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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4a&RYx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j<upRS,$  
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, ;2G*wR  
g%o(+d  
OU E (I3_  
}ZYd4h|g\z  
  class filler 3s*mbk[J  
  { XMZ,Y7  
public : {.`vs;U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @?ebuj5{e  
} ; P|`8}|}a  
zg>zUe bA  
SV4E0c>  
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: C-xr"]#]  
@b\$yB@z  
#{0HYg?(f  
W@>% {eE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &{5,:%PXw  
sVQ|*0(J0r  
bt SRtf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \eTwXe]Pv  
F k7?xc  
0mp/Le5  
_!#@@O0p/h  
二. 战前分析 t[HE6ea  
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。 XE RUo  
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 50h! X9  
_=r6=.  
/*~EO{o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $B+8Of  
  /* --------------------------------------------- */ PJ')R:e,  
vector < int *> vp( 10 ); SZ7:u895E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ME$[=?7XX  
/* --------------------------------------------- */ Xc ++b|k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Lpkyoh v  
/* --------------------------------------------- */ `b&%Hm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wKh4|Ka  
  /* --------------------------------------------- */ N>uRf0E>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O *C;Vqt  
/* --------------------------------------------- */ 2F;y;l%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E#34Wh2z  
_ >?\DgjH  
k:i4=5^*GX  
z9f-.72"X  
看了之后,我们可以思考一些问题: /A\8 mL8  
1._1, _2是什么? 'd0~!w  
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。 Bg=wKwc8  
2._1 = 1是在做什么? t3WiomNCc  
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。 .N;=\C*  
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。 ;._ l 0Jw  
cdH>n)  
E, Z$pKL?  
三. 动工 Xfc-UP|}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D_2:k'4  
Q>qUk@  
_oL?*ks  
umBICC]CU  
template < typename T > W ~<^L\Lu  
class assignment u~N?N W Q  
  { iO$8:mxm0?  
T value; Y;eZ9|Ht9  
public : [|wZ77\  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z{.8^u1I  
template < typename T2 > NSMyliM1Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZmqKQO  
} ; wVXS%4|v  
W-f=]eWg  
>gQ>1Bwvi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uh_RGM&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *tFHM &a  
"s-"<&>a(  
u]wZQl#-  
.8g)av+  
  class holder ~%F9%=  
  { !.$I["/=  
public : CZe ]kXNv  
template < typename T > .~db4d]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w_c"@CjkE  
  { }v;V=%N+v  
  return assignment < T > (t); ~G p [_ %K  
} .<?GS{6 N  
} ; CT@ jZtg0  
8,Z_{R#|  
;a!S!% .h  
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: Rh2+=N<X  
OKZV{Gja  
  static holder _1; PNhe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GMx&y2. Z  
;>hO+Wo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `RT>}_j  
而不用手动写一个函数对象。 iXkF1r]i  
&AMl:@p9  
urc| D0n  
+QavYqPF  
四. 问题分析 A Q U+mo  
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。 L+F@:H6/0  
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。 f)rq%N &  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KkyVSoD\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }Bh8=F3O Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YaqR[F  
k}CVQ@nd  
五. 问题1:一致性 @IKYh{j4  
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?| "^[ 'y7i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bP#:Oi0v`  
pX<`+t[  
struct holder atH*5X6d  
  { 7"D", 1h  
  // 2|y"!JqE1  
  template < typename T > +/7?HGf  
T &   operator ()( const T & r) const SR hiQ  
  { yzn%<H~  
  return (T & )r; G Vr1`l  
} TqQB@-!  
