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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4eTfb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Xh"JyDTj3  
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, NfizX!w&  
)*@n G$i99  
3wK{?  
IiTV*azVh  
  class filler >aXyi3B  
  { p\OUxAm  
public : "!()yjy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =Tv|kJ| j  
} ; ?t++IEoP  
D@ut -J(.  
eS(\E0%QI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d2sY.L  
JVbR5"+.  
I$!rNfrs  
zhtNL_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a;JB8  
(A(7?eq  
-Yx'qz@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y<(q<V#0!S  
!gA<9h  
|}N -5U  
Zg1=g_xY  
二. 战前分析 qYFOHu  
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。 9/3gF)I}  
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 xtW Q.  
&}:'YK*X  
u;p.:{'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SV#$Cf g  
  /* --------------------------------------------- */  734)s  
vector < int *> vp( 10 ); d_s=5+Yj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X!Ag7^E  
/* --------------------------------------------- */ P{j2'gg3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g bDre~|  
/* --------------------------------------------- */ "8}p>gS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~< %%n'xmm  
  /* --------------------------------------------- */ l,j7I3&~%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KvENH=oh  
/* --------------------------------------------- */ <[mT*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _N!L?b83P  
2"+8NfFl  
yh0zW $  
 *R1 m=  
看了之后,我们可以思考一些问题: FG/".dU  
1._1, _2是什么? 2noKy}q  
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。 -7E)u  
2._1 = 1是在做什么? zOJ4I^^  
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。 R-8>,  
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。 \]RPxM:_>  
6;s.%W  
buV {O[  
三. 动工 pQv`fr=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T DOOq;+  
k4:$LFw@  
K|JpkEw  
D5lzrpg_e  
template < typename T > dqF]kP,VG  
class assignment t;005]'Mp  
  { )e&U'Fx  
T value; n;&08M5an}  
public : ILi{5L  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,z<J`n  
template < typename T2 > =rSJ6'2("  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SFhi]48&V  
} ; '}#=I 9=ss  
UrtA]pc3L  
*IBT!@*Q&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SSG57N-T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4<%(Y-_sF  
.. jc^'L  
cbe&SxJ  
7A:k  
  class holder qTc-Z5  
  { 9C&Xs nk  
public : I`hltJM'  
template < typename T > 38ac~1HjE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gy}WZ9{  
  { }!_x\eq^  
  return assignment < T > (t); Jr|"QRC  
} r'bctFsD  
} ; sBUK v(U)  
F}9!k LR  
S-x'nu$u  
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: pJ8;7u  
U\OfB'Dn  
  static holder _1; E"i<fr T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %L;z~C  
a,eR'L<"*-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'T=$Q%Qv  
而不用手动写一个函数对象。 VF#2I %R*  
])`+ 78  
x=-dv8N?  
0,a/t jSr  
四. 问题分析 =VA5!-6<Uq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rl:6N*kK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X}jWNN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]QM{aSvXA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i'XW)n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N RB>X  
_8zZ.~)  
五. 问题1:一致性 T}fH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [l~Gwaul>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;MSdTHN"  
(]c M ;  
struct holder VtM:~|v  
  { )|52B;yZx  
  // 87&BF)]  
  template < typename T > Y dgDMd-1  
T &   operator ()( const T & r) const W=QT-4  
  { vP k\b 3E  
  return (T & )r; {T;A50  
} [\i0@  
} ; S"-q*!AhK  
6f=,$:S$  
这样的话assignment也必须相应改动: ~HW8mly'  
.kbo]P  
template < typename Left, typename Right > Z\1*g k  
class assignment ,[gu7z^|  
  { %IAZU c  
Left l; ?HD eiJ kX  
Right r; vI84= n  
public : W~" 'a9H/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i^<P@ |q  
template < typename T2 > ?WVp,vP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LUPh!)8  
} ; _ aJo7  
Z~X\Z.  
