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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \}s/<Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +*]$PVAFA  
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, Cp6S2v I  
T8x)i\<  
7"!b5(4=  
'z(Y9%+a  
  class filler f\]?,  
  { <gkE,e9  
public : alaL/p{O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yi*F;V   
} ; &>,;ye>A  
K8;SE !  
Z~~6y6p  
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: 3R+% C*7  
b0{i +R  
 ?<EzILM  
si]VM_w6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Fo.Y6/}  
%8FfP5#  
(Xh <F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AafS6]y  
$^ee~v;m4  
tDX& ~1s  
pj$JA  
二. 战前分析 qk2E>  
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。 <+oh\y16  
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 \9)5b8  
Hd|[>4Z  
<l{oE? N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k&ci5MpN  
  /* --------------------------------------------- */ &zdS9e-fF  
vector < int *> vp( 10 ); ""0 Y^M2I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q!y.cyL  
/* --------------------------------------------- */ mgAjD.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'f\9'v  
/* --------------------------------------------- */ 4>*=q*<V5E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .| 4P :r  
  /* --------------------------------------------- */ 4v\HaOk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9Da{|FyrD  
/* --------------------------------------------- */ gyw=1q+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |LZ;2 i  
eiKY az  
'Qy6m'esW  
j=l2\W#}  
看了之后,我们可以思考一些问题: |nefg0`rk  
1._1, _2是什么? (,U|H`  
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。 0)oh ab  
2._1 = 1是在做什么? :y-;V  
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。 vB8$Qx\J  
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。 ,|A^ <R`  
SGWb*grt  
]<;7ZNG"Y5  
三. 动工 _z@/~M(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NfV|c~?d  
v-}f P  
d@R7b^#g  
E(~7NRRm  
template < typename T > 4&mY-N7A  
class assignment JbPkC*.  
  { dy&G~F28  
T value; ,hn#DJ)  
public :  XIInI  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7;EDU  
template < typename T2 > @]l|-xGCWn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } * ,a F-  
} ; 0= $/  
q<&1,^ A  
.4zzPD$1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jJ#D`iog5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Bl b#h  
\l GD8@,x  
sFpg  
4/ _jrZO  
  class holder ET}Z>vU}+  
  { 1K Fd ~U  
public : LYD iqOrx  
template < typename T > YSP\+ZZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]Dq6XR  
  { n _K1%  
  return assignment < T > (t); d{S'6*`D  
} c4fH/-  
} ; cp`J ep<T  
$${I[2 R)  
dn 6]qW5  
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: g *Js4  
Cbff:IP  
  static holder _1; oco,sxT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z!g$#hmL>  
mw"FQ?bJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iB)\* )  
而不用手动写一个函数对象。 ]? y~;-^  
#[ prG  
I$; `^z  
l U/Xi  
四. 问题分析 IC cr  
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。 cGV%=N^BE<  
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。 KQf WpHwfj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )> ZT{eF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n41#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d5'Q 1"{  
]o] VS  
五. 问题1:一致性 Lz 1.+:Ag  
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?| Qt.*Z;Gs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s5*4<VxQN.  
`%Ih'(ne  
struct holder VIAq$iu7  
  { EH844k8 p  
  // mjD^iu8?  
  template < typename T > _&-d0'+  
T &   operator ()( const T & r) const #}^waYAk)  
  { : @|Rj_S;  
  return (T & )r; vMz|'-rm$  
} ZXnacc~s  
} ; u "0{) ,  
al[^pPKZ  
这样的话assignment也必须相应改动: i@rtt M  
Mq0MtC6-  
template < typename Left, typename Right > ._rPM>B?  
class assignment '4'Z  
  { 0|AgmW_7 .  