} ; /HEw-M9z  
s[*rzoA  
这样的话assignment也必须相应改动: 7WqH&vU|  
g =hg%gRy"  
template < typename Left, typename Right > Paq4  
class assignment 2qNt,;DQ  
  { @;4zrzQi7  
Left l; <}Vrl`?h  
Right r; rKc9b<Ir  
public : s^TZXCyF o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n6>#/eUH  
template < typename T2 > ]cvwIc">  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0auYG><=  
} ; FUzzB94a  
By,eETU]  
同时,holder的operator=也需要改动: 8`{:MkXP  
aKDKmHd  
template < typename T > a!SiX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pF>i-i  
  { }&D WaO]J7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {WS;dX4  
} klYX7?  
rXq.DvQ  
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。 c#]4awHU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?R 'r4P,  
@4C% +-  
return l(rhs) = r; qkqIV^*R  
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。 Q\vpqE! 9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zI uJ-8T"  
1H`,WQ1mG  
template < typename Tp > [DOckf oZx  
class constant_t 'oVx#w^mf  
  { ">nxHU  
  const Tp t; On?v|10r'  
public : Lb-OsKU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  > |=ts  
template < typename T > H41?/U,{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {TROoX~H?  
  { *>}@7}f  
  return t; E&w7GZNt  
} nFCC St$  
} ; BOX2O.Pm  
6|=f$a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2[yd> (`  
下面就可以修改holder的operator=了 pllGB6X  
RP|`HkP-2  
template < typename T > DCa^ u'f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -i|}m++  
  { cVpp-Z|s8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IPpN@  
} y.k~Y0  
8Fh)eha9f  
同时也要修改assignment的operator() U/M>?G~  
q?:dCFw$x5  
template < typename T2 > ,p a {qne  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pki%vRY  
现在代码看起来就很一致了。 fOrH$?  
kZ:ZtE  
六. 问题2:链式操作 f~[7t:WD*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t@;p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wlvgg  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Z{d^-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ajT*/L!0_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]EAO+x9  
l'qg8  
template < typename T > T-L||yE,h  
struct result_1 vr l-$ii  
  { u=sp`%?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Or+U@vAnk  
} ;  _[3D  
+sA2WK]  
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: $%Kf q[Q  
BO&bmfp7,  
template < typename T > 3hH<T.@)  
struct   ref =nS3p6>rZ  
  { #!# l45p6  
typedef T & reference; gf@:R'$:+  
} ; B9 uoVcW  
template < typename T > WH}y"W  
struct   ref < T &> {P./==^0  
  { I236 RIq  
typedef T & reference;  (ZizuHC  
} ; F>l] 9!P|m  
RqrdAkg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P@B]  
reWot&;  
template < typename T > 59A}}.@?m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )akoa,#%6c  
  { t:Q*gW Rh  
  return l(t) = r(t); 8<.Oq4ku  
} Il 'fL'3  
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。 t*u:hex  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +6\Zj)  
<'*LRd$1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 W!(zT6#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q%G8U#Tm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AkV#J, 3LC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eMsd37J  
最后的布局是: u#.2w)!D  
                Add x;d6vBTUb  
              /   \ 6{b >p+U  
            Divide   5 IJ"q~r$  
            /   \ D@.6>:;il  
          _1     3 0e4{{zQx  
似乎一切都解决了?不。 }Y\%RA  
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。 EQM {  
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。 T8g$uFo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /x$nje,.  
;_(4Q*Yx  
template < typename Right > Q2gq}c~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7:1Lol-V  
Right & rt) const QWYJ *  
  { m_]Y{3C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ez$(c  
} R m( "=(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }7Q%6&IR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5b*C1HS@X  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8ib:FF(= u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 a~w$#fo"`f  
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。 L8B! u9%  
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? 77Y/!~kd  
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: w?[upn:K  
Gc|idjW4  
template < class Action > K"MX!  
class picker : public Action y6a3t G  
  { O0.*Pmt  
public : (9a^$C*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %ET+iIhK  
  // all the operator overloaded g 7H(PF?  
} ; 1qA;/-Zr<o  
/N{*"s2)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (LCfUI6;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: })%{AfDRF  
JZ x[W&]zT  
template < typename Right > AwR =]W;j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5H^ (2w  
  { o]V^};B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F^:3?JA _  
} t6c4+D'{].  
gbA_DZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B+`g> h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [/r(__.  
'w aaw_>b  
template < typename T >   struct picker_maker @0''k  
  { jP.dDYc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {JLtE{  
} ; '&b+R`g'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jH:[2N?  
