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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l[[`-f8j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wT!?.Y)aj  
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, ku m@cA  
M**Sus87Q  
gD)M7`4  
s3A(`heoq  
  class filler 9U<WR*H  
  { %%X/gvaJ  
public : V z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qc*p+N+$  
} ; !b!An; ',  
BTr oe=R  
bTeuOpp  
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: I(VqtC:K.  
axC{azo|  
hJ8&OCR }  
7hn[i,?` H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7#"NKxb  
:|5 m"X\  
cu}(\a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UUWRC1EtI  
>b\|%=(x!*  
I52nQCXi  
0);5cbV7i  
二. 战前分析 -<x%  
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。 o0No"8DnjH  
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 l,Q`;v5|  
31^/9lb  
90+Vw`Gz=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +arh/pd_I  
  /* --------------------------------------------- */  j7_,V?5z  
vector < int *> vp( 10 ); AoGpM,W]5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _hV34:1F  
/* --------------------------------------------- */ _)vX_gCi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KF *F  
/* --------------------------------------------- */ NaoOgZ?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _`=qc/-0  
  /* --------------------------------------------- */ V#,|#2otZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ma?uB8o+~  
/* --------------------------------------------- */ Z*3RI5)dx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HHw&BNQG  
gLt6u|0q  
{nSgiqd"28  
Bkq4V$D_  
看了之后,我们可以思考一些问题:  Yf[Cmn  
1._1, _2是什么? $G0e1)D  
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。 uHquJQ4  
2._1 = 1是在做什么? YYI0iM>  
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。 >,zU=I?9Y  
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。 $Xo_8SX,  
k2->Z);X  
uYs45 G  
三. 动工 ,DHH5sDCn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (&*Bl\YoX  
zhow\l2t}  
CaCApL  
]GRVU  
template < typename T > hs+)a%A3G  
class assignment .&]3wB~  
  { x!S}Y"  
T value; p?Ux1S  
public : ]{i0?c  
assignment( const T & v) : value(v) {} =zAFsRoD_B  
template < typename T2 > j# c@dze  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =\ 8 x  
} ; tAjT-CXg  
![{/V,V]~  
"(H%m9K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =1>G * ,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c9H6\&  
7C2Xy>d~  
dh{py  
Da! fwth  
  class holder !|VtI$I>x  
  { ~^Al#@  
public : (@T{ [\  
template < typename T > 5R.jhYAj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ro$*bN6p  
  { G1X73qoHT<  
  return assignment < T > (t); # r>)A  
} yAGQD[ih  
} ; =?Co<972Z  
+{6:]  
 1l}Am>}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VZamR}x  
dXn$XGF%R  
  static holder _1; 8M3DG=D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yp]vDm  
Z 5 .cfI[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NV{= tAR  
而不用手动写一个函数对象。 xZq, kP^  
Z< C39s  
jl;N Fk%  
}3 ~*/30V  
四. 问题分析 yhK9rcJq6}  
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。 Y -BZV |  
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。 KvPLA{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [G+@[9hn%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0:`YY 8j1k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F-~Xbz%  
&% (1?\~u  
五. 问题1:一致性 WzdlrkD  
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?| Eos;7$u[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CucW84H`J  
@!x7jPr  
struct holder fk2Uxg=[  
  { A&KY7[<AC{  
  // ?<0'h{zNy  
  template < typename T > 3M^`6W[;  
T &   operator ()( const T & r) const ~h+B&F+5  
  { =fy.'+  
  return (T & )r; +N~{6*@uz,  
}  ^LSD_R^N  
} ; \ X6y".|-  
<T'fJcR  
这样的话assignment也必须相应改动: b5|l8<\  
[m x}n+~  
template < typename Left, typename Right > `yhc,5M  
class assignment ][OkydE  
  { rw@N=`4P  
Left l; jt @2S  
Right r; BlqfST#6  
public : ^^xzaF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oe9S$C;$'  
template < typename T2 > URh5ajoR%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )i-`AJK-'v  
} ; YSZ[~?+  
S]&i<V1qX  
同时,holder的operator=也需要改动: f .h$jyp(  
x41t=E](  
template < typename T > "1P2`Ep;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b?9'-hK<  
  { (d <pxx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -%VFC^'5  
} ZkMHy1  
(Zy=e?E,  
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。 h^ K>(x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m|Z[8Tup  
i-k(/Y0  
return l(rhs) = r; zcEpywNP  
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。 </fTn_{2s8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~F~hgVS5  
ov>`MCS,v  
template < typename Tp > zlh\P`  
class constant_t ws]d,]  
  { BIvz55g  
  const Tp t; noT}NX%  
public : zzKU s"u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a}Jy o!.  
