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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <Kp+&(l,l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8p,>y(o  
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, LUul7y'"  
Fwv\pJ}$  
y:9?P~  
vU 9ek:.l  
  class filler %8<2>  
  {  ;MZbL)  
public : #M:B3C!ouY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1^sbT[%R  
} ; /j %_t  
d+1x*`U|  
gvr]]}h:O  
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: .+uVgSN  
am (#Fa  
J/[7d?hI/  
\E&thp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zh? V,39  
jrcc  
Rk{$S"8S_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @Yarz1  
`skH-lk,  
$w`veP  
ck~ '`<7  
二. 战前分析 `&,_xUA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /J.0s0 @  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (zEYpTp  
Di])<V  
pLo;#e8'f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m9I(TOw  
  /* --------------------------------------------- */ f~iML5lG  
vector < int *> vp( 10 ); 1O4D+0@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vy r] x  
/* --------------------------------------------- */ U,d2DAvt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v C-[#]<  
/* --------------------------------------------- */ 8E=vR 8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `W="g6(  
  /* --------------------------------------------- */ ,i;9[4QMX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }Fz!6F2w  
/* --------------------------------------------- */ vcV!K^M-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 30BR 0C  
<L%HG  
lXw;|dGF  
_-(z@  
看了之后,我们可以思考一些问题: /O_0=MLp  
1._1, _2是什么? `U!(cDY  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )2toL5Q  
2._1 = 1是在做什么? J]\s*,C&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 flPZlL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 DbQBVy  
sgD@}":m  
hsz$S:am  
三. 动工 du8!3I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Cl{{H]QngX  
KG-UW  
I,w^ ?o  
pBvo M={2!  
template < typename T > W*3o|x   
class assignment ~{9x6<g!  
  { '%:5axg?]  
T value; R rxRa[{Z  
public : &'NQ)Dn  
assignment( const T & v) : value(v) {} {#0Tl  
template < typename T2 > % hNn%Oy:E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2-PI JO  
} ; @_(nd57oSs  
PXR0Yn  
{.cB>L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uH= Gt^_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \2(MpB\_6!  
LuLy6]6D;  
Fz{o-4  
2"zIR (  
  class holder 0NVG"-Q  
  { ]y$)%J^T  
public : [;Vi~$p|Eo  
template < typename T > (tTLK0V-|3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1X Q87~  
  { ]}5`7  
  return assignment < T > (t); Q-:Ah:/  
} *P&OxVz  
} ; +V6j`  
rknzo]N,  
Qz'O{f  
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: J&(  
EWSr@}2j .  
  static holder _1; ws#hhW3qK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qa>%[jx,@,  
ozT._ C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); byp.V_a}/  
而不用手动写一个函数对象。 0qOM78rE  
 n})  
imC&pPBB/G  
:m)c[q8  
四. 问题分析 "tpvENz2s  
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。 * .oi3m  
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。 \%Pma8&d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _CHKh*KHML  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |.^^|@+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VOD1xWrb  
% cU-5\xF  
五. 问题1:一致性 7&#'c8]/qh  
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?| Ty)gPh6O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 no eb f  
jc3ExOH  
struct holder g8C+1G8  
  { ~4l6unCI  
  // "X\q%%P=?  
