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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?2E@)7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6Y`eYp5A  
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, 6L}$R`s5H  
\L<Hy)l  
Pz:,q~  
LW{7|g  
  class filler 9V9K3xWn  
  { _RST[B.u6  
public : oDrfzm|[Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !w(J]<  
} ; gC> A *~J;  
Cz#0Gh>1  
p>Qzz`@e  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -V%"i,t  
4`7N}$j#,  
s%1O}X$c  
qm{(.b^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^"(C Zvq  
v8 I&~_b  
XBh0=E?qiS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -B*= V  
&'TZU"_  
sC(IeGbX  
$^?Mip  
二. 战前分析 Y[R veF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zn@<>o8hU  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X3-pj<JLY  
b8r?Dd"T8  
hs!a'E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &5h{XSv  
  /* --------------------------------------------- */ o:W>7~$jr=  
vector < int *> vp( 10 ); "3(""0Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  iVu  
/* --------------------------------------------- */ KLBU8%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nD@/,kw"  
/* --------------------------------------------- */  _zvCc%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %@k@tD6  
  /* --------------------------------------------- */ l=GcgxD+"d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MzM"r"u  
/* --------------------------------------------- */ o^&u?F9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4>-'wMW")  
Vzn0;  
~!;*C  
7jL+c~  
看了之后,我们可以思考一些问题: ePv3M&\J  
1._1, _2是什么? WXV(R,*Tc  
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。 sEkfmB2J/  
2._1 = 1是在做什么? %IL] Wz<  
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。 aMe]6cWHV>  
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。 z$4g9  
,R#pQ 4  
8Wqh 8$  
三. 动工 K|,P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $P&{DOiKS  
[% \>FT[  
(0dy,GRN  
ABb,]%  
template < typename T > LeRyS]  
class assignment 3`.*~qW  
  { Z}#'.y\ f  
T value; zisf8x7^W  
public : KSDz3qe  
assignment( const T & v) : value(v) {} b+Sq[  
template < typename T2 > `?E|frz[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `?f6~$1  
} ; +O"!*  
)O\w'|$G  
10R#} ~D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .);~H#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ndg1E;>  
S52'!WTq  
~tx|C3A`d  
J_ NY:B  
  class holder '2Q[g0VR  
  { {*mf Is  
public : 7+ +Fak  
template < typename T > K</EVt,U~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #N Qpr  
  { ]8@s+ N  
  return assignment < T > (t); qW+'#Jh@TV  
} Iue}AGxu:{  
} ; nilis-Bk_  
!iv6k~.e'2  
_|+}4 ap  
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: /Js A[}.6  
kZ<0|b  
  static holder _1; yX 9 .yq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IR JN  
la4 #2>#WZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S:B$c>  
而不用手动写一个函数对象。 6`Hd)T5{w  
gxnIur)  
}a O6%  
|BGB60}]f  
四. 问题分析 O|K-UTWH%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 MrjgV+P}[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &3gC&b^i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CWT#1L=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]2E#P.-!b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g y5^JL  
GmhfBW?  
五. 问题1:一致性 de=){.7Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f/xQy}4+~E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~:FF"T>  
xVxN @[  
struct holder s.|OdC>U =  
  { ly[j=vBV  
  // .A6D&-&z  
  template < typename T > j]HzI{7y  
T &   operator ()( const T & r) const :2t0//@X  
  { ='A VI-go5  
  return (T & )r; GFGW'}w-  
} izDfpr}s4  
} ; m^!Kthq  
wqxChTbs  
这样的话assignment也必须相应改动: 0oK_uY 4g  
>}T}^F  
template < typename Left, typename Right > ygK@\JHn  
class assignment 3vXa#f>P<  
  { kB` @M>[  
Left l; e"#QUc(  
Right r; QM('bbN  
public : 1.0:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +Y?) ?  
template < typename T2 > bG)EZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o$QC:%[#  
} ; s(Y2]X4 (  
`cQAO1-5  
同时,holder的operator=也需要改动: 'VpzB s#  
]l7rM"  
template < typename T > Nl]_Ie6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %1mIngW=g  
  { (H^)wDb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ="p,~ivrz  
} aT4I sPA?_  
MgO_gFr  
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。 < ]"Uy p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p[Zk;AT~  
bL`># M_^  
return l(rhs) = r; ;nq"jm  
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。 bvW3[ V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mfn^v:Q#  
T)MX]T  
template < typename Tp > Tw,|ZA4XH  
class constant_t 6E@TcN~ ,!  
