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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IPVD^a ?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s ahXPl%;U  
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, cv=H6j]h |  
>D\jyd$wh&  
mXSs:FqE!  
L*(!P4S%}  
  class filler 1B0+dxN`  
  { %2 I >0  
public : v1R  t$[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VYo2m  
} ; +|w%}/N  
m=4hi(g  
 LBIsj}e  
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: ^~7/hm:  
j^T i6F>f  
r%uka5@  
#5 %\~ f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sZDxTP+  
VF bso3q<j  
2(i@\dZCb<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h,fC-+H5  
(teK0s;t5k  
mS9ITe M  
 Z,"f2UJ  
二. 战前分析 #dj,=^1_14  
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。 d69synEw>k  
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 W#bOx0  
N51e.;  
xf7_|l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nB9(y4  
  /* --------------------------------------------- */ FoX,({*Ko~  
vector < int *> vp( 10 ); AxAbU7m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %E"dha JY  
/* --------------------------------------------- */ PR2;+i3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /cX%XZg  
/* --------------------------------------------- */ NY3/mS3w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bH Nf>  
  /* --------------------------------------------- */ 5OM*NT t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '89nyx&W  
/* --------------------------------------------- */ .At^b4#(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qa>H@`P  
~(x"Y\PEu  
dcH@$D@~S  
^Z>Nbzr{  
看了之后,我们可以思考一些问题: {3qlx1w  
1._1, _2是什么? -}CMNh   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 K[^BRn  
2._1 = 1是在做什么? [r0`D^*=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ukDaX  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2{9%E6%#  
2]V&]s8Wi=  
w s([bS2h  
三. 动工 ?3yrX _Qm{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vo"?a~kY7  
)qeed-{  
WzqYB a  
oU/{<gs  
template < typename T > w{"ro~9o  
class assignment 18WJ*q7:  
  { ] L6LB \  
T value; nc9sfH3  
public : <3fY,qw  
assignment( const T & v) : value(v) {} gkFw=Cd  
template < typename T2 > 5_+pgJL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E#VF7 9L  
} ; =5q_aK#i  
r:U/a=V  
MWI7u7{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _-:CU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .!)i    
a^7HI,  
 uWkn}P  
@ruWnwb  
  class holder eE5j6`5i  
  { h1+y.4  
public : NRMEZ\*L  
template < typename T > !%(PN3*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ya29t 98Pk  
  { Jy P$'v~  
  return assignment < T > (t); >c=-uI  
} D zdKBJT+  
} ; oR~s \Gt  
ld[BiP`B2V  
"Ky&x$dje  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Vs9]Gm  
:NynNu'  
  static holder _1; B4eV$~<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Hn}m}A  
'Gqo{wl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XaH;  
而不用手动写一个函数对象。 * zc[t  
t[p/65L>8  
[e7nW9\l  
9;ie[sU:u  
四. 问题分析 Ge ?Q)N  
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。 ,*Z/3at}5M  
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。 NL-V",gI-~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hg-M>|s7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'xu! t'l&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9dFo_a*?  
~Z}DN*S  
五. 问题1:一致性 |4!G@-2V:I  
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?| Bejk^V~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Q2HN(Y  
V)c.AX5  
struct holder #F#M<d3-2  
  { i> dLp  
  // 3/Dis) v8  
  template < typename T > F- {hXM  
T &   operator ()( const T & r) const D22A)0+_  
  { NEt_UcC  
  return (T & )r; df{6!}/(  
} ;v5Jps2^]  
} ; vlo!D9zsV3  
[sl"\3)  
这样的话assignment也必须相应改动: ^+}~"nvD  
6o]j@o8V  
template < typename Left, typename Right > _xGC0f (  
class assignment +J3Y}A4W3X  
  { ]RxWypA`  
Left l; T/?C_i  
Right r; #c(BBTuX  
public : B:6VD /qC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0,wmEV!)  
template < typename T2 > X nB-1{a1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %FJB9?9=|  
} ; LJOJ2x  
fv:&?gc  
同时,holder的operator=也需要改动: h]WW?.   
