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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pl7!O9bo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V}aXS;(r%  
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, PDGh\Y[AK,  
[9>1e  
-MOf[f^  
~Q6ufTGhpM  
  class filler ;zh|*F>  
  { 3J:!8Gmk  
public : P@*whjPmo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c\RDa|B,  
} ; Z~]17{x0  
 gZvl D  
ap=M$9L'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  =v8#@$  
nE/T)[1|  
t`Hwq   
E%40u.0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {v2Q7ZO-  
1;H(   
K}a[~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l(<o,Uv[`  
Z7%>O:@z  
`aSz"4Wd  
Ag?@fuk$J  
二. 战前分析 rV1JJ.I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \hm=AGI0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 e`C'5`d]  
Bj\0RmVa1  
m >'o&Hj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K_}vmB\2l  
  /* --------------------------------------------- */ IcaF 4#  
vector < int *> vp( 10 );  ,?`$ ~8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .CmwR$u&  
/* --------------------------------------------- */ _#-(XQa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?)JW}3<.  
/* --------------------------------------------- */ 2^Y1S?g.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'rz*mR8  
  /* --------------------------------------------- */ O'j;"l~H|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @AWKEo<7.I  
/* --------------------------------------------- */ n:;2Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tq1h1  
0p~:fm  
*t*yozN  
Eb#0 -I  
看了之后,我们可以思考一些问题: !".@Wg$  
1._1, _2是什么? T}fo:aB}  
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。 U?@UIhtM|  
2._1 = 1是在做什么? o/9 V1"  
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。 -6DfM,  
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。 9ft7  
*^QfTKN   
g*!2.P  
三. 动工 Bz ]64/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F"9q Bl~  
tn:9  
69CH W&  
~ZL}j+L/  
template < typename T > A;{8\e  
class assignment C}W/9_I6Uo  
  { BQ".$(c q  
T value; ,qaIdw[  
public : m]&d TZV  
assignment( const T & v) : value(v) {} >JnEhVRQJ9  
template < typename T2 > ("IRv>} 0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C2!POf;GdN  
} ; qzmY]N+w|  
f}#pKsX.  
+EkZyM~z2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y[*z6gP(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bJGT^N@  
dG6Mo76  
Mi:$<fEX  
[N H[n#  
  class holder Ro? 4tGn  
  { Tb~(?nY5  
public : >\KBXS}  
template < typename T > syV &Ds)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V,&s$eQC  
  { C>t1~^Q},9  
  return assignment < T > (t); nh,N (t 9  
} QT?fp >'  
} ; du`],/ 6  
d}IVYI  
lq+FH&  
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: '7wWdq  
:? yv0Iu  
  static holder _1; t0Ec` +)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8 =J6{{E  
b9`MUkGGd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Nb&e  
而不用手动写一个函数对象。 Ql#:Rx>b  
<Gs)~T#'  
#;2Ju'e#z  
UB(Q &U_  
四. 问题分析 |67<h5Q1  
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。 aBol9`6  
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。 TRX; m|   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @cSz!E}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -1Tws|4gc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q%q_  
a?&oOQd-iP  
五. 问题1:一致性 :`oYD  
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?| \ $z.x-U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3Pkzzyk_|D  
IjJ3./L!5  
struct holder t$R|lv5<  
  { wnha c}  
  // (CO8t~J=  
  template < typename T > >/}v8 k1v  
T &   operator ()( const T & r) const b pExYyt  
  { ADlPdkmym  
  return (T & )r; n16,u$|  
} (g4.bbEm  
} ; D.U)R7(  
B9Y "J  
这样的话assignment也必须相应改动: JdFMSmZ@  
u;;]S!:M  
template < typename Left, typename Right > ~Ui<y=d  
class assignment =Tb~CT=  
  { ?$ o9/9w  
Left l; [2.pZB  
Right r; 4k<4=E  
public : xH e<TwkI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uRwIxT2  
template < typename T2 > o#H"tYP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EZE/~$`3   
} ; ;R 'OdQ$o  
w6v P a  
同时,holder的operator=也需要改动: p\1[cz)B  
om9fg66  
template < typename T > pH'#v]"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ep>S$a*|  
  { U!^\DocAY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZKPnvL70  
} fqFE GyeNr  
)m \}ITf  
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。 w/E4wp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J{\S+O2,*  
DRj\i6-v  
return l(rhs) = r; Xn9TQ"[4  
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。 C]\r~f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]X;Ty\UD&  
_U%!&_m6  
template < typename Tp > >jRz4%  
class constant_t dX,2cK[aG  
  { asmMl9)(`  
  const Tp t; ~'=s?\I  
public : D=o9+5Slw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eHm!  