  { f o3}W^0  
typedef picker < T > result; ;uGv:$([g  
} ; F+qm[Bc8  
flx(HJK  
下面总的结构就有了: $`8wJf9@w  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]SEZaT  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 sI2^Qp@O1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h(DTa  
至此链式操作完美实现。 QT}tvm@PMq  
<P<z N~i9j  
.%-8 t{dt  
七. 问题3 4xj4=C~i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 X?Q4}Y  
h";L  
template < typename T1, typename T2 > 53 h0UL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ca9X19NG  
  { ckn(`I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {!`6zBsP  
} HzJz+ x:  
]?4hyN   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -Y8B~@]P?  
Fr-SvsNFB  
template < typename T1, typename T2 > 7tp36TE  
struct result_2 3so %gvY.'  
  { P+}h$ _x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j~MI<I+l[  
} ; WIGi51yC.x  
r JB}qYD  
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? 9gIrt 6  
这个差事就留给了holder自己。 6]wIG$j  
    ,esmV-  
ar,7S&s H  
template < int Order > \U_@S.  
class holder; 5h*p\cl!Y  
template <> {;oPLr+Z  
class holder < 1 > J}t%p(mb  
  { :(%5:1W  
public : lTsjxw o  
template < typename T > <UCl@5g&  
  struct result_1 dh\P4  
  { =(^3}x  
  typedef T & result; +7}]E1Uf  
} ; j<$2hiI/?&  
template < typename T1, typename T2 > l,).p  
  struct result_2 G~m<;  
  { 2<3K3uz  
  typedef T1 & result; !R$`+wZ62  
} ; \)e'`29;  
template < typename T > 6LhTBV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v:#tWEbo-  
  { [F7hu7zY8  
  return (T & )r; KPki}'GO  
} -\MG}5?!  
template < typename T1, typename T2 > FI.\%x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d(K +);!  
  { I^]nqK  
  return (T1 & )r1; Vvo 7C!$z  
} 6u%&<")4HP  
} ; dN6?c'iN?2  
wC*X4 '  
template <> D_MmW  
class holder < 2 > lq uLT6]  
  { VU#7%ufu&  
public : jiGTA:v  
template < typename T > pfPz8L.7  
  struct result_1 wuBPfb  
  {  !u hT  
  typedef T & result; Gm`8q}<I  
} ; .)3<Q}>  
template < typename T1, typename T2 > TqQ[_RKg2  
  struct result_2 Ort(AfW  
  { +7a6*;\ y  
  typedef T2 & result; 76SXJ9@x  
} ; !IR6 ,A\  
template < typename T > I+(nu47ZT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~6gPS 13  
  { n{jGOfc  
  return (T & )r; "  1tH  
} IGgL7^MF  
template < typename T1, typename T2 > A}^mdw9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {{1G`;|v 9  
  { kGJC\{N5N  
  return (T2 & )r2; }B^tL$k  
} 8CE = 4  
} ; iRBfx  
+,l-Nz  
(?];VG  
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> >。 mZBo~(}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ig"L\ C"T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tX[WH\(xI  
bd`P0f?  
return l(i, j) = r(i, j); 9JwPSAo;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T4F/w|Q  
SfR%s8c`  
  return ( int & )i; _dU\JD  
  return ( int & )j; Xc.`-J~Il  
最后执行i = j; #z42C?V  
可见,参数被正确的选择了。 cb bFw  
4!$"ayGv;D  
zeRyL3fnmb  
m+9#5a-  
0`H# '/  
八. 中期总结 qSQ~D(tO  
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: 1*7@BP5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kcEeFG;DQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ('~LMu_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @nf`Gw ;  
|uDdHX8T  
`u\n0=go  
M%#e1"n  
2qp#N%  
P2Y^d#jO  
九. 简化 d5d@k  
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。 `h;[TtIX4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >sbu<|]a 7  
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: S>{~nOYt-`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =c7;r]Ol  
  +-*/&|^等 V8(-  
2. 返回引用。 pot~<d`:K"  
  =,各种复合赋值等 9u:Q,0\  
3. 返回固定类型。 2rMpgV5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #"an9<  
4. 原样返回。 w =KPT''!  
