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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HSR,moI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mor[AJ  
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, ]w0_!Z&  
[2{2w68D!  
Gv&%cq1  
&6e A.  
  class filler / %1-tGh  
  { zJ)`snN|  
public : t|P+^SL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]TVc 'G;  
} ; _1G;!eO  
ra;:  
4s9q Q8?  
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: m yy*rt  
a$K6b5`>Rs  
osn ,kD*  
:.= #U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XTJA"y  
8.HJoos  
J@A^k1B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {8 #  
|G)P I`BH  
_MW W  
7jw5'`;)"  
二. 战前分析 )>tT ""yEl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %/2OP &1<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l?A~^4(5a/  
[]doLt;J  
`-MCI)Fq_R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &D91bT+L  
  /* --------------------------------------------- */ y[ZVi5) ,  
vector < int *> vp( 10 ); ,zEPdhTX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r:M0# 2   
/* --------------------------------------------- */ RR2M+vQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *4/KK  
/* --------------------------------------------- */ dTWcn7C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i0u`J  
  /* --------------------------------------------- */ RdB,;Um9f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5?A<('2  
/* --------------------------------------------- */ `(r0+Qx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yU>ucuF  
d*x&Uh[K  
v}\Fbe  
d ATAH}r&  
看了之后,我们可以思考一些问题: r6&+pSA>  
1._1, _2是什么? @^%YOorr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dVMLn4[,MA  
2._1 = 1是在做什么? tkQrxa|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !yvw5As%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1:RK~_E  
'U,\5jj'Y  
\!"3yd  
三. 动工 sf O{.#5<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]E.\ |I(  
x \I uM  
-Un"z6*  
?69E_E  
template < typename T > #\ECQF  
class assignment e5D\m g)  
  { Wngc(+6O&  
T value; eM]>"  
public : cfPp>EK  
assignment( const T & v) : value(v) {} vuZ'Wo:S{  
template < typename T2 > W6RjQ1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J3XG?' }  
} ; ve\@u@K^  
(Vn3g ra  
qT01@Bku  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?4#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :;;k+Sw3  
gH.$B'  
0EasPbp  
>%5GMx>m  
  class holder ltyhYPS  
  { s )Xz}QPK.  
public : )=cJW(nfP  
template < typename T > o=-Af|#b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Rp!"c  
  { !}5+hj!6  
  return assignment < T > (t); h7 mk<  
} 'J)9#  
} ; ,4k3C#!. i  
@vL0gzE?nB  
|"[;0)dw^  
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: VtMnLF Mw  
cYvt!M\ed  
  static holder _1; i6S["\h>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1d$wP$  
Esm=sPW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %0({ MU  
而不用手动写一个函数对象。 l3y}nh+ 8  
P~V ^Efz{  
7%&e4'SZO  
k@pEs# a  
四. 问题分析 G *<g%"  
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。 T+S\'f\  
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。 qW /&.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {].]`#4Jx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A"0Yn(awWu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D~TlG@Pq  
UGvUU<N|N  
五. 问题1:一致性 ,Xg^rV~]  
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?| [!Djs![O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -0I&dG-  
[x- 9m\h  
struct holder 1@}<CWE9  
  { ERIF#EY  
  // Js.G hTs  
  template < typename T > rCb$^(w{7  
T &   operator ()( const T & r) const (!?%"e  
  { "Bz#5kqnl  
  return (T & )r; i~3\dp  
} PP/#Z~.M  
} ; hu7o J H  
2@Q5Ta #h  
这样的话assignment也必须相应改动: +:Nz_l  
|,({$TrF  
template < typename Left, typename Right > 9{rE7OX*A  
class assignment F6\4[B  
  { ZXf& pqmG  
Left l; lv~ga2>z  
Right r; ?X\uzu  
public : n]nJ$u1u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )TBm?VMe  
template < typename T2 > =`2jnvx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A'"J'q*t  
} ; :GFK |  
vP_mS 4X  
同时,holder的operator=也需要改动: Xc&J.Tw#4*  
'Tskx  
template < typename T > LoSrXK~0~J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LMN`<R(q]  
  { YRv}w3yQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Hn/V*RzQ  
} =L;g:hc<  
7mn&w$MS4:  
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。 sQ&<cBs2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C0khG9,BL  
 Y=H_U$  
return l(rhs) = r; |oQhtk8.  
