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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9BBmw(M}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3/e.38m|  
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, $OkBg0  
RF4vtQC=  
-23w2Qt  
YdC6k?tzS  
  class filler &n}f?  
  { O#~yKqB  
public : /quc}"__  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gANuBWh8T  
} ;  J^5So  
e95Lo+:f  
O-GJ-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &LZn FR  
/saIs%(fU  
?5|>@>  
Pz|>"'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tla 5B_  
(G4at2YLd  
Ed,~1GanY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {19PL8B~}  
1&evG-#<:  
sRL`dEl4l  
>xYpNtEs  
二. 战前分析 m6&~HfwN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O/a4]r+_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]kRfB:4ED  
_] sn0rX  
1AfnzGvA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }mq6]ZrK  
  /* --------------------------------------------- */ dIa+K?INX  
vector < int *> vp( 10 ); xU>WEm2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (X1e5j>Ru  
/* --------------------------------------------- */ l%puHZ)t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5Y'qaIFR  
/* --------------------------------------------- */ n:\~'+$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xH(lm2kvT  
  /* --------------------------------------------- */ 9_rYBX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NAQAU *yP  
/* --------------------------------------------- */ #Z`q+@@ ]A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w?k>:,'[  
i6tf2oqO7  
o_Z5@F  
K&ZtRRDd  
看了之后,我们可以思考一些问题: .4M.y:F  
1._1, _2是什么? so)[59M7  
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。 &5spTMw8  
2._1 = 1是在做什么? ZQoU3AD;  
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。 AJ? r,!)  
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。 wh\}d4gN  
2"kLdD  
l7259Ro~  
三. 动工 _A5e{Gb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (vPN5F  
_jI,)sr4ic  
XQs1eP'{  
z Rl3KjET  
template < typename T > :W:K:lk  
class assignment lhz{1P]s  
  { qL&[K>2z  
T value; }Jve cRtg1  
public : W*4-.*U8a  
assignment( const T & v) : value(v) {} ox>^>wR*  
template < typename T2 > O=&0H|B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m!4ndO;0vh  
} ;  Ins`l  
)}]g] g  
S)k*?dQ##R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I<4Pur>"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gsv uE  
a 3b/e8c  
goRL1L,5  
{3p4:*}  
  class holder Av$^  
  { 7 60Y$/Wz  
public : ?m=N]!n  
template < typename T > #*uL)2nR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +p_CN*10H  
  { pb?c$n$u*  
  return assignment < T > (t); `PdQX.wN  
} NP#w +Qw  
} ; /k6MzFoid  
*{@Nq=fE  
c9'vDTE%~  
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:  &)Tdc  
OwUhdiG  
  static holder _1; dvx#q5f_S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }DE g-j,F  
B5VKs,g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ygS;$2m%2  
而不用手动写一个函数对象。 y$F'(b| )  
AGO+p(6d=g  
Ae^~Cz1qz  
Co_A/  
四. 问题分析 gQelD6c  
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。 ?|C2*?hZ+  
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。 H8^(GUhyp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @* jz o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e&F8m%t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vnt%XU,,Y  
5 +YH.4R  
五. 问题1:一致性 cLJ$M`e  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| C12Fl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %2/EaaR  
ksqQM  
struct holder `$<.pOm  
  { m 3hrb-  
  // 2K6qY)/_  
  template < typename T > 7Lc]HSZo,  
T &   operator ()( const T & r) const <X^@*79m  
  { 4 Y9`IgQ  
  return (T & )r; /cdC'g  
} |`,2ri*5A  
} ; UWJ8amA  
IH&|Tcf\  
这样的话assignment也必须相应改动: V`d,qn)i  
+wU@ynw  
template < typename Left, typename Right > F>6|3bOR  
class assignment Ugt/rf5n  
  { sPQQ"|wU  
Left l; [{,T.;'<j  
Right r; Apag{Z]^B  
public : L>NL:68yN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9r<J"%*Q  
template < typename T2 > "]x'PI 4J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y%aCMP9j~9  
} ; PfD.:amN7  
D~iz+{Q4  
同时,holder的operator=也需要改动: -1_)LO&H  
$q{!5-e  
template < typename T > e8!5 I,I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x7w4[QYw  
  { ")5":V~fN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Jbg/0|1  
} J26 VnK  
{n.PF8A5X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :$|HNeDO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9Cp-qA%t  
