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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  s!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GnUD<P=I  
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, ,H,[ )8  
 f+ !J1  
Y?7GFkIP$  
~av#r=x  
  class filler LAnC8O  
  { !OQ5AF$  
public : 4)k-gKS*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q5hE S  
} ; mSYm18   
?Js4 \X!uJ  
gq 3|vzNZ  
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: B8"c+<b  
V*fv>f:Yv  
.w@B )f*  
+Ek1~i.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RSbq<f>BFo  
|<,0*2  
ti6X=@ P:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 koS?UYF`  
)u28:+8  
&4}=@'G@  
ot2zY dWAz  
二. 战前分析 42tZBz&  
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。 vqQ)Pu?T  
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 :[(%4se  
! l0"nPM=  
.{ljhE:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,ayJgAD  
  /* --------------------------------------------- */ Ab/JCZNn  
vector < int *> vp( 10 ); dI%ho<zm]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H~vrCi~t"  
/* --------------------------------------------- */ + jeOZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4%8den,|  
/* --------------------------------------------- */ ?E+f<jol  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u kZK*Y9P  
  /* --------------------------------------------- */ CadIu x^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eD2eDxN2  
/* --------------------------------------------- */ nh5=0{va|L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _izjvg  
g] }!  
bHx@   
tJ6Q7 J;n  
看了之后,我们可以思考一些问题: {47l1wV]  
1._1, _2是什么? EK[J!~  
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。 `[#id@Z1  
2._1 = 1是在做什么? %`T}%B  
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。 chUYLX}45  
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。 !03JA9lo  
ENr#3+m$;  
#\}FQl6  
三. 动工 Ug546Bz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PH:5  
#X %!7tU6  
NyRa.hgZ;  
t$Ff $(  
template < typename T > qwJp&6  
class assignment UjoA$A!Od;  
  { 3<M yb  
T value; (7b9irL&cn  
public : {'h&[f>zcQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} dL'oKh,  
template < typename T2 > |?{V-L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +y'2 h%>h[  
} ; .*9u_2<  
,"gPd!HD (  
u=W[ S)w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >lQa"F=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D]*|Zmr+}  
}i^|.VZZ  
VY8cy2  
^t7u4w!  
  class holder ]>Z9K@  
  { i.Y2]1  
public : BLaNS4e  
template < typename T > zng.(]U/?H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ovM;6o  
  { /J_ ],KdU  
  return assignment < T > (t); (.@peHu)#  
} =M*pym]QSY  
} ; -2[4 @  
BgT ^  
et)n`NlcK  
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: TB.>?*<n]  
*'A*!=5(  
  static holder _1; 'SlZ-SdR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 /{~t[*.  
h6O'"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =Hd#"9-  
而不用手动写一个函数对象。 0KgP'oWvY  
V?G%-+^  
T!y 9v5  
EwV$2AK  
四. 问题分析 H,GjPIG  
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。 9d/- +j'  
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|~#N3?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lGR0-Gh2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EZI#CLT[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $<2d|;7r  
SZ[?2z  
五. 问题1:一致性 2 G*uv+=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| aAGV\o{^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C^4,L \E  
3fQ`}OcNr  
struct holder }cCIYt\RK  
  { YU[#4f~  
  // 0wVM% Dng  
  template < typename T > tl!dRV92  
T &   operator ()( const T & r) const AQQa6Ce*  
  { gM;m{gXYK  
  return (T & )r; DMch88W  
}  \SQ4yc  
} ; g3[-[G^5  
([rn.b]  
这样的话assignment也必须相应改动: VPT?z  
wS9V@  
template < typename Left, typename Right > ^ }5KM87  
class assignment fu~iF  
  { f9>pMfi:@  
Left l; K.wRz/M& g  
Right r; Fs4shrt  
public : )mOM!I7D@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :ZB.I(v  
template < typename T2 > `{ >/'o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `|AH3v1  
} ; 3]JJCaf  
."BXA8c;A  
同时,holder的operator=也需要改动: ;4b=/1M'  
^ /G ;  
template < typename T > d-Z2-89K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0<@['W}G  
  { qQDe'f~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y_n4Y[4g  
} svEe@Kt`  
?32~%?m  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N]iarYc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q) aZ0 Pt  
,|VLOY ^  
return l(rhs) = r; EU:N9oT  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ub>:dNBN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qu'#~#L`  
