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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?DKwKt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F<A[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, c~iAjq+c  
+umVl  
by0M(h  
$${9 %qPzb  
  class filler =9#cf-?  
  { R(N5K4J  
public : t5jZ8&M5]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fkK42*U@r  
} ; 84u %_4/  
P+[\9Gg  
8iwqy0<  
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: tJ!s/|u(  
NU$?BiB?R  
UqaV9  
8!u8ZvbFG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  a 9f%p  
}o MY  
y(0";\V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IJV1=/ NJW  
'"14(BvW  
5t~p99#?  
[DO UIR9  
二. 战前分析 E]j2%}6Z%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \dw*yZ^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QIZbAnn_  
D "9Hv3  
gl~>MasV&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mu}T,+9\  
  /* --------------------------------------------- */ t^-yK;`?q:  
vector < int *> vp( 10 ); JVeb$_0k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ju.B!)uS#  
/* --------------------------------------------- */ {P@OV1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); COk;z.Kn  
/* --------------------------------------------- */ 1Ydym2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6`Af2Y_  
  /* --------------------------------------------- */ [<p7'n3x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DKxzk~sOM  
/* --------------------------------------------- */ O+Qt8,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ts3BmfR?  
j=~c( B  
3G)Wmmh"a  
aL%amL6CX  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y>i?nC%*  
1._1, _2是什么? dwAFJhgh  
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。 KM ;'MlO  
2._1 = 1是在做什么? P(#by{s  
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。 7Ta",S@m  
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。 8rx"D`{|  
3>t^Xu~  
ME%W,B.|"s  
三. 动工 jk'.Gz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (( D*kd"  
T,eP&IN  
,3tcti~sZ  
A$]&j5nh|  
template < typename T > \$] V#@F  
class assignment ,Bg)p_B  
  { qFD#D_O6  
T value; UBy< vwnU  
public : PtT=HvP!k  
assignment( const T & v) : value(v) {} g1s\6%g  
template < typename T2 > N-4k 9l1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } * vMNv  
} ; b7_uT`<  
ToWtltCD  
$<(FZb=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y}pCBw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q(\U'|%J  
8NRc+@f|m  
7jL3mI;n%;  
3j iSvrfI  
  class holder ]d|:&h  
  { ;P#c!  
public : xbv  
template < typename T > l].Gz`L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M{ mdh\  
  { QXcSDJ  
  return assignment < T > (t); u'BuZF  
} s;'j n_,0  
} ; |_^A$Hv  
cnR.J  
~;*SW[4  
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: SXW8p>1Jw  
<[e E5X(  
  static holder _1; oS/cS)N20  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v0yaFP#kG  
@rO4BTi>O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NBUSr}8|  
而不用手动写一个函数对象。 _*I@ J/  
Uczb"k5  
_*SA_.0  
Gw/imXL  
四. 问题分析 m.}Yn,  
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。 5g{F-  
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。 :bhpYEUMx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Rt[zZv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t'@qb~sf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dDAI fe2y  
VQQtxHTC3  
五. 问题1:一致性 $]Vvu{  
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?| ^" EsBt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KAucSd`  
j JxV)AIY  
struct holder pS3TD"p  
  { 8U5L |Ny.q  
  // \[Dxg`;4  
  template < typename T > IU8/B+hM~  
T &   operator ()( const T & r) const $H9+>Z0(  
  { >Bj+!)96q  
  return (T & )r; _djr>C=H"  
} oTPPYi[r  
} ; FOFZ/q  
/NH9$u.g  
这样的话assignment也必须相应改动: f<`is+"  
$ {iV]Xt  
template < typename Left, typename Right >  4|9c+^%^  
class assignment S|{'.XG  
  { B~ o;,}  
Left l; e*7nq ~ B5  
Right r; lAxbF  
public : 0 s-IW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r pv`%  
template < typename T2 > kXmnLxhS/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hf/6VlZ  
} ; ~qG`~/7  
G/2| *H  
同时,holder的operator=也需要改动:  i,{'}B  
_\9|acFT2O  
template < typename T > >>**n9\q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f#s /Ycp+  
  { 39|4)1e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -\b$5oa(  
} )jh4HMvmC  
&: i|;^^2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "gcHcboU5$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W3XVr&  
aIrQ=}  
return l(rhs) = r; vgc #IEx@  
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。 B>hC8^.S|w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8Rgvb3u  
(o!v,=# 6{  
template < typename Tp > ],lrT0_cT  
class constant_t = h _>OA  
  { bOt6q/f  
  const Tp t; 1<y|,  
public : .o(XnY)cgJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C6=P(%y  
template < typename T > _Ra$"j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Hl,.6 >F?  
