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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zRa2iCi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q-!gO  
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, '!ks $}$`h  
0 )cSm"s  
NjT*5 .  
c_CVZR?  
  class filler g~b$WV%  
  { @ZjO#%Ep/  
public : Z:<an+v|5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -)B_o#2=2  
} ; gwsIzYV  
PqL. ^  
jVLJ qWP'!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Xz)qtDN|(  
<5mv8'{L  
w3"L5;oH  
`Oi#`lC\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A)4XQF  
:s&dn%5N"  
V@T(%6<|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v-SX PL]_^  
f>$RR_  
fN&uat7  
~b m'i%$k  
二. 战前分析 TTFs|T6`q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~".@;Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Zhv%mUj~  
-|^)8  
GA$fueiQNs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a;^lOU|L{  
  /* --------------------------------------------- */ nT}Wx/aT  
vector < int *> vp( 10 ); F81EZ/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N6of$p'N  
/* --------------------------------------------- */ @&E IH,c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,Pcg+^A  
/* --------------------------------------------- */ ;@Fb>l BhX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x~R,rb   
  /* --------------------------------------------- */ I#M>b:"t e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Dw7Xy}I/  
/* --------------------------------------------- */ \>pm (gF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q K#wsw  
nw% 9Qw  
p/RT*?<   
)qw;KG0F  
看了之后,我们可以思考一些问题: })P!7t  
1._1, _2是什么? :UP8nq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 F[$cE  
2._1 = 1是在做什么? Osm))Ua(  
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。 _<{<b  
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。 &^DVSVqs^  
=EMB~i  
f+hHc8g  
三. 动工 );VuZsmi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T]Ai{@i  
_K!.TM+9  
|idw?qCn  
2nC,1%kxhq  
template < typename T > rIJPgF  
class assignment UWqD)6  
  { mICEJ\`x  
T value; ni%)a  
public : d6'G 7'9  
assignment( const T & v) : value(v) {} pvUV5^B(M  
template < typename T2 > jq*`| m;Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j}",+H v  
} ; `R: W5_n  
zD<W`_z  
<{bxOr+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q2- lHn^L:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sH;_U)ssH  
7+hF1eoI  
vi UJ4Pn  
1w(3!Ps+  
  class holder j|wN7@Zc  
  { [8IO0lul+  
public : wB[f%mHs  
template < typename T > c+e?xXCEAz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W"_<SYVJ  
  { [bP^RY:  
  return assignment < T > (t); eBnx$  
} tx>7?e8E  
} ; E5)0YYjHZ  
9l &q}  
gee~>l  
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: m<-!~ ew  
4jC)"tch  
  static holder _1; h2f8-}fsq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I2}eFz&FE  
?@,EGY <  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F c5t,P  
而不用手动写一个函数对象。  *0^~@U  
F[Mwd &P@  
fxPg"R!1i  
<6Gs0\JB  
四. 问题分析 z5]6"v -  
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。 8I/3T  
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。 +71<B>L   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qc @cd i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ./k7""4   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _8u TK%|  
5kTs7zJ^  
五. 问题1:一致性 Y06^M?}  
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?| aF^N  Ye  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 94ruQ/  
iLuC_.'u=  
struct holder }8Y! -qX  
  { (vZ-0Ep}  
  // } #H,oy;Dz  
  template < typename T > >lUPOc  
T &   operator ()( const T & r) const Vn sV&cx  
  { v f{{z%3T  
  return (T & )r; ?PMbbqa0  
} +`k30-<P  
} ; 3PU_STSix  
/"?DOsJ.  
