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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda />Nt[o[r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *kVV+H<X|b  
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, ^(<f/C)i  
@KA4N`  
V:27)]q  
Ug`djIL  
  class filler ^&)|sP  
  { b2]Kx&!  
public : jIF |P-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qNr} \J|  
} ; {U1m.30n  
XM}hUJJW  
l]cFqL p  
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: to\N i~a&  
TKjFp%  
 9a kH  
|M_UQQAB|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !wp3!bLp  
<1 pEwI~  
}i2V.tVB-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E e]-qN*8  
5?L<N:;J_  
KU;9}!#  
d1kJRJ   
二. 战前分析 xCKRxF  
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。 0g\(+Qg^  
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 3~ \[7I/  
d\Zng!Z'  
`-&K~^-cH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Df#l8YK#  
  /* --------------------------------------------- */ I0a<%;JJW  
vector < int *> vp( 10 ); iI>A *,{,`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jo}eeJ;k  
/* --------------------------------------------- */ vFsLY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ??T#QQ  
/* --------------------------------------------- */ ETLD$=iS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L+QLLcS~EM  
  /* --------------------------------------------- */ Fx+*S3==%e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $SE^S   
/* --------------------------------------------- */ 1 .X@;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pNIf=lA  
i  LAscb  
TPY}C  
JLi|Td "1%  
看了之后,我们可以思考一些问题: ty`DJO=Omj  
1._1, _2是什么? ;6 wA"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 'QIqBU'~  
2._1 = 1是在做什么? n(|^SH4$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。 %IRi1EmN8  
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。 o]:9')5^  
\L\b$4$d  
0RK!/:'  
三. 动工 LK"69Qx?5q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |I|fMF2K  
R$Q.sE  
 *,m;  
XrPfotj1  
template < typename T > F>cv<l =6l  
class assignment 4e1Y/ Xq`  
  { ]fD} ^s3G  
T value; p^_yU_  
public :  kwA$Z!Rn  
assignment( const T & v) : value(v) {} {GO#.P"  
template < typename T2 > 9S-9.mvop  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q^ (b)>?r;  
} ; Gbw2E&a  
$\! 7 {6a  
W];dD$Oqg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m_l[MG\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S@Hf &hJ  
|W\(kb+  
?rup/4|  
3&/Ixm:  
  class holder Bw{I;rW{2  
  { ukY"+&  
public : S+2(f> Z  
template < typename T > Bnd [X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f`/x"@~H5  
  { w\brVnt  
  return assignment < T > (t); t_suF$  
} hG:|9Sol,  
} ; j w9b )  
"}JZU!?  
6x|jPb  
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: $pudoAO  
}{< '8J.R  
  static holder _1; )tpL#J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i@ BtM9:  
QVE6We  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nQ L@hc  
而不用手动写一个函数对象。 3Le{\}-$.  
XGMiW0j0B  
-S+zmo8  
{u9}bx'<  
四. 问题分析 f4Rf?w*  
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。 p[lA\@l[  
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。 GDy9qUV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kM@zyDn,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zA"`!}*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S@ f9c  
{vO9p tR;  
五. 问题1:一致性 vA.MRu#  
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?| Zr,VR-kW+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vI)LB)Q  
27< Enq]  
struct holder ,'iE;o{Tu  
  {  gRT00  
  // (2 a`XwR  
  template < typename T > .-X8J t  
T &   operator ()( const T & r) const TvQo?  
  { AnvRxb.e  
  return (T & )r; f f1c/c/  
} ',4iFuY  
} ;  =4!e&o  
C\/L v.  
这样的话assignment也必须相应改动: 9!DQ~k%  
|id <=Xf  
template < typename Left, typename Right > "v4B5:bmqW  
class assignment 5Zva:  
  { .eP.&  
Left l; )@'}\_a3[]  
Right r; P}G+4Sk  
public : wIBO ^w\J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8Dm%@*B^b  
template < typename T2 > $"&{aa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BFJnV.0M!  
} ; M[112%[+4  
ohGfp9H  
同时,holder的operator=也需要改动: `I5wV/%ib  
[,KXze_m  
template < typename T > Ezv Y"T@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gm.]sE?.  