  { H8V${&!ho  
  return t; yEnurq%J  
} lzQmD/i*  
} ; . C g2Y  
1ke H1[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JF%eC}[d  
下面就可以修改holder的operator=了 I.[2-~yf  
D;pfogK @  
template < typename T > gy Jx>i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5Av bKT  
  { YceX)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :N \j@yJK  
} U#I 8Rd I,  
/B $9B  
同时也要修改assignment的operator() 2;Ij~~  
2VrO8q(  
template < typename T2 > 7q>Y)*V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xndgs}zz  
现在代码看起来就很一致了。 mVg$z  
_I$\O5  
六. 问题2:链式操作 ^ |k 7g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  k3[%pS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8X6F6RK6,1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wUGSM"~ |  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 mgIB8D+6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <5 R`E(  
rOt`5_2f  
template < typename T > C%$:Oq  
struct result_1 VJK?"mX  
  { :^c ' P<HM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }@kD&2  
} ; |i)7j G<  
N$8do?  
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: $\S;f"IM.  
.AIlv^:|U  
template < typename T > 5pF4{Jd1  
struct   ref O]"3o,/]G  
  { (;f7/2~`  
typedef T & reference; :ET05MFs\#  
} ; cR/-FR  
template < typename T > Pc+8CuN?  
struct   ref < T &> mVJW"*}8  
  { 1o&] =(  
typedef T & reference; IFrq\H0  
} ; f`zH#{u  
 Q.3oDq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q&zEa0^rG6  
^6tcB* #A  
template < typename T > l98.Hb7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4eZ  
  { &d"c6il[  
  return l(t) = r(t); _|VWf8?\  
} *Y4h26  
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。 I9sx*'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C$9+p@G6  
,QDS_u$xi&  
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_ zGs6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *h+@a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 koi QJdK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  b)7uz>I  
最后的布局是: j"FX ?|4  
                Add 4 1w*<{Lk  
              /   \ r:[N#*kK  
            Divide   5 7+I%0U}m  
            /   \ 9ghZL Q  
          _1     3 ttazY#  
似乎一切都解决了?不。 ~]+-<O^U~  
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。 }LXS!Ff:  
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。 3=6`'PKRQ  
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: I) mP ?  
N|Cx";,|FZ  
template < typename Right > eBZa 9X$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cY%[UK$l  
Right & rt) const c\X0*GX  
  { Jr0D:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q+A^JjzT  
} ?vHow$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4>q^W$  
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。 tTWeOAF  
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。 ya!RiHj  
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。 %Pr P CT  
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。 U}H2!et&,)  
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? mI55vNyer  
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: [;bZQ6JR  
TTg>g~t`  
template < class Action > JsNqijVC  
class picker : public Action F[q:jY  
  { .C]V==z`[4  
public : ^P5+ _P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3j{VpacZY  
  // all the operator overloaded ]1A"l!yf  
} ; 'b#`)w@/=  
'qGKS:8  
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。 Y2&>;ym!  
