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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "2/VDB4!FG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UUql"$q  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, #^/&fdK~A  
Fx*IeIs(:~  
mCpoaGV_  
lO|H:7  
  class filler Q ?W6  
  { |7T!rnr  
public : /9yA.W;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;c>Rjg&[  
} ; 'uOp?g'7  
Ie;}k;?-  
\E<)B#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: My'6 yQL  
4a~9?}V:  
l:kF0tj"  
0ID 8L [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]pA}h. R#-  
<<![3&p#  
?G-a:'1!6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7,"1%^tU  
xF{<-b  
-r82'3]  
~ #~Kxh  
二. 战前分析 l>9ZAI\^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 m; LeaD}0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  HPj7i;?O  
bs mnh_YRj  
Om2 )$(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o'  DXd[y  
  /* --------------------------------------------- */ W,>;`>  
vector < int *> vp( 10 ); (5N&bh`E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %lPF q-  
/* --------------------------------------------- */ yz2NB?)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g<{W\VOPm  
/* --------------------------------------------- */ 8 YBsYKC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m[u 6<C  
  /* --------------------------------------------- */ S,v9\wN.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NC2PW+(  
/* --------------------------------------------- */ *%cI,}%   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P z+8u&~p  
I|$_[Sw  
2S8/ lsB  
nmN6RGx  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'bg%9}  
1._1, _2是什么? 9W7H",wR  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 GRj{*zs  
2._1 = 1是在做什么? gGdZ}9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 S*CRVs  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G";yqG  
G\IH b |  
W"WvkW>-  
三. 动工 HWGlC <  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n/UyMO3=  
.|{*.YE  
g;bkV q  
}qXi;u))  
template < typename T > *-Y|qS%  
class assignment BZx#@356N  
  { y?aOk-TaRA  
T value; v1zJr6ra9  
public : (85F1"Jp  
assignment( const T & v) : value(v) {} J74 nAC%J^  
template < typename T2 > crC];LMl/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4Kt?; y ;  
} ; '89D62\89  
`&>!a  
YrgwR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O`mW,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KFCzf_P!  
Ty]CdyL$  
5NeEDY 2%#  
tL;;Yt  
  class holder 7IZ(3B<87t  
  { q^dI!93n|  
public : nS'0i&<{1  
template < typename T > w];t]q|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const } ho8d+A  
  { *RM#F !A  
  return assignment < T > (t); K| Y r  
} m&|?mTo>m  
} ; Q.6pmaXrb  
ZT_EpT=1  
M6|Q~8$  
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: c6dL S  
/tP"r}l   
  static holder _1; !OWV* v2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4y21v|(9  
vC J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OBN]bvCJ  
而不用手动写一个函数对象。 n2Ycq&O  
h.~S^uKi*  
FK={ %  
S)$ES6]9/  
四. 问题分析 kS?!"zk>  
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。 Pd^ilRB  
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。 $+[HJ{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )n|:9hc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HcQ{ok9u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  HPwmi[  
8u;l<^<  
五. 问题1:一致性 rmR7^Ycv/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +69sG9BA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4"wuqr|o  
8<?60sj  
struct holder 0Km{fZYq7;  
  { Q} f=Ye(&}  
  // kfA%%A  
  template < typename T > N9:xtrJ]_J  
T &   operator ()( const T & r) const 'ei9* 4y  
  { UTmX"Li  
  return (T & )r;  nKkI  
} u& :-&gva  
} ; Y@^M U->+  
MF]s(7U4 `  
这样的话assignment也必须相应改动: > -Jd@7-  
PGu6hV{  
template < typename Left, typename Right > =}U`q3k  
class assignment Alp9] 0(  
  { K}! VY`  
Left l; \nPa>2r  
Right r; OYNs1yB  
public : -Vt*(L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eSywWSdf0  
template < typename T2 > .azdAq'r&\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nvsuF)%9hZ  
} ; {o5E#<)  
i v&:X3iB  
同时,holder的operator=也需要改动: Gv6EJV1i  
],&WA?>G  
template < typename T > hq$:62NYg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vQ26U(7\>  
  { qeSxE`E"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I`E9]b(w  
} >K;p+( <6  
8KT|ixs  
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。 SAc}5.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m_Z%[@L  
oC.:mI  
return l(rhs) = r; &d9tR\}  
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。 p^7ZFUP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _~=X/I R  
, S}[48$  
template < typename Tp > # TC x8]F  
class constant_t do7 [Nj  
  { #U(dleT8  
  const Tp t; 6 }qNH29  
