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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lo|NE[b:G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B&4fYpn  
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, p@cfY]<7  
5eiZs  
q9>Ls-k  
b!4N)t>gl  
  class filler 2d5}`>  
  { #sz]PZ\  
public : 2A*X Hvwb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bk\dy7  
} ; ;xW8Z<\-  
#Dj"W8'zh  
?Kx6Sf<i  
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:  95.qAFB1  
0v_6cYA  
8X}^~e  
xQNw&'|UU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _dYf  
P3wU#qU  
Z-^uM`],G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]+}ZfHp  
]~j_N^oZ1X  
'2Q.~6   
J<b3"wK0[  
二. 战前分析 RL7C YB  
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。 jgo e^f  
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 6)=](VmNL`  
ffmG~$Yh_  
IZ4W_NN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ONjC(7  
  /* --------------------------------------------- */ rmY,v  
vector < int *> vp( 10 ); ]Y_{P~ZX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bDciZ7[b  
/* --------------------------------------------- */ m!HC-[<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;,v!7   
/* --------------------------------------------- */ s"I-YFP%c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _-4n ~(  
  /* --------------------------------------------- */ A|p@\3 P*A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }Kv h`@CiJ  
/* --------------------------------------------- */ Nd]0ta  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4)3g!o ?  
&ui:DZAxj|  
);Tx5Z}  
[n!$D(|"!V  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9nT?|n]>  
1._1, _2是什么? 5xh!f%6  
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。 :`:xP  
2._1 = 1是在做什么? RpHpMtvNo/  
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。 <MPeh&_3#  
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。 f|- m ^/y  
/HB+ami,  
(\Rwf}gyR  
三. 动工 C/mg46 v2W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @MNl*~'$.[  
[MV`pF)x  
ry$tK"v/  
*hv=~A $q  
template < typename T > _ oQtk^fp  
class assignment [GtcaX{Zz  
  { +\+Uz!YS  
T value; th5,HO~  
public : *e(:["v  
assignment( const T & v) : value(v) {} T&o,I  
template < typename T2 > m(2G*}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \w{@u)h  
} ; xL9:4'I  
AyE%0KmraK  
pp/#Am  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J)-T:.i|0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?F!EB4E\y}  
.i MnWW  
s9uL<$,'  
Bj;\mUsk  
  class holder }*?yHJ3  
  { Lf5%M|o.)  
public : nVz5V%a!\q  
template < typename T > \9046An  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ya~ "R#Uy  
  { x^zdTMNhw  
  return assignment < T > (t); I)[`ZVAXR  
} IO}+[%ptc*  
} ; Xy:Gj, @  
uK$=3[;U/!  
dVvZu% DFp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9OPK4-  
v2IEJ  
  static holder _1; 5iP8D<;o5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bBA$}bv  
J2rvJ2l=t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j%#?m2J}  
而不用手动写一个函数对象。 P;j&kuW|zL  
:lgHL3yl  
EC<5M5Lc  
$kD7y5  
四. 问题分析 -<8B,  
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。 BTO A &Ag  
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。 0Xp nbB~~I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %_>Tcm=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1#/6r :  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g+e:@@ug  
[6O04"6K  
五. 问题1:一致性 @XeEpDn]  
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?| DNmb[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $"/UK3|d  
DLU[<! C  
struct holder VK9Q?nu  
  { JRD8Lz]Q3  
  // UMT\Q6p  
  template < typename T > k}X[u8A  
T &   operator ()( const T & r) const xM% pvx.'L  
  { 9H>BWjS  
  return (T & )r; +eU`H[iu  
} ?2/uSG|  
} ; * nLIXnm  
<}&7 a s  
这样的话assignment也必须相应改动: y7>iz6N  
8B j4 _!g  
template < typename Left, typename Right > HC?0Lj  
class assignment P= e4lF.  