template < typename T > KA`)dMWL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wp/x|AV  
  { $i `@0+:  
  return t; 2[Qzx%Vp  
} +hWeN&A  
} ; xJvalb   
wz'in  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l4^8$@;s  
下面就可以修改holder的operator=了 ,6U=F#z  
"yXqf%CGE  
template < typename T > Y}x_ud,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zWdz9;=_  
  { okW'}@jD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pb :6nH=  
} =gB{(  
~1{~iB2G  
同时也要修改assignment的operator()  ~#z b  
L\<J|87p?  
template < typename T2 > %cMayCaI!@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PzLV}   
现在代码看起来就很一致了。 -1!s8G  
;u%4K$   
六. 问题2:链式操作 3'`X_C|d53  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ly/5"&HD  
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。 eR8>5:V_  
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。 K*MI8')  
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。 stCFLYox  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yD ur9Qd6  
Nk>6:Ho{G  
template < typename T > ZOzyf/?.  
struct result_1 w?c~be$  
  { 4_Rv}Y d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &-Z#+>=H(  
} ; ]0p*EB=C*  
23UXOY0BW  
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: vf_pEkx*wD  
v-Uz,3  
template < typename T > bNz2Uo!0K  
struct   ref e}"k8 ./  
  { /^Lo@672  
typedef T & reference; iw EHEi%  
} ; YpbJoHiSH  
template < typename T > EY!P"u;  
struct   ref < T &> $%J $  
  { o Bp.|8-  
typedef T & reference; 5s2/YG=  
} ; e-o$bf%  
!]WC~#|{B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ok9G9|HA  
%6<2~  
template < typename T >  *FoPs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A}n5dg0u  
  { AwGDy +  
  return l(t) = r(t); TsZX'Yn  
} E@;v|Xc  
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。 1^=[k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 : ]JsUb{YK  
N6-bUM6%I  
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 GEf[k OQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 04<T2)QgK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D61e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }=."X8zOI8  
最后的布局是: jLf87  
                Add 15~+Ga4  
              /   \ r;aP`MVO<  
            Divide   5 &@xeWB  
            /   \ A,#hYi=-,  
          _1     3 zn{[]J  
似乎一切都解决了?不。 Tn3f5ka'  
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。 su]ywVoRT  
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。 (wsvj61  
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: mkmVDRK  
Kx[z7]1@  
template < typename Right > x@>^c:-f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =Hs~fHa)  
Right & rt) const cYEe`?*  
  { } "ts  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1&}^{ Ys  
} ,o j\=2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0<S(zva7([  
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。 @AdJu-u  
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。 6ypqnOTr  
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。 C(*)7| m  
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。 A,s .<TG  
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? x5Ee'G(  
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: T)B1V,2j=  
*`V-zD  
template < class Action > M+TF0c  
class picker : public Action !bCLi>8  
  { &9'JHF!l  
public : Kq0hT4w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J#W>%2 "s  
  // all the operator overloaded L:F:ZOM6`  
} ; Wh> Y_ k  
9qQFIw~S  
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。 NeyGIEP  
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: KhV; />(  
YB}_zuZ4&  
template < typename Right > Pjff%r^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YR`Mi.,Sfm  
  { 0IM#T=V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !kfnqe?|  
} 5OUe |mS  
{\e wf_pFk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /_554q  
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。 G1'w50Yu  
a[8_ O-   
template < typename T >   struct picker_maker br'/>Un"  
  { ;3_Q7;y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h(G(U_V-Od  
} ; G:rM_q9\u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  '[#uf/~W  
  { c$'UfW  
typedef picker < T > result; *WgP+"h  
} ; {:enoV"  
6A/|XwfE/v  
下面总的结构就有了: 6dmTv9e  
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。 Z@8amT;Y  
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。 c~|/,FZU'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hK$-R1O  
至此链式操作完美实现。 &[KFCn  
-}juj;IVv  
`"CF/X^  
七. 问题3 uS|Zkuk[!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Dx[t?-  
{ersXQ:  
template < typename T1, typename T2 > e"|9%AW@<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %]Nz54!  