  operator, %)n=x ne  
5. 返回解引用的类型。 lfg6646?S  
  operator*(单目) WhDJ7{D  
6. 返回地址。 11lsf/IP  
  operator&(单目) D{!IW!w  
7. 下表访问返回类型。 xC?h2hIt  
  operator[] <Gsu Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &{i{XcqH'  
  operator<<和operator>> NVs@S-rpX  
G&dKY h\  
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。 KSL`W2}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g .\[o@H  
8ipez/  
template < typename Left > Debv4Gr;^  
struct value_return r :dTz  
  { /<3UQLMa  
template < typename T > 1&2>LE/P  
  struct result_1 3a|\dav%  
  { T;#FEzBz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Wjc'*QCPl  
} ; e# bn#  
g=rbPbu  
template < typename T1, typename T2 > c`W,~[Q<O+  
  struct result_2 y)*RV;^  
  { H>C=zo,oiC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \Cj B1] I  
} ; olcDt&xv]  
} ; Y$zSQ_k;U  
Q.[0ct  
P*o9a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t^L]/$q  
5X+A"X ;C  
下面我们来剥离functor中的operator() K%d&EYoW]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0aAoV0fMDz  
2?x4vI np;  
return l(t) op r(t) BuwY3F\-O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Xeaj xcop#  
return op l(t) 4R*,VR.K  
return op l(t1, t2) `2snz1>!j  
return l(t) op u&NV,6Fj2[  
return l(t1, t2) op *] (iS  
return l(t)[r(t)] 7Ix973^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~m |BC*)  
nrb Ok4Dz  
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_8{]uo  
单目: return f(l(t), r(t)); {8OCXus3m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |^aKs#va  
双目: return f(l(t)); $C\BcKlmv  
return f(l(t1, t2)); #`IN`m|  
下面就是f的实现,以operator/为例 O84i;S+-p  
#F#%`Rv1  
struct meta_divide nK,w]{<wG!  
  { hQ i2U  
template < typename T1, typename T2 > >/|*DI-HJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Uv.)?YeGh  
  { nlYNN/@"  
  return t1 / t2; OCUr{Nh  
} kl`W\tF  
} ; HhpDR  
68 sB )R  
这个工作可以让宏来做: ;fJ.8C  
TN.rrop`#g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uc=B,3  
template < typename T1, typename T2 > \ Fp:'M X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @VBcJ{e,  
以后可以直接用 "#]$r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :0ep( <|;  
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 +H.`MZ=  
(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。。。) ]A"h&`Cvt  
;]iRk  
G#CXs:1pd+  
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 liZxBs :%i  
q@&6#B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J1vR5wbu  
class unary_op : public Rettype ( =$ x.1  
  { R2;  
    Left l; 1,~D4lD|  
public : y^k$Us  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KP"+e:a%  
Rv=YFo[B  
template < typename T > Vj-h;rB0z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Th%zn2R B  
      { >V937  
      return FuncType::execute(l(t)); yuVs YV@"  
    } GmG 5[?)  
AdmC&!nH  
    template < typename T1, typename T2 > :+Z%; Dc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =I4lL]>  
      { >Q/Dk7#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VQs5"K"  
    } C}X\|J  
} ; :U\tv[  
,bd_:  
5bIw?%dk(  
同样还可以申明一个binary_op SKtrtm  
-} +[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~dSr5LUD  
class binary_op : public Rettype Z G:{[sT  
  { s.#`&Sd>  
    Left l; z{6Z 11|  
Right r; %C0Dw\A*:  
public : ibw;}^m(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L-Lvp%%  
>usL*b0%  
template < typename T > =v\.h=~~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LscGTs,  
      { 5s XXM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5tnlrqC  
    } i1085ztN  
H::bwn`Vc  
    template < typename T1, typename T2 > CAlCDfKW}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @d_M@\r=j  
      { KXrjqqXs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E{\2='3\  
    } Y@v>FlqI{  
} ; YQ} o?Q$z  
Fcx&hj1gQ  
}qUX=s GG  
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 $j~RWfw-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3'Rx=G'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t:S+%u U  
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。 gr{ DWCK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z{543~Og59  
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。。。 ]iWRo'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {vj)76%y  
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) "~nZ G iK  
下面是修改过的unary_op Zfw,7am/  
*Ly6`HZ9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5(2;|I,T  
class unary_op F{wzB  
  { V+\Wb[zDJ  
Left l; l}h!B_P'  
  N mG#   
public : 0]L"H<W  
m'U0'}Ld};  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N+|d3X!  
