  
  class holder }Wh6zT)  
  { S6g<M5^R  
public : LT VF8-v  
template < typename T > b~w=v_[(I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mbxbEqz  
  { }D;WN@],  
  return assignment < T > (t); 2oCkG~j  
} _zMgoc7  
} ; 2VGg 6%  
m@Rtlb  
y7)(LQRE {  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]uQqn]+I!  
T.m mmT  
  static holder _1; k[kju%i4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ub amB+QT  
u0Nm.--;_3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5Qh?>n>*  
而不用手动写一个函数对象。 }`\/f  
bB}5U@G|  
`5~3G2T  
Ul+Mo&y-  
四. 问题分析 6"f}O<M 5H  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 F?-R$<Cn2~  
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。 aZ|=(]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ye}p~&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jE\Sm2G9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ep/Y^&$M  
5jxQW ;  
五. 问题1:一致性 04U")-\O  
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?| N<(.%<!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tjT>VwqH  
U#&7p)4(  
struct holder Ch \&GzQ  
  { F4L;BjnJ  
  // \Ae9\Jp8M  
  template < typename T > x1&W^~  
T &   operator ()( const T & r) const 6CbxuzYer  
  { $~;D9  
  return (T & )r; -E"GX  
} GH1"xR4!  
} ; [`RX*OH2  
\QE)m<GUe  
这样的话assignment也必须相应改动: u8GMUN  
kOo~%kcQ'  
template < typename Left, typename Right > `n5"0QRd  
class assignment @&|l^ 1  
  { ~@.%m"<.  
Left l; 3&&9_`r&_  
Right r; d;mx<i=/  
public : )lk&z8;.=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0 &_UH}10  
template < typename T2 > j z58E}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y5ZZ3Ati  
} ; M-V&X&?j  
F# T 07<  
同时,holder的operator=也需要改动: 9d[5{" 2j  
jh2t9SI~  
template < typename T > #n0Y6Pr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V'*~L\;pU  
  { !`41q=r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l>*"mh  
} y\dEk:\)  
UhA"nt0  
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。 @c9^q> Uv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :0 & X^]\  
k@ZLg9  
return l(rhs) = r; 2_vbT!_  
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。 B33$pUk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ABE@n%|`  
JM1R ;i6  
template < typename Tp > X3'H `/  
class constant_t g<{xC_J  
  { M" ^PW,k  
  const Tp t; ] e. JNo  
public : ; bHV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [ i#zP  
template < typename T > $/!{OU.t`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;qHOOT  
  { M@0;B30L  
  return t; ?T+q/lt4  
} b& 1`NO  
} ; 5waKI?4F  
Uf}\p~;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x#Sqn#  
下面就可以修改holder的operator=了 .{y uo{u  
~3uP6\F  
template < typename T > yR(x+ Gs{]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RV@*c4KvO+  
  { >4t+:Ut:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R<OI1,..r  
} AU2i%Q!  
M|:UwqV>  
同时也要修改assignment的operator() c("_bOAT  
BcI |:qv|  
template < typename T2 > GnvL'ESa@M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &x3VCsC\|  
现在代码看起来就很一致了。 9K1oZ?)_z  
'C"9QfK  
六. 问题2:链式操作 _%QhOY5tv"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u*hSj)vr1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >,td(= :  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _4g.j  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 812$`5l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kh`"WN Nt  
R=jI?p  
template < typename T > ~ 0M'7q'  
struct result_1 cFJY^A  
  { %$b:X5$Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z*-2.}&U<  
} ; A{A\RSZ0  
<_7*67{  
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: P'_H/r/#  
0\eIQp  
template < typename T > AJ=qna  
struct   ref ?"g!  
  { +llR204  
typedef T & reference; !jTcsN%  
} ; S_Wrw z  
template < typename T > 8SGo9[U2  
struct   ref < T &> @H=:)* ;  
  { x@ms  
typedef T & reference; _fKou2$yz  
} ; xoN3  
i*Z" Me  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <*qnY7c&N;  
#?S^kM-0  
template < typename T > B8}Nvz /  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @<elq'2  
  { Fx2bwut.K  
  return l(t) = r(t); yPal<c  
} 3qf Ym}d  
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。 r[*Vqcz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 va0{>Dc+  
jEZMUqGY!  
