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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |HiE@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K[I=6  
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, yZ0-wI  
g!g#]9j  
jD$,.AVvz  
"@e3EX7h  
  class filler =_.l8IYX$%  
  { dN$0OS`s[  
public : e>} s;H,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .[]r}[lU  
} ; X&tF;<m^  
7-bd9uVK  
F&!6jv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: B~1 _28\  
H4WP~(__  
Q:2>}QgX}  
/C:Y94B-z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u 1>2v  
wT6"U$cV  
pj\u9 L_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 du<tGsy  
[g7L&`f9  
g;H=6JeG/  
Lu?C-$a C  
二. 战前分析 .p<:II:6  
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。 nD_GL  
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 |U:k,YH  
r<9Iof4  
j@n)kPo,1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k$4y9{  
  /* --------------------------------------------- */ Z+*9#!?J  
vector < int *> vp( 10 ); 9g9HlB&Ze  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xpr?Kgz  
/* --------------------------------------------- */ Y xr>"KH6a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T:27r8"Rh  
/* --------------------------------------------- */ OV1_|##LC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0z`a1 %U  
  /* --------------------------------------------- */ 0!4Ts3qn1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LK{*sHi$  
/* --------------------------------------------- */ sQYkQ81  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a!zz6/q[  
D#_3^Kiawj  
2~Kgv|09  
cVXLKO  
看了之后,我们可以思考一些问题: @CpfP;*{w`  
1._1, _2是什么? JB%',J  
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。 h0(BO*cy  
2._1 = 1是在做什么? fe\mL mK9  
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。 d2*fLEsF  
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。 X:A^<L ~  
L ^r#o-H<  
GB23\Yv  
三. 动工 >@U*~Nz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] ]u s %  
1auIR/=-  
iW)8j 8  
n4O]8C'lW9  
template < typename T > y%&q/tk  
class assignment S 8kCp;  
  { bHY=x}Hv  
T value; }fp-pe69z  
public : (o 5s"b  
assignment( const T & v) : value(v) {} EuEZ D +  
template < typename T2 > =rMUov h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9e<.lb^tP  
} ; NpE*fR')  
IB(6+n,6s  
d?y4GkK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zG }@0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?qmRbDI  
"H=6j)Cb  
0CWvYC%e  
6gL #C&  
  class holder C(eTR1  
  { a4m n*,  
public : JYMiLph<  
template < typename T > I5X|(0es  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ny]?I  
  { :,3C 0T3r  
  return assignment < T > (t); =-0/k;^  
} EGGWrl}1  
} ; xzdf^Ce  
GF"hx`zyJ  
]{sU&GqBLe  
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: =Z{O<xw'  
|T<_5Ik  
  static holder _1; c/:b.>W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~Zun&b)S  
5-FQMXgThc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Sle#nw3  
而不用手动写一个函数对象。 sZ3KT&  
hXcyoZ8  
OyU5DoDz1  
J-[,KME_^  
四. 问题分析 l?E{YQq]  
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。 H[NSqu.s  
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!e vm;A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ntu5{L'8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v3*_9e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D.r<QO~6B  
2+RUTOv/d  
五. 问题1:一致性 VRVO-Sk  
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?| |O{m2Fi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 272q1~&  
F6LH $C  
struct holder -zCH**y%1  
  { w0[6t#$F  
  // ZFA`s qT  
  template < typename T > *2ZjE!A  
T &   operator ()( const T & r) const N&.H|5  
  { `:ArT}F  
  return (T & )r; $r^GE  
} O n8v//=&  
} ; 48J@C vU  
>>QY'1Eu  
这样的话assignment也必须相应改动: T tfo^ksw  
xI{)6t$`  
template < typename Left, typename Right > 55G+;  
class assignment UZWioxsKr+  
  { :W"~ {~#?  
