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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x$BNFb%I1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -W('^v_*  
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, *qO) MpG{  
0,ryy,2  
=ejU(1 g  
Yr-SlO>  
  class filler G|1.qHP[F  
  { XxmWj-=qO  
public : 4{zy)GE|W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |3,WiK='  
} ; j;coPehB  
..u{v}4&  
9_:"`)] 3B  
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: r@zT!.sc!  
Muk J^h*V  
a,RCK~GR  
%hYgG;22  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '_.qhsS  
pz['o  
/CsP@f_Gw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zQY ,}a  
1;=L] L?  
%mT/y%&:  
<L qJg  
二. 战前分析 BK%B[f*[OA  
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。 Dbn344s  
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 #'s$6gT=  
~KS@Ulrox  
Zhfg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pK3A/ry<  
  /* --------------------------------------------- */ @y;VV*  
vector < int *> vp( 10 ); .@OQ$ D<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pa3-0dUr  
/* --------------------------------------------- */ !9/`PcNIpy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q NMZR  
/* --------------------------------------------- */ <>\|hno}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `Fr ,,Q81\  
  /* --------------------------------------------- */ -GPBX?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vNs%e/~vj  
/* --------------------------------------------- */ <<MpeMi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gp`@dn';  
;(`bP  
xE<H@@w  
~-7/9$ay5  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ex p ?x  
1._1, _2是什么? {\1bWr8!U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hTn"/|_SW  
2._1 = 1是在做什么? jerU[3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Y%"$v0D  
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。 bOr11?  
a`w=0]1&*  
>E J{ *  
三. 动工 a pa&'%7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :Pdh##k  
I8J>>H'#A  
H;nzo3x  
Zwc&4:5%  
template < typename T > `Uz.9_6  
class assignment ~3:hed7:  
  { YTefEG]|q  
T value; "t4z)j;  
public : qK%N{ro[{?  
assignment( const T & v) : value(v) {} xQvI$vP  
template < typename T2 > _j , Tc*T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "H(3pl.  
} ; [#gm[@d,  
?l6yLn5si^  
*>=tmW;%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }}TPu8Rl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~wW]ntZm  
2Cp4aTGv#  
3pWav 1"  
L.@$rFhA  
  class holder | 9S8sfw  
  { <h/q^|tZ{  
public : M{24MF   
template < typename T > g.9C>>tj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _ $>);qIP4  
  { aF?_V!#cT  
  return assignment < T > (t); vf3)T;X>  
} I(~([F2  
} ; *bFWNJ}`q  
;F @Sz/  
Gxe)5,G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: i`F5  
ZiuD0#"!  
  static holder _1; 8`+=~S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o4FHR+u<M  
,byc!P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <<d#  
而不用手动写一个函数对象。 AQjv? 4)T  
R5=J:o  
yP$esDP  
(9%?ik  
四. 问题分析 =_k  
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。 8wkhbD|;  
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。 6Z#Nh@!+C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 30^q_|l:]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O.Pp*sQ^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ++,I`x+p  
A` _dj}UF  
五. 问题1:一致性 6t;;Fz  
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?| q("XS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $5G(_   
Iz+%wAZ|B6  
struct holder O/#3QK  
  { 9~~NxWY%x  
  // 'hr_g* i  
  template < typename T > M%ecWr!tj  
T &   operator ()( const T & r) const !8UIyw  
  { +C!GV.q[  
  return (T & )r; QYo04`Rl  
} :& Dv!z  
} ; }TMO>eB'  
N@PwC(   
这样的话assignment也必须相应改动: p}pRf@(`\  
.S,E=  
template < typename Left, typename Right > ,4"N7_!7  
class assignment > .NLmzUX  
  { e+BZoK ^  
Left l; Z OPK  
Right r; I=&i &6v8G  
public : H3$py|}lL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A!!!7tj  
template < typename T2 > :|V650/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?QffSSj[s  
} ; b(N\R_IQ~  
Wx-0Ip'9  
同时,holder的operator=也需要改动: !~C%0{9+u@  
( xooU 8d  
template < typename T > X9?)P5h=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MUl7o@{'  
  { e]1'D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o7E|wS  
} P,pC Z+H  
#:BkDidt2v  
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。 (Nc~l ^a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vc5>I_   
^*fD  
return l(rhs) = r; }d; 2[fR)  
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。 \ejHM}w3,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tm5{h{AM  
rVP\F{Q4Tr  
template < typename Tp > 0e0)1;t\  
class constant_t H'#06zP>5  
  { h9 DUS,G9,  
  const Tp t; {K+f& 75  
public : %]7 6u7b/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0#TL$?=|  
template < typename T > [(Z(8{3i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lv/im/]v  
  { kF^4kCJ@  
  return t; pqO0M]}  
} qZF&^pCF}  
} ; b%MZfaU  
6HBDs:   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R /" f  
下面就可以修改holder的operator=了 RgV3,z  
bj@sci(1?  