RFGffA&  
template < typename T > 54,er$$V  
  struct result_1 pCDmXB  
  { W)/#0*7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5G#n"}T  
} ; ^q&x7Kv%  
F@t3!bj9  
template < typename T1, typename T2 > iscz}E,Y  
  struct result_2 #Z#-Ht  
  { X2_=agEP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  }ZI7J  
} ; V9vTsmo(  
hP h-+Hb  
template < typename T1, typename T2 > \['Cj*ek  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nTas~~Q  
  { #_1`)VS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )BE1Q*= n  
} '"^'MXa  
(:_$5&i7  
template < typename T > hp2t"t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 965 jtn  
  { VVZ'i.*_3?  
  return OpClass::execute(lt(t)); hgmCRC  
} W^Yxny  
D9df=lv mD  
} ; ~[ jQ!tz  
|pK !S  
I]575\bA  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ' QG?nu  
好啦,现在才真正完美了。 7pd$\$  
现在在picker里面就可以这么添加了: txpgO1  
c$,P ~W s'  
template < typename Right > ]]mJ']l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qM`}{ /i  
  { dM5-;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e(sk[guvX  
} _#niyW+?~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ba,`TJ%y  
eRYK3W  
\RiP  
*hx  
vd ZW%-A&\  
十. bind +z( Lr=G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eDMO]5}Ht  
先来分析一下一段例子 ]lbuy7xj63  
M{@(G5  
=(Mch~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -~0^P,yQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hrn+UL:d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  \zkg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @- xjfC\d  
我们来写个简单的。 ^ y::jK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G2D$aSh  
对于函数对象类的版本: ,hVli/  
x4 yR8n(  
template < typename Func > pb}*\/s  
struct functor_trait \bcLiKE{  
  { KwS@D9bok  
typedef typename Func::result_type result_type; tc! #wd+u  
} ; uYN`:b8  
对于无参数函数的版本: WLT"ji0w2  
*VcJ= b 2Y  
template < typename Ret > *p U x8yB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > | (93gJ  
  { vQCy\Gi   
typedef Ret result_type; }j%5t ~Qa  
} ; XZ7Lk)IR  
对于单参数函数的版本: "x-j~u?  
TDh5lI  
template < typename Ret, typename V1 > N['  .BN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tA;}h7/Lc~  
  { ;`&kZi60Hz  
typedef Ret result_type; YWLj?+  
} ; wp_0+$?s  
对于双参数函数的版本: Upe%rC(  
u_enqC3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?  t|[?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nUO0Ce  
  { 2ESo2  
typedef Ret result_type; r; {.%s7  
} ; RP"kC4~1  
等等。。。 aOp\91  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U/U);frH  
icgfB-1|i  
template < typename Func > l **X^+=$  
struct func_return t_^4`dW`  
  { UNYqft4  
template < typename T > "sTRS*  
  struct result_1 )8AXm  
  { @]j1:PN-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A"]YM'.  