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: czMu<@c [  
bFivHms  
template < typename Right > DP2 ^(d<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MQL1/>j;  
  { it=4cHT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }*WNrS">S  
} aq ~g 54  
'r KDw06/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g.AMCM?z  
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。 )@-v6;7b0  
RX-qL,dc  
template < typename T >   struct picker_maker UQGOCP_  
  { dXAKk[uf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Kjbz\~  
} ; ~vD7BO`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > //c<p  
  { X#l]%IrW!  
typedef picker < T > result; C4Pi6.wf  
} ; vn n4  
_xgF?#  
下面总的结构就有了: ;^5d^-T  
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。 l0c ws`V  
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。 3"2 8=)o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @@L@r6  
至此链式操作完美实现。 (p1y/"Xh  
ahagt9[,:F  
(!h%) _?.l  
七. 问题3  &!I^m  
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。 xkv2#"*v  
wJ_E\vP  
template < typename T1, typename T2 > {}Y QB'}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SHw%u~[hu  
  { sb 3l4(8g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hg}Rh  
} ;p~&G"-C`  
eySV -f{  
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: DKV^c'  
#"}Z'|X*  
template < typename T1, typename T2 > s : c  
struct result_2 yZf+*j/a7  
  { (<ybst6+I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?b',kN,(  
} ; M8Y\1#~  
m5HP56a  
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? O.7Q* ^_  
这个差事就留给了holder自己。 neQ2k=ao  
    1jdv<\U   
,E]u[7A  
template < int Order > 5t6!K?}  
class holder; ei 1(A  
template <> &5&C   
class holder < 1 > )^+v*=Dc-i  
  { '}a[9v76  
public : ebk{p <  
template < typename T > xk}(u`:.  
  struct result_1 xNG 'UbU  
  { /yHM =&Vg]  
  typedef T & result; WNkAI9B  
} ; bP;cDQ(g  
template < typename T1, typename T2 > 8i!~w 7z  
  struct result_2 uq;,h46ki  
  { zh5{t0E}C  
  typedef T1 & result; 76[O3%  
} ; Hu$]V*rAG  
template < typename T > >S /Zd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |CME:;{T  
  { lf3:Z5*&>  
  return (T & )r; iqecm]Z0  
} (5@9j  
template < typename T1, typename T2 > 8+Lig  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w7Nb+/,sg  
  { .Z=D|&!  
  return (T1 & )r1; h,Y MR3:X  
} xwxMVp`|o  
} ; yb BLBJb  
Qh%(yL!  
template <> }Sa2s&[<  
class holder < 2 > #pJ^w>YNy  
  { J-g#zs  
public : EUdu"'=4a  
template < typename T > 7+aTrE{  
  struct result_1 "rz|sbj  
  { n8"S;:Zm  
  typedef T & result; Va"_.8n|+  
} ; H27J kZ&  
template < typename T1, typename T2 > zuOx@T^  
  struct result_2 ?'H);ou-p  
  {  /kGRN @  
  typedef T2 & result; ^n5[pF}Gw  
} ; =~YmM<L  
template < typename T > $rf4h]&<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dbGW`_zQ4  
  { ]E90q/s@c  
  return (T & )r; 84[T!cDk  
} T2# W=P  
template < typename T1, typename T2 > %-@`|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (j-[m\wF  
  { L{$ZL&  
  return (T2 & )r2; >b;fhdd:4  
} E^S[8=  
} ; )f4D2c&VE  
gO-C[j/  
't=\YFQ*v  
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> >。 hvu>P {  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 70! &  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gP.Q_/V  
Xui${UYN  
return l(i, j) = r(i, j); _+ K[1P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m`UNdFS  
Z~o*$tF/  
  return ( int & )i; )AOD~T4s7  
  return ( int & )j; !Y_"q^5GG'  
最后执行i = j; iK%<0m  
可见,参数被正确的选择了。 tx;DMxN!W  
Q[i/]  
ug!DL=ZW  
BDY@&vF  
}x4,a6^  
八. 中期总结 ,J?Hdy:R  
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: ~uRG~,{rH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ee>P*7*jB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h+|3\>/@9{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DsY-JBDvoz  
MGIpo[  
=tl[?6  
s}A)sBsaP3  
W#|]m=2W  
QLo^6S5!  
九. 简化 W5*%n]s~  
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。 kNfqdCF{P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k{n*[)m  
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: FQ?,&s$Bmd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /E(H`;DG  
  +-*/&|^等 2XrPgq'  
2. 返回引用。 "Iu[)O%  
  =,各种复合赋值等 s)<#a(!  