这样的话assignment也必须相应改动: W<pr Y  
8(\}\4G_  
template < typename Left, typename Right > s<F*kLib  
class assignment Zyz#xMmM  
  { {+WY,%e  
Left l; e6j1Fa9  
Right r; #Z2 'Y[@.  
public : ?QT6q]|d0+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w/m@(EBK  
template < typename T2 > '?veMX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w/nohZF6H  
} ; %o%V4K*  
T{C;bf:Q  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Vc}Q'&Y  
0d_)C>gcF  
template < typename T > l5Bm.H_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PO"lY'W.U  
  { 'l.tV7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )dhR&@r*w  
} w!20  
49QsT5b)  
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。 F*PhV|XU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -/JEKw c  
(^}t  
return l(rhs) = r; ?lsK?>uU  
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。 .u7} p#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )C8^'*!  
wg?}c ;  
template < typename Tp > (46'#E z[F  
class constant_t $3HqVqF^R  
  {  *XhlIQ  
  const Tp t; =){ G  
public : uxU-N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cWkg.ri-x  
template < typename T > UGO;5!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;b0Q%TDh  
  { U~: H>  
  return t; k=mQG~  
} bu _ @>`S  
} ; E #,"C`&*  
|"SZpx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +QFKaS<sn  
下面就可以修改holder的operator=了 !+PrgIp>  
ISpV={$Zd  
template < typename T > y5j:+2|I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :.*Q@X}-I  
  { CXrOb+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c6xr[tc%  
} cpa" ,8  
'\#q7YjaL  
同时也要修改assignment的operator() IEy$2f>Ns  
YP02/*'  
template < typename T2 > gt}Atr6>_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DA "V)  
现在代码看起来就很一致了。 <=7nTcO~  
TRi#  
六. 问题2:链式操作 FTZ=u0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 );.$  `0  
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。 =Q_1Mr4O  
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。 ta)gOc)r R  
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。 5?>4I"ne  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KY  
k _V+;&:%  
template < typename T > E'f7=ChNF  
struct result_1 &gXL{cK'%  
  { 7p.8{zQ*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #,#_"  
} ; Z {^!z  
L>14=Pr^(  
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: Z2]0brV  
mKe6rEUs|  
template < typename T > =T[P  
struct   ref daKZ*B|  
  { gtuSJ+up  
typedef T & reference; n{4iW_/D  
} ; zq</(5H  
template < typename T > ]"T157F  
struct   ref < T &> fYP,V0P  
  { fF0K].  
typedef T & reference; ' bl9fO4v  
} ; oT{9P?K8  
u* pQVU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eQ[akVMk  
lu{ *]!  
template < typename T > j-1V,V=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~%*l>GkP*  
  { U%@PY9#  
  return l(t) = r(t); ">Qxb.Y}  
} g4WmUV#wp  
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。 D=a*Xu2zq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l\{Qnb(  
*,X)tZ6VX  
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 }SSg>.48w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QgU]3`z"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AJ/Hw>>$?m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4xW~@m eNB  
最后的布局是: 2`]c&k;]  
                Add %.$!VTO"  
              /   \ uY~mi9E  
            Divide   5 /9ORVV  
            /   \ IMD^(k 2  
          _1     3 hFA |(l6  
似乎一切都解决了?不。 961&rR}d  
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。 zRjbEL  
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。 oqwW  
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: !6|_`l>G,  
j4i$2ZT'  
template < typename Right > OG<*&V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DL,R~  
Right & rt) const $HQ~I?r{Hf  
  { Q I";[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wBpt W2jA  
} ia\Gmh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %t&Lq }e  
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。 h{mzYy} b  
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。 H,KH}25  
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。 $CB&>?~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -J63'bb7oi  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? xCL)<8[R,}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =M 8Mt/P  
;*qXjv& K  
template < class Action > v>K|hH  
class picker : public Action ;0WAfu}#H  
  { <T7@,_T  
public : S<]k0bC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ia](CN*;6  
  // all the operator overloaded c= 2E/x?  
} ; 9'p| [?]v  
aN"YEL>w  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 LeN }Q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TgV-U  
?5">50  
template < typename Right > \_.'/<aQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mL1ZSX o!  
