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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qh Rs5QXL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ' ^^]Or  
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, 5 S$*YRp  
/lCn^E6-  
?{mFQ  
Q7gBxp  
  class filler fT!n*;h  
  { a*0gd-e0@  
public : m jC6(?V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wLAGe'GX  
} ; Nc()$Nl8  
MoIVval/  
we9R4 *j  
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: #qi@I;;t  
@@9#od O  
_'JKPD[  
Xhe25  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U{ gJn#e/.  
Cp7EJr~  
k%?wNk>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }Y~o =3-  
yHT8I  
@]" :3  
( ?3 )l   
二. 战前分析 [~,~ e   
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。 y&")7y/uE  
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 V7.xKmB  
u*  G|TF  
2u4aCfIx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *`YR-+0  
  /* --------------------------------------------- */ Y-hGHnh]'  
vector < int *> vp( 10 ); d\WnuQR[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZC'(^liAp  
/* --------------------------------------------- */ BaIH7JLZ8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3de<H=H'  
/* --------------------------------------------- */ +]*4!4MK6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WUkx v*  
  /* --------------------------------------------- */ 5K|1Y#X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V)V\M6  
/* --------------------------------------------- */ c~[L ;_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZP61T*n  
sc\4.Ux%Q  
N%'=el4L  
*aT3L#0(  
看了之后,我们可以思考一些问题: ' \Z54$  
1._1, _2是什么? cd)yj&:?Bt  
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。 :jKD M  
2._1 = 1是在做什么? by,"Orpwq;  
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。 S-Mn  
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。  k)o D  
m!L&_ Z|j  
8*V^DM3n-  
三. 动工 c7.%Bn,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }A;J-7g6  
|f;u5r!^=  
USy^Y?~ ;  
DfgqB3U[  
template < typename T > z@iu$DZ  
class assignment xH!{;i  
  { 5rK7nLb  
T value; 6|+I~zJ88  
public : D6@c&  
assignment( const T & v) : value(v) {} rTT Uhd  
template < typename T2 > %b<cJ]F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IF YGl  
} ; G]X72R?g  
Vi[* a  
: &>PN,q>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zBV7b| j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,E2Tw-%  
xhLVLXZ9  
]p~w`_3v  
?a+>%uWt  
  class holder ,r!_4|\  
  { $e1==@ R  
public : @ eu4W^W  
template < typename T > e$}x;&cQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cl:h 'aG  
  { Rqu_[M  
  return assignment < T > (t); g0NtM%  
} s ki'I  
} ; sr1`/  
")T;3/c  
:^]rjy/|+  
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: 'M+iw:R__  
b"n0Yk1  
  static holder _1; H`|8x4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {Hg.ctam  
i_8v >F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 97;`R[^J  
而不用手动写一个函数对象。 N K.]yw'  
\7o&'zEw  
qC]6g  
P0,@#M&  
四. 问题分析 Lq<#  
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。 |tF:]jnIt  
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。 BU],,t\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T9N][5\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _{0'3tI7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |#G.2hMFr  
 _dCdyf  
五. 问题1:一致性 >qkZn7C   
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?| CR3<9=Lv>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `5,46_  
I~ Q2jg2  
struct holder r&6X|2@  
  { =wbgZr^2  
  // 8>Az<EF^=#  
  template < typename T > (U bz@s^  
T &   operator ()( const T & r) const M,nX@8 _h  
  { D>neY9  
  return (T & )r; SbS*z:  
} oZm)@Vv;  
} ; \>,[5|GU  
*9Eep~ 6  
这样的话assignment也必须相应改动: \~u7 k  
gD`|N@W$5  
template < typename Left, typename Right >  {}>s0B  
class assignment ;pn*|Bsq  
  { 5Us$.p  
Left l; _D<=Yo  
Right r; .=@xTJh  
public : |hHj7X <?k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &GMBvmP  
template < typename T2 > ;$=kfj9 :7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ik W 8$>  
} ; R]L$Ld< ij  
= cQK^$6(  
同时,holder的operator=也需要改动: uW4 )DT9[5  
5,Rxc=  
template < typename T > NL`}rj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8x":7 yV&  
  { E<6Fjy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ktE~)G  
} V ,# |\  
]/31@RT  
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。 vZhC_G+tGd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bgw=((p  
?w/i;pp<,  
return l(rhs) = r; V\Q=EsHj   
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。 CYkU-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B8J_^kd  
PD,s,A  
template < typename Tp > `X;'*E]e  
class constant_t Vz4 /u|gt  
  { ,v^A;,q  
  const Tp t; ldFK3+V  
public : 5pC+*n.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zoh%^8? o  
template < typename T > w~+C.4=7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /?(\6Z_A  
  { 47<fg&T  
  return t; R -#40  
} .5?e)o)  
} ; 0Ncx':]5  
|j2b=0Rpk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'BUix!k0<  
下面就可以修改holder的operator=了 (%N=7?  
