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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tw-fAMwU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,y{0bq9*2  
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, lD-V9   
 2aFT<T0  
] ZDTn  
#>" }q3RO  
  class filler 2Gm-\o&Td"  
  { fqN75['n  
public : "I@v&(Am;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CJm.K  
} ; prwC>LE  
P3i^S_  
CJv> /#$/F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xM%`K P.8X  
_HLC>pH~#  
/%5_~Jkr,  
;m' '9z)2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E*OG-r   
A3z/Bz4]:#  
YWSz84d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =?HzNA$yh  
&;E d*OJ  
Oy:QkV9  
0~qf-x  
二. 战前分析 B~WK)UR  
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。 wKGo gf[(%  
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 6NzBpur 2H  
#UBB lE#  
Xthtw*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (=`Z0)=  
  /* --------------------------------------------- */ 6k:y$,w  
vector < int *> vp( 10 ); IKGTsA;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tp%|AD"  
/* --------------------------------------------- */ `bzr_fJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ujiZM  
/* --------------------------------------------- */ L+8=P<]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UlnyTz~  
  /* --------------------------------------------- */ i3D<`\;r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R!@|6=]iG  
/* --------------------------------------------- */ ;]{{)dst  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PEfE'lGj  
F%9cS :  
s fyBw  
pF|8OB%  
看了之后,我们可以思考一些问题: *wV iH  
1._1, _2是什么? jYrym-  
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。 ZH_FA  
2._1 = 1是在做什么? <nj IXa{  
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。 {d^Q7A:`  
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。 -xw 98  
y!SF/i?Py  
r@olC7&  
三. 动工 T~s&)wD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {a]pF.^kf  
nDyvX1]  
K?9WY ]Ot  
"!xvpsy  
template < typename T > $U~=.!_du  
class assignment zpbcmQB*  
  { {cmo^~[L$  
T value; ok%EqO  
public : ,>&?ty9o  
assignment( const T & v) : value(v) {} tvTWZ`  
template < typename T2 > y*}AX%8`e~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O|? Z~  
} ; ?E%U|(S)=L  
3aEt>x  
sk~za  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?hxK/%)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y>@v>S  
RlU;v2Kch  
B{;11 u  
mgo'MW\   
  class holder 2IKxh  
  { ]#vWKNv:;  
public : iP2U]d~M  
template < typename T > [&1iF1)4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !O~}, pp  
  { GEhdk]<a7  
  return assignment < T > (t); M_qP!+Y  
} =>HIF#jU  
} ; o,g6JTh  
issT{&T  
}/_('q@s\  
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: =ZCH1J5"  
Y*`:M(  
  static holder _1; Z~duJsH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %|# P&`  
2ZU@>W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ''$`;?t>  
而不用手动写一个函数对象。 Qe7" Z  
<dq,y>  
$/4Wod*l  
'wCS6_K  
四. 问题分析 -$AjD?;   
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。 0\V\qAk  
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。 uOyLC<I/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )o05Vda  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (xucZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p#ZMABlE,P  
K.:6YXVs<  
五. 问题1:一致性 ;[?J5X,  
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?| |hu"5*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [P.@1mV  
g|tNa/  
struct holder 29R_n)ne  
  { + #|'|}j  
  // F6RyOUma  
  template < typename T > M /n[&  
T &   operator ()( const T & r) const ~z\pI|DQ  
  { B=Xnv*e  
  return (T & )r; wlm3~B\64  
} /IGrp.}  
} ; A>qd2  
1gF*Mf_7  
这样的话assignment也必须相应改动: M3hy5 j(b  
3c1o,2  
template < typename Left, typename Right > 2z.k)Qx!Z  
class assignment ^AovkK(p  
  { 0lLr[  
Left l; Wwn5LlJ^  
Right r; 0z#l0-NdQ  
public : k$9Gn9L%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2N6Pa(6  
template < typename T2 > [{6&.v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vG'vgUo  
} ; &M!4]p ow  
)OARO  
同时,holder的operator=也需要改动: -=-x>(pRW7  
Jm{As*W>  
template < typename T > I T*fjUY&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N&R '$w  
  { U92B+up-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f9h:"Dnzin  
} OlD7-c2L]  
Ktg&G<%J0  
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。 1G e)p4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sRkz WMl  
o'x_g^ Y  
return l(rhs) = r; nr 'YWW  
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。 |YG)NO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rXHHD#\oF  
X+(aQ >y  
template < typename Tp > S&4w`hdD>~  
class constant_t GQYtH#  
  { >#${.+y  
  const Tp t; 9*G L@_c  
public : sg!=Q+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &(z8GYBr  
template < typename T > x9XGCr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uAPLT~  
  { 1A,4 Aw<  
  return t; hEdo,gF*  
} puf;"c6e'  
} ; )_x8?:lv  
30gZ_ 8C>}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ql%]$`IV6  
下面就可以修改holder的operator=了 h=p-0 Mx .  
