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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hf~'EdU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3,<$z1Jm  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, :_FnQhzg  
;NHZD  
[Q2"OG@Q  
6RLYpQ$+  
  class filler fGtUr _D  
  { /RzL,~]  
public : :Ej#qYi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B~RVFc +  
} ; K*_5M  
:mwJJIjUW  
ShV#XnQ  
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: V9 dRn2- [  
8AK=FX&@&  
#ONad0T;  
%&RF;qa2xu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '518S"T @  
oWu2}#~z_  
7 )`U%}R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "%o,P/<X  
ET_a>]<mv  
7*9a`p3w  
[]'gIF  
二. 战前分析 G234UjN%  
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。 b'!t\m  
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 _(K)(&  
A{[joo  
g[Z$\A?ZbZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s#%$aQ|Fp  
  /* --------------------------------------------- */ .l| [e  
vector < int *> vp( 10 ); ,f4VV\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WIe7>wkC  
/* --------------------------------------------- */  I~'%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eI+<^p_j2  
/* --------------------------------------------- */ 1S&GhJ<wJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yqEX0|V%  
  /* --------------------------------------------- */ O_zW/#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9{D u)k  
/* --------------------------------------------- */ Tz\ PQ)!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a'T8U1  
JHxy_<p/  
V`/ E$a1&  
rBOxI  
看了之后,我们可以思考一些问题: p#5U[@TK  
1._1, _2是什么? HHT_}_?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j20/Q)=h  
2._1 = 1是在做什么? !cLdoX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ',7LVT7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 aG"j9A~ &  
?IKSSe#,  
1V\tKDM  
三. 动工 /5Od:n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9H~2 iW,Q;  
Nl4,c[$C  
?Uq;>  
PykVXZ7j;  
template < typename T > \dm5Em/  
class assignment v qt#JdPp9  
  { .3X5~OH  
T value; I7@|{L1|FB  
public : Y X`BX$  
assignment( const T & v) : value(v) {} / [s TN.MG  
template < typename T2 > X#ZQpo'h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VjI=5)+~  
} ; B(pxyv)  
CPW^pGT+i  
TANv)&,|9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AiP#wK;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @ 0'j;")XV  
S/itK3  
$ Jz(Lb{  
B\73 Vf  
  class holder 6"h,0rR  
  { ]9 JLu8GO  
public : 1fK]A*{p  
template < typename T > URd0|?t9^L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Silh[8  
  { @%'1Jd7-Wp  
  return assignment < T > (t); vGCvJ*4!  
} rD\)ndPv  
} ; >1}@Q(n/}{  
wit rC>  
)+ V)]dS@%  
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: Hk1[0)  
5K:'VX  
  static holder _1; Ybkydc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h-f`as"d  
qkM)zOZ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }@y(-7t  
而不用手动写一个函数对象。 kl~)<,/@  
W ZT) LYA  
;!+-fn4C  
e7Sp?>-d  
四. 问题分析 3'7]jj  
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。 1K UM!DUD  
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。 A_\`Gj!s%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;*G';VuT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]vflx^<?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5|jsv)M+  
>T#" Im-  
五. 问题1:一致性 7BS5Eq B=  
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?| ~m'8<B5+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kaT  !   
Ox5Es  
struct holder f<{f/lU@  
  { YNB7`:  
  // j"A<qI  
  template < typename T > l$&dTI<#  
T &   operator ()( const T & r) const ^@C/2RX!  
  { SHYbQF2  
  return (T & )r; -q]5@s/  
} Dv*d$  
} ; p9E/#U8A_  
L)n_  Q  
这样的话assignment也必须相应改动: Q!!u=}GYK  
0j!xv(1  
template < typename Left, typename Right > *3KSOcQ  
class assignment ?Dl;DE1  
  { ' Tk4P{  
Left l; O I0N(V  
Right r; jqj4(J@%yr  
public : ([dwZ6$/J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @6 a'p  
template < typename T2 > ' <?=!&\D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g%V#Z`*|  
} ; ["#H/L]3  
kTcW=AXu  
同时,holder的operator=也需要改动: Qr_0 L  
P }^Y"zF2  
template < typename T > =A*a9c2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2^=8~I!n&  
  { )}7X4g6X   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); njZJp|y6  
} 44s 9\  
po(pi|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1G6 \}El95  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jz~#K;3=,  
% H<@Y$r  
return l(rhs) = r; +\*b?x  
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。  .^2.h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )4h|7^6ji  
$@vB<(sk  
template < typename Tp > 5 NC77}^.  
class constant_t { P,hH~!  