`LroH>_  
template < typename T > /sU~cn^D5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R_JB`HFy=  
  { st4WjX_Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R%%Uw %`  
} /J@<e{&t~  
 Vv|%;5(  
同时也要修改assignment的operator() <I 5F@pe'  
ICvl;Q  
template < typename T2 > ! !KA9mP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8D]&wBR:  
现在代码看起来就很一致了。 ab-z 7g  
`#g62wb,HY  
六. 问题2:链式操作 ~-J!WC==U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >_3P6-L>  
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。 FGRdA^`  
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。 P]A~:Lj  
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。 %2q0lFdcM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5u5-:#sLy  
=\ek;d0Tqb  
template < typename T > r(qw zUI  
struct result_1 }F B]LLi  
  { iNO}</7?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v~B "Il  
} ; . .5s 2  
s* ;rt  
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: Z=KHsMnB  
;L`NF"  
template < typename T > GZq~Pl  
struct   ref 7M.TLV!f]  
  { #TUuk  
typedef T & reference; kq$0~lNI$  
} ; )/:j$aq  
template < typename T > @r130eLh  
struct   ref < T &> > r %:!o  
  { |XrGf2P9u  
typedef T & reference; ow<z @^ 3'  
} ; p~A6:"8s`=  
h 2QJQ|7a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7QX p\<7  
Jx+e_k$gHO  
template < typename T > nSSj&q-O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C CDO8  
  { dEu\}y|  
  return l(t) = r(t); }+/F?_I= %  
} R9q9cB i3  
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。 C#l9MxZE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )a=FhSB[G  
&=.SbS  
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 xRrKrs&eE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^D]y<@01  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V\m51H1mqo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [QZ8M@Gty#  
最后的布局是: /EvnwYQy  
                Add l0&U7gr  
              /   \ p|`[8uY?  
            Divide   5 K%@#a}kRb  
            /   \ Ib}~Q@?2  
          _1     3 J|uSj/8  
似乎一切都解决了?不。 4qKMnYR  
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。 ETQL,t9m  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xw'Y &!z  
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: m=#<   
JY0}#FtgV  
template < typename Right >  m1#,B<6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fo;.  
Right & rt) const 4 yDWVd;  
  { y**>l{!!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8(@ Y@`/  
} '-2|GX_o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Cj10?BNV)  
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。 hmES@^n!_  
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。 NGp^/PZX0  
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。 }nt,DG!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。 /I@`B2  
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? k:0nj!^4w>  
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: *USzzLq  
XJguw/[wm  
template < class Action > q6T>y%|FZ  
class picker : public Action Pm=i(TBS/  
  { eFz!`a^dX  
public : 52v@zDY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [E:-$R  
  // all the operator overloaded rXF=/  
} ; |QO)x En~  
r34 GO1d  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 '(fCi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Rap =&  
j=V2~ xA6  
template < typename Right > Lv<)Dur0K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3BK_$Fy  
  { g7`uWAxZa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W:y'a3~  
} "*oN~&flc  
'l41];_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;Ebpf J  
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。 &^JYIRn1\  
ibxtrt=  
template < typename T >   struct picker_maker yiAusl;  
  { Zoyo:vv&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z\6/?5D#v  
} ; k}908%w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kT ,2eel  
  { 1g1gu=|Q  
typedef picker < T > result; _/RP3"#  
} ; ^SJa/I EZ.  