  { A$g'/QM  
  const Tp t; j/t)=c  
public : S awf]/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :F8h}\a*  
template < typename T > mxnu\@}(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dQn , 0  
  { =AcK9?%5  
  return t; frokl5L@  
} 2BKiA[ ;;  
} ; kyi"U A82  
0"}=A,o(w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D&o ~4Qvc]  
下面就可以修改holder的operator=了 +H:}1sT;n  
DHg)]FQ/  
template < typename T > (: P#l&f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A("\m>g$b  
  { ?[]jJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CwM 1 _3cE  
} e:l7 w3?O  
wpWZn[j  
同时也要修改assignment的operator() C2CR#b=)i  
{[4.<|26  
template < typename T2 > o)f$ 7.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tkYPfUvTE  
现在代码看起来就很一致了。 cOf.z)kf6  
e ?7y$H-  
六. 问题2:链式操作 :q c?FQ ;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pocXQEg$]  
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。 XU<XK9EA  
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。 2:RFPK  
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。 H: nO\]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -d9L  
rf^ u&f  
template < typename T > u9{SG^  
struct result_1 2 g~W})e  
  { 75pn1*"gQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *JRM(V+IEv  
} ; j0^1BVcj  
ZkWMo= vL  
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: "574%\#4z  
0Bt>JbGs4  
template < typename T > eiCmd =O7  
struct   ref Q4Nut  
  { !LQzf(s;  
typedef T & reference; Ei<m/v  
} ; 9n49p?  
template < typename T > GkxQEL  
struct   ref < T &> "Lyb4#M  
  { PWeWz(]0Z4  
typedef T & reference; j u&v4]  
} ; t33\f<e  
A{dqB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f %3MDI  
/2''EF';  
template < typename T > 1,Es'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ey.%: O-Dv  
  { L=<$^m  
  return l(t) = r(t); U'^ G-@  
} l, 9r d[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ng1bjq}E2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TS`m&N{i")  
 @EURp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 g[' 7$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: La28%10  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HWIn.ij  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'pyIMB?x  
最后的布局是:  od$$g(  
                Add pHowioFx  
              /   \ n2dOCntN>  
            Divide   5 gL~3z'$  
            /   \ o=RxQk1N  
          _1     3 TV|Z$,6l  
似乎一切都解决了?不。 r:PYAb=g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &1Y7Ne  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 uJ=d!Kn  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .:XXc  
~1XC5.*-  
template < typename Right > nI4oQE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )6BySk  
Right & rt) const Lxn-M5RPQ  
  { mG1!~}[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GPizR|}h  
} 3kh!dL3D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k%8kt4\wn6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :`K2?;DC8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 NiEz3ODSi  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Xq_h C"s  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ([|^3tM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~;-2eKw  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~c5 5LlO>  
~Y{]yBGoF  
template < class Action > Lr20xm  
class picker : public Action 7L!}F;yT  
  { 0$NzRPbH  
public : r oPC ^Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PT~F ^8,)  
  // all the operator overloaded >Hmho'  
} ; me F.  
