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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P*aD2("Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UBqK$2 #  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >E]*5jqU  
_KZ(Yq>SdY  
="A[*:h C"  
bzJKoxU  
  class filler 6:B5PJq  
  { A:D\!5=  
public : V?_%Y<|L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dtF6IdAf  
} ; @%#(Hse  
dH`a|SVW9  
>,] #~d  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dtg Ja_  
PU'v o4  
OW-+23)sj  
F)gL=6h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Qb(CH  
5Q%#Z L/'  
s &.Z;X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 il#rdJ1@t  
e<p$Op  
?0?'  
PN.6BJvu  
二. 战前分析 kBONP^xI  
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。 A%GJ|h,i  
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 IcQ?^9%{  
Z(<ul<?r  
piId5Gx7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7Ru0>4B  
  /* --------------------------------------------- */ ,7QnZ=F  
vector < int *> vp( 10 ); .s!:p pwl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v,M2|x\r}  
/* --------------------------------------------- */ t[Q^Xp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +$UfP(XmH  
/* --------------------------------------------- */ 'P~*cr ?A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4;*V^\',9  
  /* --------------------------------------------- */ mD=?C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t&&OhHK  
/* --------------------------------------------- */ ^M80 F7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t%TZu>(1O  
^#=L?e  
H!Od.$ZIX  
}!d}febk_  
看了之后,我们可以思考一些问题: xO.7cSqgw  
1._1, _2是什么? $(NfHIX  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~Fx[YPO,  
2._1 = 1是在做什么? <pE G8_{}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o?b%L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;T_9;RU<'b  
AH7k|6ku<*  
fg1y@Dj/&  
三. 动工 p/:5 bvA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S1+#qs {5a  
.Gv~e!a8  
Ym6ec|9;  
(8*lLZ  
template < typename T > `j(+Y  
class assignment T2->  
  { asF- mf;D  
T value; <G&v  
public : _ 4W#6!  
assignment( const T & v) : value(v) {} srSTQ\l4  
template < typename T2 > T9$U./69-L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kDz.{Ih  
} ; UP`q6] P  
"/ "qg  
;CvGIp&y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~H$XSNPi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p']AXJ`Z  
]S:@=9JB'  
H|!s.  
j~{2fd<>  
  class holder i f"v4PHq  
  { a2 SQ:d  
public : 68)^i"DM<  
template < typename T > l6 WcnJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {L=[1  
  { ku{aOV%  
  return assignment < T > (t); <-?B#  
} 9s!/yiP5  
} ; 4sAshrUf  
|")x1' M  
`u}x:f !  
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: \1Bgs^  
$W?XxgkB?  
  static holder _1; nx4aGS"F:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \fhT#/0N  
toWmm(7v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZX0c_Mk=  
而不用手动写一个函数对象。 xHG oCFB  
3dbf!   
VZ,T`8"  
&8pXkD#A  
四. 问题分析 9,W-KM  
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。 % n{W  
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。 ${+.1"/[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zfZDtKq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m=9 N^_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H6I #Xj  
"uCQm '  
五. 问题1:一致性 |rvrSab)  
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?| c|R/,/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jQb D2x6(  
9PJDT]  
struct holder Z C93C7lJ  
  { cOb%SC[A{  
  // mQs$7t[>t  
  template < typename T > [z~Nw#  
T &   operator ()( const T & r) const K[[k,W]qb  
  { !.9vW&t  
  return (T & )r; ) b10%n^  
} <C77_t  
} ; Q7r,5w& cm  
7j:{rCp3J  
这样的话assignment也必须相应改动: ~D5MAEazS  
`/zt&=`VB  
template < typename Left, typename Right > %Let AR  
class assignment 2FzS_\":I  
  { RV` j>1  
Left l; =M 5M;  
Right r; P1wRt5  
public : nrIL_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !cb#fl  
template < typename T2 > uE j6A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J7GsNFL  
} ; fYy.>m+P1  
^0Q*o1W  
同时,holder的operator=也需要改动: yxN!*~BvL  
\zU5G#LQ  
template < typename T > ?U08A{ c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1VFqT'  
  { pCc7T-"og  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [MS.5+1Y  
} !j9i=YDb  
mPin\-I  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 B: ~;7A\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \NU [DHrMP  
05B+WJ1  
return l(rhs) = r; m;f?}z_\$  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }qhK.e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5$U>M  
kW&Z%k  
template < typename Tp > qD*\}b]9I  
class constant_t sK0VT"7K  
  { F5+_p@ !i  
  const Tp t; Zk UuniO  
public : uR@`T18  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Qiw4'xQm  