  { ,zuS)?  
  const Tp t; VC0Tqk  
public : xkRS?Q g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1KY0hAx  
template < typename T > xC9{hXg!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^<Gxip  
  { =1k%T{>  
  return t; 5rfDm  
} k<P`  
} ; ?0M$p  
d#XgO5eyO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^eyVEN  
下面就可以修改holder的operator=了 71>,tq  
m+(g.mvK>  
template < typename T > IdMwpru(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zRd.!Rv  
  { }K@m4`T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); " dGN0i  
} {* :^K\-  
B=;kC#Emtf  
同时也要修改assignment的operator() `d^Q!QxE  
\NMqlxp2  
template < typename T2 > V9SL96'[I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .%)uCLZr$  
现在代码看起来就很一致了。 G[JWG  
9l "=]7~%  
六. 问题2:链式操作 g Oe!GnO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LGW:+c  
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。 )XavhS~Ff  
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。 :hs~;vn)  
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。 NN2mOJ:-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z1I.f"XY  
Su7N?X!  
template < typename T > _tX=xAO9  
struct result_1 Axns  
  { j`"!G*Vh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J'sa{/ #  
} ; UO&$1rV  
V4NQcy? H  
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: (E)hEQ@8  
$l"%o9ICG  
template < typename T > ?RS:I%bL  
struct   ref d,^ZH  
  { wEM=Tr/h  
typedef T & reference; .l_Nf9=  
} ; )dX(0E4Td/  
template < typename T > wpYk`L r  
struct   ref < T &> 5N $XY@  
  { Nj3iZD|  
typedef T & reference; o ?vGI=  
} ; po*8WSl9c[  
nOL.%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QK+,63@D\=  
YmaS,Q-  
template < typename T > Uzzm2OS`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tF} ^  
  { Lu.+J]Rz  
  return l(t) = r(t); O# ZZ PJ"  
} !2.BLJE>  
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。 PjEJ C@n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c?HUW  
CA0XcLiFt  
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 Jg[Ao#,==  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]}N01yw|s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $U]T8;5Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }q@#M8b  
最后的布局是: E3O^Tg?j  
                Add /m"/#; ^l  
              /   \ 4\&Y;upy+  
            Divide   5 Y PI)^ }  
            /   \ iOURS  
          _1     3 !`I@Rk]`c  
似乎一切都解决了?不。 4($"4>BA  
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。 8i`>],,ch  
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。 {:uv}4Z  
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: |} b+$J  
^-~JkW'z  
template < typename Right > zW%Em81Wd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $Z;/Sh  
Right & rt) const MYjc6@=cR  
  { _ h#I}uJ~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q0K$ZWM`7  
} g6lWc@]F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j:'g*IxM_  
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。 9NU0K2S  
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。 F{a;=h#@Q  
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。 -j]k^  
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。 4LB8p7$|a3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 7`A]X,:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8aWEl%  
Kf BT'6t  
template < class Action > !YjxCx  
class picker : public Action kUS]g r~i  
  { 0stc$~~v  
public : 0&]1s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7LrmI~P  
  // all the operator overloaded -c0ypz  
} ; 7g"u)L&32  
`wtso  
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。 _7;:*'>a4  
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: yTd8)zWq  
/o m++DxV  
template < typename Right > rfEWh Vy(}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1F`jptVQ\G  
  { 9)'f)60^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }H\I[5*  
} 6u+aP  
jO&*E 'pk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oXnaL)Rk  
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。 rjK`t_(=  
6ABK)m-y  
template < typename T >   struct picker_maker w(6n  
  { l^Rb%?4Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P7.bn  
} ; I8 :e `L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^HJ?k:u  
  { JaRsm'SIk~  
typedef picker < T > result; |sReHt2)d  
} ; H TOr  
22CET9iCe  
下面总的结构就有了: Q< :RLKVT  
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。 RPW46l34  
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。 VIT|#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fye>H6MU  
至此链式操作完美实现。 !,m  
;2<5^hgk  
Ku75YFO,5  
七. 问题3 Kgu8E:nL  
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。 \EySKQ=  
+P2oQ_Fk`9  
template < typename T1, typename T2 > VLez<Id9(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 43PLURay  
  { \l~^dn}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i41~-?Bc  
} cKt=?  
