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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?#lHQT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5BS !6o;P'  
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, & R,QJ4L  
&W{< Yf9  
-u^f;4|u  
OV/ &'rC  
  class filler H+5S )r  
  { FnCMr_  
public : \ch4c9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [{.9#cQ "  
} ; i}/Het+(  
}t0JI3  
C#@-uo2  
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) BR y%  
|e91KmiqJ  
jGEmf<q&u  
|F49<7XB[~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /kV5~i<1S  
9dFo_a*?  
 tPChVnB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d 0 mfqP=  
IweNe`Z  
v,jB(B^|Z  
Ao, <G.>R  
二. 战前分析 #F#M<d3-2  
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。 i> dLp  
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 3/Dis) v8  
F- {hXM  
N=j$~,yG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o('6,D  
  /* --------------------------------------------- */ df{6!}/(  
vector < int *> vp( 10 ); *})Np0k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >"[Nmx0;w  
/* --------------------------------------------- */ \xKhbpO~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ->'xjD  
/* --------------------------------------------- */ '[p0+5*x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /Zg4JQ~  
  /* --------------------------------------------- */ x$) E^|A+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +&[X7r<  
/* --------------------------------------------- */ Z@i,9 a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); km29]V=}  
[6CWgQ%Ue  
CcZM0  
#ds@!u+&  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7 b 8pWM  
1._1, _2是什么? >M7(<V  
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。 co*XW  
2._1 = 1是在做什么? j/uzsu+  
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。 a*qc  
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。 87rHW@\](  
QPX3a8w*  
i2Sh^\Xw  
三. 动工 m0N{%Mf-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w0 1u~"E  
(^$SM uC  
@@& ? ,3  
,"f2-KC4h  
template < typename T > >2mV {i&  
class assignment yJ?= H H?  
  { "\qm+g  
T value; ^TT_B AI  
public : S$qpClXS,  
assignment( const T & v) : value(v) {} O )INM  
template < typename T2 > !H(V%B%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F6Q nz8|  
} ; :Fi$-g  
WQv`%%G2>  
rSKZc`<^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Muok">#3.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f\~A72-  
P9M. J^<  
lL*"N|Y  
v\R-G  
  class holder [#2X  
  { 5>>JQ2'W  
public : @DK`#,  
template < typename T > `%$+rbo~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lI;ACF^  
  { zd3^k<  
  return assignment < T > (t); }Io5&ww:U  
} eV\VR !!i  
} ; mA4]c   
*rmM2{6  
S'=}eeG  
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: Wux[h8G  
uE'Kk8  
  static holder _1; C /w]B[H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *#j_nNM4  
gb/<(I )  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _*n 4W^8  
而不用手动写一个函数对象。 cQq78Lo  
#NWS)^&1b  
7%5EBH &  
>njX=r.  
四. 问题分析 y>]Yq-  
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。 BO'7c1FU  
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。 2{4f>,][  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v8>bR|n5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AL*M`m_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U<wM#l P|Z  
Sw`+4 4  
五. 问题1:一致性 ;Mz7emt  
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?| !rff/0/x"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G.>Ul)O:a  
c.}#.-b8  
struct holder z7R2viR[  
  { (1Klj+"p%  
  // ZC3;QKw>  
  template < typename T > cg^=F_h  
T &   operator ()( const T & r) const ilwIqj  
  { unt{RVR%  
  return (T & )r; P9 qZjBS  
} =a(]@8$!1  
} ; TnJNs  
C;']FmK]  
这样的话assignment也必须相应改动: ;8yEhar  
FMz>p1s|dK  
template < typename Left, typename Right > 'EG/)0t`  
class assignment *@g>~q{`  
  { 6@Ir|o  
Left l; B4x@{rtER  
Right r; d bHxc@H  
public : L4v26*P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J6Nhpzp  
template < typename T2 > a'?V:3 ]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !H~PF*,hY  
} ; bOD] `*q  
hZ-?-F?*@  
同时,holder的operator=也需要改动: #^xj"}o@  
~$m:j];  
template < typename T > l{hO"fzy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^IO\J{U{"x  
  { EC7)M}H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kn}bb*eZ  
} uIR/^o  
\  `|  
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。 6`Diz_(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QUWx\hqE  
;!)gjiapw  
return l(rhs) = r; G|qsJ  
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。 KU;J2Kt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [H {2<!  
