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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *6` ^8Y\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T&dNjx  
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, v#&;z_I+  
 Y4 z  
ElUFne=  
qsW&kW~  
  class filler  ~d eS*  
  { '1LN)Yw  
public : wg%Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^UJIDg7zS  
} ; =o~+R\1ux+  
yO7y`;Q(sF  
DdI%TU K,  
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: En9J7es_  
X-(( [A  
81x/ bx@L%  
:XFQ}Cl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LF!KP  
\O"H#gt  
y,`n9[$K\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 = K}Pfh  
X}(X\rp  
[-VH%OM  
j!i* &  
二. 战前分析 I F6$@Q  
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。 8|)!E`TKSV  
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 g $Y]{VM.J  
:?zq!  
G{fPQ=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]vz6DJs  
  /* --------------------------------------------- */ nc:/GxP  
vector < int *> vp( 10 ); g4=1['wW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t;VMtIW+E  
/* --------------------------------------------- */ 7V::P_aUY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xIm2t~io  
/* --------------------------------------------- */ 'yX\y 6I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X,l7>>L{g  
  /* --------------------------------------------- */ xbhHP2F |  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8A&N+sT  
/* --------------------------------------------- */ b'+Wf#.]f0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C] mp <  
i=#\`"/  
BedL `[ ,  
WLXt@dK*u  
看了之后,我们可以思考一些问题: XLpn3sX$  
1._1, _2是什么? siCi+Y  
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。 *uRDB9#9,  
2._1 = 1是在做什么? ##Pzc~xSn  
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。 #M!$CGi (  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^-PYP:*  
"r@#3T$  
A"M;kzAfHM  
三. 动工 z_xy*Iif  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9_5>MmiB  
5A`>3w{3n  
0Sd>*nC  
ASoBa&vX  
template < typename T > p1niS:}j  
class assignment W?zj^y[w  
  { j:1N&7<FU  
T value; 02;'"EmP$  
public : YX,;z/Jw2  
assignment( const T & v) : value(v) {} >l)x~Bkf$j  
template < typename T2 > 33lh~+C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,^c-}`!K  
} ; Uz_ob9l<#H  
D.{vuftu  
==?wG!v2h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HLDv{G'7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \[{8E}_"^  
;} Lf  
5 ,MM`:{{  
yO7H!}y_  
  class holder :!Q(v(M  
  { JJ)  
public : VO:  
template < typename T > Cj~e` VRhk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W895@  
  { >Vq07R  
  return assignment < T > (t); /'DAB**  
} +sn0bi/rG  
} ; xM<aQf\j  
OCdX'HN5Y  
3n7>qZ.d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d1g7:s9$0  
H?r~% bh  
  static holder _1; *y<eK0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h#UPU7;  
Z<d=v3q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \\ R<HuTY  
而不用手动写一个函数对象。 {f4jE#a>v  
8~,zv_Pl  
4>d]0=x  
09vVCM;DY  
四. 问题分析 a+v.(mCG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 sSKD"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 KS5a8'U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ehr\lcS<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8hww({S2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 30I-E ._F  
u8?$W%eW  
五. 问题1:一致性 g; -3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Jb> X$|N'%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Xbx=h^S  
Y]6d Yq{k  
struct holder cCiDe`T\F  
  { t3.;qDy  
  // RRy D<7s1  
  template < typename T > %F150$(D  
T &   operator ()( const T & r) const \>oy2{=;'  
  { +}udIi3:l  
  return (T & )r; T"H"m4{'  
} GE] QRKf  
} ; N\]-/$z  
9Ut eD@*  
这样的话assignment也必须相应改动: <6.`(isph  
X^&--@l}T!  
