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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ozs xqN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =4;GIiF@  
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, ?0UzmJV?8  
o'W[v0> L-  
x?ajTzMv  
ty8\@l  
  class filler t/6t{*-w  
  { =uZOpeviQ  
public : }tH$/-qnJE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J,8Wo6  
} ; [WOLUb  
%N"9'g>  
a\wpJ|3{=T  
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: u 1?1x  
I b)>M`J  
k5>K/;*9  
oSb,)k@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9s5PJj"u  
-3M6[`/  
x)X=sX.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eBD7g-  
 oQrkd:  
=R M=@X  
-Oo7]8  
二. 战前分析 xDf<@  
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。 BF*]l8p  
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 Ksp!xFk  
RVxlN*  
!MOgM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YN\!I  
  /* --------------------------------------------- */ rb+&]  
vector < int *> vp( 10 ); 2:(h17So  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e ;4y5i  
/* --------------------------------------------- */ *wml 4lh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (6C%w)8'  
/* --------------------------------------------- */ FFTh}>>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k+^-;=u 6<  
  /* --------------------------------------------- */ t3TnqA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MZt~ Abt  
/* --------------------------------------------- */ wIW]uo/=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E(i<3U"4h[  
$-dz1}  
2 {lo  
`+~@VZ3m  
看了之后,我们可以思考一些问题: C<!%VHs  
1._1, _2是什么? V 0<>Xo%  
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。 H];QDix?  
2._1 = 1是在做什么? qTA@0fL  
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。 Ea%} VZ&[  
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。 IxY%d}[uo  
Z/ "jLfP  
e]\{ Ia  
三. 动工 p]d3F^*i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _kR,R"lh  
7o$4ov;T  
l$%mZl  
r)jj]$0  
template < typename T > _rQM[{Bkg  
class assignment u!([m; x|  
  { :Mss"L820  
T value; ~!c~jcq]lZ  
public : `P&L. m]|  
assignment( const T & v) : value(v) {} s=lkK / [  
template < typename T2 > $ ]/a/!d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z3K~C_0Cnu  
} ; tqY)  
V$Y5EX  
hJ0)"OA5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kcd~`+C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X@u-n_  
M[ea!an  
 *$nz<?  
p]*BeiT#n%  
  class holder <~BheGmmy  
  { jiPV ]aVN  
public : Y-%S,91O  
template < typename T > o@}+b}R}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q9j9"M'  
  { )-FQ_K%  
  return assignment < T > (t); 2M>Y3Q2Yv  
} 5b_[f(  
} ; RVmD&  
v*Qr(4  
i[b?W$]7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: U @$Kp>X  
j|f$:j  
  static holder _1; }hOExTz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3AWNoXh  
|C9qM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9,|&+G$  
而不用手动写一个函数对象。 L3 M]06y  
#NM .g  
4C&L%A  
<$s G]l!\  
四. 问题分析 N{@kgc  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 UOrf wK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 oLcOp.8h[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^a@Vn\V1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W! FmC$Kc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }Y(yDg;"  
3Q^@ !hu  
五. 问题1:一致性 ?^9TtxM  
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?| ``o:N`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {5U;9: sO6  
=R)9_D6I  
struct holder .$>?2|gRv  
  { &UG7 g  
  // O?omL5  
  template < typename T > ~:."BA  
T &   operator ()( const T & r) const =4 &/Pr  
  { (S+tQ2bt  
  return (T & )r; { #CyO b4  
} K /h9x9^  
} ; jp2AU,Cl  
-b-Pvw4  
这样的话assignment也必须相应改动: B[^mWVp6L  
O&93QN0  
template < typename Left, typename Right > T`46\KkN  
class assignment Zg%SE'kK  
  { IEV3(qzt  
Left l; 4.bL>Y>c  
Right r; H".~@,-}  
public : =V:rO;qX+@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,R$n I*mf_  
template < typename T2 > F|X-|Co  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  }5^j08  
} ; -\@&^e  
K"1xtpy  
同时,holder的operator=也需要改动: hqVx%4s*J  
&#Sg1$/+  
template < typename T > .L%_#A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ni gp83:  
  { QnikgV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "V:B-q  
} "(ehf|%>%  
}' `2C$  
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。 A(#hyb#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b9HE #*d,  