  { 1R-0b{w[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1W*Qc_5 v1  
} ]Yt3@ug_f  
gs1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |6-9vU!LK?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 60~*$`  
/TbJCZ  
template < typename T >   struct picker_maker bzpi7LKN  
  { $]?pAqU\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 27gHgz}}  
} ; 0*:n<T9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h(q4 B~  
  { BpA7 z/  
typedef picker < T > result; (1S9+H>g  
} ; >;G_o="X  
; t7F%cDA  
下面总的结构就有了: !(bYh`Uy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 CPa+?__B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gm]q<~eMW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?z)2\D  
至此链式操作完美实现。 fPN/Mxu  
GAH<  
uu4! e{K  
七. 问题3 Y]R=z*i%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P `<TO   
u@Gum|_=N  
template < typename T1, typename T2 > yT%<  t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :6C R~p  
  { q:>`|~MX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DDIRJd<J  
} *W2] Kxx*  
Pi[]k]XA\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q:vN3#=^qf  
hTAc}'^$  
template < typename T1, typename T2 > $igMk'%Nmb  
struct result_2 ZK{1z|  
  { w2 (}pz:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; unYPvrd  
} ; oVuIHb0w  
U#Kw+slM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? , -d2wzhW  
这个差事就留给了holder自己。 S%]4['Y  
    4myikeUR_  
:n <l0  
template < int Order > ~>]Ie~E: (  
class holder; ; mV>k_AG  
template <> Lo'G fHE  
class holder < 1 > ~&0lWa  
  { x6T$HN/2  
public : Y,n8co^  
template < typename T > *s1o?'e  
  struct result_1 U2_;  
  { =*4^Dtp  
  typedef T & result; ^l(,'>Cn  
} ; j}h%, 7  
template < typename T1, typename T2 > fm%4ab30T  
  struct result_2 BR6HD7G  
  { z,qNuv"W  
  typedef T1 & result; :'H}b*VWx  
} ; bMqS:+  
template < typename T > |Qpo[E }a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2Sy:wt  
  { D_f :D^  
  return (T & )r; K=sk1<>)m  
} ciH TnC  
template < typename T1, typename T2 > H6#SP~V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O>wGJ.  
  { |c]L]PU  
  return (T1 & )r1; BH^cR<<j  
} }/xdHt  
} ; Sr6iQxE  
\>/AF<2"  
template <> _}`y3"CD7  
class holder < 2 > {yBd{x<>/  
  { -RThd"  
public : E&vCzQ  
template < typename T > CZv^,O(M?2  
  struct result_1 mh_GYzd  
  { \bSakh71  
  typedef T & result; kx0w?A8-  
} ; /{ 8.Jcx$  
template < typename T1, typename T2 > v<} $d.&*  
  struct result_2 Q|Pm8{8  
  { dI,H:g  
  typedef T2 & result; h=cA]^:=  
} ; a'G[ !"  
template < typename T > [/cJc%{N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]%5gPfv[T  
  { 2Q/V D,yU  
  return (T & )r; ciPaCrV  
} KC\W6|NtGj  
template < typename T1, typename T2 > T6,6lll  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v@!r$jZ  
  { 6 1K:SXj  
  return (T2 & )r2; zt )WX9  
} vns Mh  
} ; n{F&GE="  
4,6?sTuX  
xO 1uHaL  
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> >。 Ac,bf 8C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: PPtJ/ }\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: du=[r  
(5^SL Y  
return l(i, j) = r(i, j); VS<w:{*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QRY7ck:N  
`MMZR=LA  
  return ( int & )i; <daBP[  
  return ( int & )j; ^6^A/]v  
最后执行i = j; e]d\S] 5  
可见,参数被正确的选择了。 Fo| rRI2  
Z5>}  
Fc"+L+h@W  
 O6!:Qd  
EO.}{1m=hx  
八. 中期总结 x8h=3e$  
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: FiNB$A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rOq>jvy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $-]PD`wmY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fPsUIlI/A  
CY.i0  
v/C*?/ ~  
^$\#aTyFK  
{[FJkP2l  
8F`799[p  
九. 简化 }KL( -Ui$  
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。 jowR!rqf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 & MfnH  
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: ~D Ta% J  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QcDtZg\  
  +-*/&|^等 Js8d{\0\  
2. 返回引用。 2k""/xMF'  
  =,各种复合赋值等 ,Z]4`9c  
3. 返回固定类型。 g(zoN0~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WO6;K]  
4. 原样返回。 A&;Pt/#'  
  operator, K"ytE2:3  
5. 返回解引用的类型。 RjQdlr6*  
  operator*(单目) r)t-_p37  
6. 返回地址。 Xc@%_6  
  operator&(单目) 4EEXt<c.  
