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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q&M'=+T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &!35/:~uD  
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, d \>2  
<E\V`g  
PG,U6c #  
D{'#er  
  class filler Xev54!619  
  { 4%*hGh=  
public : /!Z^Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sygH1|f  
} ; 6(sIYZ2yq  
S2~@nhO`U(  
THhy~wC".  
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: `eRLc}aP2  
g$j6n{Yl  
qvt-  
/f1'm@8;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ) qPSD2h  
GLKO]y  
2r ];V'r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 he )ulB  
!;>(i e\  
{aN(d3c  
Fu8 7fVi/\  
二. 战前分析 }gsO&g"8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C4$/?,K(  
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 ]2+g&ox4'  
hbuZaxo<  
r3I,11B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Y tk!oS`  
  /* --------------------------------------------- */ ~hURs;Sb  
vector < int *> vp( 10 ); ${U6=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {TZE/A3D,  
/* --------------------------------------------- */ u9![6$R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y~oT)wTU  
/* --------------------------------------------- */ H?}wl%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -Gsl[Rc0H;  
  /* --------------------------------------------- */ j"<Y!Y3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NMjnL&P`  
/* --------------------------------------------- */ ~4 FDKU C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g=A$<k  
yBz >0I3  
$<e +r$1  
7unA"9=[4V  
看了之后,我们可以思考一些问题: \iMyo  
1._1, _2是什么? E!aq?`-'!  
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。 F(CRq`  
2._1 = 1是在做什么? q|q:: q*  
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。 [Hcaw   
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。 i+~QDo(Pi  
vmKT F!;  
T 2bnzI i  
三. 动工 a'[)9:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X9'xn 0n;  
=|y|P80w  
bNvAyKc-  
?^3B3qqh9  
template < typename T > 'TEyP56  
class assignment R}J-nJlb  
  { 'yNPhI  
T value; 5fHYc0  
public : Tkrx7C s(  
assignment( const T & v) : value(v) {} v#=ayWgk  
template < typename T2 > n0.8)=;2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rrQ0qg  
} ; ",Wf uz  
Pi%tsKk%  
\o9@>&2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6H;kJHn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $T*KaX\{B  
u[t>Tg2R  
y<r44a_!  
o5#,\Y[ g  
  class holder 9kd.j@C  
  { < EXWWrm  
public : e<'U8|}hc{  
template < typename T > *?Wtj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const silp<13HN  
  { fjkT5LNx k  
  return assignment < T > (t); mcMb*?]  
} Z90Fcp:R  
} ; Xr2J:1pgg  
4GTrI@}3  
u '@Ely  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9}whWh  
&5/JfNe3  
  static holder _1; wU0K3qZL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ak|b0l>^  
=n }Yqny  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f)tc4iV  
而不用手动写一个函数对象。 ~\bHfiIDy  
Fhi5LhWe+.  
` Y\QUj  
0HPO" x3-O  
四. 问题分析 l-=e62I{=|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E<a.LW@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (q k5f`O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M;@Ex`+?i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 | W?[,|e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i-V0Lm/  
-t b;igv  
五. 问题1:一致性 tD^a5qPh  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^HoJ.oC/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 / T#o<D  
gDc]^K4>  
struct holder % 9YA^ri  
  { (lWKy9eTy`  
  // 1?]J;9p  
  template < typename T > QZYM9a>  
T &   operator ()( const T & r) const sBB:$X  
  { }u7D9_KU  
  return (T & )r; &u4Ve8#  
} z{V8@q/  
} ; T;%+]:w<  
%rFllb7  
这样的话assignment也必须相应改动: ?7 X3 P  
u dUXc6U  
template < typename Left, typename Right > T@>6 3  
class assignment U*xxrt/On/  
  { ,"C&v~  
Left l; ^B6`e^ <  
Right r; |>[X<>m  
public : Q^kMCrp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OMxxI6h  
template < typename T2 > rX)o3>q^?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =~;zVP   
} ; ep`/:iYW  
8\u;Wf  
同时,holder的operator=也需要改动: W -!dMa  
%$\}z( G  
template < typename T > fX$6;Ae  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b`?M9f5  
  { ILIRI[7 (  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;q^,[(8  
} =/f74s t  
MSF Nw  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /^8t'Jjd,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0Mq6yu^  
hAYQ6g$A  
return l(rhs) = r; G)K9la<p  
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。 > d)|r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _qk9o  
rcpvH}N:  
template < typename Tp > /. f!  
