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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &ZPyZj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0o!Egq_  
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, 'k$j^ |r>  
-[lOf  
DTV"~>@  
M[dJQ (  
  class filler _K>YB>W}7  
  { tw]Q5:6  
public : ^X?3e1om  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c(S66lp  
} ; >x1?t  
i\P)P!  
.ktyA+r8v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: SnW>`  
_$qH\>se  
LT '2446  
&FzZpH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #.W<[KZf  
g"v-hTx  
G C3G=DTt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k'{Bhi4  
6SD9lgF*-  
&Sp2['a!  
}W* q  
二. 战前分析 lZ}H?n%  
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。 B}p{$g!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }Ias7d?re  
q6>%1~?  
d#3E'8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K@@[N17/8  
  /* --------------------------------------------- */ fnO>v/&B  
vector < int *> vp( 10 ); 1lQO`CmR6M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \ssqIRk  
/* --------------------------------------------- */ KP]{=~(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vq JjAls  
/* --------------------------------------------- */ ;l=ZW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +(| ,Ke  
  /* --------------------------------------------- */ lK3Z}e*eXQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (E?X@d iu  
/* --------------------------------------------- */ L,wEUI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jG&gd<^  
2_Otv2  
<-m[0zg q  
.qk_m-o  
看了之后,我们可以思考一些问题: OuF%!~V   
1._1, _2是什么? TW}nO|qw  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e47N9&4  
2._1 = 1是在做什么? 3rw<#t;v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :HQQ8uQfb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 x.~AvJ  
}0~4Z)?e3  
x\R 8W8M  
三. 动工 m'.y,@^B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rOd~sa-H  
+>S\.h s4  
IX) \z  
w0L+Sj db  
template < typename T > f^?k?_~PN  
class assignment [kyIF\0  
  { RwptFO  
T value; f& >[$zh  
public : 8!(09gW'>  
assignment( const T & v) : value(v) {} VsM~$ )  
template < typename T2 > V t@]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yd4\%%]  
} ; z<9wh2*M  
bs=x>F  
v46 5Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [ GqQ6\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iSg^np  
^9*kZV<K  
Pwg?a  
0B?t:XU,  
  class holder TmIw?#q^  
  { ^6(Nu|6\@  
public : @is!VzE  
template < typename T > TO~Z6NA0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ' (1`iQ;  
  { iy\ 6e k1  
  return assignment < T > (t); qTUyax  
} qz<>9n@o  
} ; f,}9~r #  
rsgTd\b  
8\/$cP"<^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %DR8M\d1~H  
FH}2wO~_  
  static holder _1; J-wF2*0r<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sbi+o,%1  
u#"L gG.X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &nyJ :?  
而不用手动写一个函数对象。 AeN$AqQd/  
\=NS@_t,  
*kE<7  
51&K  
四. 问题分析 78fFAN`  
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。 \&Zp/;n  
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。 T@)|0M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Qaeg3f3F3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .Do(iYO.L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T z?0E"yx  
2j <Y>Y  
五. 问题1:一致性 |qFCzK9tD/  
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?| }5qpiS"V9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1 ms(03dp  
oW \k%Vj  
struct holder $]t3pAI[H0  
  { oDBv5  
  // 3BzC'nplm  
  template < typename T > iu+r=s p  
T &   operator ()( const T & r) const z+(V2?xcvt  
  { J70r`   
  return (T & )r; .L#U^H|  
} iVe"iH  
} ; ?|NMJ Qsa7  
GI _.[  
这样的话assignment也必须相应改动: }s++^uX6  
!5XH.DYq!  