  { aV(*BE/@F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lv ^=g  
} I/)dXk~  
u-k?ef  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {+t'XkA  
uYMW5k_,>  
template < typename T1, typename T2 > {hRAR8  
struct result_2 Qg _?..%  
  { 1^Zx-p3J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <$njU=YE&  
} ; ^?xXP=/  
Z?hBn`.  
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? }RUC#aW1  
这个差事就留给了holder自己。  D#m+w  
    D0k7)\puQ  
8a)EL*LH`  
template < int Order > +-~;?wA  
class holder; $@&bK2@.(  
template <> ($W9 ?  
class holder < 1 > ccm <rZ7  
  { "ej>1{3Y:=  
public : uR)@v^$FE  
template < typename T > l1wxs@](  
  struct result_1 Il;'s  
  { sq)Nn&5A  
  typedef T & result; sX_^H%fd  
} ; t8)Fkx#8}  
template < typename T1, typename T2 > {fN_itn  
  struct result_2 $~~=SOd0  
  { ]aakEU  
  typedef T1 & result; -G Kelz?h>  
} ; d$2{_6  
template < typename T > "| Q&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;LrKXp  
  { kkOYC?zE?  
  return (T & )r; Mc6Cte]3|  
} Iwn@%?7  
template < typename T1, typename T2 > MB |(,{S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ol%*3To  
  { *j*jA/  
  return (T1 & )r1; q-8  GD7  
} {G{@bUG]p  
} ; s_*eX N  
DU7Ki6  
template <> .D>lv_kp  
class holder < 2 > \iE'E  
  { Om1z  
public : tt[_+e\4  
template < typename T > %mYIXsuH  
  struct result_1 2.lnT{  
  { F9+d7 Y$  
  typedef T & result;  vo(?[[  
} ; X)&Z{ V>  
template < typename T1, typename T2 > wRiP5U,  
  struct result_2 iN {TTy  
  { 1)PR]s:-m@  
  typedef T2 & result; ntkinbbD  
} ; 8DI|+`OgW  
template < typename T > 7kwG_0QO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =4%C?(\  
  { vaxg^n|v9  
  return (T & )r; G[^G~U\+!  
} jN<]yhqf  
template < typename T1, typename T2 > q}1$OsM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6aK--k  
  { 7Rh:+bT  
  return (T2 & )r2; JX/d;N7a  
} %5KR}NXX6  
} ; ^#Y6 E  
'_&(Iwu  
SmLYxH3F  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 y-X'eCUz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uHIWbF<0oo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s+w<!`-  
1*jL2P]D  
return l(i, j) = r(i, j); ^ /BE=$E\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [:=[QlvV  
0l6djN  
  return ( int & )i; @} Z/{Z[@  
  return ( int & )j; % b&BLXW  
最后执行i = j; /uc/x+(_  
可见,参数被正确的选择了。 W|Tew-H{h_  
#~f+F0#%?  
Gehl/i-  
'_<`dzz  
y,>m#6hx#  
八. 中期总结 >V$#Um?AXj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2r0!h98  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (qP$I:Q4]v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Iq=B]oE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8WGM%n#q  
:V2 Q n-N  
prs<ZxbQb  
Xda<TX@-  
(KMobIP^  
I7_D $a=  
九. 简化 \xZBu"  
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。 oQXkMKZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 16Y~5JAc  
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: MdjLAD)f+C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JT9<kB/07  
  +-*/&|^等 *!/#39  
2. 返回引用。 H7= z%Y9y  
  =,各种复合赋值等 >z -(4Z  
3. 返回固定类型。 t5APD?5 c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "3MUrIsB>  
4. 原样返回。 C941 @I  
  operator, 5gEfhZQ  
5. 返回解引用的类型。 I}v#r8'!  
  operator*(单目) h3IkOh4|h  
6. 返回地址。 `4q}D-'TF8  
  operator&(单目) )It4al^\  
7. 下表访问返回类型。 <^_?hN8.  
  operator[] @]tGfr;le&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 15:@pq\  
  operator<<和operator>> TjK5UML  
$I36>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yy1r,dw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <3x#(ms!!  
