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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O MX-_\")  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p)~lL  
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, efY8M2  
1+7GUSIb  
,2]X}&{i  
O$ HBO  
  class filler z7-k`(l4  
  { 2:LHy[{5  
public : O0PJ6:9P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m5D"A D  
} ; 9Ok9bC'?8@  
J4YBqp  
:ZDMNhUl &  
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: 178Mb\8  
9RwawTM  
!SKV!xH9  
Krs2Gre}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5#E |R  
x^*1gv $o  
m~'? /!!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :L 3&FA   
sFDG)  
CD0VfA>Z  
)R sM!}  
二. 战前分析 Xe+,wW3YF  
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。 LC0d/hM  
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 |*mL1#bB  
Xes|[*Y!V  
|7@O( $b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -xD*tf*  
  /* --------------------------------------------- */ aV1lJ ;0  
vector < int *> vp( 10 ); Hk7K`9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -]:G L>b  
/* --------------------------------------------- */ 7'N S9|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q7bq  
/* --------------------------------------------- */ pA4*bO+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]h9!ei [  
  /* --------------------------------------------- */ QjPj[c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); voe7l+Xk  
/* --------------------------------------------- */ w-$[>R[hw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 26n^Dy>}  
UMN*]_'+;b  
,1/}^f6  
[4J6 iF  
看了之后,我们可以思考一些问题: De_C F8  
1._1, _2是什么? V#q}Wysft  
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。 MP>n)!R[`  
2._1 = 1是在做什么? 8p1ziz`4>$  
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。 k8]O65t|  
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 HiPvP0  
Fd\ e*ww'  
A4mSJ6K]  
三. 动工 OJb*VtZz5R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k#:2'!7G  
(5$ZvXx?}  
AD('=g J  
VzlDHpG  
template < typename T > W >(vYU  
class assignment +'oX  
  { IK^~X{I?  
T value; 7L:7/  
public : insY(.N  
assignment( const T & v) : value(v) {} +[ .Yy  
template < typename T2 > x6'^4y])  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q1k{  
} ; _w ]4~V9  
<EO<x D=:  
FnHi(S|A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $A<ESfrs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AK u_~bTk  
)fU(AXSP  
kD.pzx EM  
v$w++3H  
  class holder #Tp]^ n  
  { Cpx+qQt0  
public : _2vd`k  
template < typename T > H' J|U|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %1:chvS  
  { R UTnc  
  return assignment < T > (t); qI3NkVA'C  
} G6`J1Uk  
} ; V7t!?xOL  
+K6szGP  
#NRh\Wj|  
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: dX )W0  
/2NSZO  
  static holder _1; '7I g.K&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }{],GHCjQ  
G\iyJSj[P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u2sR.%2U<  
而不用手动写一个函数对象。 rU#li0 >  
mxqG-*ch-  
?n'O Fpd  
%kU'hzLg  
四. 问题分析 PoD^`()FR{  
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。 '=cKU0 G#  
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。 `EMi0hm&H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 msk/p>{O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $->d!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p/]s)uYp$  
%"Db?  