template < typename Left, typename Right > M!)~h<YL  
class assignment 3yw`%$d5  
  { t#BQB<GI  
Left l; UHT2a9rG  
Right r; O=E?m=FR"  
public : ,z0~VS:g8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'YTSakNJ}  
template < typename T2 > 1@W*fVn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &=S<StH  
} ; si=m5$V  
2{;~Bg d  
同时,holder的operator=也需要改动: s5cY>  
%;MM+xVVX  
template < typename T > |Jpi|'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T1[B*RwC  
  { O ! iN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &A!?:?3%O  
} xjK@Q1MJ  
+ko-oZ7V  
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。 # m;|QWW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |\3X7)^8D  
AREpZ2GiU  
return l(rhs) = r; fx3oA}  
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。 3 =-XA2zJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]r.95|V*  
wMvAm%}+  
template < typename Tp > #)b0&wyW6i  
class constant_t Pof]9qE-y  
  { }LTyXo  
  const Tp t; T7qE 2  
public : O'[r,|Q{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mv\]uAT`  
template < typename T > jWNF3\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K zWqHq  
  { M>g%wg7Ah  
  return t; #L`'<ge'g*  
} bJ5 VlK67R  
} ; GX0S9s  
K$kI%eGZA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :xy4JRcF  
下面就可以修改holder的operator=了 `*-rz<G  
mGP&NOR0^y  
template < typename T > >\4"k4d}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R8N*. [  
  { O f.%rpgy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bBg=X}9  
} 7Q>bJ Ek7  
/:-Y7M*   
同时也要修改assignment的operator() 1.IEs:(;  
He)vl.  
template < typename T2 > 9gQ ]!Oq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T7# }& >  
现在代码看起来就很一致了。 ,%<ICusZ  
ZZ2vdy38  
六. 问题2:链式操作 L<W2a(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =";G&)H-  
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。 2`P=ekF]  
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。 `PS^o#  
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。 v4Mn@e_#c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aaRc?b'/  
uRCZGg&V?#  
template < typename T > 4#Cm5xAt6  
struct result_1  4"~F  
  { JrNqS[c/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pKNrEq  
} ; *iiyU}x  
%@'[g]h k  
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: HA`q U  
_>RTef L5  
template < typename T > 4RL0@)0F  
struct   ref |] cFsB#G  
  { D*}_L   
typedef T & reference; m TgsvC  
} ; 05s{Z.aK  
template < typename T > OKV/=]GS  
struct   ref < T &> kO/]mNLG  
  { u{8:VX  
typedef T & reference; Bv{DZ?{s  
} ; =.(~`ici~  
;Q\MH t*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6Ij'z9nJw  
AR3v,eOs  
template < typename T > w42=tN+ B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wq:"/2p1  
  { @XQItc<  
  return l(t) = r(t); 8>AST,  
} V(wANvH  
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。 Ex -?[Hq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1+v!)Y>Z&  
5ggsOqH  
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 z$Z{ LR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \'.|7{Xu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s6(bTO.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `G "&IQ8.  
最后的布局是: 7u<C&Z/  
                Add P-?R\(QYtR  
              /   \ U0@Qc}y  
            Divide   5 g]Z@_  
            /   \ 6H ^=\  
          _1     3 Dks"(0g  
似乎一切都解决了?不。 _fjHa6S  
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。 ^8V8,C)  
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。 /Y0oA3am  
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: Lq]t6o ]  
LO@o`JF  
template < typename Right > bzyy;`;6Q~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6<Txkk  
Right & rt) const a/TeBx#yG  
  { 8iUYZF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,w%hD*  
} t~M0_TnXlP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ctx{rf_~  
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。 ukc<yc].+?  
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。 Jxsch\  
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。 |Ng}ZLBM  
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。 RC~C}  
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? E~ +g6YlT  
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: ub9,Wd"^  
T;sF@?  
template < class Action > &Y jUoe  
class picker : public Action aSt:G*a"  
  { %*];XpAE  
public : {y`n _  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SYA0Hiw7P  
  // all the operator overloaded 1T0s UIY  
} ; q);@iiJ-  
cCv@f ks  
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。 "R^0eNv$  
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: v,Uu )Z  
UTVqoCHA  
template < typename Right > )-^[;:B\k"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W%@0Ym `7  
  { )St`}qu;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M a^}7D /  
} 5%]O'h  
+wGFJLHJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `]4tJJy$  
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!'PMX  
;4k/h/o1#  
template < typename T >   struct picker_maker 'Esz #@R  
  { q$kx/6=k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _18Aek   
} ; A7R [~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PYyT#AcW2  
  { AHet,N  
typedef picker < T > result; -=GmI1:=$4  
} ; u9j1>QU  
h3j`X'  
下面总的结构就有了: GP0}I@>?  