^)eessZ  
template < typename T > N7j]yvE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7|{%CckN  
  { ByB0>G''.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mCEKEX  
} T }8r;<P6  
p ] $  
同时也要修改assignment的operator() W #JVUGYD  
>$k 4@eg!  
template < typename T2 > 6`$,-(J=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LyCV_6;D  
现在代码看起来就很一致了。 {ra Esb-X  
[nhLhl4S  
六. 问题2:链式操作 O*+w_fox  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?(`nBlWQ5  
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。 I?:+~q}lZr  
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。 %(O^as  
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。 K4VPmkG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Is,*qrl :  
RY'\mt"W2  
template < typename T > ^q4:zZZ  
struct result_1 j*3sjOoC  
  { 5.+$v4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %_i0go,^  
} ; hQW#a]]V:  
$[^ KCNB  
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: =t>`< T|(  
ZRVF{D??"%  
template < typename T > -*]9Ma<wa  
struct   ref [{.\UkV@  
  { !O%f)v?  
typedef T & reference; Wpg?%+Y  
} ; lw/ m0}it  
template < typename T > T_;G))q'  
struct   ref < T &> w4&v( m  
  { |'l* $  
typedef T & reference; "b+3 &i|  
} ; !gA^$(=:"  
!Z9ikn4A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V.OoZGE>]  
[wpt[zG  
template < typename T > |SJ% _#=i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d+$[EDix  
  { %y^ Kw  
  return l(t) = r(t); 0"D?.E"$r  
} h 19.b:JT  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v:;C|uE|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w|U@jr*H]  
B'#gs'fl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 y O9pEO|W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eB1eUK>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !z&seG]@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *IfIRR>3l(  
最后的布局是: oCru5F  
                Add EPUJa~4  
              /   \ ?[|4QzR  
            Divide   5 Y&!McM!Jw  
            /   \ ~'YSVx& )  
          _1     3 u/{_0-+P  
似乎一切都解决了?不。 ;U:o'9^9T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 qcoZ2VJ hh  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /U Rj$ |  
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: j?` D\LZhf  
'1T v1  
template < typename Right > |Z)/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UqQZ A0e  
Right & rt) const (h(ZL9!  