template < typename T > F=$2Gz 'RT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 91}QuYv/_  
  { ! E#XmYhX=  
  return t; bu,Z'  
} ID E3>D  
} ; F+v?2|03  
4(|x@: wxm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =-1d m+P  
下面就可以修改holder的operator=了 O jr{z  
(,[m}Qb?!  
template < typename T > %AXa(C\1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cd"O'<^Sb  
  { -U'6fx) +  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L&][730  
} k 2_ "  
4:y;<8+j\  
同时也要修改assignment的operator() DNq=|?qn]  
6rF[eb  
template < typename T2 > WojZ[j>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |wQ|h$|  
现在代码看起来就很一致了。 7Ha +@  
`BdZqXKG  
六. 问题2:链式操作 mc~d4<$`!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 218ZUg -a  
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。 vZq7U]RW  
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。 &d[&8V5S  
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。 u&9|9+"N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $DJp|(8  
l;b5v]~  
template < typename T > -A[iTI"  
struct result_1 wk<QYLEk  
  { dNB56E)5`J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (S&X??jfB5  
} ; kQRNVdiz  
zQV$!%qR  
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: ?tQUZO  
"AS;\-Jk  
template < typename T > GX4# IRq  
struct   ref XuVbi=pN.2  
  { s,\!@[N  
typedef T & reference; K)`, |q* \  
} ; bu1O<*  
template < typename T > MR:Co4(  
struct   ref < T &> {()8 W r  
  { lGwX.cA!'  
typedef T & reference; w[qWr@  
} ; hvnZ 2x.?d  
#5-0R7\d7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .\7R/cP}{A  
~raRIh=  
template < typename T >   lCr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;HlVU  
  { JVD#wwic  
  return l(t) = r(t); B- N  
} Ia*eb%HG  
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。 6! \a8q'z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r77?s?  
qh Rs5QXL  
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 =P!SN]nFeP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (x2I*<7P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5 S$*YRp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4(B{-cK  
最后的布局是: ?{mFQ  
                Add N1jj\.nB  
              /   \ %u-l6<w# R  
            Divide   5 #*:y2W%H  
            /   \ nzmv>s&UW  
          _1     3 f>g>7OsD]  
似乎一切都解决了?不。 B5hk]=Ud  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 iEux`CcJ.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =5a~xlBjD  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q+*o-  
d}GO(  
template < typename Right > '=EaZ>=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H1N_  
Right & rt) const Edj}\e*-J  
  { \::<]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V/j+Z1ZW  
} 7z9gsi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k%?wNk>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }rz}>((ZHF  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yHT8I  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @]" :3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ( ?3 )l   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [~,~ e   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y&")7y/uE  
V7.xKmB  
template < class Action > / Li?;H  
class picker : public Action u~=>$oT't  
  { ,~`R{,N`  
public : qd6XKl\5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '9>z4G*Td  
  // all the operator overloaded xV @X%E  
} ; a$.(Zl  
f' Dl*d  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v?F~fRH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: BX;Z t9"*  
UbE*x2N  
template < typename Right > <ppM\$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?ntyF-n&  
  { W]{mEB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J'`,];su  
} (0g@Z `r  
/KFCq|;7s,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sqFMO+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ";AM3  
LRW7_XYz  
template < typename T >   struct picker_maker (?Fz{  
  { yxh8sAZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O+A/thI%*S  
} ; TXD\i Dq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n,SDJsS^  
  { BFc=GiPnQ  
typedef picker < T > result; # kl?ww U  
} ; 'kPc`) \  
U@ x5cw:  
下面总的结构就有了: D'2&'7-sm\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 48nZ H=(Eh  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,Ua`BWF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l'n"iQ!G  
至此链式操作完美实现。 Ufd{.o[{-  
6|+I~zJ88  
D6@c&  
七. 问题3 rTT Uhd  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hdJW#,xq  
?NoG.  