  { Nl(3Xqov  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fe#\TNeQJ[  
} 78H'ax9m  
yq iq,=OvP  
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。 W1FI mlXS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e01epVR;  
!o[7wKrXb  
return l(rhs) = r; }k G9!sf  
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。 we?76t:-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N<KS(@v y  
O|N{ v"o  
template < typename Tp > xLZG:^(I  
class constant_t a"g!e^  
  { t\j*}# S  
  const Tp t; E'.7xDN  
public : HuKc9U'7A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yD6[\'%  
template < typename T > gy9U2Wgf|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _1L![-ac  
  { v+=BCyT  
  return t; '1)$'   
} Eue~Y+K*b  
} ; Z} r*K%  
2oRg 2R}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .JiziFJ@mj  
下面就可以修改holder的operator=了 M6-&R=78K  
yU}qOgXx  
template < typename T > 8d-t|HkN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1"M]3Kl  
  { :e%Pvk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v(D;PS3r 7  
} YNj`W1  
/mu*-,a eX  
同时也要修改assignment的operator() *lw_=MXSK  
6,9>g0y'NG  
template < typename T2 > hJ#xB6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r[Hc>wBv  
现在代码看起来就很一致了。 t; {F%9j{  
Q=20IQp  
六. 问题2:链式操作 z4]api(xZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 58J}{Req  
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。 zb<6 Ov  
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。 q,eVjtF  
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。 W+X6@/BO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t9:0TBt-[  
B[-v[K2  
template < typename T > *zL}&RUKM  
struct result_1 qF-@V25P  
  { W= qVc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7 uKY24  
} ; `o8/(`a  
spPNr  
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: oVfLnI ;  
o;R2p $  
template < typename T > hL;(C) (  
struct   ref FXN/Yq  
  { H_X [t*2  
typedef T & reference; 0C6-GKbZ  
} ; Hi1JLW,  
template < typename T > ;Q*or2"!  
struct   ref < T &> 2M'[,Xe  
  { thM4vq   
typedef T & reference; D"?fn<2  
} ; r^a7MHY1  
$LFYoovX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ssxzC4m  
y6, /:qm  
template < typename T > scou%K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GV69eG3bX#  
  { Q;JM$a?5iV  
  return l(t) = r(t); ^R Fp8w(  
} m6CI{Sa](l  
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。 O7<]U_"I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .1Al<OLL  
[t@Mn  
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 &wCg\j_c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K[r^'P5m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _JE"{ ;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b@f$nS B  
最后的布局是: '*w00  
                Add CtAwBQO  
              /   \ u5 : q$P  
            Divide   5 r^paD2&}  
            /   \ ~%=MpQ3  
          _1     3 5r8< 7g:>C  
似乎一切都解决了?不。 q~ZNd3O  
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。 78# v  
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。 R$TB1w9]  
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: QpA/SmJ  
71gT.E  
template < typename Right > E!l!OtFL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $5< #n@  
Right & rt) const $#S&QHyEe  
  { b+6\JE^Mz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A '5,LfTu  
} DYxCQ D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [@b&? b~K  
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。 $?<Z!*x  
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。 D\s WZ  
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。 V(6Z3g  
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。 /1Q(b  
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? \6<=$vD  
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: M .JoHH  
sy"^?th}b  
template < class Action > /.MN  
class picker : public Action !0@Yplj  
  { U4-g^S[  
public : ZUR6n>r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D.Q=]jOs  
  // all the operator overloaded M#VE]J  
} ; /ZPyN<@  
`~Zs0  
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。 QQ~-  
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: @&:ar  
DV-;4AxxRq  
template < typename Right > 0#&5.Gr)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [uq$5u  
  { ?$^2Umt 0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xScLVt<\e  
} (>GK \=:<  
`[)YEg s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %i-c0|,T4  
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。 _m'Fr 7  
r{ef.^&:  
template < typename T >   struct picker_maker ~ZhraSI) G  
  { Hp|_6hO 2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4 G-wd  
} ; "a"]o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h`k"A7M  
  { /[)qEl2]K  
typedef picker < T > result; 5sJJGv#6  
} ; H_ox_ u}  
Nkl_Ho,  
下面总的结构就有了: }mdAM6  
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。 ,Bo>E:u  
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。  H77"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5nO% Ke=  
至此链式操作完美实现。 ;z:UN}  
\":m!K;Z  
^8Q62  
七. 问题3 OJ zs Q  
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。 >U*T0FL7  
?1$fJ3  
template < typename T1, typename T2 > $UCAhG$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \lC   
  { oMTf"0EIW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JJ'.((  
} *B{j.{ p(  
[E JQ>?D  
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: Jesjtcy<*  
[P7N{l=I  
template < typename T1, typename T2 > ICkp$u^  
struct result_2 0B@Jity#!  
