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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i*09m^r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KM^}d$x}s  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, X.q#ZpK  
j *N^.2  
kZ:~m1dd  
|qf9-36   
  class filler *l0i}"T^_  
  { #a8i($k{e  
public : 1OqVNp%K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u+jx3aP:  
} ; ~+RrL,t#  
xBw ua;  
K #JO#  
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: {cw+kY]m4-  
eR3MU]zF  
{@-tRm&  
IWhe N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ms+gq  
OQyZ'  
3A\Hiy!{F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lr"`OzDz  
I;P!   
{gDoktC@M  
^*~4[?]S  
二. 战前分析 *iPBpEWC  
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。 &,]yqG 2  
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 A  j>  
)hK;27m4  
,qdZ6bv,]|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H a`V"X{}  
  /* --------------------------------------------- */ f-}_  
vector < int *> vp( 10 ); B|;?#okx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :?#wWF.  
/* --------------------------------------------- */ 0J= $ A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G#'G9/Tm  
/* --------------------------------------------- */ *vzj(HGO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k.H4Mf(4  
  /* --------------------------------------------- */ C\ cZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5Ak>/QF9  
/* --------------------------------------------- */ ]}_Ohe]X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gGbqXG^  
u)P)r,  
OnE~0+  
|X~vsM0  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2QIo|$  
1._1, _2是什么? VZA>ErB  
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。 FvBnmYn W  
2._1 = 1是在做什么? %-NG eN8  
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。 .Na'yS `J  
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。 7b kh")^  
L7.LFWq$S  
]jP 0Z#  
三. 动工 DJRr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )Vx C v  
6wyhL-{:  
93Qx+oK]  
xn7bb[g;  
template < typename T > U }}E E~W  
class assignment FWyfFCK  
  { #~qY%X  
T value; 7)Bizlf  
public : I{u+=0^Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} o7:"Sl2AD  
template < typename T2 > ^c>ROpic  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AiV1 vD`  
} ; X,+N/ nku  
: DBJ2n  
%TQ5#{Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sH)40QmO{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]LSlo593  
0 9*?'^s4  
mC`U"rlK~  
y@]:7  
  class holder G\S_e7$ /  
  { 4p`z%U~=u  
public : t-J\j"~%+  
template < typename T > ]B-3Lh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8d\/  
  { Oj.xJ(uX+v  
  return assignment < T > (t); TbhsOf!  
} t3aDDu  
} ; L>2gx$f  
4:XVu  
kS(v|d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `[.4SIah  
o}lA\A  
  static holder _1; K db:Q0B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^g N?Io  
s!K9-qZl<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0Y ld!L  
而不用手动写一个函数对象。 (k5d.E]CK  
3VmF1w 2  
^9*Jz{e  
SV_b(wP9  
四. 问题分析 nA XWbavY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @?<1~/sfL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7.1FRxS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )m$i``*<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C]%}L%,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o_%gFV[q  
qu0dWgK  
五. 问题1:一致性 q8f nUK?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?| G!m;J8#m(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NpxND0  
~-2q3U Py  
struct holder -D,kL  
  { >WW5;7$  
  // 9TOqA4  
  template < typename T > i@spd5.  
