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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vKdS1Dn1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )ytP$,r![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, k@n L(2  
"OkZ [E)  
ix?Z:pIS0  
rXTdhw?+  
  class filler UaQW<6+  
  { z1tCSt}7f  
public : ^n4aoj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wu{%gtx/;^  
} ; xZV|QVY;  
b!"qbC1  
+[S<"}ls7  
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: #Ak9f-pf  
|6Iw\YU  
G2c\"[N1/  
L-q)48+^k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hA&m G33  
n36@&q+B&  
tLdQO"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Dp^=%F{t  
~:_10g]r  
t0:~BYXu  
L/bvM?B^  
二. 战前分析 Z%3)w.  
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。 L!ms{0rJ  
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 * "?,.  
OMYbCy^  
NW21{}=4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m,w^,)  
  /* --------------------------------------------- */ @fVz *  
vector < int *> vp( 10 ); S!JLy&@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pm=s  
/* --------------------------------------------- */ UK@hnQU8`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '=K~M  
/* --------------------------------------------- */ "Nq5FcS9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vsI|HxpyC,  
  /* --------------------------------------------- */ nvodP"iV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iZ ;562Mo  
/* --------------------------------------------- */ ({C|(v9 C7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iy_3#x5>  
D42!#  
|*]<*qnZt  
p8&rl|z|  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6"+bCx0:  
1._1, _2是什么? Zjc 0R   
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。 !|"LAr9u  
2._1 = 1是在做什么? "88<{xL  
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。 _XI,z0(  
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。 -Zg@#H  
}72+i  
YB]^Y^"e  
三. 动工 {qSYe!`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  {qH+S/  
>-`-D=!V  
ai4ro"H  
2)q$HUIX  
template < typename T > c+1<3)Q<  
class assignment eE0nW+i  
  { \9:IL9~F  
T value; _]+ \ B  
public : *zX^Sg-[  
assignment( const T & v) : value(v) {} s8r[U, }(  
template < typename T2 > }\ya6Gi8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N&Uqzt*  
} ; vFgnbWxG  
bGp3 V. H  
Jy]}'eE?pr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6a{b%e`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XJ7mvLM;  
 JU=4v!0  
cT'<,#^/  
P[Id[}5Pw  
  class holder ;@[ax{ J  
  { If@%^'^ON=  
public : >~G _'~_f  
template < typename T > %i.;~>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \e?w8R.6w^  
  { $\nAGmp@  
  return assignment < T > (t); \!r,>P   
} *;<oM]W_  
} ; k3e?:t 9  
rPJbbV",+^  
nqib`U@"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~_4$|WKl  
{'f=*vMI  
  static holder _1; MrS~u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l;;"v) C8  
{ %af  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;J?zD9  
而不用手动写一个函数对象。 mS-{AK  
1jj.oa]  
R"JT+m  
(V8lmp-F  
四. 问题分析 {F*81q\  
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。 Q$^Kf]pD  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 fq[,9lK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9J f.Ls  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <\5E{/7Tl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :c&F\Q=  
pQBhheiM  
五. 问题1:一致性 53?B.\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| OjY#xO+'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /y5a~3  
/m*+N9)  
struct holder Z E},x U%  
  { _n3"  
  // E&2mFg  
  template < typename T > P%kJq^&  
T &   operator ()( const T & r) const sfEy  
  { rp,PhS  
  return (T & )r; :=,lG ou  
} 7@9R^,M4:  
} ; >l0D,-O]m  
fBt`D !Z8  
这样的话assignment也必须相应改动: J [ 4IO  
>^+c s^jCM  
template < typename Left, typename Right > <a$'tw-8  
class assignment uI_h__  
  { 7V7iIbi  
Left l; ]`O??wN  
Right r; .c2Zr|X  
public : Eza B}BLQ9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;,jms~ik  
template < typename T2 > +Zo&c}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~z*A%vp6ER  
} ; orr6._xw  
t(.xEl;Ma  
同时,holder的operator=也需要改动: $_&gT.>  
_6&TCd<  
template < typename T > 9A9yZlt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *D$Hd">X  
  { ~;B@ {kFY)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '/H+  
} |a[Id  
FaE,rzn)iD  
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。 LuUfdzH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KZt4 dr  