3. 返回固定类型。 1QM*oj:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J=>?D@K  
4. 原样返回。 eSXt"t  
  operator, I ,Q"<? &  
5. 返回解引用的类型。 [@[!esC  
  operator*(单目) aR.1&3fE  
6. 返回地址。 9"R]"v3BA  
  operator&(单目) phSF. WC  
7. 下表访问返回类型。 BR\% aU$u  
  operator[] +NPk9jn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dC@aQi6{6  
  operator<<和operator>> OxX{[|!`  
~u1ox_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。 V ?3>hQtB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8WV1OIL  
Rk^Fasg"  
template < typename Left > &V1N a1`  
struct value_return S{j|("W"[  
  { H V<|eL #  
template < typename T > 1d!7GrD F  
  struct result_1 "|`8mNC  
  { K|];fd U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; { yU1db^  
} ; Z$0r+phQk=  
?*E Y~'I  
template < typename T1, typename T2 > *=dFTd"#  
  struct result_2 /ee:GjUkB  
  { "^gZh3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !zL 1XW)q  
} ; bv0B  
} ; -@i)2J_WP  
6BVV2j)zl:  
k(o[T),_%0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )gV+BHK  
\(.&E`r  
下面我们来剥离functor中的operator() uOc>~ITPS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MQE=8\  
,T"pUeVJ  
return l(t) op r(t) ]P$8# HiX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *wP8)yv7  
return op l(t) +FQ:Q+  
return op l(t1, t2) #})Oz| c  
return l(t) op TW).j6@f  
return l(t1, t2) op g}IdU;X$NT  
return l(t)[r(t)] 8+ eZU<\B(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i9k7rEW^  
y#HD1SZ  
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: %0INtq  
单目: return f(l(t), r(t)); MLY19;e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yqmx]7Y4  
双目: return f(l(t)); Vj4 if@Z  
return f(l(t1, t2)); $/],QD_;"  
下面就是f的实现,以operator/为例 !798%T  
p+;Re2Uyg  
struct meta_divide 5}9-)\8=z  
  { k@5#^G  
template < typename T1, typename T2 > u1` 8f]qt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "$+naY{w  
  { '0X!_w6W  
  return t1 / t2; Ql%7wrK  
} F^_d8=67h  
} ; /V~L:0%  
66D<Up'K  
这个工作可以让宏来做: wc)[r~On(5  
*x`z5_yfO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FFbMG:>:  
template < typename T1, typename T2 > \ < .$<d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :84ja>`c  
以后可以直接用 hiaj!&+Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <,Sy:>:"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0ang~_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BQSA;;n]  
yt>Pf <AI  
yNc>s/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Yc=y  Vh  
|_F-Abk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,TOLr%+v~n  
class unary_op : public Rettype ) EEr?"  
  { 7t5X  
    Left l; 7oF`Os+U  
public : oF.Fg<p (  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2P$lXGjh  
5YC56,X  
template < typename T > I.R3?+tZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 10}oaL S  
      { PZNo.0M70  
      return FuncType::execute(l(t)); vbqI$F[s  
    } w?C _LP  
)g:UH Ns  
    template < typename T1, typename T2 > 98Srn63O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h|=^@F_\`  
      { Ms1G&NYP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VT3Zo%Xx  
    } Sx;zvc  
} ; c/;t.+g  
z$ysp!  
a[";K,  
同样还可以申明一个binary_op huvg'Y t  
-/x +M-X#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H4l:L(!D  
class binary_op : public Rettype bw%1*;n)  
  { T 6QnCmB4  
    Left l; >]:R{1h  
Right r; qqw6p j  
public : n ^n' lgUT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZhxMA*fL  
HZ 8 j[kO  
template < typename T > UgJlXB|a%2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~(aq3ngo.  