template < typename T1, typename T2 > V\r!H>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WQv%57+  
  { &$ZJfHD@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,E2Tw-%  
} ORHs1/L`j  
,rx?Ig}k z  
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: gTcLS|& H  
9E~=/Q=  
template < typename T1, typename T2 > #u`i4  
struct result_2 (9$z+Zmm?  
  { *U|K~dl]K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %/NB263Db  
} ; cL}} ^  
$x#0m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i;>Yx#  
这个差事就留给了holder自己。 8`l bKV  
    U0G(  
(+lw t  
template < int Order > E-\Wo3  
class holder; E9JxntX  
template <> b7 %Z~  
class holder < 1 > {3cT\u  
  { ]JF>a_2wG  
public : O N..B} J  
template < typename T > C&?Z\$ -/  
  struct result_1 KfD=3h=  
  { 9bd$mp  
  typedef T & result; UPQ?vh2F2  
} ; wxU@M1w}  
template < typename T1, typename T2 > },zP,y:cH  
  struct result_2 31v0V:j  
  { 1\K%^<QY  
  typedef T1 & result; ]  }XsP  
} ; y5gTd_-  
template < typename T > q9 !)YP+w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tGv5pe*r  
  { Tl>D=Vnhh  
  return (T & )r; 3BHPD;U  
} ErmlM#u  
template < typename T1, typename T2 > ;zk& 7P0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =E?kxf[X  
  { k'Is]=3  
  return (T1 & )r1; vJTdZ p  
} ^ z!g3  
} ; Bc{j0Su  
W u?A} fH  
template <> &f48MtE  
class holder < 2 > [H ^ ktF  
  { /Ilve U`E  
public : H8@1Kt  
template < typename T > x-J.*X/aB  
  struct result_1 !0i6:2nw  
  { i[,9hp  
  typedef T & result; }o^VEJc`O  
} ; KU:RS+,e;  
template < typename T1, typename T2 > mN+ w,  
  struct result_2 Uj]Tdg  
  { 5qZebD2a  
  typedef T2 & result; zl8O @g  
} ; n$]78\C  
template < typename T > 2Iv&XxSo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vKrOIBP  
  { K[{hh;7  
  return (T & )r; dQW=k^X 'U  
} C]/]ot0%t  
template < typename T1, typename T2 > G':wJ7[]`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lRb|GS.h/  
  { v0psth?qV  
  return (T2 & )r2; $aIq>vJO9  
} c:? tn  
} ; BJA&{DMHm  
[{R^!Az&b<  
*nZe|)m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i3 ?cL4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n[|*[II  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K,B qVu  
i{T mn  
return l(i, j) = r(i, j); \0bao<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I$yFCdXr  
L TsX{z  
  return ( int & )i; EL/~c*a/  
  return ( int & )j;  C=k]g  
最后执行i = j; ( x)}k&B;  
可见,参数被正确的选择了。 <V?csx/eRd  
@-B)a Z  
 al#BfcZW  
=17d7#-  
R9 +0ZoS  
八. 中期总结 K+WbxovXU  
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: w8(8n&5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jg)+]r/hS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3:H[S_q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }.ZT?p\  
,$4f#)  
)-jA4!&  
N+0[p@0  
c\P,ct }>  
X%>n vp  
九. 简化 -q&K9ZCl `  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r^g"%nq9/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9K4]~_%h\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x`3F?[#l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ab-z 7g  