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 Rd#WMo2Xd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ojan Bg   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ys\Wj%6A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Rx}$0c0  
最后的布局是: '!eKTC>  
                Add Hhcpp7cr'  
              /   \ rp ;b" q  
            Divide   5 }F#okU  
            /   \ i uF*.hc,%  
          _1     3 IhVO@KJI  
似乎一切都解决了?不。 y#3j`. $3p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?k(7 LX0j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;;#qmGoE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )% ~OH  
N(Fp0  
template < typename Right > Tu).K.p:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'ZDp5pCC;  
Right & rt) const oY933i@l)P  
  { AT2nVakL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 75XJL;W #  
} =\H!GT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d^{RQ   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^rifRY-,yO  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 xe^Gs]fm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e4>_v('  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6">+ ~ G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? hHV";bk  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: e,W%uH>X  
hpO`]  
template < class Action > [PNT\ElT  
class picker : public Action ~f$|HP}  
  { SAy=WV  
public : AP'*Nh@Ik(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^\4h<M  
  // all the operator overloaded {y=j?lD  
} ; K/IWH[  
i OW#>66d  
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。 Ab{ K<:l  
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: 9_Be0xgJ3^  
2AT5  
template < typename Right > e4? >-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RBs-_o+%  
  { Vf] "L .G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A#EDk U,  
} 1H6<[iHW  
"@iK' c^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l`#4KCL(  
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。 pKpUXfQu  
r]:(Vk]|F  
template < typename T >   struct picker_maker {zQ8)$CQ  
  { E&2OD [iX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S4Y&  
} ; l]Ax:Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }fb#G<3  
  { +BETF;0D  
typedef picker < T > result; TQpfQ  
} ; ' aq!^!z  
$u]jy0X<Y;  
下面总的结构就有了: vq(0OPj8r[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aX)I3^ar  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,JAx ?Xb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6-$jkto  
至此链式操作完美实现。 _>(^tCo  
=;Rtdy/Yn%  
QbkLdM,S*  
七. 问题3 (^T F%(H  
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。 5:Z0Pt  
;z}i-cNae  
template < typename T1, typename T2 > 1OCeN%4]Qk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o<BOYrS  
  { lr>oYS0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5m\<U`  
} l;R%= P?'F  
 M+||rct  
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: #U! _U+K  
a, k'Vk{  
template < typename T1, typename T2 > CZud& <  
struct result_2 \2N!:%k  
  { Ql/cN%^j$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v$7QIl_/7  
} ; ,?8qpEG~#+  
ORe(]I`Z  
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? 7K,-01-:  
这个差事就留给了holder自己。 _x%7@ .TB  
    8!O5quEc  
uwzvbgup?  
template < int Order > [$0p+1  
class holder; g!@<n1 L  
template <> -JMdE_h  
class holder < 1 > {XR6>]  
  { *H"B _3<n  
public : -]/I73!b  
template < typename T > Ktb\ bw  
  struct result_1 xST8|H  
  { KHe=O1 %QO  
  typedef T & result; *X'Y$x>f  
} ; adCU61t  
template < typename T1, typename T2 > `^u>9v-+'  
  struct result_2 *6sl   
  { K2M~-S3  
  typedef T1 & result; "-e \p lKj  
} ; TSTl+W  
template < typename T > ]zj9A]i:a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nKPYOY8^  
  { s )noo  
  return (T & )r; `eE&5.   
} Y-kt.X/Z-  
template < typename T1, typename T2 > Zn&, t &z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Sg&UagBj  
  { ^o^H3m  
  return (T1 & )r1; 6t>.[Y"v  
} HW3 }uP\c  
} ; )j9SGLo  
hL/)|N~  
template <> K&POyOvT  
class holder < 2 > e- :yb^  
  { 7S '% E  
public : .L9j>iP9 *  
template < typename T > mg^I=kpk  
  struct result_1 ~zHjMo2  
  { S^-DK~Xt4  
  typedef T & result; e<3K;Q  
} ;  aC$B2  
template < typename T1, typename T2 > aZ2!i  
  struct result_2 ]NUl9t*N4  
  { /1"(cQ%?  