template < typename Left, typename Right > f\$_^dV  
class assignment cY!Pv  
  { HI:1Voy  
Left l; N6BOUU]  
Right r; WS4DzuZZ  
public : W +GBSl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (0y!{ (a  
template < typename T2 > D5Rp<PBq,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >u0XV"g$  
} ; } @3q;u)  
\goiW;b  
同时,holder的operator=也需要改动: Zonn  
d7X7_  
template < typename T > mg._c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PS!or!m  
  { (8ct'Q;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PVxu8n  
} ~S~+'V,d  
@6!Myez'  
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。 ryz NM3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |DsT $ ~D  
Dh}d-m_5  
return l(rhs) = r;  Uv<nJM  
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。 :>ca).cjac  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b O}&i3.L;  
k]-Q3 V  
template < typename Tp > _I,GH{lhI  
class constant_t l%0-W  
  { Y0Tw:1a  
  const Tp t; uTO%O}D N  
public : M;AvOk|&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T_wh)B4xW  
template < typename T > )iC@n8f7o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m%;LJ~R  
  { 7&jq  =  
  return t; 3TV4|&W;  
} D\J.6W  
} ; x<w-j[{k_K  
6e.l# c!1}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l*CCnqE  
下面就可以修改holder的operator=了 h{\S'8  
($UUgjv F  
template < typename T > >^,?0HP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iM1E**WCtv  
  { f*xv#G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KT(v'KE 1  
} w4Hq|N1-Y  
C*RPSk  
同时也要修改assignment的operator() e`JWY9%  
~-sG&u>  
template < typename T2 > e*I92  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iW9  
现在代码看起来就很一致了。 5TeGdfu @  
rkdA4'66w  
六. 问题2:链式操作 M djxTr^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N<KsQsy=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `|92!Ej  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [T [] U   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,|#biT-<T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @0tX ,Z9  
i3L2N~:V  
template < typename T > ;jPiD`Kyv  
struct result_1 f }.t  
  { H|`D3z.c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V4n;N  
} ; ~(Q#G" t  
d mTZEO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <wd;W;B  
?} E M,  
template < typename T > -i91nMi]  
struct   ref #Lk~{  
  { 33~8@]b  
typedef T & reference; z'O+B}  
} ; k1P'Q&Na  
template < typename T > ]j*uD317  
struct   ref < T &> kPAg *  
  { rY@9nQ\>g  
typedef T & reference; 4}*.0'Hz  
} ; 9`^(M^|c  
k`z]l;:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]|K6Z>V  
&?xtmg<d  
template < typename T > f4f)9n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f?16%Rk<  
  { (m2_Eh;  
  return l(t) = r(t); Gv#bd05X  
} 2o1WXE %$  
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。 H_| re  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KCp9P2kv.  
x",ktE>9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +T,A^(&t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CQ{{J{pU"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vvfd?G"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zyP/'X_~:  
最后的布局是: _sL;E<)y(  
                Add U(OkTJxv+  
              /   \ tt6GtYrC 1  
            Divide   5 +nB0O/m'U  
            /   \ 7>0/$i#'Vl  
          _1     3 x]R0zol  
似乎一切都解决了?不。 ]!jfrj  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {(t R<z)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +n%8*F&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Oc.8d<  
FGm!|iI  
template < typename Right > hOFvM&$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >r}?v3QW  
Right & rt) const }!|$;3t+c  
  { >@-. rkd(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J!3;\  
} hl)jE 06  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XW^Pz (  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _[l&{,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z>X]'q03  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 uz20pun4B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 z_A\\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? v:9'k~4)  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: LN5q_ZvR  
,K30.E  
template < class Action > OJM2t`}_t  
class picker : public Action &5B/>ag1!  
  { Are0Nj&?  
public : \CS4aIp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n!Y}D:6c6  
  // all the operator overloaded xbHI 4A"Z  
} ; hKnV=Ha(  
!tx.2m*5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 gv(MX ;B#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FlrYXau  
bwszfPM  
template < typename Right > ]n:R#55A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i3$G)W  
  { MhD=\Lpj\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z 9WeOs  
} +Ll29Buyi  
"WbKhE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'L{pS-+6  
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。 uG YH4  
OI6m>XH?  
template < typename T >   struct picker_maker t!B,%,Dp  
  { ^\\9B-MvY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =`C K`x  
} ; #i.BOQxS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K_.|FEV  
  { *;F<Q!i&v  
typedef picker < T > result; LFYSur8  
} ;  s%5XBI  
,u- 9e4  
下面总的结构就有了: ]'hel#L;l  
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。 mGmZ}H'{  
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。 4V mUTMY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zx+}>(U\U  
至此链式操作完美实现。 ^ 6Yt2Bhs  
f3.oc9G  
I9#l2<DYlX  
七. 问题3 <'hoN/g  
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。 P^ lzbWj^  
L i 9$N"2  
template < typename T1, typename T2 > zQ u9LN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #%#N.tB 5  
  { I\[z(CHg@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )g]A 'A=  
} V<PH5'^$j  
j*GS')Cm  
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: KO"+"1 .  
