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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |;YDRI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |s!n7%|,7  
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, n5*m x7  
tpP68)<ns  
CR-2>,*a9  
4>]B8ZxH  
  class filler <h`}I3Ao  
  { jYW-}2L  
public : >~T2MlRux  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i"{znKz vD  
} ; A.<M*[{q  
eW[](lGWM  
o7yvXrpG(U  
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: t5S!j2E  
")W5`9  
#?bOAWAwLh  
a!;K+wL >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @$?*UI6y  
8`q"] BQN  
*(nu0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u"kB`||(  
2c5)pIVEy  
4& 9V  
L#/<y{  
二. 战前分析 ^i17MvT'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 eak+8URo  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Kp/l2?J"  
J8DKia|h(  
<;dFiI-GO#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t},71Ry  
  /* --------------------------------------------- */ .H5^N\V|  
vector < int *> vp( 10 ); 6,skF^   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `W4Is~VVv  
/* --------------------------------------------- */ Bv}nG|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2O0</^Z%E  
/* --------------------------------------------- */ <J!?eH9f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _;G|3>5u  
  /* --------------------------------------------- */ a.SxMF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !A"-9OS2  
/* --------------------------------------------- */ *0%G`Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VqdR  
t` zPx#])  
N1'$;9 c  
IPlkv{^  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?/Z5%?6  
1._1, _2是什么? 7]8apei|  
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!>j  
2._1 = 1是在做什么? ]U3@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。 FJ O- p  
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。 );V.le}%(  
qjLFgsd  
?rgtbiSW-  
三. 动工 (Bu-o((N@0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f15n ~d  
p}-B>v  
e}W|wJ):j@  
hdxq@%Vs  
template < typename T > zT jk^  
class assignment E% \Ohs7  
  { 'E1m-kJz  
T value; t x#(K#/  
public : DsGtc<l%  
assignment( const T & v) : value(v) {} N uq/y=  
template < typename T2 > |j7{zsH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i^&^eg'.5  
} ; *`bAu *  
EnXTL]=0S  
" IC0v9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _w49@9?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UU]a).rz  
@ykM98K  
@wOX</_g  
"A,-/~cBV  
  class holder tD\%SiTg=b  
  { uOprA`3  
public : >TZyax<:  
template < typename T > ayoqitXD?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W&8)yog.  
  { JO"-"&>  
  return assignment < T > (t); $&[}+??  
} 6$*ZH *  
} ; khtYn.eaL  
or]kXefG3  
{9*k \d/;  
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: QAmb_:^"d  
D "9Hv3  
  static holder _1; .3yxg}E>{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q7@.WG5  
BX=YS)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U<H< !NV  
而不用手动写一个函数对象。 @ 80Z@Pj  
j^'op|l  
Z 7s (g]  
\<K@t=/ 6  
四. 问题分析 yYM_  
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。 R#UcwX}o  
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。 ]K(>r#'nH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7BDRA},o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _.y0 QkwV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W4~:3 Sk  
=UW! 7OzC  
五. 问题1:一致性 :RE.md  
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?| DHlCus=ic  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,Bg)p_B  
OPsg3pW!]  
struct holder o|?bvFC  
  { ) ]x/3J@  
  // LCMCpEtY*K  
  template < typename T > >uN)O-  
T &   operator ()( const T & r) const 8Vb.%f &I  
  { Q(\U'|%J  
  return (T & )r; )|?s!rw +  
} !K~:crUV|S  
} ; bEJz>oyW"  
D L0i  
这样的话assignment也必须相应改动: b=Y:`&o=[  
r)G^V&96  
template < typename Left, typename Right > |/R)FT#i  
class assignment |*+f N8  
  { XJG "Zr9  
Left l; Qwm#6{5  
Right r; 4G4[IA u_  
public : v0yaFP#kG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [o0Z; }fU  
template < typename T2 > Z`=[hu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @1w9!\7Vt  
} ; {{WA=\N8C  
5D32d1A  
同时,holder的operator=也需要改动: nf7l}^/UE  
dDAI fe2y  
template < typename T > 'F- wC!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^" EsBt  
  { EN =oA P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JToc("V  
} \[Dxg`;4  
;;9W/m~]  
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。 Sj$XRkbj:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8$H_:*A?  