,ps?@lD  
template < typename Tp > OZf@cOTWK  
class constant_t .EHq.cde  
  { FT6CKsM"  
  const Tp t; EHf,VIC8  
public : V~/@KU8cH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~:Z|\a58j  
template < typename T > NV/paoyx:*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iOv>g-t:  
  { _MIheCvV  
  return t; :'<;]~f  
} /P9fcNP{y  
} ; Q~wS2f`)  
J`[jub  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9QHj$)?k,  
下面就可以修改holder的operator=了 yZp/P%y  
MLTS<pW/  
template < typename T > gS[B;+d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;g#nGs>  
  { ]5a3e+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /2=9i84  
} `.~S/$a.&  
' #=n>  
同时也要修改assignment的operator() \ Qx%7 6  
(fl$$$  
template < typename T2 > )mN/e+/Lu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } + (:Qf+:  
现在代码看起来就很一致了。 =EYgck;)  
[75?cQD  
六. 问题2:链式操作 7n84`|=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4,:I{P_>6B  
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。 Y&,}q_Z:  
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。 1CZO+MB&"$  
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。 cj GN=|`u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %4M,f.[e  
DS%]7,g]  
template < typename T > O[U`(A:  
struct result_1 5({_2meJ:  
  { @IbZci)1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  H6nH  
} ; .6rbn8h  
F%lC%~-qh  
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: ^vSSG5  :  
X)RgXl{  
template < typename T > 5K?/-0yG  
struct   ref q!U$\Q&  
  { .UX4p =  
typedef T & reference; kUGFg{"  
} ; v]Pyz<+  
template < typename T > H-e$~vEbP  
struct   ref < T &> )n9,?F#l  
  { K^"l.V#J  
typedef T & reference; ( 6zu*H)  
} ; DEkv,e  
38X{>*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =w!9:I&a0  
"v0bdaQH3  
template < typename T > vc3r [mT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "R)n1,0  
  { 9L-jlAo<  
  return l(t) = r(t); VR"le&'z"  
} \X(*JNQ  
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。 K@[Hej6d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }JQy&V%  
b[:m[^  
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 7p!f+\kM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?771e:>S-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1D [>oK\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &CXk=Wj  
最后的布局是: t&x\@p9  
                Add 3jW&S  
              /   \ 4|cRYZj5  
            Divide   5 g#6R(  
            /   \ M(\{U"%@?  
          _1     3 |XQ_4{  
似乎一切都解决了?不。 s}UJv\*  
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。 LTA0WgzR)  
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。 u~ FVI  
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: Oop6o $k  
wmR~e  
template < typename Right > ^@=4HtA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fo ;J3<U)  
Right & rt) const  yoe@]c=  
  { =5^1Bl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2-UD^;0  
} wXnVQ-6H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =tA;JB  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 H ~fF; I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 'ks  .TS&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6q`)%"4k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8n2;47 a  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <f.Eog  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .dxELSV  
>e-0A  
template < class Action > w9"~NK8xzM  
class picker : public Action G9j f]Ye;  
  { |9FrVO$M  
public : ?A.ah  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %c]N-  
  // all the operator overloaded !L9]nO 'BL  
} ; }Cfl|t<5f  
|-*50j l  
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。 Us# /#-hJ  
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: U %BtBPL  
E|RC|Sz=u  
template < typename Right > "+&pd!\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;[P>  
  { 5f0g7w =-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xbcmvJrG  
} U6H3T0#  
!vK0|eV3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L"S2+F)n  
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。 B2LXF3#/  
y|0/;SjV  
template < typename T >   struct picker_maker  Q3bU"f  
  { WL,2<[)Ew  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c 8Q2H  
} ; w<]-~`K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sc# EL~  
  { !z2xm3s{]p  
typedef picker < T > result; .tHc*Eh  
} ; }?6;;d#  
`0_ Y| 4KB  
下面总的结构就有了: >mMfZvxl%  
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。 Vom,^`}  
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。 VhMVoW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 # &5.   