template < typename T > GFLat  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =$4I}2  
  { f@YdL6&d-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N4,oO H~  
} F<{,W-my `  
|HT7m5tu4  
同时也要修改assignment的operator() (rhlK} C  
*7H *epUa  
template < typename T2 > =5*Wu+S4r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z4_B/Q  
现在代码看起来就很一致了。 8<}=f4vUj5  
rM.Pc?Z  
六. 问题2:链式操作 uz+ WVmb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V~*>/2+  
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。 PP$2s]{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ./;uhj  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 94&t0j_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .F$}a%  
ByP<-Deh  
template < typename T > !0hyp |F:>  
struct result_1 >k`qPpf&  
  { [ x+ -N7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y'`7zJ  
} ; }*rSg .  
]wDqdD y7S  
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: &4evh<z  
>3D1:0Sg  
template < typename T > Vx.c`/  
struct   ref I)1ih  
  {  Mj1f;$  
typedef T & reference; 7xO05)bz  
} ; _+ 9i  
template < typename T > PEEaNOk 1b  
struct   ref < T &> A z@@0  
  { :|kO}NGM  
typedef T & reference; ]QR]#[Tn'  
} ; QAx9W%  
vdn)+fZ;   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hd'fWFW N  
*~ IHVU  
template < typename T > sXEIC#rq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OEl;R7aOB&  
  { ?xUl_  
  return l(t) = r(t); jj2=|)w$3  
} kOo  Vqu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 T8\@CV!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8hS^8  
J \|~k2~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 iCpm^XT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X7OU=+g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y _apT<P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Jg#T~  
最后的布局是: {sB-"NR`K  
                Add FJH>P\+  
              /   \ g7?[}?]3"p  
            Divide   5 8K 9HFT@yV  
            /   \ w^8Q~ 3|7  
          _1     3 |sr\SCx  
似乎一切都解决了?不。 *:d ``L  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 r3?8nQ$  
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。 +|bmUm<2  
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: `^{G`es  
_ZavY<6  
template < typename Right > !I1p`_(_7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ){P`-ZF  
Right & rt) const >WZ%Pv *  
  { @bTm.3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pq<43:*?  
} [r>hK ZU2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XM!oN^  
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。 "Cxj_V@\  
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。 16eP7s  
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。 [dLc+h1{B  
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。 !bLCha\  
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?  mY"Dw^)  
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: 6{i0i9Tb  
u,iiS4'Ze  
template < class Action > !-T#dU  
class picker : public Action 037\LPO  
  { s1]Pv/a=y  
public : z)KoK`\mE"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h(nE)j  
  // all the operator overloaded s[{8:Px  
} ; Ay6T*Nu`  
9nQyPb6  
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。 ApSseBhh  
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: P\WHM(  
>DY/CcG\P  
template < typename Right > Z(RsB_u5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )x [=}0C  
  { ?z M   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |mG;?>c)  
} 2&'uO'K  
jo"+_)]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jN{k }  
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。 i: -IZL\  
_3wJ;cn.  