,p V3O`z  
template < typename T > I^m9(L4%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I\f\k>;  
  { 2+|U!X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Hv</Xam  
} aPin6L$;)  
MPMAFs  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J+=?taZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K1t>5zm  
V U~r~  
return l(rhs) = r; COcS w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 mW1T4rR'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hlz$@[$  
\J6&Z13Q  
template < typename Tp > r#w.y g4EX  
class constant_t 0}q*s!  
  { *l)}o4-$  
  const Tp t; cG!dMab(  
public : c3N,P<#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~8EzK_c  
template < typename T > o)M<^b3KO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wb;D9Z  
  { =QhK|C!$A  
  return t; vAzSpiv-  
} Z`>m   
} ; AQ)J|i  
#0c;2}D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lI;ACF^  
下面就可以修改holder的operator=了 zd3^k<  
~N8$abQJV  
template < typename T > eV\VR !!i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mA4]c   
  { Q1P=A:*]9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l8+;)2p!  
} ft?c&h;At  
hlGrnL  
同时也要修改assignment的operator() .Ix[&+LsY  
gb/<(I )  
template < typename T2 > I~ e,']  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }r|$\ms  
现在代码看起来就很一致了。 ^=y%s  
y>]Yq-  
六. 问题2:链式操作 0xc|Wn>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [#;CBs5o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "ed A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 '1b4nj|<m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 okH*2F(-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VJgYXPE `  
?D=C8EX  
template < typename T > ]l6niYVB2  
struct result_1 s/Q8(sF5  
  { n W:Bo#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )F4BVPI  
} ; Y, {pG]B$w  
[p_<`gU?  
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: 2 @t?@,c  
$J*lD -h-  
template < typename T > @gk{wh>c  
struct   ref [n&SA]a  
  { wpcqgc  
typedef T & reference; QZFH>,d  
} ; 4}Yn!"jW&  
template < typename T > I[bWd{i:  
struct   ref < T &> af|x(:!H  
  { 41I2t(H @z  
typedef T & reference; D/puK  
} ; ,&s%^I+CC  
-(9TM*)O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :Q"p!,X=-  
!wH'dsriD  
template < typename T > om8`^P/b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h/..cVD,K  
  { X;CRy,  
  return l(t) = r(t); 9)D9'/{L#  
} tfVlIY<  
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。 UP*5M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?P(U/DS8  
@# GS4I  
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 8Od7e`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U;LX"'}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bd)Sb?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FA1h!Vit  
最后的布局是: 8BX9JoDi  
                Add 2j=HxE  
              /   \ @Wa,  
            Divide   5 8p PQ   
            /   \ h=dFSK?*D  
          _1     3 ?s[!JeUA  
似乎一切都解决了?不。 rbI 7 3'  
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。 83_vo0@<6  
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。 C9n*?Mk:  
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: TsY nsLQY  
YB3 76/  
template < typename Right > LKYcE;n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L@`:mK+;  
Right & rt) const eJE!\ucS2W  
  { l4\!J/df  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k<y~n*{_  
} p:3 V-$4X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4VHX4A}CgA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b?k6-r$j  
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。 iVA=D&eZ  
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。 +<fT\Oq#  
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。  J9lG0  
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? VM w[M^  
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: fwv.^k x  
Gp2C wyv  
template < class Action > x$.0 :jP/s  
class picker : public Action oW3Uyj  
  { IgPU^?sp  
public : B]:?4Ov  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7E;`1lh7  
  // all the operator overloaded vGchKN~_  
} ; >f(M5v(D\  
q>[}JtXK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (Ji=fh+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SyI i*dH  
Nh1, w  
template < typename Right > *kt%.wPJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fr8hT(,s)  
  { n,Q^M$mS0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O}X@QG2_  
} cpM]APF-  
aMaqlqf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U3t) yr h  
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。 SbH} cu8  
h`4!Qv  
template < typename T >   struct picker_maker ;$FMOMR  
  { <=@6UPsn2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xw&vi\*m  
} ; QsyM[;\j:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m.c2y6<=  
  { X)S4vqf}  
typedef picker < T > result; #=#bv`  
} ; 60r0O5=|Fl  
`Db%:l^e  
下面总的结构就有了: 8" (j_~;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [9\Mf4lh#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  %9_jF"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W/u_<\  
至此链式操作完美实现。 U[6 ~ad a  
S y^et  
yLQwG.,  
七. 问题3 Za7!n{? 0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t LM/STb6  
ET\rd5Po  
template < typename T1, typename T2 > jV(b?r)eT{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D{M& >.  