xO` O$ie  
return l(rhs) = r; Oxhc!9F  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dQH9NsV7g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !S}4b   
J+20]jI  
template < typename Tp > o+.LG($+U  
class constant_t v6_fF5N/  
  { 9)]asY  
  const Tp t; xr'gi(.o  
public : j5qrM_Chg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S2EeC&-AR  
template < typename T > vB9v8@[I&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }O7b&G:nW  
  { *1cl PK  
  return t; ]&RC<imq  
} L]|[AyNu  
} ; )]a{cczL"  
sT|FgB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #99fFs`w  
下面就可以修改holder的operator=了 d%='W|i\p&  
'-5Q>d~&h  
template < typename T > f-/zR%s{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .q7|z3@,  
  { WT9 k85hqj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )=c/{  
} VOK0)O>&  
9Jhc5G  
同时也要修改assignment的operator() ('7qJkV  
#:n:3]t  
template < typename T2 > j* \gD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zw,=mpf3_  
现在代码看起来就很一致了。 V]$J&aD  
&>&UqWL  
六. 问题2:链式操作 D 4fHNk)kZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DU>#eR0G  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o?l9$"\sqb  
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。 Pn[R.u(l  
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。 lYt|C^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <; (pol|  
AqHH^adzA:  
template < typename T > 0qU Bt9rA  
struct result_1 Q(J6;s#b  
  { 8KU5x#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZdjmZx%%  
} ; =u#xPI0:  
 wN4N 2  
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: XFU['BI  
 "0( _  
template < typename T > $8"G9r  
struct   ref ggn:DE "  
  { chr^>%Q_  
typedef T & reference; D[ -Gzqh  
} ; p Y[dJxB  
template < typename T > 7 P$>T  
struct   ref < T &> xJ18M@" j  
  { i{ " g 7  
typedef T & reference; L]C|&K P  
} ; |wFfVDp  
sF`ELrR \  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &n)=OConge  
^YLk&A)X  
template < typename T > g~i%*u,Y<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +jPs0?}s  
  { [9S?  
  return l(t) = r(t); R;68C6 4  
} U:n3V  
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。 w`")^KXi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e MT5bn  
@ !UuK;  
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 >w~Hq9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nA#FGfZ{Ge  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *$eMM*4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~j&#DG&L  
最后的布局是: `X06JTqf:  
                Add 8I X,q  
              /   \ =83FCq"  
            Divide   5 ~T_4M  
            /   \ /d\#|[S  
          _1     3 )@O80uOFh  
似乎一切都解决了?不。 M@=eWZ<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !\ckUMZ\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^-yEb\\i  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6ofi8( n[  
tXgsWG?v[H  
template < typename Right > 3{wmKo|_X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K~ 6[zJ4  
Right & rt) const <lBY  
  { -t:~d:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %xq/eC7  
} ;MH<T6b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6/Pw'4H9$  
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。 hrRkam !y  
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。 +l " z  
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。 t69C48}15  
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。 G{ 9p.Q  
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? ?IWLH-fkP  
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: Sl?@c/Ng  
YF]W<ZpY  
template < class Action > k_^| %xJ  
class picker : public Action 7vRFF@eq}  
  { t3dvHU&Z:  
public : ve [*t`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GRt1]%l#$  
  // all the operator overloaded U;l!.mze  
} ; #@*;Y(9Ol  
X \1grM  
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。 w[bhm$SX]B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^HYrJr$y  
yv@td+-"D  
template < typename Right > HX(Z(rcI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m|}};8  
  { :UMtknV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _h=kjc}[.O  
} M+mO4q6  
am$-1+iX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^"g # !  
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。 ]W-7 U_  
uTemAIp $u  
template < typename T >   struct picker_maker COF_a%  
  { VOj{&O2c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l Wa4X#~.  