五. 问题1:一致性 2'{}<9  
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?| @%W]".*'}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yr&Ka:  
@C.GKeM*  
struct holder E,*&BDW  
  { \3PE+$  
  // cBEHH4U  
  template < typename T > w}<^l  
T &   operator ()( const T & r) const NW.XA! =E)  
  { CB*/ =Y  
  return (T & )r; hG Apuy  
} M$&>5n7  
} ; g*-2* \  
N\R=cwk  
这样的话assignment也必须相应改动: Rrqg[F+  
u.6P-yh  
template < typename Left, typename Right > u3ds QU  
class assignment .2X2b<%)  
  { vD=%`G[m  
Left l; /)V4k:#b  
Right r; fA8ozL T  
public : WD?Jk9_F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T{ -2fp8r[  
template < typename T2 > 30 7fBa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ^Omfe  
} ; |f NMs  
|Cf mcz(56  
同时,holder的operator=也需要改动: {j6g@Vd6lx  
-i_En^Fi  
template < typename T > ~b8a^6:R"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lfy7w|  
  { AQ@v>wr}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NJ$e6$g)  
} koH4~m{  
%D^bah f  
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。 &`@M8-m#F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /4C`k=>  
%ejeyc  
return l(rhs) = r; 3Xdn62[&  
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。 R [9w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: exphe+b  
Kpg:yrc['  
template < typename Tp > QHQj/)J8  
class constant_t %3,xaVN  
  { s)tpr   
  const Tp t; $^Ca: duk  
public : /2h][zrZ[.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R=35 7^[R  
template < typename T > %N{sD[^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QGPR.<D)B  
  { !0dX@V'r  
  return t; K^ 6+Ily  
} v>at/ef  
} ; v*L '{3f  
Ed=}PrE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 & s-VSu7  
下面就可以修改holder的operator=了 $,P\)</ VR  
=>YvA>izE  
template < typename T > !`C%Fkq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e\~l!f'z  
  { GYqJ!,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cQ,9Rnfl,  
} ;o >WXw  
Ej|A ; &E  
同时也要修改assignment的operator() m0Z7N5v)  
1NGyaI  
template < typename T2 > c * 1S}us  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R HXvee55  
现在代码看起来就很一致了。 Dqr9Vv  
6UI>GQ  
六. 问题2:链式操作 B"[{]GP BY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oeGS  
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。 Bbs5f@E  
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。 f+^c@0que  
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。 xOM_R2Md  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 08io<c,L  
*+~D+_,  
template < typename T > ^;64!BaK  
struct result_1 ;o%:7 &  
  { IQoH@l&Xk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sU*3\  
} ; TF)8qHy! u  
Zsk?QS FE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s*+ZYPk  
Z~R dFC  
template < typename T > Mz}i[|U\  
struct   ref 54wM8'+  
  { .xnQd^qoac  
typedef T & reference; Q;@X2 JSp  
} ; k -]xSKG  
template < typename T > 9,KVBO  
struct   ref < T &> :f]!O@.~  
  { 7%YYr^d  
typedef T & reference; kc|>Q7~{  
} ; QqjTLuN  
?N2X)Y@yi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <>&89E%j'  
Vs|sw  
template < typename T > b_l.QKk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cUNGo%Y  
  { @92gb$xT  
  return l(t) = r(t); HIrEv  
} Hp*gv/0  
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。 Es~DHX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >&[3  
Q~h6J*  
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 QglYU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _&K\D p&@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gTuX *7w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XX:q|?6_ 4  
最后的布局是: UCn.t  
                Add 5{HtJ?sKc5  
              /   \ 6s&qZ+v-  
            Divide   5 { $X X  
            /   \ Jtpa@!M  
          _1     3 \ bC}&Iz6  
似乎一切都解决了?不。 Kj=;>u  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8`DO[Z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pB[%:w/@l:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .oEFX8  
EuLXtq  
template < typename Right > A mvw`u>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G tG&yeB  
Right & rt) const :(+]b  
  { b%<164i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  srvYAAE  
} q?1yE@th  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :"y0oCu7`W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OM1*Iy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m^5s >hUl  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /AoVl'R  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |zT%$  
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? *WD;C0?z  
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: N:A3kp  