T &   operator ()( const T & r) const &GLe4zEh  
  { }q[IhjD%  
  return (T & )r; U10:@Wzh  
} ao)8ie  
} ; E@^mlUf  
l( 0:CM  
这样的话assignment也必须相应改动: G[[<-[C]5  
-#"7F:N1  
template < typename Left, typename Right > 's6hCs&|NV  
class assignment :jioF{,  
  { ^Dw18gqr=@  
Left l; W&Gt^5  
Right r; &Kc'g H  
public : u}IQ)Ma  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wDS(zG   
template < typename T2 > ^6I8a"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ! V;glx[  
} ; >>HC|  
>qjV(_?F-  
同时,holder的operator=也需要改动: [i)G:8U  
9jTm g%  
template < typename T > 5!^DKyw:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RI64QD  
  { lC(g&(\{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QF`o%mI  
} uNRT@@oCq  
/:@X<  
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。 Luu.p<   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #sp8 !8|y  
2XGbqZj  
return l(rhs) = r; i5^U1K\M  
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。 W8{zV_TBm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0ud>oh4WPR  
H@hHEzO  
template < typename Tp > Qp]-4%^Vz  
class constant_t 1brKs-z  
  { ZRo-=/1  
  const Tp t; 2k3yf_N  
public : meNz0ve  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +zn207 .`  
template < typename T > @&M$oI$4*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0vm}[a4+i;  
  { JqYt^,,Q:  
  return t; n^Sc*7  
} f'3sT(1&  
} ; jW!)5(B[A  
i@ XFnt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CHRO9  
下面就可以修改holder的operator=了 KdB9Q ;  
|;6l1]hk6  
template < typename T > K~JXP5`(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z ''-AH,  
  { fKZgAISF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P",E/beV  
} 2DbM48\E  
+4%: q~C  
同时也要修改assignment的operator() vs~lyM/  
r 2L=gI  
template < typename T2 > D1VM_O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p~w|St 7jg  
现在代码看起来就很一致了。 *=ymK*  
r@m2foaO  
六. 问题2:链式操作 -P3;7_}]:h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,dIo\Lm  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "G`8>1tO_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Z w&_Wt  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _{5t/^w&!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 15^5y RXC  
CAD:ifV  
template < typename T > X@n\~[.B  
struct result_1 AE"E($S`  
  { L/R ES  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @)YQiE$  
} ; XUyoZl?  
a \PvRW*I  
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: \7Fkeo+  
JKsdPW<?  
template < typename T > d4#Ra%   
struct   ref d@72z r  
  { ^BFD -p  
typedef T & reference; op%?V :  
} ; (\6R"2  
template < typename T > dnP3{!"b  
struct   ref < T &> on q~wEr  
  { cOr@dUSL  
typedef T & reference; SAEV "  
} ; 32sb$|eQq  
KVrK:W--p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mTW@E#)n  
`1[GY){?)  
template < typename T > bu2'JIDR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %aszZP  
  { :9E_L2M  
  return l(t) = r(t); 5vso%}c  
} FiQx5}MMhu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5E+k}S]M$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KQ x<{-G6  
+i[w& P  
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 Xkv+"F=-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q b|.;_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q4;br ?2H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !r8Jo{(pb  
最后的布局是: KrFV4J[  
                Add A<&:-Zz  
              /   \ D?w-uR%Y  
            Divide   5 drQioH-  
            /   \ d[9NNm*htC  
          _1     3 ,A>i)brc  
似乎一切都解决了?不。 /e5Fx  
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。 jnoFNIW   
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。 JqdNO:8  
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: n>dM OQb  
"p\XaClpz  
template < typename Right > N3};M~\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mlpq2I_x  
Right & rt) const _5nQe !  
  { "F+Wo&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yb|zE   
} %V$ujun`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N!fp;jvG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 TLL.Ch|#Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 e< Ee2pGX  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z6cG<,DQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 YSuw V)Y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (8r?'H8ZO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [)gvP'  
6wWA(![w"  
template < class Action > k*4?fr  
class picker : public Action DOXRU5uP3  
  { ~~ON!l9n  
public : Hc@Z7eQ3^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r[$Qtj Q  
  // all the operator overloaded c3lfmTT6^  
} ; |yI?}zyR  
^yRCR] oT  
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。 WPE@yI(  