template < typename T > t5X lR]` w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]?(F'&  
  { n-3j$x1Ne  
  return t; wG5RN;`V  
} kA!(}wRL  
} ; K<6x4ha  
':D&c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1:zu$|%7  
下面就可以修改holder的operator=了 g@i>R>  
*t{c}Y&@  
template < typename T > Pki4wDCTW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "GI&S%F  
  { Ok~{@\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `?^w  
} rJZs 5g`  
ZT8J i?_n  
同时也要修改assignment的operator() %8CT -mQ  
>JPJ%~y  
template < typename T2 > / 7XdV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R.IUBw5;/  
现在代码看起来就很一致了。 5`'=Ko,N  
AH'4H."o/9  
六. 问题2:链式操作 yI.H4Dl<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A;-z#R#V5  
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。 U?fN3  
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。 H r^15  
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。 )_*a7N!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |sqo+E  
H! r Kz  
template < typename T > }<ONxg6Kb  
struct result_1 l$VxE'&LQ  
  { w2N3+Tkg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >xV<nLf/  
} ; &rztC]jF  
R P:F<`DB|  
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`GI  
y C0f/O  
template < typename T > $dTfvd  
struct   ref 9id~NNr7  
  { %C`'>,t>  
typedef T & reference; O {6gNR,*  
} ; Eqmv`Z [_  
template < typename T > 'SU9NQS  
struct   ref < T &> 6!%d-Z7)  
  { b^,Mw8KsO  
typedef T & reference; x)VIA]  
} ; ;5Vk01R  
?3, 64[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dg>'5`&  
U++~3e@l  
template < typename T > qN1 -plY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '+!S|U,{  
  { q"+ q  
  return l(t) = r(t); K>R;~ o  
}  m-'(27  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R8[i XXjku  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ra%R:xX  
w <#*O:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ECS<l*i57&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,/?%y\:J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "T{~,'T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O:,2OMB}B`  
最后的布局是: a\&(Ua  
                Add Ukx/jNyYv  
              /   \ tC?A so  
            Divide   5 1(?CNW[  
            /   \ }^pQbFku  
          _1     3 zh^jWu  
似乎一切都解决了?不。 #'4<> G]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pcuMGo-#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 yF/< :  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -.b Io  
HTUYvU*-  
template < typename Right > p&OJa$N$[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V+=*2?1  
Right & rt) const 53`9^|:  
  { 9uw,-0*5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !#c[~erNZ  
} lbKv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V5yxQb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 vfJ3idvo*w  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 oDW<e'Jm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I(^jOgYU  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T6R7,Vt'v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? EtR@sJ<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: })zB".  
Jcalf{W6  
template < class Action > J-, H6u  
class picker : public Action MdVCD^B  
  { m]0^  
public : r*i$+ Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kMl@v`  
  // all the operator overloaded 6+Wr6'kuH  
} ; .*EOVo9S  
R0Ax$Cv{  
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。 ^A *]&%(h  
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: (:.Q\!aZ1  
23}BW_m  
template < typename Right > }\`(m\2xo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const POqRHuFq  
  { u=@h`5-fp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j8[`~p b  
} 'R4>CZ%jV  
1Lm].tq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I~p8#<4#b  
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。 Y!Uu173  
P Pwxk;  
template < typename T >   struct picker_maker +  ZR(  
  { ^MW\t4pZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,bZ"8Z"lss  
} ; +Cn yK(V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _HWHQF7  
  { HA^jk%53  
typedef picker < T > result; U^M@um M  
} ; E8T"{ R80  
!j!Z%]7  
下面总的结构就有了: e9~cBG|  
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。 ~K5Cr  
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。 =bs.2aN&^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {BFT  
至此链式操作完美实现。 F5N>Uqr*oN  
[{S;%Jj*X/  
2Vz'n@g=  
七. 问题3 Sni&?tcY  
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。 jIAW-hc]  
-`zG_]=-  
template < typename T1, typename T2 > js:C mnI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const do:QH.q8)  
  { CS~=Z>6EjA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uY&=eQ_Cb  
} Cz'xGW{  
!lR0w|  
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: KWFyw>*)  
ftYR,!&  
template < typename T1, typename T2 > =4frP*H?  