class constant_t ?~]>H A:  
  { UFJEs[?+Te  
  const Tp t; _4g}kL02.  
public : hkL w&;WJr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6l=M;B7:i  
template < typename T > ^r%i3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z*;*I<-  
  { )/i4YLO  
  return t; X^9t  
} 8F.(]@NY  
} ; H?ieNXP7{  
~ 6TfW~V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xDNw /'  
下面就可以修改holder的operator=了 6pS Rum  
s@R3#"I  
template < typename T > F 'fM?!(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yFa&GxSq  
  { ;Ce 2d+K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _6| /P7"  
} s-y'<(ll  
 z, :+Oc  
同时也要修改assignment的operator() $d5&~I  
`<bCq\+`  
template < typename T2 > o(vZ*^\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x Xl$Mp7  
现在代码看起来就很一致了。 1Q3%!~<\s  
Es_ SCWJ  
六. 问题2:链式操作 [UUM^!1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >V3W>5X  
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。 6eVe}V4W  
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。 r(748Qc4f?  
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。 ,2Sv1v$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O7E;W| ]  
(%=lq#,   
template < typename T > )GQ D*b  
struct result_1 z2$F Yn Q  
  { zkw0jX~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tVK?VNW  
} ; !hpTyO+%  
*T1L )Cp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9$}+-Z  
k B$lkl\C  
template < typename T > WllCcD1  
struct   ref Zm?G'06  
  { JT}dor  
typedef T & reference; OqUE4. vIP  
} ; GhaAvyN  
template < typename T > fte!Ll'  
struct   ref < T &> X*D5y8<  
  { ,5%aP%  
typedef T & reference; &ij^FAM  
} ; h=mI{w*  
J:k@U42  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V_ avaE  
\:18Uoe7  
template < typename T > "y3dwSS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P<g|y4h  
  { _~(M A-l  
  return l(t) = r(t); kY0g}o'<  
} AF07KA#  
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。 Qt)7mf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t~udfOvY  
H znI R  
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 qugPs(uQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -b Ipmp?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f^>lObvd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UwzE'#Q-  
最后的布局是: X_EC:GU  
                Add =[43y%   
              /   \ ahz@HX  
            Divide   5 "fX8xZdS  
            /   \ g@N=N  
          _1     3 < '+R%6  
似乎一切都解决了?不。 fM zAf3  
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。 '8((;N|I^  
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。 xw/h~:NT  
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: UOOR0$4  
+5seT}h  
template < typename Right > MWp\D#H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *U5> j#,  
Right & rt) const p3'mJ3MA  
  { &' oacV=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Rt0h$_J  
} 1f bFNxo8M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~]D \&D9=?  
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。 #RZJ1uL  
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。 aL$c).hq0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 UC<[z#]\;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [M zc^I&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vX!dMJa0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1Tts3O .  
U_=wL  
template < class Action > faKrSmE!  
class picker : public Action _mq*j^u,j  
  { U3dR[*  
public : ^FyvaO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R*c0NJF  
  // all the operator overloaded IQIb\OUo!v  
} ; xaq=?3QOH  
It,n +A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 T(fR/~:z?  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: PSrt/y!  
%V" +}Dr  
template < typename Right > h-)A?%Xt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J 6d n~nPK  
  { @a7(*<".  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K:Xrfn{s  
} PY3Vu]zD  
\c@qtIc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cq+M *1;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |SXMu_w  
[laL6  
template < typename T >   struct picker_maker 7;#dX~>@{  
  { OYRR'X.E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vN6]6nUOiT  
} ; ~Hs]}Xo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w[$Wpae  
  { ![."xHVeL  
typedef picker < T > result; ]FnrbQ|  
} ; VAB&&AL  
9gIJX?  