  template < typename T > h<t<]i'  
T &   operator ()( const T & r) const T@2f&Un^  
  { /M5=tW#e  
  return (T & )r; cKaL K#~  
} h]G6~TYI5  
} ; =9#i<te  
T]5U_AI@  
这样的话assignment也必须相应改动: Lx9hq7<  
,oy4V^B&  
template < typename Left, typename Right > *9\oD~2Y  
class assignment #1gTpb+t  
  { "-G.V#zI  
Left l; [R roHXdk+  
Right r; h}Fu"zK  
public : :0i#=ODR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wI|bBfd(  
template < typename T2 > ZS07_6.~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Rt*-#`I $  
} ; P1M|f4*  
+:j4G^V  
同时,holder的operator=也需要改动: GA({ri  
0b!fWS?,k0  
template < typename T > \Qe'?LRu{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ={e#lC  
  { $u/8Rp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cj,&&3sbV  
} &1\u#LU  
oY| (M_;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 XyN`BDFi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yTMGISX5  
cx,u2~43A&  
return l(rhs) = r; %t,1_c0w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %a%+!wX0x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DR#3njjEC  
P2<gHJ9t  
template < typename Tp > ?etj.\q6  
class constant_t )AZ`R8-A  
  { +9& ulr  
  const Tp t; 2}W6{T'  
public : 0O@[on;Bd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?,A8  fR  
template < typename T > n=<q3}1Jej  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,58kjTM  
  { 'dd<<E  
  return t; oW` *FD  
} B)LXxdkOn  
} ; #RsIxpc  
PDa06(t7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^^W`Lh%9  
下面就可以修改holder的operator=了 r)*_,Fo|  
3@#,i<ge:  
template < typename T > -0[>}!l=G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <ZN) /,4PS  
  { x %!OP\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &QHA_+88W  
} U/~Zk@3j  
[m@e^6F0U  
同时也要修改assignment的operator()  @=^jpSnZ  
vCrWA-q#  
template < typename T2 > .-gm"lB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LQuYCfj|  
现在代码看起来就很一致了。 B%?|br  
(rCPr,@0  
六. 问题2:链式操作 l%3Q=c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G!fE'B  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s`dkEaS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w^vK7Z 1$  
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。 8I|1P l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *8(t y%5F0  
TO8\4p*tE  
template < typename T > P7^TRrMF  
struct result_1 }pU!1GsO  
  { dh7)N}2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y?q*hS0!H  
} ; 2R~=@  
IT{.^rP  
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: iKCTYXN1(  
.,(uoK{  
template < typename T > c"_H%x<[  
struct   ref +RKE|*y  
  { o Q!g!xz  
typedef T & reference; 7cQHRM+1  
} ; R&d_ WB4w  
template < typename T > 1Rb<(%   
struct   ref < T &> _<&K]e@dp  
  { 7xa@wa?!L  
typedef T & reference; }G0.Lq+a  
} ; Q{)F$]w  
CuGOjQ-k~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A/W7 ;D  
J0Rz.=Y  
template < typename T > ps4Wwk(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B[k+#YYY  
  { LxYM "_1A;  
  return l(t) = r(t); 2&G1Q'!  
} azATKH+j  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 QI^8b\36  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _yXeX  
71,0v`Z<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 smQpIB;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jL[Is2<@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;Bc<u[G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9 h{:!  
最后的布局是: t+Q|l&|0  
                Add r z>zdj5}  
              /   \ QK/+*hr;  
            Divide   5 #+5mpDh  
            /   \ (Os OPTp  
          _1     3 7Q4Pjc D  
似乎一切都解决了?不。 "Y J;-$rb  
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。 Hi 0df3t  
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。 3qwYicq,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @R Yb-d  
pDnFT2  
template < typename Right > xWI 0s;k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s9Q)6=mE  
Right & rt) const T"0)%k8lJ  
  { 8f`b=r(a>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7ump:|  
} P+cFp7nC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h[v3G<C~r  
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。 nfPl#]ef*  
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。 "rlSK >`  
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。 GeW$lA I  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~k< 31 ez  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? WoT z'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l+kg4y  
="nrq&2  
template < class Action > ^T J   
class picker : public Action ("@V{<7(t  
  { *'S%gR=Aa+  
public : )|1JcnNSa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D0_x|a  
  // all the operator overloaded FZI 4?YD?<  
} ; f0'Wq^^  
/xbF1@XtL  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;. [$  
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: %'g-%2C?  
|~vQ0D  
template < typename Right > GZ>% &^E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~m=%a  
  { }u*@b10   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .6A:t? .  