y<~(}xsHh  
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。  ^Y!$WP  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: H]*B5Jv~  
oGyoU#z#  
template < typename Right > 4`'Rm/)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dKP| TRd  
  { 4uH} SG[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RameaFX8  
} eoFG$X/PO  
dNCd-ep  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z:N?T0b(  
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。 aO}p"-'  
mI\[L2x  
template < typename T >   struct picker_maker >l=jJTJ;q  
  { rLY I\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h#Mx(q  
} ; C?MKb D=K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zlB[Eg^X  
  { v9!] /]U^  
typedef picker < T > result; ny!80I  
} ; 8Ht=B,7T  
J*zQ8\f=}  
下面总的结构就有了: [h_d1\ Cr  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 i-#Dc (9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -;;m/QM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m&#D~  
至此链式操作完美实现。 xIV#}z0  
Q/J<$W*,  
U6o]7j&6  
七. 问题3 1vAJ(O{-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 + rM]RFi  
JaR!9GVN7  
template < typename T1, typename T2 > 1D2RhM%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uKTYb#E7  
  { RQu[FZT,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [z*1#lj S  
} 0+)1K U)I  
82V;J 8T?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -O r\  
zTl,VIa3p  
template < typename T1, typename T2 > J9f]=1`  
struct result_2 . Y$xNLoP[  
  { ]dV $H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ++ 5!8Nv  
} ; l)~$/#k  
h#dfhcU>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +QOK]NJN  
这个差事就留给了holder自己。 DwK$c^2q{.  
    4H@7t,>  
b7">IzAe  
template < int Order > UZ6y3%G3^  
class holder; (=Oo=8\  
template <> .]a`-Ofn  
class holder < 1 > m?1r@!/y  
  { "\]]?&  
public : eht>4)  
template < typename T > ;>fM?ae5  
  struct result_1 snNB;hkj  
  { ;TK$?hrv*1  
  typedef T & result; *(XGNp[0  
} ; (dx~lMI  
template < typename T1, typename T2 >  @k#xr  
  struct result_2 T11>&K)  
  { Q~n%c7  
  typedef T1 & result; 3hEbM'L  
} ; \/nSRAk  
template < typename T > -G'3&L4 D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] r%fAm j  
  { I"Q U{]|J  
  return (T & )r; ``@e7~F{  
} )>iPx.hVSS  
template < typename T1, typename T2 > bj_/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z.rhM[*+0C  
  { >z% WW&Z'  
  return (T1 & )r1; ~BE=z:  
} I]pz3!On4,  
} ; |Ho} D~  
5{IbKj|  
template <> B?e] Ht  
class holder < 2 > r%>7n,+o  
  { K(?p]wh  
public : kbbHa_;aqV  
template < typename T > rt?*eC1b+Z  
  struct result_1 aZ|S$-}  
  { W[e2J&G  
  typedef T & result; bweAmSs  
} ; 5d# 73)x$  
template < typename T1, typename T2 > $:UD #eh0?  
  struct result_2 rd24R-6  
  { 8o).q}>&  
  typedef T2 & result; <K>qK]|C  
} ; m,6[;  
template < typename T > fEt BodA)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L. S/Mv  
  { o{l]n*  
  return (T & )r; B1%xU?  
} 9[ o$/x}  
template < typename T1, typename T2 > EN,}[^Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -zzT:C  
  { 2E!Q5 l!j  
  return (T2 & )r2; *Uf>Xr&  
} LY#V)f  
} ; _?K,Jc8j.  
d6 9dC*>  
M6V^ur 1  
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> >。 Kw:%B|B<T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /1bQ RI^\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5Q8s{WQ  
)t:8;;W@Ir  
return l(i, j) = r(i, j); 2r]o>X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ysw&J}6e  
~at:\h4:  
  return ( int & )i; T&:~=  
  return ( int & )j; Um*&S.y  
最后执行i = j; S0LaQ<9.  
可见,参数被正确的选择了。 THgEHR0,}[  
uU-1;m#N?  
23a:q{R  
|1e//*  
}KNBqPo4B  
八. 中期总结 ZqjLZ9?q  
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: : &~LPmJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $U)nrn i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6!;D],,"#.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k\g:uIsv$  
?N@[R];  
zH#urF6<  
5{vuN)K3  
0h{&k7T<7  
Q|U [|U  
九. 简化  7mtg  
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。 :YLurng/]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A!}Ps"Z  
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: eax"AmO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C 5e;U  
  +-*/&|^等 (CJx Y(1K  
2. 返回引用。 :sA UV79M  
  =,各种复合赋值等 0Fsa&<{6?  