struct result_2 98ca[.ui  
  { 6#E]zmXO2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K#GXpj  
} ; 0zeUP {MQ  
!( kX~S  
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? Bz~ -2#l  
这个差事就留给了holder自己。 6RK ~Dl&g  
    =E;=+eqt  
\e?.h m q  
template < int Order > w) =eMdj\o  
class holder; f!5F]qP>-  
template <> kx|me~I  
class holder < 1 > 7d3 'CQQ4  
  { x  S   
public : -1Djo:y  
template < typename T > [X;>*-  
  struct result_1 %z(9lAe  
  { pG0!ALT  
  typedef T & result; ~k9O5S{  
} ; V-[2jC{  
template < typename T1, typename T2 > ^ [ET&"  
  struct result_2 ;LHDh_.pX  
  { pU M&"V  
  typedef T1 & result; VVs{l\$=ZV  
} ; HDyQzCG,  
template < typename T > 48wDf_<f5=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YV*b~6{d  
  { j._G7z/LJ  
  return (T & )r; D ~Z=0yD  
} [!^cd%l  
template < typename T1, typename T2 > ows^W8-w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6H0W`S0a  
  { p?Z(rCp  
  return (T1 & )r1; 3f_i1|>)'  
} / >%L[RJ4  
} ; O4T'o.  
smV!y8&  
template <> dY1J<L}")  
class holder < 2 > a IQOs  
  { ;U |NmC+  
public : e[s5N:IUd3  
template < typename T > /4yOs@#  
  struct result_1 0[.3Es:_  
  { 8GY.){d!l  
  typedef T & result; e{5,'(1]  
} ; xFOBF")  
template < typename T1, typename T2 > A 6:Q<  
  struct result_2 :JR<SFjm  
  { Lj4&_b9  
  typedef T2 & result; u2 7S %2P  
} ; 5Yl6?  
template < typename T > jM*AL X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Td_S|:d  
  { n<E.Em1  
  return (T & )r; pL~=Z?(B  
} VO9XkA7  
template < typename T1, typename T2 > sD2 ^_w6j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (s0 88O  
  { [G\o+D?2  
  return (T2 & )r2; l1}R2lSEO  
} N*f^Z#B]  
} ; Rxx>{+f4M  
L.kD,'G}>  
yOc|*O=]U  
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> >。 Fqo&3+J4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J2'K?|,m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QskUdzQ=  
i(0hvV>'  
return l(i, j) = r(i, j); BH5w@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) prUHjS  
85} ii{S  
  return ( int & )i; Bq *[c=(2  
  return ( int & )j; Q? qjWZY  
最后执行i = j; ms7SoY bSu  
可见,参数被正确的选择了。 IQIbz{bMx  
$Buf#8)F*  
%bXsGPB  
U,HIB^= R  
9Fk4|+OJ  
八. 中期总结 X($6IL6m  
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: $~=2{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y xJ`-6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FRgLlp8x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bK<}0Ja[  
v~}5u 5 $O  
YwXXXh  
N#UXP5C(  
%[XY67A3I  
TMww  
九. 简化 ]% Y\ZIS  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9\>sDSCx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =5Wp&SM6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |YRY!V_w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2A>C+Y[7\  
  +-*/&|^等 y^G>{?Tha  
2. 返回引用。 o!utZmk$  
  =,各种复合赋值等 6|^0_6_  
3. 返回固定类型。 %9X{{_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /$Z m~Mp  
4. 原样返回。 \6:>{0\  
  operator, 2h<U  
5. 返回解引用的类型。 y@`~9$  
  operator*(单目) b_l3+'#ofM  
6. 返回地址。 ESIzGaM  
  operator&(单目) U{}!y3[wK  
7. 下表访问返回类型。 Af9+HI O  
  operator[] "J !}3)n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yb?{LL-uy  
  operator<<和operator>> ]\BUoQ7I/  
a.DX%C /5  
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。 69/?7r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (zC   
/l6\^Xf{  
template < typename Left > H_Os4}  
struct value_return Yx),6C3  
  { ?q!FG(  
template < typename T > ~.6|dw\p!  
