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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xSq+>,b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ifmX<'(9A  
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, r]S"i$  
.EjjCE/v-  
DH.CAV  
%V(U]sbV  
  class filler 8C I\NR{x8  
  { :aD_>,n  
public : s2#}@b6'.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <co:z<^lqu  
} ; *QoQ$alHH  
~Yre(8+M  
LDDt=HEY4  
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: GMpg+rK  
$6d5W=u$H  
FWLLbL5t  
8]4W@~c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =vL >&$  
/8/N  
HrRw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S4!B;,?AxN  
}3-`e3  
&b]_#c   
j(c;r>  
二. 战前分析 p`'3Il3  
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。 r4]hcoU  
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 ~^o YPd52*  
k?_uv  
k:&B b"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]'z 5%'  
  /* --------------------------------------------- */ `a@YbuLd  
vector < int *> vp( 10 ); ];QX&";Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +t(Gt0+  
/* --------------------------------------------- */ !{A#\~,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Jn20^YG  
/* --------------------------------------------- */ 3+! G9T!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0u I=8j  
  /* --------------------------------------------- */ /@",5U#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LE g#W  
/* --------------------------------------------- */ 880T'5}S :  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qn/ 6gRLj  
[MeFj!(  
mqiCn]8G  
WT1d'@LY  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q6CVMYT  
1._1, _2是什么? +,eF(VS!  
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。 &#'.I0n  
2._1 = 1是在做什么? "[CR5q9Pr  
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。 Q776cj^L  
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。 &E-q(3-  
pc;`Fz/`7  
T~d_?UAw$  
三. 动工 UvL=^*tm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rW*[sLl3  
2Xv$  
6<YAoo  
sTxbh2  
template < typename T > mwF{z.t"  
class assignment !" @<!  
  { =V:Al   
T value; <{z-<D;  
public : N\fj[?f[  
assignment( const T & v) : value(v) {} -e_pw,5c '  
template < typename T2 > }?9A:&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]5e|W Q>*X  
} ; Hr*xAx  
2xv[cpVi  
Q|7m9~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j!IkU}*c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &HqBlRo  
|zy` ]p9  
z:A_  
:VX2&*  
  class holder $]J<^{v  
  { s =<65  
public : a@C}0IP)  
template < typename T > 0*KL*Gn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QH kjxj  
  { O*>`md?MH  
  return assignment < T > (t); perhR!#J  
} 9e;:(jl^  
} ; eo&G@zwN   
 $kxu-  
m=60a@o]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g2YE^EKU~  
4UMOC_  
  static holder _1; z7&m,:M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =RHIB1  
xN!In-v[j;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xj<xen(  
而不用手动写一个函数对象。 e[db?f2!  
JcC2Zn6  
7MhaLkB_6  
a._>?rVy  
四. 问题分析 vJ>o9:(6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &_'3(xIO  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~e686L0j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JHJ]BMm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3.h0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m~gcc  
?BU?c:"f  
五. 问题1:一致性 oKPG0iM:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8k^1:gt^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~bgM*4GW  
6|1*gl1_LD  
struct holder `6v24?z  
  { Tzfk_h3hE  
  // -(zw80@&  
  template < typename T > i({MID)/_  
T &   operator ()( const T & r) const ^$y`Q@-9  
  { USKC,&6&}  
  return (T & )r; *,,:;F^  
} hcR^?  
} ; }-p-(  
%Lp#2?*  
这样的话assignment也必须相应改动: +^[SXI^JaJ  
{]O.?Yru?  
template < typename Left, typename Right > pbG v\S F  
class assignment Xv xrz{  
  { %Ybr5$_  
Left l; rE?B9BF3O  
Right r; n]3Z~HoZ  
public : :#=B wdC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m" ]VQnQ  
template < typename T2 > zRB LkrC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a@! O}f*  
} ; a#&\65D  
$v=(`=  
同时,holder的operator=也需要改动: Ib"fHLWA^!  