,&1DKx  
return l(rhs) = r; TfYXF`d  
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#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /=5YHq>  
/WlpRf%  
template < typename Tp > CO` %eL ~  
class constant_t dsx'l0q 'i  
  { QeK@ ++EVc  
  const Tp t; xMAfa>]{n  
public : 0jlwL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5w\>Whbd  
template < typename T > rHir> p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XQW+6LEQ  
  { &: i|;^^2  
  return t; RGw=!0V  
} jb!R  
} ; B>hC8^.S|w  
0wx lsny?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oA^aT:o +  
下面就可以修改holder的operator=了 y&HfF~  
1<y|,  
template < typename T > GWNLET  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I.f)rMl+h  
  { ^ di[J^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *?zyF@K{%  
} jm_b3!J  
`uO(#au,U  
同时也要修改assignment的operator() }/ p>DMN  
U4J9b p|  
template < typename T2 > pZS0;T]W,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :N \j@yJK  
现在代码看起来就很一致了。 y#4f^J!V  
-R^OYgF  
六. 问题2:链式操作 7q>Y)*V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R6^U9 fDG  
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。 kEH(\3,l  
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。 )575JY `6K  
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。  k3[%pS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8i H'cX  
uQwKnD?F+e  
template < typename T > j-e gsKR  
struct result_1 Y:GSjq  
  { cmpT_51~O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #kO.'oIl  
} ; J}Q4.1WG$  
uSeRn@  
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: 5pF4{Jd1  
AY{-Hf&  
template < typename T > -^C't_Q o  
struct   ref K,uTO7Mk[  
  { F/MzrK\':m  
typedef T & reference; RoV^sbWFt  
} ; ,G";ny[$  
template < typename T > Q}pnb3J>T  
struct   ref < T &> 0q|.]:][Eo  
  { fOE8{O^W  
typedef T & reference; vdwh59W  
} ; YL(7l|^!  
rTBrl[&,q'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AOT +4*)%  
Pm2T!0  
template < typename T > @8IY J{=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pF)}<<C  
  { 8Iz-YG~%3  
  return l(t) = r(t); c6IFt4)g  
} -8sm^A>C  
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。 3=6`'PKRQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BXNt@%  
m!{}Y]FZn  
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  tCT-cs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m7zx,bz>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?vHow$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y^zL}@  
最后的布局是: ?y.q<F)  
                Add U}H2!et&,)  
              /   \ 1!u}~E_   
            Divide   5 $ O1w 6\}_  
            /   \ 4vri=P 2%  
          _1     3 k=t\  
似乎一切都解决了?不。 pEUbP,3M:  
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。 #[.vfG  
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。 q#fj?`k  
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: /u9Md3q*'  
X!+#1NPM  
template < typename Right > %s.hqr,I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b;wf7~a*  
Right & rt) const '4gi*8Y  
  { wzX 1!?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %O 5 k+~9  
} L nQm2uF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y`"~zq0D  
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。 UlBg6   
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。 nC^|83  
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。 "NUl7ce.R  
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。 aGK=VN}r  
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? zYf `o0U  
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: 3"2 8=)o  
@(XX68  
template < class Action > w7b?ve3-  
class picker : public Action sOc<'):TK  
  { cY+vnQm  
public : a6K1-SR^6)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7%p[n;-o&  
  // all the operator overloaded Lod$&k@@  
} ; .@0i,7S  
"j+zd&*={  
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。 LOY+^  
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: 9>qc1z  
xPa>-N=*  
template < typename Right > P0m;AqS#R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jEQr{X7bEL  
  { 4:$?u}9[:[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &KfRZ`9H  