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。 $_O;yz  
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。 0?*":o30  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d@ef+-  
至此链式操作完美实现。 OZ4%6/  
`>u^Pm  
oT i$@q  
七. 问题3 FJ2~SKWT  
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。 z=C<@ki`  
%mRnJgV5k  
template < typename T1, typename T2 > 8iC9xSH[%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FW:V<{f  
  { #{5h6IC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o!zo%#0;#)  
} DHVfb(H5e  
#:8V<rc^  
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: o3Z<tI8-V  
:czUOZ_  
template < typename T1, typename T2 > "c*#ZP  
struct result_2 0}9  
  { #Yx /ubg6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c/}-pZn<  
} ; nU/x,W[}  
rw%OA4>  
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? LCMn9I  
这个差事就留给了holder自己。 p4@0Dz`Q  
    \L"0Pmt[  
LfMN 'Cb  
template < int Order > `=E4J2"  
class holder; Erm]uI9`  
template <> { {+:Vy  
class holder < 1 > ~|&To >  
  { uOJso2Mx  
public : l}W"> yQ0  
template < typename T > $fwj8S7$  
  struct result_1 }[: i!t.m  
  { ggUw4w/e  
  typedef T & result; :.crES7<[X  
} ; c>+hY5?C  
template < typename T1, typename T2 > +T HBPEq  
  struct result_2 +kx#"L:  
  { eKe[]/}e9  
  typedef T1 & result; 4o kZ  
} ; %";ap8J04F  
template < typename T > +<'>~lDg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h y"=)n(  
  { `gdk,L]  
  return (T & )r; v,c;dlg_  
} }i52MI1-XP  
template < typename T1, typename T2 > *R8P brN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +oiuulA  
  { R]N"P:wf@  
  return (T1 & )r1; Lv@'v4.({  
} ]Uul~T  
} ; (S8hr,%n  
mV|Z5= f  
template <> ~Hvf"bvK|  
class holder < 2 > })C}'!+]  
  { =~'y'K]  
public : }8Nr .gY  
template < typename T > 3-_`x9u*  
  struct result_1 ,@aF#  
  { ad`7[fI  
  typedef T & result; =z#j9'n$@  
} ; g3c,x kaO  
template < typename T1, typename T2 > Z@bKYfGM  
  struct result_2 `86})xz{  
  { HJ!P]X_J1  
  typedef T2 & result; \iAs  
} ; C,,S<=L:  
template < typename T > B1va]=([)W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R2y~+tko?  
  { s\.\z[1  
  return (T & )r; .`^wRpa2M  
} I]Vkaf I>(  
template < typename T1, typename T2 > r^`~GG!,Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z8o8>C\d9/  
  { 8i^d*:R  
  return (T2 & )r2; .s>.O6(^%  
} uM2 .?>`X  
} ; Q$x 3uH\@  
Nx<fj=VJ  
43Ua@KNi  
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> >。 FLQ>,=O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4^k+wQU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a>eg H og  
)b-KF}]d  
return l(i, j) = r(i, j); :</KgR0I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y~<_ux,  
oEsqLh9a|  
  return ( int & )i; BCt>P?,UO  
  return ( int & )j; -fDW>]_  
最后执行i = j; #4F0o@Z  
可见,参数被正确的选择了。 ]EEac  
&J,&>CFc  
8YO` TgW  
+[Q`I*C  
ML7qrc;Rx  
八. 中期总结 d8VFa'|  
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: b\C1qM4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4GexYDk'#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `Lr|KuFN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f&? 8fB8{  
S~V?Qe@&Z  
Im@Yx^gc   
W@61rT} c  
OGPrjL+  
Zi.w+V  
九. 简化 [~k!wipK  
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。 C0;:")6~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \+)AQ!E  
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: x%55:8{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {#&jW  
  +-*/&|^等 g]U! ]  
2. 返回引用。 6bUcrw/# p  
  =,各种复合赋值等 :CG;:( |  
3. 返回固定类型。 >C -N0H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R?}<Cj I  