=rS z>l  
return l(rhs) = r; -nG3(n&wB  
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。 O&]Y.Z9,A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1tG,V%iCp  
<#ujm fD  
template < typename Tp > bh:;ovH  
class constant_t 0q"&AxNsP  
  { C,-q2ry  
  const Tp t; ]J)WcM:  
public : ;<%~g8:XL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,WbO8#z+  
template < typename T > elXY*nt8h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0mL#8\'"  
  { &O(z|-&| x  
  return t; *nDyB. (  
} f+Nq?GvwBQ  
} ; CDei+ q  
'6u;KIG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I'G$:GX  
下面就可以修改holder的operator=了 AEm?g$a  
;5-Sn(G  
template < typename T > kc `Q- N}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %VsuG A  
  { <pRb#G"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J\XYUs  
} )DuOo83n["  
ws4a(1  
同时也要修改assignment的operator() 5#+!|S[PK  
5SFeJBS  
template < typename T2 > 0*W=u-|s6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %WHue  
现在代码看起来就很一致了。 oUR'gc :  
(Ac ' }O  
六. 问题2:链式操作 ZVEq{x1Zc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]1rr$f9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RUm1;MWs  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Fsv%=E{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 I(ds]E ;_E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z6SM7? d  
z^S=ji U++  
template < typename T > ;id0|x  
struct result_1 K=VYR Y  
  { VWd=7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r8+{HknB;  
} ; ~j",ePl  
LnvC{#TFO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s$J0^8Q~i  
JC}y{R8  
template < typename T > jR\&2;T  
struct   ref OOs Y{8xM  
  { $d%m%SZxv  
typedef T & reference; &H;0N"Fn  
} ; G$:T!  
template < typename T > ` :Am#"j]}  
struct   ref < T &> Dms 6"x2  
  { W1M<6T.{7  
typedef T & reference; =:mD)oX*  
} ; &%L1n?>Q}  
^rjICF e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U aj8}7v  
JadXdK=gE  
template < typename T > GUE 3|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N|?"=4Z?  
  { |2AK~t|t  
  return l(t) = r(t); j%Y`2Ra  
} V9NE kS  
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。 & ,2XrXiFu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6<.Ma7)lA  
4StiYfae  
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 |Spy |,/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DY'D]*'7$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,ClGa2O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >7B6iR6N  
最后的布局是: su>GeJiPW  
                Add 5Q,#Co  
              /   \ ?V"X=B2  
            Divide   5 DzYi> E:*  
            /   \ 5X4; (Qj  
          _1     3 ".onev^(  
似乎一切都解决了?不。 a,U[$c  
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。 \$}^u5Y  
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。 |7 ]v&?y  
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: BV"7Wp;  
+DaP XZ5.  
template < typename Right > z{Z'2,#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \I1+J9Gl  
Right & rt) const (e S4$$g  
  { v1<3y~'f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M%5qx,JQY  
} nAG2!2_8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zsc710_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 c#|!^gjf  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 X zgJ@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <Qu]m.z[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 q+5g+9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^.aFns{wv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: q asbK:}  
gUwg\>UC  
template < class Action > b/HhGA0  
class picker : public Action _so\h.lt  
  { kL\ FY  
public : ;D&FZ|`(u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [Nbs{f^J=  
  // all the operator overloaded vx62u29m  
} ; |RS9N_eRt  
<V0]~3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ozwPtF5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "MQy>mD6  
b(+M/O>I  
template < typename Right > / CEnyE/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8+5# FC7  
  { #kjN!S*=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A-x; ai]  
} $ OB2ZS"  
jU.z{(s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d*$$E  
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。 AP5[}$TT  
g|ewc'y  
template < typename T >   struct picker_maker jI %v[]V  
  { ?XN=Er^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8'[g?  