Left l; ?3/qz(bM  
Right r; Je';9(ZK  
public : gl~ecc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Z< 1  
template < typename T2 > rbul8(1h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z@yW bjE7Z  
} ; 3>3Kwc~E  
99]R$eT8  
同时,holder的operator=也需要改动: \/93Dz  
0^v`T%|fTX  
template < typename T > kc2 PoJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lt2u,9  
  { kT|dUw9G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \9.bt:k@OT  
} ru'F6?d  
9-sw!tKx  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gx-2v|pZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AL[KpY  
Tg7an&#  
return l(rhs) = r; FX;QG94!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 O 5!7'RZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _;W.q7 b]  
{k(g]#pP  
template < typename Tp > hMa]B*o/-  
class constant_t y>S.?H:P  
  { W}nlRbN?  
  const Tp t;  50"pbzW  
public : dSLU>E3g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;Y)w@bNt@  
template < typename T > &PL8|w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !:)s"|=  
  { 3 D6RLu  
  return t; Zj_b>O-V  
} # '=a=8-$  
} ; jY  &k  
XUrXnz|>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PG2:~$L0  
下面就可以修改holder的operator=了 (|F*vP'  
'"`IC\N^  
template < typename T > R1Pk TZP&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )tG\vk=@  
  { NxfOF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *=) cQeJ  
} E!;SL|lj.  
XYQ/^SI!:  
同时也要修改assignment的operator() wDw[RW3  
N[?N5~jG  
template < typename T2 > OwuE~K7b{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aasoW\UG  
现在代码看起来就很一致了。 |Yx~;q:  
L]yS[UN$  
六. 问题2:链式操作 {GvJZ!,RCg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SfA\}@3  
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。 \ S_Ou   
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。 G3t xj  
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。 }#3V+X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B)$| vK=  
S&e0u%8mc  
template < typename T > I) rCd/  
struct result_1 e4-@ f%5  
  { r`$OO,W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ht|z<XJ  
} ; T=<@]$?  
'-QwssE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 02Y]`CXj  
~Cbc<[}  
template < typename T > AJt+p&I[J  
struct   ref `K*Q5n  
  { T _r:4JS  
typedef T & reference; oVnvO iAc  
} ; 60P<4  
template < typename T > "33Fv9C#bK  
struct   ref < T &> 0Vj4+2?L5;  
  { D{!6Y*d6&s  
typedef T & reference; phQU D  
} ; EJj.1/]|r  
5]~'_V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -M~8{buxv  
,aOl_o -&  
template < typename T > _> f`!PlB|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a Ve'ry  
  { N1Ng^aY0  
  return l(t) = r(t); Ha(c'\T (\  
} dW_KU}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 d^@dzNv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I?]ohG K  
@#<D ^"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Q`~jw>x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^pxX]G]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7X`l&7IXP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bW$,?8(  
最后的布局是: )}g(b=  
                Add *RDn0d[  
              /   \ 2SD`OABf#  
            Divide   5 Ut*`:]la  
            /   \ tankR9(o  
          _1     3 [O$Wa:< 0x  
似乎一切都解决了?不。 VdPtPq1  
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。 ?OId\'q  
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。 t\?ik6  
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: mGtdO/C#B  
FFl!\y*0z  
template < typename Right > cIUHa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \}+_Fo/  
Right & rt) const EtJHR  
  { Ua<5U5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @V(*65b2  
} B+Rm>^CBm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^tqzq0  
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。 @u.58H& }R  
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。 WeJl4wF  
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。 ` w=>I  
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。 cT<1V!L4  
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? %huRsQ %}  
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: +Um( h-;  
*e<[SZzYZ  
template < class Action > //*fSF   
class picker : public Action T{Gj+7bQ~  
  { !_"@^?,q  
public : 9l|@v=gw.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6TYY UM"&  
  // all the operator overloaded b $'FvZbk  
} ; ydFD!mO  
VA WF3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dOa+(fMe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: RtGWG*v4]  
u0 P|0\  
template < typename Right > bmJ5MF]_fG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _|iSF2f,X  
  { KmMzH`t}`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1=t>HQ  
} RdWRWxTn8+  
d^ Inb!%w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u_hD}V^x4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 b+,' ;bW  
Mxe}B'  
template < typename T >   struct picker_maker 5G::wuxk  
  { S-P/+K6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U(a#@K !H  
} ; .+qQYDE w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Fa?~0H/DL  
  {  RwKdxK+;  
typedef picker < T > result; Mc=$/ o  
} ; OJ,`  
uPhK3nCGo  
下面总的结构就有了: 6tB+JF  
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。 T3~k>"W  
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。 FR$:"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4P'*umJi  
至此链式操作完美实现。 H+1-]'g`  
>go,K{cK6  
jB`,u|FG  
七. 问题3 wr5AG<%(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t=|evOz]  
9zZr^{lUl  
template < typename T1, typename T2 > U@g4w!$r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )+l\w3^6  
  { nKS7Q1+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B{|8#jqY  
} o1Ph~|s*8  
e]`[yf  
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: G.rrv  
XR+Y=R  
template < typename T1, typename T2 > Kw -gojZ  
struct result_2 p qfUW+>  
  { Y -pzy']4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .JYaH?  
