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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda " <AljgF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +rX,Sl`/  
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, GTe9@d  
bV,R*C  
@/iLC6QF  
ti% e.p0[  
  class filler Uij$ eBN  
  { K`<P^XJr  
public : GUX X|W[6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xFnMXh t  
} ; F,:VL*.5kJ  
sl 5wX  
+w5?{J  
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: 2>s;xZ@/'R  
ugP R)tDfM  
?[">%^  
4 XQ?By  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U7=Z.*/62  
_Pal)re]U  
y_#wR/E)u{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 = ByW`  
(*]Y<ve  
hn .fX:}  
mqw.v$>  
二. 战前分析 ~3 (>_r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ha 5\T'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _,Y79 b6  
hT#mM*`  
H[Cn@XE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @gz?T;EC  
  /* --------------------------------------------- */ 4|thDb)]  
vector < int *> vp( 10 ); >MH@FnUL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "{lnSLk  
/* --------------------------------------------- */ jL$X3QS:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &jcr7{cD  
/* --------------------------------------------- */ x.RZ!V-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yAe}O#dy  
  /* --------------------------------------------- */ 'l;|t"R12  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i/Z5/(zF  
/* --------------------------------------------- */ *UC^&5:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @ XMC$s  
oJy/PR 3  
{HeMdGn9  
kOO2 ?L|Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: "'L SLp  
1._1, _2是什么? zx*f*L,6F  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?1sY S  
2._1 = 1是在做什么? #96a7K  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;Wdo*ysW  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 40XI\yE_?  
XRkqMq%  
Jt"Wtr  
三. 动工 V96BtV sB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W0k_"uI  
2~ a4ib  
}$ der  
7=9jXNk Y  
template < typename T > ]g :ZokU  
class assignment uwJkqlUOz  
  { 1+'3{m \5T  
T value; +zvK/Fj2q  
public : z,WrLZC  
assignment( const T & v) : value(v) {} )U` c9*.  
template < typename T2 > |u[gI+TUE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -}s?!Pg>  
} ; JYq} YG=%  
s0CRrMk  
.755-S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p[Es4S}N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r|+Zni]  
.jU9{;[  
Rk<:m+V=  
Qi M>59[  
  class holder 0Sk{P>A  
  { [Pay<]c6g  
public : qyto`n7  
template < typename T > FB""^IC?W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G>j/d7  
  { f 36rU  
  return assignment < T > (t); dO2cgY}  
} EHOdst  
} ; Z:}^fZP  
4(NI-|q0  
yd k  
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: @gd-lcMYW  
4'M#m|V  
  static holder _1; A<&9   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HDYf^mcW  
kI]1J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w[XW>4x K  
而不用手动写一个函数对象。 <7XdT  
%2.T1X%!  
^VQiq7 xm  
r*Mm5QozA  
四. 问题分析 {221@ zcCq  
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。 ^,3 >}PU  
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' eKX7R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Oe?nX>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  Cfi5r|S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u[% #/  
j2z$kw%  
五. 问题1:一致性 wBf bpoE7  
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?| -v:Y\=[\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ${?Px c{-  
qQb8K+t  
struct holder ,F1$Of/'@\  
  { ,xiRP$hGhh  
  // "H({kmR  
  template < typename T > x-"7{@lz  
T &   operator ()( const T & r) const N4Ym[l  
  { eWFlJ;=  
  return (T & )r; Rj8l]m6U9  
} uzS57 O%  
} ; 9X-DR  
eK`tFs,u  
这样的话assignment也必须相应改动: g$+3IVq&  
KP i@wl3  
template < typename Left, typename Right > ,PB?pp8C}  
class assignment :=/DF  
  { /w|YNDA]j  
Left l; =<<\Uo  
Right r; ?lTQjw{  
public : U|>Js!$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R75sK(oS  
template < typename T2 > 54k Dez  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >+1bTt/-F  
} ; TnC'<zm9 !  
x@/ !H<y  
同时,holder的operator=也需要改动: S +He  
SXhJz=h  
template < typename T > Uc/%4Gx   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v;OA hFr|  
  { I;No++N0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3[c54S+(U  
} 3KqylC &.  