4. 原样返回。 S{zl <>+  
  operator, p&ZLd`[  
5. 返回解引用的类型。 1V ; ,ZGI*  
  operator*(单目) ]9~6lx3/  
6. 返回地址。 ^2uT!<2  
  operator&(单目) %RXFgm!{f  
7. 下表访问返回类型。 qnnP*15`  
  operator[] P*kC>lvSv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eKL3Y_5p@  
  operator<<和operator>> )`}4rD^b  
}c'T]h\S  
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。 zX&wfE8T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XO}v8nWV  
w s7LDY&(  
template < typename Left > w>&g'  
struct value_return RNb"O{3  
  { PRN%4G  
template < typename T > e# KP3Lp  
  struct result_1 rG{,8*  
  { pR3K~bx^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;%4N@Z  
} ; c)zwyBz  
Z)G@ahO Q  
template < typename T1, typename T2 > 77;|PKE /  
  struct result_2  nw  
  { FyA0"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n4 J*04K  
} ; G/&Wc2k  
} ; N@R?<a  
+ EM^  
|.LE`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ia-nA|LBxI  
z&Lcl{<MA  
下面我们来剥离functor中的operator() >{k0N@_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F"t.ND  
k4YW;6<C+  
return l(t) op r(t) -qJO6OM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Il$Jj-)  
return op l(t) 8Oo16LPD  
return op l(t1, t2) `D0H u!;  
return l(t) op *w6(nG'M{  
return l(t1, t2) op _[ S<Cb*1  
return l(t)[r(t)] AI2@VvB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Kl w9  
-PskUl'  
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: Cm#[$T@C  
单目: return f(l(t), r(t)); U$j?2|v-x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B#[.c$  
双目: return f(l(t)); B S+=*3J  
return f(l(t1, t2)); "ac$S9@~  
下面就是f的实现,以operator/为例 @fI 2ZWN|  
QP!0I01  
struct meta_divide E,7b=t  
  { cGS7s 8U  
template < typename T1, typename T2 > "i; "  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :PQvt/-'(D  
  { zl!Y(o!@  
  return t1 / t2; AR7]~+ X  
} *hkNJ  
} ; zl@hg<n  
"[\),7&03  
这个工作可以让宏来做: I=K|1  
6|]e}I@<2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !Q5NV4gd+  
template < typename T1, typename T2 > \ n^%",*8gD*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _:VIlg U  
以后可以直接用 }vt>}%%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7kh(WtUz  
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 'klYGp  
(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。。。) br4 %(w(d  
Y]H,rO  
?=%#lZ &?  
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 0R}F( tjw  
nBGcf(BE.$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R9O1#s^  
class unary_op : public Rettype rjL4t^rT  
  { |M(0CYO  
    Left l; 0v'!(&m  
public : wZKEUJpQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8U7X/L  
qBqh>Wo  
template < typename T > gR@,"6b3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yPVK>em5  
      { +X!QH/ 8  
      return FuncType::execute(l(t)); _W gpk 0  
    } Bngvm9k3  
CL<m+dW%*  
    template < typename T1, typename T2 > kr>F=|R]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 31~Rs?~f(  
      { &E`=pe/e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "i~~Q'=7  
    } 2t`d. s=  
} ; R![4|FR  
>2dF^cDE-3  
_?a.S8LxJZ  
同样还可以申明一个binary_op _vr;cjMI  
K)9+3(?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g0A,VX:2  
class binary_op : public Rettype v}BXH4&Y  
  { &KVXU0F^z  
    Left l; ]TIBy "3  
Right r; jt6,id)&  
public : +<w\K*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T{zz3@2?  
yf2$HF  
template < typename T > p+; La  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s!WI:E7  
      { |!"qz$8fB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @]X5g8h  
    } $gysy!2}.  