  { q|Tk+JH{5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TbUkqABm  
} S>zKD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jC }u>AB  
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。 iegPEb  
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。 U},W/g-  
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。 %li{VDb  
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。 o~z.7q  
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? dL Py%q  
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: R=f5:8D<-  
9bYHb'70  
template < class Action > Boz_*l|  
class picker : public Action O9 r44ww  
  { ?Pf ,5=*B  
public : |H I A[.q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kys-~&@+  
  // all the operator overloaded \>CBam8d  
} ; L?5t <`#lw  
^{,}, i  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GTX&:5H\t  
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: (IWd?,H,n  
e @MCumc~+  
template < typename Right > X!'Xx8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (Y?yGq/  
  { M)It(K8R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2FtEt+A+'  
} +\@\,{Ujy  
:=KGQ3V~eK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ry=[:\Z~  
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。 }T(q"Vf~  
T%b^|="@  
template < typename T >   struct picker_maker ]7ZC>.t  
  { 6 v#sq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s`#j8>`M  
} ; uX!y,a/"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +mel0ZStS  
  { 2+rao2  
typedef picker < T > result; G5@@m-  
} ; '<j p.sZQ  
j7%%/%$o[  
下面总的结构就有了: IBHG1<3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Tl{r D(D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )4O`%9=M&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MjosA R  
至此链式操作完美实现。 :)S4MoG  
-&^(T  
{nWtNyJpS  
七. 问题3 D%}o26K.C  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &l)v'  
O[J+dWyp  
template < typename T1, typename T2 > Kct +QO(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d:ajD  
  { uy28=B E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  o=5uM  
} w6Ny>(T/  
0L-g'^nn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k3eN;3#&  
zm.sX~j  
template < typename T1, typename T2 > U*l>8  
struct result_2 Xm+3`$<  
  { ` R-np_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Rla*hc~  
} ; `t"Kq+  
&cejy>K  
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? ?n~j2-[<  
这个差事就留给了holder自己。 6@36 1f[  
    ~H."{  
5q*~h4=r7  
template < int Order > N>iCb:_ T;  
class holder; |#,W3Ik(l  
template <> )W#g@V)>  
class holder < 1 > p 5w g+K  
  { 4& WzG nK  
public : _Xe< JJvq  
template < typename T > ^W*)3;5  
  struct result_1 5.;$9~d  
  { ]zAg6*-/B  
  typedef T & result; p#NZ\qJ  
} ; ZSf+5{2m  
template < typename T1, typename T2 > rI$10R$+H  
  struct result_2 /v<8x?=  
  { 2,`mNjHh  
  typedef T1 & result; ;hp; Rd  
} ; 'KrkC A  
template < typename T > cM Kh+r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }z:=b8}  
  { 1Ez A@3:{  
  return (T & )r; M#,+p8  
} {[iQRYD0|  
template < typename T1, typename T2 > @K> Pw arl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |bUmkw  
  { z<XS"4l?W  
  return (T1 & )r1; g#NUo/  
} uQ)]g  
} ; =l{KYv  
bsDUFXH]  
template <> J?DyTs3 Z  
class holder < 2 > )8PL7P84  
  { S}yb~uc,  
public : g*9>z)  
template < typename T > l^Z~^.{y  
  struct result_1 $RO=r90o  
  { g DIB'Y  
  typedef T & result; fR{7780WZ  
} ; >eI(M $  
template < typename T1, typename T2 > epe}^Pl  
  struct result_2 Q4 S8NqE  
  { +[qy HTcG  
  typedef T2 & result; #{PNdINoU  
} ; cFo-NI2  
template < typename T > 1EB`6_>y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s^< oU  
  { bBL"F!.  
  return (T & )r; }3e+D  
} \6L=^q=  
template < typename T1, typename T2 > P40eK0 e6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n`1i k'x?  
  { w=5qth7  
  return (T2 & )r2; g Q^]/X  
} =@ RVLml  
} ; 6UTdy1Qq>  
s4*,ocyBP  
^\;5O(9  
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> >。 X[}%iEWzT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ponvi42u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C5?M/xj  
Nq3P?I(<  
return l(i, j) = r(i, j); 6=D;K.!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3._fbAN%e  
U^I'X7`r  
  return ( int & )i; fx5vaM!  
  return ( int & )j; pj`-T"Q  
最后执行i = j; pDT6>2t  
可见,参数被正确的选择了。 |\ L2q/u  
eA_4,"{  
4v7RX  
4B 6Aw?  
