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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -$!`8[fM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |MY6vRJ(  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, POdk0CuX  
HeCQF=R  
B0T[[%~3M  
:$lx]  
  class filler )<nr;n  
  { e/'d0Gb-  
public : h/W@R_Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wz3BtCx  
} ; Ox#%Dm2  
^&>(_I\w.6  
UEbRg =6  
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: RBd{1on  
6lpfk&  
;9MsV.n  
OQIQ   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bsO78a~=P  
Ii_X^)IL(  
fH-V!QYGF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TL lR"L5  
#8H  
Ze[ezu  
(sSMH6iCif  
二. 战前分析 GSj04-T"  
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。 sN.h>bd  
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 4 IuQQ  
C(qqGK{  
uU=O0?'zq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a*@ 6G  
  /* --------------------------------------------- */ f^z/s6I0  
vector < int *> vp( 10 ); S4508l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YtI 2Vr/9  
/* --------------------------------------------- */ 7vax[,a I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `uo'w:Q  
/* --------------------------------------------- */ G'T/I\tB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F$T@OT6  
  /* --------------------------------------------- */ o[pv.:w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Aq+t&-BCX  
/* --------------------------------------------- */ {P ZN J 2~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {L^b['h@  
K"B2 SsC  
\q(DlqTqs  
H}5zKv.T  
看了之后,我们可以思考一些问题: k\rzvo=U  
1._1, _2是什么? Rl@k~;VV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xrd@GTaI  
2._1 = 1是在做什么? {W*_^>;K  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H.cN(7LXm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G41 gil6k  
[9| 8p$  
{eo4J&as  
三. 动工 N'[bA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jp?;8rS3  
*<Yn  
/<,LM8n  
@LZ'Qc }@  
template < typename T > O CIWQ/ P  
class assignment Vf<VKP[9K  
  { 0EiURVX  
T value; oU[Ba8qh  
public : y8=p;7DY  
assignment( const T & v) : value(v) {} s8 S[w   
template < typename T2 > jSNUU.lur  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } szW_cjS  
} ; PEqO<a1Z8  
~$xLR/{y  
WxwSb`U|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _EMq"\ND  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -v"\WmcS  
F/GfEMSE  
/;>U0~K  
K8xwPoRL  
  class holder G&8)5d[  
  { KZ_d..l*W  
public : ,Yx"3i,  
template < typename T > VQA}!p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |L|)r)t  
  { CGmObN8~'F  
  return assignment < T > (t); M\\t)=q  
} ;o* n*N  
} ; 1haNca_6,  
mRVE@ pc2X  
XwWp4`Fd  
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: n-iy;L^b  
bV|(V>  
  static holder _1; oj\av~cI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ti6\~SY  
v[4A_WjT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $ qOV#,@  
而不用手动写一个函数对象。 |Yq0zc!  
C/AqAW1  
m]LR4V6k|  
" o.V`Bj  
四. 问题分析 {@j0?s  
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。 N0A PX4j  
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。 1NJ,If]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [4Tiukk(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5cLq6[uO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  Z|zyO-  
`-qRZh@E  
五. 问题1:一致性 ACQbw)tiv}  
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?| OT-!n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m=;0NLs4  
Mle@.IIT  
struct holder oJ|8~:)  
  { (Ic{C5'  
  // %tx~CD  
  template < typename T > MR8\'0]  
T &   operator ()( const T & r) const z@@w?>*  
  { "XQj ~L  
  return (T & )r; K5X,J/n  
} O7r<6(q(  
} ; 9[.vtk\iyH  
a3}#lY):  
这样的话assignment也必须相应改动: GMc{g  
|.kYomJ   
template < typename Left, typename Right > Hj&mwn]  
class assignment pPr/r& r  
  { !YUMAp/  
Left l; #XSs.i{  
Right r; cH$zDm1  
public : />1Ndj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (S ~|hk^  
template < typename T2 > 43_;Z| T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j TVh`d< N  
} ; :|%dV}j  
NyHHK8>  
同时,holder的operator=也需要改动: Z:F5cXt<  
%C&HR2  
template < typename T > `LD#fg*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8S;]]*cD~  