  struct result_1 7]s%r ya  
  {  ,1 P[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ezCu_  
} ; qm'b'!gq~  
sT`^ljp4  
template < typename T1, typename T2 > &K *X)DAs  
  struct result_2 hiwIWd:H  
  { Gs_qO)~xo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9 mPIykAj8  
} ; PrSkHxm  
} ; l E^*t`+  
c#QFG1  
qo_]ZKL44  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JKy#j g:#  
ue6d~8&  
下面我们来剥离functor中的operator() VNj@5s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ] H&c'  
C(o.Cy6  
return l(t) op r(t) 8%ik853`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b+@D_E-RJ  
return op l(t) 9P.(^SD][z  
return op l(t1, t2) RqLNp?V%  
return l(t) op 8QF2^*RZ7z  
return l(t1, t2) op *QH[,F`I  
return l(t)[r(t)] 8bOT*^b$H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h$ Da&$uyI  
>zmzK{A=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v"RiPHLT  
单目: return f(l(t), r(t)); k|FSz#Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jq .L:>x  
双目: return f(l(t)); 0^#DNq*NQ  
return f(l(t1, t2)); p7C!G1+z  
下面就是f的实现,以operator/为例 CCqT tp  
WeC(w+}p  
struct meta_divide &g0g]G21*I  
  { :#$F)]y'\  
template < typename T1, typename T2 > J#aVo &.Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <MdGe1n  
  { #hJQbv=B"  
  return t1 / t2; }+0z,s~0.  
} 9&K/GaG  
} ; .N"~zOV<#  
I4D<WoU;dJ  
这个工作可以让宏来做: [se^.[0,  
p<5!0 2yQ\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ } 0M{A+  
template < typename T1, typename T2 > \ 4x,hj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T'1gy}  
以后可以直接用 `FJ|W6%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {Q~7M$  
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 Hm9<fQuM  
(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-wRah.M  
[w+Q^\%bN  
hNbIpi=  
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 >]&X ^V%Q#  
|^GyH$.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > = .`jjDJ  
class unary_op : public Rettype J`oTes,  
  { }U[-44r:  
    Left l; 9y^/GwUQ  
public : tln1eN((q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IU!Ht>  
kus}W  J  
template < typename T > `,Orf ZMb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _k2w(ew?  