  { +Oc |Oo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xOKf|  
} Xvxj-\ -  
`$yi18F  
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: GSVLZF'+  
=r^Pu|  
template < typename T1, typename T2 > A{)p#K8  
struct result_2 $|7;(2k  
  { eNr2-R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SeBl*V  
} ; 4_ kg/  
vxXrVPU3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _cd=PZhI  
这个差事就留给了holder自己。 _EC H(  
    LNM#\fb  
+d=8/3O%  
template < int Order > "` kSI&2  
class holder; 9''x'E=|  
template <> Os1=V  
class holder < 1 > %QQJSake|  
  { Z%QU5.  
public : \hZye20  
template < typename T > E|x t\ *  
  struct result_1 )No>Q :t  
  { 7|X.E  
  typedef T & result; 4']eJ==OH  
} ; -S 0dr8E  
template < typename T1, typename T2 > z W*Z  
  struct result_2 ,b74 m  
  { YeB)]$'?u`  
  typedef T1 & result; ,9~qLQ0O  
} ; 8!qzG4F/  
template < typename T > !uAqY\Is  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nI,-ftMD-|  
  { XF`?5G~~#  
  return (T & )r; &o7"L;  
} 53l!$#o  
template < typename T1, typename T2 > I04c7cDp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6gB;m$:fV  
  { U^&y*gX1  
  return (T1 & )r1; '(SqHP|8&g  
} \{a 64  
} ; kD#hfYs)i  
1!A 'mkk8  
template <> fDKV`  
class holder < 2 > g.COKA  
  { b21@iW  
public : iV.j!H7o  
template < typename T > 'J_6SD  
  struct result_1 :F pt>g  
  { Q,n Xc  
  typedef T & result; 1U8/.x|  
} ; FTcXjWBPF9  
template < typename T1, typename T2 > htOVt\+!34  
  struct result_2 k<k@Tlo  
  { =S|dzgS/  
  typedef T2 & result; l *+9R  
} ; Jv59zI  
template < typename T > 3EA`]&d>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }!jn%@_y@  
  { hd#MV!ti  
  return (T & )r; LteZ7e  
} &'W ~~ir  
template < typename T1, typename T2 > oZw#]Q@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >"pHk@AWK  
  { Wqas1yL_  
  return (T2 & )r2; Imz1"+E~  
} yu$xQ~ o  
} ; tWITr  
P5oYv  
?pkGejcQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xQ>T.nP}1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H*h4D+Kxv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6:AZZF1  
O.$OLK;v  
return l(i, j) = r(i, j); RpU.v `  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]I(<hDuRp  
aU%QJ#j  
  return ( int & )i; ,`ju(ac!  
  return ( int & )j; zc5>)v LH=  
最后执行i = j; *&$2us0%%  
可见,参数被正确的选择了。 b2UqN]{  
JjnWv7W3$  
k:*vD"  
gi<%: [jT  
<Eh_  
八. 中期总结 WU{9lL=  
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: |/~ISB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l#rr--];  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fqg*H1I[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (?#"S67  
N.q0D5 :  
k1Sr7|  
{1[f9uPS  
zQx6r .  