} ; '_n J DM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^WZcM#~TL  
  { |)7dh B  
typedef picker < T > result; ? ^E B"{  
} ; zj?^,\{A  
Y_H|Fl^  
下面总的结构就有了: QL<uQ`>(  
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。 &g{b5x{iD  
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。 Q9UBxpDV:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bR6g^Yf  
至此链式操作完美实现。 -27uh  
Dd(#   
VeJM=s.y7  
七. 问题3 w}OJ2^  
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。 ~(BvI zzD  
Kn WjP21  
template < typename T1, typename T2 > !yo/ F& 6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L7_qs+  
  { 1qR[& =/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dFu<h   
} ~s :M l  
~F</ s.  
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: 'pJ46"D@m  
qMk"i@"  
template < typename T1, typename T2 > VI}.MnCa  
struct result_2 Ux<2!vh  
  { jK[~d Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .3{PgrZ  
} ; #~ :j< =o  
PWwz<AI+  
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? ]w3-No  
这个差事就留给了holder自己。 !zhg3B# p  
    DP(JsZ}  
!L+4YA  
template < int Order > Z/|oCwR  
class holder; AE_7sM  
template <> [r,ZM  
class holder < 1 > wTpjM@F?J|  
  { * 5H  
public : 7+,6 m!4  
template < typename T > [>B`"nyNQ  
  struct result_1 DE{tpN  
  { / _N*6a~  
  typedef T & result; )9^0Qk' ]  
} ; @AXRKYQ{t  
template < typename T1, typename T2 > Hcp)Q76X  
  struct result_2 Po%+:0oX  
  { NA%(ZRSg(  
  typedef T1 & result; x >u \  
} ; r[>=iim  
template < typename T > aR iD}P*V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '8au j  
  { #B;~i6h]  
  return (T & )r; qoNVp7uv  
} %s+H& vfQs  
template < typename T1, typename T2 > l17sJ!I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <Ae1YHUY  
  { :'L^zGf  
  return (T1 & )r1; MH"{N "|  
} $\W|{u`  
} ;  #E[{  
6D[m}/?Uy  
template <> u afSz@`  
class holder < 2 > X=:|v<E   
  { Ez3>}E,  
public : L(p{>Ykcc  
template < typename T > hdi/k!9[\  
  struct result_1  d"E@e21  
  { 6;LM1 _  
  typedef T & result; l3d^V&Sk  
} ; `}b#O}z)^  
template < typename T1, typename T2 > m&GxL T6  
  struct result_2 (<= &#e?  
  { .RI{\i`  
  typedef T2 & result; j k%MP6  
} ; j{.P'5e@pZ  
template < typename T > $VWeo#b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H5L~[\ 5t  
  { VtNY~  
  return (T & )r; :YL`GSl  
} X*Ibk-PUM  
template < typename T1, typename T2 > *, /ADtL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C*;g!~{  
  { ?w{lC,  
  return (T2 & )r2;  aOS:rC  
} + _=&7  
} ; $ekB+ t:cj  
Lo'P;Sb4<}  
=}:9y6QR.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Y9b|lP7!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZnX]Q+w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *W'F 6Hpu  
a3&&7n  
return l(i, j) = r(i, j); 2"31k2H[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y"|QY!fK  
<<43 'N+  
  return ( int & )i; nqG9$!k^t  
  return ( int & )j; `MMh"# xN  
最后执行i = j; #=tWjInm  
可见,参数被正确的选择了。 qIbp0`m  
0P(U^rkR~  
/H_,1Fu|  
~16QdwK  
kC =e>v  
八. 中期总结 orGNza"A  
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: 6$1dd#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ohK_~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >^cP]gG Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %SV5 PO@  
A!([k}@=j  
;Up'+[Vj'C  
{-(}p+;z  
ZI'MfkEZ*  
A]fN~PR  
九. 简化 7j9:s>D  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 l 8I`%bu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gW{<:6}!*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'cs!(z-{x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KO`ftz3 +  