A4KkX  
template < typename T1, typename T2 > OekE]`~w  
struct result_2 'bg'^PN>z  
  { C?<-`$0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y T&#k1  
} ; z  61Fq  
e9QjRx  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G"6XJYoI  
这个差事就留给了holder自己。 Vk[M .=J  
    `v2Xp3o4f  
yi (IIW  
template < int Order > EEx:Xk%5hX  
class holder; ztp2j%'  
template <> @s,kx.S  
class holder < 1 > ''z]o#=^9  
  { K(TejW#  
public : Q0ba;KPm  
template < typename T > X_,R!$wbg:  
  struct result_1 (FGH t/!  
  { V <ilv<  
  typedef T & result; S5UQ   
} ; GE !p  
template < typename T1, typename T2 > W}%[i+  
  struct result_2 6%wlz%Fp  
  { "t-9q  
  typedef T1 & result; W!+=`[Ff  
} ; r;wm`(e  
template < typename T > Z:2%gU&W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )?6%d  
  { ={o)82LV  
  return (T & )r; lB#7j  
} 5as5{"l  
template < typename T1, typename T2 > 'cc{sjG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Np$ue }yr  
  { l2Rnyb<;;  
  return (T1 & )r1; it-2]Nw  
} IQ xi@7%&  
} ; D )Jac@,0  
<P]%{msGH  
template <> O+[s4]  
class holder < 2 > 4#ikdjB;  
  { }` <D KO/  
public : >>8{N)c5E  
template < typename T > ?<Mx*l  
  struct result_1 nm %7e!{m  
  { Re*~C:  
  typedef T & result; 4 DV,f2:R4  
} ; ;(K"w*  
template < typename T1, typename T2 > ,<s:* k  
  struct result_2 aH_FBY  
  { k_gl$`A  
  typedef T2 & result; 79h'sp6;  
} ; T?tZ?!6  
template < typename T > la^K|!|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mDuS-2G=D  
  { LE?sAN  
  return (T & )r; [b~+VeP+p4  
} 8cURYg6v  
template < typename T1, typename T2 > ]A1'+!1$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~I~lb/  
  { F9A5}/\  
  return (T2 & )r2; =&DuQvN,  
} sJ5#T iX  
} ; %D% Ok7s})  
+NeoGnj  
>?ec"P%vS/  
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> >。 {L7+lz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o/=61K8D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qx_N,1>S  
TnQW ~_:  
return l(i, j) = r(i, j); Wy /5Qw~s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (io[O?te  
10N0?K"  
  return ( int & )i; ,zZ@QW5  
  return ( int & )j; ^a1k"|E?f  
最后执行i = j; z2#k /3%o=  
可见,参数被正确的选择了。 z$M-UxY  
9eR";Wm])  
'rVB2 `z-  
Id8e%)  
DwWm(8&6;}  
八. 中期总结 *V[I&dKq  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z>'vS+axV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pkTVQdtRG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b%d,X-3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `v'yGsIV  
lc]cs D  
@iBmOt>3  
g(G$*#}o8A  
SN[ar&I  
P5GV9SA  
九. 简化 Rh)%;  
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。 f6PYB&<1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J.O{+{&cd  
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: KJs`[,;<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Kb'4W-&u!  