} ; `ECT8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZmeSm& hQ_  
  { &~)PB |  
typedef picker < T > result; zrVw l\&  
} ; ,r^zDlS<q  
&u&+:m  
下面总的结构就有了: X)^eaw]Q0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 wd*8w$\  
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。 9"hH2jc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 + 2 v6fan  
至此链式操作完美实现。 15dhr]8E  
pW$ZcnU  
BBuI|lr  
七. 问题3 j}O~6A>|  
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。 UgI0 *PE2  
~SUrbRaY>  
template < typename T1, typename T2 > " O0p.o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EZnXS"z  
  { U|SF;T .  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 36"-cGNr{  
} S"hA@j  
)tYu3*'  
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+V >V+  
8*o*?1.  
template < typename T1, typename T2 > GPV=(}z  
struct result_2 &iKy  
  { =2v/f_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z7TMg^9 #  
} ; Io_bS+  
hK^(Y  
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? z5.Uv/n\1  
这个差事就留给了holder自己。 ^f6p w!  
    ov;1=M~RF  
mD@*vq  
template < int Order > ;B*im S10  
class holder; wT\JA4  
template <> -wr#.8rzTT  
class holder < 1 > "3Y(uN  
  { wr);+.T9R  
public : oP >+2.i  
template < typename T > $fifx>!  
  struct result_1 -YvnX0j+  
  { !UHWCJ< <w  
  typedef T & result; x -;tV=E}  
} ; vYl2_\,Y?  
template < typename T1, typename T2 > }fC=  
  struct result_2 RT C;Wj  
  { <c'0-=  
  typedef T1 & result; NJ]AxFG  
} ; `>ppDQaS)W  
template < typename T > H!SFSgAu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IQZ/8UwB  
  { o6bT.{8\  
  return (T & )r; suOWmqLs  
} ,bTpD!  
template < typename T1, typename T2 > /3Y\s&y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !ZxK+Xqx[  
  { M02 U,!di  
  return (T1 & )r1; Q Ev7k  
} tuK2D,6  
} ; *Wj]e%  
L(RI4d  
template <> deLLqdZa  
class holder < 2 > L2\<iJA}c  
  { N 2XL5<  
public : 4og/y0n,l"  
template < typename T > JjMa   
  struct result_1 i}Q"'?  
  { W 6c]a/  
  typedef T & result; njxfBA:  
} ; 9{*$[%d1  
template < typename T1, typename T2 > ) kMF~S|H  
  struct result_2 0RZ[]:(  
  { Wn%b}{9Fb  
  typedef T2 & result; Cer&VMrQK  
} ; = Ed0vw  
template < typename T > X 0vcBHh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g1kYL$o4  
  { ;F_pF+&q  
  return (T & )r; =\`iC6xP}  
} /@w w"dmqU  
template < typename T1, typename T2 > y5{Vx{V"Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LWdA3%   
  { J?C#'2 /   
  return (T2 & )r2; n58yR -"  
} fI v?HD:j  
} ; !!k^M"e2  
8bJj3vr  
% * k`z#b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 H\fsyxM7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +'|nsIx,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Sx8RH),k  
i 558&:  
return l(i, j) = r(i, j); =u-q#<h4 ;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %?hvN  
: X}n[K  
  return ( int & )i; 9Iu"DOxX%  
  return ( int & )j; .H@b zm  
最后执行i = j; Cs4ks`Z18  
可见,参数被正确的选择了。 OKPNsN  
JIiS/]KQ  
({3Ap{Q}  
PrHoN2y5E  
\483S]_-z{  
八. 中期总结 N:q\i57x  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NkV81?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A?bqDy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D7r&z?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s0O]vDTR,H  
>PzZt8e  
g=/!Ry=  
B*(BsXQLY  
,j6 R/sg  
GT7&>}FJ)  
九. 简化 &\=Tm~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _\.4ofK(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ht:\ z;cu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: dVs=*GEl9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JZdRAL2#v  
  +-*/&|^等 efNscgi  
2. 返回引用。 K491QXG  
  =,各种复合赋值等 XV}}A ^  
3. 返回固定类型。 5sANF9o!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %VGW]!QR  
4. 原样返回。 8_VGB0~3i  
  operator, '&+]85_&$  
5. 返回解引用的类型。 _7z]zy@PC5  
  operator*(单目) k;B[wEW@  
6. 返回地址。 ]$u C~b   
  operator&(单目) + ZK U2N*  
7. 下表访问返回类型。 jOU99X\0  
  operator[] ;X^#$*=Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @eM$S5&n$  
  operator<<和operator>> zO2=o5nF.  