  { 'c#IMlv  
Left l; ,E%1Uq"  
Right r; 9e]'OKL+  
public : o\&~CW~@~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `(3SfQ-  
template < typename T2 > ooY\t +  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } = PV/`I_h  
} ; wcwQjHwd  
~ eHRlXL'  
同时,holder的operator=也需要改动: 2@sr:,\1  
yE}BfU {.  
template < typename T > 9WOu8Ia  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d`85P+Qen|  
  { |P>|D+I0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U{"f.Z:Ydo  
}  '6O|H  
F%Kp9I*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 NaF(\j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  U7E  
o_sQQF  
return l(rhs) = r; y86))  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0D<TF>M;pn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cI3y  
7^Na9]PY  
template < typename Tp > ~> PgJ ^G  
class constant_t -]/7hN*v  
  { A])OPqP{  
  const Tp t; O"\nR:\  
public : Cw%BZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RE 9nU%!  
template < typename T > MA$Xv`6I\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Gbn4 *<N  
  { 3524m#4&@  
  return t; Qo.Uqz.C  
} Vg{Zv4+t  
} ; *!Y- !  
eHUg-\dy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7lwTZ*rnY  
下面就可以修改holder的operator=了 M'DWu|dIBA  
sXiv,  
template < typename T > * MEe,4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9s(i`RTM  
  { [A]Ca$':  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JD ]OIh  
} 1Fs-0)s8  
0vn[a,W<A  
同时也要修改assignment的operator() gM#jA8gz  
\-c#jo.$8  
template < typename T2 > :@/"abv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U;p e:  
现在代码看起来就很一致了。 d/]|657u  
k1#5nYN.  
六. 问题2:链式操作 ljVIE/iq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =e{.yggE  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r1;e 0\?`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Yy hny[fa9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0cFn{q'u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N xFUO0O3  
) "[HZ/  
template < typename T > (i]Z|@|)  
struct result_1 1%jH^,t/m  
  { DT\ym9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {]`p&@  
} ; f?^S bp  
=m9i)Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ) |MJnx9  
oNIFx5*Z  
template < typename T > (ND%}  
struct   ref Z(; AyTXA  
  { +ubnx{VC  
typedef T & reference; jgq{pZ#E  
} ; ?mU\ N0o  
template < typename T > 3;l"=#5  
struct   ref < T &> Yb 6q))Y  
  { /zT`Y=1  
typedef T & reference; ,Kw5Ro`I:  
} ; Sy  
. :a<2sp6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TBnvV 5_  
;& |qSa'  
template < typename T > 'MN1A;IJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +/y]h 0aa  
  { #tDW!Xv?  
  return l(t) = r(t); -zKxf@"  
} Q'K$L9q  
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。 ^N-'xy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #\ #3r  
7"cv|6y|  
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 \|t{e8}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f4"4ZVcr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pj; I)-d/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6t7fa<  
最后的布局是: vq>l>as9O  
                Add b\giJ1NJB  
              /   \ R=M!e<'  
            Divide   5 / M@ PO"  
            /   \ :YNp8!?T?  
          _1     3 V!&P(YO:  
似乎一切都解决了?不。 Fw"$A0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~5 >[`)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 55m<XC  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4pPI'd&/7  
e_rzA  
template < typename Right > sV2iITF p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  ;:OsSq&  
Right & rt) const FN?3XNp.  
  { 5I' d PNf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QVtM.oi!Q  
} au$"B/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^npJUa  
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。 }C,O   
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。 w4%AJmt  
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。 {Uq:Xw   
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。 H;S%Y`V  
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? |=5/Rax^  
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: >emcJVYV`[  
*||d\peQ  
template < class Action > _u5dC   
class picker : public Action /S~m)$vu  
  { A,#2^dR  
public : SaO3 zz@L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .=<$S#x^Hb  
  // all the operator overloaded E FY@Y[  
} ; o8ppMM8_R[  
XUS vhr$|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^E,1V5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: O3qM1-k}S  
Phs-(3  
template < typename Right > Cq\I''~8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4!%F\c46  
  { B42sb_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BsLG^f  
} W^3;F1  
1@_T  m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n:4uA`Vg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z cpmquf8L  
/3B6 Mtb  
template < typename T >   struct picker_maker 1%`7.;!i  
  { b{5K2k&,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Tlodn7%",  
} ; ]KuMz p!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GEe`ZhG,  
  { J/W{/E>;  
typedef picker < T > result; RU&_j* U  
} ; _Qd,VE 8u  
FxRXPt FK  
下面总的结构就有了: r;gP}H ?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y%cO#P@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2UadV_s+s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _MfD   
至此链式操作完美实现。 .C bGDZ  
1-VT}J(  
fly,-$K>LO  
七. 问题3 'q{733o  
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。 Vrp[r *V@E  
'C>U=cE7  
template < typename T1, typename T2 > ]R IVc3?;$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xf,5R9g/  
  { W?XizTW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G>z,#Xt  
} ,Em$!n  
.}`hCt08  
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: _*6v|Ed?  