  typedef T2 & result; {G U&a  
} ; .>= (' -  
template < typename T > <e Th  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o< |cA5f\  
  { I8wXuIN_  
  return (T & )r; {@eJtF+2  
} 1C< uz29  
template < typename T1, typename T2 > u[@l~gwL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Eo{"9j\  
  { g[1gF&  
  return (T2 & )r2; F~T]u2qt  
} }Mstjm  
} ; 'qZW,],5  
l==``  
 .u*0[N  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 S?>HD|Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^N7e76VwR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AP68V  
x.7]/)  
return l(i, j) = r(i, j); #*QO3y~ZM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M9!HQ   
sx7eC  
  return ( int & )i; 6N!Q:x^4(T  
  return ( int & )j; 't1 ax^-g  
最后执行i = j; W#^2#sjO  
可见,参数被正确的选择了。 0 t Fkd  
^A!Qc=#z}  
;T"zV{;7BR  
HBy[FYa4  
1,6}_MA  
八. 中期总结 @W s*QTlV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n,jKmA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i*|\KM?P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z'4./  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wi*.TWz3  
Gr7=:+0n|P  
e5*ni/P  
g l^<Q  
gW^VVbB'L  
Yk)."r&?  
九. 简化 k_sg ?(-!o  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ZvNJ^Xz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /35R u}c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MLoYnR^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G}:w@}h/  
  +-*/&|^等 p~SClaR3H  
2. 返回引用。 wfNk=)^$  
  =,各种复合赋值等 RX>xB  
3. 返回固定类型。 tmv&U;0Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Fpm|_f7  
4. 原样返回。 y`\@N"Cf  
  operator, fa++MNf}3  
5. 返回解引用的类型。 Ir {OheJ  
  operator*(单目) gYNjzew'  
6. 返回地址。 1$D_6U:H0  
  operator&(单目) +b.g$CRr  
7. 下表访问返回类型。 T^Y([23  
  operator[] ).Fpgxs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ySx>L uY#3  
  operator<<和operator>> 8VeQ-#7M/  
isQ[ Gc!8  
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。 !B\R''J5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,VCyG:dw  
W{5#@_pL  
template < typename Left > 3?c3<`TW  
struct value_return 5k`l $mW{  
  { %6t2ohO"  
template < typename T > \ Pj  
  struct result_1 Z)! qW?  
  { G!"YpYml  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d*jMZ%@uS  
} ; wj,:"ESb4  
87BHq)  
template < typename T1, typename T2 > tZ'|DCT  
  struct result_2 wCr(D>iM  
  { fuWO*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W yB3ls~  
} ; qu-B| MuOa  
} ; PMN jn9d  
)CuZDf@  
N):tOD@B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $* AYcy7  
o$#G0}yn  
下面我们来剥离functor中的operator() -&3hEv5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4?ICy/,U-  
gLE:g5v6  
return l(t) op r(t) X.Rb-@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /JHc!D  
return op l(t) J&M o%"[)  
return op l(t1, t2) 7[> 6i  
return l(t) op F ~^Jmp7Y  
return l(t1, t2) op `V`lo,"\  
return l(t)[r(t)] ht2\y&si  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AfX}y+Ah  
O_ChxX0KP  
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: QWD'!)Zb  
单目: return f(l(t), r(t)); xD5:RE~g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j/fzzI0@  
双目: return f(l(t)); f|B=_p80  
return f(l(t1, t2)); V8rx#H~  
下面就是f的实现,以operator/为例 LS7, a|  
n\xX},  
struct meta_divide y0#u9t"Z;  
  { 4Uphfzv3D  
template < typename T1, typename T2 > l|/ep:x8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P!H_1RwXKC  
  { *1v[kWa?  
  return t1 / t2; q=%RDG+  
} 9;r)#3Q[^  
} ; hEBY8=gK  
mS^tX i5hg  
这个工作可以让宏来做: KVT-P};jy*  
A/u)# ^\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zG ^$"f2  
template < typename T1, typename T2 > \ ?AJKBW^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7* yzEM  
以后可以直接用 *~t6(v?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v.pBX<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 tn Pv70m  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j6Yy6X]  
K POa|$  
yf[~Yl>Ogw  
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 -=~| ."O  
CDP U\ZG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > { OXFN;2  
class unary_op : public Rettype ,q}ML TS i  
  { H@q?v+2  
    Left l; U*22h` S  
public : ujlY! -GM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _H j!2 '  
QR%mj*@Wle  
template < typename T > 2w["aVr =  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $wo?!gt  
      { }T&iewk  
      return FuncType::execute(l(t)); NYrQ$N"  
    } XZ^^%*ew  
{ys=Ndo8  
    template < typename T1, typename T2 > {u#;?u=|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +kzo*zW$L  
      { j@SQ~AS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $npT[~U5  
    } -_1>C\h"  
} ; 8=NM|i  
gj*+\3KO@a  
j!U-'zJ  
同样还可以申明一个binary_op aX5 z&r:{  
5]AC*2(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #vti+A~n,4  
class binary_op : public Rettype %= fHu+  
  { yXHUJgjl/  
    Left l; L*&p !  