  { ;O8Uc&:P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m e\S:  
} G)qNu}  
+<cvyg5U  
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。 8NY $Iw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9rhIDA(wc  
N^,@s"g  
return l(rhs) = r; kz4d"bTb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %3v:c|r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L`"PaIMz  
<PBrW#:'  
template < typename Tp > "zU}]|R  
class constant_t 1<Vc[p&  
  { HK~uu5j  
  const Tp t; ^a9v5hu  
public : D$k<<dvv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >:5^4/fo*  
template < typename T > Vs>/q:I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UsT+o  
  { ?sF<L/P0 F  
  return t; !@ERAPuk  
} ;Dl< GW3<  
} ; "T>74bj_|Q  
{/f\lS.5g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FmU>q)  
下面就可以修改holder的operator=了 8u+FWbOl]  
B o@B9/ABv  
template < typename T > }1EfyR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UzLe#3MU  
  { hAHZN^x&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X^L)5n+$X  
} z$'_ =9yZ  
ZY%]F,Y  
同时也要修改assignment的operator() ,,*i!%Adw  
}%j@%Ep[  
template < typename T2 > k_A.aYe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1UR ;}  
现在代码看起来就很一致了。 [3Qu @;"&  
mDn*v( f  
六. 问题2:链式操作 R-v99e iN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^:JZ.r  
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。 F"7dN*7  
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。 $s]c'D)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3Q-i%7l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oBVYgv)  
OG\TrW-ug  
template < typename T > vIk;x  
struct result_1 UNc!6Q-.  
  { vfW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *0 y|0J+ 0  
} ; }=kf52Am,}  
SG6@Rn*^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A]VcQ_e  
C)2Waj}  
template < typename T > JaC =\\B  
struct   ref .gPE Qc+D  
  { #N`~. 96  
typedef T & reference; zP\n<L5  
} ; idL6*%M  
template < typename T > 3`9H  
struct   ref < T &> !L3M\Q0  
  { cE7xNZ;Bh  
typedef T & reference; FB<#N+L\  
} ; 'B;aXy/JC  
>BC?% |l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oH/6  
j(j o8  
template < typename T > ;F)g r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'jv[Gcss3L  
  { eT??F  
  return l(t) = r(t); [<~1.L^I  
} W}6(;tI  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 bv&A)h"S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }t4?*:\  
{3RY4HVT?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `N 0Mm7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'n> ,+,&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Lt+*!;m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 - i``yf?P  
最后的布局是: "zSi9]j  
                Add &Nx'Nq9y  
              /   \ P 19nF[A  
            Divide   5 E|u#W3-:  
            /   \ &m=Xg(G~c  
          _1     3 }{Y)[w#R  
似乎一切都解决了?不。 <I.anIB:U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m2o*d$Ke  
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。 klC;fm2C  
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: :Mz$~o<  
S1Q2<<[  
template < typename Right > \79KU   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const voRr9E*n  
Right & rt) const cP[3p :  
  { *2O4*Q1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F.P4c:GD  
} !;'. mMO&%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -!E))|A  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g?V>+oMx  
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。 nBs%k!RR  
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。 qx0RCP /s  
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。 vywd&7gK  
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? Do@:|n  
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:  SJY<#_b  
R["2kEF  
template < class Action > 5m,{?M`  
class picker : public Action )zK`*Fa az  
  { =ogzq.+|  
public : .k5 TQt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }V.Wp6"S   
  // all the operator overloaded ZA@QP1  
} ; b&.j>=  
4am`X1YV#  
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。 ]^,<Ez  
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: rM6^pzxe  
(g2?&b iuz  
template < typename Right > K5U=%z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0RY{y n3  