Cjj(v7[E  
template < typename T > A%~t[ H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Li\b ,_C  
  { jOL=vG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9jllW[`2F  
} \\Nt^j3qR  
0RN7hpf&`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 SU(J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xN6}4JB  
fbkAu  
return l(rhs) = r; f 2k~(@!h  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 G9CL}=lJ,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M%5_~g2n'\  
[o.#$(   
template < typename Tp > 8]WcW/1r !  
class constant_t F`.W 9H3  
  { i1!Y {  
  const Tp t; 0,6! 6>BOT  
public : B. #-@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >bg{  
template < typename T > hfs QAa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bUc ++M  
  { hPt=j{aJ%<  
  return t; ^CB@4$!   
} PrF('PH7i  
} ; 3lgD,_&  
x6Q_+!mnk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \psO$TxF=  
下面就可以修改holder的operator=了 fF. +{-.  
+B4i,]lCx  
template < typename T > Rd|^C$6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J$ &2GAi  
  { rWJKK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9/O\769"'  
} m [BV{25  
\mw5 ~Rf;  
同时也要修改assignment的operator() >dwY( a  
Hh%|}*f_,  
template < typename T2 > 'i 8`LPQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pMkM@OH  
现在代码看起来就很一致了。 +l<;?yk:;  
|C7=$DgwY  
六. 问题2:链式操作 % xBQX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }1NNXxQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;s5JYR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I3YSW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3 op{h6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct th+LScOX  
gY_AO1  
template < typename T > ~_ko$(;A  
struct result_1 && WEBQ  
  { S*H @`Do%d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \_/dfmlIZ  
} ; +aOX{1w  
3*oZol/  
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: "}:SXAZ5`  
K^%ONultv  
template < typename T > 4"Mq]_D  
struct   ref LKst QP!I  
  { 'Kd-A:K2g  
typedef T & reference; dRBWJ/ 1T  
} ; COA>y?  
template < typename T > mEbj  
struct   ref < T &> 'NDr$Qc3  
  { 9\%`/tJM  
typedef T & reference; EHrr}&  
} ; KqXPxp^_Al  
aQ0pYk~(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?qbq\t  
;6*$!^*w  
template < typename T > z!)@`?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9M@,BXOt  
  { @[]#[7  
  return l(t) = r(t); %4Yq (e  
} 2FEi-m}  
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。 w+hpi5OH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |^OK@KdL1  
Uq.hCb`:  
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 B9]bv]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BxesoB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <6C:\{eo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 seZb;0  
最后的布局是: ^_uCSA'X  
                Add E*QLw* H  
              /   \ SxL/]jWR7  
            Divide   5 :13u{5:th  
            /   \ V/yj.aA*@  
          _1     3 Sea6xGdq  
似乎一切都解决了?不。 fiLlOr%r  
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。 Bx|h)e9  
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。 rf]x5%ij  
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: rg I Z  
<A&Zl&^1  
template < typename Right > >*$Xbj*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RJdijj  
Right & rt) const '-P+|bZW4  
  { dAi.^! !  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J#\oc@  
} n39EKH rm%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _U Y5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cuL/y$+EY  
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"DE?  
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。 l6.&<0pLT  
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。 ?3<Y/Vg%c  
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? Fp>nu_-"  
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: LXf|n  
}|l7SFst  
template < class Action > c,}VC-  
class picker : public Action xggF:El3{  
  { }l_8~/9  
public : n'!x"O7  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  Au*1-  
  // all the operator overloaded c~!ETwpHQ  
} ; V9wL3*  
%{0F.  