T- en|.  
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: Qn!mS[l  
.5(YL8d  
template < typename T1, typename T2 > 1[!v{F%]  
struct result_2 SO$Af!S:bB  
  { <+QQiFj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `x[Is$  
} ; %f;dn<m=c  
=SfNA F  
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? 8:,($a/KF  
这个差事就留给了holder自己。 q>$MqKWM  
    @8|*Ndx2  
Jb QK$[z"  
template < int Order > q!$s<n  
class holder; $Nu{c;7"  
template <> hmu>s'  
class holder < 1 > 1RRE{]2v#  
  { SYCL\b   
public : V?uT5.B2  
template < typename T > SMEl'y  
  struct result_1 wjA wJOw|  
  {  `q?3ux  
  typedef T & result; t6DSZ^Zq  
} ; YB38K(  
template < typename T1, typename T2 > {R}F4k  
  struct result_2 Bf ut mI  
  { 4q}+8F`0F  
  typedef T1 & result; Jo5Bmh0  
} ; F]\ Sk'}&  
template < typename T > 0!hr9Y]Lx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mZ+!8$1X  
  { o(*\MT t?  
  return (T & )r; mUBy*.  
} R}nvSerVb  
template < typename T1, typename T2 > XF!L.'zH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |P >"a`  
  { RM;a]g*  
  return (T1 & )r1; Rx-\B$G  
} (` *BZ_  
} ; m2PUU/8B/  
pbH!u+DF  
template <> K10G+'H^  
class holder < 2 > i,6OMB $  
  { n' ~ ==2  
public : }`uyOgGg*  
template < typename T > EXDDUqZ5\  
  struct result_1 B7%K}|Qg  
  { 1oQw)X  
  typedef T & result; 2"IV  
} ; EF0v!XW  
template < typename T1, typename T2 > nLN0zfhE#  
  struct result_2 >mb}~wx`  
  { F%w! I 9  
  typedef T2 & result; M\]lNQA  
} ; AO-5>r  
template < typename T > +A}t_u3<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const msl.{  
  { $L*gtZ  
  return (T & )r; >?$2`I  
} 6S`_L  
template < typename T1, typename T2 > Z)@vJZ*7(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qit&cnO  
  { r2-iISxg+  
  return (T2 & )r2; wC1pfXa  
} JipNI8\r  
} ; %e iV^>  
Z@bgJL8 3  
.?Eb{W)^br  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <V?2;Gy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CI W4E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jSI1tW8  
};Q}C0E  
return l(i, j) = r(i, j); PCT&d)}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =H{<}>W'  
'O<b'}-A  
  return ( int & )i; >Pw5! i\  
  return ( int & )j; { DYY9MG8  
最后执行i = j; (0{Dn5MH  
可见,参数被正确的选择了。 _^iY;&  
]IuZT  
lp`j3)  
Rhc:szDU  
6#z8 %k aX  
八. 中期总结 *zdD4 I=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Phn^0 iF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <cTX;&0=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,DFN:uf=l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lR?y tIY  
KL$.E!d  
[2@:jLth=  
M5I`i{Gw  
fG \" p  
dz^HN`AlzC  
九. 简化 zyPb\/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w%L4O;E]*{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A$2 ;Bf  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O=%Ht-kOc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -Q? i16pM  
  +-*/&|^等 rN1]UaT  
2. 返回引用。 @X/ 1`Mp  
  =,各种复合赋值等 8ZtJvk`  
3. 返回固定类型。 c7CYulm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tddwnpnSw  
4. 原样返回。 ct\msG }b:  
  operator, ,!Wo6{'  
5. 返回解引用的类型。 8g -u  
  operator*(单目) "`M~=RiI  
6. 返回地址。 An_(L*Qz  
  operator&(单目) 0moAmfc  
7. 下表访问返回类型。 <zXG}JuL@T  
  operator[] SPqJ [ F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P%R!\i  
  operator<<和operator>> Zj[m  
0MRWx%CR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 HzM\<YD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M6wH$!zRa  
>lIzeEW#  
template < typename Left > %U{6 `m  
struct value_return xoVd[c!   