)5JFfp)#  
return l(rhs) = r; |?xN\O^#}  
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。 EIAc@$4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M,,bf[p$  
SrJGTuXg  
template < typename Tp > beGa#JH,  
class constant_t Rz/gtEP  
  { P[ck84F/  
  const Tp t; P {jbl!UD7  
public : {.|CdqwY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I@~QV@U  
template < typename T > v`x.)S1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _pG-qK  
  { qLG&WB  
  return t; RFcv^Xf  
} )}(^, Fo c  
} ; |O+H[;TB6  
) 7@ `ut  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +oML&g-g_  
下面就可以修改holder的operator=了 \fd v]f  
6OIte -c  
template < typename T > eA?RK.e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fb>?1i`RN  
  { FUb\e-Q=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y%^w:|f^  
} 5yo%$i8I  
k FD; i  
同时也要修改assignment的operator() ~&{S<Wl  
'ya{9EdlT  
template < typename T2 > H;LViP2K*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =zPCrEk0  
现在代码看起来就很一致了。 7"x;~X  
S Lj!v&'  
六. 问题2:链式操作 iB yf{I>+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pRpBhm;iJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 djG*YM\B  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  KC6.Fr{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }?i0  I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  `25yE/  
M h}m;NI  
template < typename T > w3_>VIZJl  
struct result_1 pa3{8x{9m  
  { OLGE!&!>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7U"g3 a)=  
} ; 2- h{N  
*#|&JIEsi  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 783,s_  
>T-u~i$s  
template < typename T > *n ]GsOOn  
struct   ref C2I_%nU Z1  
  { p%Vt#?q  
typedef T & reference; $( kF#  
} ; 9:|{6_Y  
template < typename T > #q$HQ&k  
struct   ref < T &> ZJJY8k `  
  { O _ gGf  
typedef T & reference; v{N`.~,^  
} ; pE0Sw}A:9  
2MIi=c:oqK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^ VyKd  
AeM^73t  
template < typename T > BwpqNQN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MKk\ u9  
  { B dfwa  
  return l(t) = r(t); RSRS wkC  
} 3jU&zw9  
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。 -d/ =5yxL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JFmC\  
pYEMmZ?L  
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  7xlkZF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X`K<>0.N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lrE5^;/s1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8/#A!Ww]  
最后的布局是: Pmx -8w  
                Add I$G['` XX/  
              /   \ gz9j&W.  
            Divide   5 JPHL#sKyz  
            /   \ z&\a:fJ&  
          _1     3 iWkWR"ys y  
似乎一切都解决了?不。 | YWD8 +  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 i1d'nxk6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 EME|k{W  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]s'as9s9  
Q3~H{)[Kq  
template < typename Right > Nh|uO?&C6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ; DR$iH-F  
Right & rt) const t{9GVLZ  
  { \V63qg[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g:@#@1rB6  
} oZgjQM$YP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h(dvZ= %  
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。 %wy.TN  
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。 h;"4+uw  
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。 ?l{nk5,?-Y  
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。 C{rcs'  
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? hi( ;;C9  
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: zC!t;*8a  
$h"\N$iSq  
template < class Action > 9cF[seE"0  
class picker : public Action 8TKnL\aar  
  {  V}CG:9;  
public : cuI TY^6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K69'6?#  
  // all the operator overloaded /,yd+wcW#  
} ;  mq.`X:e  
C< tl/NC  
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。 bAqA1y3=  
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: p]TAELy  
2%m BK  
template < typename Right > 2/^3WY1U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const </z Eg3F\  
  { #c!lS<z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 03Ycf'W  
} (L&d!$,Dv  
bI1N@=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {!L~@r  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9Y9GwL]T  
:5<UkN)R(  
template < typename T >   struct picker_maker #;yZ  
  { #;e:A8IQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6bC3O4Rw  
} ; x 9fip-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  }my`K  
  { S,UDezxg  