  { JZ6{W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a/ !!Y@7  
} VO ^ [7Y  
~YO-GX(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /60 `"xH  
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。 X+;F5b9z  
xEBiBsk d  
template < typename T >   struct picker_maker 6 W/S?F~{  
  { @-dM'R6C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q+/:5Z C  
} ; {~DYf*RZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d#:&Uw  
  { @MIBW)P<  
typedef picker < T > result; jRN*W2]V  
} ; 0ra VC=[  
UkrqHHpy  
下面总的结构就有了: ]_NN,m>z  
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。 "oZ]/(  
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。 |He,v/r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j.MpQ^eJ7  
至此链式操作完美实现。 8%s ^>.rG  
eCB(!Y|  
a p-\R  
七. 问题3 $"[1yQ<p  
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+pL2BA  
mIVnc`3s  
template < typename T1, typename T2 > X%W_cb2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O@[c*3]e  
  { |fdr\t#'~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fII;t-(x  
} t ?8 ?Ok  
dj*%^cI  
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: }IvJIr  
;\7TQ9z  
template < typename T1, typename T2 > 6'y+Ev$9  
struct result_2 }49X  N  
  { ~S}>|q$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6zs&DOB  
} ; %&KJtKe  
$,ev <4I&  
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? {GDMix  
这个差事就留给了holder自己。 (j8tdEt  
    ?(GMe>  
WTPp/Nq'  
template < int Order > GSg|Gz""J0  
class holder; /0QGU4=  
template <> dw,Nlf~*0  
class holder < 1 > 2SU G/-P#  
  { Q\G8R^9j p  
public : Izq]nR  
template < typename T > Mw!?2G[|  
  struct result_1 [ P\3XSR  
  { Eq zS={Olj  
  typedef T & result; J{' u  
} ; 5VIpA  
template < typename T1, typename T2 > A0.) =q  
  struct result_2 2UY0:y  e  
  { V^aX^;  
  typedef T1 & result; ! *\)7D  
} ; 0gPz|v>z  
template < typename T > v 1Yf:c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cSCO7L2E18  
  { .58>KBj(  
  return (T & )r; ,>CFw-Nxu  
} RWmQP%A}aw  
template < typename T1, typename T2 > )#[?pYd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]xQPSs_  
  { ,Iq+v  
  return (T1 & )r1; :$d3}TjsA+  
} R`ajll1  
} ; =O~1L m;  
2%0z PflT  
template <> v :]y#y  
class holder < 2 > 7uJy<O  
  { kXS_:f;M  
public : lZCvH1&"  
template < typename T > ,p\^n`A32  
  struct result_1 2|F.JG^  
  { dT8m$}h9  
  typedef T & result; M= !Fb  
} ; Mt)~:V+:  
template < typename T1, typename T2 > 8'J> @ uW  
  struct result_2 [oOZ6\?HB  
  { P(G$@},W  
  typedef T2 & result; B9|!8V  
} ; L*bUjR,C  
template < typename T > zR h1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fV*x2g7w  
  { Ous[{"-J  
  return (T & )r; s]`&9{=E  
} \1D~4Gz6}  
template < typename T1, typename T2 > %j=dKd>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d.tjLeY  
  { p?X.I]=vRv  
  return (T2 & )r2; i;xH  
} BZEY^G  
} ; /s& xI  
QlI g'B6  
p3I{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )0`;leli  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  =IV_yor  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ])}{GW  
9'3%%o  
return l(i, j) = r(i, j); w[\*\'Vm0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wl^bvHG  
4XK*sR0-`  
  return ( int & )i; &W fs6g  
  return ( int & )j; <&TAN L  
最后执行i = j; iZ#dS}VlJ  
可见,参数被正确的选择了。 Zoj.F  
:gDIGBK,  
0trVmWQ8  
QE}S5#_"  
Da1BxbDeI  
八. 中期总结 =[(1u|H 9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DbJ:KQ!*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .g DWv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4][m!dsU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t5N@ z  
84)$ CA+NX  
3v;o`Em&  
??12 J#  
~\4l*$3(^  
)v;>6(  
九. 简化 AuUT 'E@E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w_pEup\`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4>>{}c!nf  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: '|&}rLr:+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w{)*'8oCB  
  +-*/&|^等 f!ehq\K1k  
2. 返回引用。 3  8pw  
  =,各种复合赋值等 kt%9PGw  
3. 返回固定类型。 soW.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7&XU]I  
4. 原样返回。 %!%3jo0t  
  operator, +oBf\!{cW  
5. 返回解引用的类型。 r4dG83qg  
  operator*(单目) "RuJlp  
6. 返回地址。 i;lzFu )G  
  operator&(单目) |vz< FR6  