template < typename T >   struct picker_maker qDswFs(  
  { !-qk1+<h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o"RE4s\G~r  
} ; YRZw|H{>t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F ! v01]O  
  { 4`v[p4k  
typedef picker < T > result; ;;UsHhbhI  
} ; IuPDr %  
~hk!N!J\  
下面总的结构就有了: IA1O]i S  
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。 W!8$:Ih_Z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UE_>@_T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BSy4 d>  
至此链式操作完美实现。 3<FqK\P  
V^qBbk%l>D  
:/? Op  
七. 问题3 J.2BBy  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Yy[=E\z  
^+~$eg&js  
template < typename T1, typename T2 > uq:'`o-1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uJ=&++[  
  { 8_>:0(y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u (r T2  
} "OUY^ cM  
X+emJ&Z$@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: UBM8l  
.O~rAu*K  
template < typename T1, typename T2 > b,HXD~=  
struct result_2 ,t1s#*j\!q  
  { 3S^Qo9S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z&GGa`T"  
} ; mNe908Yw  
79Q,XRWh|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3s:)CXO  
这个差事就留给了holder自己。 <C"}OW8  
    Obc,    
N]c:8dOj  
template < int Order >  h;K9}w  
class holder; >)+U^V  
template <> uTbMp~cYB  
class holder < 1 > *qMjoP,  
  { k3OnvnJb  
public : &n6 |L8  
template < typename T > Z+J~moW `  
  struct result_1 N9)ERW2`*  
  { }?{. 'Hv0  
  typedef T & result; \<%FZT_4~  
} ; &@7|_60  
template < typename T1, typename T2 > =8r,-3lC;  
  struct result_2 OZ Obx  
  { mn<ea&  
  typedef T1 & result; *LmzGF|  
} ; U_B`SS  
template < typename T > T?__  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~;I{d7z,;  
  { Yic'p0< ?V  
  return (T & )r; -IV-"-6(  
} a~tBgy+9  
template < typename T1, typename T2 > p-g@c wOu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E\}Q9, Z$  
  { Yu^}  
  return (T1 & )r1; v g tJ+GjN  
} [iSLn3XXRX  
} ; x~yd/ R  
[qt^gy)  
template <> v#sx9$K T  
class holder < 2 > ^T@-yys  
  { ~ YZi"u  
public : 8>:2li  
template < typename T > HoM8V"8B  
  struct result_1 VxAR,a1+n  
  { J Y> I  
  typedef T & result; wIbc8ze  
} ; Sag\wKV8  
template < typename T1, typename T2 > VHws9)  
  struct result_2 ]Otl(\v(h  
  { \=~<I  
  typedef T2 & result; gwF@'Uu  
} ; !lB,2_  
template < typename T > q%^gG03.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WUi7~Ei}  
  { %}&9[#  
  return (T & )r; L' h'm{i  
} {la ^useg[  
template < typename T1, typename T2 > R ?\8SdJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0P53dF  
  { BQ&h&57K  
  return (T2 & )r2; /L[:C=u  
} }`^<ZNkb/  
} ; 4]8PF  
z#*GPA8Em:  
kQBVx8Uq]  
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> >。 <~8W>Y\m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~GY;{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IWpUbD|kC  
 Q{Bj(f  
return l(i, j) = r(i, j); ||,;07  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &c@I4RV|q  
ZNA?`Z)f  
  return ( int & )i; ?,),%JQ  
  return ( int & )j; RMrt4:-DI  
最后执行i = j; gA) F  
可见,参数被正确的选择了。 uTJ?@ ^nq  
Cw^)}23R  
EGMcU| yL  
Yc5$915  
O "h+i>|l  
八. 中期总结 n:!J3pR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I2l'y8)d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a+BA~|u^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Em.?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `RzM)ILl  
=XS'V*  
wYawG$@_  
p9sxA|O=y  
4-n.4j|  
I5"=b}V5  
九. 简化 u})JQ<|  
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。 \)"qN^we  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?%0i,p@<  
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: Q Y fS-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !c`1~a!  