  { Qj6/[mUr~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mB9r3[  
} ; }S$@ Ez6  
UE ,t8j  
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? x{c/$+Z[  
这个差事就留给了holder自己。 <l9-;2L4  
    !\L/[:n  
.Pw\~X3!  
template < int Order > mPP`xL?T  
class holder; p>;_e(  
template <> `zXO_@C  
class holder < 1 > #ap9Yoyk\  
  { WT`4s  
public : ixQJ[fH10  
template < typename T > [$"n^5_~  
  struct result_1 pV,P|>YTf  
  { z` FCs,?K  
  typedef T & result; B0WJ/)rK<  
} ; ez!C?  
template < typename T1, typename T2 > 8o 0%@5M  
  struct result_2 09kt[  
  { h!:~f-@j4  
  typedef T1 & result; ]U7KLUY>:  
} ; q)vplV1A  
template < typename T > sx51X^d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "=za??\K}  
  { Gkv{~?95  
  return (T & )r; Z(_ZAB%+D  
} *`Yv.=cd  
template < typename T1, typename T2 > JEgx@};O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B7<Kc  
  { Ch%m  
  return (T1 & )r1; &F5@6nJ`  
} Bk\Gj`"7  
} ; z,:a8LB#[  
njnDW~Snb  
template <> -7&Gi +]  
class holder < 2 > D<X.\})Md  
  { D"ehWLj  
public : @%lBrM  
template < typename T > zyg  }F  
  struct result_1 e^Ky<*Y  
  { z)=+ F]  
  typedef T & result; XNb ZNaAd  
} ; F. =Bnw/-  
template < typename T1, typename T2 > RxN,^!OV  
  struct result_2 SdwS= (e6  
  { v\"S Gc  
  typedef T2 & result; ?9=9C"&s  
} ; Z)xaJGbw  
template < typename T > dVo.Czyd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [ $T(WGF  
  { 4T<Lgb  
  return (T & )r; )){9&5,0:  
} IMl!,(6;  
template < typename T1, typename T2 > "a/ Q%.P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u@%r  
  { BEgV^\u  
  return (T2 & )r2; :C8$Xi_i}  
} "y<?Q}1  
} ; $Qy7G{XJ[^  
d@G}~&.|  
rf%7b8[v  
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> >。 \VFHHi:I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W|,V50K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LW:LFzp  
D^;*U[F?  
return l(i, j) = r(i, j); .*JA!B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F5qFYL;  
AkT<2H|4  
  return ( int & )i; A &9(mB  
  return ( int & )j; okFvn;  
最后执行i = j; T'aec]u  
可见,参数被正确的选择了。 @ (i!Y L  
UD y(v]  
AVU>+[.=%c  
hw~a:kD  
yj(vkifEB  
八. 中期总结 =FT98H2*|  
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: n7YEG-J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VCcr3Dx()F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *I0-O*Xr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rUjdq/I:Z  
oejfU;+$  
M}wXJ8aF?  