]%Z7wF</  
    template < typename T1, typename T2 > ]6z ; M;F`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~oE@y6Q  
      { ^4[|&E:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v7G&`4~  
    } 2*}qQ0J  
} ; lbiMB~rwI  
=SLCG.  
hO0g3^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 G~KYFNHr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tW} At  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nv_9Llh=z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 OzS/J;[PO[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ioJr2wq6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Z^r? MX/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rxQ&N[r2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]]8^j='P'  
下面是修改过的unary_op W^N|+$g>H  
j xTYW)E   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {q|Om?@  
class unary_op ^>m"j6`h,  
  { QV9 z81[  
Left l; jRNDi_u?Wb  
  )jHH-=JM  
public : eD?f|bif  
&AhkP=Yw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zHk7!|%Y  
TI}Y U  
template < typename T > pW1(1M)[%Z  
  struct result_1 L1YiXJ,T,  
  { I"bz6t\~|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^{l$>e]  
} ; 3jDAj!_ea  
s|d"2w6t  
template < typename T1, typename T2 > vmIt!x  
  struct result_2 Rxk0^d:sNi  
  { i;mA|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H?tX^HO:q  
} ; l{4rKqtX  
R;`C;Rbf  
template < typename T1, typename T2 > wi@Qf6(mn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'rDai [  
  { p-JGDjR0G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2tI,`pSU  
} @tg4rl  
vz3#.a~2  
template < typename T > ?yy,3:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j6DI$tV~  
  { p^*A&7d:P  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q$8&V}jVW  
} z` (">J  
55Ag<\7  
} ; }b=Cv?Zg$m  
_q=ua;I&  
p}K.-S`MQ  
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 oxXCf%!  
好啦,现在才真正完美了。 R(on[g_1  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,f^ ICM  
rWNywxnT  
template < typename Right > w'7=CzfYn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5Sx.'o$  
  { l' 2C/#8F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `/JuItL-  
} +~f=L- >  
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。 2./;i>H[u  
YuFR*W;$  
W$Sc@!M3{  
MZ"|Jn  
s"B+),Jod  
十. bind #dDM "s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ][`%vj9r  
先来分析一下一段例子 E_T!|Q.  
@^Yr=d ba  
a9y+FCA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }va>jfy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yoG*c%3V?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  4}F~h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 yZkS   
我们来写个简单的。 {3!E8~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y85R"d  
对于函数对象类的版本: 6|Xe ],u  
s"B2Whe  
template < typename Func > e\r%"~v  
struct functor_trait I'0{Q`}  
  { l;i /$Yu7  
typedef typename Func::result_type result_type; -mw`f)?Ev  
} ; p((a(Q/  
对于无参数函数的版本: -_ <z_IL\%  
KvXF zx|A  
template < typename Ret > -;*lcY*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y~^-I5!_ u  
  { $rm/{i_7  
typedef Ret result_type; +aOQ'*g  
} ; p} {H%L  
对于单参数函数的版本: f"SK3hI$p  
<.hutU*1  
template < typename Ret, typename V1 > q![`3m-d.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I &;9  
  { AK(x;4  
typedef Ret result_type; `k`P;(:  
} ; Y&-% N  
对于双参数函数的版本: Uj)Wbe[)p0  
Vh N6 oI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EO%"[k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '9!J' [W  
  { J?C:@Q  
typedef Ret result_type; YO9;NA{sH  
} ; _$i)bJ  
等等。。。 &yG5w4<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^09-SUl^  
'}$$0S.DC  
template < typename Func > 8p]9A,Uq&  
struct func_return 9;NXzO27  
  { 0ZJj5<U  
template < typename T > ($-m}UF\/  
  struct result_1 2P ^x'I  
  { iFnD`l 6)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BhhFij4  
} ; <iB5&  
?[7KN8$  
template < typename T1, typename T2 > 1>Q4&1Vn  
  struct result_2 Q89fXi0Ivb  
  { Z)md]Twt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \/ ipYc  
} ; /xj`'8  