typedef picker < T > result; b4kgFA  
} ; a1lh-2x X  
T8$y[W-c  
下面总的结构就有了: A;M'LM-M  
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。 u6JM]kR  
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。 V)25$aKW7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }Sv:`9=  
至此链式操作完美实现。 Y$_B1_  
#\OA)`U  
~f98#43  
七. 问题3 aW7^d'ZZ\  
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。 /U9"wvg  
f]CXu3w(J  
template < typename T1, typename T2 > VTE .^EK!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;e*!S}C,  
  { 7!E,V:bt'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); } q8ASYNc  
} zrb}_  
Q![@c   
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: 8d'0N  
W'TZ%K) I  
template < typename T1, typename T2 > 6i/(5 nQ  
struct result_2 26h21Z16q  
  { b ]KBgZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R\[e!g*I  
} ; ~4'$yWG  
;i+jJ4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3!]rmZ-W  
这个差事就留给了holder自己。 (GfZ*  
    =Xr.'(U  
KZf+MSq? B  
template < int Order > Q~Wqy~tS  
class holder; s$j,9uRr  
template <> InI$:kJ  
class holder < 1 > ww1[rCh\+  
  { :V||c5B+  
public : d2$IH#~9B  
template < typename T > OneY_<*a<  
  struct result_1 Q=$2c[Uk  
  { J|73.&B  
  typedef T & result; >hIu2jm  
} ; &};zvo~P.  
template < typename T1, typename T2 > +N U G  
  struct result_2 X &H"51  
  { 5{,<j\#L  
  typedef T1 & result; W"{N Bi  
} ; 8quaXVj^a  
template < typename T > !4+<<(B=E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'I;zJ`Trd  
  { $XH^~i;  
  return (T & )r; Eu3E-K@y  
} ");a3hD  
template < typename T1, typename T2 > `R^gU]Z,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $6IJ P\  
  { Nh +H9  
  return (T1 & )r1; 5z)~\;[ -  
} %WS+(0*1  
} ; JBZ@'8eqi]  
[:*)XeRK  
template <> _+MJ%'>S  
class holder < 2 > GM<9p_ B  
  { mt.))#1  
public : Y'X%Aw;`  
template < typename T > HGg@ _9tW  
  struct result_1 )4;`^]F  
  { 0"z9Q\{}  
  typedef T & result; ,V}WM%Km  
} ; qH_Dc=~la  
template < typename T1, typename T2 > "m>81-0  
  struct result_2  Vxt+]5X  
  { (QB2T2x  
  typedef T2 & result; MolgwVd  
} ; )+Pus~w  
template < typename T > 5"H=zJ=r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \~wMfP8  
  { $ocdI5  
  return (T & )r; G3v5KmT  
} F:DrX_O%  
template < typename T1, typename T2 > _)-o1`*-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,/unhfs1q  
  { DtnEi4h,  
  return (T2 & )r2; ],].zlN  
} \'j|BJ~L f  
} ; -UT}/:a  
O#r%>;3*  
;dhQN }7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &%Tj/Qx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,R|BG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 93hxSRw  
0{SL&<&  
return l(i, j) = r(i, j); 1h5 Akq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C7AUsYM  
}(u ol  
  return ( int & )i; e96k{C`j0  
  return ( int & )j; _SkLYL!=9  
最后执行i = j; akQ7K  
可见,参数被正确的选择了。 }ad|g6i`  
[Vt\$  
8dhUBJ0_  
v &+R^iLE  
i}?>g-(  
八. 中期总结 QmIBaMI#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /a o5FL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U/BR*Zn]*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :M5l*sIO2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zx7{U8*`<  
&kw@,];4Z  
&+R?_Ooibk  
ehY5!D1Q  
[0 e_*  
[ikOb8 G#  
九. 简化 xId.GWY1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Rx}Gz$   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vr^qWn  
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: ,Y48[_ymm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Du){rVY^d  
  +-*/&|^等 sx<%2  
2. 返回引用。 `P ,d$H "  
  =,各种复合赋值等 PFK  '$  
3. 返回固定类型。 WuW^GC{7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g=o4Q< #^y  
4. 原样返回。 po7qmLq  
  operator, v*yuE5{  
5. 返回解引用的类型。 #3d(M  
  operator*(单目) sp`Dvqx0  
6. 返回地址。 " 2Dngw  
  operator&(单目) FxtI"g\0  
7. 下表访问返回类型。 POR\e|hRT]  
  operator[] L j$;:/G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \nqS+on]  
  operator<<和operator>> 0qT%!ku&  
?G&ikxl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c[Zje7 @  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~F7gP{r  
iG?[<1~  
template < typename Left > C"enpc_C/  
struct value_return }:#P)8/v>%  
  { >-{Hyx  
template < typename T > !0E&@X:-  
  struct result_1 WOf 4o  
  { ]M'=^32  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L&OwPd  
} ; 61 ~upQaR  
g$o&Udgs  
template < typename T1, typename T2 > ;6hOx(>`=  
  struct result_2 2)~> R  
  { 2dgd~   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !5?<% *  
} ; *_g$MI  
} ; YT8F#t8  
c6/=Gq{.  