7. 下表访问返回类型。 _IOeO  
  operator[] &+6XdhX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t&:'A g.G  
  operator<<和operator>> 6@g2v^ %  
]Rohf WHX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o,9E~Q'`{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H`]nY`HYg  
hJ.XG<?]$  
template < typename Left > 0vmMNF  
struct value_return cy*Td7)/  
  { >Mj :'  
template < typename T > Ks@S5:9sp  
  struct result_1 *!%y.$\cE  
  { K6~N{:.s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ??=CAU%\  
} ; /ivt8Uiw  
,,mkB6;  
template < typename T1, typename T2 > O^G/(  
  struct result_2 l*uNi47|  
  { qd~)Ya1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \.myLkm  
} ; b')CGqbbmT  
} ; H)t YxW  
<%hSBDG!x  
#6fp "  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H&E c *MT  
l -_voOP  
下面我们来剥离functor中的operator() | ctGxS9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "p.MJxH  
.x$+R%5U  
return l(t) op r(t) J6Hw05%0=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) . l RW  
return op l(t) ] M "{=z  
return op l(t1, t2) 5!}xl9D  
return l(t) op :y!e6  
return l(t1, t2) op 8wwqV{O7  
return l(t)[r(t)] Yfk[mo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] af\>+7x93  
;5=J'8f  
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: "uN JQ0Y  
单目: return f(l(t), r(t)); LT!B]y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xw`vf7z*  
双目: return f(l(t)); @cAv8i K  
return f(l(t1, t2)); );}k@w fw)  
下面就是f的实现,以operator/为例 mj[PKEdkB  
+c/am``  
struct meta_divide )b"H]"  
  { r^ S 4 I&  
template < typename T1, typename T2 > gQ.yNe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Wd~aSz9  
  { x8.7])?w  
  return t1 / t2; ~IZ'zuc  
} ->6 /L)  
} ; zHG KPuk'  
Wd_bDZQ  
这个工作可以让宏来做: OZ&J'Y  
-LzHCO/7(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rK)So#'  
template < typename T1, typename T2 > \ M A}=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T.d+@ZV<#  
以后可以直接用 Q7&Yy25   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T2Z;)e$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 ]G1{@r)  
(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。。。) apF!@O^}y  
AW&HWc~A  
I7 pxi$8f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _Z.lr\  
;E(gl$c:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WSn^P~vC  
class unary_op : public Rettype h/5n+*x(  
  { Fo3[KW)8I  
    Left l; SOE#@{IXBa  
public : a)MjX<y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )W:`Q&/G  
YM 0f_G=  
template < typename T > ?Vb=W)Es  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xYc)iH6&  
      { -6;0 x  
      return FuncType::execute(l(t)); Z}T<^  F  
    } L^KGY<hp4  
pM@|P,w {  
    template < typename T1, typename T2 > |]RV[S3v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pAtHU(}  
      { a~Sf~ka  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8*6vX!Z|  
    } DOaEz?2)  
} ; Vs]+MAL  
$/}*HWVZ  
lzBy;i  
同样还可以申明一个binary_op Ht5 %fcD  
? 1?^>M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PYkcGtVa_  
class binary_op : public Rettype k[6@\D-  
  { z) yUBcq  
    Left l; A5!j rSyv  
Right r; :J@q Xa  
public : muQH!Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z=sy~6m+v  
$R2T)  
template < typename T > ta> g:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dp6]!;kx  
      { gd]vrW'wj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2*vOo^f  
    } VjtI1I  
}IC$Du#  
    template < typename T1, typename T2 > r[vMiVb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X, <&#l  
      { W=j/2c/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @X>k@M  
    } ^b~&}uU  
} ; ;o,t *  
b3wE8Co  
$)mq  
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 t LdBnf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a^'1o9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $yIcut7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 VQZ3&]o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F8;M++  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TYw0#ZXo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g^NdN46%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5~<> h~yJ  
下面是修改过的unary_op )-Zpr1kD  
DifRpj I-0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N;>>HN[bBP  
class unary_op fGcAkEstT!  