Left l; yJ?=##  
Right r; PysDDU}v  
public : yQhO-jT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $ar^U  
template < typename T2 > m,HE4`g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ai<qK3!O  
} ; HYdM1s6vo  
sQgz}0_= )  
同时,holder的operator=也需要改动: zH1 ;h  
kK75(x  
template < typename T > }d. X2?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YoKE=ln7  
  { i9ySD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B#g~c<4<  
} $z$^ yjL  
$@Vn+| Ix  
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。 cSPQ NYU:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FJ0I&FyWs  
Jr5S8 c|"  
return l(rhs) = r; 9QU\J0c/  
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  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZxtO.U2  
v< P0f"GH  
template < typename Tp > UBL{3s^"  
class constant_t Z1fY' f  
  { ()aCE^C  
  const Tp t; GQ1/pys  
public : ]gBnzh.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iy~h|YK;  
template < typename T > 'w ,gYW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KS*,'hvY  
  { 5t%8y!s  
  return t; Fip 5vrD  
} ^SpQtW118  
} ; 1]/;qNEv  
iZNS? ^U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mxl;Im]!`.  
下面就可以修改holder的operator=了 y]Nk^ga:U6  
sywuS  
template < typename T > y`oj\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (utP@d^  
  { z|Y54o3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~ky;[  
} KJ+6Y9b1  
RG'iWA,9m`  
同时也要修改assignment的operator() &5y  
^}P94(oz  
template < typename T2 > (7qlp*8.s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nXn@|J&z~U  
现在代码看起来就很一致了。 3(oMASf  
AFi_P\X  
六. 问题2:链式操作 J$6WUz:?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z]B v  
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。 P^OmJ;""D  
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。 eKOEOm+  
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。 uF<34  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [)V~U?  
nT?+^Ruc  
template < typename T > 2OoANiX  
struct result_1 L(|K{vHh]  
  { 1Le8W)J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gnH {_  
} ; VzXVy)d  
4FzTf7h^  
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: 9D14/9*(dU  
~Eg]Auk7  
template < typename T > E_~e/y"-  
struct   ref CT'4.  
  { g(pr.Dw6  
typedef T & reference; (#y2R F8j  
} ; g7! LX[  
template < typename T > :fj>JF\[  
struct   ref < T &> vD8pVR+  
  { %%K3J<5  
typedef T & reference; }Nr6oUn  
} ; XncX2E4E  
 Z}t;:yhR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MiZ<v/L2  
ow'G&<0b  
template < typename T > HrE,K\^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )n)AmNpq   
  { X{x(p  
  return l(t) = r(t); ;h1hz^Wq  
} Tz)Ku  
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。 |m KohV qr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <%YW/k"o  
`<g]p-=":  
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 PPl o0R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T'}kCnp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |fKT@2(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^ ##j {h7  
最后的布局是: a]*{!V{$i  
                Add x_~_/&X5  
              /   \ WOn<JCh]  
            Divide   5 curYD~7  
            /   \ x'0_lf</ #  
          _1     3 '!A}.wF0  
似乎一切都解决了?不。 {F wvuk  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =RHtugwy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !:xycLdfUp  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: oh-EEo4,  
s[8M$YBf  
template < typename Right > )y8Myb}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gIrbOMQ7  
Right & rt) const hV~M!vFxA  
  { sg=G<50i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xxs +=.2  
} %l8!p'a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G2N0'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。 8 SU0q9X.  
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。 0uD3a-J  
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。 'Y @yW3K  
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。 S(CkA\[rz  
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? SZXSVz0j  
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: 6:wk=#w  
j_5&w Znq  
template < class Action > L*4"D4V  
class picker : public Action Gx$m"Jeq\  
  { d;<'28A  
public : F5X9)9S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} : j kO  
  // all the operator overloaded MhA4C 8  
} ; vLxaZWr  
5/Qu5/  
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。 +F q_w  
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: rrz([2E2  
l7uTk5  
template < typename Right > @k{q[6c2 n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r-YJ$/J  
  { 7vXP|8j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C[.Xi  
} f3Zf97i  
Sed 8Q-m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,vLQx\m{  
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。 EC5 = 2w<  
mxZ+r#|di  
template < typename T >   struct picker_maker {96MfhkeBv  
  { :[+8(~| za  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8H-yT1  
} ; c $r"q :\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E[#VWM I  
  { ]&H"EHC<$  
typedef picker < T > result; ;%d<Uk?  