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:  \~  
RU `TzD  
template < typename Right >  FFgy=F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jz#ZDZkm  
  { qi7wr\XNW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O'."ca]:5  
} ?.A6HrAPB  
'ce9v@(0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $`'^&o;&f  
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。 $gZ|=(y&r  
1F5F2OT$8  
template < typename T >   struct picker_maker 33\b@F7b  
  { `bZ_=UAb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RWBmQg^]X  
} ; B`hxF(_p/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LFSOHJj  
  { xuelo0h,  
typedef picker < T > result; sZ'3PNpCP  
} ; ?NI)3-l  
!00%z  
下面总的结构就有了: ,XP9NHE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 i=2+1 ;K  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UsQv!Cwu^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2$NP46z}  
至此链式操作完美实现。 RpLm'~N'  
O!f* @  
]?)zH:2)  
七. 问题3 McnP>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。 m$J'nA  
rI]:| k  
template < typename T1, typename T2 > )KRO=~Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Wa,a T'  
  { n.l p ena  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y i@61XI  
} dl{3fldb  
L761m7J]B  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V43JY_:  
C-6+ZIk4  
template < typename T1, typename T2 > _k+Bj.L  
struct result_2 0/KNXz  
  { &U 'Ds!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g1J]z<&  
} ; hG us!p"lw  
db%`- UST  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? TU. h  
这个差事就留给了holder自己。 # |UrHK;  
    ;U`HvIch  
5WZLB =  
template < int Order > 103Ik6.o  
class holder; _X.M,id  
template <> [=E<iPl  
class holder < 1 > .Yu,&HR  
  { d&'6l"${  
public : 50H[u|  
template < typename T > d'-^ VxO0  
  struct result_1 <I|ryPU9{X  
  { jA]xpf6}  
  typedef T & result; -=qmYf  
} ; wOk:Q4OjL  
template < typename T1, typename T2 > Yp ? 2<  
  struct result_2 |R[m&uOib  
  { H{GbOI.  
  typedef T1 & result; cL WM]\Y  
} ; 9Pb0Olh  
template < typename T > uPp(l4(+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ohh 1DsB  
  { OQsH,'  
  return (T & )r; =q"3a9 pb7  
} Ahebr{u  
template < typename T1, typename T2 > uC;@Yi8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ss2:8up 99  
  { 6% ,Q  
  return (T1 & )r1; 9SFiL#1  
} %Bo Jt-v  
} ; o4Ba l^=[  
$Y4 Ao-@  
template <> TMRXl.1  
class holder < 2 > G![1+2p:Tq  
  { \m.{^Xd~  
public : 0bd.ess  
template < typename T > 0 s 4j>  
  struct result_1 ?D~uR2+Z  
  { PHOW,8)dZh  
  typedef T & result; FQ4rA 4  
} ; 0+H"$2/  
template < typename T1, typename T2 > {l1;&y?  
  struct result_2 hmi15VW  
  { [j/-(?+  
  typedef T2 & result; (nzzX?`nY  
} ; ~p 1y+  
template < typename T > r:o!w7C:a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \4&g5vE  
  { oyd{}$71d  
  return (T & )r; m8f_w  
} 9(I4x]`  
template < typename T1, typename T2 > l-npz)EM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C/$IF M<  
  { lwB!ti  
  return (T2 & )r2; s-DtkO  
} l;C_A;y\  
} ; BdYh:  
4q~E\l|.5  
&Y&zUfA  
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> >。 r9U1O@c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9PBmBP ~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a|>MueJ  
}qg!Um0  
return l(i, j) = r(i, j); Tld{b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >w'6ZDA*X  
n#R!`*[  
  return ( int & )i; Ea !j-Lbo  
  return ( int & )j; St3~Y{aI|  
最后执行i = j; ,8 .`;  
可见,参数被正确的选择了。 p[$I{F*a  
Z~R i%XG  
O//e0?]W  
#-`lLI:w0  
cZ(XY}  
八. 中期总结 "&ks8 3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g=%&p?1@E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yqU++;6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I@B7uFj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bM'AD[  
Ob6vg^#  
~DD/\V  
,yF)7fN  
~:@H6Ke[  
4j*}|@x  
九. 简化 WAEKvM4*i0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 qRFN@ID$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ev3x*}d0  
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: wfdFGoy(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F~Li.qF  
  +-*/&|^等 pA2U+Q@  
2. 返回引用。 j0GI[#  
  =,各种复合赋值等 p#kC#{<nE  
3. 返回固定类型。 s5pY)6)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TQou.'+v  
4. 原样返回。 2*M*<p=v  
  operator, x\%eg w  
5. 返回解引用的类型。 xv:?n^yt.[  
  operator*(单目) jBC9Vt;B  
6. 返回地址。 aI<~+]  
  operator&(单目) 1gE`_%?K  
7. 下表访问返回类型。 dd$N4&  
  operator[] A=$oYBB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Yx"z&J9 p  
  operator<<和operator>> --9mTqx  
B'Wky>5)  
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。 w.8~A,5}Dh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'GFzI:Xr  
]VvJ1Xn0  
template < typename Left > 1@WGbORc*  
struct value_return 82X.  