\Yr&vX/[p  
template < typename Tp > TsY nsLQY  
class constant_t ex8}./mjJ  
  { *z)+'D*+  
  const Tp t; R6\|:mI,$  
public : -V=,x3Zew  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r}-vOPn`E  
template < typename T > k<y~n*{_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p:3 V-$4X  
  { 4VHX4A}CgA  
  return t; ;nKhmcQ4  
} eHU b4,%P  
} ; 0Z jE(3i  
H6<3'P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u^( s0q  
下面就可以修改holder的operator=了 Fz2C XC  
r:H.VAD  
template < typename T > E51S#T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  yHn8t]{  
  { qEM,~:lTn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G!7A]s>C  
} pet q6)g?  
~9c jc  
同时也要修改assignment的operator() :"`1}Q  
,D\}DJ`)C  
template < typename T2 > )p[Qj58  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n7hjYNJ  
现在代码看起来就很一致了。 LrdX^_,nt  
5Vlm?mPU  
六. 问题2:链式操作 hHyB;(3~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3V3q vd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Dp^6|T*HU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "s7}eWM*a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fhmBKeFdV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '}E"M db  
s"x(i  
template < typename T > AA[?a  
struct result_1 \!wo<UX%  
  { iw I}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QG5)mIJ  
} ; JY$+<`XM  
Vs(D(d,  
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: w$ jq2?l  
Nzl`mx16  
template < typename T > c"zE  
struct   ref :a_MT  
  { yD Avl+  
typedef T & reference; -+kTw06_C  
} ; @-.Tgpe@a  
template < typename T > ;R^=($X  
struct   ref < T &> ~{q; - &  
  { i7\MVI 8  
typedef T & reference; .5iXOS0 G  
} ; $"fO/8Ex  
8r48+_y3u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  !qTP  
YZz8xtM<2  
template < typename T > +Oc |Oo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xOKf|  
  { OhTd>~R`<  
  return l(t) = r(t); GP_%. fO\M  
} ;9hS_%ldX4  
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。 =r^Pu|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A{)p#K8  
$|7;(2k  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eNr2-R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SeBl*V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4_ kg/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o(g}eP,g }  
最后的布局是: '[Bok=$B)  
                Add 4\m#:fj %  
              /   \ bP7_QYQ6  
            Divide   5 " l>tFa  
            /   \ |]]Rp  
          _1     3 6{H@VF<QY!  
似乎一切都解决了?不。 MsP`w3b  
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。 S&MF; E6  
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。 ?F9c6$|  
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: E|x t\ *  
q=;U(,Y  
template < typename Right > 4']eJ==OH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7&1 dr  
Right & rt) const l42tTD8Awz  
  { \!zM4ppr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^-%O  
} 8HL8)G6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tfPe-U  
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。 4AYW'j C  
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。 sNsWz.DLT#  
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。 M ~5Ja0N~  
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。 &o7"L;  
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? X"S")BQ q  
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: I04c7cDp  
bjql<x5d  
template < class Action > U^&y*gX1  
class picker : public Action =A<a9@N}N  
  { -x+K#T0Z  
public : d ZxrIWx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MR.c?P?0Q  
  // all the operator overloaded f# sDG  
} ; R'h.lX  
}W nvz;]B  
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。 :F?L,I,K  
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: @}hdMVi  
I?KGb:]|  
template < typename Right > Q,n Xc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +]0/:\(B  
  { FTcXjWBPF9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); htOVt\+!34  
} k<k@Tlo  
=S|dzgS/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l *+9R  
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。 Jv59zI  
Kk6i  
template < typename T >   struct picker_maker uex([;y  
  { *q0vp^?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U2*kuP+n  
} ; )CG,Udu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W"\O+  
  { 8GT4U5c ;  
typedef picker < T > result; PPj%.i)  
} ; Y9y'`}+  
6yedl0@wa!  