182g6/,  
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/U?Wq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HSWki';G  
Z3yy(D>*  
template < typename Left > UEx13!iFo  
struct value_return 1>uAVPa  
  { -g."{|  
template < typename T > TQu.jC  
  struct result_1 ^mg:<_p  
  { I 12Zh7Cc:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ufe |I  
} ; 5E]iv^q%  
`Se2f0",  
template < typename T1, typename T2 > Q}G2f4  
  struct result_2 D>8p: ^3g  
  { `KtP ;nG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .*f 6n|  
} ; ?em8nZ'  
} ; _9]vlxgtG(  
?=LT ^Zp`  
{ "M2V+ep  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 41]a{A7q  
o l41%q*  
下面我们来剥离functor中的operator() '}9 Nvr)+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7H09\g&  
tfe]=_U  
return l(t) op r(t) 0%Le*C'yk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c~4Cpy^  
return op l(t) ZY8w1:'  
return op l(t1, t2) tkH]_cH'w  
return l(t) op g^Hf^%3xP  
return l(t1, t2) op ]tXIe?>9  
return l(t)[r(t)] `<|tC#<z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \gA<yz-;N  
0zA;%oP  
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: ilde<!?  
单目: return f(l(t), r(t)); ImG8v[Q E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hsQDRx%H}  
双目: return f(l(t)); ht*(@MCr<  
return f(l(t1, t2)); \i/HHP[%  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~&<t++ g  
 =   
struct meta_divide IA<>+NS  
  { HHZw-/ s,%  
template < typename T1, typename T2 > xVw@pR;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]\KVA)\  
  { ^8EW/$k  
  return t1 / t2; xxyc^\$  
} $cK}Tl q  
} ; A yr ,  
:{N*Z}]  
这个工作可以让宏来做: U#c Gd\b  
'iF%mnJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f] #\&"  
template < typename T1, typename T2 > \ u178vby;l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ovc9x\N  
以后可以直接用 i%!<6K6UT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pHoHngyi&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 r-wCAk}m*?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %'ah,2a%  
4~3 n =T*  
*~g*J^R}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F{;#\Ob  
(BPO*'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~CT]&({  
class unary_op : public Rettype >G8I X^*sG  
  { &:5*^1oP  
    Left l; L'r&'y[  
public : z?<B@\~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lHtywZ@%3  
]}PXN1(  
template < typename T > pHmqwB~|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XrM+DQ;  
      { ij!d-eM/b  
      return FuncType::execute(l(t)); '=vZAV`  
    } i_Hm?Bi!F  
{ PX&#,_  
    template < typename T1, typename T2 > J/'Fj?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g kO^J{_@q  
      { ~1D^C |%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r) x  
    } bwzx_F/  
} ; &muBSQ-  
':fp|m)M  
ttUK~%wSx  
同样还可以申明一个binary_op t*9 gusmG  
I)V=$r{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g%l ,a3"  
class binary_op : public Rettype 'o6}g p)  
  { CyR`&u  
    Left l; 6w7;  
Right r; Nna.NU1  
public : kW)3naUf<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }ofb]_C,  
g}v](Q  
template < typename T > l<w7 \a6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o[cOL^Xd1  
      { ]5jS6 @Vl*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KR#,6  
    } ":$4/b6  
s-#EV  
    template < typename T1, typename T2 > c 9f"5~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^T!Zz"/:  
      { A|8"}Hm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~jL%l  
    } Q__CW5&'u  
} ; {ogBoDS  
p /-du^:2  
*rmC3'}s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?4%H(k5A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [(@K;6o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -y-}g[`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3A!a7]fW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )vS0Au^C~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RFL * qd4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e&;e<6l&{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]0."{^ksL  
下面是修改过的unary_op OW@%H;b  
Jz` jN~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BDI@h%tJb:  
class unary_op :oZ<[#p"*  
  { 6p4BsWPx  
Left l; 2.aCo, Kb;  
  QcL@3QC  
public : 20V~?xs~  
Zu,:}+niU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `.MZ,Xhqi"  
(U.Go/A#wE  
template < typename T > K>DN6{hnV;  
  struct result_1 Cq!eAc  
  { FE\E%_K'n7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kw$ 7G1Q  
} ; ~{I.qv)>M~  
Ncz4LKzt  
template < typename T1, typename T2 > #@B"E2F  
  struct result_2 =\< 7+nv  
  { _li3cXE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'hjEd.  