  { d@b0z$<s  
Left l; 9bPQD{Qb  
  Fm3-Sn|Po  
public : CM>/b3nOW  
Dj;h!8t.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >MUwT$szs  
V`TXn[7  
template < typename T >  @es}bKP  
  struct result_1 ?;0=>3p*0  
  { = PqQJE}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hQ i[7r($8  
} ; y%|nE((  
&O#a==F!(  
template < typename T1, typename T2 > yv 9~  
  struct result_2 n]}+ :  
  { UIvTC S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n4 KiC!*i0  
} ; -WB? hmx  
QBR9BR  
template < typename T1, typename T2 > )?%FU?2jrn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R$K.;  
  { 7,!Mmu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =jkC]0qx  
} aj20, w  
R)I 8 )  
template < typename T > X8ev uN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 82~UI'f \  
  { vPR1 TMi>  
  return OpClass::execute(lt(t)); #KXazZu"  
} Y6`9:97  
r9uY ?M  
} ; Gs7mO  
% rdW:  
 ^OI  
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 -fj;9('YJ  
好啦,现在才真正完美了。 CJJ 1aM  
现在在picker里面就可以这么添加了: =9\=5_V  
4(R O1VWsb  
template < typename Right > a)(j68c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +N5G4t#.  
  { @I]uK[qd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]"dZE2!  
} H#E   
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。 gu/eC  
Gu V -[  
doFp53NhV  
%Wom]/&,'  
1i_~ZzX8  
十. bind N$/{f2iC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 A%"XNk  
先来分析一下一段例子 s C e7ni  
)"WImf:*  
T5z %X:VD(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bt Bo%t&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6[69|&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y`E2IE2o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L(PJ9wjkD  
我们来写个简单的。 1UJ(._0hR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vPi\ v U{  
对于函数对象类的版本: +LQ2To  
#"O9\X/B  
template < typename Func > O!d^v9hM,  
struct functor_trait x-nwo:OA  
  { 9'3bzhT$  
typedef typename Func::result_type result_type; +DF<o U~  
} ; `tVBV :4\  
对于无参数函数的版本: -v&Q 'a  
MCurKT<pQ  
template < typename Ret > 1ScfX\ F=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BNyDEFd  
  { nv{ou [vQ  
typedef Ret result_type; MQQiQ 2  
} ; $B~a*zZ7  
对于单参数函数的版本: CUnZ}@?d  
H5,{Z  
template < typename Ret, typename V1 > z Rz#0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8!3+Obj  
  { @IB8(TZ5I  
typedef Ret result_type; "3Dvc7V  
} ; VDPqI+z  
对于双参数函数的版本: %saTyF,  
Fy`VQ\%7t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CLQ\Is^]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Yl&eeM  
  { 5>j,P   
typedef Ret result_type; k|BY 7C  
} ; n j; KnZ  
等等。。。 n >xhT r<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V3yO_Iqa  
D@[$?^H  
template < typename Func > x)BG%{h  
struct func_return IB}.J,=  
  { n-Dr/c4  
template < typename T > 1Lqs>*  
  struct result_1 6:v8J1G(<  
  { i/C#fIB2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O~">-'f  
} ; klT6?'S  
aMm`G}9n  
template < typename T1, typename T2 > 2YuaPq/  
  struct result_2 2EG"xA5%  
  { bkmX@+Pe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )09_CC!a  
} ; ksu:RJ-  
} ; /iy2j8: z  
/J/r62  
HZ[&ZNTa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %- %/3  
\Vm{5[:SA  
template < typename Func, typename aPicker > xdYjl.f  
class binder_1 QdUl-(  
  { 2J9eeN  
Func fn; S]<G|mn,  
aPicker pk; hh+GW*'~  
public : ~>>o'H6  
tI.(+-q  
template < typename T > GS8,mQ8l*l  
  struct result_1 bCd! ap+#  
  { Qyt6+xL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8uyVx9C0  
} ; u+(e,t  
3i >$g3G  
template < typename T1, typename T2 > ],H%u2GE_  
  struct result_2 J#Bz )WmR  
  { GZI[qKDfB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aFIet55o  
} ; #g~~zwx/N  
@{+*ea7M(`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u>k;P UH4  
 ynZ!  