下面总的结构就有了: h&<>nK   
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。 SH;:bLk_  
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~S(cO[vj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D9higsN  
至此链式操作完美实现。 b:W x[+  
d5qGTT ~a  
?d@zTAI  
七. 问题3 ""x>-j4  
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。 Frum@n  
@P6*4W  
template < typename T1, typename T2 > RpU.v `  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]I(<hDuRp  
  { aU%QJ#j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,`ju(ac!  
} zc5>)v LH=  
%KW NY(m  
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: k;!}nQ&  
?Y_!Fr3V  
template < typename T1, typename T2 > [Ee <SB{  
struct result_2 <Eh_  
  { ;!pJ %p0Sc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |/~ISB  
} ; pU[5f5_  
oU)3du   
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? l'kVi  
这个差事就留给了holder自己。 YguY5z  
    T!QAcO  
{i/7Nx  
template < int Order > h[r)HX0hA  
class holder; /e]R0NI  
template <> :p.f zL6X  
class holder < 1 > .pPtBqp  
  { a`8svo;VUO  
public : (\CH;c-@  
template < typename T > jF|LPWl  
  struct result_1 $im6v  
  { 3'6by!N,d  
  typedef T & result; tiTh7qYi9  
} ; /9SNXjfbt  
template < typename T1, typename T2 > 0"DS>:Ntk  
  struct result_2 |!*abc\`(`  
  { mjJ/rx{kbw  
  typedef T1 & result; xOdL ct  
} ; osI0m7ws:  
template < typename T > QHw{@*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bipA{VU  
  { |jyD@Q,4  
  return (T & )r; xH{V.n&v  
} 7!^Zsp^+  
template < typename T1, typename T2 > KBwY _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #s|,o Im  
  { lcuqzX{7  
  return (T1 & )r1; u~\ NL{  
} DXx),?s>  
} ; nv%0EAa#}  
LqoH]AcN  
template <> nVGWJ3  
class holder < 2 > sm at6p[  
  { A5%cgr% 6  
public : xZ>@wBQ  
template < typename T > zN7Ou .  
  struct result_1 xHWD1>  
  { Tu-I".d+  
  typedef T & result; Wo<kKkx2  
} ; :0(:}V3z\  
template < typename T1, typename T2 > '2v$xOh!y  
  struct result_2 (V# *}eGy  
  { #An_RU6h  
  typedef T2 & result; wo_iCjmK  
} ; 2>Sr04Pt  
template < typename T > J9XV:)Yv#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c}D>.x|]  
  { 48[b1#q]  
  return (T & )r; RbJbVFz8C  
} W>m #Mz  
template < typename T1, typename T2 > HQ`A.E2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `lN Z|U  
  { og8"#%  
  return (T2 & )r2; +3o 4KB}  
} !l~3K(&4  
} ; i 2n66d  
`bcCj~j  
c$~J7e6$  
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> >。 A:,R.P>`C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *sq+ Vc(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UszR. Z  
XMm (D!6  
return l(i, j) = r(i, j); vL~j6'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  ){xMMQ5  
H263<^   
  return ( int & )i; o&Sv2"2  
  return ( int & )j; `&>CK`%Xu  
最后执行i = j; [:cZDVaA|  
可见,参数被正确的选择了。 DWcEl:  
Gkz~x Qy1T  
x<h-F  
O%rt7qV"g2  
Tg/r V5@ka  
八. 中期总结 07A2@dx  
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: eLyaTOZadu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T``~YoIdz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -mqTlXM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CB>O%m[1  
DK }1T  
02~GT_)$^  
X1\ao[t<;c  
GM>Ms!Y  
6D1tRo  
九. 简化 {b90c'8?a  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i-31Cxb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8ubb~B;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6%2\bI.#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )}5f'TK  
  +-*/&|^等 ?\Lf=[  
2. 返回引用。 b'TkYa^  
  =,各种复合赋值等 5.FAuzz  
3. 返回固定类型。 {^SHIL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YOY{f:ew  
4. 原样返回。 >d#Ks0\&  
  operator, S}XVr?l 2O  
5. 返回解引用的类型。 %XK<[BF  
  operator*(单目)  \%/zf  
6. 返回地址。 6'QlC+E  
  operator&(单目) j[\aGS7u  
7. 下表访问返回类型。 4-{f$Z @  
  operator[] \_PD@A9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &g\?znF]H  
  operator<<和operator>> e?eX9yA7F  
j#JE4(&  
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。 oM)4""|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ICXz(?a  
lv0}d  