} w*R-E4S?2  
a/`Yh>ou  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |ssIUJ  
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。 *"bp}3$^^  
Y{:/vOj  
template < typename T >   struct picker_maker [";5s&)q  
  { 7%x+7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "ddH7:(k<  
} ; uT t:/gm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FwzA_ nn  
  { ')cgx9   
typedef picker < T > result; ?cxK~Y\  
} ; }4ju2K  
sWCm[HpG  
下面总的结构就有了: [<I `slK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zi&d  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p5rRhu/|k3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4E(5Ccb  
至此链式操作完美实现。 <R8Z[H:bV  
t'/;Z:  
_o"3gfH&sJ  
七. 问题3 (dt_ D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >43yty\   
ZvKMRW  
template < typename T1, typename T2 > /'_ RI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /6*.%M>r  
  { "4AQpD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^<Tp-,J$EN  
} G&H"8REm  
QYb?;Z  
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: e%Xf*64  
T1di$8  
template < typename T1, typename T2 > EKw\a  
struct result_2 ">&:(<  
  { ?i=!UN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vj$ 6  
} ; twS3J)UH  
6N)1/=)  
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? :P1c>:j[  
这个差事就留给了holder自己。 9 (.9l\h  
    C7_T]e<  
Ax*~[$$~%  
template < int Order > YYh_lAS>  
class holder; @O @yJ{(I  
template <> ,#O8:s  
class holder < 1 > ?C2;:ol  
  { WkIV  
public : vp9<.*h  
template < typename T > _ 7.y4zQJ  
  struct result_1 5hK\YTU  
  { LkB!:+v |B  
  typedef T & result; GK%ovK  
} ; oA%[x  
template < typename T1, typename T2 > j'x{j %U  
  struct result_2 >7q,[:(gs  
  { iRtDZoiD'  
  typedef T1 & result; S:\hcW6  
} ; Y\|J1I,Z4  
template < typename T > l!` 0I] }  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const * XGBym  
  { e !Okc*,  
  return (T & )r; W-QPO  
} 9v2 ;  
template < typename T1, typename T2 > -;-"i J0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B '/ >Ax&  
  { 9X` QlJ2|  
  return (T1 & )r1; Q0_W<+`  
} c/U6K yiK  
} ; @v=q,A8_  
fMaNv6(  
template <> a $%[!vF  
class holder < 2 > uy:=V }p  
  { <J`xCm K  
public : elB 8   
template < typename T > W fNMyI  
  struct result_1 RBD MZ  
  { p2(_YN;s  
  typedef T & result; LTct0Gh  
} ; db~:5#*  
template < typename T1, typename T2 > 1U7HS2  
  struct result_2 *)I1gR~  
  { @E;pT3; )  
  typedef T2 & result; - S-1<xR  
} ; S>E.*]_  
template < typename T > $ '*BS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r ngw6?`n-  
  { N Z`hy>LF^  
  return (T & )r; i`'^ zR(`i  
} H-w|JH>g  
template < typename T1, typename T2 > <z)G& h@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?Fpl.t~  
  { 18`%WUPnT  
  return (T2 & )r2; E%B Gf}h  
} SqB|(~S  
} ; D0i30p`  
H/Q)zDP  
i@L2W>{P  
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> >。 /)TEx}wk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }}1Q<puM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V}-o): dI|  
>IjLFM+U  
return l(i, j) = r(i, j); <LN$[&f#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3)SZVME1Z  
QGy=JHb  
  return ( int & )i; tvRy8u;  
  return ( int & )j; UV.9 KcN.  
最后执行i = j; 5 ZPUY  
可见,参数被正确的选择了。 x~eEaD5m%J  
$uhDBmb  
zK?[dO  
Beg5[4@  
*rT(dp!Y  
八. 中期总结 gw T,D.'Ut  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V0i$"|F+ E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wP"|$HN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F\bI6gj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w}q"y+=Z:  
=:eE!  
z?[DW*  
k)Wz b  
F DX+  
2Zip8f!  
九. 简化  H>6;I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 IIiN1 Lu,5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iZk``5tPE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: G9Tix\SpF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hc|U@G  
  +-*/&|^等 *pp1Wa7O  
2. 返回引用。 S '+"+%^tj  
  =,各种复合赋值等 k1zt|  
3. 返回固定类型。 ]5/U}Um  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GJPZ[bo  
4. 原样返回。 qCN7i&k,  
  operator, ulJYJ+CC!  