Lx{N%;t*E  
template < typename Left > @b{u/:y  
struct value_return F.5b|&@  
  { hNo>)$v!s  
template < typename T > IR8&4qOs  
  struct result_1 _q_[<{#  
  { 'uzv\[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^z;,deoGh  
} ; tuUXW5!/  
o#) !b:/  
template < typename T1, typename T2 >  BZc-  
  struct result_2 <'_GQM`G  
  { Lp)8SmN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D*gV S  
} ; JW [\"`x!  
} ; ;j>d"i36&  
;Hb[gvl   
8m6nw0   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hb8XBBKR  
4Z9 3 g {  
下面我们来剥离functor中的operator() mVAm^JK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J\$l3i/I  
R<HZC;x  
return l(t) op r(t) [5*-V^m2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UjOhaj "h  
return op l(t) |I5?5 J\  
return op l(t1, t2) s)8M? |[`I  
return l(t) op %,cFX[D/)  
return l(t1, t2) op A<5`[<x$  
return l(t)[r(t)] ya L W(@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xBfe8lor  
LC\:xia{X  
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: J8BT%  
单目: return f(l(t), r(t)); z8 ;#H tr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -+>r4P  
双目: return f(l(t)); /B\-DP3K  
return f(l(t1, t2)); tB=D&L3  
下面就是f的实现,以operator/为例 N pND/  
cu`J2vm3  
struct meta_divide vW-`=30  
  { T$8~9 qx  
template < typename T1, typename T2 > <?{}Bo0xG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .^IhH|U  
  { \u-e\w  
  return t1 / t2; PbHh?iH  
}  M .`  
} ; WTYFtZD[yH  
|kNGpwpI  
这个工作可以让宏来做: ls7A5 <  
U.7y8#qf3R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `N.$LY;8  
template < typename T1, typename T2 > \ {3(.c, q@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z;~[@7`  
以后可以直接用 9Y%?)t.2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zHOE.V2Qo  
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 c_bVF 'Bz  
(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。。。) {Y:ZY+  
Qb't*2c%  
r82o[+$u0K  
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 o $`kpr  
}t%>_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _d| 62VS  
class unary_op : public Rettype 1 j^c  
  { -A%?T"  
    Left l; H'GYJ ?U"  
public : km\ld&d]$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .83v~{n  
-y*_.Ws9  
template < typename T > `$sY^EX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :-\ yy  
      { %^5@z1d,  
      return FuncType::execute(l(t)); >`<2}Me6  
    } Fv);5LD  
^_KD&%M6  
    template < typename T1, typename T2 > bxdXZB n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iE^a%|?}  
      {  _7#tgZyv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "8muMa8Q%  
    } d[]p_oIQq  
} ; n1>,#|#  
\FoxKOTp  
,#bb8+z&p  
同样还可以申明一个binary_op 4iv]N 4  
#xP!!.DF(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .y7)XLC  
class binary_op : public Rettype "?SOBA!vy  
  { jfY{z=*]u  
    Left l; OOBcJC  
Right r; .K@x4 /1  
public : -[pCP_`)u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HD:%Yv  
|N$?_<H  
template < typename T > <P^hYj-swh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mheU#&|  
      { 1n`1o-&l-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .^LL9{?  