template < typename Left > b1frAA  
struct value_return ^+q4*X6VB  
  { Z<n%~z^  
template < typename T > ICB'?yZ,  
  struct result_1 ~4[4"Pi>|  
  { ?ZlN$h^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R|O."&CAB  
} ; PvB-Cqc  
L(i0d[F  
template < typename T1, typename T2 > JBvP {5  
  struct result_2 Z*Jp?[##  
  { + q@g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sH{ 4.tw  
} ; ik Pm,ZN  
} ; ;c~%:|  
fN{JLp  
l/o 4bkV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gCc::[}\Y  
FV W&)-I  
下面我们来剥离functor中的operator() S#l6=zI7^R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0xe*\CAo  
lpHz*NZ0  
return l(t) op r(t) u &s>UkR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GK-__Y.  
return op l(t) b_xGCBC  
return op l(t1, t2) / |z_z%=  
return l(t) op )A H)*Mg  
return l(t1, t2) op r2;)VS  
return l(t)[r(t)]  MuCnBx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9q|36CAO_  
+^v]d_~w_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H@!kgaNF  
单目: return f(l(t), r(t)); v^QUYsar  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b^I(>l-  
双目: return f(l(t)); NamO5(1C  
return f(l(t1, t2)); !JC!GS"M5  
下面就是f的实现,以operator/为例 Mk$Pt  
%K|+4ZY3  
struct meta_divide vaOCH*}h  
  { Ci?A4q$.  
template < typename T1, typename T2 > Y<oDv`a Z0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T~(AXwaJ  
  { S6pvbaMZ  
  return t1 / t2; ^RO_B}n3  
} %V3xO%  
} ; f))'8  
C.}Vm};M  
这个工作可以让宏来做: }|!9aojr  
/~B \1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ = 7TK&  
template < typename T1, typename T2 > \ 2or!v^^u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lf%Ju$H   
以后可以直接用 /6Vn WrN_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p swEIa  
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 n.\|NR'v  
(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。。。) ?g\SF}2  
7o5~J)qIC  
a]mPc^h  
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 ;'g.%  
(D 5.NB%@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s@c.nT%BYL  
class unary_op : public Rettype L-v-KO6  
  { QN$Ac.F  
    Left l; _wMYA8n  
public : pJpTOq\h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jWL;ElM'  
:Z'q1kW@"  
template < typename T > 4RYvI!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,V}Vxq3  
      { .*>pD/  
      return FuncType::execute(l(t)); v)AadtZ0d  
    } $IU|zda8  
FaUc"J  
    template < typename T1, typename T2 > :0)nL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;x=r.3OQy  
      { }qhNz0*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1FQ_`wF4  
    } $NG|z0  
} ; tf+5@Zf]4  
37M?m$BL  
jJfV_#'N'  
同样还可以申明一个binary_op hi(u L>\  
+,BJ4``*k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wk"\aoX"E  
class binary_op : public Rettype _x ;fTW0  
  { )5(Ko <"  
    Left l; 9q=\_[\[  
Right r; UPI'O %  
public : D^%DYp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P)$q  
XK 09x1r  
template < typename T > z8"(Yy7m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9?xc3F2EBD  
      { \X?GzQkr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9uL="z$\  
    } yF#:*Vz>  
O] nZr  
    template < typename T1, typename T2 > 6+;B2;*3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JG=U@I]  
      { \HsrUZ~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [,1\>z|&  
    } 0,x<@.pW  
} ; EN!Q]O|  
"ccP,#Y  
~dO&e=6Hk  
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 z2GT9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,n &e,I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `?PpzDV7Y  
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。 %bs~%6)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GG@&jcp7  
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。。。 %+y92'GqG/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N))G/m3  
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) ;| :^zo  
下面是修改过的unary_op z&@Vg`w"  
w u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u0vq`5L  
class unary_op MiX*PqNTM  
  { {hLS,Me  
Left l; )G">7cg;t  
  <hO|:LX  
public : 07?|"c.  