5. 返回解引用的类型。 \-ws[  
  operator*(单目) 5&= n  
6. 返回地址。 I xBO$ 2  
  operator&(单目) n4y6Ua9m{  
7. 下表访问返回类型。 %;$Y|RbmqE  
  operator[] HH@xn d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }* JMc+!9@  
  operator<<和operator>> a=VT|CX[  
yVzg<%CR^  
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。 :G/]rDtd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7g+]  
#SNI dc>9\  
template < typename Left > Fg_s'G,`  
struct value_return *PU,Rc()6  
  { J?fh3RW9  
template < typename T > l}c2l'  
  struct result_1 VTfaZ/e.  
  { q.{/{9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ][#*h`I  
} ; { ][7Np!y  
@A'1D@f#  
template < typename T1, typename T2 > N\p]+[6  
  struct result_2 5V8C+k)  
  { :9#{p^:o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l?_!eA  
} ; \RyA}P5 S  
} ; -wMW@:M_  
b)^ZiRW``  
u?Mu*r?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $OoN/^kv  
wQB{K3  
下面我们来剥离functor中的operator() N2s%p6RMPD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6'! {0 5=m  
=2)t1 H  
return l(t) op r(t) s/H"Ab  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3eP0v  
return op l(t) W+C_=7_  
return op l(t1, t2) 8;&S9'ci  
return l(t) op Vp"Ug,1  
return l(t1, t2) op x]cZm^  
return l(t)[r(t)] 8lSn*;S,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /C2f;h(1  
WTs[Sud/  
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: G11.6]?Gg  
单目: return f(l(t), r(t)); -8 =u{n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N@a'd0oTd  
双目: return f(l(t)); |ZlT>u  
return f(l(t1, t2)); 166c\QO  
下面就是f的实现,以operator/为例 /Py>HzRE:  
g~:(EO(w  
struct meta_divide C-^%g [#  
  { Z1&GtM  
template < typename T1, typename T2 > [Fj+p4*N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M 8j(1&(:  
  { zTT  
  return t1 / t2; | 8Egw-f  
} MYSc*G  
} ;  )\\V s>9  
h21(K}  
这个工作可以让宏来做: kDl4t]j  
Zbh]SF{3F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #_\MD,(  
template < typename T1, typename T2 > \ q,JA~GG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C;:L~)C@t  
以后可以直接用 aX'g9E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [*{\R`M  
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 ^H6d; n  
(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。。。) #Y>%Dr&  
VSpt&19  
wW! r}I#  
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 X+E\]X2  
Dke($Jr{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V0 +k3H  
class unary_op : public Rettype 6aZt4Lw2\  
  { yki51rOI*  
    Left l; 3_*Xk. .d  
public : Etc?;Z[F#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %i -X@.P  
^lc}FN  
template < typename T > :`u&TXsu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K[>@'P}y  
      { Ld3Bi2d|  
      return FuncType::execute(l(t)); lH@E%  
    } }A)36  
0Q- Mxcj  
    template < typename T1, typename T2 > ENx@Ex  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f,HzrHax  
      { QJIItx4hE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y(3c{y@~X  
    } Ma=6kX]  
} ; }vUlTH  
q?-3^z%u  
ncJFB,4  
同样还可以申明一个binary_op feI[M;7u  
Z~phOv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FO(0D?PCR  
class binary_op : public Rettype %6IlE.*,  
  { 7l#2,d4  
    Left l; <\d|=>;  
Right r; $,e?X}4  
public : )y/DGSd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f{^M.G@  
k#Ez  
template < typename T > <K#'3&*$s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "H="Ip!s  
      { x !:9c<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !` M;#  
    } 3q|cZQK!1  
>4|c7z4  
    template < typename T1, typename T2 > lKV\1(`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jq("D,  
      { ,v}?{p c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XHZ: mLf  
    } Q%n{*py  
} ; +r-dr>&H@  
Rg?{?qK\K  
S\3AW,c]w  
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 l4mUx`!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b%[ nB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WE.$at{*h  
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。 y  KYP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $vTAF-~Ql  
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。。。 $\,BpZ }3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W`Q$t56  
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) b$goF }b'g  
下面是修改过的unary_op };"+ O  
'Uko^R)(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zD)IU_GWa  
class unary_op T}t E/  
  { o4/I1Mq  
Left l;  z _O,Y  
  2 ]V>J  
public : LmXF`Y$  
k'@7ZH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p2Dh3)&  
U R1JbyT  
template < typename T > <}EV*`w4  
  struct result_1 ~MhgAC  
  { ]>)u+|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qY$*#*Q  
} ; hgweNRTh!  