sUm'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W+1^4::+  
r!{Up7uL  
下面我们来剥离functor中的operator() FU<Jp3<%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >i-"<&#jG  
dGTsc/$  
return l(t) op r(t) 8e"gW >f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /vb`H>P  
return op l(t) G9@0@2aY8  
return op l(t1, t2) @AuO`I@p=  
return l(t) op ?b5 ^  
return l(t1, t2) op <_KIK  
return l(t)[r(t)] xi; `ecqS<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k.15CA`  
#yvGK:F  
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: eQvg7aO;  
单目: return f(l(t), r(t)); w:l V"]1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?@ $r  
双目: return f(l(t)); e64^ChCoV  
return f(l(t1, t2)); fLAw12;^  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;P&OX5~V  
E q+_&Wk  
struct meta_divide 7i1q wRv  
  { 7 x?<*T  
template < typename T1, typename T2 > |IUWF%~^$+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U|j`e5)  
  { "8zDbdK  
  return t1 / t2; ^L&iR0  
} jOD?|tK&  
} ; ib791  
_2 osV[e  
这个工作可以让宏来做: wo 5   
SOvF[,+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dN[\xVcj  
template < typename T1, typename T2 > \ 1 I",L&S1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ef13Q]9|  
以后可以直接用 U\!X,a*ts{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CQDkFQq-dq  
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 -1ub^feJ,  
(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。。。) n>U5R_T  
2jCfT>`3  
KdbHyg<4  
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 H~z`]5CN  
,izO{@We2{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6Sn.I1Wy  
class unary_op : public Rettype r0 uwPf  
  { NSA-}2$  
    Left l; Tc3yS(aq  
public : ^\,E&=/}M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K@w{"7}  
{3vNPQJ  
template < typename T > fL7xq$K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0%I=d  
      { pIKPXqA  
      return FuncType::execute(l(t)); ,U dVNA  
    } x.R4% Z  
GF=g<H M  
    template < typename T1, typename T2 > /fV;^=:8c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0h7r&t%YsV  
      { ,L'zRyP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r1RM  
    } 5bpEYW+  
} ; R<N ]B  
0>Z_*U~6  
*% @h(js  
同样还可以申明一个binary_op =+d?x 56  
2*#|Nj=^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4d;8`66O  
class binary_op : public Rettype e6RPIg  
  { C8i^P}y  
    Left l; G+\GaY[  
Right r; 0'?L#K  
public : rguCp}r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $z*'fXg  
T0rG M  
template < typename T > WaR`Kp+>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %FIE\9  
      { _b;{_g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y7Df_|Z  
    } N_[*H  
e'D&8z_;  
    template < typename T1, typename T2 > I"7u2"@-8j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bhlG,NTP  
      {  l"]}Ts#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y:qUn!3  
    } 7o5BXF  
} ; V[vl!XM  
s#=7IH30  
hSyql  
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 #],&>n7'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {o`] I>gb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d <JM36j?  