      { f=aIXhiYU  
      return FuncType::execute(l(t)); 8_xLl2  
    } ;%zC@a~{  
^%#grX#  
    template < typename T1, typename T2 > 'Kz9ygZy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'R)4hL  
      { 'jvpNn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rWQY?K@  
    } 8Xn!Kpa  
} ; 7[KCWJ  
CWlW/>yF B  
o\6iq  
同样还可以申明一个binary_op L"vj0@n'0  
SW9fE :v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?)i1b\4Go  
class binary_op : public Rettype it1/3y =]  
  { {1~T]5  
    Left l; usOx=^?=  
Right r; P5?<_x0v4b  
public : >ttuum12w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Acu@[ I^  
yn~P{}68  
template < typename T > j*zD0I]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q;A;H)?g  
      { NK/4OAt%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T PYDs+U  
    } *Km7U-BG  
w>979g  
    template < typename T1, typename T2 > '*R%^RK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4%_M27bu[  
      { R^8{bP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^}>/n. %  
    } zY%. Rq-  
} ; #jS[  
_H\<[-l  
ebM{OI  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ctJ&URCi#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *<9$D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <z)E (J\  
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。 A3+6 #?:;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SY _='9U  
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。。。 Z[ZDQ o1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g7V_ [R(6  
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) 1;wb(DN*c  
下面是修改过的unary_op ;n*J$B  
=2 jhII  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l[YEKg  
class unary_op C-SLjJw  
  { 5 9 -!6;T  
Left l; O#_x)13  
  ([LIjaoi  
public : b{&FuvQg2  
'3;v] L?G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 ZG@!Y|  
u#jC#u^M  
template < typename T > +)/ Uu3"=  
  struct result_1 OJ,m1{9$}  
  { h?j_Ry  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `X -<$x  
} ; I3)Zr+  
:.&{Z"  
template < typename T1, typename T2 > L *Y|ey  
  struct result_2 U[||~FW'  
  { $0qMQ%P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =NDOS{($  
} ; Pil;/t)"  
I>n g`  
template < typename T1, typename T2 > &<1 `O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F ?=9eISLJ  
  { !%S4 n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }ug xN0  
} d2jr8U  
5*G%IR@@LK  
template < typename T > GYK\LHCPd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "H+,E_&(  
  { ijW 7c+yd  
  return OpClass::execute(lt(t)); ' 4 O-  
} PK:2xN:=  
w^;DG  
} ; o`?zF+M0  
OJ3UE(,I=  
sb.J bE8  
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 yrr) y  
好啦,现在才真正完美了。 E*CcV;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]U_ec*a  
^T079=$5  
template < typename Right > \}dyS8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K&_Uk548  
  { k<Sl1v K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xJhU<q~?  
} $3;Upgv  
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。 G|4^_`-  
G+WM`:v8%  
>l5u54^3K  
Yl({)qK{  
o"+ i&Wp~  
十. bind 1}g:|Q  
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。 %SA!p;  
先来分析一下一段例子 ' Q7Y-V  
8Y{s;U0n  
kiUk4&1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pIO4,VL;W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r"wtZ]69  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J;QUPpH Z  
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。 $G !R,eQ  
我们来写个简单的。 2QUx&u:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c:\shAM&  
对于函数对象类的版本: T|){<  
6X_\Ve  
template < typename Func > PHr a+NY#A  
struct functor_trait AEg(m<t  
  { SvuTc!$?  
typedef typename Func::result_type result_type; 63&^BW  
} ; HlB]38  
对于无参数函数的版本: kgW @RD|  
!1Y&Y@ze  
template < typename Ret > RFfIF]~3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r`M6!}oa  
  { @WOM#Kc  
typedef Ret result_type; vq'k|_Qi=  
} ; =/9^, 6Q(  
对于单参数函数的版本: Fx#jV\''s  
p*qPcuAA  
template < typename Ret, typename V1 > SW 8x]B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \8v91g91f  
  { h*l&RR:i  
typedef Ret result_type; W!la-n  
} ; 1mgLX_U9  
对于双参数函数的版本: Op}ZB:  
GDhM<bVqM*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U@-2Q=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M\2"gT-LV  
  { WxUxc75  
typedef Ret result_type; bbN%$/d  
} ; 77,oPLSn  
等等。。。 FxW&8 9G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #@f[bP}a  
w# y2_  
template < typename Func > q{' ~+Nq  
struct func_return -n))*.V  
  { Gt-UJ-RR y  
template < typename T > $:bih4 @>  
  struct result_1 wN Wka7P*  
  { :#{Xuy:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `!4,jd  
} ; F4C!CUI  
veh 5 }2  
template < typename T1, typename T2 > 93Yn`Av;  
  struct result_2 SaDA`JmO  
  { 3YL l;TP_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *dsX#Iz  
} ; 1y5Ex:JVZT  
} ; ~(X(&  
Af-UScD%G  
;)hw%Z]Jj$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K~6e5D7.  