  +-*/&|^等 ]V]o%onW  
2. 返回引用。 XF$C)id2p  
  =,各种复合赋值等 nW%c95E  
3. 返回固定类型。 BPOWo8TqD^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |Z/ySAFM  
4. 原样返回。 wb9zJAsc  
  operator, }w@nZG ^&  
5. 返回解引用的类型。 Y\x Xo?  
  operator*(单目) Qqaf\$X  
6. 返回地址。 QtzHr  
  operator&(单目) |3cR'|<Ual  
7. 下表访问返回类型。 )T+htD)  
  operator[] J\0YL\jw1K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !%(B2J  
  operator<<和operator>> Yb\36|  
: R&tO3_F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d16 PY_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \d;Ow8%d/  
LMDa68 s  
template < typename Left > 8+W^t I  
struct value_return Z n!SHj  
  { #WG(V%f]  
template < typename T > OWkK]O  
  struct result_1 {gn[ &\  
  { =w5w=qB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rYqvG  
} ; O#|E7;  
& Gt9a-ne  
template < typename T1, typename T2 > +Snjb0  
  struct result_2 :4Vt  
  { g<-cHF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ 8>"&1n  
} ; w$!n8A qs  
} ; /L 4WWQ5  
KKzvoc?Bt  
ij),DbWd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G#*;3X$  
6bn-NY:i  
下面我们来剥离functor中的operator() b +_E)4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }1P  
yC5|"+ A$  
return l(t) op r(t) 4c yv 8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b6(yyYdF  
return op l(t) Bk F[nL*|  
return op l(t1, t2) G~Sfpf  
return l(t) op re*/JkDq3K  
return l(t1, t2) op V]2z5u_q  
return l(t)[r(t)] kShniN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ublY!Af  
YGO@X(ej,  
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: 5W48z%MN  
单目: return f(l(t), r(t)); }ie]7N6;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9.B7Owgr89  
双目: return f(l(t)); HKwGaCj`  
return f(l(t1, t2)); )Fw)&5B!  
下面就是f的实现,以operator/为例 y()( 8L  
uI[*uAR  
struct meta_divide )em.KbsPPF  
  { Z0=OR^HjA  
template < typename T1, typename T2 > uwka 2aSS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |<0@RCgM  
  { \v_C7R;&  
  return t1 / t2; ,d+mT^jN  
} 2vC=.1k  
} ; 2 *$n?  
K&h6#[^\d  
这个工作可以让宏来做: ihVQ,Cth  
= !X4j3Cv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZIp=JR8o$  
template < typename T1, typename T2 > \ u/f&Wq/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p3o?_ !Z  
以后可以直接用 _u>>+6,p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) luT8>9X^:a  
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 86g+c  
(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。。。) c"ztrKQQ  
'Ap 5Aq  
\YS?}! 0  
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 nz\fN?q  
rWXW}Yg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bRK9Qt#3  
class unary_op : public Rettype Tjqn::~D  
  { bph*X{lFK  
    Left l; \t@`]QzG:  
public : M\f0 =`g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ev16xL8B  
wrU[#g,uvr  
template < typename T > -wfV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }TW=eu~  
      { !*gAGt_  
      return FuncType::execute(l(t)); A\)X&vR[6  
    } 3#[I _  
MV}]i@ V  
    template < typename T1, typename T2 > `%3p.~>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ErC[Zh"''  
      { ~tvoR&{I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GB3B4)cX4Y  
    } : 4WbDeR  
} ; l0{DnQA>I  
P}`1#$  
kVv <tw  
同样还可以申明一个binary_op xF;v 6d  
1\0@?6`^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !%r`'|9y  
class binary_op : public Rettype @ `D6F;R  
  { s_!Z+D$K  
    Left l; ~x:] ch|  
Right r; -; $/<  
public : =1 \wZuK#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<%M8rcj  
ud D[hPJd  
template < typename T > H@' @xHv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bf/loMtD  
      { ?y)X$D^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9K<a}QJP  
    } FOi`TZ8  
~*[4DQ[\  
    template < typename T1, typename T2 > 0)V-|v`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RfG$Px '  
      { I>Q,]S1h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VYo;[ue([  
    } dy?|Q33Y"  
} ; XH$|DeAFM  