k\7:{y@,  
template < typename T1, typename T2 > XDz5b.,  
struct result_2 ^^Jnv{)  
  { EKZVF`L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A6"Hk0Hf  
} ; }Je>;{&%  
:}q\tNY<  
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? \a|L/9%  
这个差事就留给了holder自己。 pq! %?m]  
    #"f' 7'TE  
N_DT7  
template < int Order > ZafboqsDL  
class holder; +R.N%_  
template <> MI#mAg<  
class holder < 1 > 5VE2@Fn}  
  { K :LL_,  
public : J5yidymrpW  
template < typename T > E4[}lX}  
  struct result_1 l]_=:)" ]  
  { )TmtSSS  
  typedef T & result; 3,eIB(  
} ; q4 k@l  
template < typename T1, typename T2 > P0GeZ02]  
  struct result_2 ,FQK;BU!lh  
  { NAr1[{^E,  
  typedef T1 & result; _GoVx=t   
} ; KL?)akk  
template < typename T > H+C6[W=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L;6.r3bL  
  { #AViM_u  
  return (T & )r; olYsT**'  
} V H^AcO  
template < typename T1, typename T2 > xN"Z1n7t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r':TMhzHq?  
  { :@3Wg3N  
  return (T1 & )r1; b1`r!B,  
} Rf"Mr:^  
} ; e}{U7xQm1  
$t =O:  
template <> 3f76kl(&  
class holder < 2 > KeBQH8A1N  
  { *nTU# U  
public : -9Ws=r0R  
template < typename T > &h~aChJ  
  struct result_1 MXvXVhCU  
  { ;%!m<S|%k  
  typedef T & result; [rY T  
} ; YJF#)TkF  
template < typename T1, typename T2 > !?FK We  
  struct result_2 1s7^uA$}6  
  { 2k -+^}r  
  typedef T2 & result; C!x/ ^gw  
} ; >'=MH2;  
template < typename T > %{5n1w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HgRwi It  
  { gn1(4 o  
  return (T & )r; l=P'B @,  
}  _^t-9  
template < typename T1, typename T2 > {G i h&N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GA3sRFZdQ  
  { `NNf&y)y  
  return (T2 & )r2; )Hw:E71h2  
} UWXm?v2j  
} ; 7"v$- Wy  
-w 6 "?  
yJ2B3i@T 4  
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> >。 4&X*pL2;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g /+oZU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WE!vSZ3R  
'c`jyn  
return l(i, j) = r(i, j); (?&=T.*^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;h/pnmhP  
2j&@ p>  
  return ( int & )i; >yK0iK{  
  return ( int & )j; =tdSq"jh  
最后执行i = j; m}Y0xV9  
可见,参数被正确的选择了。 fnu"*5bE  
sq0 PBEqq  
<G3&z#]#4  
uOi&G:=  
`S/wJ'c  
八. 中期总结 r.3KPiYK  
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: /.Jb0h[W1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *,WP,-0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gUax'^w;V;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U8QX46Br  
CnF |LTi  
iU2KEqCm  
LLAa1Wq  
~=n#}{/  
WMuD}s  
九. 简化 Mtm OUI&'  
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。 ^CT&0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yX/";Oe  
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: NY B[Zyp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 12`_;[37  
  +-*/&|^等 v> z@  
2. 返回引用。 P&A|PY,P  
  =,各种复合赋值等 pxINw>\Qv  
3. 返回固定类型。 30cd| S?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &XLD S=j  
4. 原样返回。 9uB(Mx(-:`  
  operator, wsfd8T4  
5. 返回解引用的类型。 \}]iS C.2  
  operator*(单目) |QZ 58)>  
6. 返回地址。 qv{o |g QB  
  operator&(单目) zsl,,gk9Y  
7. 下表访问返回类型。 aw $L$7b}  
  operator[] %:C ]7gQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r64u31.)  
  operator<<和operator>> ! T9]/H?  