} ; U]}FA2  
:l"B NT[/  
下面总的结构就有了: U"/T`f'H 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。 ^[.}DNR95(  
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。 Q>Klkd5(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /&|p7  
至此链式操作完美实现。 . q -: 3b  
3 1c*^ZE.  
U2?R&c;b  
七. 问题3 [-[59 H[6)  
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。 C) R hld  
y;CX )!8  
template < typename T1, typename T2 > pYzop4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dhA~Yu  
  { 2]?=\_T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,\iXZ5"R  
} 59{X;  
'm`}XGUBS  
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: . s>@@m-  
K" VcPDK  
template < typename T1, typename T2 > 5?H wM[`  
struct result_2 N@tKgx  
  { ~tWh6-:|{J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c_ncx|dUs  
} ; xDU \mfeGj  
?7V~>i8[  
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? 9#7W+9  
这个差事就留给了holder自己。 yYGs] +  
    $ c-O+~  
z/"*-+j  
template < int Order > WPsfl8@D  
class holder; Bk3\NPa  
template <> Pb;c:HeI/  
class holder < 1 > 7'e sJ)2  
  { E,tdn#_|  
public : OnE%D|Tq=  
template < typename T > q++\< \2  
  struct result_1 n_; s2,2r  
  { 5PZ!ZO&  
  typedef T & result; 0sU*3r?  
} ; :8eI_X  
template < typename T1, typename T2 > ?R)dx uj  
  struct result_2 #S9J9k  
  { {|>Wwa2e  
  typedef T1 & result; XQn1B3k+  
} ; N,K/Ya)1  
template < typename T > wH!$TAZ:Yw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j24 3oD  
  { mrRid}2  
  return (T & )r; izcaWt3 a  
} XX /s@C  
template < typename T1, typename T2 > 17?YN<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UJh;Hp:  
  { v[|W\y@H/3  
  return (T1 & )r1; 3 e'6A^#  
} hsY?og_H  
} ; Jn=;gtD- *  
2<B'PR-??y  
template <> C`t @tgT  
class holder < 2 > q 0F6MAXj  
  { fWq*Op.]c  
public : V:L%GWU  
template < typename T > gZ^Qt.6Z  
  struct result_1 QPB,B>Z  
  { ;$&\ :-6A#  
  typedef T & result; \mh #MMp  
} ; 5z 0VMt  
template < typename T1, typename T2 > G`n $A/9Q  
  struct result_2 -O\i^?lD;  
  { nyi!D   
  typedef T2 & result; tXtNK2-1  
} ; #at`7#K@  
template < typename T > MAkr9AKb,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =[]6NjKS,  
  { ciODTq?  
  return (T & )r; ko[w#j  
} u*Xp%vNe  
template < typename T1, typename T2 > & V>rq'~;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M{5AQzvs  
  { ~x8nC%qPvq  
  return (T2 & )r2; pAatv;Ex  
}  "&k(lQ4  
} ; G*+^b'7  
mTI`^e  
k2v:F  
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> >。 <7Pp98si,u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \fTQNF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !\4B.  
3:nBl?G<  
return l(i, j) = r(i, j); %\<b{x# G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^C'0Y.H S  
:+Ukwno?/  
  return ( int & )i; 1V1I[CxlX  
  return ( int & )j; 70 7( LG  
最后执行i = j; op9dYjG7  
可见,参数被正确的选择了。 /_l\7MeI  
BJUj#s0$  
D`WRy}o  
|~BnE  
{7goYzQsi%  
八. 中期总结 U)bv,{-q  
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: ,J|,wNDU!K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `Fn"QL-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [o#% Eg;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i$E [@  
T3P9  
&t9 V  
=p'+kS+  
JnsJ]_<  
oVy{~D=  
九. 简化 FoK2h!_  
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。 _F%`7j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ldjz-  
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: S/5QK(XLC)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0h@FHw2d  
  +-*/&|^等 -n05Z@7  
2. 返回引用。 C*(  
  =,各种复合赋值等 GVXdyi  
3. 返回固定类型。 G@H!D[wd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VQla.Y  
4. 原样返回。 aL;!BlU8v  
  operator, Z71m(//*}  
5. 返回解引用的类型。 e7U\gtZ.  