  +-*/&|^等 k7rFbrL Z  
2. 返回引用。 % D]vKv~<  
  =,各种复合赋值等 zTDB]z!A  
3. 返回固定类型。 Hzr<i4Y=w9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -WDU~VSU  
4. 原样返回。 ]7 qn&(]  
  operator, g7($lt>  
5. 返回解引用的类型。 |}~2=r z  
  operator*(单目) 7H$0NMP  
6. 返回地址。 TU6e,G|t  
  operator&(单目) ^;";fr Vw  
7. 下表访问返回类型。 4)L(41h  
  operator[] nXgnlb=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vy]y73~  
  operator<<和operator>> pwg$% lv  
wVSM\  
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。 \)\uAI-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p2]@yE7w  
m `"^d #  
template < typename Left > ZLsfF =/G  
struct value_return "7v/ -   
  { M2K{{pGJ[&  
template < typename T > E5a1 7ra  
  struct result_1 'H"wu /#  
  { ?hpT"N,hF9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r)ni;aP  
} ; cL31g_u  
XCCh*qym  
template < typename T1, typename T2 > 9`83cL  
  struct result_2 F`/-Q>Q  
  { VMry$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `Gct_6  
} ; Lk?%B)z  
} ; sVk+E'q  
qPh @Bl3  
I r8,=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .hBq1p  
Y7W xV>E  
下面我们来剥离functor中的operator() b2}>{Li0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G,tJ\xMw8  
v"nN[_T  
return l(t) op r(t) (IlHg^"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) do {E39  
return op l(t) #nK38W#  
return op l(t1, t2) F.zx]][JV  
return l(t) op _|f1q  
return l(t1, t2) op lSMv9 :N  
return l(t)[r(t)] bve_*7CEM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {WBe(dc_%  
+iS'$2)@  
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: ;E Z5/"T  
单目: return f(l(t), r(t)); 9YpgzCx Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bW"bkA80  
双目: return f(l(t)); eWKFs)C]  
return f(l(t1, t2)); 2nNBX2 o&_  
下面就是f的实现,以operator/为例 glMYEGz6p  
jZjWz1+  
struct meta_divide o!R.QI^2VT  
  { r]e1a\)r  
template < typename T1, typename T2 > B3x4sK s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t=,ZR}M1`  
  { baLO~C  
  return t1 / t2; [NG~FwpRf  
} L<t>o":o  
} ; eUBf-xA  
D-{;;<nIr`  
这个工作可以让宏来做: 'eyzH[l,(  
lk.]!K$}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wM$N#K@  
template < typename T1, typename T2 > \ `ChS$p"A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (`W_ -PI  
以后可以直接用 7a$K@iWU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vbt0G-%Z  
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 <x QvS^|[  
(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。。。) zKh^BwhO|X  
mLEJt,X  
v'Y0|9c  
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 &a;{ed1B  
cTC -cgp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +8<|P&fH  
class unary_op : public Rettype ^T?zR7r  
  { f ZEyXb  
    Left l; A-n@:` n~  
public :  Mi>!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZmLA4<  
pZE}<EX  
template < typename T > FUt{-H!<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \d'>Ky;GD  
      { x;^DlyyYU  
      return FuncType::execute(l(t)); _GhP{ C$  
    } |IcA8[  
0oNNEC  
    template < typename T1, typename T2 > L3/SIoqd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C VXz>oM  
      { gGaA;YW1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8v<802  
    } ZVelKI8>  
} ; {[|je ]3v  
W u C2 LM  
;J uBybJb  
同样还可以申明一个binary_op J-UqH3({Z,  
Cs!z3QU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XRl!~Y|  
class binary_op : public Rettype +YJpVxYmZ  
  { BvnNAi  
    Left l;  JT,[;  
Right r; _J,lF-,  
public : /f*QxNZ,p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;i 'mma_!  