n#|pR2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3;h%mk KQ+  
\D]H>i$  
template < typename T > qL03iV#h*V  
  struct result_1 8@f=GJf  
  { gZ^NdDBO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pxs#OP  
} ; > ,v,4,c  
-X6[qLq  
template < typename T1, typename T2 > dt efDsK  
  struct result_2 > $#v\8  
  { _Zq2 <:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @sV6g?{tI  
} ; 9z:P#=Q:  
=[ $zR>o*%  
template < typename T1, typename T2 > *:*Kdt`'G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o y'GAc/  
  { pd[?TyVK;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); laQM*FLg  
} X8Xw'  
5V^+;eO  
template < typename T > \Q5Jg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =nmvG%.hd  
  { O'G,   
  return OpClass::execute(lt(t)); ezC2E/#  
} : Nf-}"  
Zu$30&U  
} ; >c~ Fg s  
HZ#<+~J  
OC[+t6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~S],)E1w  
好啦,现在才真正完美了。 &D|wc4+  
现在在picker里面就可以这么添加了: 42Gv]X  
"t{|e6   
template < typename Right > fgg;WXcT ~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -<'&"-  
  { m),3J4(q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BAq@H8*B  
} 3+%c*}KC~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "2}E ARa  
#^>5,M2  
Vko1{$}t  
W* XG9  
;JK !dzi}  
十. bind <oE(I)r4,  
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。 UY_'F5X  
先来分析一下一段例子 l~/g^lN  
k_2W*2'S  
FK$?8Jp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &s|&cT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .[ Z<r>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Felu`@b  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X\I"%6$  
我们来写个简单的。 drJ<&1O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Uv(THxVh  
对于函数对象类的版本: SLa\F  
2xchjU-  
template < typename Func > %D(% lh2  
struct functor_trait LV:`si K  
  { }#[MV+D  
typedef typename Func::result_type result_type; 7yU<!p?(  
} ; ?0Qm  
对于无参数函数的版本: )1>fQ9   
#8!xIy  
template < typename Ret > f2sv$#'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -m&8SN  
  { m#E%, rT  
typedef Ret result_type; KT)A{i  
} ; (Ut)APM  
对于单参数函数的版本: .{-&3++WZ  
]#C;)Vy  
template < typename Ret, typename V1 > Vp;^_,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *g}(qjl<  
  { X0=#e54  
typedef Ret result_type; ;OlC^\e  
} ; g|W|>`>  
对于双参数函数的版本: wX3x.@!:  
Z;^UY\&X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A 'Q nL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >g+ogwZ  
  { xwwy9:ze*l  
typedef Ret result_type; J~0_  
} ; >-s\$8En'  
等等。。。 *Ge2P3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D (MolsKc?  
>f [Lb|t  
template < typename Func >  )"im|9  
struct func_return vwZrvjP2  
  { ,= ;d<O8  
template < typename T > g4BEo'  
  struct result_1 AwhXCq|k  
  { `7|\Gqy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'V reO52  
} ; PKoB~wLH  
<z3:*=!  
template < typename T1, typename T2 > 3[RbVT  
  struct result_2 cO,ELu  
  { j5*W[M9W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;:JTb2xbb  
} ; TSQ/{=r  
} ; `TM[7'  
:nuMakZZ  
Yg5m=Lis  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wG1A]OJl1  
kI>Iq Q-h  
template < typename Func, typename aPicker > Fm@G@W7,m  
class binder_1 :%M[|Fj  
  { O.n pi: a  
Func fn; F2 /-Wk@  
aPicker pk; Rc2|o.'y  
public : w l.#{@J]<  
A$K>:Tt>  
template < typename T > (fc /"B-  
  struct result_1 r-#23iT.~  
  { f)xHSF"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^^[MDjNy@  
} ; Cd:ofv/3  
x)M=_u2 _  
template < typename T1, typename T2 > :I(-@2?{  
  struct result_2 y{~l&zrl  
  { ~/hyf]*j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M@e&uz!Rx  
} ; LQ5WS  
k T$yHB #  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZyBNo]  
rz c}2I  
template < typename T > X G fLi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V j\1 HQ  
  { .6Swc?  