  +-*/&|^等 `#g62wb,HY  
2. 返回引用。 \}Hi\k+h':  
  =,各种复合赋值等 W{@,DQ  
3. 返回固定类型。 e@j&c:p(Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [{&GMc   
4. 原样返回。 Fy6(N{hql  
  operator, !4Oj^yy%  
5. 返回解引用的类型。 |!Uul0O  
  operator*(单目) x^sSAI(  
6. 返回地址。 eE=}^6)(*  
  operator&(单目) ;#)vw;XR  
7. 下表访问返回类型。 ZBY*C;[)*P  
  operator[] dp|VQWCq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jV 'u*2&9  
  operator<<和operator>> V7S[rI<<r  
jx=5E6(h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gRsV -qS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t>KvR!+`g  
)(/Bw&$  
template < typename Left > .`ZuUr  
struct value_return @A.7`*i_  
  { G~ONHXL  
template < typename T > GEs5@EH  
  struct result_1 ?S8_x]E  
  { E[=# Rw!*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {9c_T!c  
} ; j tH>&O  
N{}o*K  
template < typename T1, typename T2 > [<nmJ-V  
  struct result_2 C CDO8  
  { dEu\}y|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &_1x-@oI2:  
} ; R9q9cB i3  
} ; y 1I(^<qO=  
8 *Y(wqH  
HKXtS>7d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z@ dS,M*  
hY(q@_s  
下面我们来剥离functor中的operator() #qcF2&a%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c,,(s{1  
}i F|NIV  
return l(t) op r(t) oC  }  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3vc2t6S%*  
return op l(t) 8ioxb`U  
return op l(t1, t2) J|uSj/8  
return l(t) op S-7ryHH*0  
return l(t1, t2) op eZbT;  
return l(t)[r(t)] By;{Y[@rS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b~td ^  
zI& ).  
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: 95IR.Qfn!  
单目: return f(l(t), r(t)); Rq[VP#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .4%6_`E  
双目: return f(l(t)); 8(@ Y@`/  
return f(l(t1, t2)); ":vF[6K6  
下面就是f的实现,以operator/为例 3bK=Q3N  
EJm*L6>@R&  
struct meta_divide 1\LK[tvh  
  { @tfatq+q  
template < typename T1, typename T2 > i}_d&.DbF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =vD}O@tN  
  { 3;er.SFu{  
  return t1 / t2; a IgV"3  
} WW3! ,ln_  
} ; o%3VE8-  
j\%m6\{n|  
这个工作可以让宏来做: =|O><O|  
"tUc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QG]*v=Z  
template < typename T1, typename T2 > \ dMDSyd<(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @sG5Do  
以后可以直接用 j=V2~ xA6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )%Lgo${[;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 FX&)~)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) p}MH LM  
:}+m[g  
`XK+Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &?0hj@kd~  
wrEYbb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2`cVi"U  
class unary_op : public Rettype g 6!#n  
  { &aWY{ ?_  
    Left l; IfF&QBi  
public : K/D,sH!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q@ %9Y3  
D]zpG  
template < typename T > nOdAp4{:q%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BDc "0XH  
      { c 6$n:  
      return FuncType::execute(l(t)); kOLS<>.  