} ; }B8IBveu  
kB3H="3[[  
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? m4aB*6<lq  
这个差事就留给了holder自己。 ZZ k=E4aae  
    >{N9kW Y  
Kh,V.+7k  
template < int Order > J]v%q,"  
class holder; aIJt0;  
template <> ~5_Ad\n9  
class holder < 1 > pv*,gSS  
  { Y'yH;M z  
public : DKne'3pH  
template < typename T > hakKs.U|[  
  struct result_1 vu|n<  
  { ^c<ucv6.  
  typedef T & result; wLmhy,  
} ; "7!;KHc  
template < typename T1, typename T2 > 5Y.vJz  
  struct result_2 V@Rrn <l  
  { E^QlJ8  
  typedef T1 & result; #OIcLEn%  
} ; aEM%R<e  
template < typename T > s}j{#xT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A9f)tqbc  
  { u xW~uEh  
  return (T & )r; Z9MdD>uwi  
} %C$% !C  
template < typename T1, typename T2 > r YogW!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &0='r;*i  
  { 3|WWo1  
  return (T1 & )r1; 74H)|Dkx  
} %70~M_  
} ; L%BNz3:Dt  
PUF/#ck  
template <> _&N2'hG=sn  
class holder < 2 > L$9 . 8W  
  { B-.gI4xa  
public : AmaT0tzJC  
template < typename T > ]e^c=O`$  
  struct result_1 }R1< 0~g  
  { s>0't  
  typedef T & result; )f}YW/'  
} ; $>GgB`  
template < typename T1, typename T2 > ,8:(OB|a  
  struct result_2 V^JV4 `o  
  { Z3{>yYR+  
  typedef T2 & result; ~Q?a|mV,  
} ; /4c\K-Z;  
template < typename T > `&KwtvkdI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X}tVmO?  
  { K%"5ImM  
  return (T & )r; ~V&aUDO>/  
} vg D77  
template < typename T1, typename T2 > 99}(~B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0/!dUWdKH  
  { 4"{ooy^Q  
  return (T2 & )r2; <1FC%f/  
} }D7I3]2>   
} ; D$bIo "  
@c<3b2  
RnhL< Ywu  
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> >。 kD*2~Z?;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (>VX-Y/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sA'6ty  
)6+eNsxMlC  
return l(i, j) = r(i, j); 11<Qxu$rL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {jYOs l  
!OA]s%u  
  return ( int & )i; g{8,Wx,,  
  return ( int & )j; %7"X(Ts7B  
最后执行i = j; "kMguK}c  
可见,参数被正确的选择了。 um4yF*3b9  
cgm81+[%r  
eU<]o< \Qo  
Ttxqf:OMf  
7RUofcax  
八. 中期总结 Xb{ [c+.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >p.O0G gg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J(c{y]`J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZCB_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4g : >[q  
^@qvl%j  
u>TZt]h8  
7VMvF/ap]u  
i?fOK_d  
Hm$=h>rY9[  
九. 简化 _io+YzS  
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。 q|Qk2M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =$nB/K,8AX  
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: R}lsnX<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hir4ZO%Zt  
  +-*/&|^等 /c2w/+ _  
2. 返回引用。 [1F* bI  
  =,各种复合赋值等 +"8,Mh  
3. 返回固定类型。 tQ H+)*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'B@e8S) y  
4. 原样返回。 *e-A6S h  
  operator, JaK}|  
5. 返回解引用的类型。 ,4ei2`wV  
  operator*(单目) !"<MsoY@  
6. 返回地址。 ~ug= {b  
  operator&(单目) w9o^s5n  
7. 下表访问返回类型。 2n `S5(V  
  operator[] VY)9|JJCO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1qf!DMcdZ  
  operator<<和operator>> %-<'QYYP  
l'\pk<V  
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。 55;g1o}}f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '3<fsK=  
$dA-2e1 0  
template < typename Left > F$^Su<w5l  
struct value_return D<V~f B  
  { LrAT Sq@  
template < typename T > L~I hsiB  
  struct result_1 e'=MQ,EWd  
  { 5vw{b?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jq+A-T}@  
} ; $d,0=Ci  
lhtZaU~V  
template < typename T1, typename T2 > c wOJy >  
  struct result_2 $*kxTiG!7  
  { 6<$Odd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ND5`Q"k   