3. 返回固定类型。 _g'x=VJF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IA`Lp3Z  
4. 原样返回。 )#`&[9d-  
  operator, _sY; dS/  
5. 返回解引用的类型。 *>xCX  
  operator*(单目) .>LJ(Sx9b  
6. 返回地址。 Q8.LlE999  
  operator&(单目) _1~pG)y$U  
7. 下表访问返回类型。 Wr'1Y7z  
  operator[] aP"!}*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n9-WZsc1  
  operator<<和operator>> #qxo1uV(c  
QbY@{"" `  
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。 .1_kRy2*.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yM,Y8^  
'rA(+-.M;  
template < typename Left > M Ih\z7gW  
struct value_return {kr14 l*2  
  { 3Vak C  
template < typename T > IFhS(3 YK[  
  struct result_1 Fh|{ib  
  { yhs:.h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OB*V4Yv  
} ; {<?8Y  
.N`*jT  
template < typename T1, typename T2 > T)',}=  
  struct result_2 Ba** S8{/`  
  { :\y' ?d- Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JV_VM{w{K  
} ; f[ia0w5 m  
} ; 4yjIR?  
\k^ojzJ  
8 VhU)fY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g!9|1z  
l[rK)PM   
下面我们来剥离functor中的operator() I0!]J{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $g/h=w@  
?nWzJ5w3  
return l(t) op r(t) 3xiDt?&H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g(,^'; j  
return op l(t) T k@~w  
return op l(t1, t2) 4S[UJ%  
return l(t) op V Ew| N)  
return l(t1, t2) op =|8hG*D8  
return l(t)[r(t)] -Tn%O|#K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O%N.;Ve  
8@RtL,[d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (.VS&Kv#U  
单目: return f(l(t), r(t)); ou- uZ"$,c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }}D32T VN  
双目: return f(l(t)); wm_rU]  
return f(l(t1, t2)); [m%]C  
下面就是f的实现,以operator/为例 y*6/VSRkt4  
"?<h,Hvi  
struct meta_divide P{yb%@I~J  
  { ivyaGAF}+o  
template < typename T1, typename T2 > '2ZvK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `b%lojT.  
  {  1X&jlD?  
  return t1 / t2; e =r  b  
} >[;=c0(  
} ; $*T?}r>  
>P&1or)e%  
这个工作可以让宏来做: 1@JusS0^K  
$EX(-!c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _(I6o  
template < typename T1, typename T2 > \ =I@I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]V_A4Df  
以后可以直接用 :2&"ak>N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ODhq `?(N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xwi6#>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c+ByEP4EG  
:7mHPe }(  
14jN0\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 G$%F`R[  
:9Jy/7/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _53~D=  
class unary_op : public Rettype mt`CQz"_  
  { RjVmHhX  
    Left l; |_>^vW1f  
public : u3GBAjPsIk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z6A-i@  
$(Mz@#%  
template < typename T > }v4dOGc?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Z&Nd;o   
      { 4=MjyH|[Jx  
      return FuncType::execute(l(t)); CgrQ" N5  
    }  J}:.I>  
lM{ fld  
    template < typename T1, typename T2 > xZlCFu   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \6JOBR  
      { -!:5jfT"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #mA(x@:*  
    } OTdijQLY  
} ; AyOibnoZ2E  
T9H*]LxK  
L/V^#$  
同样还可以申明一个binary_op });Rjg  
 7-!n-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > va'F '|  
class binary_op : public Rettype E3]WRF;l  
  { So'.QWzX  
    Left l; =4a:)g'  
Right r; +8T^q,  
public : v|o{AL:ei  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~~Ezt*lH  
LzNfMvh  
template < typename T > \/o$io,kV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #c>GjUJ.w  
      { $t(v `,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '.(Gg%*\.  