同时,holder的operator=也需要改动: v w.rkAGY  
f&=WgITa  
template < typename T > ZnrsJ1f:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -_%8Q#"  
  {  5yA1<&z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `Zdeq.R]  
} 2YW| /o4  
Re[x$rw  
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。 So6ZNh9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B|fh 4FNy  
v d{`*|x  
return l(rhs) = r; J&hzr t  
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。 a9f!f %9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M53{e;.kN  
w(,K  
template < typename Tp > SRP.Mqg9  
class constant_t CIt%7 \c  
  { tVUC@M>'  
  const Tp t; < bvbfS  
public : X=1Po|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s%cfJe_k  
template < typename T > / 5\gP//9K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7O.?I# 76  
  { S]"U(JmW\  
  return t; P0mY/bBU  
} wI0NotC  
} ; "r+v^  
R5"5Z?'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :m&cm%W]ts  
下面就可以修改holder的operator=了 w4AA4u  
 AhyV  
template < typename T > UnE[FYx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |>'.(  
  { },]G +L;R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ [t7&e  
} _N @ h  
;q"Yz-3  
同时也要修改assignment的operator() :cE6-Fv  
)qID<j#  
template < typename T2 > e=H,|)P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8h?):e  
现在代码看起来就很一致了。 ~dtS  
-%G}T}"_  
六. 问题2:链式操作 t| cL!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $n><p>`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }G/#Nb)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )%zOq:{\5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7Rq|N$y.3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n5NwiSE  
sC}p_'L  
template < typename T > 15l{gbCW  
struct result_1 IG(1h+5 R(  
  { w7d<Ky_C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o9XT_!Cwg  
} ; r3}Q1b&  
\3hj/   
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: rYK GBo8"  
?cB:1?\j  
template < typename T > <i$ud&D  
struct   ref \/8oua_)  
  { m~f J_  
typedef T & reference; m>:zwz< ;  
} ; SDbR(oV  
template < typename T > o,q47W=7$  
struct   ref < T &> yQ03&{#  
  { 2uEvu  
typedef T & reference; Lu.C+zgQ  
} ; @ L=dcO{r  
J$>9UC k7B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k|r|*|8  
%7wNS  
template < typename T > 9j8<Fs0M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q}+Fm?B   
  { a W9_[#z5  
  return l(t) = r(t); nYb{?{_ca8  
} dR GgiQO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v1`*}.#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 + t JEG:  
/@O$jlX5I  
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 2FxrjA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -}G>{5.A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n7p,{KSQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xgQ&'&7l  
最后的布局是: ?l/+*/AR;  
                Add /l b"g_  
              /   \ 4Q?3gA1  
            Divide   5 oD8X]R, H  
            /   \ .kqH}{hf  
          _1     3 N]dsGvX  
似乎一切都解决了?不。 %NH{%K,  
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。 l\DcXgD x  
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。 Q~-MB]'  
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: 2 )F~  
EG#mNpxE  
template < typename Right > A>Y#-e;<d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !?aL_{7J  
Right & rt) const  K?]c  
  { '\wZKY VN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hhr!FQ.+/  
} Naa "^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d) $B  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g5[r!XO  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o/\f+iz7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5)=YTUCk  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 x&d:V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &fRZaq'2R  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =8W'4MC  
:(TOtrK@  