5nY9Ls(e  
template < class Action > /5jKX 5r  
class picker : public Action exsQmbj* %  
  { vs+ We*8H  
public : kz$(V(k<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >QA/Mi~R  
  // all the operator overloaded 'G52<sF  
} ; "h QV9 [2\  
S]vW&r3`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6xyY+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KQ-,W8Q5  
a (P^e)<  
template < typename Right > P_v0))n{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }FHw" {my  
  { EqVsxwa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C+T&O  
} qjJ{+Rz2  
'n>EEQyp'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `D4oAx d9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `!]R!T@C  
4n#YDZ  
template < typename T >   struct picker_maker >7"$}5d  
  { "^Y6ctw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }7-7t{G  
} ; 7&=-a|k~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p| Vmdnb  
  { ;HR 6X  
typedef picker < T > result; VjC*(6<Gj  
} ; te4F"SEf  
fFjLp l  
下面总的结构就有了: U0!^m1U:  
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。 0`V3s]%iu  
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。 LG"c8Vv&)~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sg+ZQDF{x  
至此链式操作完美实现。 z|Hy>|+  
=DGn,i9  
bcUC4g\9N  
七. 问题3 qPL^zM+  
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。 r9+E'\  
H&~5sEGa  
template < typename T1, typename T2 > ]z+*?cc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ROPC |  
  { 71JM [2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )3BR[*u*  
} =X)Q7u".7  
,Le&I9*%  
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: Y;'VosTD  
F_ ,L 2J  
template < typename T1, typename T2 > ;r gH}r  
struct result_2 x-w`KFS  
  { j2< !z;2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eo>/  
} ; dCa}ITg  
cWgbd^J  
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? Oqd"0Qt-  
这个差事就留给了holder自己。 Uc_'3|e  
    LDT'FwMjy  
z0\;m{TH  
template < int Order > Y1#-^,qg  
class holder; c-[Q,c  
template <> aQl?d<|+lk  
class holder < 1 > MZ;"J82p  
  { }f<fgY  
public : [?Mc4uT{  
template < typename T > C/{nr-V3u  
  struct result_1 6{b%Jfo  
  { Wv6z%r<  
  typedef T & result; CPc"  
} ; ,`ZPtnH+  
template < typename T1, typename T2 > X_vI0YX9  
  struct result_2 w{_e"N  
  { +A]&AkTw  
  typedef T1 & result; Z}sG3p  
} ; d9`3EP)n  
template < typename T > 1mT|o_K{ T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~C}(\8g  
  { ?2J S&i  
  return (T & )r; 3g?MEM~  
} ${jA+L<J  
template < typename T1, typename T2 > Kj~>&WU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XR{5]lKt_  
  { v< 65(I>  
  return (T1 & )r1; TSc~$Q]  
} }}kS~ w-#  
} ; a) I=U [  
`ENlV9  
template <> ?&whE!  
class holder < 2 > DBu)xr}7A  
  { w JapGc!   
public : GVjv** U  
template < typename T > D=i0e8D!+  
  struct result_1 d[s;a.  
  { 1?/5A|?V4+  
  typedef T & result; 30sC4}   
} ; fK)ZJ_?w,@  
template < typename T1, typename T2 > y8<lp+  
  struct result_2 c,6<7  
  { sh',"S#=@  
  typedef T2 & result; L#t-KLJ  
} ; o{ ,ba~$.w  
template < typename T > *Gk<"pEeS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Ew"[FUs  
  { a -z23$3  
  return (T & )r; UPfFT^=y  
} iFAoAw(  
template < typename T1, typename T2 > 377j3dP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \j,v/C@c-  
  { 0Zc*YdH  
  return (T2 & )r2; adRNrt*!  
} r6O7&Me<  
} ; '<R B  
V\iIvBpWg  
q;1VF;<"vH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oiTMP`Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )z ?&" I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 902!M65[rG  
+Op%,,Db  
return l(i, j) = r(i, j); >)AE |j`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /tId#/Y  
Ev$-P X  
  return ( int & )i; ;[WSf{k  
  return ( int & )j; O4b-A3:  
最后执行i = j; 9E->;0-  
可见,参数被正确的选择了。 H3p4,Y}'#  
+P> A P&  
X]+(c_i:hC  
buq *abON  
4%',scn  
八. 中期总结 ~xlMHf  
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: +LQs.*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :=iM$_tp'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W(u6J#2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZbZAx:L  
;y?D1o^r8W  
`>`K7-H  
.236d^l  
4'}_qAT  
v$.JmL0^J  
九. 简化 "lv:hz  
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。 1OiZNuI:E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j{7ilo(i  
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: )CwMR'LV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wB1|r{  
  +-*/&|^等 U&Sbm~Qi  
2. 返回引用。 K=!ZI/+ju  
  =,各种复合赋值等 2-c U -i4  
3. 返回固定类型。 8 ACY uN\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HdY3DdC%q  
4. 原样返回。 !SO$k%b}!  