} ; H ni^S  
ML_VD*t9  
template < typename T1, typename T2 > euB1}M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H7X-\K 1w  
  { $\BYN=#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @ !P2f   
} <2U@O` gC  
{KWVPeh  
template < typename T > G1z*e.+y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2'?'dfj  
  { 23):OB>S`  
  return OpClass::execute(lt(t)); !G3AD3  
} gsyOf*Q$  
s$Y>nH~T  
} ; gTho:;q7a  
i\6CE|  
DEZww9T2Qs  
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 {nV/_o$$  
好啦,现在才真正完美了。 49; 'K  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1Z}5ykM3  
S?0o[7(x*  
template < typename Right > 45c?0tj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |Mq+QDTTw~  
  { G\gjCp?!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TN0KS]^A3  
} rM7qBt  
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。 I_<VGU k  
6j(/uF4!#  
vUpAW[[  
g0grfGo2p  
m;dwt1'Zw  
十. bind ZIx-mC5  
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。 P4[kW}R  
先来分析一下一段例子 >$ZG=&  
oN1D&*  
Wi&v?nm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XR+ SjCA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0VNLhM(LM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !rUP&DA  
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。 l53i {o  
我们来写个简单的。 >_?i)%+)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TwkT|Piw S  
对于函数对象类的版本: 4`,(*igEv  
Rml'{S  
template < typename Func > (A~7>\r +  
struct functor_trait 0#]fEi  
  { Bg~]u+c*  
typedef typename Func::result_type result_type; ZQfxlzj+X  
} ; @N Yl4N  
对于无参数函数的版本: \(Sly&gL  
x?wvS]EBg  
template < typename Ret > H3rA ?F#+*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )s $]+HQs  
  { !2|Lb'O  
typedef Ret result_type; cdMSC7l!  
} ; KOy{?  
对于单参数函数的版本: lMY\8eobcB  
u<S`"MR:J  
template < typename Ret, typename V1 > #%E`~&[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *E/Bfp1LIe  
  { [9">}l  
typedef Ret result_type; dOeM0_o  
} ; >G5aFk  
对于双参数函数的版本: yvB]rz} i  
yzS^8,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =d{6=2Pt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > juHL$SGC  
  { Ms!EK  
typedef Ret result_type; ws0qwv#  
} ; ?6:qAFw  
等等。。。 sq'm)g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Sb`[+i' `  
X"{%,]sb G  
template < typename Func > :'p)xw4K|  
struct func_return *J-pAN  
  { G8M~}I/)  
template < typename T > 3:WqUb\QK  
  struct result_1 %OBW/Ti  
  { 0<m7:D Gd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; & BPYlfB1  
} ; gRY#pRT6d  
<< 6 GE  
template < typename T1, typename T2 > Cf[tNq  
  struct result_2 roS" q~GS,  
  { v,-Tk=qP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v?`R8  
} ; Q#p)?:o/  
} ; *wTX  
J>_mDcPo  
`yfZ{<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0nwi5  
<j'K7We/tP  
template < typename Func, typename aPicker > rbd0`J9fq  
class binder_1 Dd?G4xUG  
  { agUdI_'~@9  
Func fn; ^)dsi  
aPicker pk; CPJ<A,V  
public : ~wa4kS<>  
5eTA]  
template < typename T > %L.S~dN6  
  struct result_1 Ux_tzd0!  