Yxd X#3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -p,x&h,p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dKhA$f~  
C*6S@4k  
template < typename Left > ./-JbW  
struct value_return *JCQu0  
  { *wbZ;rfF  
template < typename T > .w? .ib(  
  struct result_1 2ef;NC.&n  
  { ,d,\-x-+/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =H5\$&xj4.  
} ; alFjc.~}  
gQWd&)'muf  
template < typename T1, typename T2 > q 2? X"!  
  struct result_2 6vzk\n  
  { \>/M .2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HRa@  
} ; rp34?/Nz  
} ; xycH~ ?  
Z+:D)L  
[Gr*,nVvB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y6HuN  
Bstk{&ew  
下面我们来剥离functor中的operator() x2VBm$>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WgR4Ix^L#  
*<V^2z$y_  
return l(t) op r(t)  3yS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ni CE\B~  
return op l(t) 4g _"ku  
return op l(t1, t2) Lm)\Z P+W  
return l(t) op 5MxL*DB=b  
return l(t1, t2) op @$@mqHI}  
return l(t)[r(t)] p#8W#t$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {==pZpyyh  
=(r* 5vd  
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: $6f\uuTU2"  
单目: return f(l(t), r(t)); D$k8^Vs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,\PVC@xJ  
双目: return f(l(t)); +*nGp5=^GE  
return f(l(t1, t2)); @!tVr3;N$  
下面就是f的实现,以operator/为例 9L eNe}9v  
v[k5.\No  
struct meta_divide \&xl{64  
  { J QKdW  
template < typename T1, typename T2 > V2&^!#=s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dG'SZ&<  
  { **_&i!dtL  
  return t1 / t2; ")#<y@Rv  
} ak:v3cQR  
} ; qztV,R T  
> 6CV4 L  
这个工作可以让宏来做: !3&kQpF  
8|1^|B(l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Eh8Pwt7C@  
template < typename T1, typename T2 > \ 2h~-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f?fKhu2  
以后可以直接用 >%b\yl%0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #G^A-yjn  
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 B~WtZ-%%E  
(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。。。) Dma.r  
`\$8`Zb;  
pNaiXu3  
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 Y0uvT7+[hi  
~.tvrx g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `d]Z)*9  
class unary_op : public Rettype \y Hen|%  
  { Q%=YM4;  
    Left l; $+= <(*  
public : T8J4C=?/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} haSM=;uPM  
Gy29MUF  
template < typename T > !R{R??  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n[+'OU[  
      { $ACx*e%  
      return FuncType::execute(l(t)); "l~Ci7& !a  
    } |cbd6e{!  
,32xcj}j)r  
    template < typename T1, typename T2 > U\<-mXv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T3J'fjY  
      { C9tb\?#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @|-OJ4[5  
    } Qc-(*}  
} ; ;6;H*Y0,|E  
8^ep/b&|  
lvSdY(8  
同样还可以申明一个binary_op *MM#Z?mP  
>=,ua u7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F#r#}.B='U  
class binary_op : public Rettype I`B'1"{  
  { iDb;_?  
    Left l; xp \S2@<  
Right r; u</8w&!  
public : L&2u[ml  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qk{'!Ii  
%HuyK  
template < typename T > f4t.f*#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Un=a fX?j  
      { Z| 6{T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,{}#8r`+*  
    } /I{R23o  
UGKaOol.  
    template < typename T1, typename T2 > ?bX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~5aE2w0K   
      { lJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8v_C5d\  
    } >9K//co"of  
} ; fib#CY  
*:"^[Ckc  
? 5|/ C  
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 2ypIq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 laREjN/\`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (|h:h(C  
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。 oVO.@M#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D,;\F,p  
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。。。 +++pI.>(*Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 649 !=  
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) 7k8n@39?  