} ; c7M%xGrP  
} ; _z54Ycr4H  
C#H:-Q&  
i| ZceX/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >5j<4ShW  
zcva-ze:;  
下面我们来剥离functor中的operator() '&sE=.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (XXheC  
^k Cn*&  
return l(t) op r(t) |QMhMGjV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V=lfl1Ev0J  
return op l(t) *b xzCI7b  
return op l(t1, t2) > ]8a3x  
return l(t) op "3<da*D1  
return l(t1, t2) op Zr-U&9.`  
return l(t)[r(t)] JR@.R ,rII  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j~FD{%4N  
~j-cS J3  
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: #Jna6  
单目: return f(l(t), r(t)); HmZ{L +"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uio@r^Xz  
双目: return f(l(t)); l/Vo-#  
return f(l(t1, t2)); @]![o %  
下面就是f的实现,以operator/为例 bcAvM;  
\'M3|w`f  
struct meta_divide ~u.T-0F  
  { .S%0   
template < typename T1, typename T2 > JkGnKm9G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;A'":vXmc  
  { Fh*j#*oe  
  return t1 / t2; f}L*uw  
} 0jzbG]pc:E  
} ; _ z;q9&J)  
(?H0+zws^  
这个工作可以让宏来做: #BQ.R,  
7Su#Je]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [y0O{,lI  
template < typename T1, typename T2 > \ Q0\0f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [j"9rO" +  
以后可以直接用 {VP$J"\e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >5wx+n)/)  
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 gZEi]/8_  
(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。。。) kEO7PK/  
fS:1^A2,  
Y $u9%0q|?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 87WBM;$&s  
tV9L D>3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U#n#7G6fRp  
class unary_op : public Rettype zFQ&5@43  
  { $o+5/c?|  
    Left l; c!hwmy;  
public : Jjl%R[mI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `+#G+Vu5  
JxjI]SF02  
template < typename T > @R m-CWa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !vn1v)6  
      { efG6v  
      return FuncType::execute(l(t)); n}mR~YqD  
    } 1 ^g t1o  
rtQHWRUn  
    template < typename T1, typename T2 > CU:o*;jP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0e[d=)XG  
      { z^nvMTC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <e%F^#y_  
    } f&4,?E;6%  
} ; -;;Z 'NM;8  
zu2HH<E  
( #Z`  
同样还可以申明一个binary_op B`$L'  
U"f ??y%)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `N/RHb%  
class binary_op : public Rettype 6+K_Z\  
  { ]=73-ywn]  
    Left l; nsb4S {  
Right r; I1U7.CT  
public : 6 fz}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RQW6N??C  
5~XN>>hp  
template < typename T > ":Edu,6O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xl |1YX1&m  
      { ExHAY|UA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XH7xT@  
    } BsZ{|,oQnZ  
9^F2$+T[:  
    template < typename T1, typename T2 > 8 iC:xcN3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2WvN2" f3  
      { w'7R4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +~sd"v6  
    } I-NN29Sk  
} ; _ia!mT <  
$\a5&1rl  
T:asm1BC[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  17g^ALs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  1;eX&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cup@TET35  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V_U'P>_I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M~6@20$oW  
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。。。 O$ !* %TL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !wLg67X$ -  
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) Lb=W;9;  
下面是修改过的unary_op RBGlzk  
-qV{WZHp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FdOFE.l  
class unary_op X7*`  
  { gd@p|PsS^  