.# 6n  
template < typename T1, typename T2 > c Pq Dsl3  
  struct result_2 X-)RU?  
  { fO^e+M z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cBLR#Yu;O5  
} ; 4{;8:ax&w  
([,vX"4  
template < typename T1, typename T2 > {Ax)[<i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 29Gwv  
  { :DdBn.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _{LN{iqDv  
} k_D4'(V:b  
4<G?  
template < typename T > 7Wwp )D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~A`&/U  
  { (C`FicY  
  return OpClass::execute(lt(t)); O{k89{  
} [=F>#8=  
gppBFS  
} ; bp]^EVx  
t&GA6ML#s  
9VoDhsKk  
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 `z|= ~  
好啦,现在才真正完美了。 4F05(R8k  
现在在picker里面就可以这么添加了: mje<d"bW  
jM5_8nS&d  
template < typename Right > E rop9T1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @br@[RpB  
  { ?HrK\f3wWO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lLuID  
} de> ?*%<  
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。 =X-^YG3x  
P?9nTG  
]y3pE}R  
#TMm#?lC  
9=t#5J#O  
十. bind , CJAzGBS  
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。 4. 1rJa  
先来分析一下一段例子 [YC=d1F5  
9$7&URwSDI  
&/Eg2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lw*;tL<,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9[cp7 Rcb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fCgBH~w,9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eeuZUf+~]  
我们来写个简单的。 [Q4_WKI0T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q)09]hP[Xj  
对于函数对象类的版本: j*uXB^ 4  
)^4ko  
template < typename Func > 3gb|x?  
struct functor_trait x|]\1sb"  
  { B\Xh 3l]+j  
typedef typename Func::result_type result_type; 2Y400  
} ; >(hSW~i~  
对于无参数函数的版本: N>+P WE$  
8g\wVKkTQp  
template < typename Ret > pv$mZi4i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uxWFM $  
  { V,V*30K5  
typedef Ret result_type; 6}ce1|mkg/  
} ; 41u*w2j  
对于单参数函数的版本: 1hl]W+9  
B\\6#  
template < typename Ret, typename V1 > Lp_$?MCD.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B?+ .2  
  { {jvOHu  
typedef Ret result_type; EE+`i%  
} ; UQ/qBbn  
对于双参数函数的版本:  s[3e=N  
$:Rn;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FY$fV"s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gX[|;IZ0o  
  { )FRM_$t  
typedef Ret result_type; bF*NWm$Lf  
} ; h@=7R  
等等。。。 wZ#Rlv,3Wa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rj^7#,993  
m9Ax\lf  
template < typename Func > OFA{ KZga  
struct func_return  3P1&;  
  { ~ |6dH  
template < typename T > :M06 ;:e  
  struct result_1 (ab{F5  
  { !BDUv(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7KU~(?|:h  
} ; 7c-Gm R2  
iZaeoy  
template < typename T1, typename T2 > @}WNKS&m  
  struct result_2 blGf!4H  
  { *I0Tbc O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J1bA2+5.*e  
} ; %?bcT[|3  
} ; u_PuqRcs  
0n.S,3|  
f|U0s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 baee?6  
+iy7e6P  
template < typename Func, typename aPicker > Zmf'{tT5  
class binder_1 $$hv`HE^l  
  { Ur^j$B}  
Func fn; hrbo:8SL  
aPicker pk; Ow3P-UzU3  
public : p,F^0OU2}:  
D==Mb~  
template < typename T > A3HF,EG  
  struct result_1 {XgnZ`*  
  { k@V#HC{t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,_D" ?o  
} ; h>alGLN>  
1G;8MPU  
template < typename T1, typename T2 > %K(0W8&  
  struct result_2 1j0-9Kg'  
  { z>;$im   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H6 &7\Wbk  
} ; mffIf1f  