7. 下表访问返回类型。 X6c['Zrc  
  operator[] Uv /?/;si  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &l1CE1 9<  
  operator<<和operator>> ?t];GNU`l  
+QVe -  
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。 fxk6q$'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J"RmV@|  
\rf2O s  
template < typename Left > Dmv@ljwO  
struct value_return Q |J$ R  
  { nHi6$ } I  
template < typename T > ~ f>km|Q{u  
  struct result_1 FiJU *  
  { Jx1JtnyP@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c1Ta!p{%  
} ; ns1@=f cO  
n*fsdo~  
template < typename T1, typename T2 > 5;-?qcb^w  
  struct result_2 N,NEg4 q[  
  { )OcG$H NK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *l4`2eqZ  
} ; % 2lcc"'  
} ; ('.r_F  
(|<.7K N  
vy330SQPo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QZ51}i  
qy|si4IU8,  
下面我们来剥离functor中的operator() VjVL/SO/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %7bZnK`C  
LK[%}2me  
return l(t) op r(t) X>y6-%@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b}#ay2AR  
return op l(t) u0& dDZ  
return op l(t1, t2) m2$Qp{C6H  
return l(t) op ;iEFG^'tG  
return l(t1, t2) op R+O[,UM^I~  
return l(t)[r(t)] GiN\@F!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~'l.g^p bv  
*b0f)y3RV  
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: P*;zDQy  
单目: return f(l(t), r(t)); Xz, sL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +b]+5!  
双目: return f(l(t)); <+c6CM$#}V  
return f(l(t1, t2)); B}y-zj; T  
下面就是f的实现,以operator/为例 q9&d24|  
^g56:j~?  
struct meta_divide 77I D 82  
  { 4h[^!up.7  
template < typename T1, typename T2 > e:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Eo }mSd  
  { xc+h Fx  
  return t1 / t2; F$Q@UVA  
} *Q8d &$ ^  
} ; LMvsYc~]q  
BK1Aq3*)  
这个工作可以让宏来做: Ag`:!*  
G6b\4}E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  !mX 2  
template < typename T1, typename T2 > \ _ADK8a6%)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pPdOw K#  
以后可以直接用 ~\z\f} w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jci'q=Vpu  
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 JUlV$b.)J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4V`ypFme  
/# M|V6n  
[=Yfdh M8S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 kEQ${F{  
@:s|X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >aZ$x/U+Iw  
class unary_op : public Rettype `8 Dgk}  
  { y^oSVj  
    Left l; +FoR;v)z=F  
public : t3 q0|S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;?9u#FRtw  
|'2E'?\/x  
template < typename T > P2`!)teN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ 0x9`~  
      { b:S#Sz$  
      return FuncType::execute(l(t));  nO~TW  
    } TY=BP!s  
e FPDW;  
    template < typename T1, typename T2 > B%L0g.D"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '~E&^K5hr  
      { 5UwaBPj4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Iky'x[p,D  
    } ,!f*OWnZ  
} ; shlL(&Py  
G!54 e  
PT|W{RlNl  
同样还可以申明一个binary_op $zTjh~ 9  
dOFxzk,g&R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H5Rn.n(|  
class binary_op : public Rettype CW Y'q  
  { tF)aNtX4^  
    Left l; }Jgz#d  
Right r; ] y, 6  
public : :G|Jcl=r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Zs}8YhC  
!m$OI:rr  
template < typename T > -, ~n|ceI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (d[)U<  
      { ^z$-NSlI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MS6^= ["  
    } {O6f1LuH  
oU m"qt_  
    template < typename T1, typename T2 > WZ'3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $+sNjwv^F  
      { N"b>]Ab] ;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `?Wak =]g  
    } w*ig[{ I  
} ; Got5(^'c  
V&DS+'P  
Gt[!q\^?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 EeKEw Sg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r}P{opn$t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f;6a4<bz  
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。 +EcN[-~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Od'!v&  
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。。。 ?0+D1w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 er}/~@JJ  