mB`r6'#=  
八. 中期总结 ,GlK_-6>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8 B5%IgA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oB@C-(M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {,ljIhc,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor * bK@A2`  
,# 6\:i  
/zM7G?y  
<R$|J|  
>F v8 -  
AseY.0  
九. 简化 mBF?+/l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &3efJ?8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7Fx8&Z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: # ,Y}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r`@Dgo}  
  +-*/&|^等 hb{(r@[WHv  
2. 返回引用。 bB["Qd}Q  
  =,各种复合赋值等 |9h[Q[m  
3. 返回固定类型。 ~Q0}>m,S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Yv)/DsSyL  
4. 原样返回。 Et (prmH  
  operator, DDEn63{  
5. 返回解引用的类型。 [iD!!{6+  
  operator*(单目) jn'8F$GU  
6. 返回地址。 z&8#1'  
  operator&(单目) ?.H*!u+9>  
7. 下表访问返回类型。 j(rFORT  
  operator[] 53c6dl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gQ[4{+DSf  
  operator<<和operator>> %WR  
- U|4`{PP  
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。 s] qfLC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FpEdwzBb<  
ur|2FS7  
template < typename Left > hI yfF  
struct value_return %k~=iDk@  
  { iDA`pemmi&  
template < typename T > \[BnAgsF  
  struct result_1 E4Sp^,  
  { AMr9rBd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MD,-<X)Qy  
} ; `^/Q"zH  
=J,:j[D(  
template < typename T1, typename T2 > { !w]t?h  
  struct result_2 l6~eb=u;9g  
  { p5*Y&aKj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8{RiaF8  
} ; b#F3,T__`Y  
} ; >HDK< 1>  
_Cxs"to  
anbr3L[!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZO,]h9?4  
_Cs.%R!r  
下面我们来剥离functor中的operator() +hfl.OBy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;O CYx[|  
 : 2?du  
return l(t) op r(t) `?)i/jko"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1DX=\BWp  
return op l(t) TS;MGi0`}  
return op l(t1, t2) <MYD`,$yu  
return l(t) op h(9K7  
return l(t1, t2) op ?^hC|IR$  
return l(t)[r(t)] ;tHF$1!J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tP\Utl-0  
5o,82 Kti  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r`=d4dK-  
单目: return f(l(t), r(t)); mVxS[Gq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )9*WmFc+#  
双目: return f(l(t)); *]LM2J  
return f(l(t1, t2)); NH{0KZ R  
下面就是f的实现,以operator/为例 uJ[dO}  
\Tc$P#  
struct meta_divide ?h {&  
  { ;RR)C@n1  
template < typename T1, typename T2 > 8WAg{lVs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M*x_1h5n  
  { 'F@'4[uda  
  return t1 / t2; Mqq7;w@(J  
} OlP#|x*  
} ; }} IvZG&  
Nz m 7E]  
这个工作可以让宏来做: mGIS[_dcs  
G  B15  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X0m\   
template < typename T1, typename T2 > \ EfOJ%Xr[,l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1&dWt_\  
以后可以直接用 rIXAn4,dTv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @=$;^}JS|  
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 VL\6U05Z  
(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。。。) | 2mEowAd  
BM3nZ<%3  
!Ed';yfz\(  
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 k]v a  
hgm`6TQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C&Rv)j  
class unary_op : public Rettype N(D_*% 96  
  { G,J$lT X  
    Left l; @Fo0uy\ G  
public : o/Z?/alt4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O%)w!0  
6JJ%`Uojh  
template < typename T > FsD}N k=m~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P? >p+dM  
      { =ahD'*R^A  
      return FuncType::execute(l(t)); *b> ~L  
    } X@ TQD  
U:_&aY_  
    template < typename T1, typename T2 > :Bl $c,J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xC|7"N^/  
      { *r%=p/oQ}B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SA'  zy45  
    } hse$M\5  
} ; !?]NMf_  
E}~ GXG  
*/6PkNq  
同样还可以申明一个binary_op vrH/Z.WD  
:Vv=p*~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7dAa~!/(  
class binary_op : public Rettype &QvWT+]c'0  
  { (}'0K?  
    Left l; xK /NzVt  
Right r; fk=_ Y  
public : [N{Rd[{QTL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z55P~p  
H1+G:TM  
template < typename T > sq*sbdE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kFeuKSa^d  
      { hMdsR,Iq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OD{Rh(Id  
    } 3rs=EMz:w  
>*EcX3  
    template < typename T1, typename T2 > - v`;^X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bisht%]^  
      { k{uc%6s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V0"UFy?i  
    } JWC{"6  
} ; !YCYmxw#  
L[D}pL=  
!x[ +rf  
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 D/rKqPp|!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {um~]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hmQD-E{Ab  
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/N#*D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *Z Aue.  