Left l; "L& k)J  
  #6S75{rnW"  
public : o5Rz%k#h  
^%oUmwP<$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VFD%h }  
MN;/*t  
template < typename T > -[#n+`M  
  struct result_1 ~bA,GfSn0  
  { eo#^L}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SjcL#S($&Y  
} ; BZ+-p5]-  
w3*-^: ?j  
template < typename T1, typename T2 > \X}8 q  
  struct result_2 S9Y[4*//  
  { YwT-T,oD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5a8>g [2U  
} ; \Xg?Ug*9w  
y)J(K*x/$  
template < typename T1, typename T2 > wod/&!)]A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =F%RLpNU4  
  { 2O""4_G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M7y|EB))  
} )xl6,bq3  
f!GHEhQ9  
template < typename T > F#q&(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Db03Nk>#  
  { \ a-CN>  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fq,N  
} o#i ]"  
nf%4sIQ*x  
} ; 7$T8&Mh  
&&RA4  
z)L}ECZh9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -]"T^w ib  
好啦,现在才真正完美了。 U1m\\<,  
现在在picker里面就可以这么添加了: }#N]0I)JI  
o$bUY7_  
template < typename Right > _3^y|_!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I^0 t2[M  
  { pz}mF D&[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #+sF`qR,  
} 0'ZYO.y  
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。 mc@M,2@D  
4Z%Y"PL(K  
X.J  
/#q")4Mf  
|+ 7f2C  
十. bind Q)6va}2ai  
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。 K r3];(w{  
先来分析一下一段例子 nmE5]Pcg  
0^<,(]!  
,w\ wQn>]K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6Dzs?P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j=3-Qk`"/|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IKm&xzV-  
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。 %jKH?%Ih  
我们来写个简单的。 u(vw|nj`  
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[S':Q  
对于函数对象类的版本: 5d 5t9+t  
=:5<{J OG  
template < typename Func > a&5g!;.  
struct functor_trait APHPN:v  
  { ph^4GBR   
typedef typename Func::result_type result_type; IRB& j%LA  
} ; %-^}45](q  
对于无参数函数的版本: 9/;{>RL=  
cF.mb*$K  
template < typename Ret > 1i,4".h?M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wu^q`!ml  
  { 6F5,3&  
typedef Ret result_type; /?3:X *  
} ; NNX% Bq  
对于单参数函数的版本: PNmF}"  
#S?c ;3-  
template < typename Ret, typename V1 > 'Oy5e@G+?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rt.[,m  
  { {E~l>Z88  
typedef Ret result_type; 9.8,q  
} ; DT? m/*  
对于双参数函数的版本: h DtK nF  
_7 `E[&v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (t74a E pi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a/e\vwHLv  
  { ;eR{tH /4  
typedef Ret result_type; (5(fd.m+_  
} ; |Y{PO&-?r  
等等。。。 7|~:P $M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QN #)F  
:0dfB&7  
template < typename Func > !fZLQc  
struct func_return 4<yK7x  
  { '^1o/C  
template < typename T > %gTVW!q  
  struct result_1 $[Q cEk  
  { @U7Dunu*f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +E#PJ_H=F8  
} ; z[biK|YL  
K{FhT9R'  
template < typename T1, typename T2 > Z!)f*  
  struct result_2 >Fh#DmQ  
  { ?d,M.o{0]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KL~AzLI  
} ; &fHc"-U}  
} ; jNqVdP]d\  
GWh|FEqUbf  
~9i qD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K051usm  
H oS|f0  
template < typename Func, typename aPicker > 5%qH 7[dx  
class binder_1 \!7*(&yly  
  { O 'Am RJ  
Func fn; w[{*9  
aPicker pk; cl2ze  
public : TRCI\  
VK$zq5D  
template < typename T > m|`VJ 0  
  struct result_1 wJ(8}eI  
  { w?/f Zx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "<T ~jk"u  
} ; \086O9  
fT x4vlI4  
template < typename T1, typename T2 > %U:C|  
  struct result_2 >OTl2F}4 !  