template < class Action > =C4!h'hz  
class picker : public Action N#&/d nV  
  { zy\R>4i'#Q  
public : Z` zyE P A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2 e9lk$  
  // all the operator overloaded #,jw! HO]  
} ; i7jI(VvB^  
l|" SM6  
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。 /DE`>eJY  
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: @A1Ohl  
iji2gWV}h  
template < typename Right > TO]7%aB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9~|hGo  
  { PCX X[N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =67tQx58  
} E,gpi  
$/|2d4O:{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >`)IdX  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 PlC8&$   
p;P cD  
template < typename T >   struct picker_maker BW{&A&j  
  { Q$:>yveR*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lEr_4!h$rZ  
} ; jr3FDd]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b75en{aDi*  
  { ?5Q_G1H&  
typedef picker < T > result; Br}0dha3E  
} ; YJqbA?i  
.]y"04@]  
下面总的结构就有了: ){FXonVP  
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。 u0i;vO)MNt  
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。 3x3 =ke!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mNdEn<W  
至此链式操作完美实现。 MzpDvnI9  
F&)(G\  
~7O.}RP0  
七. 问题3 g"|/^G_6S  
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。 4) z*Vux  
%WO4uOi:@  
template < typename T1, typename T2 > #4wia%}u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  r NT>{  
  { a8v9j3.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Wo, "$Z6B  
} K;P<c,9X/  
;pVnBi  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -XMWN$Ah  
^w+)A;?W  
template < typename T1, typename T2 > V}po  
struct result_2 yd~}CF  
  { nv}z%.rRUj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +H6cZ,  
} ; $I4:g.gKpG  
/~}<[6ZGCY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mj|TWDcj+  
这个差事就留给了holder自己。 rw%1>]os  
    ]h 4r@L3  
{-.ZFUZmT  
template < int Order > &!0%"4  
class holder; ZK$<"z6{  
template <> bP HtP\)  
class holder < 1 > ~F^7L5d}C  
  { BaXf=RsZ  
public : =P7!6V\f  
template < typename T > [;,Xp/  
  struct result_1 Gcp!"y=i  
  { "D[/o8Hk  
  typedef T & result; MwO`DrV  
} ; zwJK|Sk  
template < typename T1, typename T2 > NsUP0B}.  
  struct result_2 Lf0Wc'9{  
  { E`gUNAKQ  
  typedef T1 & result; -0:Equ?pz  
} ; Eq/oq\(/6  
template < typename T > Tt+E?C%Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gf^XqTLs  
  { "|6763.{4  
  return (T & )r; @; 0t+  
} !r %u@[(  
template < typename T1, typename T2 > 1b`WzoJgH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L2`a| T=  
  { 7>!Rg~M  
  return (T1 & )r1; .xV^%e?H  
} 3.E3}Jz`  
} ; fUa[3)I  
4elA<<  
template <> Jx3fS2  
class holder < 2 > ! w2BD^V-  
  { MVXy)9q  
public : v|@1W Uc,g  
template < typename T > ,;k`N`#'  
  struct result_1 /^Ng7Mi!  
  { ![3l K  
  typedef T & result; %mr6p}E|  
} ; 84jA)  
template < typename T1, typename T2 > .u\xA7X  
  struct result_2 Q@5v> `  
  { i2 7KuPjC  
  typedef T2 & result; P^J#;{R  
} ; &)GlLpaT  
template < typename T > P)rz%,VF+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _t.Ub:  
  { M~LYq  
  return (T & )r; (c|Ry[$|  
} =L9;8THY  
template < typename T1, typename T2 > Wj"GS!5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wLOS , =  
  { ' T%70)CM~  
  return (T2 & )r2; Ot([5/K  
} $i;_yTht  
} ; x A"V!8C  
Eq6. s)10  
<= Aqi91  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  LAO2Py#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GjeRp|_Qd<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VK3e(7 b  
=x5k5NIF  
return l(i, j) = r(i, j); SJ).L.Cm6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (ioJ G-2u  
_ m<@ou7  
  return ( int & )i; q^^&nz<A  
  return ( int & )j; `VD7VX,rp*  
最后执行i = j; E=L 1q)  
可见,参数被正确的选择了。 f3"sKL4|  
y7/=-~   
CN!~(1v  
UMj8<Lq)j  
H0?Vq8I?  