zpY8w#b  
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。 qRr;&M &t_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M|\ XFO  
qU}[( 9~Ru  
return l(rhs) = r; g ,.iM8  
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。 wBr0s *1I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <fP|<>s$@1  
Ay{4R  
template < typename Tp > /rquI y^  
class constant_t #PiW\Tq  
  { 6pH.sX$!_  
  const Tp t; 2 nf{2edC  
public : Y,+$vj:y8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CzwnmSv{.  
template < typename T > H7uW|'XWz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uG/Zpi  
  { >BiJ/[9  
  return t; zfS`@{;F`|  
} H#f FU  
} ; ,i'>+Ix<  
?O28Q DUI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kw!! 5U;7  
下面就可以修改holder的operator=了 V%"aU}   
}^=J]  
template < typename T > d hh`o\$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #zfBNkk&@  
  { ?@tp1?)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3t8VH`!mL{  
} i`X/d=  
VLRW,lR9O  
同时也要修改assignment的operator() Wu:evaZ:i  
`CRW2^g  
template < typename T2 > {`{U\w5Af  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R+P1 +5  
现在代码看起来就很一致了。 `}18A.K  
t1D6#JP(a  
六. 问题2:链式操作 emTqbO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qv#]T,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 BYRf MtT@+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 SI-s:%O  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 M-eX>}CDm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -2f_e3jF  
Lb(=:Z!{  
template < typename T > B%[Yu3gBo  
struct result_1 [/'W#x  
  { oB+drDp8U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x2 l~aw#?  
} ; e~xN[Q\0]  
|'.\}xt7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BjSLbw-C  
)[>{ Ie2  
template < typename T > Py K)ks!6  
struct   ref >Ka}v:E  
  { \:8 >@Q  
typedef T & reference; m#ID%[hg$  
} ; $vx]\` ^  
template < typename T > L~>pSP^a  
struct   ref < T &> wgY: W:y'N  
  { ttgb"Wb%S  
typedef T & reference; ?m0|>[j  
} ; SIVzc Hm  
b0t/~]9G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z!DGCw  
).5$c0`U&  
template < typename T > |pA3ZWm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z]K:Amp;Z  
  { |BN^5m qP6  
  return l(t) = r(t); p4[cPt~C  
} Rjt]^gb!*  
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。 `bNY[Gv>)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 # R}sGT  
4'[/gMUkw  
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 s>ilxLSX]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O(#DaFJv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 icH\(   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^i:%0"[*^i  
最后的布局是: qi!+ Ceo}  
                Add 5NH NnDhuL  
              /   \ IBZ_xU\2  
            Divide   5 o-c.D=~  
            /   \ ?`8jn$W^  
          _1     3 f<?v.5($  
似乎一切都解决了?不。 MDAJ p>o  
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。 ;Lr]w8d  
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。 {W,&jC  
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: kIrb;bZ+l  
fgdqp8~  
template < typename Right > h8'`g 0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bL-+  
Right & rt) const dD ?ZF6  
  { NSI$uS6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H[S[ y  
} U4M}E h8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >cJfD9-<h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 aYW 9 C<5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @~sJ ((G[5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 u7L&cx  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gM>geWB<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? v[57LB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [_P ZdIN  
O%}?DiSl  
template < class Action > ZMEU4?F  
class picker : public Action lub_2Cb|j  
  { OXp(rJ*bK  
public : #g=7fu{n:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wwaw|$  
  // all the operator overloaded h9RL(Kq{  
} ; 07b =Zhh  
&PZ&'N|P  
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。 P.aN4 9`=  
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: S\io5|P  
RqB 8g  
template < typename Right > A{|^_1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 17la/7l<  
  { ]-g9dV_[>j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4 '"C8vw.  