public :  [L] ca*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C-m OtI  
template < typename T > 6#KRI%adw`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2\lUaC#E  
  { RBJgQ<j8  
  return t; XNf%vC>  
} k P>G4$e_v  
} ; X@5!I+u\L  
oAA%pZ@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dBX%/  
下面就可以修改holder的operator=了 w,;CrW T2t  
d9sl(;r  
template < typename T > DU4NPys]y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,c YU  
  { <IGnWAWn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /R b`^n#  
} DL_2%&k/  
2 Do^N5y  
同时也要修改assignment的operator() uf^"Y3  
8BhLO.(<O  
template < typename T2 > ;Q:^|Fw!F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wb68")$  
现在代码看起来就很一致了。 }.$oZo9J  
uK="#1z cC  
六. 问题2:链式操作 +kd88Fx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  }aRV)F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 959&I0=g"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J}hi)k  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G5Y 8]N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r,A750P^  
="P 3TP  
template < typename T > e 9U\48  
struct result_1 cx&jnF#$  
  { Gyw@+(l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T""X~+{Z@  
} ; 5 b( [1*  
q<>LK  
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: 6K5KZZG  
[kMXr'TyPX  
template < typename T > c1'OIK C  
struct   ref 89Svx5S  
  { k 9R_27F  
typedef T & reference; S92'\2  
} ; E#URTt:&>  
template < typename T > :\NqGS=<  
struct   ref < T &> (?72 vCc  
  { M6jP>fbV*  
typedef T & reference; sT?Qlj'Zd  
} ; sf2_x>U1  
uB>NwCL;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P)XkqOGpT9  
x;# OM  
template < typename T > & %ej=O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xV:.)Dq9  
  { VTa?y  
  return l(t) = r(t); 403%~  
} P>z k  
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。 yYkk0 3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vHZw{'5y  
K8$Hg:Ky-/  
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 @sO*O4os>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KwlN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]0GOSh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6+_)(+ c  
最后的布局是: U\&kT/6vh  
                Add L~cswG'K  
              /   \ 2fT't"gw  
            Divide   5 2^Tj7@  
            /   \ &n|#jo(gS  
          _1     3 h6c8hp.  
似乎一切都解决了?不。 7]_UZ)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。 Sd2R $r  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +*WE<4"!6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: HWxk>F0  
Ka1 F7b  
template < typename Right > C0[Rf.*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HU-4k/I~  
Right & rt) const @#c(4}^ <w  
  { f#pT6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w;vp X>  
} Ash"D~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r*C:)z .}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 B!K{y>|.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N#Bg`:!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )#l &F$  
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。 hun L V8z  
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? a5{CkM&,(  
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: yb1A(~  
[3>l^Q|#  
template < class Action > *,-)4)7d  
class picker : public Action *r!1K!c  
  { %;(+s7  
public : W@GcE;#-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N+rLbK*  
  // all the operator overloaded ^2[0cne  
} ; f(=yC} si  
W78Z<Vm  
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。 u|<Z};a  
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: Ih!UL:Ckh  
[&k[k)  
template < typename Right > 7 a !b}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l"p%]\tZ  
  { &STgj|t_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B< P H7  
} 2/RK pl &  
L,of@>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <~!7?ak  
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。 -q[T0^e S  
Ne,7[k  
template < typename T >   struct picker_maker i)Vqvb0Q  
  { t(VG#}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #dE#w#=r  
} ; N6=cqUM wt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m{`O.6#O  
  { 9-eYCg7C|  
typedef picker < T > result; lSC3m=4g  
} ; r.** z j  
fu}NH \{  
下面总的结构就有了: C(b"0>  
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。 g2^7PtJg  
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。 f/H rO6~k%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?`_US7.@  
至此链式操作完美实现。 + _rjA_  
@y[Zr6\z  
Yr-a8aSTE5  
七. 问题3 -`n>q^A7e  
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。 quN7'5ZC[  
.21%~"dxJ  
template < typename T1, typename T2 > p<?~~7V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4,tMaQ  
  { d%Jl9!u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PwQW5,,h0  
} q<o*rcwf ^  
" E72j.  