    } o1x1SH  
Bhd)# P  
    template < typename T1, typename T2 > EZ]4cd/i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EN2SI+  
      { vjlN@ "  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q>Zc eJ;  
    } g-~ _gt7  
} ; ]myRYb5Z  
J-5>+E,nZ  
8Auek#[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !}#> ky!t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]A'{DKR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D3X4@sM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 L ,dh$F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d*0 RBgn  
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。。。 `KFEzv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8b)WOr6n  
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)  JhFbze>  
下面是修改过的unary_op |JxVfX8^  
9Yv:6@.F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VP~2F E  
class unary_op d?2ORr|m=  
  { EIg~^xK  
Left l; 7"!b5(4=  
  b-sN#'TDg  
public : ?K>)bA&l'  
2@<_,'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 49~d6fH  
H@=oVyn/  
template < typename T > ZH_$Q$9  
  struct result_1 (?7=,A7^  
  { ^w60AqR8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HcsV q+  
} ; j|k/&q[St  
s)a-ky(  
template < typename T1, typename T2 > 6]?mjG6  
  struct result_2 3' i6<  
  { E1eGZ&&Gd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CO='[1"_5  
} ; g Ed A hfx  
tQ|c.`)W  
template < typename T1, typename T2 > \9)5b8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )S g6B;CJ  
  { D_DwP$wSo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ub-3/T  
} [a2]_]E%  
b>; ?{  
template < typename T > | ys5.|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Vx [  
  { +'<P W+U$  
  return OpClass::execute(lt(t)); .gx^L=O:  
} da7"Q{f+  
ez ,.-@O  
} ; "?NDN4l*  
s6,~J F^  
Wigt TAh4  
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 bC `<A  
好啦,现在才真正完美了。 'Qy6m'esW  
现在在picker里面就可以这么添加了: j=l2\W#}  
|nefg0`rk  
template < typename Right > (,U|H`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Qr$'Q7  
  { e*7O!Z=O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fEHFlgN3Ap  
} &B{zS K$N  
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。 Qn*l,Z]US  
-V/y~/]J  
^k=<+*9  
I2[Z0G@&=  
<fvu) f  
十. bind Nw*<e ]uD  
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。 W"c\/]aD  
先来分析一下一段例子 1<r!9x9G  
V~*Gk!+f  
l=CAr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0cS$S Mn{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U>2KjZB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9 C[~*,qx  
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。 Nk7y2[  
我们来写个简单的。 c RLw)"|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,HZ%q]*:~  
对于函数对象类的版本: |?T=4~b  
ihrf/b  
template < typename Func > fDy*dp4z  
struct functor_trait U@OdQAX  
  { @+b$43 ^  
typedef typename Func::result_type result_type; f24W*#IX  
} ; q/EX`%U  
对于无参数函数的版本: *9\j1Nd  
${Un#]g  
template < typename Ret > xt^1,V4Ei~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }Va((X w  
  { /wJ#-DZ  
typedef Ret result_type; & =[!L0{  
} ; @z1QoZ^w  
对于单参数函数的版本: \zBi-GI7  
1&boD\ 7  
template < typename Ret, typename V1 > \CjJa(vV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w}3N!jNDv  
  { X _ZO)|  
typedef Ret result_type; D6bYg `  
} ; aopPv&jY  
对于双参数函数的版本: 5P!ZGbG  
+e{ui +  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fd'kv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  S_P&Fv  
  { <=.6Z*x+  
typedef Ret result_type; <2pp6je\0s  
} ; 6Z_V,LD9L  
等等。。。 )\1>)BJq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~B;}jI]d[  
PuN L%D  
template < typename Func > X:W\EeH  
struct func_return `etw[#~N  
  { |vs5N2_  
template < typename T > clvg5{^q[  
  struct result_1 ~+\=X`y  
  { H$I~Vz[\yb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ' [$KG  
} ; ,JwX*L<:  
ED` 1)1<  
template < typename T1, typename T2 > &#PPXwmR  
  struct result_2 2.^{4 1:  
  { r&LZH.$oh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v'hc-Q9+>  
} ; vMz|'-rm$  
} ; ZXnacc~s  
u "0{) ,  
al[^pPKZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i@rtt M  
Mq0MtC6-  
template < typename Func, typename aPicker > ._rPM>B?  
class binder_1 KU8,8:yY  
  { @aS)=|Ls\  
Func fn; 0F)v9EK(W4  
aPicker pk; sC3Vj(d!i  
public : fu!T4{2  
w9|x{B  
template < typename T > );!ND %  
  struct result_1 \TP$2i%W  
  { Q:P)g#suc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %6Gg&Y$j!  