    } q^N0abzgP  
1U7,X6=~  
    template < typename T1, typename T2 > (eRKR2% q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WR a+zii,  
      { Itr7lv'5xx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e*P=2*]M  
    } E./__Mz@  
} ; Sc/`=h]T  
:G`L3E&1s  
^b"bRQqm  
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 1O9p YW5J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #$t}T@t>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nQ642i%RQ  
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。 !)%>AH'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d=?Mj]  
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。。。 3Rd`Ysp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *f TG8h  
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) %K^gUd>,R  
下面是修改过的unary_op 7rdw`  
{x[;5TM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X7H'Uk9:  
class unary_op `8Jq~u6_Z  
  { kG$E tE#  
Left l; '(*&Ax  
  AbF(MK=i  
public : om}/f`  
skI(]BDf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {xv?wenE  
CQSpPQA  
template < typename T > -SvTg{Q{la  
  struct result_1 Q54r?|'V  
  { ';b3Mm #  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z cm<Fw  
} ;  dd<:#c9  
pgLtD};S  
template < typename T1, typename T2 > Har~MO?A  
  struct result_2 D1X4|Q*SK  
  { 0iJ!K;A2%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =naR{pI  
} ; NfTCp A  
hj&fQ}X  
template < typename T1, typename T2 > 5iQmZ [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zJ;>.0  
  { 6 u-$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X>Al:?`}N  
} SOp=~z  
}!%JYG^!D  
template < typename T > :K~rvv\L7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <b d1  
  { <vB<`   
  return OpClass::execute(lt(t)); }bf=Ntk  
} D<U 9m3  
bmOqeUgB  
} ; 7G5y)Qb  
4^DVW*OiI  
XXW]0{k: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 wG1y,u'  
好啦,现在才真正完美了。 :)#hrFp  
现在在picker里面就可以这么添加了: weAn&h|  
*u>lx!g  
template < typename Right > 7tSJniB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /O|:{LQ  
  { )Hbb&F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {O^TurbTFA  
} l{Jt sI  
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。 $Y6I_U  
{L@+(I  
T><{ze  
,~4H{{<j  
X^}A*4j  
十. bind Rj[ hhSx 2  
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。 &<,SV^w ag  
先来分析一下一段例子 l~bKBz  
J yj0Gco  
g(/{.%\k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hjs }  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AR%hf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "8N"Udu  
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。 TQP+>nS,  
我们来写个简单的。 X ZS5B~E '  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8|O=/m^]  
对于函数对象类的版本: N&T:Lt_N  
yN*:.al  
template < typename Func > o=pt_!i/  
struct functor_trait d%0+i/p  
  { R7K!A %  
typedef typename Func::result_type result_type; ''IoC j  
} ; g"wxC@IR  
对于无参数函数的版本: &lAQ &  
wGvhB%8K  
template < typename Ret > zJ9v%.e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dUS  ZNY  
  { )QmGsU}?  
typedef Ret result_type; lT]=&m>  
} ; >':5?\C+-  
对于单参数函数的版本: b1u}fp GF  
Nl@k*^  
template < typename Ret, typename V1 > W wuZ(>|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W9Nmx3ve  
  { JqEW= 5  
typedef Ret result_type; u~W{RHClW  
} ; OifvUTl9b  
对于双参数函数的版本: mN;+TN'?{  
?GdsOg^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eNRs&^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !X|k"km"  
  { $X*mdji  
typedef Ret result_type; #~^btL'dHF  
} ; Ln. 9|9  
等等。。。 rK7W(D}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $I@GUtzjp  
7J UbVa%  
template < typename Func > z}ElpT[(;  
struct func_return 0DNU,u  
  { #^6^  
template < typename T > -Ep!- a  
  struct result_1 Z%}4bJ  
  { yGTziv!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $r\"6e  
} ; <},1Ncl  
x4m 5JDC  
template < typename T1, typename T2 > u$%A#L[  
  struct result_2 kneuV8+(5  
  { q$[n`w-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ebC)H  
} ; KOey8tB)1  
} ; ju|]Qlek  
6;o3sf@Tf  
%_MEfuL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vJ"i.:Gf4  
!\-WEQrp\  
template < typename Func, typename aPicker > >"v9iT  
class binder_1 dC.bt|#Oz  
  { a(;!O}3_)(  
Func fn; ~i ,"87$[  
aPicker pk; a?F!,=F  
public : %@?A_jS  
TVaA>]Fv  
template < typename T > {$d<1y^  
  struct result_1 y6-XHeU  
  { Q&CElx?L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `'i( U7?  