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: I: U/%cr,  
xcnHj1r-o'  
template < typename T1, typename T2 > H[@uE*W  
struct result_2 TyD*m$`y  
  { 8jd<|nYnfc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~0w7E0DE[  
} ; J5)e 7  
,w; ~R4x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? VQU[5C  
这个差事就留给了holder自己。 9"52b 9U  
    LO[1xE9  
qe 4hNFq  
template < int Order > JiEcPii  
class holder; lAJ)  
template <>  ^ 'FC.  
class holder < 1 > Zq~2BeB  
  { ~fI&F|  
public : s0H_Y'  
template < typename T > ~QFD ^SoK  
  struct result_1 C$){H"#  
  { JaKR#Y$+~  
  typedef T & result; bYQ h{q  
} ; .3?'+KZ,  
template < typename T1, typename T2 > /%po@Pm#I  
  struct result_2 Wy@Z)z?  
  { ^c83_93)R  
  typedef T1 & result; bxyEn'vNvQ  
} ; tPPnW  
template < typename T > @g9j+DcU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2`+?s  
  { ZLyJ  
  return (T & )r; KSIH1E  
} nT` NfN  
template < typename T1, typename T2 > I{<6GIU+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kQC>8"  
  { B}X   C  
  return (T1 & )r1; N?Mmv|  
} kuu9'Sqc'b  
} ; 7loCb4Hv  
BnvUPDT&  
template <> VD/Wl2DK  
class holder < 2 > 96]lI3 c  
  { }r]WB)_w  
public : r/HKxXT  
template < typename T > s#`%c({U|  
  struct result_1 SW (7!`  
  { {.bLh 0  
  typedef T & result; aQCbRS6  
} ; _t6siB_u  
template < typename T1, typename T2 > YP>VC(f   
  struct result_2 &YO5N4X~o  
  { !s.G$ JS<  
  typedef T2 & result; jPP aL]  
} ; |(}uagfrd  
template < typename T > *0{MAm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const po*s  
  { -Hh$3U v  
  return (T & )r; UYW%% 5p?  
} v!t*Ng  
template < typename T1, typename T2 > |o~FKy1'z\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e~$MIHBY]  
  { $^IuE0.  
  return (T2 & )r2; H|0B*i@81  
} <E$P  
} ; idGkX ?  
&_,^OE}K_:  
rr3NY$W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 j_&/^-;e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4S  2I]d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7$x@;%xd  
-2v|d]3qG  
return l(i, j) = r(i, j);  ^wb -s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dS0G+3J&+E  
\>cZ=  
  return ( int & )i; 9XT6Gf56  
  return ( int & )j; `>?\MWyu  
最后执行i = j; .}ohnnJB0  
可见,参数被正确的选择了。 :KgLjhj|)  
zVxiCyU  
[H0jDbN  
tFwQ /  
vH# US  
八. 中期总结 "M7ry9dDH  
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: Lr)h>j6\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L]9!-E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m4 E 6L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s[nOB0  
1:My8  
cIl^5eE^Pq  
`!qWHm6I*  
?-#w [J'6  
RduA0@g0  
九. 简化 (d^pYPr{  
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。 ~S|Vd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CEYHD?9k8  
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: m%ET!+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &lBfW$PZjk  
  +-*/&|^等 /Ia=/Jj7N  
2. 返回引用。 ~lCG37  
  =,各种复合赋值等 v6s8 p  
3. 返回固定类型。 Zx}=c4I(y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =!U{vT  
4. 原样返回。 VQPq+78  
  operator, w#Nn(!VR  
5. 返回解引用的类型。 ~Ufcy{x#  
  operator*(单目) &_" 3~:N8k  
6. 返回地址。 &HFMF)NA  
  operator&(单目) #%k5s?cP@  
7. 下表访问返回类型。 t=XiSj\n  
  operator[] l3-Ksw U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Fj1/B0acS  
  operator<<和operator>> '(2G qX!  