下面总的结构就有了: }C2i#;b  
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。 ne%OTr 4dD  
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。 >c'_xa?^G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \~1zAiSd>#  
至此链式操作完美实现。 K Lv  
3B_} :  
)9sr,3w  
七. 问题3 2|_Jup  
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。 T`2fPxM:cZ  
PXQ9P<m  
template < typename T1, typename T2 > uB)6\fkTB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .f!eRV.&  
  { RU ,N_GV   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0 ?*I_[Y  
} m^s2kB4A[  
-gX2{dW  
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: g>oYEFFJ  
`8 b6 /  
template < typename T1, typename T2 > n N]vu  
struct result_2 So]FDd  
  { 9+;f1nV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^OcfM_4pN  
} ; `"-!UkD+  
"=RoI  
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? mUY:S |  
这个差事就留给了holder自己。 zSM7x  
    m$UT4,Ol  
Q Fqv,B\<  
template < int Order > })u}PQ  
class holder; es(LE/`e  
template <> n^(yW  
class holder < 1 > gm8Tm$fY  
  {  $.]t1e7s  
public : ,,j=RG_  
template < typename T > D/6@bcCSY  
  struct result_1 m_U6"\n 5  
  { z=h5  
  typedef T & result; a} fS2He  
} ; 8gKR<X.G  
template < typename T1, typename T2 > PY:#F|uHS`  
  struct result_2 fvAV[9/-  
  { )mO;l/,0  
  typedef T1 & result; <"Cwy0V kp  
} ; pnw4QQ9  
template < typename T > S^"e5n2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z00:59M4  
  { {%k;V ~  
  return (T & )r; 4qXUk:C@m  
} I;4CvoT  
template < typename T1, typename T2 > }AfPBfgC1z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #CP, \G  
  { `; %aQR  
  return (T1 & )r1; 3\.)y49,1  
} )Is*- W  
} ; |g^W @.P  
s!!t  
template <> 9i[2z:4HJ  
class holder < 2 > # i=^WN<V  
  { l6U'  
public : TS8E9#1a  
template < typename T > (_5+`YsV  
  struct result_1 !3v"7l{LF  
  { d<m>H$\Dm  
  typedef T & result; tU2;Wb!Y  
} ; cMk%]qfVo8  
template < typename T1, typename T2 > F"P:9`/  
  struct result_2 '\YhRU  
  { $i] M6<Vxn  
  typedef T2 & result; G[-jZ  
} ; f?^xh  
template < typename T > Xz@;`>8i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #]HjP\C  
  { eQIi}\`  
  return (T & )r; RSeezP6#  
} H 6<@  
template < typename T1, typename T2 > 5j 01Mx A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |MrH@v7S  
  { Ntrn("!  
  return (T2 & )r2; kx(:Z8DX  
} }4MG114j  
} ; J+|V[E<x  
|OT%,QT|  
;mxT >|z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hs uJ;4}$q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m D q,,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o=2`N2AL  
.Vjpkt:H  
return l(i, j) = r(i, j); gbZX'D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M8Lj*JN  
P[oB'  
  return ( int & )i; LtIZgOd<  
  return ( int & )j; Rp9iX~A`e  
最后执行i = j; S60`'!y  
可见,参数被正确的选择了。 sgsMlZ3/  
6)j4 TH  
^Wz{su2  
yYtki  
EwZt/r  
八. 中期总结 Kg6 7cmj)f  
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: dju{&wo~4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FKm2slzb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]g!<5 w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V1qHl5"  
.lS6KBf@  
0zNS;wvv&  
4Lb<#e13R?  