.[S\&uRv  
九. 简化 i} ?\K>BWq  
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。 lcEUK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7 MG<!U  
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: FUs57 V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PQ(/1v   
  +-*/&|^等 t^8|t(Lq  
2. 返回引用。 "hLm wz|a  
  =,各种复合赋值等 ~otV'=/my  
3. 返回固定类型。 `2@f=$B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c[;=7-+  
4. 原样返回。 UOkVU*{  
  operator, o3a%u(   
5. 返回解引用的类型。 W>J1JaO  
  operator*(单目) osI0m7ws:  
6. 返回地址。 QHw{@*  
  operator&(单目) bipA{VU  
7. 下表访问返回类型。 |jyD@Q,4  
  operator[] xH{V.n&v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Hw%lT}[O  
  operator<<和operator>> ]`TX%Qni  
o 5<w2(  
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。 N3@gvS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i?|b:lcV  
G'WbXX  
template < typename Left > m";?B1%x  
struct value_return 'Jl3%axR  
  { C&&33L  
template < typename T > Pv Vn}i   
  struct result_1 XseP[  
  { [A#>G4a<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7WEoyd  
} ; t[X,m]SX  
Sbjc8V ut  
template < typename T1, typename T2 > PAs.T4Av^  
  struct result_2 R6qC0@*  
  { BaOPtBYA:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1JF>0ijU@  
} ; %oiA'hz;*  
} ; vz`r !xj)  
@S?D}myD  
G[\3)@I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d2tJ=.DI  
48[b1#q]  
下面我们来剥离functor中的operator() >on' y+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q]OgT4ly  
8t1,_,2'  
return l(t) op r(t) iS}~e{TP/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f^ 6da6Z  
return op l(t) );L+)UV  
return op l(t1, t2) Z~HLa  
return l(t) op B}npom\tC  
return l(t1, t2) op +M.!_2t$2  
return l(t)[r(t)] 'T*h0xX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~0Xx]  
zmh5x{US1  
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: <x\I*%(  
单目: return f(l(t), r(t)); ?CZ*MMV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `d!~)D  
双目: return f(l(t)); +*KDtqZjk  
return f(l(t1, t2)); S<"`9r)av  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~ ]^<*R  
 @po|07  
struct meta_divide s]i<D9h  
  { X.JPM{]  
template < typename T1, typename T2 > .*+e?-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 81Ityd-}  
  { `sJv?  
  return t1 / t2; n^k Uu2g|  
} W0KSLxM  
} ; E?F?)!%  
T``~YoIdz  
这个工作可以让宏来做: -mqTlXM  
CB>O%m[1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fg~9{1B  
template < typename T1, typename T2 > \ q%c"`u/v/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X1\ao[t<;c  
以后可以直接用 GM>Ms!Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e% .|PZ)  
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 I)}T4OOc/  
(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。。。) Wup%.yT~Ds  
h/\/dp/tt  
>y^zagC*  
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 ,v>| Ub,  
mKhlYV n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h!~u^Z.7<  
class unary_op : public Rettype P>;uS  
  { 4dUr8]BkG  
    Left l; J5*(PxDF  
public : Xsv^GmP+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =YeI,KbA)  
`#>JRQ=  
template < typename T > \>(S?)6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $_b^p=  
      { R9O[`~BA2  
      return FuncType::execute(l(t)); il >XV>  
    } rklK=W z  
b2HHoIT  
    template < typename T1, typename T2 > C4 @"@kbr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hYv;*]  
      { bB"q0{9G-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S`Wau/7t  
    } 50^T \u  
} ; -MT.qhx  
3hbUus  
lv0}d  
同样还可以申明一个binary_op Ikj_ 0/%F  
g'{hp:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h?`'%m?_b  
class binary_op : public Rettype <%Afa#  
  { y|[YEY U)  
    Left l; Y#aHGZ$i  
Right r; YztW1GvI  
public : c;1Xu1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Qx&m}  
Fg -4u&Ik  
template < typename T > a]8}zSUK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {1]/ok2k5  
      { T^n0=|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ctWH?b/ua  
    } x\2N @*I:  
Hy0l"CA*|  