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。 uz:r'+v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m63>P4h?  
p9!jM\(  
template < typename Tp > |x=(}g  
class constant_t ]ki) (Bb  
  { [#AI!-  
  const Tp t; dz/3=0  
public : fP- =wd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y'<5P~W!a  
template < typename T > F3 g$b,RMH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LG{50sP`  
  { |o ^mg9  
  return t; 0IHAoV60  
} tVNFulcz$  
} ; "|N0oEG&  
Mp^G7JY,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B7S)L#l_\  
下面就可以修改holder的operator=了 .3>q3sS  
hVCxwTg^X  
template < typename T > ]4'V59\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0Ag2zx  
  { CUft  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,,g: x  
} j9}.U \  
)Ofwfypc  
同时也要修改assignment的operator() _UbyhBl  
q6o}2<T@  
template < typename T2 > @lqI,Ce5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x4`|[  
现在代码看起来就很一致了。 Z}IuR|=  
<2LUq@Pg  
六. 问题2:链式操作 $dKo}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &x@N5j5Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _Om5w p=:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Shss};QZf(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 BDX>J3h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `2j"Z.=  
 ,0i72J  
template < typename T > COxJ,v(  
struct result_1 @-ir  
  { Ng*O/g`%L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3'7X[{uBr  
} ; `0=j,54cx  
_z#S8Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BtQqUk#L2  
Nig)!4CG  
template < typename T > _1jeaV9@  
struct   ref dAaxbP|  
  { 0{stIgB$  
typedef T & reference; l5U^lc  
} ; .G/RQn]x}  
template < typename T > wFJ*2W:  
struct   ref < T &> +@do<2l]  
  { C`aUitL}  
typedef T & reference; iP?lP= M  
} ; ~-A"M_n ?  
J& D0,cuk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xz}=C:s  
3\|PwA9fN8  
template < typename T > '~xjaa;.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `t7GYmw^#  
  { I.1(qbPkF+  
  return l(t) = r(t); P_E xh]P  
} %,udZyO3uR  
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。 2'?C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n&E/{o(  
"@itn  
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 n%{oFTLCo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l YjPrA]TC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >UV=k :Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fBP J8VY  
最后的布局是: Fz]!2rt  
                Add aY %{?8PsB  
              /   \ eGI&4JgJ.  
            Divide   5 /$UWTq/C7  
            /   \ Bs<LJzS{V  
          _1     3 #3-hE  
似乎一切都解决了?不。 W\z<p P  
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。 2VkA!o4nP  
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。 .X6V>e)(3  
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: <-!' V,c  
O9:J ^g  
template < typename Right > a&gf0g;@I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <##aD3)  
Right & rt) const {G _|gs  
  { P1"g62R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w M#q [m;  
} 6`)Ss5jzk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PjU.4aZ  
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。 \3cg\Q+~  
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。 &- ZRS/_d>  
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。 pEiq;2{~Yn  
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。 N<|-b0#Z6  
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? )h;zH,DA[3  
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: 21\?FQrz  
#EO],!JM  
template < class Action > 9q"G g?  