} b .9]b  
^%X,Rml<e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Xg*IOhF6x  
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。 8l|v#^v  
lQs|B '  
template < typename T >   struct picker_maker *G"vV>OSV  
  { %G9: M;|'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <y${Pkrj  
} ; OtuOT=%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'L#qR)t  
  { iE}jilU  
typedef picker < T > result; |]7z  
} ; :0BaEqX  
<fX]`57Dc`  
下面总的结构就有了: xwxMVp`|o  
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。 8" Z!: =A  
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。 ,RFcR[ak  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AL/`Pqlk  
至此链式操作完美实现。 Ya] qo]  
\m!swYy  
\LB =_W$  
七. 问题3 ~ei\~;n\@  
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。 ?'H);ou-p  
qX{m7  
template < typename T1, typename T2 > sMAc+9G9k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +O23@G?x  
  { y4`<$gL   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X&._<2  
} se](hu~w  
2-821Sf#h  
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: _5Q?]-M  
wC@5[e$  
template < typename T1, typename T2 > Vm]ltiTVk  
struct result_2  N7j  
  { .fxI)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uV<I!jyI  
} ; >'eOzMBn  
*a Y`[,4#$  
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? uAT01ZEm  
这个差事就留给了holder自己。 fclmxTy  
    tx;DMxN!W  
Uh}n'Xd#{}  
template < int Order > .E|Hk,c9  
class holder; 1E!0N`E  
template <> ,-Fhb~u  
class holder < 1 > {O*<1v9<  
  { LH.. 8nfl  
public : 5,>1rd<B  
template < typename T > e!yUA!x`u  
  struct result_1 vrXmzq  
  { cA ;'~[  
  typedef T & result; -CW&!oW  
} ; N!DAn \g  
template < typename T1, typename T2 > y|b|_eE?{  
  struct result_2 =9n$ at$l@  
  { +uW$/_Y$  
  typedef T1 & result; eSXt"t  
} ; Okca6=2"  
template < typename T > u4B,|_MK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,-A8;DW]^J  
  { Q17"hO>kC  
  return (T & )r; hNUAwTH6  
} wJh|$Vn  
template < typename T1, typename T2 > XhFa9RC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1&c>v3 $2  
  { o7VNw8Bp  
  return (T1 & )r1; 1Nx.aji  
} :7p0JGd  
} ; *=0Wh@?0  
2}]6~i  
template <> zvL&V .>  
class holder < 2 > { yU1db^  
  { )F&@ M;2p'  
public : ]CH@ T9d5V  
template < typename T > hC<X\yxe  
  struct result_1 !zL 1XW)q  
  { H ~1laV  
  typedef T & result; <Hhl=6op  
} ; JY0t Hs  
template < typename T1, typename T2 > wNDLN`,^H  
  struct result_2 MQE=8\  
  { :gY$/1SYD  
  typedef T2 & result; NKLGbH  
} ; sl|s#+Z  
template < typename T > wRb%-s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i9k7rEW^  
  { (p`'Okw  
  return (T & )r; ~j 3B'  
} F }pS'Y  
template < typename T1, typename T2 > F/ 2@%,2n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >h<eEv/  
  { tu77Sb  
  return (T2 & )r2; M ! gX4  
} qLKyr@\'  
} ; w>; :mf  
]l+Bg;F#V  
P~ _CDh.N  
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> >。 M ^ ZoBsZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8Nxf2i5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :84ja>`c  
riZFcVsB  
return l(i, j) = r(i, j); @S?.`o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V-A^9AAPm  
zJI/j _~W  
  return ( int & )i; p1v:X?  
  return ( int & )j; _4o2AS:j  
最后执行i = j; A/{pG#if]3  
可见,参数被正确的选择了。 XZcsx  
r{)d?Ho=  
:m5& i&  
U`FybP2R~  
)g:UH Ns  
八. 中期总结 2-llT  
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: Q+mMp I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jm RYL("  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {,IWjt &>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a[";K,  
s%GiM  
+n,8o:fU:  
)FWF T:P~  
_QvyFKAM  
T~"tex]  
九. 简化 `Kym{og  
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。 P|h<|Gcp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wrqdQ} @(  
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: 7;CeQx/W)W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,EZ&n[%Ko  
  +-*/&|^等 v^@L?{" }8  
2. 返回引用。 *!Am6\+  
  =,各种复合赋值等 KG>.7xVWV7  
3. 返回固定类型。 f@LUp^Z/v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LvWU %?  