  { l~$)>?ZD  
template < typename T > <lzC|>BG  
  struct result_1 h; q&B9  
  { 8Yc-3ozH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &0kr[Ik.  
} ; 7 7bwYKIn  
d'(n/9K  
template < typename T1, typename T2 > )2c]Z|  
  struct result_2 _#\Nw0{  
  { U-DQ?OtmC@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c&PsT4Wh  
} ; 2Pb+/1*ix  
} ; ;?q(8^A  
h GA2.{  
'jO2pH/%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (A=PDjP!  
C9+rrc@4  
下面我们来剥离functor中的operator() |ufT)+:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NK|U:p2H  
g@ J F  
return l(t) op r(t) ~ AD>@;8fG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0WzoI2Q  
return op l(t) ft7M9<#v  
return op l(t1, t2) d"5_x]Z;  
return l(t) op :.=:N%3[  
return l(t1, t2) op &n,v@ gt  
return l(t)[r(t)] 2{RRaUoRb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gZ&4b'XS,  
I;}U/'RR>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uPl7u 1c  
单目: return f(l(t), r(t)); a5Vlfx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z~f;}`0  
双目: return f(l(t)); ^/Hf$tYI!`  
return f(l(t1, t2)); @5&57R3>  
下面就是f的实现,以operator/为例 .@x.    
psvc,V_*  
struct meta_divide L [PqEN\i  
  { ^XeJZkLEB  
template < typename T1, typename T2 > ] K&ca  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,Gy,bcv{  
  { pS-o*!\C.  
  return t1 / t2; o#"yFP1  
} xj33g6S  
} ; #&uajo  
R6X2d\l#  
这个工作可以让宏来做: 1/\Xngd  
D(Z#um8n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !0^4D=dO  
template < typename T1, typename T2 > \ fFVQu\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; auIW>0?}  
以后可以直接用 K8KN<Q s]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _!|$i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |Zn;O6c#L5  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n[y=DdiKGS  
jCj8XM{c>  
T-n>+G{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >r)UDa+  
rc:UG "[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B^M L}$  
class unary_op : public Rettype i:N-Q)<Q*)  
  { vR#MUKfh  
    Left l; kL s{B  
public : orWF>o=1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} StR)O))I  
 o4 "HE*  
template < typename T > Y: C qQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2N-p97"g  
      {  S\ZCZ0  
      return FuncType::execute(l(t)); EhD%  
    } ,]qc#KDq-1  
_eQ-'")  
    template < typename T1, typename T2 > f7 ew<c\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wBI:}N@.  
      { }j6|+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CXu$0DQ(  
    } ~y Dl & S  
} ; 2fayQY xD  
+|oLS_  
\Rt>U|%  
同样还可以申明一个binary_op U1yspHiZ  
"a _S7K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (.z0.0W  
class binary_op : public Rettype [N*S5^>1  
  { $D^27q:H  
    Left l; 1*#hIuoj'  
Right r; @d5t%V\  
public : u,@ac[!vP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7 mA3&<&q  
s)'+,lKw  
template < typename T > %"E!E1_Sv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vPZ0?r_5W  
      { b V_<5PHP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0|hOoO]?q&  
    } fP;I{AiN~  
GAR6nJCz  
    template < typename T1, typename T2 > Vw.4;Zy(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const isnpSN"z  
      { O#^qd0e'P!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8BY`~TZO$q  
    } +Z9ua%,3%  
} ; {poTA+i  
;8]Hw a1!  