  operator, j &0fC!k  
5. 返回解引用的类型。 9d,]_l.sB  
  operator*(单目) |`q)/ 08b  
6. 返回地址。 % L %1g  
  operator&(单目) =}%#$  
7. 下表访问返回类型。 pb/{ss+  
  operator[] ZVL- o<6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0w'y#U)&8  
  operator<<和operator>> xu_XX#9?b  
ard3yNQt  
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。 "dLMBY~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lkSz7dr@  
(8@h F#N1  
template < typename Left > :ET3&J L  
struct value_return MoKXl?B<  
  { |;Se$AdT#  
template < typename T > )]>i >  
  struct result_1 o $HJg  
  { |`94Wj<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .Kh(F 6 s  
} ; Sf4h!ly  
) v[Knp'  
template < typename T1, typename T2 > {>UMw>T[  
  struct result_2 '^-4{Y^2E  
  { RBK>Lws6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3"^)bGe  
} ; `!Ge"JB6   
} ; qy42Y/8'  
Zjp5\+hHV  
eJ=Y6;d$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u\1Wkxj  
PGv}fEH"  
下面我们来剥离functor中的operator() :)J~FVLy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: } ^GV(]K  
Z#TgFQ3u  
return l(t) op r(t) }eDX8b8emA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \HP,LH[P:  
return op l(t) xXY)KI N[  
return op l(t1, t2) 8@LykJbP  
return l(t) op =:n[{/O=  
return l(t1, t2) op YCB 3  
return l(t)[r(t)] wsb=[$C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [y=$2  
MMxoKL  
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: IYM@(c@ld0  
单目: return f(l(t), r(t)); `~aLSpB65  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  CK!pH{n+  
双目: return f(l(t)); !irX[,e  
return f(l(t1, t2)); /m{?o  
下面就是f的实现,以operator/为例 C_^R_  
7AtXG^lK  
struct meta_divide #Zavdkw=d  
  { /4-eoTxy  
template < typename T1, typename T2 > c@o/Cv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /P8eI3R  
  { i:Z.;z$1  
  return t1 / t2; QhE("}1  
} rD(ep~^M  
} ; y/sWy1P7  
Ng;b!S  
这个工作可以让宏来做: ;cm{4%=Iqe  
p3A-WK|NX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [vjkU7;7A  
template < typename T1, typename T2 > \ >gi{x|/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  ]O9f"cj  
以后可以直接用 Uwm[q+sTp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <T.3ZZ%  
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 JmJ,~_  
(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。。。) B=Jd%Av  
/hEGk~  
$hE'b9qx  
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 H;7H6fyZ  
c"sw@<HG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _OxnHf:|  
class unary_op : public Rettype .&yWHdQC:  
  { (27F   
    Left l; VY&9kN  
public : 85@6uBh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8DS5<  
knK=ENf;e  
template < typename T > ;'18  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1\608~ZH  
      { %"KWjwp  
      return FuncType::execute(l(t)); OB  i!fLa  
    } $5"-s]  
@ H`QLm  
    template < typename T1, typename T2 > 'a{5}8+8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const em9]WSfZ@`  
      { 8^"|-~#<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qyBK\WqaP  
    } )J6b:W  
} ; fi4/@tV?$L  
% /4_|@<'  
J%[N-  
同样还可以申明一个binary_op T#^6u)  
"KT nX#<0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {FmFu$z+[  
class binary_op : public Rettype u/:Sf*;?  
  { "vRqtEBO@  
    Left l; gMK3o8B/  
Right r; #/v_ h6$  
public : Tx?@* Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nPIR 1Z  
3^-)gK  
template < typename T > /G{3p&9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y $ DB  
      { |b;M5w?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6C51:XQO  
    } oD}FJvV  
~ V- o{IA  
    template < typename T1, typename T2 > | v'5*n9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +p}Xmn  
      { "u]Fl+c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r~Ubgd ]U  
    } rMFZ#38d  
} ; ]:#$6D"  
ds[Z=_Ll  
kuud0VWJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *U^I `j[u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BH*]OXW\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v%7JZ<I'A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 sF3 l##Wv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PWD]qtr  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :8L61d2(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MmX[xk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) R]s jG <  
下面是修改过的unary_op i@j ?<  
<:7e4#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;3}b&Z[N]  
class unary_op d@4=XSj  
  { KIY_EE$?  