Right r; :I+Gu*0WD  
public : G/7cK\^u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IOqwCD[  
uI1 q>[  
template < typename T > XCU7x i$d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w8U&ls1b  
      { orWbU UC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;[M}MFc/`  
    } 9f&C  
>pp5;h8!  
    template < typename T1, typename T2 > 4nh>'v%pD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W g02 A\  
      { OmIg<v 0\;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DXJ`oh  
    } ll`>FcQ  
} ; uVJDne,R  
TU:7Df  
^eo|P~w g  
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 59"UL\3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3|'>`!hb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X voo=  
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。 vgfcCcZ_iZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D-5VC9{  
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。。。 0w&27wW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ki?S~'a  
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) d$ x"/A]<  
下面是修改过的unary_op gm igsXQ  
gG*X^Uo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZWc]$H?  
class unary_op ykV 5  
  { 05b_)&4R  
Left l; A v2 08}Y  
  jRJn+  
public : 0n;< ge&~R  
;"dV"W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]G5 w6&d  
q*_/to  
template < typename T >  %oZ6l*  
  struct result_1 925|bX6I  
  { \s=t|Wpu2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C71qPb|$R  
} ; E4|jOz^j4\  
s$Z _48  
template < typename T1, typename T2 > l49*<nkmq  
  struct result_2 2jR r,Nl  
  { 3%E }JU?MM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $\]&rZVi  
} ; El.hu%#n*G  
C8Qa$._  
template < typename T1, typename T2 > 2+QYhdw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i rU 6D  
  { WvBc#s-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +nXK-g;)'  
} =&ks)MH-  
WST8SEzJ  
template < typename T > Jk7|{W\OA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {`LU+  
  { Sjv dirr  
  return OpClass::execute(lt(t)); `$,GzS(  
} y9q8i(E0  
LBM ^9W  
} ; nbm&wa[  
1FlX'[vh  
U+:m4a  
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 ]x RM&=)<  
好啦,现在才真正完美了。 \m(VdE  
现在在picker里面就可以这么添加了: K{|p~B  
2R;}y7{  
template < typename Right > @D{KdyW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PsnWWj?c  
  { D^l%{IG   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $8 UUzk  
} 3Z5D)zuc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j27?w<  
`j,Yb]~s79  
vk77B(u  
O_wEcJPE  
OSs&r$  
十. bind v!<gY m&  
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。 7"sD5N/>uh  
先来分析一下一段例子 q8/MMKCbX  
t&H?\)!4  
q"\Z-D0B4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7gj4j^a^]{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AgS 7J(^&3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wQ^EYKD  
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。 -:|?h{q?u  
我们来写个简单的。 gp>3I!bo[K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g)#W>.Asd  
对于函数对象类的版本: L^}_~PO N5  
iII=;:p  
template < typename Func > )wC?T  
struct functor_trait }&cu/o4  
  { uJzG|$;  
typedef typename Func::result_type result_type; @;*Ksy@1O  
} ; Y$Z x,  
对于无参数函数的版本: a1C{(f)  
QRHu 3w  
template < typename Ret > {:6r;TB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,}3 'I [  
  { /t+f{VX$  
typedef Ret result_type; o /j*d3  
} ; (;T^8mI2  
对于单参数函数的版本: hQYL`Dni  
D{GfL ib"U  
template < typename Ret, typename V1 > F*IzQ(#HW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >AVVEv18  
  { vdAr|4^qB  
typedef Ret result_type; #|L8tuWW  
} ; +R3k-' >  
对于双参数函数的版本: 39:bzUIF  
PVe xa|aaX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @.$|w>>T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1eS&&J5  
  { ]Lf{Jboo  
typedef Ret result_type; e?0l"  
} ; Q6PHpaj  
等等。。。 [k.tWA,&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cpL7!>^=  
'@o;-'b  
template < typename Func > ]<ldWL  
struct func_return }AB, 8n`  
  { ~IYUuWF(  
template < typename T > - Ajo9H  
  struct result_1 ] eotc2?u  
  { jyZ  (RB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bo2H]PL*  
} ; =bfJ^]R  
7%5z p|3  
template < typename T1, typename T2 > @$ne{2J3  