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。 rnBp2'EM  
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: 8( bK\-b  
dEam|  
template < typename Right > T75N0/teS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4K,S5^`Gx  
  { m,ur{B8 :  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o 80x@ &A:  
} {HjJ9ZGQ  
uYijzHQyD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3!i{4/  
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。 {"db1Gbfg  
'30JJ0  
template < typename T >   struct picker_maker w^}* <q\  
  { 2%) ~E50U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; chM-YuN|  
} ;  gOy{ RE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cvYKZB  
  { :c(#03w*C  
typedef picker < T > result; :bXTV?#0  
} ; t|*UlTLm  
G^#? ~  
下面总的结构就有了: o8S P#ET"n  
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。 \p!m/2  
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。 l|M|;5TW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {,= hIXo>  
至此链式操作完美实现。 _WI~b  
ypx`!2Q$  
A>\3FeU>UC  
七. 问题3 >S%}HSPKq  
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。 NWj4U3x  
)M8@|~~  
template < typename T1, typename T2 > zo@,>'m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vgi`.hk  
  { .I%B$eH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); juxAyds  
} cG4}daK]d  
BRv#`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W >|'4y)  
!$<Kp6  
template < typename T1, typename T2 > >L$9fn/J  
struct result_2 P=X)Ktmv  
  { c*R18,5-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !04 ^E  
} ; AG"iS<u  
845\u&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (@S 9>z4s  
这个差事就留给了holder自己。 |I3&a=,  
    ER:K^ Za  
(U:6vk3Q  
template < int Order > >E WK cocM  
class holder; }xY|z"&  
template <> rw75(Lp{  
class holder < 1 > m;S%RB^~H  
  { Yx](3w ID  
public : 6mjD@  
template < typename T > `0-i>>  
  struct result_1 jRxzZt4  
  { kqGydGh*"  
  typedef T & result; u3sr"w&  
} ; m`jGBSlw_  
template < typename T1, typename T2 > l I2UpfkBP  
  struct result_2 _,w*Rv5=  
  { FPEab69  
  typedef T1 & result; Ad4-aWH  
} ; ^$<:~qq !  
template < typename T > }{v0}-~@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4 &0MB>m  
  { J$-1odL0Z  
  return (T & )r; jI$7vmO  
} nyOvB#f  
template < typename T1, typename T2 > !RN9wXS7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o@YEd d  
  { U[:Js@uH_  
  return (T1 & )r1; Kc+9n%sp  
} 5"D\n B%  
} ; Ah zV?6e  
@"m+9ZY  
template <> h{ eQ\iI  
class holder < 2 > 8'u,}b)  
  { rEs!gGNN  
public : _HkQv6fXpE  
template < typename T > F0'8n6zj  
  struct result_1 lT'V=,Y t  
  { ;9qwB  
  typedef T & result; !0cb f&^:  
} ; xww\L &y  
template < typename T1, typename T2 > OGW0lnQ/  
  struct result_2 u2*."W\  
  { $C8s  
  typedef T2 & result; l!IN#|{(  
} ; Ub[UB%(T  
template < typename T > OO;I^`Yn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XOEf,"  
  { kZ!&3G9>-  
  return (T & )r; }mS+%w"j  
} (R!.=95@  
template < typename T1, typename T2 > )F6p+i="  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cN)noGkp  
  { H+Q_%%[N  
  return (T2 & )r2; &CfzhIi*!  
} XL(2Qk  
} ; tz2$j@!=  
F^Mt}`O  
h\8bo=  
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> >。 j)}TZx4~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @! jpJ}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s$/ Z+"f(  
Bhe0z|&  
return l(i, j) = r(i, j); Y7`Dx'x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _F jax  
(KR.dxzjf  
  return ( int & )i; q&,uJo  
  return ( int & )j; ; $UB@)7%  
最后执行i = j; qx}*L'xB  
可见,参数被正确的选择了。 oSP^ .BJ$  
?q"9ZYX<  
KzB9 mMrO  
bbWW|PtWwP  
?#L5V'ZZ*  
八. 中期总结 4*Z>-<W=  
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: Zy6>i2f4f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >P2QL>P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'WwD$e0=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D*8oFJub  
;(LC{jY  
lV?OYS|4i  
 "-G&]YMl  
i.+#a2   
>  !WFY  
九. 简化 3 FLht L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 g+=f=5I3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a<Ps6'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9tB:1n}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'z Qp64]F  
  +-*/&|^等 Y>K3.*.  