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) 1dOVH7  
下面是修改过的unary_op 4ow)vS(  
"qb3\0O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xv9Z~JwH  
class unary_op Xb42R1  
  { abtAkf  
Left l; @R?S-*o  
  OFCOMM  
public : `,&h!h((  
"!gd)^<e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L&lNpMT  
i7}) VDsZ  
template < typename T > u(SdjLf:  
  struct result_1 )[6H!y5  
  { z4 8,{H6h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j3~:\H  
} ; JPgV7+{b[  
o\8yYX  
template < typename T1, typename T2 > L^)&"6oSa  
  struct result_2 5-bd1!o  
  { ekfD+X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "-vm=d~\  
} ; }}Eko7'^  
J(S.iTD  
template < typename T1, typename T2 > CJ&0<Z}{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Y/DttjL  
  { )oa6;=go  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &&|*GAjJ  
} ow ~(k5k:  
_ EHr?b2  
template < typename T > Y ,B0=}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?K{CjwE.M  
  { ycRy! 0l  
  return OpClass::execute(lt(t)); dV8mI,h  
} qr(SAIX"  
b3x!tuQn  
} ; sW#6B+5_k  
5FnWlFc  
NZ'S~Lr   
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 ;&P%A<[`  
好啦,现在才真正完美了。 JMw1qPJQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: r<Ll>R  
xe|o( !(  
template < typename Right > wCvtw[6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y_38;8ex  
  { "W|Sh#JF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3IZ^!J  
} z![RC59 S  
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。 BM1uZJ0  
"Sc_E}q |e  
N|T%cdh:/  
qp^O\>c  
xRJv_=dT  
十. bind "Q#/J)N  
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。 'i{kuTv  
先来分析一下一段例子 _UYt  
|SZRO,7x  
"o`N6@[w^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8,#v7ns}#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;_,=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g ` 6Xrf  
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。 _NA0$bGN9  
我们来写个简单的。 GrW+P[j9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .#6Dad=S*  
对于函数对象类的版本: AIF?+i%H}  
fEWS3`Yy  
template < typename Func > r~z-l,  
struct functor_trait 1fm\5/}'`1  
  { d /jO~+jP  
typedef typename Func::result_type result_type;  .-'  
} ; P(d4~hS  
对于无参数函数的版本: $985q@pV0  
0Oc' .E9  
template < typename Ret > pcv(P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x,STt{I=  
  { *]p]mzc  
typedef Ret result_type; C 6ZM#}I$l  
} ; T#Qn\ 8  
对于单参数函数的版本: { o=4(RC  
YL=?Nk/  
template < typename Ret, typename V1 > AM1J ^Dp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c</d1xT  
  { q[nX<tO  
typedef Ret result_type; .KGW#Qk8  
} ; _+S`[:;a  
对于双参数函数的版本: O$E3ry+?  
^UZEdR;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~#&bDot  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +g<2t,  
  { cn XIE{9M  
typedef Ret result_type; Fa,a)JY>  
} ; jmmm0,#D  
等等。。。 bg*4Z?[dd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G?{BVWtl}  
l&(,$RmYp  
template < typename Func > #qGfo)  
struct func_return ;+g p#&i`  
  { :Oo(w%BD]  
template < typename T > /-b)`%Q|Y  
  struct result_1 *T*=~Y4kE  
  { ((\s4-   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 81fpeoNO  
} ; G%  
En&ESW N  
template < typename T1, typename T2 > Pq>r|/~_  
  struct result_2 {v}f/ cu  
  { o> WH;EBL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FRQ0tIp  
} ; 3<1Uq3Pa  
} ; b-'41d}Hn  
R)"Ds}1G  
9; HR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pdmfn8I]%  
:[ m;#b  
template < typename Func, typename aPicker > rJ4 O_a5/  
class binder_1 Igt:M[ /  
  { fD  
Func fn; Lo\+T+n  
aPicker pk; ^rMkCA@;TZ  
public : a?.hvI   
J4#t1P@Na  
template < typename T > Kgbgp mW  
  struct result_1 +N: K V}K  
  { rP>iPDf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5m!FtHvm1  
} ; ,`v)nwP  
fHCLsI  
template < typename T1, typename T2 > 5e~\o}]  
  struct result_2  #:_qo  
  { XMd-r8yYr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N W :_)1  
} ; oJ\UF S  
NDEltG(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .$y}}/{j?[  
d&4]?8}=.  