class picker : public Action ` aaT #r  
  { A Zv| |8p  
public : "C9.pdP\8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "'6R|<u=:  
  // all the operator overloaded Ht%O9v  
} ; \MtdT[*  
E=~Ahkg  
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。 ZmJHLn[ 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: |1Ko5z  
q^b_'We_9  
template < typename Right > z0 _/JwJn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zKaEh   
  { ~Nl`Zmn(A|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aB4L$M8x  
} K?mly$  
QK`2^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QEl~uhc3  
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。 H3q L&xL  
:,=Z)e  
template < typename T >   struct picker_maker yykyvy  
  { 7:&a,nU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; '5n=tRx  
} ; JLV?n,nF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~8G cWy6  
  { ~sc@49p  
typedef picker < T > result; Uc|MfxsL  
} ; 7=]Y7 "XCf  
&bS!>_9  
下面总的结构就有了: eR5+1b  
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。 ~uu~NTz  
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{sch`bP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =_H)5I_\  
至此链式操作完美实现。 Gh9dv|m=[;  
*wfkjG  
ak;S Ie  
七. 问题3 7$I *ju_  
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。 &SK=ZOKg^  
\{`*`WQF  
template < typename T1, typename T2 > g].hL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5V/CYcO  
  { XvW $B|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7q:  
} M;qV% k  
<(-4?"1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9 !qVYU42(  
a fhZM$  
template < typename T1, typename T2 > "Q<*H<e  
struct result_2 _7w2E   
  { &g-uQBQI#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $Uxg$pqO  
} ; T2MX_rt#D  
WP0{%  
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? H0i\#)Xs  
这个差事就留给了holder自己。 ) BLoj:gYn  
    ^7~w yAr  
.:#6dG\0z  
template < int Order > wH[}@w  
class holder; - dt<w;>W  
template <> :7Q, `W9  
class holder < 1 > |qsY0zx  
  { Nm/Fc   
public : ?YbZVoD)J  
template < typename T > EaGS}=qY5  
  struct result_1 Y^f12%  
  { S=~8nr/V  
  typedef T & result;  %;9+`U  
} ; xF3H\`{4x  
template < typename T1, typename T2 > /q8?xP.   
  struct result_2 15FGlO<<  
  { 7'xds  
  typedef T1 & result; _Uz}z#jt  
} ; CVFsp>+  
template < typename T > v mXY}Ul  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F I\V6\B/  
  { VG`A* Vj  
  return (T & )r; #FV(a~  
} o<-+y\J8K  
template < typename T1, typename T2 > D`^9 u K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^~dvA)bH  
  { +(<}`!9M*  
  return (T1 & )r1; i@ avm7  
} L~FE;*>7  
} ; 8h2!8'  
I:aG(8Bi)H  
template <> 9jwo f}OU  
class holder < 2 > ?RD)a`y51  
  { )(pJ~"'L  
public : h&6x.ps@  
template < typename T > lEC58`Ws  
  struct result_1 ai ,Mez  
  { ]jzINaMav  
  typedef T & result; $0zH2W  
} ; gZs8BKO  
template < typename T1, typename T2 > xQhvs=Zm]  
  struct result_2 S&P5##.u`  
  { 1`_i%R^  
  typedef T2 & result; c};Qr@vpo  
} ; O({-lI  
template < typename T > h D/b O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~U~4QQV  
  { ?%HtPm2< %  
  return (T & )r; qEpP%p  
} IczEddt@'  
template < typename T1, typename T2 > d0 tN73(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `'[ 7M  
  { 3:Sv8csT  
  return (T2 & )r2; r(yb%p+  
} !2N#H~{  
} ; +:d))r=n  
Om0S^4y]x  
{hM*h(W~3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7c6-S@L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }r /L 9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T8FKa4ikn  
";e0-t6:  
return l(i, j) = r(i, j); pDlh^?cux  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V@K}'f~  
b`K~l'8  
  return ( int & )i; T+2I:W%  
  return ( int & )j; ~4*9w3t   
最后执行i = j; [M2,bc8SJV  
可见,参数被正确的选择了。 p$@=N6)I.k  
6#5@d^a  
\o@b5z ]e  
9ffRY,1@  
?kb\%pcK  
八. 中期总结 ^\mN<z(  
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: >|7&hj$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zT~ GBC-IX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1)NX;CN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (vjQF$Hp  
7w{`f)~  
*(d^ k;  
&^9>h/-XT  
M)EUR0>8  
-ij1%#tz  
九. 简化 J\   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ye!=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K"b vUH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,^o^@SI)   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mXF pGo5 s  
  +-*/&|^等 <z)MV oa  
2. 返回引用。 b)w3 G%Xx  
  =,各种复合赋值等 k=bv!T_o  
3. 返回固定类型。 VV] {R'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4 '9h^C&  
4. 原样返回。 sS(^7GARa  
  operator, =GM!M@~,Ab  
5. 返回解引用的类型。 HA"dw2 |  
  operator*(单目) ZLKS4  
6. 返回地址。 <WBGPzVZE  
  operator&(单目) YQX>)'  
7. 下表访问返回类型。 D?5W1m]E,s  
  operator[] ?67j+)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |_[mb(<|  
  operator<<和operator>> w6Tb<ja  
ieS5*@^k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q}BQu@'H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .FHOOw1r=  
",8h>eEWK  
template < typename Left > ;{Z2i%  
struct value_return  V|?  