2. 返回引用。 ;*e$k7}F  
  =,各种复合赋值等 I0sw/,J/Z  
3. 返回固定类型。 8FBXdk?A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wQX%*GbL2  
4. 原样返回。 0f,Ii_k bT  
  operator, M532>+A]Za  
5. 返回解引用的类型。 *)i+c{~  
  operator*(单目) HE3x0H}o>  
6. 返回地址。 BR0P :h  
  operator&(单目) lAx8m't}6  
7. 下表访问返回类型。 TzsNhrU{  
  operator[] @34CaZ$k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Yd<q4VJR  
  operator<<和operator>> SY+$8^  
xx,|n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \05 n$.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z'y:r2{ql  
s=)1:jY k  
template < typename Left > g]}E1H6-  
struct value_return lLuAgds`  
  { n}q/:|c  
template < typename T > N#vV;  
  struct result_1 ;3N>m| ?D=  
  { efm#:>H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  Qs\!Kk@  
} ; [\)irCDv  
gOn^}%4.I  
template < typename T1, typename T2 > }I#,o!)Vd  
  struct result_2  Tv~Ys#  
  { XNB4KjT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Su[f"2oR  
} ; Y_M3-H=0  
} ; qF4pTQf  
4:qM'z  
P\.1w>X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O%busM$P)/  
(\$=+' hy  
下面我们来剥离functor中的operator() F0+@FS0   
首先operator里面的代码全是下面的形式: bOdyrynh  
%hb!1I  
return l(t) op r(t) /PtmJ2 [  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <,(Ww   
return op l(t) yyu f  
return op l(t1, t2) 8,&QY%8pX  
return l(t) op #W=H)6  
return l(t1, t2) op qvN 5[rb  
return l(t)[r(t)] F$H^W@<w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OEj%cB!  
/Wm3qlv  
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: 4(}V$#^+  
单目: return f(l(t), r(t)); (khMjFOg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {#uf#J|  
双目: return f(l(t)); 5\P3JoH:Yg  
return f(l(t1, t2)); y ;T=u(}  
下面就是f的实现,以operator/为例 d i#:KW  
NFlrr*=t>  
struct meta_divide %z AN@  
  { .5?Md  
template < typename T1, typename T2 > >tVD[wVF0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "(SZ;y  
  { |>AHc_:$$  
  return t1 / t2; 3']=w@~ O[  
} Lw #vHNf6  
} ; aG/L'weR  
j?9fb  
这个工作可以让宏来做: 4Nz]LK%@  
\J3n[6;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ naWW i]9  
template < typename T1, typename T2 > \ zrCQEQq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gAViwy9{  
以后可以直接用 zu|=1C#5h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) / ,#&Htk  
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 :TN^}RML  
(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。。。) {,b:f  
;l2pdP4jf  
pbb6?R,  
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 F5;x>;r  
<ooRpn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *[[TDduh&  
class unary_op : public Rettype V/i7Zh#2:  
  { !Typ_Cs  
    Left l; vaUUesytt  
public : 0`l(c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ' CO3b,  
Qg4g(0E@  
template < typename T > @+ U++  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yW)X asn  
      { )nJh) {4\  
      return FuncType::execute(l(t)); by%k*y  
    } qT+:oMrTSm  
+~]LvZtI_  
    template < typename T1, typename T2 > ~J,e^$u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^N_?&pgy  
      {  [EU \-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X7gtR|[  
    } - Ado-'aaS  
} ; YXWlg%s  
a)GT\1q  
.~Z@y#  
同样还可以申明一个binary_op M]$_>&"  
$*[-kIy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bp?4)C*R  
class binary_op : public Rettype |=9=a@l]P  
  { ^%r>f@h!L  
    Left l; =jN9PzLk  
Right r; WGrG#Kw[  
public : z^r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~}fQ.F*7R  
q-)Ynp4'  
template < typename T > c- {;P>L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N3}jLl/  
      { P_f^gB7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |&]04  
    } my^2}>wi  
5U+a{oA  
    template < typename T1, typename T2 > XKq}^M&gy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d;9F2,k$w  
      {  E\! <=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T=n)ea A  
    } nd/.]"  