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。。。 {R\"x|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aabnlOVw  
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) bq]af.o*  
下面是修改过的unary_op  R:-^,/1  
0Bb amU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N_h)L`  
class unary_op 2UA h^i-^  
  { flnoK%wi  
Left l; V 9][a  
  |K7JU^"OQ  
public : <Xv]Ih?@f`  
hK?uGt d?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `G,\=c~{A  
y~jTI[kS  
template < typename T > L=?Yc*vg  
  struct result_1 cW%F%:b  
  { 0OP6VZ\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t\S}eoc  
} ; QXniWJJ  
[.;VCk)0x  
template < typename T1, typename T2 > ~}(}:#>T  
  struct result_2 M{Wla 7  
  { nTyK Z(#u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ub%5# <k|-  
} ; yS %J$o&  
wYPJji D  
template < typename T1, typename T2 > O$<kWSC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BNnGtVAbZ  
  { @ITJ}e4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vA*!82  
} fU8 &fo%ER  
hVd% jU:  
template < typename T > {b}Ri&oEOH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^F/N-!}q  
  { +<(N]w*  
  return OpClass::execute(lt(t)); D`V03}\-  
} k& 2U&  
-$>R;L  
} ; +m^ gj:yL  
QQj)"XJ29  
?v \A&d  
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 IR(qjm\V  
好啦,现在才真正完美了。 Lp.,:z7  
现在在picker里面就可以这么添加了: $<OX\f%  
] K3^0S/  
template < typename Right > TW" TgOfd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n>" 0y^v  
  { 5(]=?$$*t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M| :wC  
} _Y?p =;  
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。 nn5tOV}QE  
eF823cH2x_  
*0^!%Y'/4  
T8bk\\Od  
/PafIq  
十. bind ZBUEg7c  
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。 ~xer ZQgc  
先来分析一下一段例子 [Abq("9p\  
zW+X5yK  
m0DD|7}+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KmG*`Es  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W1dpKv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ycz6-kEp  
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。 )"`(+Ku&c  
我们来写个简单的。 ph qx<N@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wuR Q H]N  
对于函数对象类的版本: P-o/ax  
U-&dn%Sq  
template < typename Func > |3<tDq@+  
struct functor_trait W< _9*{|E;  
  { W$>srdG0$  
typedef typename Func::result_type result_type; 5|z>_f.^pS  
} ; &@p_g8r#  
对于无参数函数的版本: [H<![Z1*r  
(NR8B9qLN  
template < typename Ret > ">_<L.,I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ND $m|V-C  
  { I|8'#QX  
typedef Ret result_type; 2.)xWCG  
} ; c5C 2xE}T  
对于单参数函数的版本: n;+CV~  
R9@Dd  
template < typename Ret, typename V1 > E%8Op{zv_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v'na{"  
  { <#/r.}.x  
typedef Ret result_type; (&t741DN|  
} ; #; ~`+[y?\  
对于双参数函数的版本: ?-C=_eZJ  
g?&_5)&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RdaAS{>Sk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Jmg<mjq/G  
  { Gmi ^2?Z(  
typedef Ret result_type; <cS"oBh&u0  
} ; cetHpU ,  
等等。。。 UVa:~c$U4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H2[VZ&Pg  
7~&  
template < typename Func > Qf|x]x*5  
struct func_return !8YZ;l  
  { k@:M#?(F  
template < typename T > Bu_/yKW  
  struct result_1 y.vYT{^  
  { +U9m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b* (~8JxZ  
} ; nY y%=B|>  
f4[fXP;A  
template < typename T1, typename T2 > bvn%E H  
  struct result_2 X?'ShXI  
  { "}ibH{$lM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B}S!l>.z  
} ; K!~j}z*  
} ; ',+YWlW  
st4z+$L  
3mef;!q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8[v9|r  
y950Q%B]  
template < typename Func, typename aPicker > GO&~)Vh&7  
class binder_1 .kwz$b+h  
  { fL$U%I3  
Func fn; E3hql3=  
aPicker pk; p} }pq~EH/  
public : x;N@_FZ7KY  
-%f$$7  
template < typename T > 2-G6I92d  
  struct result_1 ?OjZb'+=K  
  { skaPC#u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fGdT2}gd  
} ; mv1g2f+  
JJC Y M  
template < typename T1, typename T2 > xD.Uh}:J  
  struct result_2 +|0f7RB+R  
  { IkWV|E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S2+X/YeB  
} ; ke\gzP/  
"R<c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4C:-1gu7  
LK>A C9ak<  
template < typename T > ?58,Ja  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p9X{E%A<:  
  { W0-KFo.'  