Left l; 8=Y|B5   
  qq%_ksQ  
public : VQ;- dCV  
r$eL-jQmn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3K:Xxkk  
XBt0Ez  
template < typename T > knZd}?I*  
  struct result_1 (9_e >2_  
  { $`{q =  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ] "vdC}  
} ; ]Oh>ECA|D  
CrX-?$  
template < typename T1, typename T2 > ^B=z_0 *  
  struct result_2 (y4Eq*n%!  
  { IX3 yNTW"L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; um;U;%?Q  
} ; Ip\g ^ia  
;ypO'  
template < typename T1, typename T2 > 54_m{&hb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *YOnX7*Km  
  { o@~gg *  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }4`YdN  
} TEyPlSGG  
Ec/+9H6g  
template < typename T > BU\NBvX$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uH h2>Px  
  { -xEg"dY/  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9.}3RAB(cv  
} <sG>[\i  
=n?@My?;  
} ; H t$%)j9  
o |.me G  
b|'LtL$Y  
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 *hgsS~  
好啦,现在才真正完美了。 n{* [Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: g@i 4H[k  
1:V/['|*g)  
template < typename Right > 6UP3Ij  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C>-"*Lt  
  { &G,v*5N8$K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r|$g((g  
} KiHAm|,  
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。  7cQw?C  
ht!:e>z&4  
goWt!,&f  
.SFwjriZ  
R dzIb-  
十. bind V:npcKpu  
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。 iKO~#9OF  
先来分析一下一段例子 9{&x-ugM  
nW[aPQ[R   
.^W0;ISX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2)H|/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |0Kt@ AJY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +o5rR|)M+  
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。  KX@Fgs  
我们来写个简单的。 [)KfRk?};2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sbb{VV`I  
对于函数对象类的版本: FpYoCyD}  
I!%@|[ Ow  
template < typename Func > `Q[$R&\  
struct functor_trait e=C,`&s z  
  { ]vG)lY.=  
typedef typename Func::result_type result_type; ^ B]t4N2i  
} ; XiUsaoQm3  
对于无参数函数的版本: (9h{6rc=I  
P|4a}SWU  
template < typename Ret > 3*L,48wX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'c]&{-w<i  
  { z#ET-[ I  
typedef Ret result_type; /;J;,G`?  
} ; V!4E(sX  
对于单参数函数的版本: ;">hCM7  
ttOsL')|  
template < typename Ret, typename V1 > DenCD9 f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *9 xD]ZZF  
  { |9@;Muq;  
typedef Ret result_type; R 1\]Y  
} ; }'JPA&h|  
对于双参数函数的版本: !h;VdCCi#  
=!2   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D-/A>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )oCF| 2qc  
  { Ei!z? sxzx  
typedef Ret result_type; n+w>Qz'  
} ; @B <_h+  
等等。。。 dWEx55>,1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m[rJFSpef  
-R]S)Odml  
template < typename Func > "^%Il  
struct func_return 2^:nlM{u  
  { fz\Az-  
template < typename T > ?z.`rD$}(n  
  struct result_1 l K%Hb=  
  { a$-ax[:\sm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _t7A'`Dh]  
} ; g.qp _O  
hHQt4 r'd  
template < typename T1, typename T2 > #=c%:{O{4R  
  struct result_2 \qPrY.-  
  { e!y t<[ph  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0Oq1ay^  
} ; Ib C)F> Dq  
} ; e78}  
6I<`N  
^  +G> N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ud1E@4;qf  
?6gI8K6X  
template < typename Func, typename aPicker > QS_xOQ '  
class binder_1 0o`o'ZV=c  
  { /6fsh7 \  
Func fn; hvwr!(|W  
aPicker pk; )XWL'':bF  
public : N[%IrN3  
z%z$'m  
template < typename T > +xa2e?A%L  
  struct result_1 YrX{,YtiX  
  { G5Nub9_*X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y+_U6rv[  
} ; 4ai3@f5  
G9TUU.T  