} ; rp$'L7lrX  
V`- 9m$  
template < typename T1, typename T2 > !g[Zfo2r"  
  struct result_2 V88p;K$+  
  { Ac@VGT:9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *w&e\i|7  
} ; x:Y1P:  
} ; 4dlGxat  
Hs8>anVo[  
zPO9!?7|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V!Uc(  
6m93puY`7  
template < typename Func, typename aPicker > K1KreYlF  
class binder_1 ]kSGR  
  { L0,'mS  
Func fn; 2G7Wi!J  
aPicker pk; &d!GImcxQ  
public : >Tgv11[  
ll^#JpT[S  
template < typename T > <I?Zk80  
  struct result_1 -RwE%  cr  
  { 1zv'.uu.,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :;}P*T*PU  
} ; ?}oFg#m-<L  
`?]k{ l1R  
template < typename T1, typename T2 > la!~\wpa  
  struct result_2 dPlV>IM$z  
  { T)/eeZ$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FPz9N@M%Q  
} ; o/E >f_k[  
jcOcWB|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1}x%%RD_  
HJ"GnZp<  
template < typename T > uRvP hkqm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o!Zb0/AP)  
  { K+eM   
  return fn(pk(t)); [0!(xp^  
} 01]f2.5  
template < typename T1, typename T2 > d{?LD?,)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const us-L]S+lm  
  { B#A6v0Ta  
  return fn(pk(t1, t2)); -@'FW*b  
} Lbgi7|&  
} ; .v K-LHs  
pK*TE5]  
1EK *g;H  
一目了然不是么? dO'(2J8  
最后实现bind {: /}NpA$  
?uu*L6  
?<!|  
template < typename Func, typename aPicker > oH@78D0A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nn6%9PX_)  
  { kiEa<-]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w )f#V s  
} 2y4bwi  
*dQSw)R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5pX6t  
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。 6nn *]|7  
itz,m r P  
十一. phoenix ("KF'fp&M2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =_CzH(=f#  
"oyo#-5z  
for_each(v.begin(), v.end(),  wwqEl(  
( Wtnfa{gP%  
do_ 81F9uM0  
[ vM={V$D&  
  cout << _1 <<   " , " pa+hL,w{6  
] :OT&  
.while_( -- _1), pglVR </  
cout << var( " \n " ) E .h*g8bXe  
) 0GwR~Z}Z  
); 6tZI["\   
awRX1:T#;O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ! nx{ X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0GLM(JmK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gv&V|7-f0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P \I|,  
Pz7XAcPQ(  
}>\C{ClI  
template < typename Cond, typename Actor > kh<2BOV  
class do_while ctQ/wrkU  
  { :FF=a3/"6  
Cond cd; 4eu O1=  
Actor act; u8^lB7!e/  
public : T{ "(\X$  
template < typename T > kZ~~/?B  
  struct result_1 9r9NxKuAO  
  { Z+SRXKQ  
  typedef int result_type; \U0Q<ot/7  
} ; S:}7q2:  
+T ?NH9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }V>T M{  
Om&Dw |xG8  
template < typename T > ~DWl s.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vO=fP_  
  { cQ|NJ_F{1  
  do 4-w{BZuS  
    { ZCw]m#lS  
  act(t); e20-h3h+  
  } { w_e9Wbi  
  while (cd(t)); ]:;&1h3'7  
  return   0 ; }H4RR}g  
} %O<BfIZ  
} ; Cx"sw }  
2oW"'43X  
XW9!p.*.U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  _F{C\}  
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。 ~&O%N  
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。 reVgqYp{{-  
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。 PF2nLb2-  
下面就是产生这个functor的类: ?2a$*(  
k)u[0}   
=Qq+4F)MD  
template < typename Actor > BUFv|z+H  
class do_while_actor =a!=2VN9y  
  { & kIFcd@  
Actor act; :&Nbw  
public : p_ =z#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6*?F@D2&  
$>gFf}#C  
template < typename Cond > E^PB)D(.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i4Jc.8^9$  
} ; oU|c.mYe  
8t`?#8D}  
0x7'^Z>-oe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $kgVa^  
最后,是那个do_ e!`i3KYn"  
l6B@qYLZ  
3 $w65=  
class do_while_invoker ^aQ"E9  
  { g}i61(  
public : PH"%kCI:  
template < typename Actor > $( )>g>%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =;k|*Ny  
  { "b[5]Y{ U  
  return do_while_actor < Actor > (act); !wNO8;(  
} l2d{ 73h  
} do_; ToQ"Iy?  
u-TUuP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wzaV;ac4K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,Q,^3*HX9}  
最后来说说怎么处理break和continue Q?T]MUY(L  
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。 hph4`{T  
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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