  { F<-Pbtw  
template < typename T > n7<<}wcV  
  struct result_1 "TjR]jnV(  
  { /'VCJjzZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ocgbBE  
} ; YBS]JCO  
x5`q)!<&  
template < typename T1, typename T2 > JG}U,{7(  
  struct result_2 xI:;%5{LN  
  { ( v ~/glf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z^GriL  
} ; A7b7IM[  
} ; )cs y^-qw  
4VU5}"<  
~Nc] `95  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "hlIGJ?_=  
oHi&Z$#!n  
下面我们来剥离functor中的operator() bR&hI9`%F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c@nl;u)n  
X?7$JV-:  
return l(t) op r(t) ^ACp_RM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'pm2C6AC  
return op l(t) (vj2XiO^+  
return op l(t1, t2) cF vGpZ  
return l(t) op (c[h,>`@:  
return l(t1, t2) op *.nqQhW  
return l(t)[r(t)] ^*{ xTB57  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @#Xzk?+  
Ha+FH8rZ  
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: !&'xkw`  
单目: return f(l(t), r(t)); &aF_y_f\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ] &G5/ ]f  
双目: return f(l(t)); < m9O0  
return f(l(t1, t2)); 1;:2=8  
下面就是f的实现,以operator/为例 -ZyFUGd%  
8v]{ 5  
struct meta_divide TyBNRnkt  
  { 2Vu|uZd  
template < typename T1, typename T2 > ]7u8m[@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .ySesN: C~  
  { Bgs~1E@8V  
  return t1 / t2; iPFYG  
} "!Qhk3*  
} ; H`Z4a N  
#!`zU4&2  
这个工作可以让宏来做: s)M2Z3>+  
R<U?)8g,h~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5W{>5.Arx)  
template < typename T1, typename T2 > \ ~y|%D;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A|>C3S  
以后可以直接用 q90S>c,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EhD|\WLx!  
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 2Qy!Aa  
(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。。。) 4 ^+hw;  
BO9Z "|"  
Zi[)(agAT  
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 _ma4  
Iiy:<c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ynDx'Q*N'  
class unary_op : public Rettype ,F-tvSc\Q  
  { ?xf;#J+{8  
    Left l; wl{p,[]  
public : [{{?e6J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3,F/i+@  
mm{U5  
template < typename T > ,jt098W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -y\N9  
      { eLC&f}  
      return FuncType::execute(l(t)); <#s-hQ  
    } O?2<rbx  
n7MS{`  
    template < typename T1, typename T2 > / P:Hfq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0}^-, Q,  
      { DS$ _"'g%i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Fhsmpe~  
    } "yz\p,  
} ; 4KM$QHS5{  
iP!Y4F  
4vX]c  
同样还可以申明一个binary_op 9Y4N  
asq/_`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hwc{%.%ae  
class binary_op : public Rettype k0YsAa#6V  
  { ~o%-\^oc  
    Left l; N{`l?t0I  
Right r; 3w9 ]@kU  
public : M|v.5l#   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ipzUF o<w  
@NH Ruk+  
template < typename T > &=?`;K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m+m6"yE#_  
      { \Zh)oUHd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); __V]HcP;  
    } fhY[I0;}$  
3H%HJS  
    template < typename T1, typename T2 > _5K_YhT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k,@J&   
      { 1IlR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O\LW 8\M  
    } =k*0O_  
} ; R`* *!ku  
#PrV)en  
:1lE98=  
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 XF7W'^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -oZ a c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wqwJpWIe  
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。 t@u\ 4bv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L~oFW'  
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。。。 y{{EC#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n>E*g|a  
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) R_qo]WvR;  
下面是修改过的unary_op fD~!t 8J  
38m%ifh)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K8U Az"  
class unary_op ];I|_fXo%  
  { 1SFKP$^  
Left l; XsOOkf\_  
  C^%zV>o  