八. 中期总结 BX-fV|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >%i]p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |tdsg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H#FH '@J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "HrZv+{  
.qD=u1{p9  
8rpr10;U  
v%!'vhf_K  
Hwiftx  
#!R=h|  
九. 简化 3iBUIv  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7]lUPLsl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *!&,)''  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J[jzkzSu`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #Pe|}!)u  
  +-*/&|^等 ve@E.`  
2. 返回引用。 b_>x;5k  
  =,各种复合赋值等 t)^18 z  
3. 返回固定类型。 ]D&\|,,(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bPUldkB:  
4. 原样返回。 Ys+NIV#Q  
  operator, gN5;Uk  
5. 返回解引用的类型。 /\d@AB^5I  
  operator*(单目) ;$/]6@bqB  
6. 返回地址。 /j;HM[  
  operator&(单目) WI\jm&H r  
7. 下表访问返回类型。 _8&a%?R@W  
  operator[] EVW\Z 2N.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2b^E8+r9  
  operator<<和operator>> ~U<=SyZYo  
WIYWql>*  
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。 dj5@9X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Twq,6X-  
`!lQd}W  
template < typename Left > 'A)9h7k}  
struct value_return LQXMGgp  
  { bo40s9"-*W  
template < typename T > %1z`/B  
  struct result_1 X^7n/|%*.  
  { p%ZAVd*|#V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k4`(7Z  
} ; @ *n oma  
y[d>7fcf  
template < typename T1, typename T2 > $_Q]3"U  
  struct result_2 a|kEza,]  
  { uQO\vRh0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ob@HzXH  
} ; n7(/ml+Q_  
} ; ?#Y1E~N  
"mB /"  
K-4o_:F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bD<hzOa  
H-jxH,mJmW  
下面我们来剥离functor中的operator() (Ky$(Ubb#6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .'zcD^  
,)Z1&J?  
return l(t) op r(t) *Z2#U ?_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +XpQ9Cd  
return op l(t) \vF*n Z5/  
return op l(t1, t2) aqKrf(Rv  
return l(t) op _FP'SVa}D  
return l(t1, t2) op Eu`K2_b  
return l(t)[r(t)] lc\%7-%:5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b0uWUI(=  
uy8mhB+]  
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: Z!*k0 <Z  
单目: return f(l(t), r(t)); rH9[x8e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z=zD~ka  
双目: return f(l(t)); ~$]Puv1V>  
return f(l(t1, t2)); e7M6|6nb  
下面就是f的实现,以operator/为例 F`M`c%  
A0 $ds  
struct meta_divide }$@E pM  
  { i9v|*ZM"  
template < typename T1, typename T2 > _l=X?/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Uu~~-5  
  { As>P(  
  return t1 / t2; Aga{EKd  
} h=ben&m  
} ; 9"f  
gzEcdDD  
这个工作可以让宏来做: 1R"Z+tNB  
(\H^ KEy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  wkKSL  
template < typename T1, typename T2 > \ 51Q~/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vBYk"a6SD  
以后可以直接用 #BwOWra  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j W/*-:  
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 1-~sj)*k  
(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。。。) AQTV1f_  
jh"YHe/X  
X.[8L^ldh  
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 '4,>#D8@O  
!+_X q$9_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~RRS{\,  
class unary_op : public Rettype cS RmC  
  { StU9r0`  
    Left l; ^ wb9n  
public : lN'b"N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} HleMzykF  
Ti&v9re%wO  
template < typename T > S3gd'Bahq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cXbQ  
      { z9JZV`dNgz  
      return FuncType::execute(l(t)); _[,7DA.qc  
    } xP $\ }  
}xpo@(e  
    template < typename T1, typename T2 > Ti$_V_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zb$P`~(%  
      { `!y/$7p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f[-$##S.~  
    } 5U6b\jxX  
} ; Zqj EVVB  
/7igPNhx  
.svlJSx  
同样还可以申明一个binary_op [U_  
8y'.H21:;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C=&;4In  
class binary_op : public Rettype K(rWM>Jv  
  { w3jcit|  
    Left l; XPT@ LM  
Right r; m.ejGm?  
public : i/RA/q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xp0S  
6-QcHJ>m6U  
template < typename T > );d"gv(]D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4rUOk"li  
      { ,P^4??' o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r>g5_"FL  
    } e@{Rlz   
Y?\PU{ O  
    template < typename T1, typename T2 > DhN<e7c`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *H~&hs>k  
      { 3M5wF6nY[[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  I}u&iV`  
    } qkBCI,X_Y  
} ; `_!R;f  
U &RZx&W  
J }|6m9k!  