  operator*(单目) ^-Od*DTL  
6. 返回地址。 .}!.4J%q2  
  operator&(单目) 7_i8'(``  
7. 下表访问返回类型。 Kb?{^\FiU  
  operator[] ~'_cBJ 'XD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w95M B*N  
  operator<<和operator>> uMg\s\Z  
d5m -f/  
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。 3 39q%j$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bGWfMu=n  
hN'])[+V  
template < typename Left > Tsg9,/vXM  
struct value_return f(5(V %  
  { p +i 1sY  
template < typename T > W91yj:  
  struct result_1 |GnTRahV.  
  { uatUo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yU v YV-7  
} ; C.jWT1  
f,HUr% @  
template < typename T1, typename T2 > 1Nt &+o  
  struct result_2 K29/7A/  
  { C27:ty V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {]^Ixm-,f  
} ; W*C~Xba<  
} ; I$7eiW @  
+& r!%j7  
~18a&T:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WBE>0L  
C{}_Rb'x  
下面我们来剥离functor中的operator() @V*dF|# /  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~gfR1SE  
>c,s}HJ  
return l(t) op r(t) 'Z`7/I4&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y"JR kJ  
return op l(t) +Y%6y]8  
return op l(t1, t2) y"q aa  
return l(t) op /\8I l+0  
return l(t1, t2) op @gI1:-chB  
return l(t)[r(t)] fM;,9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \]9)%3I  
q\0/6tl_  
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: sAkr-x?+M  
单目: return f(l(t), r(t)); J$3g3%t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,S-h~x  
双目: return f(l(t)); w"^h<]b  
return f(l(t1, t2)); 9"P|Csj  
下面就是f的实现,以operator/为例 'h*jL@%TT  
p>B2bv+L  
struct meta_divide 8 t5kou]h  
  { ote,`h  
template < typename T1, typename T2 > Wgwd?@uK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  j#](Q!  
  { /v R>.'  
  return t1 / t2; ZL!u$)(V  
} c$g@3gL  
} ; 1-_r\sb  
\fA{sehdL  
这个工作可以让宏来做: 5f-b>=02  
^dQ{vL@9b9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ REUxXaN>Z  
template < typename T1, typename T2 > \ L)sgW(@2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [qYr~:`-[  
以后可以直接用 5>x_G#W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <g[z jV9p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %nZl`<M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z?axrGmg0  
5'lPXKn+L  
#4^d#Gj  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B 71/nt9  
@]@|H?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > & LE5' .s  
class unary_op : public Rettype &R94xh%@(  
  { &|hK79D  
    Left l; K;?D^n.  
public : P-@MLIC{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7zM:z,  
[xMa^A>p  
template < typename T > g*Y, .  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y?$DDD  
      { '0+*  
      return FuncType::execute(l(t)); 0t <nH%N}^  
    } N^Re  
`AJ[g>py^|  
    template < typename T1, typename T2 > b^1QyX^?:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nr!N%Hi  
      { g52a vG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L44m!%q  
    } PVCoXOqh  
} ; @R[{  
JB_fS/I  
Luq4q95]  
同样还可以申明一个binary_op a{5SOe;;  
#z `W ,^C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,erw(7}'.  