public : 9_Re,h  
"pZ3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g& "(- :  
|x6mkSf]ke  
template < typename T > 8Wj=|Ow-q  
  struct result_1 fMQ*2zGu95  
  { UC1!J =f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +r0eTP=zf  
} ; 4{DeF@@  
)R^Cqo'  
template < typename T1, typename T2 > K7hf m%`N  
  struct result_2 }K>H S\e  
  { ~t:b<'/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qsntf.fT  
} ; $CmX &%L=  
vaj66nV  
template < typename T1, typename T2 > IPO[J^#Me  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >$mSF Jz5S  
  { $&8h=e~]-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GVEWd/:X(  
} u!uDu,y  
.UrYF 0  
template < typename T > gx*rSS?=N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <!9fJFE  
  { \ZFQ?e,d  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?nZ <?  
} Z% ;4Ed  
>'6GcnEb4.  
} ; 7I(t,AKJ  
%;Z bQ9  
|)q K g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug kP)o=\|W{z  
好啦,现在才真正完美了。 %EGr0R(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^V}R(gDu}s  
B/=q_.1F>  
template < typename Right > ^Q=y^fx1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :Nz?<3R0\  
  { vS YKe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !/}FPM_  
} Tdwwtbe  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B~>cNj<  
=YGP%}_.p{  
+ |qfgi  
>Mn>P!  
{1MGb%xW  
十. bind uXLZtfu{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tin|,jA =  
先来分析一下一段例子 ;a#*|vx  
*9vA+uN  
yK077zH_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9*KMbd ^T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  |.C    
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U+;>S$  
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。 <s8? Z1  
我们来写个简单的。 5Vi]~dZu7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JblmXqtC  
对于函数对象类的版本: n`)7Y`hBhP  
.H^P2tp  
template < typename Func > C6d]tLE  
struct functor_trait 'yd@GQM&  
  { 90T%T2K  
typedef typename Func::result_type result_type; yIIETE  
} ; mhk/>+hF  
对于无参数函数的版本: 3fxNV<  
_E6} XNS  
template < typename Ret > o}=.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?Hi}nsw  
  { u:k:C  
typedef Ret result_type; Mjj}E >&  
} ; `x} Dk<HF  
对于单参数函数的版本: "XNu-_$N<a  
=#(0)p $EC  
template < typename Ret, typename V1 > i7nL_N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ole|J  
  { 'qV3O+@MF  
typedef Ret result_type; HmExfW  
} ; A/"}Y1#qX\  
对于双参数函数的版本: vWl[l -E  
0zbLc%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A=%k/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x pTDYF  
  { 6z3T?`}Y  
typedef Ret result_type; RxZm/:yuJ.  
} ; Taf n:Nw}  
等等。。。 xP/OsaxN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sz/*w7  
@8nLQh^  
template < typename Func > qWO]s=V!  
struct func_return wn+j39y?ZY  
  { j/9WOIfa  
template < typename T > t'R':+0Vf  
  struct result_1 t<sNc8x  
  { 3@)obb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e40udLH~x  
} ; JoCA{Fa}  
,;.B4  
template < typename T1, typename T2 > EqnpMHF  
  struct result_2 't( }Rq@  
  { 'Y!pY]Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A XBkJ'jd  
} ; hOPe^e"  
} ; l(%k6  
> BNw  
a@#Q:O)4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZBX  
dL_QX,X-]  
template < typename Func, typename aPicker > 5VR.o!h3I  
class binder_1 /vjGjb=3U  
  { s=d+GMa  
Func fn; yGiP[d|tRc  
aPicker pk; W]]q=c%2  
public : g5#CN:%f  
ZXsYn  
template < typename T > QsF4Dl   
  struct result_1 dhHEE|vrz  
  { s`hav  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G#H9g PY  
} ; bD35JG^&i  
RF_[?O)Q  
template < typename T1, typename T2 > W+gpr|R2  
  struct result_2 4xm&pQo{V6  
  { A&?}w_|9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x;]x_f z  
} ; &%^K,Q"  
6eQsoKK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]9jZndgC  
__!m*!sd  
template < typename T > =fl%8"%N&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  SLkuT`*  
  { sV u k  
  return fn(pk(t)); .H8mRvd?  