| X0Ys8f  
下面总的结构就有了: mP+rPDGp  
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。 [+ N 5  
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。 O#@KP"8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .9u,54t  
至此链式操作完美实现。 a4D4*=!G0  
2\L}Ka|v  
hZDv5]V:0  
七. 问题3 h@D</2>  
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。 P#x]3j]  
yL%k5cO$N  
template < typename T1, typename T2 > d A' h7D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L}.V`v{zc  
  { :taRCh5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #7dM %  
} JrVBd hLr  
fH[:S9@  
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: 7).zed^  
2apQ4)6#[H  
template < typename T1, typename T2 >  i'NN  
struct result_2 :rX/I LAr  
  { liG3   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '<KzWxuC  
} ; K)n0?Q_>  
pgU4>tyD  
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? 9KLhAYaq  
这个差事就留给了holder自己。 }dSxrT  
    bcy( ?(  
C@q&0\HN  
template < int Order > >6cENe_@t  
class holder; ^"\., Y  
template <> `<kV)d%xEF  
class holder < 1 > MB] Y|Vee  
  { WX9pJ9d  
public : ) bPF@'rF2  
template < typename T > -"Q[n,"Y  
  struct result_1 d8T,33>T  
  { #p^r)+\3=  
  typedef T & result; B\ a#Vtyut  
} ;  !B\[Q$  
template < typename T1, typename T2 > L~~Dj:%uq  
  struct result_2 gH zjI[WI  
  { L7qlvS Q  
  typedef T1 & result; R WU,v{I9  
} ; qnZ`]?  
template < typename T > bU i@4S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3kBpH7h4  
  { w_ po47S4  
  return (T & )r; sw@* N  
} S.Fip _  
template < typename T1, typename T2 > /+F|+1   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fttny]  
  { 4ng*SE _  
  return (T1 & )r1; P$|DiiH  
} mmn1yX:d  
} ; ,w/f :-y  
'd@Vusq}2  
template <> umWZ]8  
class holder < 2 > 7F{=bL  
  { @tLoU%  
public : 4)3!n*I  
template < typename T > y[!4M+jj  
  struct result_1 4';]fmf@[i  
  { >MIp r  
  typedef T & result; 'D4KaM.d  
} ; SEXLi8;/  
template < typename T1, typename T2 > i#~1|2  
  struct result_2 9N'um%J3%s  
  { r,4V SyZF\  
  typedef T2 & result; 9/k?Lv  
} ; (dC<N3  
template < typename T > &sx|sLw)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |k4ZTr]?  
  { q[3b i!Q  
  return (T & )r; )>LC*_v  
} r4c3t,L*$I  
template < typename T1, typename T2 > G r;~P*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (A*r&Ak[  
  { V8xv@G{;  
  return (T2 & )r2; 1% )M-io  
} /z4xq'<  
} ; #:68}f"$  
:;XHA8  
;v6e2NacM'  
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> >。 Eu )7@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XjwTjgL<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `<>8tZS9"  
A{E0 a:v  
return l(i, j) = r(i, j); Y4Z?`TL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !P!|U/|c  
9CWUhS   
  return ( int & )i; o+O\VNW  
  return ( int & )j; 8[FC  
最后执行i = j; *3<m<<>U  
可见,参数被正确的选择了。 FJ}QKDQW=  
#U&G$E`7  
t@/r1u|iq  
5Wi5`8m  
]~(Ipz2NP  
八. 中期总结 ZH%[wQ~4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =fHt|}.K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cuR|cUK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &T}v1c7)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U<r<$K  
P N_QK Z  
Y#6@0Nn[G  
^D B0C  
;<q@>p[  
/:e|B;P`k  
九. 简化 .#h ]_%  
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。 3MjMN%{P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  aG\m 3r  
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: 0{PK]qp7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d<6L&8)<  
  +-*/&|^等 _uHyE }d  
2. 返回引用。 kQIWDN  
  =,各种复合赋值等 fINM$ 6  
3. 返回固定类型。 cx2s|@u0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ORx,n7-  
4. 原样返回。 igz:ek`  
  operator, IFPywL{K  
5. 返回解引用的类型。 `bT{E.(T  
  operator*(单目) HXdPKS4q  
6. 返回地址。 O|j5ulO}&"  
  operator&(单目) 8XJ%Yuu  
7. 下表访问返回类型。 @;<w"j`r  
  operator[] ]jHB'Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 317Buk  
  operator<<和operator>> ]V@! kg(p8  
{=g-zsc]K  
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。 ?EX'j >  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4g1u9Sc0  
K)Db3JIIk  
template < typename Left > Ca BTqo  
struct value_return &9s6p6 eb  
  { DO03vN  
template < typename T > 2 yP#:T/z  
  struct result_1 Vn/6D[}Tu  
  { &7DE$ S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (rw bF  
} ; i]$d3J3  
V7[qf "  
template < typename T1, typename T2 > (Z,,H1L  
  struct result_2 j9u-C/Q\r  
  { ;v0sM*x%V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z=F=@<!  