} ; dNMz(~A[Y  
Y"&1jud4xl  
t*'U|K4L/  
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 *(sUz?t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }yW*vy6`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b4HUgW3Ac  
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。 $-:j'e:j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6$|!_94>*)  
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。。。 %+,7=Wt-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J(JqusQd !  
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) ^7 oXJu=  
下面是修改过的unary_op & 0*=F%Fd  
+`)4jx)r/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )mVpJYt;  
class unary_op eQvdi|6  
  { $yA2c^QS  
Left l; !?~>f>js_l  
  >X"V  
public : ~HH6=qjU)  
;5fq[v^P:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4dwG6-  
K^'NG!  
template < typename T > #I(Ho:b  
  struct result_1 J_=42aHO  
  { M)1? $'Aq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T8ftBIOi  
} ; ^5yFb=2  
lB Y"@N  
template < typename T1, typename T2 > zz 1e)W/  
  struct result_2 ]VU a $$  
  { g,N"o72)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IfdgMELk  
} ; MSw:Ay [9  
Y79{v nlGk  
template < typename T1, typename T2 > X( H-U q*(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g^dPAjPQ  
  { sZ!/uN!6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CI };$4W~  
} XvIrO]F-  
C/{tvY /o  
template < typename T > eZ^-gk?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -:|1>og  
  { {IlX@qWr  
  return OpClass::execute(lt(t)); `1eGsd,f  
} z` :uvEX0  
=U_WrY<F  
} ; !VJ5(b  
9<ev]XaSl  
rprtp5Cg  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xxN=,p  
好啦,现在才真正完美了。 wwtk6;8@  
现在在picker里面就可以这么添加了: mz~aSbb|  
C/w!Y)nB=  
template < typename Right > cF7efs8u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %;Dp~T`0  
  { itmdY!;<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dsh S+d  
} OEN!~-u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y^Olcz  
  vZQ'  
uNV\_'9>Y  
p+;[i%`  
QlHxdRK`.  
十. bind A\jX#gg  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l$_Yl&!q$  
先来分析一下一段例子  3O:gZRxK  
nM)q;9-ni  
5+gSpg]i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YRy5.F%?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $RYsqX\v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CqRG !J  
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。 BN?OvQ  
我们来写个简单的。 ?>_[hZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WzC_M>_  
对于函数对象类的版本: IfH*saN7  
BmRk|b  
template < typename Func > @} 61D  
struct functor_trait g)<t=+a  
  { Lwg@*:`d  
typedef typename Func::result_type result_type; 0koC;(<n  
} ; "Yo.]P U  
对于无参数函数的版本: pL {h1^O}  
J1?)z+t9~  
template < typename Ret > PN!NB.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >^8=_i !  
  { =c-,uW11[  
typedef Ret result_type; 1?6;Oc^  
} ; [HKTXF{n  
对于单参数函数的版本: f\ wP}c'  
d{UyiZm\  
template < typename Ret, typename V1 > ^b{w\HZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wn(pz)+Y  
  { 4&Q.6HkL  
typedef Ret result_type; O;u&>BMk  
} ; ~"E@do("  
对于双参数函数的版本: yX}riXe  
wz-#kH5?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HbRDa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p/4\O  
  { '\ $2+*  
typedef Ret result_type; 4v"9I(  
} ; |z!Y,zaX  
等等。。。 3J2j5N:g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j0p'_|)(  
6iiH+Nc  
template < typename Func > zqaz1rt[  
struct func_return 88)F-St  
  { O<0G\sU  
template < typename T > iUv#oX H  
  struct result_1 T9@W,0#  
  { &TmN^R>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #PzRhanX  
} ; p nS{W \Q  
>AT{\W!N  
template < typename T1, typename T2 > Fxu'(xa  
  struct result_2 TwlrncK*  
  { #Z'r;YOzs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VpDNp (2  
} ; JsfX&dX0  
} ; ,;aELhMZ  
|fx*F}1  
'n7 )()"2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Q_^f'4  
hJavi>374  