} %}C9  
template < typename T1, typename T2 > |q;Al z{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rA,CQypo  
  { Xv0F:1  
  return fn(pk(t1, t2)); D?e"U_  
} \a\= gn   
} ; JO2xT#V  
`=79i$,,t  
Ap%O~wA'  
一目了然不是么? fk>l{W}e)  
最后实现bind Z>F@n Tzb>  
.o}%~g<d  
%[w Tz$S"  
template < typename Func, typename aPicker > o{V#f_o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =7 VCtd/  
  { :NuR>~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d.`&0  
} -vV'Lw(  
OX+hZ<y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yRC3 . [  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6xarYh(  
ivfXat-  
十一. phoenix #{x5L^v>]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @l~7 x  
"tL2F*F"6X  
for_each(v.begin(), v.end(), zPVd(V~(T  
( >AG^fUArH  
do_ " 9@,l!  
[ 1Bg_FPu  
  cout << _1 <<   " , " y"vX~LR  
] , /&Z3e  
.while_( -- _1), "cMNdR1^,y  
cout << var( " \n " ) /7gi/uh~-(  
) ?Ko|dmX  
); vZ@g@zB4o0  
|3;(~a)%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p<KIF>rf|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =_ y\Y@J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xc;DdK=1X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M)JADX  
+I5 2EXo  
Vl<9=f7[  
template < typename Cond, typename Actor > |SQ|qbe=  
class do_while  H4:ZTl_$  
  { < Dd%  
Cond cd; W"Q!|#;l.  
Actor act; _ h9o@  
public : ',ZF5T5z@  
template < typename T > 2n|CD|V$ux  
  struct result_1 %/T7Z; d  
  { oG_C?(7>  
  typedef int result_type; QU T"z'  
} ; Ma6W@S  
]p]UTCo!'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Hx %$ X  
?TpUf  
template < typename T > #Fs|f3-@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )KY:m |Z  
  { & Kmy}q  
  do |]W2EV ,b  
    { #?Mj$ZB  
  act(t); \a))  
  } uZIJoT  
  while (cd(t)); _BS 9GB  
  return   0 ; 7,'kpyCj  
} {%b }Z2  
} ; Jdj?I'XtY  
|~K(F <;j  
oM,- VUr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2z_2.0/3  
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。 3c#s|qW  
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。 XErUS80  
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。 |g-b8+.=]  
下面就是产生这个functor的类: e1/sqXWo  
&yIGr` ;  
$`ztiVu3  
template < typename Actor > =X1?_~}  
class do_while_actor jL>:>r  
  { 8W+5)m.tp  
Actor act; K |*5Kwi  
public : 3yV'XxC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j~`\XX{>  
gU1#`r>[)  
template < typename Cond > CO^Jz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cCi I{  
} ; >w|*ei:@S  
"A3dvr  
)TJS4?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2e1]}wlK  
最后,是那个do_ x83a!9  
)oU)}asY  
W5pb;74|  
class do_while_invoker 5`-UMz<]  
  { PaO- J&<  
public : qlsQ|/'D  
template < typename Actor > O1P=#l iYX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qOy=O [+9  
  { j9R6ta3\l  
  return do_while_actor < Actor > (act); `tEo]p  
} md bp8,O  
} do_; xT*d/Oaw  
 jz'<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6bO~/mpWT~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a~ ]bD  
最后来说说怎么处理break和continue >v+jh(^  
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。 Y`GOER  
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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