ZB[Qs   
s{4\xAS>  
:aIN9;  
九. 简化 %D`,k*X  
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。 \rV B5|D?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D*Q.G8(  
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: 5I@w~z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6k/U3&R  
  +-*/&|^等 DK&h eVIoZ  
2. 返回引用。 %&\jOq~  
  =,各种复合赋值等 Lh-`OmO0>F  
3. 返回固定类型。 45H!;Q sk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @i3bgx>_o  
4. 原样返回。 9r2IuS0  
  operator, pBC<u  
5. 返回解引用的类型。 {A o,t+j  
  operator*(单目) 9lo [&^<  
6. 返回地址。 'snYu!`z  
  operator&(单目) iY bX  
7. 下表访问返回类型。 cubk]~VD  
  operator[] n!E2_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T=YzJyQC)  
  operator<<和operator>> **[Z^$)u(  
X{-9FDW  
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。 .6pOvGKb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JkA|Qdj~Mr  
$Vv}XMxw  
template < typename Left > p=QYc)3F  
struct value_return <vbIp&  
  { [ &qA\  
template < typename T > +"g~"<  
  struct result_1 sF+=KH  
  { #9LzY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^SfS~G Q  
} ; +tN &a  
S2VVv$r_6  
template < typename T1, typename T2 > Q^Bt1C  
  struct result_2 2n`Lg4=  
  { -NBiW6b~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,A5)<}  
} ; %:qoV0DR  
} ; L{ymI) Y^  
XO F1c3'H  
#m8sK(#lo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p '{xoV  
})IO#,  
下面我们来剥离functor中的operator() W:QwHZ2O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C+MSVc  
XDD<oo  
return l(t) op r(t) wp.TfKxw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G;oFTP>o  
return op l(t) ".~{:=  
return op l(t1, t2) uC]Z8&+obb  
return l(t) op 7=*VpX1  
return l(t1, t2) op | H ;+1  
return l(t)[r(t)] 7XyOB+aQO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lg1PE7  
Jll-X\O`-  
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: O hR1Jaed  
单目: return f(l(t), r(t)); G(1 K9{i$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u>Ki$xP1  
双目: return f(l(t)); ZZ)G5ji  
return f(l(t1, t2));  9|S`ub'  
下面就是f的实现,以operator/为例 a1MFjmq  
2#_38=K=@  
struct meta_divide 5`E))?*"Pe  
  { \T-~JQVj  
template < typename T1, typename T2 > `HX3|w6W;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1ZKzumF  
  { {sC=J hs-  
  return t1 / t2; H*W):j}8  
} %>XN%t'6aT  
} ; | D.C!/69  
P?3{z="LzJ  
这个工作可以让宏来做: ]i8c\UV\  
M'1HA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Eo{EKI1  
template < typename T1, typename T2 > \ o+g4p:Mf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wy4q[$.4v  
以后可以直接用 zb2K;%Qs+f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g*]E>SQ=  
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 IvW@o1Q  
(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。。。) ?G/hJ?3  
Wtv#h~jy9  
[l[{6ZXt  
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 "'eWn6O(  
Uk-HP\C"7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BGjb`U#%3  
class unary_op : public Rettype ZxS&4>.  
  { 3DoRE2}  
    Left l; ~/`X*n&  
public :  ?B4#f!X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SQKt}kDbM  
IG / $!* E  
template < typename T > M<qudi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [{PqV):p  
      { E5B8 Z?$a  
      return FuncType::execute(l(t)); H(\V+@~>AD  
    } i@$-0%,  
1| xN%27>  
    template < typename T1, typename T2 > +(ny|r[#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p~bkf>  
      { AQci,j"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $ly0h W  
    } }~*rx7p  
} ; lvufkVG|  
X N;/nU  
pVOI5>f\  
同样还可以申明一个binary_op ?*K<*wBw#  
,ZK]i CGk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b]`^KTYK  
class binary_op : public Rettype Jqg3.2q  
  { aW@oE ~`  
    Left l; #O</\|aH)i  
Right r; !s-/0ugZ  
public : w<d*#$[,*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &`PbO  
C.E[6$oVc  
template < typename T > hh&Js'd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &N{zkMf  
      { %\yK5V5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0QR.   