} P8[rp   
FNlS)Bs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V$0mcwH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !:baG]Y  
_TntZv.?  
template < typename T >   struct picker_maker z;wOtKl5r  
  { 3Zdwt\OQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R`KlG/Tk  
} ; "o)jB~ :L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &$yxAqdab  
  {  T_)G5a  
typedef picker < T > result; xB`j* %  
} ; BD ,J4xH;  
&8\6%C  
下面总的结构就有了: L9{y1'')  
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。 #?"^:,Y  
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。 |W*#N8I P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y6G`p  
至此链式操作完美实现。 0@yw#.j  
70 -nAv  
<c%  
七. 问题3 nD.K*#u  
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。 O@HL%ha  
S ^]mF>xX8  
template < typename T1, typename T2 > XFSHl[uS1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YWAH(  
  { Z H2   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &yRR!1n)H  
} p~WX\;   
)LAG$Cn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zJ)`snN|  
IY hwFw 5O  
template < typename T1, typename T2 > i&KBMx   
struct result_2 `y>BbJqy  
  { /Z~5bb(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0SR[)ma  
} ; +#L'g c  
Q[Gs%/>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? `m}G{jfk  
这个差事就留给了holder自己。 CHyT'RT  
    ^EJ]LNk }  
 {b|V;/  
template < int Order > yMEI^,0"  
class holder; D@%!|:  
template <> y[ZVi5) ,  
class holder < 1 > MxOIe|=&  
  { &r+!rL Kp  
public : 2 ?F?C  
template < typename T > eus@;l*  
  struct result_1 MU4BAN   
  { P~84#5R1  
  typedef T & result; _\<TjGtG  
} ; uSJLIb  
template < typename T1, typename T2 > l{QlJ>%~{;  
  struct result_2 p7W9?b9  
  { XMzQ8|]  
  typedef T1 & result; @O/"s~d-  
} ; +TAyCxfmt  
template < typename T > f\FqZ?w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O>>/2V9  
  {  ;{Yr|  
  return (T & )r; IOa@dUh7a,  
} w\M"9T  
template < typename T1, typename T2 > r`$P60,@C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V/xjI<,  
  { eM]>"  
  return (T1 & )r1; cfPp>EK  
} k(xB%>ns  
} ; %XQJ!sC`  
ZFtJoGaR  
template <> >3,}^`l  
class holder < 2 > @YVla !5O@  
  { ( G~ME>  
public : nt@uVwfQ  
template < typename T > Uu|2!}^T  
  struct result_1 :Dfl,=S  
  { ZENblh8fs  
  typedef T & result; K+d{R=s^  
} ; (:^YfG~e  
template < typename T1, typename T2 > a]J>2A@-I  
  struct result_2 ol~ tfS  
  { zCv)%y  
  typedef T2 & result; @vL0gzE?nB  
} ; RU~Pa+H  
template < typename T > nkz<t   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |WNI[49  
  { 3m~,6mQ  
  return (T & )r; *,)1Dcv(  
} a|DCpU}  
template < typename T1, typename T2 > ;Ah eeq746  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const : rudo[L  
  { %TO&  
  return (T2 & )r2; D~TlG@Pq  
} v?}rA%so  
} ; ;&!Q N#_  
0b<Qs88yd>  
F0"("4h:  
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> >。 -X3CrW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \=$G94%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aiZZz1C   
7V5kYYR^F  
return l(i, j) = r(i, j); ,Y16m{<eC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S_^;#=_c  
;Zc0imYL  
  return ( int & )i; ztAC3,r]  
  return ( int & )j; BqpJvRJd  
最后执行i = j; L=.@hs  
可见,参数被正确的选择了。 6G(K8Q{>  
.yHK  
FbH@qHSH  
[q/eRIS_  
f(\S +4  
八. 中期总结 ?X\uzu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n]nJ$u1u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )TBm?VMe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I,"q:QS+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e;LC\*dG  
gQ|?~hYYv  
"`mG_qHI[  
"D:?l`\o  
fhha-J  
YgtW(j[  
九. 简化 yr*~?\  
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。 -FrK'!\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 of >  
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: r=xec@R]*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sQ&<cBs2  
  +-*/&|^等 y5?kv-"c  
2. 返回引用。 J3/e;5w2Z  
  =,各种复合赋值等 |oQhtk8.  