3vic(^Qh  
template < typename Func, typename aPicker > `'4)q}bB  
class binder_1 = [@)R!3H  
  { :nJgwp()@  
Func fn; ?vtX"Fdz  
aPicker pk; &xd.Qi2  
public : 4 J^Q]-Z  
k4\UK#ODe  
template < typename T > 4{na+M  
  struct result_1 S\x=&Rz  
  { <iLM{@lZvJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S]>wc yy=n  
} ; ^ 4>k%d  
X9=N%GY[  
template < typename T1, typename T2 > K 1#ji*Tp  
  struct result_2 Tx>K:`oB  
  { +s[\g>i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2& LQg=O  
} ; aMuVqZw  
}SfbCa)UO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7[#xOZT  
(/{aJV  
template < typename T > Z|m`7xeCy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xTV{^=\rS  
  { _t>"5s&i  
  return fn(pk(t)); #%,RJMv  
} G=/k>@Di  
template < typename T1, typename T2 > gwB\<rzG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const msx-O=4g  
  { +Ic ~ f1zh  
  return fn(pk(t1, t2)); k5BXirB  
} Snw3`|Y~<  
} ; PGn);Baq  
lU4}B`#"v  
PS>x,T  
一目了然不是么? RYR-K^;R  
最后实现bind y-aRXF=W  
W<b-r^9?s  
]ya; v '  
template < typename Func, typename aPicker > RrV>r<Z"Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,[rPe\w.z  
  { e{w>%)rcP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :QQlI  
} k3Cz9Vt%  
i775:j~zx0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @R6 ttx  
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。 ,J =P,](  
hwnJE958L  
十一. phoenix YlK7;yrq(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]7GlO9  
F iAY\4  
for_each(v.begin(), v.end(), n> w`26MMp  
( cNK)5- U  
do_ nhT(P`6  
[ ).412I  
  cout << _1 <<   " , " )r6EW`$  
] oy.[+EI`|  
.while_( -- _1), |CD"*[j]  
cout << var( " \n " ) wTq{sW&  
) `FF8ie8L  
); D)b}f`  
s'HD{W`  
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: db72W x0>  
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 ;@mRo`D`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Sr Ca3PA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _'0 @%P%  
X"asfA[6K  
*A}WP_ZQ  
template < typename Cond, typename Actor > (GK pA}~R  
class do_while wEft4 o  
  { 'o4p#`R:8  
Cond cd; :*i f  
Actor act; {<$b Aj  
public : f'En#-?O  
template < typename T > k%'m*Tf  
  struct result_1 3\$wdUFr  
  { 2B1xUj ]  
  typedef int result_type; yJx?M  
} ; U^lW@u?:  
#$ thPZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +=$  
9i$NhfOe  
template < typename T > <v 0*]NiX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .i"W8~<e  
  { Qt>>$3]!!  
  do ?V(^YFzZ  
    { 9/o vKpY  
  act(t); R3.*dqo$  
  } `8_z!)  
  while (cd(t)); TYns~X_PR  
  return   0 ; "h"NW[R  
} T<b+s#n4  
} ; []kN16F  
AI ijCL  
n| !@1sd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !vD{Df>  
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。 I~* ? d  
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。 ( <*e  
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。 El2e~l9  
下面就是产生这个functor的类: B~o-l*  
!p"aAZT7sq  
m6mwyom.  
template < typename Actor > Y'VBz{brf  
class do_while_actor njPPztv/@  
  { hcCp,b  
Actor act; 6i@\5}m=  
public : Vy<HA*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xG2F!WeF  
'_P\#7$!MV  
template < typename Cond > ,zTb<g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XL}"1lE  
} ; *>8ce-PV  
ZAKeEm2A  
6=hk=2]f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e 8\;t"D  
最后,是那个do_ Rf-[svA  
.4y>QN#VL  
4-GXmC  
class do_while_invoker o(kM9G|  
  { c"tJld5F_  
public : vdDludEv  
template < typename Actor > sJx+8 -  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &[mZD,  
  { ./6<r OW  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0C%W&;r0  
} AV8T  
} do_; |Hr:S":9  
po9 9 y-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z)9g~g94  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {XurC}#\  
最后来说说怎么处理break和continue BP[|nL  
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。 ^ZDBO/  
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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