  { |Rf j 0+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G+c&e:ip<  
} ; tYD8Y  
^OV; P[  
template < typename T1, typename T2 > P'<i3#;7X  
  struct result_2 ` i[26Qb  
  { E'WXi!>7p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m^ xTV-#l@  
} ; e)e(f"t6Q  
wC{sP"D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TZgtu+&  
E^-c,4'F  
template < typename T > J*zzjtY( 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d'_q9uf'  
  { pf8'xdExH)  
  return fn(pk(t)); [E9iuym  
} B /;(#{U;  
template < typename T1, typename T2 > v^&HZk=(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #ZZe*B!s_  
  { 'Dfs&sm  
  return fn(pk(t1, t2)); p\[!=ZXFr\  
} FF8jW1  
} ; 3/RwCtc  
;#Po}8Y=  
?T/4 =  
一目了然不是么? k4s V6f  
最后实现bind ^2'Y=g>  
Y][12{I{  
LW<Lg N"L-  
template < typename Func, typename aPicker > ]xvA2!) Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I$"Z\c8;  
  { .F ?ww}2p]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u$JAjA  
} "Da 1BuX\  
T, #-: }  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Vg$d|m${  
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。 F+*E}QpM  
6[t<g=  
十一. phoenix m'2F#{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K\-N'M!Z  
v6)QLp  
for_each(v.begin(), v.end(), xsZN@hT  
( ?w/p 9j#  
do_ | lLe^FM  
[ 1:eWZ]B5"  
  cout << _1 <<   " , " = o(}=T>:"  
] R,T0!f  
.while_( -- _1), 'ON/WKJr|W  
cout << var( " \n " ) le5@WG/x  
) URVW5c  
); >)K3  
!/}4_s`,  
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: /o4_rzR?  
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 UA.Tp[u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vJ0v6\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B>i%:[-e  
G4i%/_JU  
bm;iX*~  
template < typename Cond, typename Actor > $@VJ@JAe  
class do_while i7dDklj4  
  { 0@_8JB ?E  
Cond cd; N~|f^#L  
Actor act; q;AD#A|\  
public : OG#^d5(  
template < typename T > lZwjrU| _  
  struct result_1 C 9%bD  
  { 7Ydqg&  
  typedef int result_type; Ow-ejo  
} ; lz=DGm  
pKLcg"{[F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W<<G  'Km  
6`9QGi,)  
template < typename T > pRfKlTU\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UusAsezm:  
  { VsA_x  
  do (B\Kb4m  
    { y1 a%f.F`  
  act(t); zDYJe_m ~  
  } =F[M>o  
  while (cd(t)); !wAnsK  
  return   0 ; azmeJpC  
} ydD:6bBX  
} ; ]9 @4P$I  
B)/&xQu  
EW]DzL 3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >0kL9_9{  
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。 <2*+Y|Lk2  
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。 23LG)or.JC  
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。 K;/f?3q  
下面就是产生这个functor的类: BSS4}qyS  
#NT~GhWFf  
LEKE+775  
template < typename Actor > a3A-N] ;f  
class do_while_actor C^C'!  
  { + o< 7*  
Actor act; L e~D"d8  
public : o<b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} djf8FNnn  
fwtsr>SV  
template < typename Cond > ++2a xRl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -0(+a$P7e  
} ; 2;:]Q.g  
(QFZM"G  
Z+R-}<   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lxTqGwx  
最后,是那个do_ je\]j-0$u  
!@gjIYq_Y  
}0R"ZPU1Rw  
class do_while_invoker P Jb /tKC  
  { f:q2JgX  
public : \ bNDeA&l  
template < typename Actor > "7 alpjwb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GLY,<O>D5  
  { Gyu =}  
  return do_while_actor < Actor > (act); fk^DkV^<  
} 3Mh_ &%!O  
} do_; o)\EfPT  
[Qkj}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pd:tRY+t/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D6_#r=08  
最后来说说怎么处理break和continue Jv2V@6a(  
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。 %Y`)ZKh  
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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