>R-$JrU.=  
t!N >0]:mo  
九. 简化 39e oL;O_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4"=pcHNV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I2Q?7p  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Bqgw%_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %.Y`X(g6/  
  +-*/&|^等 O$^YUHD  
2. 返回引用。 8Qy |;T}  
  =,各种复合赋值等 a]ey..m  
3. 返回固定类型。 T^>cT"ux_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #2=30  
4. 原样返回。 C`K/ai{4  
  operator, QKQy)g  
5. 返回解引用的类型。 f& *E;l0  
  operator*(单目) r?7 ^@  
6. 返回地址。 O-YE6u  
  operator&(单目) @#">~P|Hp  
7. 下表访问返回类型。 jqmP^ZS  
  operator[] ?yh.*,dgi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d|lzkY~  
  operator<<和operator>>  Jt][b  
H^0KNMf(  
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。 J],BO\ECH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $]86w8?-N  
? ~8V;Qn  
template < typename Left > tO$M[P=b  
struct value_return ``D-pnKK  
  { tzPe*|m<  
template < typename T > wEyh;ID3#  
  struct result_1 d4tVK0 ~  
  { $>Do&TU   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p! 1zhD  
} ; 2Hj]QN7"   
)VrHP9fu  
template < typename T1, typename T2 > I115Rp0  
  struct result_2 yR-.OF,c  
  { |ESe=G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6A<aelE*i  
} ; ~C3-E %h@Z  
} ; K[Kc'6G  
MI 3_<[  
]RJ2`xf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =s<QN*zJB0  
c$TBHK;c  
下面我们来剥离functor中的operator() jkd8M;Jw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6|x<) Gc  
O,PHAwVG%L  
return l(t) op r(t) Q}]u n]]Zt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mqpZby  
return op l(t) j\<S6%p#R  
return op l(t1, t2)  `!BUd  
return l(t) op q_)DY f7V}  
return l(t1, t2) op Gl(,%~F9i  
return l(t)[r(t)] 420K fVA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .7q#{`K^=  
L;;x%>  
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: /V~(!S>  
单目: return f(l(t), r(t)); 5NK:94&JE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3/ D fsv  
双目: return f(l(t)); pVM;xxJ  
return f(l(t1, t2)); &x}JC/u]fd  
下面就是f的实现,以operator/为例  E2l.  
08Gr  
struct meta_divide ?Z"}RMM)8  
  { wlJ_, wA  
template < typename T1, typename T2 >  GU9`;/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2 q>4nN  
  { dpS  
  return t1 / t2; wP'`!O[W  
} `*B8IT)  
} ; BehV :M  
! JN@4  
这个工作可以让宏来做: XT\;2etVL  
&yuerNK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZsE8eD  
template < typename T1, typename T2 > \ 7u;B[qH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #HML=qK~  
以后可以直接用 ;Ti?(n#M>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QLn5:&  
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 K4~dEZ   
(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。。。) Sq,x@  
.%o:kq@B  
NGxuwHIQ8  
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 8LOzL,Ah  
94+#6jd e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /W;;7k  
class unary_op : public Rettype 5M3QRJ!  
  {  GY>0v  
    Left l; 6 J#C  
public : 6%? NNEM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Nt)9- \T  
D6D*RTi4  
template < typename T > 9Rpj&0Is  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m@~HHwj  
      { H 74hv`G9  
      return FuncType::execute(l(t)); 0x84 Ah)  
    } 8164SWB  
 /YHeO  
    template < typename T1, typename T2 > j_Fr3BWS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XHV+Y+VG  
      { 1BF+sT3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0kDT:3  
    } S5;q)qz2J  
} ; db`<E <  
K_xn>  
CZ @M~Si_  
同样还可以申明一个binary_op oR~+s &c  
jRGG5w}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0\/7[nwS  
class binary_op : public Rettype /H)l\m +  
  { 3' ^ON  
    Left l; u931^~Ci  
Right r; i''dY!2  
public : 0]T ;{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8<P.>u  
3B,nHU  
template < typename T > L\"$R":3{d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .UJk0%1  
      { "5@Y\L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wM><DrQ  
    } =w8*n2  
>k:)'*  
    template < typename T1, typename T2 > wH<S0vl   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n_5g:`Y  
      { tZ(Wh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bf3)^ 49}  
    } 4>(?R[:p)  
} ; #df Aqg'  
371E S4  
&c A?|(7-  
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 u*"tZ+|m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Kl^Yq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s4w<X}O_  
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。 Q_ $AGF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hcej?W8j  
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。。。 i;)88  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1r@v \#P  
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) }3@`'i7  
下面是修改过的unary_op 0<e7!M=U1  
@NO&3m]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1wwhTek  
class unary_op lp4sO#>`  
  { l_DPlY  
Left l; X!&=S!}  
  ;DGp7f#9  
public : <F&S   
a"~W1|JC"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u{J:wb  
7%JXVP}A  
template < typename T > W0R6<- 1  
  struct result_1 Y~Zg^x2  
  { ])e6\)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i`E]gJ$  
} ; F|V?Z  
9) wjVk  
template < typename T1, typename T2 > 18a6i^7  
  struct result_2 ^c+6?  