} ; Wt3\&.n  
} ; 6!"15dPN  
NM8 F  
Z@ws,f^e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v8%]^` '  
e#'`I^8l  
下面我们来剥离functor中的operator() KFV]2mFN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wqGZkFg1  
2tr2:PB`  
return l(t) op r(t) x:2[E-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iqoPD4A  
return op l(t) N l@Hx  
return op l(t1, t2) t'Q48QAb?  
return l(t) op VS).!;>z  
return l(t1, t2) op XPEjMm'*b3  
return l(t)[r(t)] akqXh 9g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WJ.PPq>]F  
X2e|[MWkp  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s{q2C}=$?D  
单目: return f(l(t), r(t)); Pdn.c1[-a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ADBw" ? >  
双目: return f(l(t)); +bO{U C[  
return f(l(t1, t2)); d=5D 9' +  
下面就是f的实现,以operator/为例 P! O#"(r2]  
k Dv)g  
struct meta_divide hsE!3[[  
  { W.67, 0m$  
template < typename T1, typename T2 > ^2??]R&Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gR(c;  
  { ]52_p[hZ}<  
  return t1 / t2; B\=&v8  
} cKfYkJ)A'  
} ; m|7g{vHVV  
?B}>[  
这个工作可以让宏来做: u51/B:+   
hNoN=J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^Ue.9#9T&g  
template < typename T1, typename T2 > \ Ci*5E$+\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9/%|#b-z  
以后可以直接用 N4Lk3]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iK#{#ebAoW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 T5Fah#-4  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w}1)am &pD  
Sph+kiy|  
=_1" d$S&  
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 ld?M,Qd  
JIQzP?+?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O:x=yj%^  
class unary_op : public Rettype 4Ek< 5s[  
  { 82=][9d #  
    Left l; 95<:-?4C;W  
public : o+t?OG/0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M)xK+f2_[  
)b7mzDp(  
template < typename T > {e@1,19  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p&\uF#I;  
      { B 3h<K}  
      return FuncType::execute(l(t)); m,KY_1%M  
    } ;PHnv5 x@f  
0I_;?i  
    template < typename T1, typename T2 > -?(RoWv@X&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wLO/2V}/  
      { Qm-P& g-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gky_]7Av  
    } 'IP!)DS  
} ; 5a`}DTB[Co  
|}}]&:w2  
btY Pp0o~  
同样还可以申明一个binary_op < 9MnQ*@  
9C.cz\E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /f[_]LeV]  
class binary_op : public Rettype r%#qbsN  
  { 9j"\Lr*o "  
    Left l; Z~|J"2.  
Right r; QEgv,J{  
public : 9N29dp>g{{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (NQ[AypMI  
yR!>80$j  
template < typename T > +{I\r|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'KL(A-}!  