template < typename T > /I[cj3}{+f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tHJ1MDw'  
  { vk{4:^6.TV  
  return fn(pk(t)); kZUuRB~om  
} @VxBURZ?  
template < typename T1, typename T2 > g=i|D(".  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {[r'+=}l\S  
  { [C771~BL>  
  return fn(pk(t1, t2)); d[TcA2nF  
} ,LcMNPr  
} ; C$ZY=UXz!T  
H#w?$?nIWu  
5wGyM10  
一目了然不是么? H{yPi7 P  
最后实现bind hzKfYJcQ|  
"_?^uymw  
S'ikr   
template < typename Func, typename aPicker > 7-^df0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <408lm  
  {  ~ikTo -  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I62Yg p$K  
} P-+^YN,  
fK4laDB TO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >z[d ~  
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。 2GZUMXK  
HL88  
十一. phoenix m#8}!u&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bu 6t3  
Bm~>w`1wK  
for_each(v.begin(), v.end(), I,  
( !Y\hF|[z  
do_ HnOF_Twq  
[ /Zm@.%.  
  cout << _1 <<   " , " <a$cB+t  
] YRC`2)_'  
.while_( -- _1), NA0hQGN}  
cout << var( " \n " ) ry7(V:ic  
) K.X% Q,XD  
); Dt r'X@U  
5O*+5n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: i>!f|<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R^PQ`$W 'R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NiyAAw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \7og&j-h  
K32eZv`T7  
QFX|ZsmK  
template < typename Cond, typename Actor > rbP.N ?YU%  
class do_while vo0[Z,aH5  
  { Q{$2D&  
Cond cd; )dlt$VX  
Actor act; f5sk,Z  
public : (8H^{2K~  
template < typename T > L G=Q  
  struct result_1 @]2cL  
  { Crww\#E;  
  typedef int result_type; fF *a/\h %  
} ; @|d|orMC  
9k$uo_i'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} { ET+V  
:;7qup  
template < typename T > /iukiWeW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F,lQj7  
  { lzw r]J%|?  
  do [2&Fnmjk}X  
    { ]+@b=J2b  
  act(t); lJU[9)Q_  
  } i$%V)pH~F  
  while (cd(t)); ;dPLi4=o  
  return   0 ; cuSXv)  
} i<@|+*>M  
} ; Z/_RQ q   
TcGxm7T  
,u\M7,a^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @Z|cUHo  
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。 A Ys<IMQ  
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。 h|jsi*4NnL  
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。 7J')o^MG  
下面就是产生这个functor的类: IHB{US1G  
?;i6eg17<  
RS$:]hxd>_  
template < typename Actor > hVR=g!e#X  
class do_while_actor X1" `0r3  
  { 'X[3y^q  
Actor act; \ wnQ[UNjP  
public : 8ALYih7"W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !5{t1 oJ  
z{tyB  
template < typename Cond > .c BJA&/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pX2 Ki^)]  
} ; a{H~>d< ?  
o3uv"# C  
2I#fwsb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mNuv>GAb  
最后,是那个do_ * .Kc-f4mP  
:uMD$zF'5  
8-+IcyUza  
class do_while_invoker -5E%f|U  
  { &&>OhH`  
public : ~j8x"  
template < typename Actor > ph3[}><6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M6g!bK2l  
  { N4$0ptz#}G  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z!hDTT  
} ;AHa|35\  
} do_; MMcHzRF  
GJH6b7I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OcIJT1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B:SzCC.B  
最后来说说怎么处理break和continue 1_yUv7uhX  
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。 Ip<STz]-  
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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