至此链式操作完美实现。 ~d\V>  
1BEc"  
C+`V?rp=s  
七. 问题3 Ets6tM`  
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。 g6.I~o Q j  
't*]6^  
template < typename T1, typename T2 > ?-9uf\2_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ku}`PS0UGd  
  { o >yXEg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MwQt/Qv=  
} d, ?GW  
f TK84v"7_  
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: 4 eSFpy1  
DaGny0|BB  
template < typename T1, typename T2 > &{qKoI]  
struct result_2 >RJ&b  
  { rADzJ#CU \  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yQ<h>J>  
} ; B *6 ncj  
(@^ySiU  
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? H;tE=  
这个差事就留给了holder自己。 (w(k*b/  
    AkO);4A;Jd  
J 48$l(l3  
template < int Order > 9Nv?j=*$  
class holder; -lv(@7o~  
template <> /yY}.S  
class holder < 1 > +NvpYz  
  { jr#*;go  
public : x`IWo:j  
template < typename T > 5~2_wWjX  
  struct result_1 3a ZS1]/  
  { mtE+}b@(!&  
  typedef T & result; CS-jDok  
} ; Ar?ZUASJ  
template < typename T1, typename T2 > _T8S4s8q  
  struct result_2 9^Web~yi#  
  { MI:%Eq  
  typedef T1 & result; nr}Ols  
} ; YvP62c \  
template < typename T > 9~a5R]x2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P-8QXDdr  
  { &u6n5-!v  
  return (T & )r; ^rjUye%EK  
} 7ju38@+  
template < typename T1, typename T2 > jk\V2x@DR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XsFzSm  
  { WT1y7+_g(d  
  return (T1 & )r1; T 7qHw!)  
} gLZJQubz 6  
} ; 4UzXTsjM7  
E:A!tu$B  
template <> N{@~(>ee^  
class holder < 2 > B/n~ $  
  { e0Gs|c+6  
public : oZl%0Uy?9I  
template < typename T > 15aPoxo>  
  struct result_1 7kT X  
  { BTG_c_ ?]e  
  typedef T & result; Hfo<EB2Y9N  
} ; `f~$h?}3-@  
template < typename T1, typename T2 > Lz:FR*  
  struct result_2 %4YSuZg  
  { Vw`Q:qo0:b  
  typedef T2 & result; -Xw S?*O  
} ; %,ScGQE  
template < typename T > u3wd~.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rxlv:  
  { V U5</si+  
  return (T & )r; zx.SRs$  
} "sY}@Q7  
template < typename T1, typename T2 > y>gw@+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r{S DJa  
  { 87!m l  
  return (T2 & )r2; ,]]IJ;:w  
} T*8K.yw2  
} ; 8HIX$OX>2  
y+{)4ptg$<  
h5-yhG  
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> >。 p T z]8[^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fy|I3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m@w469&<(q  
RQ^ \|+_  
return l(i, j) = r(i, j); W@'*G*f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b^ [ z'  
mh SknyqT  
  return ( int & )i;  ?<8c  
  return ( int & )j; \n^[!e"`  
最后执行i = j; pFwJ:  
可见,参数被正确的选择了。 u!F\`Gfm_  
r_ B.b K  
C=cn .CX  
]?oJxW.  
e-\/1N84  
八. 中期总结 3MKu!  