3. 返回固定类型。 m 0Uu2Z4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p^Z|$aZZ  
4. 原样返回。 [.$/o}  
  operator, p9!jM\(  
5. 返回解引用的类型。 ')iyD5/4  
  operator*(单目) bxWzm|  
6. 返回地址。 K.Cx 9  
  operator&(单目) 1\AcceJ|(w  
7. 下表访问返回类型。 _`Y%Y6O1/  
  operator[] 1c*:" k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 twt's,dO  
  operator<<和operator>> WpMm%G~'4t  
'5A&c(  
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。 &V%faa1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F^lau f  
QHsJo|.  
template < typename Left > 0LTsWCUQ6e  
struct value_return A'D2uV  
  { Xi~I<&  
template < typename T > Tu^H,vf  
  struct result_1 zFY$^Oz"_  
  { +x?8\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; };'~@%U]/  
} ; .R#<Q  
kt7Emb}  
template < typename T1, typename T2 > i-4?]h k  
  struct result_2 CUft  
  { %6&c3,?U\n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <"S`ZOn  
} ; j9}.U \  
} ; BFqM6_/J  
61sEeM  
/N")uuv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @HY P_hR  
kk OjAp{<t  
下面我们来剥离functor中的operator() 9U@>&3[v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <W^>:!?w  
T:!H^  
return l(t) op r(t) sdKm@p|/|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [vnxp/v/<  
return op l(t) |-%dN }O  
return op l(t1, t2) yb\!4ml  
return l(t) op l {\k\Q!4  
return l(t1, t2) op >keY x<1  
return l(t)[r(t)] ']H*f2y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +JB*1dz>8  
Wi*HLP!lNC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !nQoz^_`P  
单目: return f(l(t), r(t));  Sg(\+j=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _+Uf5,.5yU  
双目: return f(l(t)); {>Qs+]  
return f(l(t1, t2)); COxJ,v(  
下面就是f的实现,以operator/为例 6rlM\k@!  
b8 6c[2  
struct meta_divide Ng*O/g`%L  
  { }!WuJz"  
template < typename T1, typename T2 > (%fSJCBl[P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `0=j,54cx  
  { N*KM6j  
  return t1 / t2; " "CNw-^t  
} u~Y+YzCxV  
} ; V9;IH<s:  
Vp8!-[R  
这个工作可以让宏来做: &}0#(Fa`  
)>pIAYCVP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D e$K  
template < typename T1, typename T2 > \ 3)l<'~"z<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D&6.> wt .  
以后可以直接用 #*  8^ar<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Xx^v%[!`+  
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 Gd|jE  
(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。。。) ZCDXy  
cejD(!MKe  
"Fxw"I <  
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 p(yHB([8  
H$,wg!kY!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,!98V Jmr  
class unary_op : public Rettype !!])~+4pP  
  { kP&Ekjt@  
    Left l; Ft@ZK!'@  
public : yq`  ,)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `CG% Y>+  
prGp/"E  
template < typename T > zKf0 :X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zH *7!)8  
      { P_E xh]P  
      return FuncType::execute(l(t)); ]w!=1(  
    } WwLV^m]  
&Z+.FTo  
    template < typename T1, typename T2 > NDG?X s [2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "ZG2olOqLI  
      { [t]q#+Zs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n%{oFTLCo  
    } bFfDaO<k  
} ; Rts}y:44  
UJ&gm_M+kL  
%vU*4mH  
同样还可以申明一个binary_op 3`ze<K((  
_2xYDi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^E3 HY@j  
class binary_op : public Rettype QhPpo#^  
  { :Lq=)'d;6  
    Left l; NOtwgZ-  
Right r; Y_nlIcu  
public : -M-y*P)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f/i[? gw  
 \>e>J\t:  
template < typename T > deutY.7g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n:JG+1I  
      { i]0$ 7s9!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LhKUZX,P8  
    } B_0]$D0 ^  
?xo<Fv  
    template < typename T1, typename T2 > ZIaFvm&q7Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }ct*<zj[~u  
      { XKbTj R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S@C"tHD  
    } <##aD3)  
} ; w6[$vib'  
o q cu<]  
<}AmzeHr+  
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 w%kaM=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _;k))K^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Le,+jm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 L%f$ &  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  w1t0X{  
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。。。 !)uXCg9U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D o!]t7Y$  