_tAQ=eBO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &-%X:~|:X  
P}V=*g  
template < typename T > |9Yi7.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M"{uX  
  { !"Q}R p  
  return fn(pk(t)); _n"Ae?TP  
} fj>C@p  
template < typename T1, typename T2 > 09S6#;N&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;;Ds  
  { {fV}gR2  
  return fn(pk(t1, t2)); :m'+tGs  
} vMla'5|l  
} ; NOt@M  
T@[!A);  
f?56=& pHY  
一目了然不是么? K=?VDN  
最后实现bind ]XeO0Y  
FB:<zmwR  
#z!^ <,  
template < typename Func, typename aPicker > aRJcSV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jq ]:<TQ  
  { ZDx@^P y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hXn3,3f3oZ  
} YE}s  
4=Gph  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w!SkWS b,~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l&$$w!n0w  
T[?6[,.  
十一. phoenix PUdM[-zjh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M2@b1;  
W `z 0"  
for_each(v.begin(), v.end(), M+`H g_#Q  
( xd-XWXc  
do_ 9}29&O  
[ )US:.7A[.  
  cout << _1 <<   " , " 2+o |A  
] 1tMQqI`N  
.while_( -- _1), !k&Q 5s:  
cout << var( " \n " ) 1l8Etp&<  
) 7v7G[n  
); _:`!DIz~9}  
}fR,5|~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: nZy X_J,Vd  
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 sC"}8+[)S3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %XTcP2pRJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CHJ> {b`O  
Pw0Ci  
8|Y.|\  
template < typename Cond, typename Actor > "YU{Fkl#j  
class do_while |=a}iU8  
  { J#2!ZQE 3  
Cond cd; ? 1*m,;Z  
Actor act; :-`7Q\c}  
public : r\`+R"  
template < typename T > up '  
  struct result_1 o*g|m.SjL  
  { $2~\eG=u H  
  typedef int result_type; &PWB,BXv  
} ; <plC_{Y:wu  
D]s]"QQ8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M$Zo.Bl$(  
,)!u)wz  
template < typename T > (Y% Q|u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qT:zEt5  
  { \C^;k%{LV  
  do RW$:9~  
    { e`>{$t  
  act(t); z*$q8Z&7rg  
  } ,m<H-gwa  
  while (cd(t)); mqff]m  
  return   0 ; K+=+?~  
} >wHxmq8F5<  
} ; (b,[C\RBF  
W5L iXM  
t*<#<a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I zbU)ud  
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。 eM7Bc4V  
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。 `#-P[q<v-  
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。 sbj(|1,ac  
下面就是产生这个functor的类: 2F#q I1  
bI.t <;  
^D`v3d  
template < typename Actor > Mb1t:Xf^g  
class do_while_actor `+:.L>5([  
  { !HeSOzN  
Actor act; ^u}L;`L  
public :  7R#+Le)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *+'2?*  
(+<1*5BEkT  
template < typename Cond > E37<"(;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @+F4YJmB?l  
} ; S [h];eM  
%?^6).aEK  
Eodn/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sVk$x:k1M  
最后,是那个do_ 54-#QIx|  
 Uo12gIX  
<GHYt#GIZ+  
class do_while_invoker [[d(jV=*  
  { @~c6qh  
public : RB* J=  
template < typename Actor > /2EHv.e `  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1i:|3PA~  
  { jcNT<}k C  
  return do_while_actor < Actor > (act); Uy ?  
} ;w|b0V6  
} do_; ]lw|pvtd  
.h&k jD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;$Y4xM`=m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ")O`mXg-  
最后来说说怎么处理break和continue VhjM>(  
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。 joKIrS0y  
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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