      { \\qg2yI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?*@h]4+k'  
    } [GuDMl3hC  
\f  LBw0  
    template < typename T1, typename T2 > C;5}/J^E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1fy{@j(W  
      { =FbfV*K 9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E;4a(o]{t  
    } RFC;1+Jn  
} ; ts]7 + 6V  
.9xGLmg  
Ae#6=]V+^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 MH?B .2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r Lh h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (Gn[T1p?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7q2YsI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .T|NB8 rS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xD=D *W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rYJ ))@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) JdHc'WtS!|  
下面是修改过的unary_op ,gvX ~k  
!D3}5A1,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D:(f"  
class unary_op >DRs(~|V#  
  { .%rR  
Left l; _D9=-^  
  Em,!=v(*  
public : j r[~  
.;2!c'mT9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YiTp-@$}  
t}7wR TG  
template < typename T > DR /)hAE  
  struct result_1  vt N5{C  
  { >I?Mi{'a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bkc-iC}F  
} ; XV>6;!=E  
4m*(D5Y=|  
template < typename T1, typename T2 > $<4Ar*i  
  struct result_2 dx}/#jMa  
  { mz*z1`\7v\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :RsPGj6   
} ; cPcV[6)5K9  
C=IH#E=  
template < typename T1, typename T2 > ?C:fP`j:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kA4ei  
  { ~@D%qbN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6bcrPf}  
} WDdi}i>2  
E/ZJ\@gzD  
template < typename T > ]eW|}V7A:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Ol]^ 'y7)  
  { _6!/}Fm  
  return OpClass::execute(lt(t)); aS vE  
} (NdgF+'=  
>@U<?wP  
} ; <o+ 7U  
0JNOFX  
)VMBo6:+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lM,zTNu-z  
好啦,现在才真正完美了。 %g&,]=W\N  
现在在picker里面就可以这么添加了: u;Eu<jU1  
prN(V1O  
template < typename Right > U.U.\   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const es[5B* 5  
  { KeI:/2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CLEG'bZa,  
} e:LZs0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dyzw J70K  
}+ 2"?f|]  
~8t}*oV   
l;*lPRoW,  
1bg@[YN!;  
十. bind @$d\5Q(G  
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。 AvE^ F1  
先来分析一下一段例子 8(5E<&JP  
`^L<db^A  
\>Rwg=Lh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .)> /!|i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N&APqT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {(}w4.!  
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。 =t$mbI   
我们来写个简单的。 SU O;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `u~  
对于函数对象类的版本: )O@^H   
2ZbY|8X$r  
template < typename Func > ; axa ZV  
struct functor_trait v^W?o}W  
  { IIQ3|eZ  
typedef typename Func::result_type result_type; v* ~%x  
} ; CY3\:D0I  
对于无参数函数的版本: NzAtdcwR  
mK40 f  
template < typename Ret > ^lai!uZVa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LnTe_Q7_  
  { 90iW-"l+[  
typedef Ret result_type; x;FO|fH  
} ; mnQjX ?  
对于单参数函数的版本: 2${,%8"0s  
m0\"C-Bk  
template < typename Ret, typename V1 > n5k^v $'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }gi1?a59  
  { "gN*J)!x  
typedef Ret result_type; R%N#G<^R  
} ; V> a3V'  
对于双参数函数的版本: {<}I9D5  
CDW(qq-zD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]2\2/~l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 39T&c85  
  { 3TiXYH  
typedef Ret result_type; 7 Mki?EG  
} ; O&gwr  
等等。。。 9[p }.9/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~I\r1Wj;  
 %*5g<5  
template < typename Func > _"!{7e`Z  
struct func_return |t65# 1  
  { :*P___S=  
template < typename T > oyN+pFVB:$  
  struct result_1 W|H4i;u  
  { ay:\P.`5)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NkA6Cp[Q,1  
} ; h`EH~W0:z  
S?nNZW\6[  
template < typename T1, typename T2 > L\:YbS~]  
  struct result_2 ^mgI%_?1  
  { R!/,E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @0UwI%.  