4. 原样返回。 0p2 0Rt  
  operator, ++&F5'?g  
5. 返回解引用的类型。 Jk{>*jYk`  
  operator*(单目) wW%I < M  
6. 返回地址。 &51/Pm2O  
  operator&(单目) E*(Q'p9C  
7. 下表访问返回类型。 N"r ;d+LTL  
  operator[] Q~xR'G[N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cYbO)?mC_  
  operator<<和operator>> l$zNsf.  
gKYn*  
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。 T&R`s+7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HhqqJEp0  
$35Oyd3s<  
template < typename Left > Lvp/} /H/  
struct value_return Ce:R p?  
  { 8ZIv:nO$  
template < typename T > Rw/G =zV@2  
  struct result_1  vo::y"  
  { qS2%U?S7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I?fE=2}9  
} ; kBONP^xI  
}s)Z:6;(,q  
template < typename T1, typename T2 > piId5Gx7  
  struct result_2 {>+$u"*  
  { F;b|A`M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &a|oJ'clz  
} ; ;m5M: Z"  
} ; ?DRC! 9o^  
$< aBawLZO  
sRMzU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wt`D  
p0tv@8C>  
下面我们来剥离functor中的operator() ;=7z!:)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )T4L^^`  
t]` 2f3UO  
return l(t) op r(t) w1}[lq@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S1+#qs {5a  
return op l(t) ex| kD*=  
return op l(t1, t2) $bo^UYZ6  
return l(t) op <N*>9S,}  
return l(t1, t2) op uVk8KMYU  
return l(t)[r(t)] 7'8O*EoB'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T9$U./69-L  
YL. z|{\e  
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: ;+jp,( 7  
单目: return f(l(t), r(t)); ~H$XSNPi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )s8r(.W  
双目: return f(l(t)); w %zw+E  
return f(l(t1, t2)); i f"v4PHq  
下面就是f的实现,以operator/为例 I,S'zHR  
3K{8sFDO  
struct meta_divide ku{aOV%  
  { t,+S~Cj|  
template < typename T1, typename T2 > _qg6( X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M'HOw)U  
  { bPOx~ CMh  
  return t1 / t2; ,,J3 h  
} s6D-?G*u%8  
} ; } -vBRY  
w|HZI,~  
这个工作可以让宏来做: . $k"+E  
./ :86@O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n1t(ns|  
template < typename T1, typename T2 > \ }"-r;i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6+5Catsn  
以后可以直接用 9PJDT]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m@@QT<  
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 R]Oy4U,f  
(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。。。) r83~o/T@  
jE#8&P~  
R u5&xIQ  
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 7j:{rCp3J  
]Yg EnZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]KeNC)R  
class unary_op : public Rettype RV` j>1  
  { &[RU.Q!_H  
    Left l; /6zpVkV  
public : {wP|b@(1t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,*[LnR  
YZl%JX  
template < typename T > ?U08A{ c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .@Uz/j?>  
      { 5@$4.BGcF  
      return FuncType::execute(l(t)); }NCvaO  
    } \NU [DHrMP  
C8:"+;  
    template < typename T1, typename T2 > pXv[]v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %, et$1`g  
      { sK0VT"7K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1`lFF_stkP  
    } ]Rh( =bg  
} ; L_"(A #H:  
q-%KfZ@(|  
;6nZ  
同样还可以申明一个binary_op ':D&c  
r)(BT:2m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U!:!]DX(  
class binary_op : public Rettype b',bi.FH  
  { xsDa!  