下面是修改过的unary_op >IvBU M[Rt  
'imU `zeo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p]|LV)R n  
class unary_op *o?i:LE]  
  { Fz"ff4Bx [  
Left l; f05d ;  
  zmFws-+A  
public : :[7lTp   
Ej(2w Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h[Tk; h  
] f 7#N  
template < typename T >  -;c  
  struct result_1 6SEltm(  
  { yY=<'{!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c[(Pg%  
} ; n~r 9!m$<  
!vqC+o>@  
template < typename T1, typename T2 > Jbw!:x [  
  struct result_2 HkjEiU  
  { 'p}`i/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dk5|@?pe  
} ; Bq}x9C&<  
pdz'!I  
template < typename T1, typename T2 > %efGt6&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hcv u7uD  
  { 4br6$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U6j/BJT"  
} ^X1wI9V  
&d^=s iL  
template < typename T > %$X\"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &^QPkX@p  
  { AlX3Wv }  
  return OpClass::execute(lt(t)); :=!Mh}i  
} DdjCn`jqlf  
2<6j1D^jM  
} ; %v=!'?VT  
#+jUhxq  
zJl_ t0  
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 ,x#ztdvr  
好啦,现在才真正完美了。 McP.9v}H0_  
现在在picker里面就可以这么添加了: "sbBe73 m  
mnQ'X-q3iO  
template < typename Right > 4F#%f#"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gA:TL{X0  
  { bx;f`8SN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *o4%ul\3Y|  
} A~71i&  
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。 ZgYZwc&-  
'D6 bmz  
qo;)X0 N  
~[18q+,  
I,P!@  
十. bind J W"  
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。 uLW/f=7 L  
先来分析一下一段例子 )x\z@g  
$h[Yzl  
j$P I,`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Q2ZqAf^a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -u6#-}S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /bcY6b=:  
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。 eE3-t/=  
我们来写个简单的。 /$`;r2LG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e-6(F4  
对于函数对象类的版本: [m#NfA:h,  
xs1bxJ_R  
template < typename Func > kK?zVH-!  
struct functor_trait j#igu#MB*  
  { qx%jAs+~  
typedef typename Func::result_type result_type; ]P3[.$z  
} ; b(&] >z  
对于无参数函数的版本: xrI}3T  
-Bv 12ymLG  
template < typename Ret > bXvbddu)}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,}7_[b)&V  
  { 1uM/2sX  
typedef Ret result_type; l2/ @<0P  
} ; jgRCs.6  
对于单参数函数的版本: o;;,iHu*  
(,tHL  
template < typename Ret, typename V1 > chLeq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yQ-hnlzn~  
  { Wo3'd|Y~i  
typedef Ret result_type; n~%}Z[5D  
} ; <%?uYCD  
对于双参数函数的版本: Bbs 0v6&,  
[4gjC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z93nYY$`Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9[{sEg=C$e  
  { hAAUecx  
typedef Ret result_type; G"Pj6QUva  
} ; u}CG>^0C  
等等。。。 %EIUAG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ha>SZnKD{  
<9N4"d !A  
template < typename Func > 5"2@NL  
struct func_return =1Sy@MbH3  
  { MB O,\t.  