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: ucU7 @j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7^LCP*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CQrP%}`r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *W>, 98  
Q1|zX@,  
PDCb(5  
Ze#DFe$  
Y> }\'$\b  
EIyFGCw|U  
九. 简化 uZ>q$ F  
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。 *">CEQ[MT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k#8`996P  
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: bw7gL\*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u7Ix7`V  
  +-*/&|^等 VEn3b  
2. 返回引用。 vX}w_Jj>  
  =,各种复合赋值等 IXR'JZ?fH  
3. 返回固定类型。 d~h;|Bl[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u=vBjaN2_w  
4. 原样返回。 gG}H5uN  
  operator, 8ZM#.yB B  
5. 返回解引用的类型。 aIrM-c8.O  
  operator*(单目) b0f6p>~q^  
6. 返回地址。 C8|#  
  operator&(单目) :eJJL,v  
7. 下表访问返回类型。 [/VpvQ'  
  operator[] X-,oL.:c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RO%M9LISI  
  operator<<和operator>> !y'>sAf  
Ht\2 IP  
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。 "Jg.)1Jw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lQvgq  
T:H~Y+qnt  
template < typename Left > 9&`";dg  
struct value_return >7~*j4g  
  { 4 m"0R\  
template < typename T > zH9*w:"4<_  
  struct result_1 .cw)Y#;IG  
  { M*Ej*#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "+wkruC  
} ; S?C.:  
iF837ng5  
template < typename T1, typename T2 > op9vz[o#4  
  struct result_2 OJJ [Er1  
  { H{S+^'5Y.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kS9;Tjcx  
} ; Fu5Y<*x  
} ; T]zD+/=  
4dLnX3 v  
7DoU7I\u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait llWY7u"  
g7*Uuh#  
下面我们来剥离functor中的operator() A*81}P_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @o^$/AE?  
n]D io  
return l(t) op r(t) 'd&d"E[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CV\y60n  
return op l(t) vTK8t:JQ~  
return op l(t1, t2) \b8#xT}  
return l(t) op H^@Hco>|  
return l(t1, t2) op 4\*:Lc,-  
return l(t)[r(t)] w\eC{,00:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /4c`[  
dJJq]^|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L=EkY O%\"  
单目: return f(l(t), r(t)); ,Tegrz&G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y"'p#j  
双目: return f(l(t)); KF1iYo>p  
return f(l(t1, t2)); 1IS1P)4_0  
下面就是f的实现,以operator/为例 #\QW <I#/  
<g;,or#$  
struct meta_divide e!gNd>b {  
  { 5dN>Xjpu  
template < typename T1, typename T2 > dg|x(p#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SOM? 0.  
  { T#E$sZ  
  return t1 / t2; YGLq ~A  
} <HN+pi  
} ; yI#qkl-  
jl(D;JnF  
这个工作可以让宏来做: HQ" trV  
}zsIp,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ . _|=Btoo  
template < typename T1, typename T2 > \ L8f+uI   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -s`Wd4AP  
以后可以直接用 a3\~AO H%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,IqE<i!U  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ly0L)L]\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &oB*gGRw=7  
xR&:]M[Vg  
26nwUNak  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N0kCdJv  
)j~{P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K{/i2^4  
class unary_op : public Rettype 3'`&D/n  
  { Y$n+\K  
    Left l; eF.nNu  
public : 24? _k]Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FZ+2{wIV^  
W,Q>3y*  
template < typename T > RMT9tXe*5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SM RKEPwp&  
      { V*Fy@  
      return FuncType::execute(l(t)); 5YNAb/! !F  
    } "N=$ =Dy >  
]wEI *c(  
    template < typename T1, typename T2 > C=q&S6/+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h'=)dFw7  
      { { >izfG,\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \i//Aq  
    } y'odn ;  
} ; mhhc}dS(H  
8~-TN1H  
|^UQVNJ  
同样还可以申明一个binary_op )^s> 21  
;7?oJH;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H,w8+vZ4\  
class binary_op : public Rettype wZ\93W-}  
  { &ZC{ _t  
    Left l; 1R~$m  
Right r; L%5y@b{AR  
public : OF']-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wUr(i*  
(UjaL@G  
template < typename T > yGt [Qvx#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sGtxqnX:J  
      { ?;`GCE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JcmMbd&B  
    } 36+/MvIT  
juWXB+d2Y  
    template < typename T1, typename T2 > pqpsa'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?#:']q  
      { *f;$5B#^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dO1 m  
    } PDA9.b<q0  
} ; E.NfVeq  
l{C]0^6>i  
XfVdYmii  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 UMd.=HC L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hN=kU9@knC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C za }cF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k`N*_/(|n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ">1wPq&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M *3G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %pOz%v~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) SWI\;:k  
下面是修改过的unary_op dazML|1ow  
 gvo98Id  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NR_3nt^h  
class unary_op GiuE\J9i  
  { (EWGX |QA  
Left l; iz/CC V L  
  |&Mo Qxw@  
public : TK' 5NM+4  
ll$mRC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uuFQTx))  
WeH_1$n5  
template < typename T > W[)HFh(#  
  struct result_1 7i xG{yu  
  { kDm uj>D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vqf}(/.D  
} ; $+4 4US  
[3-u7Fx!  