C3<_0eI  
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 *= %`f=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VzM (u _)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d.>O`.Mu)}  
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。 rdm&YM`J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \z=!It]f.  
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。。。 Ar$ Am  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K&iU+  
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) X gA( D  
下面是修改过的unary_op )G|'PXI@,  
oSs~*mf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > safI`b w1  
class unary_op LZ~}*}jy  
  { wb-_CQ  
Left l; 5SHZRF(. 2  
  pU@ &-  
public : Ivc/g,  
V)Y#m/$`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h!]=)7x;  
+@yTcz  
template < typename T > yUFT9bD  
  struct result_1 Ne2eBmY}(  
  { oei2$uu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E$E #c8I:  
} ; /:aY)0F0<&  
H}}C>p"!,  
template < typename T1, typename T2 > 32,Y 3!%  
  struct result_2 0\yA6`}!  
  { XXPpj< c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4#w Z#}  
} ; $2pkh%  
B["C~aF  
template < typename T1, typename T2 > |jTRIMj%,_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .0'FW!;FV  
  { xEqr3(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IkJ-*vI6  
} /~;om\7r  
4oRDvn7f&  
template < typename T > ORo,.#<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Z*6,P0  
  { YS+|n%?  
  return OpClass::execute(lt(t)); QlK]2r9  
} C{U"Nsu+1  
=^`?O* /;  
} ; 8(""ui 8  
, FD RU  
MPD<MaW$  
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 6 ly`lu9  
好啦,现在才真正完美了。 =' <789wT  
现在在picker里面就可以这么添加了: w>h\643  
`ehcj G1nY  
template < typename Right > swLrp 74  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D $3Mg  
  { MC;2.e`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GEUC<bL+  
} j NkobJ1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @PAT|6  
;30SnR/  
h3t);}Y}D9  
b,uu dtlH  
![9um sx  
十. bind fm1yZX?`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b ]u01T-  
先来分析一下一段例子 1 paLxR5  
db`L0JB  
xSy`VuSl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :.aMhyh#*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 25{-GaB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  {Bw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &r)[6a$fW  
我们来写个简单的。 yr/G1?k%ML  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !N'HL-oT  
对于函数对象类的版本: 2R];Pv  
N`et]'_A}  
template < typename Func > |Q+:vb:  
struct functor_trait =bJ7!&  
  { v8f1o$R  
typedef typename Func::result_type result_type; B"?ivxM:U  
} ; 3>QkO.b  
对于无参数函数的版本: bYAtUEv  
'M!M$<j  
template < typename Ret > 6W[~@~D=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H5>?{(m  
  { Oe ~g[I;  
typedef Ret result_type; #g=  
} ; ~sT1J|  
对于单参数函数的版本: s>*xAIx  
Z0%:j\W4c  
template < typename Ret, typename V1 > @2g <d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5Mz:$5Tm  
  { Kb.qv)6i*  
typedef Ret result_type; *$tXm4 O[  
} ; =$>=EBH,cm  
对于双参数函数的版本: ]g_VPx"  
!NXjax\r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H|9t5   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vB:\ZX4  
  { Y0LZbT3  
typedef Ret result_type; `MtzA^Xr  
} ; Ltlp9 S  
等等。。。 5ut| eD`3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7CIN!vrC|1  
BI'>\hX/V  
template < typename Func > l45/$G7  
struct func_return -IPo/?}  
  { j-<]OOD  
template < typename T > LGP"S5V  
  struct result_1 vygzL U^  
  { AIF ?>wgq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hFtV\xF K  
} ; GkGiQf4hh  
[FFr}\}bY  
template < typename T1, typename T2 > Q$%apL  
  struct result_2 q<3nAE$?=  
  { #'L<7t K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AdX))xgl  
} ; bA;OphO(  
} ; Od1\$\4Z  
bI):-2&s}  
iw@rW5%'~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0PzSp ]  
ZmA}i`  
template < typename Func, typename aPicker > ^q7V%{54  
class binder_1 RS5<] dy  
  { *x36;6~W;  
Func fn; UXm_-/&b9  
aPicker pk; (i "TF2U,<  
public : jqUVERbc  
v%tjZ5x  
template < typename T > Kb~nC6yJc  
  struct result_1 ddn IKkOp  
  { !:{Qbv&T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x:SjdT  
} ; 'L/)9.29  
_c5@)I~  
template < typename T1, typename T2 > dm[JDVv|  
  struct result_2 CVY-U|xFY  
  { ^69(V LK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )EYs+7/t  
} ; _k)EqPYu@  
 o^d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H9=8nLb.  