  { V:QdQ;c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8LeK wb  
} ; ^K/G5  
"bi  !=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K~$35c3M  
`L;OY 4  
template < typename T > lf;~5/%wMG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wU.'_SBfB  
  { M!-q}5';  
  return fn(pk(t)); z=[l.Af_  
} <(Tiazg  
template < typename T1, typename T2 > ?&XzW+(X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s ?5 d  
  { jB`7T^bU  
  return fn(pk(t1, t2)); *qbRP"#[$  
} XS3{R   
} ; V15q01bE#  
# UjEY9"M  
.byc;9M%  
一目了然不是么? [:Xn6)qz  
最后实现bind NuI T{3S  
 w}"!l G  
|E? ,xWN  
template < typename Func, typename aPicker > |c=d;+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )4Bwt`VX  
  { S'|lU@P Cl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AVU7WU{  
} iY}QgB< M  
|^>u<E5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IC\E,m  
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。 FF8WTuzB+  
hJ<:-u+yk}  
十一. phoenix R !jhwY$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _ \_3s  
f>|9 l  
for_each(v.begin(), v.end(), j`{fB}  
(  )Kxs@F  
do_ j1W bD7*8  
[ >'ie!VW@  
  cout << _1 <<   " , " f(^33k  
] ^NY+wR5Sn  
.while_( -- _1), <\+Po<)3j  
cout << var( " \n " ) 4$ ..r4@  
) w4NZt|>5j;  
); |&9tU  
l.sm~/  
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: ]~$c~*0g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gv`%Z8u(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U`:lAG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _F! :(@}  
)hePN4edj  
}<E sS  
template < typename Cond, typename Actor > [5x+aW%ql  
class do_while ="/R5fp  
  { P0a>+^:%  
Cond cd; "r:H5) !  
Actor act; (MZ A  
public : -Mr{+pf  
template < typename T > -$xKv4  
  struct result_1 D WsCYo  
  { GH [ U!J  
  typedef int result_type; U&w*Sb"  
} ; c`rfKr&z  
niXHK$@5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }]uB? +c  
Bk\*0B  
template < typename T > Rc$=+K#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "(9=h@@Y"  
  { wa9'2a1?  
  do Ej-=y2j{g  
    { ;JMOsn}8  
  act(t); /%2:+w  
  } \Sz4Gr0g3Z  
  while (cd(t)); V 22q*/iV  
  return   0 ; Uh<H*o6e 9  
} d w|-=~  
} ; DMy4"2 o  
B7NmET4  
Lr!L}y9T+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s?4%<jz  
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。 de3yP,  
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。 J R 8 Z6  
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。 -U/I'RDLEz  
下面就是产生这个functor的类: $}^Rsv(  
m0dFA<5-  
gt].rwo"  
template < typename Actor > }dV9%0s!  
class do_while_actor uJ2C+$=Ul  
  { \c5#\1<  
Actor act; yt]Oj*nn0K  
public : sa\|"IkD2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Enq6K1@%G  
Gnuo-8lb  
template < typename Cond > u* #-7   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dVY(V&p  
} ; Q' OuZKhA  
RZcx4fL}x  
RPa?Nv?e  
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&?+&q r^  
最后,是那个do_ "<g?x`iz  
j]cXLY  
v@}1WGY  
class do_while_invoker 8`R +y  
  { 6!gtve_  
public : -Z[R S{#+T  
template < typename Actor > s[vPH8qb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vTe$77n  
  { >*<6 zQf  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8AC. 2 v?_  
} %_%f# S  
} do_; KoxGxHz^Y3  
{ ="Su{i}}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ppi-skT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 URmAI8fq*M  
最后来说说怎么处理break和continue rU2YMghE  
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。 R &1mo  
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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