  struct result_2 kZR8a(4D  
  { HVi'eNgo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pmuvg6@h  
} ; ~ksi</s  
} ; 6n,i0W  
|:nn>E}ZA/  
gH12[Us'`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]D?"aX'q>  
)#?"Gjf~  
template < typename Func, typename aPicker > j'Gt&\4  
class binder_1 PQy4{0 _  
  { -.1y(k^4E  
Func fn; '*K:  lx  
aPicker pk; Bal$+S  
public : GzhYY"iif#  
J?V?R  
template < typename T > i6^twK)j  
  struct result_1 }JF13beU  
  { 3 }duG/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \nXtH}9ZF  
} ; =$u! 59_dE  
<CS(c|7  
template < typename T1, typename T2 > l{5IUuUi  
  struct result_2 @Xt*Snd  
  { T. }1/S"m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I3a NFa}  
} ; 6/5YjO|a  
F0GxH?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ( l\1n;s*B  
H3z: ZTI  
template < typename T > S=MEG+Ad  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HJ9Kz^TnC  
  { RiDJ> 6S  
  return fn(pk(t)); _dqzB$JV  
} ~5NXd)2+Ks  
template < typename T1, typename T2 > Zq^At+8+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x3hB5p$q  
  { .!Oo|m`V@  
  return fn(pk(t1, t2)); R cAwrsd  
} h?AS{`.1  
} ; UbXh,QEG*  
{&cJDqz5=  
^NRl//  
一目了然不是么? M\o9I  
最后实现bind FEW14 U'O  
 DGRXd#  
)B T   
template < typename Func, typename aPicker > T/b6f;t-s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,kiv>{  
  { y`VyQWW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IoxgjUa  
} I5`4Al  
gR&Q3jlIV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SzAJ2:qhl  
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。 ! +a. Ei  
y=fx%~<> 8  
十一. phoenix 34`'M+3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N nRD|A  
Nkjza:f{  
for_each(v.begin(), v.end(), 6g2a[6G5  
( {o)Lc6T8s  
do_ qz+dmef  
[ H['N  
  cout << _1 <<   " , " q_Q/3rh  
] _G[g;$ <  
.while_( -- _1), |N4.u _hM  
cout << var( " \n " ) U\ ig:  
) S ^"y4- 2  
); )SaGH3~*C  
?ME6+Z\  
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: [glLre^  
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 35A|BD) q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5-|:^hU9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Us)Z^s  
8LyD7P 1\  
R] vV*  
template < typename Cond, typename Actor > KxI&G%z  
class do_while ; ^*}#X d  
  { y0{u<"t%w  
Cond cd; )fFb_U  
Actor act; :yL] ;J  
public : ed]=\Key  
template < typename T > "fQ~uzg="  
  struct result_1 Pnk5mK$  
  { yg `j-9[8  
  typedef int result_type; "An,Q82oHf  
} ; z#zI1Am(O  
NvD7Krqwa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >NO[UX%yP  
D|lzGt  
template < typename T > Y#]+Tm (+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -j+UMlkB  
  { ?274uAO'  
  do Bgn&:T8<  
    { BTl k Etm  
  act(t); NiNM{[3oS  
  } p?{Xu4(  
  while (cd(t)); .sxcCrQE  
  return   0 ; O)C\v F#  
} zE336  
} ; hP=WFD&  
H~oail{EQ  
xj<Rp|7&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Um }  
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。 OPetj.C/a  
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。 S$f9m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aKV$pC<[o  
下面就是产生这个functor的类: ;PF`Wj  
jk"`Z<j~  
+cD<:"L'g  
template < typename Actor >  Qn^'  
class do_while_actor dl.N.P7}4  
  { dah[:rP,n{  
Actor act; b1?#81  
public : teOe#*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s6ZuM/Q  
QgrpBG  
template < typename Cond > \n"{qfn`r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j>*S5y.{  
} ; =4vy@7/  
8&;UO{  
pe0F0Ruy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @:;)~V  
最后,是那个do_ _U$<xVnP  
efSM`!%j  
 N O2XA\  
class do_while_invoker W$QcDp]#p}  
  { [NQOrcAQ  
public : $[9%QQk5<L  
template < typename Actor > n+! AnKq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gn22<C/  
  { OGBHos  
  return do_while_actor < Actor > (act); "HX<,l8f%  
} Qf58ig-vCY  
} do_; 2{M^,=^>  
A]y`7jJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g-qP;vy@"q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &d9{k5/+\  
最后来说说怎么处理break和continue w _u\pa  
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。 rJd,Rdt.  
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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