  { guBOR 0x`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MTr _8tI  
} ; b%AYYk)d?  
X!r!lW  
template < typename T1, typename T2 > N#|c2n+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \@5W&Be^  
  { $U!w#|&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d ;ry!X  
} e;Q~P]x  
Lc+)#9*d  
template < typename T > iTD{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =PXNg!B}D*  
  { nQ8EV>j2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6Bs_" P[  
} H3MT.Cpd  
1w?X~VZAX  
} ; ZSxKk6n}J  
W C}mt%H*O  
n_iq85  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug x}72jJe`  
好啦,现在才真正完美了。 t,+p!"MRY  
现在在picker里面就可以这么添加了: NH4EsV]  
J\#6U|a""u  
template < typename Right > l@## Ex9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;b(/PH!O  
  { ZN^9w"A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0!xD+IA!8  
} (gz|6N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~bvx<:8*%  
vw3%u+Z&  
D,]m7 yFT  
&AA u:  
MiN68x9  
十. bind Ro?yCy:L'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0p! [&O  
先来分析一下一段例子 IgZX,4i=o  
tWD*uA b  
i9w xP i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7M5HIK6_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T7&itgEYG/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;sb0,2YyP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @ -g^R4e<  
我们来写个简单的。 )6Z)z;n]aW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3 nb3rHQ  
对于函数对象类的版本: !i{@B  
nbhx2@Teqe  
template < typename Func > n0nkv[  
struct functor_trait 9NKZE?5P|D  
  { HH8a"Hq)  
typedef typename Func::result_type result_type; _/7[=e}y  
} ; tlG&PVvr  
对于无参数函数的版本: R~)c(jj5  
 k:R9wo  
template < typename Ret > 2x'JR yef  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l0Y(9(M@  
  { foaNB=,  
typedef Ret result_type; ai#0ZgO  
} ; ^h=;]vxO  
对于单参数函数的版本:  6 5qH  
v='7.A  
template < typename Ret, typename V1 > eRC@b^~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mi i9eZ  
  { IN),Lu0K  
typedef Ret result_type; ,NKDEcw]  
} ; X2Y-TE T  
对于双参数函数的版本: amgYr$)m  
NcRY Ch  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6SW:'u|90  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SbrBlP: G  
  { liPUK#  
typedef Ret result_type; ^hTq~"  
} ; YgrBIul  
等等。。。 '^}l|(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ch^Al 2)=  
*m2J$9q  
template < typename Func > N!^U{;X7/  
struct func_return 2~~Q NWN  
  { AgO:"'c  
template < typename T > ?zKDPBj  
  struct result_1 *}cF]8c5W  
  { MZ6?s(mkx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '9H]S Ew  
} ; 7J7uHl`yq`  
Q{V|{yV^y  
template < typename T1, typename T2 > T<?JL.8g_  
  struct result_2 (N0G[(>  
  { *}A J7]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /3'>MRzR  
} ; WZ;f3 "  
} ; .u)Po;e`  
pgfI1`h  
tb^3-ZUb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XEY((VL0  
o1-Zh!*a*  
template < typename Func, typename aPicker > <JDkvpckx.  
class binder_1  ,`)!K}2  
  { |Zncr9b  
Func fn; sR ~1J4  
aPicker pk; =A GsW  
public : ci6j"nKci  
xsV(xk4  
template < typename T > $yHlkd`Y  
  struct result_1 s0qA8`Yu  
  { 2y v'DS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mf^(Tq[  
} ; 2Pasmh  
?RA^Y N*9  
template < typename T1, typename T2 > Azq,N@HO  
  struct result_2 J*A<F'^F1  
  { )!e-5O49r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Cj?k.Zk  
} ; 6*{N{]`WZ)  
}"2 0:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,=R->~ J  
% )?$82=2  
template < typename T > owJPEx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LezM=om.  