  +-*/&|^等 +HgyM0LFg  
2. 返回引用。 ^SM5oK  
  =,各种复合赋值等 {Eqx'j  
3. 返回固定类型。 r-Y7wM`TZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +k/=L9#e  
4. 原样返回。 wbg ?IvY[  
  operator, K1&t>2=%  
5. 返回解引用的类型。 V=YDqof  
  operator*(单目) gN*b~&G  
6. 返回地址。 SA%)xGRW  
  operator&(单目) rMw$T=Oi  
7. 下表访问返回类型。 k"m+i  
  operator[] t%@u)bp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zb'a+8[  
  operator<<和operator>> H;ujB \+  
j8^zE,Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 m8+ EMBl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }?HWUAL\  
A-rj: k!  
template < typename Left > Z&7Yl(|  
struct value_return !Fs<r)j  
  { ,8cVv->u/  
template < typename T > Y@ vC!C  
  struct result_1 ~aXJ5sY"f&  
  { ,F+,A].wG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >\3N#S"PF  
} ; O[p c$Pi  
P:5vS:s?  
template < typename T1, typename T2 > 'QTa<Z)E  
  struct result_2 ~(=5`9  
  { 1 qp"D_h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *r7%'K{ C  
} ; 6]4=8! J  
} ; 8m#y>`  
$I<\Yuy-M9  
D u_ ;!E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yQ&C]{>TS  
Ht@5@(W]I  
下面我们来剥离functor中的operator() *qxv"PptX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W*,$0 t  
*?>52 -&b  
return l(t) op r(t) ih |&q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,vBB". LY'  
return op l(t) zz8NBO  
return op l(t1, t2) z(#dL>d$'  
return l(t) op :8N{;aui  
return l(t1, t2) op /J(~NGT  
return l(t)[r(t)] : ?>yi7w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  &'?Hh(  
- rI4_Dl  
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: M-e|$'4u  
单目: return f(l(t), r(t)); Z4m+GFY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =c%gV]>G  
双目: return f(l(t)); #RKd >ig%  
return f(l(t1, t2)); mcs!A/]<  
下面就是f的实现,以operator/为例 m\_v{1g  
' t^ r2N/  
struct meta_divide Ri*mu*r\}  
  { =Ew77  
template < typename T1, typename T2 > n;QFy5HB8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QT|\TplJt  
  { 8~O0P=  
  return t1 / t2; pr1kYMrqri  
} l7Wdbx5x0  
} ; oxJAI4{y 4  
J<&?Hb*|  
这个工作可以让宏来做: omT^jh  
r?pN-x$M=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3-)R'  
template < typename T1, typename T2 > \ gf^y3F[\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c(!pcB8  
以后可以直接用 b=SCyGxlZ5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q 2;CvoF  
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 .k%/JF91n  
(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。。。) 98vn"=3  
o)'06FF\$  
D4?cnwU  
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 @ *5+ZAF  
v"<M ~9T)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H8m[:K]_H  
class unary_op : public Rettype R{6M(!x  
  { } V"A;5j`  
    Left l; WE+Szg(4x  
public : /4upw`35]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c@KNyBy2  
>GmO8dK  
template < typename T > &4*f28 s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <y#@v  G  
      { N37CAbw0  
      return FuncType::execute(l(t)); U? ;Q\=>  
    } #E#@6ZomT  
fVi[mH0=+  
    template < typename T1, typename T2 > MOm+t]vq1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z9v70 q  
      { vOl3utu7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +=*ND<$n/E  
    } //bQD>NBO  
} ; Fw^^sB  
b27t-p8  
Rhw+~gd*F  
同样还可以申明一个binary_op s~c cx"HH  
KbH|'/w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6B}V{2  
class binary_op : public Rettype G}aM~,v  
  { Dw,LB>Eq,  
    Left l; n>)h9q S  
Right r; v7f[$s$m  
public : hb>uHUb&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m]}EVa_I`/  
pezfB{x?  
template < typename T > {J/+KK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7'ws: #pC  
      { OUN"'p%%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yvnvIy  
    } !P6?nS  
;Q[E>j?w=  
    template < typename T1, typename T2 > q3|SZoN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qz$Wp*  
      {  TZdJq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !yz3:Yzu  
    } ?iL-2I3*  
} ; EH'eyC-B<  
^__ P;Gr`  
H)rJ >L  
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 :]LW,Eql  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HaF&ooI5+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !lp7}[k<y  
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。 q35=_'\W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g<:TsP'|  
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。。。 N1U.1~U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'Hu+8,xA  
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) %Siw>  
下面是修改过的unary_op MYVb !  