  { Y8PT`7gd`  
template < typename T > "|.(yN  
  struct result_1 Bag#An1  
  { lK4+8VZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4(R2V]  
} ; fo.m&mKgo  
+[ItkfSod!  
template < typename T1, typename T2 > nR7\ o(!  
  struct result_2 e0L;V@R  
  { ,:`6x[ +  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; my1kF%?  
} ; a%dx\&K  
} ; pd#/;LT  
b5DrwX{Ff  
L,6Y=?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ! Cl/=0$[L  
z'lNO| nU  
下面我们来剥离functor中的operator() Ro<kp8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aW"!bAdx`,  
#lF<="y%X  
return l(t) op r(t) K(gj6SrjV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i.sq^]j  
return op l(t) guv@t&;t0  
return op l(t1, t2) 0R& U18)y  
return l(t) op RY{tX`  
return l(t1, t2) op g1~I*!p  
return l(t)[r(t)] hptuTBD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PlZ iTP  
K_QCYS.  
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: [Ni4[\  
单目: return f(l(t), r(t)); Y9;Mey*oW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x1wxB 1)2  
双目: return f(l(t)); 2?QJh2  
return f(l(t1, t2)); Q$1K{14I  
下面就是f的实现,以operator/为例 Nd!VR+IZ  
vi8~j  
struct meta_divide ^>Y%L(>  
  { &r%*_pX  
template < typename T1, typename T2 > ^{:jY, ?]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iIE(zw)H  
  { <^U(ya  
  return t1 / t2; k`TJ<Dv;  
} (GG"'bYk  
} ; 2~V Im#  
>x4[7YAU{  
这个工作可以让宏来做: Yys~p2  
t\i1VXtO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m]\zt  
template < typename T1, typename T2 > \ SbZt\a 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u4@e=vW I  
以后可以直接用 6>:~?gs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "Vq]|j,B/c  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4Umsc>yfK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) aLi_Hrb9  
Z~c'h  
M"^Vf{X^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5vf t}f  
@@83PJFid  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _wNPA1q0J  
class unary_op : public Rettype pFTlhj)1  
  { n=? 0g;1!  
    Left l; P]"d eB|  
public : P/Kit?kngS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hFMst%:y$  
V:BX"$ J1  
template < typename T > nud=uJ"(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iIaT1i4t.  
      { 9T2A)a]0  
      return FuncType::execute(l(t)); H@E" )@92  
    } _}OJPahw  
GQ2PmnV +  
    template < typename T1, typename T2 > @b\ S.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Zg @D(pF  
      { Reu{   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *Ca)RgM  
    } JA(fam~{  
} ; "F$o!Vk  
uxyTu2L7  
H'{?aaK|t  
同样还可以申明一个binary_op [!@oRK=~  
:z.Y$]F@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > drKjLo[y  
class binary_op : public Rettype zN+* R;Ds  
  { =kh>s$We  
    Left l; >:E* 7  
Right r; f&}A!uLe4x  
public : &3Z. #*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .^lb LN^2  
ie@`S&.8 T  
template < typename T > x XM!E 8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ej%;%`C-  
      { ^ Wfgwmh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {R-82%X  
    } vX0"S  
yv)nW::D(  
    template < typename T1, typename T2 > ^mueFw}\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Q=GJ5`B  
      { U`8 |9v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G4Kmt98I  
    } D2</^]3Su  
} ; +Y)#yGUn  
i*CQor6|z  
Tz[?gF.Do  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 kAN;S<jSE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y/,$Y]%g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b"M`@';+  
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。 #)0Tt>d6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r1oku0o  
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。。。 7~"(+f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J+b!6t}mZn  
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) jD/7/G*  
下面是修改过的unary_op XDkS ^9  
M6]0Y@@>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6 W;?8Z_1  
class unary_op bugFl>  
  { P$18Xno{  
Left l; 3`k[!!   