template < typename T > $NC1>83  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~^cx a%  
  { , \ |S BS  
  return fn(pk(t)); s]Nh9h  
} oA%8k51>~K  
template < typename T1, typename T2 > CvKXVhf0$J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NK2Kw{c"iI  
  { 9E4H`[EQ  
  return fn(pk(t1, t2)); S Cs@Q  
} T3,"g=  
} ; 2`tdH|Z`  
"5"6mw?  
@r]wZ~@  
一目了然不是么? A9' [x7N  
最后实现bind uo;aC$US  
fhw.A5Ck  
aN?{MA\  
template < typename Func, typename aPicker > ~CgKU8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {L5!_] 6  
  { y.AVH`_u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \Z-T)7S  
} kRo dC(f @  
4NT zK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _\hZX|:]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 G=W!$(:  
~s{yh-B  
十一. phoenix ^m.QW*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WeNx9+2=Z  
s+&Ts|c#  
for_each(v.begin(), v.end(), :Fz;nG-G  
( +e?mKLw14  
do_ Ca?5bCI,  
[ M9'Qs m  
  cout << _1 <<   " , " 7pMQ1- (  
] U]tbV<m%  
.while_( -- _1), jX}}^XwX  
cout << var( " \n " ) <NZ^*]  
) ++n"` ]o,  
); 6nqG;z-IXJ  
2\h}6DGx2  
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: .V G$`g"  
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 V#["Z}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \]ouQR.t@\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z/6/   
{U1 j@pKm  
>Y=HP&A<  
template < typename Cond, typename Actor > VU3xP2c:  
class do_while l!CWE  
  { px;5X4U  
Cond cd; i1k(3:ay<  
Actor act; yQ5&S]Xk$$  
public : c`}-i6  
template < typename T > ivg:`$a[  
  struct result_1 v'nM=  
  { ]H<5]({F  
  typedef int result_type; $Y.Z>I;  
} ; 7OY<*ny  
d MQ]=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D-\WS^#  
1T:M?N8J  
template < typename T > "D0:Y(\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d#P3 <  
  { CBw/a0Uck  
  do !T;*F%G9  
    { rvO7e cR"  
  act(t); ~>u]ow=  
  } "Y0:Y?Vz"  
  while (cd(t)); *)0bifw$&  
  return   0 ; c@9jc^CJ  
} "^E/N},%u5  
} ; 9l) .L L  
v Yt-Nx  
"{>I5<:t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %"tLs%"7=P  
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。 .2?tx OKh  
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。 v,t;!u,40  
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。 &2IrST{d:V  
下面就是产生这个functor的类: /N6sH!w  
1,@-y#V_  
@8WG  
template < typename Actor > i(DoAfYf/q  
class do_while_actor <cu? g  
  { Q79& Q04XN  
Actor act; \Y.&G,?  
public : %qA@)u53  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C"l_78  
sute%6yM  
template < typename Cond > O%?TxzX;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Rt_j  
} ; Kq!E<|yM  
vlYDhjZk#  
<SM{yMz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6J. [9#  
最后,是那个do_ AQkH3p/W  
ZqKUz5M4  
*zoAD|0N  
class do_while_invoker Fx#0 :p  
  { )=VSERs  
public : K..L8#SC  
template < typename Actor > )o!y7MTl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0{ M=^96  
  { ;\(Wz5Ok&J  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1(!w xJ  
} XE8~R5  
} do_; L~e\uP  
2q}M1-^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Cb}hE ro  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Co6ghH7T  
最后来说说怎么处理break和continue weQC9e~d{-  
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。 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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