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) {ALOs^_-  
下面是修改过的unary_op N<|-b0#Z6  
mCEWp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CdiL{zH\3  
class unary_op [.4D<}e  
  { #M8>)oc  
Left l; Jl89}Sf  
  &3Mps[u:h  
public : &sS]h|2Z5  
Y\{lQMCy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i-&"1D[&  
@%#!-wC-5  
template < typename T > |-VbJd  
  struct result_1 I,!>ZG@6  
  { 0d=<^wLi^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jf8AKj3  
} ; !)'|Y5 o  
j_~lc,+m  
template < typename T1, typename T2 > Jl,\^)DSw  
  struct result_2 [KwwhI@3  
  { dLTA21b#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @GE:<'_:{  
} ; CI,xp  
>eaK@u-'0  
template < typename T1, typename T2 > =;HmU.Uek%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U HUO9h  
  { 9 TW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .[#bOp*  
} ,<?M/'4}G  
dCM*4B<  
template < typename T > d@t3C8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S~ 3|  
  { "n=Ih_J  
  return OpClass::execute(lt(t)); quw:4W>  
} _a=f.I  
%uLyL4*L(p  
} ; Sf0[^"7  
I Ux svW+  
Nm/Fc   
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 7?JcB?G4  
好啦,现在才真正完美了。 uP[:P?,t  
现在在picker里面就可以这么添加了: /I&b5Vp  
\M`fkR,,'  
template < typename Right > tC -H2@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I3V>VLv  
  { DY%#E9   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >K;'dB/m;1  
} ~0>{PD$@  
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。 {XNu4d9w(  
Zb7:qe<UN  
}`9}Q O  
xQhvs=Zm]  
Aq{m42EAj  
十. bind c};Qr@vpo  
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。 t%AW0#TZ  
先来分析一下一段例子 ^OQ#Nz  
+6{KrREX)  
:8aIj_qds  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rkl/5z??  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <ZNa`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a|\_'#  
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。 +:[dviyPt  
我们来写个简单的。 G?/1 F1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [J+K4o8L<A  
对于函数对象类的版本: R@0ELxzA  
`#X{.  
template < typename Func > sh?Dxodp9  
struct functor_trait ;r[=q u\  
  { Q_#X*I  
typedef typename Func::result_type result_type; JCZJ\f*EZ  
} ; ? F f w'O  
对于无参数函数的版本: qhpq\[U6in  
@11voD  
template < typename Ret > D@Fa~O$75  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ][bz5aV  
  { Y^S0K'N  
typedef Ret result_type; j &Ayk*  
} ; a(8]y.`Tv  
对于单参数函数的版本: cVn7jxf  
J\   
template < typename Ret, typename V1 > hv .Mf.m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hv0sl+  
  { Qq]UEI `Go  
typedef Ret result_type; zAB-kE\ )  
} ; rf1nC$Sop  
对于双参数函数的版本: ,l7ty#j  
uD:O[H-x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }+#ag:M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,bmTB ZV  
  { 7qXgHrr0|U  
typedef Ret result_type; rmQGzQnun  
} ; rT}d<c Sf  
等等。。。 ZVIBmx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N??<3j+Iu  
[AX).b  
template < typename Func > a9jY^E'|n  
struct func_return F<-Pbtw  
  { Z@C D1+G  
template < typename T > /'VCJjzZ  
  struct result_1 [EGE|   
  { Z/x<U.B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $ 9QVl  
} ; 8@+YcN;->  
9CBB,  
template < typename T1, typename T2 > x=au.@psBS  
  struct result_2 R#\8jvv  
  { nVyb B~.=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H V   
} ; Ha C?,  
} ; U-n33ty`H  
=C3l:pGMB;  
'{oe}].,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QdW%5lM+  
^*{ xTB57  
template < typename Func, typename aPicker > Ha+FH8rZ  
class binder_1 &aF_y_f\  
  { M;43F*   
Func fn; HZK0Ldf  
aPicker pk; ([9h.M6v  
public : x6)   
VJR'B={h  
template < typename T > HWefuj  
  struct result_1 M$~h(3  
  { f1~3y}7^Jq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [#9ij3vxd  
} ; Rthu8NKn  
^c(PZ,/#JB  
template < typename T1, typename T2 > ,-b{oS~u  
  struct result_2 g3Xz-  
  { M"9 zK[cz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |t]9RC.;7  
} ; 2Qy!Aa  
xY~ DMcO?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pKH4?F  
Txfb-f!mv\  
template < typename T > =6W:O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6/-!oo   
  { ,jt098W  
  return fn(pk(t)); :,ym)|YV  
} <#s-hQ  
template < typename T1, typename T2 > 9=kTTFs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &iGl)dDr  
  { Ov<3?)ok  
  return fn(pk(t1, t2)); $>h#|?*?  