    Left l;  |7zP 8  
Right r; 7/_ VE  
public : j9ta0~x1*6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o?K|[gNi  
yVHlT  
template < typename T > F.pHL)37  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k(z<Bm  
      { $H-D9+8 7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mqk(UOK`  
    } KM}4^Qc  
;K\N  
    template < typename T1, typename T2 > nX\]i~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *rcuhw"^b#  
      { 0j!ke1C&C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b2X'AHK S  
    } DJYXC,r  
} ; (1AA;)`Kp  
Ge:-|*F  
j22#Bw  
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 Eqmv`Z [_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NQ!N"C3u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b q3fiT9  
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。 R #3Q$   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f:[d]J|  
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。。。 )xvx6?Ah|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )yNw2+ ~5  
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) 3H'nRK},  
下面是修改过的unary_op @SC-vc  
u1) TG "+0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nKjeH@&#  
class unary_op R8[i XXjku  
  { foz5D9sQ  
Left l; Krr?`n  
  cl8_rt  
public : -':"6\W  
Ukx/jNyYv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p_5>?[TW:  
u1;e*ty  
template < typename T > #'4<> G]  
  struct result_1 F8S~wW=\w  
  { 3j+=3n,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _)#=>$k\  
} ; BK(pJNBh  
9uw,-0*5  
template < typename T1, typename T2 > r,3Ww2X-  
  struct result_2 b#p~F}qT  
  { oDW<e'Jm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mo|PrLV  
} ; P34LV+e  
7O8V1Tt  
template < typename T1, typename T2 > { OxAY_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v?YdLR  
  { hi {2h04  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kMl@v`  
} m~Y'$3w  
lPRdwg-  
template < typename T > `R=a@DQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `z-H]fU  
  { <+? Y   
  return OpClass::execute(lt(t)); ]]J#7L#  
} nr<WO~Xw~  
O1x0[sy  
} ; 9n>$}UI\  
(30<oE{  
3 x"@**(Q  
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 gx!*O<|e4  
好啦,现在才真正完美了。 ASzzBR;?_  
现在在picker里面就可以这么添加了: *? K4!q'  
vQ-i xh  
template < typename Right > \LO_Nu9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vp\PYg;x  
  { pu/m8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |8&-66pX  
} IWjR0  
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。 a. h?4+^bN  
do:QH.q8)  
g2g`,"T  
P$p@5hl  
E$]a?uA:  
十. bind {PN:bb  
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。 gB(9vhj $  
先来分析一下一段例子 K#GXpj  
^G}# jg.  
[ 3$.*   
int foo( int x, int y) { return x - y;}  M*d-z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L7SEswMti  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ixOEdQ  
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。 yB-.sGu  
我们来写个简单的。 -1Djo:y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CdX`PQ  
对于函数对象类的版本: h6g=$8E  
f"Ost;7zg  
template < typename Func > V-[2jC{  
struct functor_trait Cf Qf7-  
  { ?ouV  
typedef typename Func::result_type result_type; ^fkCyE;=  
} ; OZG0AX+=#  
对于无参数函数的版本: j._G7z/LJ  
.j:i&j(  
template < typename Ret > fk+1#7{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6H0W`S0a  
  { F vj{@B!  
typedef Ret result_type; ] } '^`  
} ; 8|w-XR  
对于单参数函数的版本: \ 0D$Mie  
;U |NmC+  
template < typename Ret, typename V1 > d&hD[v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !~kEtC  
  { ~NxEc8Y  
typedef Ret result_type; ,NDh@VYe  
} ; QO@6VY@  
对于双参数函数的版本: 4&|C}  
+Z ><  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y=9j2 ]t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Te+^J8  
  { (s0 88O  
typedef Ret result_type; ~]4kkm7Y  
} ; r]9e^  
等等。。。 c )03Ms4 D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uMHRUi  
J2'K?|,m  
template < typename Func > #'C/Gya  
struct func_return zwnw'  
  { '|&,E#`  
template < typename T > bjlkX[{}I  
  struct result_1 ~ Yl<S(/4  
  { h`lmC]X _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mY`@'  
} ; 9Fk4|+OJ  
` VwN!B:  
template < typename T1, typename T2 > {EL'd!v7e  
  struct result_2 b~j~  
  { QNb>rLj52  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P% Q@9kO>  
} ; O4E(R?wd  
} ; ".E5t@ }?m  
dgslUg9z3g  
pisB,wP$2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3%2jwR  
.uKx>YB}  
template < typename Func, typename aPicker > n$YE !D'  
class binder_1 H*rx{F?  