} ; _HwA%=>7  
~R|9|k  
template < typename T1, typename T2 > Tt: (l/1  
  struct result_2 2;Z 0pPR&  
  { r?DCR\Jq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'l'3&.{Yfk  
} ; :ts3_-cr  
O\<zQ2m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V|YQhd0kv  
89M'klZ   
template < typename T > Q/|.=:~FO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z6`0Uv~  
  { -E}X`?WhD  
  return fn(pk(t));  /b=C  
} ta?NO{*  
template < typename T1, typename T2 > `4K|L6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F~Dof({:  
  { GQ1/pys  
  return fn(pk(t1, t2)); O:0{vu9AQ  
} bSe\d~{  
} ; w+6P x#  
}.g5zy  
kP`#zwp'Ci  
一目了然不是么? Zu"qTJE/1  
最后实现bind uw3vYYFX  
WOn53|GQK  
}ktIG|GC  
template < typename Func, typename aPicker > 6w<rSUd'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ho=!Yy  
  { r)gK5Mv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y`oj\  
} (utP@d^  
s~OcL  5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~ky;[  
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。 KJ+6Y9b1  
6 /<Hx@r (  
十一. phoenix 0d+n[Go+S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r|l?2 eO~  
\ ITd\)F%N  
for_each(v.begin(), v.end(), ec ;  
( zTc;-,  
do_ l>;hQh  
[ 4$iS@o|  
  cout << _1 <<   " , " (xG%H:6,  
] g>t1rZ  
.while_( -- _1), bll[E}E|3  
cout << var( " \n " ) *)RKU),3nL  
) >N#Nz 0|(  
); {@2+oOuYfN  
B.y}S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6:(s8e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q\4tzb]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E3 % ~!ZC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: brmS J7  
\a+Q5g  
8-@@QZ\N  
template < typename Cond, typename Actor > JtO}i{A  
class do_while },d^y:m  
  { K~d'*J-  
Cond cd; XYvj3+  
Actor act; (#y2R F8j  
public : g7! LX[  
template < typename T > C<_\{de|9  
  struct result_1 xT 06*wQ  
  { &pY '  
  typedef int result_type; }Nr6oUn  
} ; XncX2E4E  
 Z}t;:yhR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MiZ<v/L2  
ow'G&<0b  
template < typename T > HrE,K\^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H5 z1_O_+  
  { r[(;J0=  
  do 6?u`u t  
    {  +rv##Z  
  act(t); }<~(9_+  
  } ,< g%}P/  
  while (cd(t)); HN7tIz@Frc  
  return   0 ; /k/X[/WO  
} m}z6Bbis0  
} ; -F?97&G$  
q;[HUyY,  
$9?:P}$v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \d;)U4__!  
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。 +IS6l*_y>6  
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。 )P7ep  
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。 .I>rX#aNt  
下面就是产生这个functor的类: 'dWUE-  
rA ={;`  
se.HA  
template < typename Actor > 2V]a+Cgk  
class do_while_actor \i+AMduAo  
  { EPJ>@A>;D  
Actor act; `V9bd}M%~;  
public : H<|}p Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .#~!w!T  
8XYxyOl  
template < typename Cond > "*HM8\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FaCW +9B  
} ; 0 7Yak<+~  
w)|9iL8  
pfZ[YC-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^.:&ZsqV  
最后,是那个do_ >>$L vQ  
&jY| :Fe  
%T$>E7]!  
class do_while_invoker 3Iqvc v  
  { ?5CE<[  
public : @U!&XZ]h  
template < typename Actor > %~:\f#6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LCSvw  
  { G%k&|  
  return do_while_actor < Actor > (act); :xHKbWz6j  
} :rM2G@{  
} do_; ,Z @I" &H  
eyh}O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0rL.~2)V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lxv;[2XsW)  
最后来说说怎么处理break和continue C)c*s C5N  
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。 L~f~XgQ  
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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