+vr|J:  
template < typename T > |F}6Zv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o?{-K-'B$  
      { [g/ &%n0^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1zcaI^e#  
    } $etw'c0  
Y 9}ga4  
    template < typename T1, typename T2 > $~ >/_<~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9#>t% IF~  
      { ;f!}vo<;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W" i3:r  
    } On~w`  
} ; A{ a4;`}5  
5y~ Srb?2  
@oNYMQ@)d  
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 T5_/*`F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mgd)wZNV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !'z"V_x~  
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。 6M#}&Gv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EXbaijHQG  
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。。。 : GdLr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9Ro7xSeD  
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) 9 df GV!Z  
下面是修改过的unary_op Q,LDn%+;B*  
$=9g,39  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \S_o{0ZY}  
class unary_op oazY?E]}3  
  { 'Q dDXw5o  
Left l; ii5dTimRJ  
  iw{rns  
public : BhzcimC)  
uj~(r=%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~]Weyb[ N  
["H2H rI2  
template < typename T > cK1 Fv6V#  
  struct result_1 5F78)q u6N  
  { D &Bdl5g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zHX7%x,Cq  
} ; ;S?ei>Q  
1>=]lMW  
template < typename T1, typename T2 > mVd%sWD  
  struct result_2 K2qKkV@  
  { P,s>xM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M nnVk=  
} ; S*NeS#!v  
szs.B|3X@*  
template < typename T1, typename T2 > {O!B8a    
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4*&2D-8<K  
  { Tg@:mw5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xyrlR;Sk  
} cz41<SFL  
MMy\u) 4  
template < typename T > -KL5sK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -PCF Om"  
  { T0X+\&W  
  return OpClass::execute(lt(t)); Oj>;[O"  
} 2dCD.9s9~  
EX/{W$ &K  
} ; sZ> 0*S  
6Qn};tbnD  
?s@=DDB\u  
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 blKF78  
好啦,现在才真正完美了。 ]64pb;w"$D  
现在在picker里面就可以这么添加了: n >@Qx$-  
ROJ=ZYof  
template < typename Right > cKB1o0JsYJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ckkm}|&m  
  { ID~}pEQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fD*jzj7o ,  
} &S=xSs:q.  
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。 >{{0odBF  
E/hO0Ox6  
tfdb9# &?  
r-AD*h@QZ  
'd]t@[#  
十. bind @5h(bLEP  
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。 ;TL>{"z`x  
先来分析一下一段例子 CsJ&,(s(  
v(]dIH  
y`Zn{mQ@[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6lm<>#_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 moCR64n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I`nC\%g  
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。 >W6?!ue_  
我们来写个简单的。 <C_FRpR<f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q4SEvP}fLx  
对于函数对象类的版本: LaYd7Oyf]  
^|(VI0KO  
template < typename Func > z:;yx  
struct functor_trait t]hfq~Ft  
  { [ZL<Q  
typedef typename Func::result_type result_type; |`'WEe2  
} ; K(AZD&D  
对于无参数函数的版本: >J_(~{-sNG  
ZU;nXqjc  
template < typename Ret > t{e}3}LEd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ujr"_ofI  
  { $lg{J$ h8  
typedef Ret result_type; A}[x ))r  
} ; y\=^pla  
对于单参数函数的版本: :Q}Zb,32  
U U3o (Yq  
template < typename Ret, typename V1 > L0qL\>#ejr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xHe "c<  
  { C8O<fwNM  
typedef Ret result_type; qG3MyK%O\  
} ; <l< y R?  
对于双参数函数的版本: C6qGCzlG`  
A+Kp ECP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -ZoAbp$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U lPhW~F)  
  { y;f nC5Q  
typedef Ret result_type; r` sG!  