template < typename T1, typename T2 > 7UiU3SUcg  
  struct result_2 W&nVVV8s@  
  { a7ty&[\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v2^CBKZ+  
} ; >{[J+f{~|  
%$Uw]a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F~6[DqF\|  
W0Vjs|/  
template < typename T > 78kk"9h'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4?cg6WJ'6  
  { }_S]!AWz  
  return fn(pk(t)); E^G=  
} BRT2=}A  
template < typename T1, typename T2 > (pl OV)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V3S`8VI  
  { tBt\&{=|D  
  return fn(pk(t1, t2)); Gvwel!6  
} H'0S;A+Y6  
} ; !nVuvsbv  
}j QwP3eY  
QH eUpJ/^  
一目了然不是么? u<[Y6m  
最后实现bind l%fl=i~oN  
;iWCV& >w  
W NCdk$  
template < typename Func, typename aPicker > L=>N#QR7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *Co+UJjT  
  { o_S8fHqjt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _F$?Z  
} :DEZ$gi  
mOBS[M5*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %NuS!v>  
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。 Sn0 Gw  
UCFef,VW  
十一. phoenix fu/v1~X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [>fE{ ~Y  
iqpy5  
for_each(v.begin(), v.end(), gs'( px  
( *l}q,9iQ-  
do_ cK""Xz&m  
[ z`W$/tw"  
  cout << _1 <<   " , " ><Z2uJZ4x  
] 8AK#bna~-  
.while_( -- _1), gC?k6)p$N  
cout << var( " \n " ) @uHNz-c  
) 16AYB17  
); /PO5z7n0J  
'{EDdlX  
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: )%0#XC^/X5  
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 tkA '_dcIC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cP-6O42  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VHy$\5oYg  
Ma$b(4dB  
:`d& |BB  
template < typename Cond, typename Actor > +=*ZH `qX  
class do_while F2#^5s(  
  { >R6Me*VR  
Cond cd; E/ Pa0.  
Actor act; L(iWFy1& T  
public : hTF]-& hZ  
template < typename T > W n|w~{d{  
  struct result_1 z7}@8F  
  { _d: l1jD  
  typedef int result_type; l+@NjZGm<  
} ; 3S Dw-k  
]cbY@U3!2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qT(j%F  
t6j|q nfw  
template < typename T > ZJS7#<-7o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s i C/k*  
  { 9R!.U\sq  
  do WVKzh  
    { SNcaIzbr  
  act(t); +<I>]J2  
  } 1^vN?#K t  
  while (cd(t)); I~Ziq10  
  return   0 ; mN, Od?q[  
} ~%'M[3Rb  
} ; +~ HL"Vv  
dQt]r  
8uNq353  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }oU0J  
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。 4Xlq Ym  
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。 TRa|}JaI"  
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。 B#8!8  
下面就是产生这个functor的类: qWdL|8  
&GX pRo  
^+I{*0{/[  
template < typename Actor > 26j ; RV  
class do_while_actor :9 .ik  
  { t!v#rn[  
Actor act; GC.   
public : (Zp'|hx8o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fq:BRgCE  
YajUdpJi  
template < typename Cond > //xxSk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =*fOej>G  
} ; V|Smk;G  
|-bAz t  
"??$yMW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 46sV\In>?  
最后,是那个do_ rF'q\tJDz  
3nMXfh/  
w!7Hl9BW  
class do_while_invoker ZJ1 %  
  { ry0P\wY}  
public : !IF#L0z  
template < typename Actor > pxjb^GZ0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7xqTTN6h  
  { a%cCR=s=  
  return do_while_actor < Actor > (act); =XuBan3B>  
} !;>j(xc  
} do_; Y<odXFIS  
M, f6UYo=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @-)jU!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4@- 'p  
最后来说说怎么处理break和continue 0@k)C z[0;  
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。 :@mb.' %*!  
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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