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 i=jY l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @.} @K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R<;;Ph  
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。 t^"8 v3'h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zty9O8g  
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。。。 23/;W|   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 naVbcY  
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) v$#l]A_D  
下面是修改过的unary_op 3|=L1Pw#  
c+501's  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i!yE#zew  
class unary_op 0}N"L ml  
  { s f8F h  
Left l; 6Cgc-KNbk  
  .q|k459oi  
public : P.- `[  
(: @7IWZf@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ftD(ed  
"~L$oji  
template < typename T > dz1kQzOU*  
  struct result_1 ))4RgS$  
  {  1t }  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "x O+  
} ; z oZ10?ojC  
UdcrX`^.  
template < typename T1, typename T2 > gl 27&'?E*  
  struct result_2 yaYJmhG  
  { xc,Wm/[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J$i.^|hE/  
} ; GezMqt;2  
J=b 'b%  
template < typename T1, typename T2 > R)6"P?h._4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]E^)d|_  
  { yaPx=^&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vrIWw?/z?  
} ;Q0H7)t:  
OJD!Ar8Q  
template < typename T > fT{%zJU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a(lmm@;V<  
  { X=V2^zrt  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8=OpX,t(  
} rUZ09>nDy  
+h8`8k'}-2  
} ; UmG|_7  
BbhC 0q"J  
.yB{+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug RcOfesW o  
好啦,现在才真正完美了。 C(kL=WD   
现在在picker里面就可以这么添加了: EkoT U#w5  
?X$*8;==6  
template < typename Right > [F 24xC+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g0#w 4rGF)  
  { i?f;C_w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !V-(K_\t  
} >Q:h0b_$U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K9ek  
gv,1 CK  
o8~<t]Ejw  
1vdG \$  
LIn2&r:U  
十. bind A45!hhf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 f dJ<(i]7W  
先来分析一下一段例子 /rHlFl|Wy  
0<+eN8od.  
G\K!7k`)!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EAlLxXDDh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XrI$@e*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~~q>]4>  
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。 38GZ_ z}r  
我们来写个简单的。 s7,D}Zz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1rON8=E  
对于函数对象类的版本: rTqGtmulG  
&r2\P6J  
template < typename Func > 73JrK_h  
struct functor_trait b4 Pa5 w  
  { #3?}MC  
typedef typename Func::result_type result_type; biENRJQ.  
} ; =yWdtBng  
对于无参数函数的版本: +G)a+r'0Q  
 Z>pZ|  
template < typename Ret > Q 3/J @MC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y|buQQ|  
  { A=wG};%_  
typedef Ret result_type; +[}<u--  
} ; k; >Vh'=X  
对于单参数函数的版本: D 4sp+   
<6+T&Ov6  
template < typename Ret, typename V1 > QOY{j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~_ u3_d.  
  { \2CEEs'  
typedef Ret result_type; Yr[& *>S  
} ; i&{%} ==7  
对于双参数函数的版本: L_o/fTz4  
=MT'e,T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XSGBC:U)l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TX;)}\  
  { V>D}z8w7  
typedef Ret result_type; ,&L}^Up  
} ; y9.?5#aL  
等等。。。 a'A<'(yv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;SX~u*`R  
!+]KxB   
template < typename Func > eJeL{`NS  
struct func_return MG~bDM4  
  { *K BaKS  
template < typename T > <v=s:^;C0  
  struct result_1 p(nEcu  
  { y+KAL{AGK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uW2  q\  
} ; f Xh{ _>  
^?*<.rsG  
template < typename T1, typename T2 > 1 J}ML}h)  
  struct result_2 s+(@UUl  
  { vM50H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [LO=k|&R  
} ; i.\ e/9]f  
} ; iB`EJftI!  
Mmg~Fn  
i[:cG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =2}V=E/85  
zRbY]dW  
template < typename Func, typename aPicker > z#1"0Ks&P  
class binder_1 20}w . V  
  { sPXjU5uq#  
Func fn; UZ#oaD8H6  
aPicker pk; Vf<q-3q  
public : ;e< TEs  
%NM={X|'  
template < typename T > ci/qm\JI<<  
  struct result_1 D$@2H>.-  
  { 3_`)QYU'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \0vs93>?  