} ; XHm6K1mGZ  
等等。。。 De\Ocxx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kBtzJ#j B  
Q"K`~QF"  
template < typename Func > Fr#QM0--B  
struct func_return 1sq1{|NW~  
  { #&Rx?V  
template < typename T > Y+gNi_dE  
  struct result_1 W$J@|i  
  { h>A~yDT[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sC_doh_M  
} ; h7PIF*7m e  
zh5ovA%  
template < typename T1, typename T2 > F.AP)`6+*  
  struct result_2 P:UR:y([  
  { NCVhWD21|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C8y[B1Y  
} ; 4!A(7 s4t  
} ; 19i=kdH  
4$+/7I \  
_sQhDi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 or(P?Ro  
-HRa6  
template < typename Func, typename aPicker > 2]Ei4%jo  
class binder_1 $U'*}S  
  { VuuF _y;  
Func fn; oGL2uQXX  
aPicker pk; l - ~PX  
public : MADt$_  
:Aj[#4-=   
template < typename T > f.:0T&%G  
  struct result_1 |eksvO'~  
  { +*G<xW :M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $\L=RU!c}  
} ; gR wRhA/  
]Aj5 K  
template < typename T1, typename T2 > ITZ}$=   
  struct result_2 {5 (M   
  { vofBS   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :H/Rhx=  
} ; UPkc-^BN  
|21*p#>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W(EN01d\  
q& esI  
template < typename T > of>H&G)@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }x:}9iphF  
  { J!H)[~2/  
  return fn(pk(t)); Q 822 #  
} 4{%-r[C9k  
template < typename T1, typename T2 > $ Zj3#l:rK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @eP(j@(^  
  { 8aVj@x$'  
  return fn(pk(t1, t2)); Z& bIjp  
} fz%e?@>q  
} ; 0NXaAf:2Z  
'\P+Bu]6&  
[6%y RQ_  
一目了然不是么? ?+L7Bd(EF%  
最后实现bind Mlo:\ST|  
+<3e@s&  
{"_V,HmEF+  
template < typename Func, typename aPicker > ]:Pkh./  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1n#{c5T  
  { )H{OqZZYD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w +HKvOs5c  
} *s?C\)x  
yS4nB04`=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `m\ ?gsw7  
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。 R.rE+gxO1  
 @4>?Y=#  
十一. phoenix Q7_#k66gb7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .8XkB<[wb  
P UC:Pl77  
for_each(v.begin(), v.end(), ;W3c|5CE  
( 6\x/Z=}L  
do_ `rpmh7*WV  
[ alyA#zao|  
  cout << _1 <<   " , " &&Otj-n5  
] ki8Jl}dr  
.while_( -- _1), /p)y!5e  
cout << var( " \n " ) Hqb-)8 ~  
) B] PG  
); VVc-Dx  
,PX7}//X^  
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: uC?/p1  
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 o:@A%*jg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VW:Voc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >| hqt8lY  
2lxA/.f  
Rc}#4pM8  
template < typename Cond, typename Actor > 3# idXc  
class do_while G$jw#a[L  
  { oSH]TL2@Cd  
Cond cd; T8Ye+eP}  
Actor act; q]v{o8:U  
public : 2 '8I/>-  
template < typename T > Sv[+~co<l  
  struct result_1 Obc wmL  
  { {mA#'75a#  
  typedef int result_type; M2M&L,/O  
} ; =64Ju Wvo  
avd`7eH2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '3B7F5uLx"  
Lp{/  
template < typename T > on f7V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U)SQ3*j2D  
  { :D:J_{HJ  
  do ;RW5XnVx  
    { Zc=#Y  
  act(t); Z`ZML+;~6  
  } XpdjWLO]C<  
  while (cd(t)); $~T|v7Y%  
  return   0 ; 2l+t-  
} U-#vssJhk  
} ; RY~m Q  
wfM|3GS+.  
dEfP272M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [UB]vPXm$  
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。 M"8?XD%  
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。 / 16 r_l  
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。 cFoeyI#v  
下面就是产生这个functor的类: bJL,pe+u  
/%P,y+<}iG  
\m+;^_;5GW  
template < typename Actor > hD7Lgi-N)W  
class do_while_actor f1I/aRV:+  
  { da$ErN '{  
Actor act; _x<7^^VT  
public : 0fx.n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kQ.3J.Q5  
!D 9V9p  
template < typename Cond > =]-D_$S~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }nWW`:t kx  
} ; #a!qJeWm0  
K}Lu1:~  
q`@8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /?:q9Wy  
最后,是那个do_ sB<y(}u  
2bTM0-  
3NrWt2?  
class do_while_invoker i",oPz7  
  { |]OI)w*  
public : ,h'omU7  
template < typename Actor > vVH*\&H\T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7@ mP;K0  
  { rv %^2h<&  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]dnB ,  
} I(+%`{Wv  
} do_; 3E;<aCG?  
%F]:nk`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g #[,4o;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0vcFX)]yW  
最后来说说怎么处理break和continue Wp//SV  
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。 \PK}4<x}  
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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