SUL\|z`5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oq (W|  
class unary_op nd5.Py$  
  { 2\F'So  
Left l; >VG*La' c  
  q } (f9  
public : 8A 'SMJi  
8sq0 BH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} upq3)t_  
T`c:16I  
template < typename T > 8 v da"  
  struct result_1 aLwEz}-   
  { EWWCh0 {  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JZqJ&   
} ; oMNBK/X_  
{<cgeH  
template < typename T1, typename T2 > KSU hB  
  struct result_2 ~ x J#NC+  
  { CU/Id`"tW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eGWwPSIp  
} ; V0_^==Vs  
d^"|ESQEU  
template < typename T1, typename T2 > NYR:dH]N~d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &C#?&AQ  
  { $M1;d1e6'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F#RtU :R  
} qporH]J-E  
Ze?H  
template < typename T > [5GzY`/m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dX-j3lM:#  
  { FQ/z,it_i  
  return OpClass::execute(lt(t)); i{r[zA]$  
} Z,>owoP4  
(T.j3@Ko  
} ; ixqvX4vv,B  
|WgFLF~k  
&7eN EA  
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 6?/f $,v  
好啦,现在才真正完美了。 =$_kkVQ$  
现在在picker里面就可以这么添加了: p;mV?B?oAQ  
BNixp[Hc  
template < typename Right > D$`$4mX@hP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _znpzr9H  
  { e_FoNT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XFi9qL^  
} 2l~qzT-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 pQ8f$I#v  
= jTC+0u  
.la_u8A]  
w(Q{;RNM;  
}RQHsS  
十. bind 1WI^R lWd(  
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。  3X9  
先来分析一下一段例子 G(1_P1  
`b_n\pf ]  
/K<>OyR?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iS`ok  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6s$h _$[X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :S+Bu*OyH  
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。 0.B'Bvn=s2  
我们来写个简单的。 m4R:KjN*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $-39O3  
对于函数对象类的版本: ^+Vf*YY 8  
/^`d o3a}  
template < typename Func > LXRIo2ynuw  
struct functor_trait o3le[6C/8=  
  { A=np ?wc  
typedef typename Func::result_type result_type; )\{]4[9N  
} ; `Zci <  
对于无参数函数的版本: v\5`n@}4  
[MeFj!(  
template < typename Ret > JE;!~=   
struct functor_trait < Ret ( * )() > #_:%Y d  
  { A!a.,{fZ  
typedef Ret result_type; Xzqx8Kd  
} ; mC'<Ov<eJ  
对于单参数函数的版本: v/,,z+%-  
"[CR5q9Pr  
template < typename Ret, typename V1 > Q776cj^L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W}WDj:  
  { ^,Ft7JAn  
typedef Ret result_type; :7s2M  
} ; B06W(y,3Q>  
对于双参数函数的版本: 1:q`KkJx  
nDz.61$[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > , ksr%gR+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9ol&p>  
  { 9]g`VD6 <v  
typedef Ret result_type; 6N/6WrQEeg  
} ; 6vg` 8  
等等。。。 iVb7>d9}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /7WdG)'  
`_3 Gb  
template < typename Func > ?4_ME3$t  
struct func_return t*Z4&Sy^  
  { .F0Q< s9  
template < typename T > 26=G%F6  
  struct result_1 } ;d=  
  { Z3-=TN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |zy` ]p9  
} ; -E.fo._L5  
R vd'uIJ  
template < typename T1, typename T2 > (:RYd6i  
  struct result_2 3O|2Z~>3  
  { Bsj^R\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QGnUPiD^  
} ; 352RJC  
} ; ;/!o0:m^I  
".kH5(:  
eo&G@zwN   
最后一个单参数binder就很容易写出来了  $kxu-  
j$P`/-N  
template < typename Func, typename aPicker > $@~s O0q  
class binder_1 L$@qEsO  
  { $Q=S`z=  
Func fn; ^g"%:4zO  
aPicker pk; ZSLvr-,D  
public : *EFuK8 ;  
$ou/ Fn  
template < typename T > e1ExB#  
  struct result_1 `X(H,Q}*;  
  { )c<[@ ::i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QvlV jDIy  
} ; yL23 Nqe  
j/1 f|x  
template < typename T1, typename T2 > D=M'g}l  
  struct result_2 (bD#PQXzm  
  { ?BU?c:"f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oKPG0iM:  
} ; @u:q#b  
+)_#j/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jPs{Mr<  
6h1pPx7zU  
template < typename T > ]<u%jTQREd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8`Tj*7Y=  
  { ksyQ_4^SO  
  return fn(pk(t)); pV$A?b"?*  
} 7s 0pH+  
template < typename T1, typename T2 > )g ?'Nz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'T]Ok\  
  { %<MI]D  
  return fn(pk(t1, t2)); HE+D]7^  
} PVrNS7 Rk/  
} ; q,=YKw)*  
"J 2v8c  
& z5:v-G?  