} ; jAU&h@  
N9*:]a  
template < typename T1, typename T2 > uP(t+}dQ+3  
  struct result_2 IUNr<w<  
  { CD%Cb53  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XMdCQ=  
} ; .rS. >d^n  
dMCoN8W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bwj{5-FU  
(.X)=  
template < typename T > kW1w;}n$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {&UA6 0~6  
  { 57=d;Yg e  
  return fn(pk(t)); K:GEC-  
} WIuYSt)h  
template < typename T1, typename T2 > %V+"i_{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w`=O '0d  
  { P$Oj3HD LM  
  return fn(pk(t1, t2)); }2iR=$2  
} E AZX  
} ; e<*qaUI  
F-oe49p5e  
>\w]i*%  
一目了然不是么? iJZNSRQJ}r  
最后实现bind EW1,&H  
GdY@$&z{i  
v/=\(  
template < typename Func, typename aPicker > ^9 ]iUx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U^7bj  
  { <i]0EE}%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s]|tKQGl,  
} w%8y5v5  
qDYNY`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1U/RMN3`  
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。 )RT?/NW  
W]bgWKd  
十一. phoenix x)GheM^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zBu@a:E%H  
9t6c*|60#n  
for_each(v.begin(), v.end(), nj1o!+9>$  
( YB<nz<;JR  
do_ m C`*#[  
[ Y;%LwDC  
  cout << _1 <<   " , " )Jdku}Pf  
] \$*CXjh3G  
.while_( -- _1), t$wbwP  
cout << var( " \n " ) r-TrA$k  
) _U-`/r o  
); 9} m?E<6&  
GBT|1c'i  
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: ! |UX4  
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 I:G8B5{J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {-8Nq`w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'Grii,  
ge:a{L  
&)gc{(4$  
template < typename Cond, typename Actor > Z\xnPhV  
class do_while *OznZIn  
  { BAY e:0  
Cond cd; I`H&b& .`  
Actor act; 8V 4e\q  
public : xPPA8~Dm*  
template < typename T > BV:Ca34&  
  struct result_1 y<6c*e1  
  { cv-rEHT  
  typedef int result_type; Nw$OJ9$L>  
} ; Qrg- xu=  
M\a{2f7'n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )E*f30  
Q;w [o  
template < typename T > 7C 0xKF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PfRA\  
  { *1{A'`.=\  
  do v/9ZTd  
    { GWWg3z.o"W  
  act(t); mL2J  
  } :PW"7|c!  
  while (cd(t)); $!MP0f\q g  
  return   0 ; vI0,6fOd6  
} \fiy[W/k  
} ; /51$o\4 S  
]oVP_ &E  
#}+H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dk nM|  
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。 A,~KrRd  
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。 nJ]7vj,rB  
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。 4 ZnQpKg  
下面就是产生这个functor的类: WA~[) S0  
|+W{c`KL  
-X!<$<\y;  
template < typename Actor > ;!A8A4~nu  
class do_while_actor Z@Zg3AVU  
  { q+9->D(6  
Actor act; F |BY]{  
public : bs?\ )R5/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `G1"&q,i  
8wvHg_U6W  
template < typename Cond > {)lZfj}l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M,@M5o2u  
} ; W&)f#/M8  
DxNob-F r  
2Ax"X12{6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Rw{' O]Q*  
最后,是那个do_ `gx\m=xG  
r9WR1&T)  
\-pwA j?  
class do_while_invoker ,"is%O.  
  { kC%H E  
public : wGNE b  
template < typename Actor > * @]wT'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eN.6l2-  
  { XYuX+&XW/  
  return do_while_actor < Actor > (act); *6` ^8Y\  
} jmwN1Se>  
} do_; &uRT/+18W3  
P"^Yx8L#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <q!HY~"V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,HTwEq>-G  
最后来说说怎么处理break和continue kD)31P  
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。 b4cTn 6  
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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