    } qp`G5bw  
9 ?(P?H  
    template < typename T1, typename T2 > Sp~gY]:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2\L}Ka|v  
      { hZDv5]V:0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (IIOVv 1J  
    } =:pN82.G  
} ; .,( ,<  
J>S`}p  
bl-t>aO*.V  
同样还可以申明一个binary_op ("rIz8b  
~8^)[n+)x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > * ~4m!U_s  
class binary_op : public Rettype qkh.? ~  
  {  0ZpWfL  
    Left l; ^J7g)j3  
Right r; VkDFR [k_  
public : d){Al(/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *N?y<U  
;J40t14u  
template < typename T > V[BlT|t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #^;^_  
      { 8- ]7>2?_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (??|\ &DTi  
    } "K$ y(}C  
\`:LPe  
    template < typename T1, typename T2 > ICI8xP}a?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * S>,5R0k  
      { Ea2&7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dL!K''24{  
    } p!w}hB598  
} ; k.CHMl]  
> [|SF%  
k%v/&ojI  
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 D $[/|%3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kzcD}?mSS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M"$TXXe  
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 XhK$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *tZ#^YG{(  
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。。。 Q|W!m0XO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 : j m|)  
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) 7OOod1  
下面是修改过的unary_op tHo0q<.oX  
5`3f"(ay/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .5m^)hi  
class unary_op ^. i;,  
  { M B,P#7|  
Left l; \w=7L- 8  
  oNV(C'A  
public : @5# RGM)5^  
=7Y gES  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SY}iU@xo  
n!(g<"  
template < typename T > Q,A`"e#:  
  struct result_1 iAlFgOk'  
  { V6ioQx=K#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NR)[,b\v  
} ; Eh)VU_D  
"rA: ;ntz  
template < typename T1, typename T2 > {@u}-6:wAT  
  struct result_2 5}4MXI4  
  { It\o b7n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^Y:Q%?uB/  
} ; zA/W+j$:  
pPG@_9qf  
template < typename T1, typename T2 > m&Mvb[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =c8U:\0  
  { r_Rjjo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uGQCW\!"4  
} ]&ptld;  
uXNf)?MpA  
template < typename T > VM3H&$d(h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NOa.K)^k  
  { oLn| UWe_  
  return OpClass::execute(lt(t)); Te#wU e-|  
} V6d*O`  
IfZaK([  
} ; GZc%*  
`Vwj|[0k  
wz!]]EQ!o  
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 j1>77C3  
好啦,现在才真正完美了。 ^~5tntb.  
现在在picker里面就可以这么添加了: NoJo-vo*  
-7" >A~c  
template < typename Right > MQ>vHapr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '+X9MzU*\  
  { 3A} n tA!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J 6S  
} NG_O I*|~  
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。 <v('HLA  
r`cCHZo/V  
b@f. Kd7I  
M{7EFTy!y  
_pNUI {De  
十. bind "7 )F";_(^  
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。 ryx<^q  
先来分析一下一段例子 @ec QVk  
r\[HR ^`  
)M]4p6Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zoOm[X=?3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?XGZp?6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %p2C5z?  
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。  aG\m 3r  
我们来写个简单的。 5Kv=;o=U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wrn[q{dX  
对于函数对象类的版本: ?k_=?m  
_'AIXez7q  
template < typename Func > V_}`2.Pg  
struct functor_trait y::;e#.  
  { ORx,n7-  
typedef typename Func::result_type result_type; igz:ek`  
} ; Sjr(e}*  
对于无参数函数的版本: `bT{E.(T  
TL7-uH  
template < typename Ret > ^@)/VfVg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VUF7-C*  
  { )hQNIt3o_  
typedef Ret result_type; i%*x7zjY{  
} ; /,0t,"&Aqa  
对于单参数函数的版本: e`$v\7K  
3<+l.Wly  
template < typename Ret, typename V1 > l}(~q!r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O:7y-r0i  
  { 6g$04C3tHi  
typedef Ret result_type; ~*B1}#;  
} ; z7PPwTBa  
对于双参数函数的版本: <tF]>(|M  
RFK N,oB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \\)-[4uC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /2HwK/RZ  
  { %k$C   
typedef Ret result_type; Gs?W7}<$  
} ; 9$DVG/  
等等。。。 Zc9 n0t[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "-xC59,  
:{66WSa@Dd  
template < typename Func > o3WkbMJWM  
struct func_return Z^fF^3x  