  ?,:#8.9  
public : !ml_S)  
oWDSK^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /*AJr  
nFe` <Al$N  
template < typename T > 5BHOHw D{  
  struct result_1 dGsS<@G  
  { 3G%wZ,)C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |'c4er/;#  
} ; ?Z Rkn+;  
5, -pBep<  
template < typename T1, typename T2 > wI! +L&Q  
  struct result_2 t0e{| du  
  { M_h8#7{G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U.RW4df%E  
} ; lMBX!9z  
cXS;z.M\_  
template < typename T1, typename T2 > 0AK?{y U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jQ_dw\ {0  
  { l*K I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^E$(1><-a  
} sK@Y!oF}\  
_k_>aG23  
template < typename T > xN`r4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]bTzbu@  
  { j9URl$T:  
  return OpClass::execute(lt(t)); - J"qrpZ^  
} QSHJmk 6L  
dU oWo3r=  
} ; s]y-pZ  
4jX@m  
Cs:+93w  
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 ^n&]HzT`y  
好啦,现在才真正完美了。 s>jr1~~3O_  
现在在picker里面就可以这么添加了: X-kXg)!Bg  
]6{(Hjt  
template < typename Right > qGnPnQc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const By?nd)  
  { VY/|WD~"CW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j-J(C[[9  
} 48tcgFg[  
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。 M*5,O   
uW}Hvj;0a*  
URYZV8=B~  
q.=^i z&m  
=oE_.ux\  
十. bind 5LQk8NPh  
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。 JFkN=YR8  
先来分析一下一段例子 & u$(NbK  
n1QEu"~Zj  
`d7gm;ykp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l`@0zw+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oL<BLr9>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PXw| L  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [ rQMD^:M$  
我们来写个简单的。 }#yU'#|d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  vv+TKO  
对于函数对象类的版本: F:M>z=  
6xH;: B)d  
template < typename Func > X=v~^8M7%  
struct functor_trait 5>k>L*5J  
  { wgY6D!Y   
typedef typename Func::result_type result_type; izMYVI?0  
} ; EjWgaV  
对于无参数函数的版本: tT;8r8@  
gjW\ XY  
template < typename Ret > ,*/Pg 52?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]SFWt/<  
  { pw@`}cM=  
typedef Ret result_type; ]\A1mw-T  
} ; <57g{e0I  
对于单参数函数的版本: vqq6B/r@Fu  
Y [W6Sc  
template < typename Ret, typename V1 > \UQ9MX _  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;\N79)Gk  
  { 60"5?=D  
typedef Ret result_type; jm+ V$YBP  
} ; A9 U5,mOz  
对于双参数函数的版本: k+FMZ, D|  
L e*`r2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0|g[o:;fl_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WtIMvk  
  { >Q; g0\I_  
typedef Ret result_type; O?CdAnhQc`  
} ; d] U`?A,  
等等。。。 ~?gzq~~t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .>}BNy  
0HqPyM13Q  
template < typename Func > $=/rGpAk  
struct func_return Qh*)pt]n  
  { lbRzx4=\y  
template < typename T > C 8N%X2R  
  struct result_1 C1b*v&1{  
  { z. 'Fv7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ton1oq  
} ; %NNj9Bl<VV  
DKX/W+#a  
template < typename T1, typename T2 > W3)\co  
  struct result_2 7%e1cI  
  { nE_Cuc>K\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yq?]V7~  
} ; kd yAl,  
} ; !x>,N%~  
69>/@<   
ymYBm: "  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :$Q`>k7A  
1Pm4.C)  
template < typename Func, typename aPicker > V\0E=M*P  
class binder_1 GWhE8EDT  
  { ?=<~^Lk  
Func fn; JnY$fs*"  
aPicker pk; FQ`(b3.   