|+!Jr_ By  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4DuZF -y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tjDVU7um  
ed{z^!w4  
template < typename Left > }5Y.N7F  
struct value_return &`@,mUi{Ac  
  { 1(q!.lPc  
template < typename T > H1 \~T  
  struct result_1 >%#J8  
  { Zs+6Zd4f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (d#?\  
} ; Esw&ScBOP  
jXZKR(L  
template < typename T1, typename T2 > HP]Xh~aP  
  struct result_2 UY}lJHp0  
  { >/e#Z h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O(&EnNm[2  
} ; ,e.y4 vnU  
} ; zXcSE"   
%3xH<$Gq5  
p@cPm8L3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M_9|YjwS  
Kwh3SU=L}  
下面我们来剥离functor中的operator() (5km]`7z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G92=b *x/  
N1LR _vS"  
return l(t) op r(t) XHN?pVZ7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R#1m_6I  
return op l(t) Hd;>k$B  
return op l(t1, t2) ? ~_%I  
return l(t) op Lb2Bu>  
return l(t1, t2) op NNe'5q9  
return l(t)[r(t)] z W+wtYV4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,0-   
4RTEXoXs  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: NKGo E/  
单目: return f(l(t), r(t)); )x( *T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lV]l`$XI  
双目: return f(l(t)); 'J!P:.=a>  
return f(l(t1, t2)); jS R:ltd  
下面就是f的实现,以operator/为例 *:YW@Gbm  
SvI  
struct meta_divide  zKT \i  
  { N66jFRA;x  
template < typename T1, typename T2 > x!I7vs~~zW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WqYl=%x"{V  
  { {_k 6t  
  return t1 / t2; {tWfLfzU  
} /eIwv 31  
} ; nHZ 4):`  
WU=Os8gR  
这个工作可以让宏来做: h!d#=.R  
!*CL>}-,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0CTI=<;  
template < typename T1, typename T2 > \ DCw ldkdJN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VaX>tUW  
以后可以直接用 c?IIaj !  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o &Nr5S  
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 ty-4yK#  
(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。。。) 4{fi=BA   
W >B:W0A  
=q6yb@  
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 |W#^L`!G  
Bb-x1{t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,{E'k+  
class unary_op : public Rettype Xc Pn  
  { pdtK3Pf  
    Left l; +d#ZSNu/  
public : ss,6;wfX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .bpxSU%X  
jq}5(*k  
template < typename T > ={zYcVI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -sc@SoS  
      { hKX-]+6"  
      return FuncType::execute(l(t)); D}3E1`)W  
    } }r,k*I'K  
u!g<y  
    template < typename T1, typename T2 > VK$+Nm)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 'L+9T5  
      { i(U*<1y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CrqWlO  
    } Dj<Vn%d*  
} ; 7&T1RB'>  
u9VJ{F  
 Y9PG  
同样还可以申明一个binary_op 6'qs=Ql  
B&.XGo)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Db[dk( ]  
class binary_op : public Rettype j\Q_NevV  
  { 3!*J;Y  
    Left l; o ue;$8  
Right r; lIOLR-:4j  
public : h?$4\^/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N2~DxVJ5cT  
$e<3z6  
template < typename T > }dB01Jl '  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s6KZV@1  
      { iCw~4KG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _jnH!Mw  
    } zeR!Y yt!  