  return fn(pk(t)); 1 sJtkge:  
} wmV7g7t6  
template < typename T1, typename T2 > O~P1d&:L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xxy (#j$  
  { S"=y >.#  
  return fn(pk(t1, t2)); L/Tsq=  
} 3bsuE^,.@  
} ; u B~C8}  
jK(]e iR$S  
FH3^@@Y%  
一目了然不是么? t GS>f>i  
最后实现bind 'v^Zterr  
Nh^ lC  
4 * n4P  
template < typename Func, typename aPicker > I@/s&$H`l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Sgp1p}  
  { wjzR 8g0bQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qr.SPNUFK  
}  Uf,fd  
l@W1b S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *DDqa?gQb  
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。 b}APD))*H!  
HpKF7oJ'N  
十一. phoenix T|~5dZL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Et0gPX-  
1)z'-dQ-5$  
for_each(v.begin(), v.end(), $H<_P'h-B  
( Y=XDN:  
do_ sp\6-*F  
[ ygz2bHpD~  
  cout << _1 <<   " , " Zux L2W  
] ;]LQ}^MP(  
.while_( -- _1), $bE" 3/uf  
cout << var( " \n " ) EXSH{P O+  
) Ku[q #_7  
); LphCx6f,X  
$<-a>~^Tp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: OLG)D#m(4/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor rmjuNy=(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =oSD)z1c?x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +L09^I  
Ftyxz&-4$p  
zZ[kU1Fyv  
template < typename Cond, typename Actor > `{#""I^_  
class do_while AF:_&gF  
  { L'wR$  
Cond cd; =c6d $  
Actor act; ^tTM 7  
public : }9ulHiR  
template < typename T > ) 8xbc&M  
  struct result_1 c]*yo  
  { R~=c1bpdq  
  typedef int result_type; z(A60b}  
} ; fHaF9o+/b  
{L$$"r,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dw6ysOR@  
zTue(Kr  
template < typename T > nk!uO^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6PsT])*>DE  
  { xhALJfv  
  do 5YrzOqg=  
    { \(??Ytc<B  
  act(t); *L<EGFP  
  } f#c}}>V8  
  while (cd(t)); 6GuTd  
  return   0 ; MgiW9@_(  
} ^C K!=oO  
} ; |21V OPBS  
$}4ao2  
 D?Beg F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r;@0 F  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =bp'5h8_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /%g@ ;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~vYFQKrb  
下面就是产生这个functor的类: "C}<umJ'  
92j[b_P  
(%6fZ  
template < typename Actor > Lq3<&$  
class do_while_actor y_: {p5u  
  { tO&n$$  
Actor act; I!!cA?W  
public : J[}j8x?r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h8WM4 PK  
2a-]TVL3  
template < typename Cond > *lDVV,T'}w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Fe4-B?I  
} ; 1TEKq#t;y  
 }se3y  
|7 K>`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wKJ|;o4;L  
最后,是那个do_ _o w7E\70  
fbM>jK  
ShQ!'[J  
class do_while_invoker +6:  
  { oHfr glGX  
public : #)L}{mHLM-  
template < typename Actor > (0@b4}Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I>8_gp\1  
  { D<70rBf2  
  return do_while_actor < Actor > (act); n"?*"Ya  
} [kkhVi5;A  
} do_; ]fDb|s48  
E#d~.#uH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ca5LLG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V}`ri~  
最后来说说怎么处理break和continue ]?V:+>t=  
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。 07=I&Pum  
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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