public : }`9jH:q-Z  
!$_~x 8K1-  
template < typename T > ?\ZL#)hr"p  
  struct result_1 yNBv-oe5  
  { <:">mV+/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e!GZSk   
} ; YxXq I  
9UV9h_.x  
template < typename T1, typename T2 > msiu8E  
  struct result_2 !}_b|  
  { EkjgNEXq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V43TO  
} ; SrFx_n  
S`0NPGn;@[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 28a$NP\KW  
sf$o(^P9\A  
template < typename T > #AShbl jm+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const onwjn+"&  
  { 5MR,UgT  
  return fn(pk(t)); qw<HY$3=  
} /& r|ec5  
template < typename T1, typename T2 > +"dv7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -jB3L:  
  { z8E1m"  
  return fn(pk(t1, t2)); Xd3}Vn=  
} $#e1SS32  
} ; Hkege5{  
##cnFQCB  
&dr@6-xaq  
一目了然不是么? 4 j X3lq|  
最后实现bind x:fW~!Xc6  
3#c3IZ-;  
YHB9mZi  
template < typename Func, typename aPicker > 1'JD=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0OnV0SIL  
  { vQ1 v# Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QTH7grB2v  
} u#@RM^738d  
2z\e\I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MG{l~|\x)  
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。 I-DXb M  
8PBvV[  
十一. phoenix _[t8rl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?T!)X)A#  
yz8jU*H  
for_each(v.begin(), v.end(), $,ikv?"L  
( 4t*so~  
do_ 2:SO_O4C  
[ v7,$7@$:\  
  cout << _1 <<   " , " 6~xBi(m`  
] Ls}7VKl'   
.while_( -- _1), qtMD CXZ^n  
cout << var( " \n " ) PyBD  
) hr/o<#OW  
); r|eZv<6  
UE.4q Y_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: |gx ~ gG<  
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 u5+|Su  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *2e!M^K<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }r%X`i|  
O"Q7Rx  
sOpep  
template < typename Cond, typename Actor > l63hLz  
class do_while BUsV|e\  
  { y(i Y  
Cond cd; h&;t.Gdf  
Actor act; }Wh6zT)  
public : S6g<M5^R  
template < typename T > b~w=v_[(I  
  struct result_1 te,[f  
  { Y`BRh9Sa  
  typedef int result_type; }t%W1UJ  
} ; Uz dc  
m@Rtlb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y7)(LQRE {  
]uQqn]+I!  
template < typename T > mJ}opy!{;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = 1.9/hW  
  { bt$)Xu<R  
  do ~}"]&%Q{J  
    { ?LK 2g  
  act(t); [yS#O\$'e  
  } \ck+GW4&  
  while (cd(t)); (Pbg[AY  
  return   0 ; t#i,1aHA  
} r] Lc9dL  
} ; ~Z'w)!h  
<RNJ>>0  
T~:|!`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4\M.6])_   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 EYX$pz(x;  
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。 $O)3 q $|  
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。 ?OlV"zK  
下面就是产生这个functor的类: 7msAhz  
$F'>yop2b  
DA&?e~L&H  
template < typename Actor > Np+&t}  
class do_while_actor RQB 4s^t  
  { 36.N>G,  
Actor act; JW.=T)  
public : 9f+>ix,ek*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RsJ6OFcWV  
'T<iHV&  
template < typename Cond > }Gyqq6Aeb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VVP:w%yW  
} ; hvka{LD  
cWyW~Ek  
`n5"0QRd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -Go 7"j  
最后,是那个do_ NKb1LbnZ*y  
?';OD3-  
::FS/Y]Fg  
class do_while_invoker  Q6'x\  
  { rgmF:C  
public : c(;a=n(E#  
template < typename Actor > DwHF[]v'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  ,Uhb  
  { rE9I>|tX  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5NoI~X=  
} /zDi9W*~1  
} do_; }v:jncp  
%wcSM~w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @c9^q> Uv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R218(8S  
最后来说说怎么处理break和continue B/~%h|  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 &`0/CV  
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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