} ; h7]EB!D\A  
? }yfKU`  
template < typename T1, typename T2 > 7]E m ,  
  struct result_2 yb2}_k.JG  
  { bFY~oa%C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ba3*]01Yb  
} ; LY 0]l$  
Y9Z]i$qS&k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z^yNLF*&V  
qnChM ;)  
template < typename T > UMU2^$\iS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :ofBzTNwZ  
  { ?A?F.n`  
  return fn(pk(t)); =Mj 0:rW  
} =dZHYO^Cv  
template < typename T1, typename T2 > D3D}DaEYj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =wVJ%  
  { ! zL1;d  
  return fn(pk(t1, t2)); tF7hFL5f  
} tGjhHp8}c  
} ; D+JAK!W  
h!gk s-0  
k7@t{Cu0D&  
一目了然不是么? > Lft9e   
最后实现bind 8`=v.   
s@8w-]"  
(UL4+ta  
template < typename Func, typename aPicker > t~``md4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3Fs5RC~a  
  { &c>?~-!W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); / 3!fA=+  
} tyh@ ^7  
%eg+F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :Y P#  
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。 d\]Yk]r  
;Hmp f0$  
十一. phoenix L\%orLEmK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0.Ta Xbi  
@WMA}\Cc  
for_each(v.begin(), v.end(), i#/]KsSp  
( ! | #83  
do_ Jrxz'9qRG  
[ &@% $2O.3  
  cout << _1 <<   " , " Qm4o7x{q  
] A1 "SLFY  
.while_( -- _1), >R\lqLILb,  
cout << var( " \n " ) l +*&:Q/  
) cxIk<&i~(  
); a5Y IUVCv  
424(3-/v;  
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: /,@p\Ae5  
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 piy`zc- yu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W,XTF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Djq!P  
3^?ZG^V  
30>3 !Xqa  
template < typename Cond, typename Actor > *`_{  
class do_while ZfrVjUB  
  { IQZ#-)[T"  
Cond cd; CVNj- &vj  
Actor act; bi[IqU!9  
public : C;+h.;}<D  
template < typename T > ?e[lr>-  
  struct result_1 4_A0rveP  
  { ntFT>g{B  
  typedef int result_type; !|ak^GE:(%  
} ; SAY LG  
f>`dF?^6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1y#D?R=E  
3cdTed-MIh  
template < typename T > a 2 IgC25  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ryB}b1`D  
  { '2^7-3_1  
  do >P6BW  
    { 7%f&M>/  
  act(t); L){iA-k;Ec  
  } \K`L3*cBKK  
  while (cd(t)); JjaoOe  
  return   0 ; i4Lc$20?d  
} #7ohQrP  
} ; [S5\#=_4S  
k:jSbbQ  
I[)%,jd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mKr h[nA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 KlRr8 G!Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h/?l4iR*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;X*cCb`h   
下面就是产生这个functor的类: }>)[<;M>%  
'3zc|eJt&  
}\J2?Et{  
template < typename Actor > P3$Q&^?  
class do_while_actor >B]'fUt5a  
  { 1`ayc|9BR  
Actor act; q$I:`&  
public : hn#1%p6t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q`-;AG|xF  
 (x/k.&  
template < typename Cond > X 1 57$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; okbQ<{9  
} ; DC{>TC[p1k  
rj(T~d4  
}gJ(DbnV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 93Co}@Y;Y+  
最后,是那个do_ 3EJt%}V$k  
:VTTh |E%#  
ULMu19>  
class do_while_invoker xJ#d1[kzo  
  { ;4Y%PV z~D  
public : D$t k<{)oB  
template < typename Actor > ^#-nE7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DI+fwXeg  
  { qkiI/nH3  
  return do_while_actor < Actor > (act); u\C lP#  
} n2iJ%_zp  
} do_; ty8v 6J#  
")d`dj\o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d_IAs  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8F._9U-EN  
最后来说说怎么处理break和continue &Z`#cMR{H  
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。 hCC<?5q  
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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