} ; 8?j&{G  
} ; ;sL6#Go?V  
QVSsi j  
+ <!)k?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "`jZ(+  
1!;"bHpk  
template < typename Func, typename aPicker > s;_#7x#  
class binder_1 G{:af:5Fo  
  { UOLTCp?M;J  
Func fn;  zfjDb  
aPicker pk; t)oES>W1  
public : (ciGLfNG  
K^,&ub.L)  
template < typename T > cu479VzPx:  
  struct result_1 n^JUZ8  
  { Pzk[^z$C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MOp=9d+N~  
} ; @dE 3  
dS3>q<J*a  
template < typename T1, typename T2 > r\l3_t  
  struct result_2 e<L 9k}c  
  { w~Tq|kU[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZM-/n>  
} ; VRd:2uDS  
Gh$y#0qr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [L*[j.r7[  
%qNj{<&  
template < typename T > r?"}@MRW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1&8j3"  
  { l${Hgn+  
  return fn(pk(t)); h=v[i!U-eY  
} [NCXn>Z  
template < typename T1, typename T2 >  +eDN,iv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Imh2~rw;  
  { 5S|}:~7T  
  return fn(pk(t1, t2)); (b`4&sQ<  
} ]} 5I>l  
} ; + +T "+p  
q#Yg0w~  
>%n8W>^^4  
一目了然不是么? -~( 0O  
最后实现bind gfdPx:7^  
7E!";HT  
[Q7->Wo|S:  
template < typename Func, typename aPicker > k lP{yxU'n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @o4z3Q@  
  { <i{m.p R>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _:ZFCDO  
} ONr?.MJ6j  
:>tF_6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S|{Yvyp  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {UX"Epd);n  
5bF9I H  
十一. phoenix ]689Q%D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H7z>S G0  
AQnJxIL:  
for_each(v.begin(), v.end(), z&C{8aQ'  
( -(/2_&"  
do_ 3D?IG\3  
[ :Bx+WW&P.i  
  cout << _1 <<   " , " dDv{9D,  
] B&%L`v2[  
.while_( -- _1), a<57(Sf  
cout << var( " \n " ) @MN}^umx`  
) ;e#>n!<u  
); *tTP8ZCQ[  
`G"|MM>P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (B>yaM#5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor p~Yy"Ec;p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v{mv*`~nA\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EFa{O`_@U  
VL_)]LR*)  
4f{[*6 GX  
template < typename Cond, typename Actor > S\! a"0$  
class do_while }|Hw0zP.  
  { 8Ehy9<  
Cond cd; G?Qe"4 .  
Actor act; ]Wy^VcqX  
public : [ -9)T  
template < typename T > V9+xL 1U#  
  struct result_1 =Q/w%8G  
  { CbTf"pl  
  typedef int result_type; Qag|nLoT  
} ; ;x!,g5q"q  
E<D+)A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u4Y6B ]Q  
)^jQkfL  
template < typename T > ~=`f]IL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =,&u_>Dp  
  { zVp[YOS&c  
  do jGk7=}nw  
    { ,X9hl J  
  act(t); ppwd-^f3j  
  } S`pF7[%rp  
  while (cd(t)); !6XvvTs/<  
  return   0 ; t Y:G54d=_  
} hr J$%U  
} ; RE ![O  
C $]5l; `  
U -Af7qO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #t"9TP  
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。 vqrBRlZ  
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。 M*g2VyZ  
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。 $x;tSJ)m~  
下面就是产生这个functor的类: Nf=C?`L  
)x$!K[=  
GAg.p?Sq  
template < typename Actor > M?E9N{t8)a  
class do_while_actor WafdE  
  { Q;XXgX#l  
Actor act; fl!mYCPv  
public : #[no~&E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  C#A@)>  
::p-9F  
template < typename Cond > iP~sft6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +<)tql*  
} ; Tx y]"_  
yQu vW$  
`^O'V}T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hWe}' L-  
最后,是那个do_ y\[L?Rmd  
-6u H.  
1t0b Uf;(M  
class do_while_invoker 5|yZEwq  
  { !Bag}|#  
public : l9]o\JFXk  
template < typename Actor > kFS0i%Sr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jFgZ}Xp  
  { cNdu.c[@  
  return do_while_actor < Actor > (act); }=Hf?';m  
} @; W<dJ<X  
} do_; u=(H#o<#  
XZF%0g2$b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3wV86tH%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^it4z gx@  
最后来说说怎么处理break和continue =fY lzZh  
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。 n(Qj||:  
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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