template < typename T1, typename T2 > .Er+*j;&w  
  struct result_2 1/:vFX  
  { 6-"tQ,AZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P8dMfD*"E  
} ; s,[ I_IiPf  
-nC&t~sD  
template < typename T1, typename T2 > LA\3 ,Uv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V(ww F  
  { l6WEx -d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "OI$PLK  
} cW0\f5[/  
VM<0_R24z  
template < typename T > F{ vT^/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UQh.o   
  { 8h|}Q_  
  return OpClass::execute(lt(t)); sRcd{)|Cq  
} EmUn&p%hI  
[&&#~gz  
} ; }15&<s  
~$4(|Fq/  
UYZC% $5x  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug UIf#Gy|l  
好啦,现在才真正完美了。 ~s'}_5;VY  
现在在picker里面就可以这么添加了: aDX&j2/  
dPpQCx f  
template < typename Right > oO?+2pTQV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8 NNh8k#6  
  { cOpe6H6,bz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~1*37w~  
} |*zgX]-+;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HX| p4-L  
R-ek O7z  
)^qXjF  
P6>C+T1  
qlPIxd  
十. bind cL4Go,)w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 S m=ln)G=  
先来分析一下一段例子 \^y~w~g?  
X}3?k<m  
v:74iB$i/C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RLQ*&[A}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s1Wn.OGR4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hC<E4+5.,  
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|qNyNXo[  
我们来写个简单的。 z@19gD#8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4|\M`T  
对于函数对象类的版本: u|$HA>F[  
[Pp#r&4H  
template < typename Func > *!`&+w  
struct functor_trait X{!,j}  
  { R'B_YKHBY  
typedef typename Func::result_type result_type; 0k\,z(e  
} ; CHqi5Z/+  
对于无参数函数的版本: ak:f4dEd  
b9?Vpu`?  
template < typename Ret > lAA6tlc#C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =<9Mv+Ry8  
  { #huh!Mn  
typedef Ret result_type; p%bMfi*T  
} ; `]GL3cIh:  
对于单参数函数的版本: ti1R6oSn  
67T.qX2I$  
template < typename Ret, typename V1 > o M@%2M_O(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .7Qqs=Au  
  { pQ7elv]  
typedef Ret result_type; _hJ+8B^`  
} ; kl1Q:  
对于双参数函数的版本: Z)(#D($-  
jYAm}_?No  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZWuNl!l>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > INk|NEX  
  { o%lxEd r  
typedef Ret result_type; # 7d vT=  
} ; ;IPk+,hpmi  
等等。。。 ]QHZ [C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CcV@YST?  
#!TlalV  
template < typename Func > h 1 "#  
struct func_return oIj/V|ByK  
  { >^#Liwm  
template < typename T > bY,dWNS:  
  struct result_1 UHfE.mTjM  
  { G;/> N'#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +[ir7?Y.  