w/Q'T&>b/  
    template < typename T1, typename T2 > *4r;H2%c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ii~~xt1  
      { e#16,a-}o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~BZA_w"`1  
    } KeXQ'.x5O  
} ; jQ 7RH/?_  
'VO^H68  
#<!oA1MH4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1Rwk}wL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bh_i*DJ]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w"A'uFXLc  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "3}Bv X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SD JAk&Z}R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >Wy@J]Y#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?b2%\p`"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K4l,YR;r  
下面是修改过的unary_op t;E-9`N  
}{ 9E~"_[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =">O;L.xj  
class unary_op v\f 41M7D  
  { nc&V59*   
Left l; FtE%<QHt  
  X"'}1o  
public : ], ' n!:>  
WKmGw^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G~^Pkl3%T  
w{Dk,9>w)  
template < typename T > [h,T.zpa  
  struct result_1 1 3  
  { n;!t?jnf.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :IS]|3wD  
} ; )/f,.Z$  
}4ta#T Ea  
template < typename T1, typename T2 > | F: ?  
  struct result_2 ]36R_Dp  
  { B4&x?-0ZC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _RjM .  
} ; '<8ewU  
9I9J}&4  
template < typename T1, typename T2 > /t ,ujTK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ly6?jVJ  
  { b ~v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,R*ru*  
} .qF@ }dO  
]y!|x_5c3  
template < typename T > _X;5ORH"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W^al`lg+y  
  { $Ne#F+M9x  
  return OpClass::execute(lt(t)); e 0!a &w  
} tQ] R@i  
0$* z   
} ; (~/D*<A  
$NJi]g|<3  
k,b(MAiQ0  
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 O^oFH OpFh  
好啦,现在才真正完美了。 [YJP  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7c<2oTN'  
TvMY\e  
template < typename Right > }GQ8|fg`U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j'CRm5O  
  { 'J]V"Z)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bg[q8IBCd  
} R}Z"Y xx  
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。 g24)GjDi  
fl+ [(x<  
C6O1ype  
~eqX<0hf@  
_<kE32Bb  
十. bind !^G+@~U  
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。 H9nZ%n  
先来分析一下一段例子 9 `J`(  
AUxLch+"5K  
l0[jepmpiT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u`K+0^)T`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gwR ^Z{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~D<o}ItRF  
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。 K'n^, t  
我们来写个简单的。 WB $Z<m :  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jcFh2  
对于函数对象类的版本: <E6]8SQE  
b*r1Jn"h  
template < typename Func > :NS;y-{^^y  
struct functor_trait MdZ7Yep  
  { mNm 8I8  
typedef typename Func::result_type result_type; h Sr#/dw&  
} ; f{WJM>$:  
对于无参数函数的版本: <}N0 y*m  
'-gk))u>)  
template < typename Ret > :3{@LOil^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Og"50-  
  { ObMsncn  
typedef Ret result_type; uoaF(F-  
} ; 8uS1HE\%  
对于单参数函数的版本: NzNAhlXj3  
xg\M9&J  
template < typename Ret, typename V1 > y.w/7iw:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M)Tv(7  
  { a5z.c_7r  
typedef Ret result_type; Mz+|~'R  
} ; rm(<?w%'?  
对于双参数函数的版本: `H ^Nc\P#  
U: gE:tf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hG&RGN_<6+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2%1 g%  
  { {HvR24#  
typedef Ret result_type; Af ^6  
} ; bo\|mvB~  
等等。。。 {Kd9}CDAZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fx%'7/+  
^fXNeBj  
template < typename Func > X#1So.}c  
struct func_return }B^s!y&b  
  { ZEUd?"gaR  
template < typename T > oQWS$\Rr.  
  struct result_1 `k _5Pz\  
  { DV*8Mkzg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?2_u/x  
} ; 7:{4'Wr@6|  
:14O=C  
template < typename T1, typename T2 > p5c'gziR  
  struct result_2 w&`gx6?-na  
  { q;tsA"l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (fm\kV  
} ; = J).(E89  
} ; tG{e(  
"p2 $R*ie  
v#YO3nD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1}KNzMHk9  
(3c,;koRR  
template < typename Func, typename aPicker > _Vj O [hx  
class binder_1 :[|`&_D9J  
  { ^?&Jq_oU  
Func fn; 'rp(k\ pY  
aPicker pk; -md2Z0^ Kc  
public : Wq F(  
g4RkkoZ>)  
template < typename T > zu^?9k  
  struct result_1 ?ti7iBz?  