q&T'x> /  
f*}E\,V"&  
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 CJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t}*!UixE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (t$/G3E  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +Uq:sfj,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1C=P#MU`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FSs$ ] d;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &Ld8Z9IeFp  
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) WI_mJ/2  
下面是修改过的unary_op ]_8I_V cQ  
}9 2lr87  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !p2,|6Y`y  
class unary_op D(U3zXdO  
  { Ilb |:x"L  
Left l; N06O.bji  
  agT[y/gb  
public : e~]e9-L>I  
}yDq\5s Q[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MWh+h7k'  
q Xhf?x  
template < typename T > _C=[bI@  
  struct result_1 >0#q!H,X  
  { arVf"3a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _)2TLA n3  
} ; >Eg. c  
hp V /F  
template < typename T1, typename T2 > }A/&]1GWk  
  struct result_2 6F/ OlK<  
  { jYID44$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k+GnF00N^8  
} ; bI6wE'h  
dt&Lwf/  
template < typename T1, typename T2 > c G!2Iy~lA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =2]rA  
  { VQjFEJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C+m^Z[  
} f?^Oy!1]  
y"p-8RVk{  
template < typename T > B\ >}X_\4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JO{- P  
  { lv_%  
  return OpClass::execute(lt(t)); qZ_fQ@   
} ` +BaDns  
[3sxzU!t~  
} ; T xxB0  
nk$V{(FJ  
o+Ti$`2<O7  
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 4$DliP  
好啦,现在才真正完美了。 f<4q]HCa  
现在在picker里面就可以这么添加了: )X!DCL:16  
| 4oM+n;Y  
template < typename Right > J~'Q^O3@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uNZ>oP>  
  { ^ R^N`V   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XAxI?y[c  
} `m;"I  
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。 Q[Sd  
s5aOAyb*w  
(VPM>ndkw  
4\SBf\ c  
) wo2GF  
十. bind  [Ro0eH  
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。 /Q>{YsRRB  
先来分析一下一段例子 K-k.=6mS  
],}afa!A  
wt=>{JM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E(3+o\w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &G|jzXE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6O@ ^`T  
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。 m#'rI=}!  
我们来写个简单的。 Q1I_=fT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *5_ 8\7d  
对于函数对象类的版本: HZ<f(  
~muIi#4  
template < typename Func > g6/N\[b%  
struct functor_trait vWi. []  
  { Z0 IxYEp  
typedef typename Func::result_type result_type; 8xpYQ<cax  
} ; NRuG?^/}d  
对于无参数函数的版本: ctUF/[_w;  
E,D:D3O  
template < typename Ret > ZDkD%SCy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rE{Xo:Cf  
  { IL[|CB1v  
typedef Ret result_type; E%\7Uo-  
} ; w]Ko/;;^2  
对于单参数函数的版本: !k= 0X\5L  
azDC'.3{p  
template < typename Ret, typename V1 > ^Im%D(MY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uJ/?+5TU  
  { 9<(K6Q  
typedef Ret result_type; 8K JQ(  
} ; + 65~,e  
对于双参数函数的版本: jle%|8m&@  
ci_v7Jnwo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bpm5dT;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 51ajE2+X&  
  { U_}A{bFG  
typedef Ret result_type; sAD P~xvU  
} ; K)Xs L  
等等。。。 W]yClx \  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +G!jKta7B  
r0g/:lJi  
template < typename Func > D"x$^6`c}  
struct func_return F@K*T2uh  
  { q ~Q)'*m  
template < typename T > ,JQxs7@2k  
  struct result_1 @X|i@{<';  
  { w^due P7J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $uFh$f  
} ; Q{l*62Bx  
v<7Gln  
template < typename T1, typename T2 > D _bkUR1  
  struct result_2 #[U 9(44,  
  { lR@i`)'?U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H ?`)[#  
} ; +F7<5YW&(  
} ; 3?*M{Y|  
s*)41\V0  
xf^<ec  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )p!*c,  
\Sw+]pr~  
template < typename Func, typename aPicker > )pZekh]v  