} ; 5HbJE'  
+B+cN[d  
template < typename T1, typename T2 > O<>+l*bk  
  struct result_2 .pl,ujv  
  { s` , g4ce`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {s6#h#U  
} ; rWO#h{  
} ; gV:0&g\v  
x=W s)&H_Y  
<]oPr1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0?I  
Xooh00  
template < typename Func, typename aPicker > # E8?2]  
class binder_1 +W-b3R:1>  
  { jL 3 *m  
Func fn; '_K`1&#U  
aPicker pk; _E-{*,7bZS  
public : 6b` Jq>v  
6+s&%io4  
template < typename T > $j(4FyH\  
  struct result_1 X9" T(`  
  { fD_3lbiL(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  =/ !A  
} ; 0@u{(m  
~_ovQ4@  
template < typename T1, typename T2 > }p)a 7xn}  
  struct result_2 yVPFH~1@\  
  { T# tFzbr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nddCp~NX  
} ; Rdd9JJsVd  
[%Dh0hOg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bz:Hp{7&  
l:#'i`;   
template < typename T > slr>6o%W`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [5b[ztN%  
  { j~;y~Cx?  
  return fn(pk(t)); l<"B[  
} G[zysxd  
template < typename T1, typename T2 > mkBQ TQGT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cf<TDjU`|  
  { xw1,Wbu]  
  return fn(pk(t1, t2)); EW)r/Av:,  
} kAx J#RG  
} ; t[b(erO'  
B(- F|q\  
~g~`,:Qc  
一目了然不是么? 0r&FH$  
最后实现bind q7rX4-G$  
-/7@ A  
\IR $~  
template < typename Func, typename aPicker > fv>Jn`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pFo,@M  
  { $K|2k7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A>:31C  
} zFwO(  
eo"XHP7ja  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &Fmen;(  
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。 QX(t@VP  
k.Z?BNP  
十一. phoenix !) d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *9r 32]i;  
G%%F6)W  
for_each(v.begin(), v.end(), ,zBc-Cm  
( d _=44( -  
do_ y dzvjp=  
[ Y$3liDeL=  
  cout << _1 <<   " , " " M&zW&  
] {N-*eV9#  
.while_( -- _1), :3}K$  
cout << var( " \n " ) R*vfp?x  
) >4T7D My  
); MF::At[4   
g87M"kQKA  
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: <2+FE/3L  
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 ` -<S13  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z`8>$9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f5nAD  
&v r0{]V^  
rN {5^+w  
template < typename Cond, typename Actor > `zcpaE.@  
class do_while 6y@o[=m  
  { DsiyN:o'+  
Cond cd; Yd~Tzh  
Actor act; YE@!`!`d:  
public : %U97{y  
template < typename T > Fi+,omB&  
  struct result_1 E{}eYU  
  { gLg\W3TOi  
  typedef int result_type; d[ce3':z  
} ; >PygUY d  
UWBR5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j0e1CSE  
6rAenK-%  
template < typename T > Y3luU&'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w6k^|."  
  { mw=keY9]  
  do -.vNb!=  
    { -EU~ %/=m+  
  act(t); n yd'79~>G  
  } V ;M'd@  
  while (cd(t)); {Hxziyv~Y(  
  return   0 ; MCfDR#a  
} M5LqZyY  
} ; 55x.Q  
k%cT38V*  
FBI^}^#_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \OF"hPq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2wZyUB;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !2]G.|5/A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5CM]-qbf@  
下面就是产生这个functor的类: t*!Q9GC_  
X]%n#\t,]  
%|?PG i@5  
template < typename Actor > W#<ZaGsq  
class do_while_actor Pexg"328  
  { )G9,5[  
Actor act; Ob7F39):N  
public : WAh{*$Rpl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *s"{JrG`O  
"V7&@3  
template < typename Cond > 0-A@X>6bs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pd}af iF  
} ;  0GiL(e|  
+t;j5\HS  
?-P W$p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |Ns[{/  
最后,是那个do_ >c8EgSZJ  
>1d`G%KfG  
,7|2K&C5  
class do_while_invoker c5tCw3$t  
  { B976{;QvXV  
public : ucC'SS  
template < typename Actor > Ps7Bt(/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t{ScK%S6  
  { ]1n =O"vE  
  return do_while_actor < Actor > (act); mE_?E&T`|  
} rM(2RI4O`0  
} do_; w#`E;fN'  
{3=]cLtt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IH '&W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FFqqAT5  
最后来说说怎么处理break和continue \*$''`b)j  
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。 M&K'5G)7  
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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