class binary_op : public Rettype / ;]5X  
  { ht3.e[%'b  
    Left l; (`P\nnb  
Right r; lPTx] =G  
public : yeo&Qz2vU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h!EA;2yGKa  
tq3Wga!5  
template < typename T > }r,\0Wm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kBu{ bxL  
      { oaoTd$/5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /R)wM#&  
    } >[}oH2oi  
hx;f/E Px  
    template < typename T1, typename T2 > mDB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V>Wk\'h  
      { \/a6h   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {MUB4-@?F$  
    } aB9!}3@  
} ; ud1M-lY\U  
.Eao|;  
\CbJU  
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 UtZ,q!sg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p9(y b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >| R'dF}  
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。 Wa_qD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NxT"A)u  
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。。。 [|}IS@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C* 7/iRe  
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) "t@p9>  
下面是修改过的unary_op 9Em#Ela  
K1B9t{T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MmuT~d/  
class unary_op )Fw/Cu  
  { _X6'u J  
Left l; &p0e)o~Ux  
  / HTY>b  
public : GD W@/oQr  
'rQ"Dc1D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A'WR!*Yt  
.g*j]!_]  
template < typename T > ]Bw0Qq F#  
  struct result_1 sDY~jP[Oa  
  { IK~&`n](>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0YeTS!*Aj  
} ; -N *L1Zj  
EY}:aur  
template < typename T1, typename T2 > em$pU*`P  
  struct result_2 /7Q|D sa  
  { %u -x9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QrZ#<{,J5  
} ; |{jT+  
Jd2.j?P=  
template < typename T1, typename T2 > s27IeF3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hsZ/Vnn`  
  { ~%TWF+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nla6QlFYn*  
} [}RoZB&I  
.6B\fr.za  
template < typename T > <g4}7l8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .R9Z$Kbq  
  { H=t"qEp  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]S|FK>U[  
} niVR!l  
!xM5 A[f  
} ; KWTV!Wxb=K  
]BQYVx/  
>ZA=9v  
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 bp1AN9~  
好啦,现在才真正完美了。 .8hI ad  
现在在picker里面就可以这么添加了: *6uccx7{  
wBPo{  
template < typename Right > D7Q+w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const En5oi  
  { [3%mNNk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iyskADS  
} s?SspuV  
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。 +^)v"@,VP  
/@os*c|je  
+SJ.BmT  
{K(mfTqm  
IG-\&  
十. bind N^^0j,  
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。 9g92eKS  
先来分析一下一段例子 2wf&jGHs  
2[E wN!IZ  
<v"o+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8;PkuJR_]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yNTd_XPL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IThd\#=  
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。 k[=qx{Osx%  
我们来写个简单的。 0lw>mxN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X/!_>@`7?  
对于函数对象类的版本: 0mw1CUx9K  
V"FQVtTx7  
template < typename Func > lame/B&nc  
struct functor_trait 'U@o!\=a  
  { yDWIflP0;  
typedef typename Func::result_type result_type; ]B8 A  
} ; 0.aXg"  
对于无参数函数的版本: ]rcF/uQJ<n  
'\Xkvi  
template < typename Ret > "S#F I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^?z%f_ri  
  { 8hRcB[F~S  
typedef Ret result_type; 1MelHW  
} ;  *kr/,_K  
对于单参数函数的版本: >rG>Bz^Pu  
Io6/Fv>!  
template < typename Ret, typename V1 > f| RmAP;X,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *Cy54Z#  
  { \l+v,ELX=  
typedef Ret result_type; _03?XUKV  
} ; 6&3,fSP  
对于双参数函数的版本: x)5}:b1B=  
dZM^?rq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jX53 owZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [^H2'&]  
  { xn8K OwX%  
typedef Ret result_type; !iXRt")  
} ; 8$00\><r  
等等。。。 -(VJ,)8t2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ul{x|R  
7]{g^g.9-  
template < typename Func > 9+.wj/75  
struct func_return nhI+xqfn  
  { L"_X W no  
template < typename T > J0G@]H  
  struct result_1 ">uN={Iy  
  { Aoa8Q E   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8tvmqe_G  
} ; ZsGvv]P  
(Wzp sDte  
template < typename T1, typename T2 > ju~$FNt8R  
  struct result_2 =w2 4(S  
  { PK*Wu<<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A2 l?F  
} ; |Q?h"5i"(  
} ; 6Z\aJ  
'o$j~Mr  
Z~'t'.=z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t;O)   
 tm1 =  
template < typename Func, typename aPicker > sEhvx +(  
class binder_1 Mk! Fy]3  
  { hU)t5/h;K  
Func fn; %Ymi,o>  
aPicker pk; fHt\KP  
public : 'K[ml ?_  
oqrx7 +0{  
template < typename T > V^~RDOSy7n  
  struct result_1 vEv kC  
  { m*0YMS>Y |  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7vRtTP  
} ;  C=D*  
1ni+)p>]  
template < typename T1, typename T2 > XcR=4q|7  
  struct result_2 ^'UM@dd?!  