class binder_1 te\h?H  
  { 7dlKdKH  
Func fn; N7~)qqb  
aPicker pk; rZ!Yi*? f  
public : :<N6i/  
RhV:Z3f`6  
template < typename T > g* \P6  
  struct result_1 Yt/SnF  
  { ,\S pjE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0 .FHdJ<  
} ; 1~R$$P11[9  
R*Xu( 89  
template < typename T1, typename T2 > sMz^!RX@  
  struct result_2 (! 0j4'  
  { kh<pLI>$h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yWv<A^C &  
} ; +w k]iH  
h5&/hBN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %su}Ru  
L8bI0a]r"*  
template < typename T > 0~Iu7mPY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y NrinYw  
  { dcl.wD0~V  
  return fn(pk(t)); e'~-`Z9-)  
} /]/>jz>  
template < typename T1, typename T2 > ,W1a<dl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BLL]^qN;Y  
  { ^zaKO'KcV  
  return fn(pk(t1, t2)); R,x>$n  
} GP[6nw_'^  
} ; <DeKs?v  
Ue{vg$5||  
2/yXY_L  
一目了然不是么? e$Xq    
最后实现bind C5PmLiOHY>  
4-7kS85  
|RR%bQ^{  
template < typename Func, typename aPicker > `%t$s,TiP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) poXLy/K  
  { @%EE0)IA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XOysgX0g  
} gf68iR.Gs  
WCuzV7tw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :M22P`:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 fJ)N:q`  
6o=qJ`m[?  
十一. phoenix xH_A@hf;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lh8bQH  
=ze FK_S!  
for_each(v.begin(), v.end(), %6NO0 F^  
( . ]o3A8  
do_ 2E`~ qn  
[ U,Z"G1^  
  cout << _1 <<   " , " hWq. #e 6  
] j>0<#SYBu  
.while_( -- _1), y4xT:G/M  
cout << var( " \n " ) E /fw?7eQ  
) 4GG1E. z}  
); SXRdNPXFO  
<91t`&aWW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *2JH_Cj`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o {=qC:b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I?_E,.)[ I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eecw]P_?  
CY*ngi&  
EKZ$Q4YE  
template < typename Cond, typename Actor > s<A*[  
class do_while Q~fwWp-J  
  { hq/J6 M  
Cond cd; c%|vUAq*  
Actor act; D 4< -8  
public : ss? ]  
template < typename T > m"lE&AM64p  
  struct result_1 UF@IBb}0  
  { #*!+b  
  typedef int result_type; (Ij0AeJ#  
} ; F,*2#:Ki  
 28nmQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gs[Vu@*  
cCM j\H@  
template < typename T > UdT&cG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [RAj3Fr0  
  { >f&xJq  
  do a @6^8B?w;  
    { G/v|!}?wG  
  act(t); ds- yif6   
  } SHMl%mw  
  while (cd(t)); :e1'o  
  return   0 ; ^9&b+u=X  
} Da"yZ\4  
} ; [^<SLTev  
!8.En8Z<D-  
B{s]juPG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f#@S*^%V$  
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。 ;aq`N}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。 vG Y!4@[  
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。 Y4QLs^IdB  
下面就是产生这个functor的类: >@^<S_KVh  
N<9w{zIK(  
"Dyym<J  
template < typename Actor > @ru<4`h  
class do_while_actor |2z}Xm5\  
  { {tPnj_|n<  
Actor act; m"n.Dz/S  
public : \CcmePTN#x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m&Lt6_vi  
Z.!g9fi8>  
template < typename Cond > egfi;8]E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Osnyd+dJY  
} ; E]NY (1  
GGH;Z WSe  
#C4|@7w%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :]'q#$!  
最后,是那个do_ d!o.ASL{  
_*Pfp+if  
aC`Li^  
class do_while_invoker }/20%fP  
  { y =R aJm  
public : NdZ)[f:2  
template < typename Actor > }d_<\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DB#$~(o  
  { g[M]i6h2  
  return do_while_actor < Actor > (act); hHpx?9O+!  
} GE@uO J6H  
} do_; im=5{PbJ^  
29%=:*R$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (wife#)~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2xDQ :=ec  
最后来说说怎么处理break和continue J==}QEhQ{  
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。 ?FN9rhAC  
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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