    } Jn,w)Els  
xzK>Xi?  
    template < typename T1, typename T2 > W#45a.v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D9ywg/Q91  
      { #'NY}6cb$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KF$%q((  
    } R]=SWE}U  
} ; MhH);fn  
Z1]"[U[;  
q)Je.6$#X  
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 )@c3##Zp)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NS 5 49S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H^v{Vo  
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。 n^6TP'r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0Uaem  
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。。。 J3\)Jy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GI4oQcJ  
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) hgj0tIi/  
下面是修改过的unary_op T{~MiC6A  
?zE<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nh|EZp]  
class unary_op Spc&X72I  
  { W]~ZkQ|P  
Left l; 5V rcR=?O  
  u-M] A z-  
public : u~)%tL  
ok=40B99T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ={xqNRVd  
'5cZzC 2  
template < typename T > h *waRD  
  struct result_1 a^*B5G1(&  
  { `7>K1slQ}S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ws().IZ  
} ; eU"mG3 __  
G,/Gq+WX  
template < typename T1, typename T2 > eu=|t&FKk  
  struct result_2 q"p#H8  
  { !pV<n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1G_xP^H!  
} ; 9T]va]w?#  
C[W5d~@;E  
template < typename T1, typename T2 > YRu%j4Tx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^~*8 @v""  
  { H>Sf[8w)%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6DO0zNTY  
} Z#LUez;&t#  
I`#EhH  
template < typename T > p1uN ]T7>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Q/r[x/&C  
  { z}mvX .j7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?P YNE  
} V!}L<cN  
yx 7loy$[  
} ; ]t7ClT)n!  
hF9B?@n?B  
1 S^'C2/b  
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 ,^M]yr*~  
好啦,现在才真正完美了。 Q{`@ G"'  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]uJM6QuQ  
mf#fA2[  
template < typename Right > i~ROQMN1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ! 7Nn ]Lx  
  { /;b.-v&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \4C)~T:*  
} zAu}hVcW  
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。 F1/6&u9I  
4g S[D  
7!mJhgGc  
6O%=G3I  
cy9N:MR(c  
十. bind cyDiA(ot&  
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! L!qY  
先来分析一下一段例子 -aA<.+  
my=*zziN  
?! _u,sT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YlG; A\]k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E#8J+7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kzW\z4f  
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。  \8 g.  
我们来写个简单的。 1k0^6gE|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xqU^I5Z  
对于函数对象类的版本: -fhAtxkg  
jDFp31_X  
template < typename Func > J,6!7a  
struct functor_trait Bfu/9ad  
  { ![qRoYpbg8  
typedef typename Func::result_type result_type; s }Xi2^x  
} ; -%saeX Wo  
对于无参数函数的版本: d 4[poi ~  
2f s9JP{^0  
template < typename Ret > `x5ll;"J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $Gr4sh!cE  
  { }FuVY><l  
typedef Ret result_type; =H L9Z  
} ; iM4mkCdOO  
对于单参数函数的版本: 7^`RP e^a+  
9 J$Y,Z  
template < typename Ret, typename V1 > ,ZLG7e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /IrKpmbq  
  { L;L2j&i%v)  
typedef Ret result_type; 9Kq<\"7Bmz  
} ; C+}CU}  
对于双参数函数的版本: zUvB0\{q  
i%#th'C!P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5R$=^gE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :Fw *r|  
  { ,P;8 }yQ  
typedef Ret result_type; %?U"[F1  
} ; =]8f"wAh*  
等等。。。 :zRB)hd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c-? Ygr  
1x^W'n,HtK  
template < typename Func > 7 3H@kf  
struct func_return dO Y lI`4  
  { C!CaGf=  
template < typename T > Fmy1nZ   
  struct result_1 ABd153oW"  
  { 8JQ<LrIt9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }M;sz  
} ; X`8Y[Vb3}  
pT|./ Fe  
template < typename T1, typename T2 > H&"_}  
  struct result_2 s0x@ u  
  { kfH9Y%bOy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !NlB%cF  
} ; ]W89.><%14  
} ; n=lggBRx  
c80"8r  
D N2hv2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C@l +\M(  
Zw3hp,P]  
template < typename Func, typename aPicker > tyBg7dP  
class binder_1 F(0pru4u  
  { a,en8+r ]  
Func fn; z:@d@\$?  