  { ~hvhT}lE  
template < typename T > e-}PJ%!,T  
  struct result_1 aYj3a;EmU  
  { //+UQgl6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TVFGonVY  
} ; %okEN !=  
sa#"@j)  
template < typename T1, typename T2 > ,+X8?9v  
  struct result_2 c~RIl5j  
  { >M1/m=a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; II<<-Y6  
} ; 9i`LOl:;  
} ; tIr66'8  
d,QJf\fc"  
VS).!;>z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;C"J5RA  
sG VC+!E  
template < typename Func, typename aPicker > v}_$9&|S  
class binder_1 f8&=D4)-w  
  { ixS78KIr  
Func fn; D!m hR?t  
aPicker pk; 4_"ZSVq]#  
public : B)-S@.u  
|M K-~ep  
template < typename T > 5%>U.X?i  
  struct result_1 _>`0!mG  
  { yQx>h6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;:!LAe  
} ; 2hp x%H  
9xKFX|*$  
template < typename T1, typename T2 > f(_qcgXp  
  struct result_2 1Xs! ew)>  
  { J`mp8?;%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gEe}xI  
} ; ~0}eNz*  
%d7iQZb>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZbGyl}8ua  
isd[l-wAmf  
template < typename T > LTY.i3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~T-.k 7t  
  { ry< P LRN  
  return fn(pk(t)); xxiLi46/  
} 'RA[_Z  
template < typename T1, typename T2 > e!-'O0-Kw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~xJD3Qf  
  { OS9v.pz  
  return fn(pk(t1, t2)); [)Ge^yI7  
} r"Bf@va  
} ; zyR pHM$E  
C}>&#)IH  
YG8oy!Zl  
一目了然不是么? g/@CESfm'  
最后实现bind 9e=*jRs]l^  
PT4`1Oy}/1  
=['ijD4TW  
template < typename Func, typename aPicker > UiSc*_N"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZV U9t  
  { kU Flp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ec0vg.>p  
} UEeqk"t^  
uJO*aA{K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2<O8=I _  
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。 f6"j-IW[z  
us cR/d  
十一. phoenix E.6\(^g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~9c9@!RA2  
aj,ZM,Ad  
for_each(v.begin(), v.end(), y,x~S\>+  
( Gt%kok  
do_ 3edAI&a5  
[ Iu[EUi!"  
  cout << _1 <<   " , " f LW>-O73  
] 6:!fyia  
.while_( -- _1), ZJpI]^9|  
cout << var( " \n " ) lV 9q;!/1  
) CL*%06QyE  
); 9mnON~j5  
|l|]Tw  
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: w-"&;klV  
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  4{?x(~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tWiV0PTI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bDo'hDmW  
_"bx#B*  
d5\1-d_uz  
template < typename Cond, typename Actor > ~V&ReW/  
class do_while 'YG`/@n;  
  { ^ \?9W  
Cond cd; J$Q-1fjj  
Actor act; E)P1`X  
public : uM}O8N  
template < typename T > H6O\U2+  
  struct result_1 g)9/z  
  { -0`hJ_(  
  typedef int result_type; n`,Q:  
} ; kUt9'|9!  
m&q;.|W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 39j d}]e  
f3>/6 C  
template < typename T > +Xp;T`,v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -AT@M1K7%  
  { zT% kx:Fk  
  do k +Oq$Pi  
    { 6!nb)auVi  
  act(t); D'h2 DP!  
  } 6{ Nbe=  
  while (cd(t)); [1C#[Vla  
  return   0 ; f#~Re:7.c  
} ge[i&,.&z  
} ; 7N"Bbl  
["}A#cO652  
Cf7\>U->  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M\&~Dmd  
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。 UjaC( c  
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。  ~^S-  
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。 |DW'RopM  
下面就是产生这个functor的类: ]SL&x:/-  
OK\%cq/U  
co3 ,8\N0  
template < typename Actor > )9r%% #  
class do_while_actor 1Q5<6*QL"  
  { DBUwf1=qj  
Actor act; mz*z1`\7v\  
public : X$9QW3.M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~@8d[Tb  
r!^\Q7  
template < typename Cond > F47n_JV!d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z?.*.<"Sj  
} ; v+#j>   
dYd~9  
<.b$ gX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |S{P`)z%f  
最后,是那个do_ lF( !(>YZ  
/wE_eK.  
}|Tg_+   
class do_while_invoker _6!/}Fm  
  { aS vE  
public : (NdgF+'=  
template < typename Actor > !yX<v%>_0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >U<nEnB$?  
  { 0JNOFX  
  return do_while_actor < Actor > (act); )VMBo6:+  
} lM,zTNu-z  
} do_; #sU~fq  
_oTT3[7P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? prN(V1O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U.U.\   
最后来说说怎么处理break和continue es[5B* 5  
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。 KeI:/2  
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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