  { ;$p!dI\-Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IUMv{2C  
} ; Pwh}hG1s a  
q8 v iC|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rxCzPF  
N:j 7J  
template < typename T > jP@ @<dt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j#HXuV6  
  { (m]l -Re  
  return fn(pk(t)); 8PI%Z6  
} d)%WaM%V  
template < typename T1, typename T2 > w OL,LU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '|}A /`  
  { *A-_*A  
  return fn(pk(t1, t2)); U%3N=M  
} /$^Tou/v  
} ; :X>Wd+lY:_  
Q_mphW:[  
84ij4ZYe  
一目了然不是么? tBo\R?YRs  
最后实现bind An2 >]\L  
Kda'N$|`  
mc{z  
template < typename Func, typename aPicker > !Ko2yn}6l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $5nMD=   
  { _!xrBdaJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IZVP-  
} Z |$#  
{3Inj8a=?A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1U\ap{z@  
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。 ]#0 (  
tE*BZXBlm  
十一. phoenix ||+~8z#+,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2mLZ4 r>WE  
@K;b7@4y  
for_each(v.begin(), v.end(), y r (g/0  
( y oW ~  
do_ .?}M(mL  
[ c *KE3:  
  cout << _1 <<   " , " 0U42QEG2  
] @yp0WB  
.while_( -- _1), $8^Hk xy  
cout << var( " \n " ) }'[>~&/"  
) 7QO/; zL  
); Gp%po@A&  
_^ hg7&dF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W>3S%2d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mK:gj&N7X|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JCWTB`EB>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <Iw{fj|  
96WzgHPWo  
xGs}hVlZiC  
template < typename Cond, typename Actor > fWHvVyQ.  
class do_while 17hoX4T  
  { ZTmy}@l  
Cond cd; C qd\n#d/~  
Actor act; *%xbn8  
public : @3`5(xwzm  
template < typename T > =rKJJa N  
  struct result_1 b.*LmSX#  
  { c 4z&HQd  
  typedef int result_type; %H{pU:[5*  
} ; ]r`;89:s>  
-K{R7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "vGh/sXW  
B{Q}^Mcxy  
template < typename T > <rC%$tr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U>tR:)  
  { $;v! ,>  
  do ?(ORk|)kU  
    { Zue3Z{31T  
  act(t); M}] *j  
  } Ow 0>qzTg  
  while (cd(t)); Yp\n=#$[  
  return   0 ; !y_FbJ8KC  
} 9xA4;)36  
} ; Hf4_zd  
^\}MG!l  
|E+.y&0;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZRMim6a4X  
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。 1UP {j`-K|  
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。 6_mi9_w  
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。 h<9vm[.  
下面就是产生这个functor的类: cSL6V2F  
*\ii +f-  
I`_2Q:r  
template < typename Actor > j!+jLm!l  
class do_while_actor %q5dV<X'c  
  { [,;Y5#Y[5  
Actor act; !*]i3 ,{7v  
public : sL@\,]Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SZGR9/* ^  
BX_yC=S  
template < typename Cond > ns~]a:1yh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s;A7:_z#7  
} ; a1pp=3Pd?~  
@$ 7 GrT  
@=kg K[t 9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ky2]%cw  
最后,是那个do_ )kep:-wm  
^ZMbJe%L  
rrL.Y&DTK  
class do_while_invoker FJn-cR.n  
  { o~$O$  
public :  Bx45yaT  
template < typename Actor > A]c'T T@6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nu7>G  
  { &S4*x|-C&  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fk=SkS ky  
} U7WYS8  
} do_; y[N0P0r l:  
)rEl{a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [!uzXVS3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |r~u7U\  
最后来说说怎么处理break和continue V$ZclV2:Ih  
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 {yJ)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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