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。 I83<r9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6ar   
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。。。 x39<6_?G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l3F6AlPql  
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) Jz *;q~  
下面是修改过的unary_op \7'{g@C(  
$aXer:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U2s /2 [.  
class unary_op G,Azm }+  
  { +pn N!:q  
Left l; =h73s0 ]  
  F;0}x;:>  
public : s>n)B^64W  
Ng>h"H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WWHoi{ q  
?R.j^ S^  
template < typename T > @A ^;jk  
  struct result_1 k-OPU ,  
  { 2'MZ s]??w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ffta](Z;  
} ; ,>+p-M8ZL  
WKa~[j|-K  
template < typename T1, typename T2 > L"Olwwmk  
  struct result_2 8k1Dj1@0z  
  { mk+B9?;cF-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *CTlOy  
} ; (|1A?@sJ#h  
nq8C'Fo!6T  
template < typename T1, typename T2 > 2Gaa(rJ5o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VUR|OV%  
  { |02gupqqi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i|*)I:SHU  
} 1 \6D '/G  
KE3;V2Ym f  
template < typename T > eHNyNVz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \%N!5>cZ{  
  { qfRH5)k  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5 -RsnF  
} 6h,(wo3Y  
RMWHN:9  
} ;   =`s!;  
p hzKm9  
!Bq3Z?xA}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug cI?8RF(;  
好啦,现在才真正完美了。 +jnJ|h({  
现在在picker里面就可以这么添加了: JKmIvZ)8  
r{I% \R!@  
template < typename Right > oij}'|/Jc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .qZ~_xkd  
  { '|p$)yx2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "J8vjr1/  
} 0Bi.6r  
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。  e5*hE  
7f!YoW;1  
^mO~ W!"  
V"G*N<q  
WQL\y3f5  
十. bind S<@7_I  
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。 3! oi+_  
先来分析一下一段例子 dD|OSB7 I7  
^pF&` 2eD  
QD*35Y!d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [dIXR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =Bhe'.]QSx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fd<:_f]v  
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。 'yG4 LF  
我们来写个简单的。 o{q{!7DH@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k" PayyAC  
对于函数对象类的版本: 5T2CISmu  
``\i58K{e  
template < typename Func > 4\u1TYR  
struct functor_trait q[W 0 N >  
  { @ H7d_S  
typedef typename Func::result_type result_type; F{~{Lthc  
} ; ,UGRrS  
对于无参数函数的版本: %r}{hq4  
bITPQ7+  
template < typename Ret > KZ ;k)O.Ov  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :AF =<X*5  
  { ;=; 9tX  
typedef Ret result_type; {rH@gz|@i  
} ; :LRYYw  
对于单参数函数的版本:  SVs_dG$  
6NM:DI\%  
template < typename Ret, typename V1 > !y:v LB#q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q?DTMKx  
  { v}O30wE  
typedef Ret result_type; 'o+L41  
} ; ^l=!JP=M=  
对于双参数函数的版本: }v!$dr,j '  
Vjp1RWb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vV6I0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jW3!6*93  
  { Xr$J9*Jk-  
typedef Ret result_type; eWtZ]kB  
} ; -vR5BMy=  
等等。。。 UT=tT )4b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b8"?VS5-"  
LO khjHR  
template < typename Func > dx &'fe*?  
struct func_return L>W'LNXCv  
  { n%C>E.Tq  
template < typename T > NS%xTLow-  
  struct result_1 IE&!YP(U(  
  { Vp*KfS]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F6OpN "UM'  
} ; E2@65b$  
Q<'nE  
template < typename T1, typename T2 > 3U.88{y  
  struct result_2 &U raUl  
  { oe |)oTv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =2zJ3&9  
} ; hp* /#D  
} ; E.ly#2?  
M/ni6%x  
Jz.NHiLct1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v~V5`%  
Vq5k+3W+  
template < typename Func, typename aPicker > s(%oTKjt  
class binder_1 t.&Od;\[/  
  { Hl/ QnI!  