} ,X$Avdc2  
} ; e N-{  
ZK ?x_`w  
#P4dx'vm  
一目了然不是么? 7O9s 5  
最后实现bind g~y9j88?  
$3[cBX.=  
kCwTv:)  
template < typename Func, typename aPicker > &=?`;K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) : te xl  
  { 6m.Ku13;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ( Lu.^  
} >C-_Zv<!T\  
c==Oio("  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *3ne(c  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L|2COX  
QlS5B.h,  
十一. phoenix x ?V/3zW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nfJ8Rt   
k41la?  
for_each(v.begin(), v.end(), *M|\B|A.  
( z8j(SI;3  
do_ qE`=^  
[ rqFs[1wr>R  
  cout << _1 <<   " , " vl5n%m H>^  
] O7dFz)$  
.while_( -- _1), cyhD%sB[D9  
cout << var( " \n " ) >b ["T+  
) 5j{@2]i  
); avpw+M6+  
@1@q6@9Tu  
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: K8U Az"  
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 jzj{{D[^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YDNqWP7s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: osd^SnL1/5  
I1myuZ  
_M&.kha  
template < typename Cond, typename Actor > bg,}J/  
class do_while r9M={jC  
  { Z M+Hb_6f  
Cond cd; tRy D@}  
Actor act; FR}H$R7#  
public : . ?p}:  
template < typename T > 2 &Byq  
  struct result_1 R2$U K  
  { AIm$in`P  
  typedef int result_type; jOb[h=B"  
} ; nP3GI:mjL  
|wJZU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YF -w=Y6  
HLe^|  
template < typename T > y^AA#kk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  4 Z}bw#  
  { 9 <KtI7  
  do UPKi/)C;  
    { A&P1M6Of  
  act(t); 5ZA%,pH>Jq  
  } kppRQ Q*[  
  while (cd(t)); mbBRuPEa=u  
  return   0 ; R1.sq(z`  
} &#@>(u: .  
} ; i$ L]X[  
eU koVr   
JQ_gM._3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {% _j~  
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。 5(|M["KK~  
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。 -WUYE  
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。 ]VWfdG  
下面就是产生这个functor的类: }Hz-h4Z  
Q$)|/Y))  
$a\Uv0:xRx  
template < typename Actor > <} yp  
class do_while_actor +^kxFQ(:  
  { ,%h!%nz!  
Actor act; R9l7CJM@  
public : ,Us2UEWNv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {TncqA  
c,q"}nE8w  
template < typename Cond > 0sd-s~;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +V9B  
} ; ^ 6.lb\  
dPx<Dz;  
DAnb.0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [tqO}D  
最后,是那个do_ jRG\C=&(x  
$W$# CTM  
ZB[(Tv1  
class do_while_invoker T@|l@xm~L  
  { ;:Z=%R$wJ  
public : ^ L ^F=qx  
template < typename Actor > Ao":9r[V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )M'UASB;8  
  { ~" 0@u  
  return do_while_actor < Actor > (act); -2& i)S0R  
} `<J#l;y  
} do_; v (ka,Dk3  
irsfJUr[V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _;:rkC fj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8rwYNb.P  
最后来说说怎么处理break和continue R|1xXDLm*E  
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。 0HR|aqPo  
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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