  { BoHMz/DB  
  return fn(pk(t)); aKhI|%5kA  
} X+ h|sy  
template < typename T1, typename T2 > #=q)>+\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "#qyX[\  
  { Ks{^R`O au  
  return fn(pk(t1, t2)); QY/36gK  
} 4JT9EKo  
} ; K.dgQ-vn  
zl=RK  
pEw &i  
一目了然不是么? RiIJ#:6+^I  
最后实现bind <pK72  
k#w[G L|T  
3;>|*(cO  
template < typename Func, typename aPicker > :(!il?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AJI,>I,}}  
  { 9=&LMjTQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bH~ue5q  
} ~NMal]Fwx  
C3:4V2<_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 + 79?}|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k]] (I<2  
F]q pDv  
十一. phoenix &zynfj#o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]o6Or,ml  
XA-DJ  
for_each(v.begin(), v.end(), ;SEH|_/  
( (sq4  
do_ ??CtmH  
[ H"N o{|^<  
  cout << _1 <<   " , " 0~<d<a -@  
] w q% 4'(  
.while_( -- _1), a#nVRPU8m  
cout << var( " \n " ) A_muuOIcI  
) YJ'h=!p}G  
); Sdy\s5  
+3(1QgYM%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KE]!7+8-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor AVyqtztQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `Jq ?+W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tq8B)<(]  
2a3h m8%U  
SYOND>E  
template < typename Cond, typename Actor > l23_K7  
class do_while /o*r[g7<  
  { Q *![u5#  
Cond cd; h1^q};3!W\  
Actor act; y<.0+YL-e+  
public : }:5AB93(  
template < typename T > OQ;DqV  
  struct result_1 DK}k||-  
  { Hc ]/0:  
  typedef int result_type; K{%}kUj>  
} ; ]s ?BwLU6  
H-K,Q%;C@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )c b e 4  
]j(2FM)#  
template < typename T > BSY2\AL p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yc/Nz(m  
  { k-@CcrepF  
  do TPZZln'3   
    { /d ?)  
  act(t); rDX_$,3L  
  } Vv~rgNh  
  while (cd(t)); ,^3eMn  
  return   0 ; {s6;6>-kPW  
} Iw(deD  
} ; lX/6u E_%  
dq%7A=-  
jhr{JApbJv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :vz_f$=  
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。 .Wv2aJq  
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。 T^x7w+  
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。 !j#Z48=&  
下面就是产生这个functor的类: J*Dj`@`4`g  
-9Wx;u4]o  
@%q0fj8b  
template < typename Actor > lR\=] ]7I>  
class do_while_actor 6UXa 5t  
  { (Hb i+IHV  
Actor act; 8zS't2 u  
public : Ad xCP\S&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x]&V7Y   
$`W .9  
template < typename Cond > U$@p"F@P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )sWdN(E3  
} ; oM/(&"  
#"&h'V  
RUC V!L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *lRP ZN  
最后,是那个do_ /Y_F"GQ  
L']EYK5  
))^rk 6  
class do_while_invoker oqH811  
  { 2T3v^%%j  
public : {|c <8  
template < typename Actor > |FG t'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b&f;p}C24  
  { :[ z=u  
  return do_while_actor < Actor > (act); B.vg2N  
} fo9O+e s  
} do_; F/sXr(7  
jFf2( AR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ( >zXapb2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /bv `_ >  
最后来说说怎么处理break和continue -H5n>j0!{  
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。 Wu(6FQ`H  
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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