Func fn; BuWHX>H  
aPicker pk; C8e !H  
public : 9S7 kUl{  
5rRN-  
template < typename T > h[1MtmNw  
  struct result_1 [}/LD3  
  { u7\J\r4,+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /#-C4"|  
} ; R)z4n  
7X q,z  
template < typename T1, typename T2 > #Jn_c0  
  struct result_2 ?R Oqn6k&c  
  { Wi2WRJdyu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  , ^;)<[  
} ; =aA+~/~8%  
=aj/,Q]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X*39c b(b  
Mjfx~I27  
template < typename T > ~Ro9u p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F\AX :  
  { 4.h=&jz&  
  return fn(pk(t)); H]p!\H  
} , GY h9  
template < typename T1, typename T2 > 3k# /{Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }YMy6eW4  
  { t!x5fNo)  
  return fn(pk(t1, t2)); y[\VUzD*'  
} m&\h4$[kql  
} ; sqJSSNt  
\ 3?LqJ  
U,gti,IX^  
一目了然不是么? P h}|dGb  
最后实现bind %D8ZO0J7H  
7L@K _ZJ  
.k9{Yv0  
template < typename Func, typename aPicker > 7J|VD#DE$Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0-|byAh  
  { \B 0ywN?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;3: q?&  
} H(2]7dRS%  
Xn,v]$M!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \X&H;xnC5  
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。 6290ZNvr  
7#U^Dx\yh  
十一. phoenix mG`e3X6@-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $Y_i4(  
1jPJw3"3h  
for_each(v.begin(), v.end(), &S]@Ot<z  
( F;[T#N:~  
do_ 7.@TK&  
[ 8 <7GdCME  
  cout << _1 <<   " , " YoLx>8  
] D3^7y.u<)  
.while_( -- _1), 'XofD}dm  
cout << var( " \n " ) I_%a{$Gjl  
) 4*mS y  
); 6{+{lBm=y  
_5m#2u51i  
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'fT=v)  
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 DUe&r,(4O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E)7F\w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \, &co  
Nl9I*x^e  
7&"n`@(.!  
template < typename Cond, typename Actor > WN5`;{\  
class do_while bi&*9K0  
  { HXYRH  
Cond cd; 0zCw>wBPW  
Actor act; 3g~^[&|i  
public : w TGb d  
template < typename T > ]f: v,a  
  struct result_1 HU-QDp%*r7  
  { xIGfM>uq  
  typedef int result_type; ''^Y>k  
} ; "/6:6`J  
=w5O&(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U_$qi  
@~"an qT`  
template < typename T > hf<^/@^tK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mVsIAC$}8  
  { drd/jH&  
  do )r z+'|,  
    { /c-r  
  act(t); >,gvb5  
  } =rQP[ICs!  
  while (cd(t)); -}4NT{E  
  return   0 ; pge++Di  
} ?@t  d  
} ; pD2<fP_  
2gjGeM  
z rv#Xa!O\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^6P3%  
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。 6ubL1K  
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。 fr}Eaa-{^  
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。 X_G| hx  
下面就是产生这个functor的类: j:&4-K};Z`  
I3:[= ,5  
(?kl$~&|  
template < typename Actor > <zy,5IlD  
class do_while_actor }Jh: 8BNuP  
  { Xy5s^82?  
Actor act; #:|+XLL  
public : {d%&zvJnD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9W>Y#V~|v!  
-l-E_6|/W  
template < typename Cond > u!U"N*Y"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -MugnB6  
} ; u=NS sTP&  
:!f(F9  
q$.{j"cZV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dg7=X{=9jv  
最后,是那个do_ KZ e)K_1[  
tYqs~B3  
I.@hW>k  
class do_while_invoker A[dvEb;r  
  {  \^K&vW;  
public : ORWm C!  
template < typename Actor > &G>(9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [;oCYb$9  
  {  ,chf~-d  
  return do_while_actor < Actor > (act); dj&}Gedy  
} ZC 4*{  
} do_; iH2n.M "  
m&0"<V!H/B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l\!-2 T6Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LFp]7Dq  
最后来说说怎么处理break和continue }Y1>(U  
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。 /_-;zL  
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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