  { {y b D  
Func fn; wLUF v(&C  
aPicker pk; xg} ug[  
public : e />:K' {  
]n5"Z,K  
template < typename T > ]`d2_mu  
  struct result_1 (zC   
  { s^cc@C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KmL$M  
} ; xs%LRF# u  
^df x~C  
template < typename T1, typename T2 >  ,1 P[  
  struct result_2 _f3 WRyN0  
  { B+Z13;}B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AK*N  
} ; Gs_qO)~xo  
%`+'v_iu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l E^*t`+  
VFSz-<L  
template < typename T > *,lh:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hbk&6kS  
  { 6IP$n($2  
  return fn(pk(t)); ],[)uTZc  
} Obo_YE  
template < typename T1, typename T2 > 94{)"w]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q0~j$Jc  
  { T4r5s  
  return fn(pk(t1, t2)); C),7- ?  
} sx5r(0Z  
} ; kXwi{P3D$  
=IHje;s  
3wC R|ab}  
一目了然不是么? TnA?u (R%  
最后实现bind RtC'v";6  
+O+<Go@a  
ia4k:\  
template < typename Func, typename aPicker > b/<mRQ{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I4D<WoU;dJ  
  { NfwYDY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '7tBvVO_  
} O>V(cmqE`  
|pW\Ec#(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6Cc7ejt|u  
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。 &U"X $aFc  
y ~AmG~  
十一. phoenix |0 !I5|<k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t1ze-Ht;  
Zw$ OKU  
for_each(v.begin(), v.end(), eH <Jng  
( Wx]d $_  
do_ 64U6C*w+  
[ J%Mnjk^_\S  
  cout << _1 <<   " , " 8h.V4/?  
] qn"K9k  
.while_( -- _1), H}nJbnU  
cout << var( " \n " ) SDBt @=Nl  
) }1QF+C f  
); 6RK\}@^=K  
|LmSWy*7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: - k`.j  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]ii+S"U3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &ao(!/im  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,X/-  
 ( Uk ,  
#a,9B-X  
template < typename Cond, typename Actor > lTz6"/  
class do_while z"379b7cN  
  {  >eS$  
Cond cd; /1fwl5\  
Actor act; pbn\9C/  
public : ? +`x e{k  
template < typename T > &mkpJF/  
  struct result_1 (E!!pz  
  { =+oZtP-+o  
  typedef int result_type; 97LpY_sU  
} ; W`L!N&fB  
,]$A\+m'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cm@;*  
g7V_ [R(6  
template < typename T > LE;g 0s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =2 jhII  
  { u%2KwRQ  
  do 5 9 -!6;T  
    { TlRk*/PlJ  
  act(t); b{&FuvQg2  
  } "JT;gaEm  
  while (cd(t)); <Ar$v'W=F{  
  return   0 ; pFO^/P'  
} h?j_Ry  
} ; 8MF2K6  
!7 _\P7M  
b^Cfhy^RTq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AHd-  
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。 Tr.hmGU  
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。 nSS=%,?  
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。 &jf7k <^  
下面就是产生这个functor的类: u"+}I,'L  
GYK\LHCPd  
.v])S}K  
template < typename Actor > S; /. %  
class do_while_actor a5?8QAO~r  
  { ,XB%\[pKe  
Actor act; Eipp ~GD  
public : ?R'Y?b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9&  
\}dyS8  
template < typename Cond > ~W{-Q.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6STp>@Ch]"  
} ; t;O1IMF  
{j SmoA  
\b8\Ug~t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O4|2|sA  
最后,是那个do_ vg\/DbI'  
reiU%C  
6"QEJ  
class do_while_invoker Tls a%pn  
  { J;QUPpH Z  
public : bcz-$?]  
template < typename Actor > ?I W_O~Js  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 82:Wvp6  
  { K-Mc6  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;Yts\4BSM  
} \3zj18(@8!  
} do_; Xs$Ufi  
;L"!I3dM)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +4)7j&L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #h'@5 l  
最后来说说怎么处理break和continue JK)qZ=  
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。 \8v91g91f  
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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