} ; Xy r'rm5+b  
(AZAQ xt  
glLoYRTi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %77uc9}  
9g]%}+D  
template < typename Func, typename aPicker > c(aykIVOo  
class binder_1 6V*,nocL_+  
  { ,Oe:SZJ>  
Func fn; -iL:D<!Cb_  
aPicker pk; <~P!yLr  
public : me@)kQ8M  
DTG-R>y^  
template < typename T > Jj?HOtaM  
  struct result_1 O]' 2<;  
  { RL3*fRlb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )qe rA  
} ; y%?'<j  
'q?Y5@s  
template < typename T1, typename T2 > voQJ!h1  
  struct result_2 E^A S65%bL  
  { Lv#0-+]$Bt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mm;sf  
} ; w!'y,yb%  
%%N T m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xkv%4H>  
XJ5@/BW  
template < typename T > Ft?eqDS1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \*[DR R0  
  { huW,kk<]y  
  return fn(pk(t)); `jSegG'  
} p6V#!5Q  
template < typename T1, typename T2 > h ,n}=g+?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ka6E s~  
  { %-a;HGbZn  
  return fn(pk(t1, t2)); `mA;1S  
} ]6M,s0  
} ; @yo6w}3+-  
4EmdQn  
zc$}4o  
一目了然不是么? N`?|~g3  
最后实现bind AUu<@4R7  
DQ30\b"gU  
(T%?@'\  
template < typename Func, typename aPicker > eL~3CAV{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )[oP `Z  
  { b.v +5=)B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OF03]2j7<|  
} }xBDyr63  
E- [Eg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V:>r6  
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。 0N~kq-6.\  
?|98Y"w  
十一. phoenix (~o"*1fk>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M[~{!0Uz g  
7e\Jg/FU  
for_each(v.begin(), v.end(), |'z24 :8  
( DP0@x+`k  
do_ _GFh+eS}  
[ 1Iy1xiP  
  cout << _1 <<   " , " mt$rjk=  
] '%wSs,HD  
.while_( -- _1), m#8(l{3|  
cout << var( " \n " ) kJpO0k9?eY  
) TY'c'u,  
); [T,Hpt  
2x9.>nwhb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \Oq8kJ=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *hru);OJr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g$^-WmX\m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qZ'2M.;  
qxDMDMN  
"T{WOGU+  
template < typename Cond, typename Actor > Km $o@  
class do_while g(W+[kj)  
  { tjt^R$[@  
Cond cd; pS |K[:5  
Actor act; ;N?(R\* 8  
public : (WJ)!  
template < typename T > <D3mt Q  
  struct result_1 ]WYV  
  { 3]GMQA{L)  
  typedef int result_type; FR[I~unqD  
} ; vi *A 5  
G{]RC^Zo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Jx~H4y=z  
.|^Gde  
template < typename T > ,dR.Sac v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z=) m6\  
  { 9I]Bt=2z  
  do c8YbBdk'  
    { "+T`{$Z=C  
  act(t); '?| 1\j  
  } +Wg/ O -  
  while (cd(t)); Jw8?o/1D@  
  return   0 ; }x\#ul)  
} eA86~M?<o  
} ; Rx&O}>"E>l  
E r%&y  
)ds]fvMW]N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :ujpLIjvVG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :CW^$Zvq  
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。 vQyY %  
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。 Vx2/^MiXy  
下面就是产生这个functor的类: Yi?bY  
@;`'s  
+/Y2\ s  
template < typename Actor > S'8+jY  
class do_while_actor +^+'.xQ  
  { 9Y'pT.Gy b  
Actor act; EW(bM^dk}  
public : RSh_~qMX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OPDT:e86Y=  
zmGHI! tP  
template < typename Cond > l[c '%M|N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0t%]z!  
} ; e}1Q+h\  
w(&EZDe  
\.}T_,I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XQ9W y  
最后,是那个do_ n 5R9<A^  
-yBKA]"<I  
& H%/.4la  
class do_while_invoker PVp>L*|BZ;  
  { <+g77NL  
public : _*6]4\;  
template < typename Actor > tRJ5IX##L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6vsA8u(|V#  
  { lQ`=PFh  
  return do_while_actor < Actor > (act); :>{!%-1Z  
} H^*AaA9-   
} do_; Z! O4hA4  
~q}L13^k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (g@\QdH`|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mdEJ'];AH  
最后来说说怎么处理break和continue P?/JyiO }  
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。 JkWhYP}  
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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