    template < typename T1, typename T2 > V( bU=;Qo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  R7-+@  
      { ejI nJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O^yD b  
    } 0xe*\CAo  
} ; kmfxk/F}  
5Bog\mS  
r-k,4Yz  
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 XH{P@2~l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 / |z_z%=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [d/uy>z,  
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。 @I,:(<6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ve\=By-a|  
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。。。 4Hcds9y9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CPS1b  
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) YsXf+_._  
下面是修改过的unary_op r>gU*bs(  
(jB_uMuS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -Rz%<`  
class unary_op biw2 f~V  
  { g_F-PT>($  
Left l; +axpIjI'  
  VUE6M\&z>  
public : z Qhc V  
h`:f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I&Y9  
li Hz5<|  
template < typename T > p^ojhrr  
  struct result_1 '}eA2Q>BV  
  { S((\KL,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U>jLh57  
} ; )/ 2J|LxS  
2or!v^^u  
template < typename T1, typename T2 > M~k2Y$}R  
  struct result_2 ]v{TSP^/  
  { >[|Y$$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i4 Vv6Sx1  
} ; %~A$cc  
JK@" &  
template < typename T1, typename T2 > <.qhW^>X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R" '=^  
  { 't:s6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -3 2?]LN}  
} 3om4q2R  
w` ;>+_ E7  
template < typename T > Jg\1(ix  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c!})%{U  
  { iYHC a }  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9?~K"+-SI  
} s$ v<p(yl  
"P_PqM  
} ; G)'(%rl  
;$= GrR  
|w7D&p$  
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 ~'aK[3  
好啦,现在才真正完美了。 :P1/kYg  
现在在picker里面就可以这么添加了: !tL&Ktoj  
ehCZhi~  
template < typename Right > uk)6%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 540,A,>:tb  
  { | N/Wu9w$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hd E?%A  
} gQ@fe3[  
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。 [hT|]|fJS;  
o/Cu^[an  
-WX{ y Ci  
?6[X=GeUs  
c3NUJ~>=y  
十. bind p0S;$dH\ D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 OG&X7>'3I{  
先来分析一下一段例子 .oR_r1\y  
`LID*uD;_  
R?K[O   
int foo( int x, int y) { return x - y;} LG qg0 (  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mkc|uiT   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D>~S-]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4H\+vJPM  
我们来写个简单的。 9uL="z$\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yF#:*Vz>  
对于函数对象类的版本: O] nZr  
6+;B2;*3  
template < typename Func > JG=U@I]  
struct functor_trait h+rrmC  
  { e%O]U:Z  
typedef typename Func::result_type result_type; j;+!BKWy4  
} ; O)4P)KAO<  
对于无参数函数的版本: !ufSO9eDx"  
|G QFNrNx  
template < typename Ret > *`HE$k!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "7T9d)  
  { kroO~(\  
typedef Ret result_type; iA[WDB\|0  
} ; Ef2#}%>  
对于单参数函数的版本: o/U"'FP  
~YX!49XfHh  
template < typename Ret, typename V1 > &xGcxFd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q41eYzAi  
  { Nhm)bdv]  
typedef Ret result_type; YdI&OzaroE  
} ; ]1XJQW@gF  
对于双参数函数的版本: H)${"  
eT|"6WJ:{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9se ,c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6*:mc  
  { \?9{H6<=  
typedef Ret result_type; 6UkX?I`>  
} ; sP+ZE>7  
等等。。。 JN Ur?+g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k^ZcgHHgb  
nd 5w|83  
template < typename Func >  !AGjiP$  
struct func_return e{dYLQd  
  { )|`# BC  
template < typename T > d&'}~C`~k  
  struct result_1 #<\A[Po  
  { dt efDsK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > $#v\8  
} ; _Zq2 <:  
@sV6g?{tI  
template < typename T1, typename T2 > nDh D"rc  
  struct result_2 iw$n*1M  
  { H#LlxD)q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $ 4& )  
} ; laQM*FLg  
} ; X8Xw'  
5V^+;eO  