aPicker pk; D3,t6\m  
public : LR 8e|H0  
1\"BvFE*E~  
template < typename T > s>[vT?  
  struct result_1 >KH(nc$  
  { !XG/,)A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; { &6l\|  
} ; [346w <  
EbHUGCMO  
template < typename T1, typename T2 > 7`j|tb-  
  struct result_2 O&gy(   
  { P,s)2s'nZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6|>"0[4S  
} ; si+5h6I.}  
gK]T}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'Q^G6'(SaK  
\oD=X}UQw(  
template < typename T > _&8KB1~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zmrX %!CW  
  { Y6[]wUJ  
  return fn(pk(t)); DU*Hnii  
} m-&a~l  
template < typename T1, typename T2 > (RI>aDG RH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lt#:R\;&  
  { Bk@_]a  
  return fn(pk(t1, t2)); $P1d#;rb%  
} *(_ON$+3  
} ; -f 'q  
t 's5~  
/eI,]CB'z  
一目了然不是么? ]J0Y^dM  
最后实现bind ^O,6(@>  
MXu+I,y*  
E(L^hZMc  
template < typename Func, typename aPicker > $$)<(MP3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .WPuQZ!  
  { dzk?Zg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >u%[J!Y;;  
} eN7yjd'Y6  
C$EFh4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QjT#GvHY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Xl '\krz  
=-#iXP@  
十一. phoenix _cnrGi}T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1&x0+~G  
%'p|JS  
for_each(v.begin(), v.end(), ,m_&eF  
( &Funao>  
do_ ,YzC)(-  
[ :5qqu{GL  
  cout << _1 <<   " , " b~N|DKj  
] )l/C_WEK  
.while_( -- _1), p-ii($~ }  
cout << var( " \n " ) v6, o/3Ex  
) EJ[iOYx  
);  &~f*q?xR  
*? orK o  
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: kK_>*iCMo  
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 374_G?t&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;Ef)7GE@\[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /ux#U]x  
\ { E;u'F  
bN~'cs8 e  
template < typename Cond, typename Actor > Q'V,?#  
class do_while /E1c#@  
  { v \L Ip  
Cond cd; EXScqGa]  
Actor act; G5Dji_|  
public : c~u F  
template < typename T > KfI$'F #"/  
  struct result_1 EJiF_  
  { U#^:f7-$.  
  typedef int result_type; I n%yMH8  
} ; 1Y"y!\t7G  
GCmVmOdKr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z6HkQ=A64  
. KSr@Gz  
template < typename T > (\[!,T"[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $y |6<  
  { s(DaPhL6Qm  
  do _J$p <  
    { 6T aT_29  
  act(t); mfi'>o#  
  } d%|#m)  
  while (cd(t)); wBaFC\CW  
  return   0 ; 4~J1pcBno%  
} /$N#_Xblr  
} ; JT+lWhy  
$1`t+0^k  
lKD<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mf_ 9O  
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。 H0Gp mKYW  
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。 "7u"d4h-:(  
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。 H@bmLq  
下面就是产生这个functor的类: 7'l{I'Z  
C{Xk/Er5<  
*d*;M>  
template < typename Actor > |"(3]f\  
class do_while_actor zAdVJ58H  
  { ? Gu_UW  
Actor act; _ O71r}4  
public : 2ZFK jj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} < $/Yw   
rcb/X`l=  
template < typename Cond > /3HWP`<x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [T&y5"@  
} ; UyfIAC$S  
~\(>m=|C:H  
/bj`%Q.n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C4K&flk]  
最后,是那个do_ 9YsO+7[  
|a~&E@0c  
JqhVD@1{  
class do_while_invoker ;eSf4_~  
  { 761"S@tf$}  
public : )ejqE6'[  
template < typename Actor > 9fLP&v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SYhspB  
  { +as\>"Cj+2  
  return do_while_actor < Actor > (act); f v7g93  
} ml \yc'  
} do_; PX{~!j%n  
7)X&fV6<8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q`fA)6U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bc ,z]  
最后来说说怎么处理break和continue !6`nN1A  
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。 a5+v)F/=  
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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