      { ejgg.G ^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z;%  
    } IL.Jx:(0  
m6 hA,li  
    template < typename T1, typename T2 > >-X& /i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?jqZeO#W7  
      { ivoPl~)J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~e{2Y%  
    } 1Dt"Rcn"4  
} ; yp@mxI@1  
$k'f)E  
3Xd+>'H  
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 NnHwk)'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V]q{N-Iq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u:HKmP;  
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。 r0\bi6;s/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DIk$9$"<x  
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。。。 X'k w5P!sq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]2h[.qa  
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) ~%#?;hJ  
下面是修改过的unary_op *}/xy SH3  
&51/Pm2O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l06 q1M 3  
class unary_op /;OJ=x3i  
  { N"r ;d+LTL  
Left l; _'I9rGlx3  
  n:*+pL;  
public : cYbO)?mC_  
+D h=D*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I]k'0LG*^  
FblGFm"P  
template < typename T > :[ITjkhde0  
  struct result_1 an5Ss@<4AA  
  { A:D\!5=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V?_%Y<|L  
} ; dtF6IdAf  
@%#(Hse  
template < typename T1, typename T2 > kk~{2   
  struct result_2 Lvp/} /H/  
  { >p<( CVX[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SN]/~>/  
} ; Gi<f/xQk>  
vi5~Rd`  
template < typename T1, typename T2 > dt5gQ9(B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wSAm[.1i  
  { Xrz0ch  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R=e`QMq  
} [")0{LSA=  
l w%fY{  
template < typename T > kkJg/:g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jV<LmVcZY  
  { rW`F|F%  
  return OpClass::execute(lt(t)); UoLO#C0i  
} #e|eWi>  
iEU(1?m2-  
} ; ze 4/XR  
?BLOc;I&a  
26Yg?:kP  
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#n`  
好啦,现在才真正完美了。 }2\"(_  
现在在picker里面就可以这么添加了: >|iy= Zn%'  
JHQ8o5bEQp  
template < typename Right > @?1%*/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [ =9R5.)c  
  { .Z^g 7 *s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B}MJ?uvA  
} sRMzU  
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。 TgUQD(d^  
{[s<\<~B*  
cYp}$  
bkM$ Qo  
z N t7DK  
十. bind /tUl(Fp J`  
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。 4/h2_  
先来分析一下一段例子 Gt1Up~\s  
t]` 2f3UO  
jNyC%$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .Yf h*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .U1dcL6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y{O&- 5H^|  
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。 ex| kD*=  
我们来写个简单的。 gSGe]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T+[e6/|  
对于函数对象类的版本: gO/(/e>P  
eyE&<:F#J  
template < typename Func > uVk8KMYU  
struct functor_trait \ bhok   
  { QB.7n&u  
typedef typename Func::result_type result_type; ~FsUK;?  
} ; kN^)6  
对于无参数函数的版本: B.WJ6.DkS  
y H'\<bT  
template < typename Ret > ~"wD4Ue  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nY8UJy}<oL  
  { q-RGplx  
typedef Ret result_type; |4c==7.  
} ; e56#Qb@$\  
对于单参数函数的版本: ((5zwD  
XMdc n,  
template < typename Ret, typename V1 > wiGwN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]lo1Kw  
  { |HA7 C  
typedef Ret result_type; KF'M4P  
} ; Qnw$=L:  
对于双参数函数的版本: J)G3Kq5>:b  
y8 Nb 8m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L!p|RKz9X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s +GF- kJ*  
  { C:K\-P9  
typedef Ret result_type; Z`*cI   
} ; $"i690  
等等。。。 vq s~a7E-P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,,J3 h  
WAa?$"U2  
template < typename Func > Y; w]u_  
struct func_return } -vBRY  
  { y(dS1.5F  
template < typename T > Z~uKT n  
  struct result_1 W<4\4  
  { 42u\Y_^ID  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; md`ToU  
} ; z(WpOD   
e ?YbG.(E9  
template < typename T1, typename T2 > y#0w\/<  
  struct result_2 uaKB   
  { A!D:Kc3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .}E)7"Qi,  
} ; lP e$AI  
} ; X\x9CA  
/kz&9FM  
d.AjH9 jg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [z~Nw#  
K[[k,W]qb  
template < typename Func, typename aPicker > .ndQ(B  
class binder_1 LC{hoq\  
  { T]W -g  
Func fn; 8x" d/D  
aPicker pk; MT`gr  
public : @r?`:&m0  
_Pkh`}W:  
template < typename T > p5l$On  
  struct result_1 ?a%i|Z7!  