  { }9<aX Y,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \QHe0?6  
} ; E' JVf%)  
zrRt0}?xl  
template < typename T1, typename T2 > I)_072^O  
  struct result_2 jr" yIC_  
  { <s]K~ Vo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,^:Zf|V  
} ; Xdq2.:\  
T1\Xz-1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H<X4R  
P}DrUND  
template < typename T > ] A9Vh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !ny; YV  
  { :v1'(A1t  
  return fn(pk(t)); +=$]fjE?  
} V:QfI  
template < typename T1, typename T2 > kh^AH6{2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V\ !FD5%  
  { p^5B_r:  
  return fn(pk(t1, t2)); xm/v :hl=  
} *z` {$hc  
} ; .Z'CqBr[:  
6"-LGK:  
-NiFO  
一目了然不是么? A{y3yH`#h  
最后实现bind 3vQ?vS|2  
g0cCw2S  
UyD=x(li  
template < typename Func, typename aPicker > P,CJy|[L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p Ic ;9  
  { *G'zES0x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dm)V \?b  
} a%Mbq;  
,Xo9gn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zRsT6u  
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。 e0(loWq]  
\dbpC Z  
十一. phoenix Vu^J'>X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jEit^5^5|  
4-ZiKM  
for_each(v.begin(), v.end(), }I#;~|v~<  
( B/i,QBPF]  
do_ Q(oWaG  
[ [-s0'z  
  cout << _1 <<   " , " rTDx|pvYx  
] $M$oNOT}Y  
.while_( -- _1), T 7Lk4cU  
cout << var( " \n " ) 9n |H%AC  
) \P&'4y~PL  
); EG7ki0  
y 9/27yWB  
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: $hg W>e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor q<,?:g$k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fr/8q:m &  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IDdhBdQ  
EOVHTDkKf  
.6(Bf$E  
template < typename Cond, typename Actor > %DgU  
class do_while XH1so1h  
  { 04WKAP'c N  
Cond cd; }P-9\*hlm  
Actor act; ,Y &Q,  
public : JQQD~J1)E  
template < typename T > qGl+KI  
  struct result_1 vb5tyY0c  
  { `r+e! o  
  typedef int result_type; .F'Fk=N  
} ; O`OntYwa>  
u2-%~Rlo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WTY{sq\' o  
1,,o_e\nn3  
template < typename T > o+/x8:   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _BHb0zeot  
  { 9.#\GI ;  
  do ; =F^G?p^  
    { D GOc!  
  act(t); 7KuTC%7  
  } @6h=O`X>  
  while (cd(t)); "%qGcC8  
  return   0 ; A}H)ojG'v  
} *2=:(OK  
} ; vRRi"bo  
S>*i^If  
i?4vdL8M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c .KpXY  
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。 &P[eA u  
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。 AM'-(x|  
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。 -Ww'wH'2  
下面就是产生这个functor的类: :Oa|&.0l?  
E-.M+[   
'S@h._q  
template < typename Actor > QmbD%kW`3  
class do_while_actor t+q:8HNh  
  { Q4CxtY  
Actor act; q:J,xC_sF(  
public : 4=*VXM/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NnrX64|0  
jP@H$$-=wH  
template < typename Cond > ylmf^G@JC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )Qp?N<&'  
} ; @e$z Ej5  
!;zacw  
224I%x.,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {j ${i  
最后,是那个do_ LPO3B W  
`)1_^# k  
uJF,:}qA  
class do_while_invoker HMrS::  
  { _4xX}Z;  
public : B=u@u([.  
template < typename Actor > sJw3o7@pg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9_5Fl,u z  
  { Tj<W4+p{  
  return do_while_actor < Actor > (act); PZeVjL?E  
} }`h)+Im=  
} do_; ^3*/x%A,g  
I$9 t^82j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5~aSkg,MD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oPo<F5M]d%  
最后来说说怎么处理break和continue  x)THeH@  
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=`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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