\Q5Jg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =nmvG%.hd  
O'G,   
template < typename Func, typename aPicker > A{!D7kwTz~  
class binder_1 ;DkX"X+  
  { Y;L,}/[  
Func fn; `V;vvHP A  
aPicker pk; 'WA]DlO  
public : *c[X{  
XSu9C zx&I  
template < typename T > Wn9b</ tf  
  struct result_1 <L72nwcK  
  { "s6O|=^*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 42Gv]X  
} ; "t{|e6   
fgg;WXcT ~  
template < typename T1, typename T2 > -<'&"-  
  struct result_2 m),3J4(q  
  { BAq@H8*B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3+%c*}KC~  
} ; "2}E ARa  
#^>5,M2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vko1{$}t  
W* XG9  
template < typename T > d +]Gw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *:q,G  
  { (mOUbO8  
  return fn(pk(t)); >|Hd*pg))  
} Gj.u /l  
template < typename T1, typename T2 > M=57 d7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "0lC:Wu]  
  { 1w)#BYc=L  
  return fn(pk(t1, t2)); N* C"+2  
} yH<^txNF  
} ; u_C/Y[ik  
/uc*V6Xd (  
?E@ 9Nvr  
一目了然不是么? ,~!rn}MI<  
最后实现bind Sc<%$ Gd  
llf|d'5Nl  
w2!5Cb2  
template < typename Func, typename aPicker > 03iD(,@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eQ}o;vJN  
  { Btmv{'T_y@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W6&s_ (  
} DL^}?Ve  
6o_t;cpT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TZT1nj"n  
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_,Z6  
|kHPk)}I]  
十一. phoenix _$+lyea   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l%aiG+z%6}  
)$*T>.JA  
for_each(v.begin(), v.end(), o*OaYF'8  
( RtrESwtR  
do_ >k6RmN  
[ !$:lv)y  
  cout << _1 <<   " , " BwN65_5p  
] =%4vrY `  
.while_( -- _1), K% ) K$/A  
cout << var( " \n " ) _?M71>3$.  
) s uT#k3  
); ?#8s=t  
(f^K\7HM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n$*'J9W~  
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 MLL4nkO,`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A=7  [^I2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %|l^oC+E  
S$!)Uc\)A  
;NrN#<j( !  
template < typename Cond, typename Actor > 8+Y+\XZG  
class do_while .[v4'ww^  
  { ,8KD-"l^g  
Cond cd; 0L "+,  
Actor act; PKoB~wLH  
public : <z3:*=!  
template < typename T > 3[RbVT  
  struct result_1 A9_)}  
  { 3Z *'  
  typedef int result_type; NR8YVO)5$  
} ; TSQ/{=r  
`TM[7'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :nuMakZZ  
Yg5m=Lis  
template < typename T > OY'490  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sLE@Cm]k  
  { /dU-$}>ZI  
  do 69U[kW&  
    { yq{k:)  
  act(t); QGtKu:c.81  
  } w l.#{@J]<  
  while (cd(t)); A$K>:Tt>  
  return   0 ; (fc /"B-  
} r-#23iT.~  
} ; f)xHSF"  
gDP\u<2!  
<$WRc\}&g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cd:ofv/3  
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。 FFH9 $>A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2k,!P6fgl  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \;w+_<zE5{  
下面就是产生这个functor的类: 7/.-dfEK  
8~QEJW$  
C wKo'PAJ  
template < typename Actor > PTfy#  
class do_while_actor :T5p6:  
  { nu {bEp  
Actor act; Is~bA_- ;  
public : qRMH[F$`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |Uz?i7z  
8U8l 5r  
template < typename Cond > =]h5RC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =W1`FbR  
} ; 3lc'(ts %  
xU/Eu;m  
w(kN0HD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;m{*iKL6{  
最后,是那个do_ yM%,*VZ  
F&}>2QiL  
uJ<sa;  
class do_while_invoker ;H5H7ezV  
  { {K-]nh/  
public : 9Ny{2m=Ye  
template < typename Actor > \~4uEk"]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g:/l5~b  
  { `A5^D  
  return do_while_actor < Actor > (act); V\8vJ3.YV  
} o<f[K}t9  
} do_; _@3?yv~ D  
\>NjeMuWU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j%R}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FHVZ/ e  
最后来说说怎么处理break和continue PJu)%al  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 {s}@$rW  
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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