一目了然不是么? dA0o{[o=  
最后实现bind fjm 3X$tR  
Y0ACJ?|  
1+xi1w}3a  
template < typename Func, typename aPicker > [=>[2Ty  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4H`B]Zt7  
  { HC| ]Au  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P8 R^46  
} VYQ]?XF3i  
5L,q,kVS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S~^]ib0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /&5:v%L  
(w Q,($@  
十一. phoenix ^j2z\yo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H:mcex  
Li\b ,_C  
for_each(v.begin(), v.end(), jOL=vG  
( fH% C&xj'&  
do_ ,W>-MPJn[8  
[ G~/*!?&z  
  cout << _1 <<   " , " 1{G@'# (  
]  k.\4<}  
.while_( -- _1), R4S))EHg  
cout << var( " \n " ) UK .=Y9  
)  }S}%4c>  
); jm[f|4\  
YOtzj 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: 1vCVTuRF  
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 9!6u Yf+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |wuN`;gc"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <4N E)!#  
Q;kl-upn~8  
a,e;(/#\7  
template < typename Cond, typename Actor > U:8cz=#  
class do_while "|/q4JN)7d  
  { /1.gv~`+  
Cond cd; Kj:'Ei7  
Actor act; NFI~vkk'G  
public : 7Kt i&T  
template < typename T > a)!R4  
  struct result_1 LWV^'B_X-  
  { 'r} y{`3M  
  typedef int result_type; G_xql_QR  
} ; H`7T;`Yb  
UFeQ%oRa8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }U**)"  
)a$sx}  
template < typename T > H:o=gP60]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /km0[M  
  { L tK,_j  
  do h2 >a_0"  
    { 1JZhcfG  
  act(t); _;:B@Z  
  } ^vTp.7o~5  
  while (cd(t)); .xtam 8@  
  return   0 ; 0I*{CVTQj  
} Nb\B*=4AR  
} ; 2 y& k  
f5'vjWJ30  
N'?#g`*KW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K\5/||gi  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ge% tj O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m21H68y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4cDe'9 LA  
下面就是产生这个functor的类: x'V:qv*O  
][>-r&V  
L"( {6H  
template < typename Actor > ZJHaY09N  
class do_while_actor v5*JBW+c*  
  { t5EYu*  
Actor act; [\=1|t5n~  
public : }q:4Zh'l!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (1%A@ 4  
H~W=#Cx  
template < typename Cond > GsIqUM#R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JY$;m3h  
} ; yRt7&,}zL  
H)5"<=]  
?F|F~A8dr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5zH_yZ@+  
最后,是那个do_ 3/8<dc  
Y5<W"[B!  
:%IB34e  
class do_while_invoker ^-(DokdBn  
  { 8#RL2)7Uy`  
public : `|4k>5k  
template < typename Actor > `Cz_^>]|=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KR>o 2  
  { :71St '  
  return do_while_actor < Actor > (act); [f=Y*=u9,  
} n"nfEA3{`  
} do_; "FLiSz%ME  
K/8TwB?I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4 Z&KR<2Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 seZb;0  
最后来说说怎么处理break和continue mH )i  
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。 Lg|]|,%e  
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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