template < typename Func, typename aPicker > < sJ  
class binder_1 (p2jigP7a[  
  { XY[uyR4Z  
Func fn; vI<n~FHt  
aPicker pk; ,4bqjkX5q  
public : "T`Q,  
xwZcO  
template < typename T > H'fmQf  
  struct result_1 a9CY,+ z5B  
  { XwKB+Yj0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [ 7W@/qqv  
} ; gK{-eS  
^f:oKKaAW;  
template < typename T1, typename T2 > @z8,XW }  
  struct result_2 wHSas[4k  
  { l-Hp^|3Wq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ggr\nY  
} ; }H!l@  
i1qhe?5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I`?6>Z+%)  
TA=VfA B  
template < typename T > ;VY0DAp{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B'( /W@  
  { -^m]Tb<u  
  return fn(pk(t)); 29(s^#e8A  
} q[l!kC+Eh  
template < typename T1, typename T2 > \,<5U F0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m{(G%n>E&  
  { 'lPt.*Y<u  
  return fn(pk(t1, t2)); vf=b5s(7Q  
} <IWO:7*#  
} ; I:4m]q b  
9%>GOY  
xEt".K  
一目了然不是么? ={[s)G  
最后实现bind VKcO]_W1  
Mqu>#lL  
q*,g  
template < typename Func, typename aPicker > (Ev/R%Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wAC*D=Qj  
  { bLrC_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2f'3Vjp~G  
} h|^RM*x  
Zi&qa+F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Nf.6:=  
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\V'o Vt  
十一. phoenix xE$(I<:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h rL_. 4  
(1`z16  
for_each(v.begin(), v.end(), 2!Ip!IQ:  
( ZJCD)?]=3  
do_ ZP>KHiA  
[ a}~Xns  
  cout << _1 <<   " , " y8=(k}=3  
] 86bl'FdKS  
.while_( -- _1), tDF=Iqu)a  
cout << var( " \n " ) [42vO  
) P`JO6O:&  
); kPt9(E]  
yi7m!+D3  
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: a2l\B~n  
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 g3r4>SA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~NYy@l   
那么我们就照着这个思路来实现吧: bo]xah|."j  
u)]]9G _8  
Z83A1`!.|  
template < typename Cond, typename Actor > 7X \azL  
class do_while ! &f(X s  
  { vYT%e:8)q  
Cond cd; Nqih LUv  
Actor act; E'|@hL-jn  
public : X2avo|6e  
template < typename T > k 7 !{p  
  struct result_1 H-&Z+4 +Xs  
  { f9A^0A?c  
  typedef int result_type; V2< 4~J2:9  
} ; m_{?py@tZ  
. zM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OGgP~hd  
Tk[`kmb  
template < typename T > 'Xl[ y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Qk4AMIO  
  { K8,fw-S%  
  do e K%~`Y  
    { }]0f -}  
  act(t); 9mdp \A  
  } h?f)Bt}ry  
  while (cd(t)); (E'f'g  
  return   0 ; Ne^md  
} %O$4da"y  
} ; u`Ew^-">  
 2=X\G~a  
?NV3]vl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~-r*2bR  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qT( 3M9!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }Wxu=b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P'^#I[G'  
下面就是产生这个functor的类: &"^,Ubfcn"  
m"MTw@}SJ;  
Jh3(5d"MV  
template < typename Actor > 7O3\  
class do_while_actor 9~8UG (  
  { ?S9!;x<  
Actor act; nl9G1Sm(E  
public : N7A/&~g5L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N%1T>cp0  
=d#3& R]p  
template < typename Cond > %xE9vN;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P{ AJH1  
} ; a?]Ow J  
^j1?LB  
tx=~bm"*?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wO6`Ap t1:  
最后,是那个do_ k_)H$*  
^rd]qii"  
&%QtUPvr9  
class do_while_invoker BdHLow  
  { ulM6R/ V:?  
public : vi+k#KE  
template < typename Actor > 92}UP=RW!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a0y7a/@c  
  { >3HLm3T  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6 /T_+K.k  
} &lg+uK  
} do_; !C&!Wj  
A;~u"g'z&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 52-Gk2dp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 chE~UQ  
最后来说说怎么处理break和continue B2UQO4[w  
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。 (uB evU\  
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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