template < typename T > ;tr)=)q &  
  struct result_1 Rp4FXR jC  
  { gMay  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; npj5U/  
} ; Rp eBm#E2  
'FxYMSZS$  
template < typename T1, typename T2 > BvJ\x)  
  struct result_2 gvr]]}h:O  
  { .+uVgSN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j4vB`Gr]  
} ; S)Mby  
} ; Ij,Yuo  
I+~\ w N  
1>;6x^_h0S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ou!)1UFI  
eoL0^cZj  
template < typename Func, typename aPicker > ?\d5;%YSr  
class binder_1 PL!tk^;6-  
  { 3Tw%W0q  
Func fn; ](n69XX_  
aPicker pk; !ABLd|tP  
public : PHQcstW  
2<m Q,,j  
template < typename T > ' tSnH&c  
  struct result_1 Q'C 4pn@  
  { 1O4D+0@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vy r] x  
} ; w'XSb.\)_m  
x{j+}'9  
template < typename T1, typename T2 > ++gPv}:$X  
  struct result_2 ZR2\ dH*  
  { m&ZJqsZIL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R/rcXX7%  
} ; 9Q=>MOB-  
^T+<!k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} > XZg@?Iw  
^@Y9!G=  
template < typename T > &gJW6 <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kp.|gzA6  
  { i _8zjj7  
  return fn(pk(t)); k3 /4Bt G/  
} wvX"D0eVn  
template < typename T1, typename T2 > "V:XhBG?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9M nem*  
  { CP@o,v-  
  return fn(pk(t1, t2)); b sMC#xT  
} |&(H^<+Xp  
} ; o KlF5I  
TftOYY.hQ  
i(z+a6^@|  
一目了然不是么? iPz1eUj  
最后实现bind R'r|E_  
R rxRa[{Z  
^|r`"gOJ3  
template < typename Func, typename aPicker > zQ=aey%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t3 K>\ :  
  { 2-PI JO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PQQgDtiH  
} ?'T"?b<  
01-p `H+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q.<giBh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D8a)(wm  
5#P: "U  
十一. phoenix 2-p8rGI_F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .5Q5\qc=  
#qPV Qt  
for_each(v.begin(), v.end(), +$'e4EwqV  
( dPRtN@3  
do_ i4 P$wlO  
[ gp%tMT I1  
  cout << _1 <<   " , " Bk@bN~B4  
] |%n|[LP'  
.while_( -- _1), 3SmqXPOw  
cout << var( " \n " ) 7Zhli Y1  
) |_!PD$i-  
); {6ajsy5=  
B>1M$3`E  
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: 0H; "5  
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 R,uJK)m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Wnb)*pPP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: < JGYr 4V  
H+nr5!`kz  
Z=0iPy,m>  
template < typename Cond, typename Actor > {|G&W^`  
class do_while u|(aS^H=q  
  { -=@K %\\~5  
Cond cd; ><MGZ?-N  
Actor act; "pR $cS  
public : <<i=+ed8eP  
template < typename T > >qr=l,Hi  
  struct result_1 F>p%2II/  
  { hU |LFjc  
  typedef int result_type; }o~Tw?z-|  
} ; ,^Ex}Z  
))c*_n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :Xb*m85y  
:/ ~):tM  
template < typename T > v\J!yz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =#7s+d-  
  { C,V|TF.i2  
  do )tJL@Qo  
    { 77)OW $G  
  act(t); 3xc:Y> *`  
  } 0^-z?Kb<}  
  while (cd(t)); mm3zQ!2j.  
  return   0 ; =9#i<te  
} T]5U_AI@  
} ; O<gP)ZW~  
FA5k45w L  
T[`QO`\5O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V*0Y_T{_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {9y9Kr|(P:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 NHst7$Y<  
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。 >?H_A  
下面就是产生这个functor的类: :0i#=ODR  
wI|bBfd(  
jJiCF,m  
template < typename Actor > g`y/ _  
class do_while_actor eW<!^Aer  
  { E;ndw/GZjR  
Actor act; (\5<GCW-  
public : Lx|w~+k}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JI28}Cxs0  
{'cs![U  
template < typename Cond > FZ;Y vdX6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uOy\{5s8  
} ; }s8*QfK>  
EfMG(oI  
H{p[Ghp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +z{x 7  
最后,是那个do_  ."$=  
BN bb&]  
UFSEobhg&5  
class do_while_invoker O :5ldI  
  { 3?-V>-[G_  
public : LWp?U!N  
template < typename Actor > LGdf_M-f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0~LnnD N  
  { &q kl*#]  
  return do_while_actor < Actor > (act); wpPxEp/  
} c/,|[ t  
} do_; >rQ)|W=i  
[C*X k{e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G>?x-!9qcH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  F<XD^sO  
最后来说说怎么处理break和continue 0hEF$d6U  
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。 U^WQWa  
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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