  { 4I*Mc%dD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q.1ohj0)  
} ; zl\#n:|  
d]3sC  
template < typename T1, typename T2 > sJoi fl 7  
  struct result_2 !d\GD8|4  
  { F4Uk+|]Bu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3\+p1f4  
} ; ~N9-an  
{9".o,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0f^.zt{T  
}L!`K"^O&  
template < typename T > ? 6d4T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fO^6q1a  
  { u`@f ~QP0  
  return fn(pk(t)); h*UUtLi%WU  
} ;#9| l=  
template < typename T1, typename T2 > MPbPq3an  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (OB8vTRXP  
  { r6JkoP Mh  
  return fn(pk(t1, t2)); pXv[]v  
} %KF:- w  
} ; h<;[P?z  
XL^N5  
3 \r@f_p  
一目了然不是么? <y!r~?  
最后实现bind UwkX[u  
0@lC5-=  
&|}IBu:T  
template < typename Func, typename aPicker > L_"(A #H:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T''+zk  
  { Ts .Z l{B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j7#GqVS'  
} Xp6*Y1Y  
c)MR+'d\WO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]Cn*C{  
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。 [IFRwQ^%_O  
;Ia1L{472m  
十一. phoenix jHH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O/9%"m:i  
WG !t!1p  
for_each(v.begin(), v.end(), rs Uw(K^  
( @z)tC@  
do_ ""3m!qn#  
[ > x ghq  
  cout << _1 <<   " , " PbUcbb17  
] :ZS 8Zm"  
.while_( -- _1), +esNwz_   
cout << var( " \n " ) 6^O?p2xpo  
) Ln2C#Uf  
); t* vg]Yc  
Nu/Qa:H_{  
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: qMES<UL>  
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 gH^$Y~Lx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xeM':hD.o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IXvz&4VD  
=8p+-8M[d  
ASZ5;N4u  
template < typename Cond, typename Actor > KM}4^Qc  
class do_while )]>G,.9C}  
  { 3 9{"T0  
Cond cd; eM=)>zl  
Actor act; '0')6zW5s  
public : c48J!,jCd'  
template < typename T > S"TMsi  
  struct result_1  OI_/7@L  
  { U@J/  
  typedef int result_type; P^3m:bE]  
} ; \1mM5r~  
~Oq,[,W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &U$8zn~[k  
9LO.8Jy  
template < typename T > e9@fQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O {6gNR,*  
  { Eqmv`Z [_  
  do zLw h6^?Y  
    { 207O["Y  
  act(t); j(6$7+2qN  
  } _SIs19"lR  
  while (cd(t)); +GYMJK`S+  
  return   0 ; 0uIV6LI  
} 2r}uE\GN  
} ; i\Pr3 7 "  
^UvK~5tBV  
SXBQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T]#,R|)d  
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。 zz 'dg-F  
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。 vN,}aV2nq  
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。 OKZam ik~  
下面就是产生这个functor的类: 0^y@p&;/.  
$;2eH  
L);||]B  
template < typename Actor > VyoE5o  
class do_while_actor >[XOMKgQ](  
  { co^P7+j  
Actor act; Krr?`n  
public : $}^\=p}X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I*W9VhIOV  
d@6:|auO  
template < typename Cond > a(ux?V)E.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %kZ~xbY  
} ; l0caP(  
8 5%Pq:E  
u1;e*ty  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X(!AI|6Bt  
最后,是那个do_ VX!Y`y^a  
~*mOt 7G  
ci ,o8 [Y  
class do_while_invoker u3M` 'YCb  
  { ^\ vfos  
public : zY+t,2z  
template < typename Actor > | 3N.5{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sm2p$3v  
  { /=muj9|+s  
  return do_while_actor < Actor > (act); D]pK=247  
} s-GleX<  
} do_; b#p~F}qT  
rKzv8d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ayH%  qp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !$p2z_n$@.  
最后来说说怎么处理break和continue ti{H(;;@  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 4>$ ;gH  
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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