  return fn(pk(t)); &8R%W"<K  
} g{&a|NU^  
template < typename T1, typename T2 > H\tz"<*``  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GdFTKOq  
  { "]}+QK_  
  return fn(pk(t1, t2)); -ec ~~95  
} bP%0T++vo  
} ; Hcw@24ic  
_w+ix9Fr?  
%k8} IBL  
一目了然不是么? a9 =,P  
最后实现bind r2A(GUz  
YKwej@9,  
J]8nbl  
template < typename Func, typename aPicker > sy+o{] N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r40#-A$  
  { jHPJk8@y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #/'5N|?  
} )Yvf9dl  
$ig%YB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 . W{\wk n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .d:sQ\k~=  
C<CE!|sfr  
十一. phoenix k$nQY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RsJj*REO  
y0vo-)E]-]  
for_each(v.begin(), v.end(), g2b %.X4  
( ,5" vzGLJ  
do_ xX l^\?HC  
[ ~8AcW?4Z  
  cout << _1 <<   " , " Gd$odKtI  
] +:4J~Cuf  
.while_( -- _1), 1<_i7.{k  
cout << var( " \n " ) <lh+mrXm  
) 24_F`" :-=  
); g_Wf3o857J  
8M m,a  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: yyJ4r}TE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _K{hq<g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N%{&%C6{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;+XiDEX0}  
"J(#|v0  
iivuH2/~?[  
template < typename Cond, typename Actor > pX ]K-  
class do_while mc_`:I=  
  { wXf_2qB9  
Cond cd; is`Eqcj`dr  
Actor act; iQpKcBx  
public : 1P&XG@  
template < typename T > 3IHya=qN  
  struct result_1 Wd'wL"6De  
  { o >bf7+D  
  typedef int result_type; Eh;SH^&6  
} ; !h&A^sAc  
(v*$ExF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9,y*kC  
#"%=7(  
template < typename T > _@0>y MZ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e"^* ~'mJ  
  { &Mbpv)V8  
  do ;Dg8>  
    { ETe,RY  
  act(t); 8Z%C7 "4O  
  } RO,  
  while (cd(t)); I3o6ym-i  
  return   0 ; S/pTFlptCa  
} ;3NA,JA#Y  
} ; )|f!}( p  
rk W*C'2fz  
@~Z:W<X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Kl~jcq&z  
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。 rgheq<B:  
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。 weC$\st:D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 SLRQ3<0W_  
下面就是产生这个functor的类: ipfiarT~)  
\:C@L&3[  
6JBE=9d-Q  
template < typename Actor > I0oM\~#  
class do_while_actor Ro`Hm8o/  
  { nb0V~W  
Actor act; qCOe,$\1/  
public : G@b|{!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bWAhK@epI  
knZee!FA7  
template < typename Cond > L2Uk/E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TGu`r>N51  
} ; W@jBX{k  
zZDa7 1>  
<T JUKznO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \M1-  
最后,是那个do_ 0}jB/Z_T  
DWZ!B7Ts  
q?'*T?|  
class do_while_invoker !Y/$I?13Z  
  { >[B[Q_})  
public : EI6K0{'&X  
template < typename Actor > ::N'tcZ^2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "#^11o8  
  { 4Y8/>uL  
  return do_while_actor < Actor > (act); A?'Tigi  
} `yJpDGh  
} do_; PO5/j  
<m"Zk k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mu0ER 3o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "<x%kD  
最后来说说怎么处理break和continue ^0ZabR'  
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。 r8rU+4\8<  
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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