m.yt?`  
template < typename T > 4g+o/+6!4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FdxV#.BE  
  { Jb!s#g  
  return fn(pk(t)); &7w*=f8I  
} f/%Q MhM:  
template < typename T1, typename T2 > Nr0}*8#j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~|=goHmm[  
  { Q1u/QA:z7  
  return fn(pk(t1, t2)); Hge0$6l  
} nB#XQ8Nzx^  
} ; @SH$QUM(  
= GZ,P (  
Huho|6ohH  
一目了然不是么? .L))EB  
最后实现bind sB%QqFRP  
Giv,%3'  
#f2k*8"eAF  
template < typename Func, typename aPicker > 1N8] ~ j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @@Ybg6.+*  
  { D4!;*2t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ig `q[o  
} fd&Fn=!  
,PlH|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I  C  
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。 ,X@o@W+L  
*#=Ijr~  
十一. phoenix yK*vn]}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q'mh*  
!..<_qfw  
for_each(v.begin(), v.end(), MmT/J1zM  
( 5u!\c(TJ+  
do_ g|~px$<iY  
[ (0 T!- hsP  
  cout << _1 <<   " , " -#Zdf |  
] @DysM~I  
.while_( -- _1), &;@L] o  
cout << var( " \n " ) a-NTA  
) cH5i420;aO  
); 7e"}ojt$  
N~)-\T:ap  
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: FGV L[\  
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 bzi"7%c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t13V>9to  
那么我们就照着这个思路来实现吧: & zDuh[j}  
KtJc9dnX  
?*UWg[  
template < typename Cond, typename Actor > 'h;qI&  
class do_while #'@@P6o5  
  { mb`h  
Cond cd; 16N |  
Actor act; cxQ %tL+S&  
public : 8B+C[Q:+'  
template < typename T > hKh ad8  
  struct result_1 H6 ,bpjY  
  { Ve9) ?=!  
  typedef int result_type; 7Ou]!AOhG  
} ; OW6dK #CFt  
\' zloBU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uMm`j?Y23q  
OK-*TPrc  
template < typename T > >`[+24e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yzl}!& E  
  { DD  
  do PB*G#2W  
    { 7k%!D"6_R  
  act(t); v.sjWF  
  } 2^=.f?_YR  
  while (cd(t)); sSk qU  
  return   0 ; .i )n1  
} 7wY0JS$fz  
} ; !K2QD[x  
c M<08-:v  
ml)\RL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M @G\b^"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 T tWzjt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Pd;8<UMk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f8UJ3vB  
下面就是产生这个functor的类: u^i3@JuX  
.F%jbnKd_  
Z:<wB#G  
template < typename Actor > aMT=pGU  
class do_while_actor ugj I$u  
  { x&JD~,Y  
Actor act; p1.3)=T  
public : M(C$SB>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CRiqY_gBf  
ePR9r}  
template < typename Cond > eHIcfp@&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Nw"?~"bo  
} ; FI$ -."F  
&Cm]*$?  
_KT'W!7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1`s^r+11:  
最后,是那个do_ b>#=7;  
9; 9ge  
RFSwX*!  
class do_while_invoker vfXNN F  
  { ;+#Nb/M  
public : Q7d@+C  
template < typename Actor > ">20`Mj8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p&)d]oV>  
  { iC>%P&|-)|  
  return do_while_actor < Actor > (act); _Y}cK| 3  
} -xN/H,xok  
} do_; Qgv g*KX  
d+ZXi'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &@BAVc z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I_N:j,Mx  
最后来说说怎么处理break和continue <r>Sj /w<D  
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。 BSJS4+,E  
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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