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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZMO7 o 1"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A:$Qt%c  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^2-2Jz@  
[@"~'fu0  
;=goIsk{Q  
nX(2&<  
  class filler hwkm'$}  
  { po@=$HK  
public : WW33ZJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /wplP+w2  
} ; G gmv(!  
HGqT"N Jr  
YTH3t] &  
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: \9Nd"E[B  
$'D|}=h<Y  
ut8v&i1?  
;&B;RUUnTO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3F fS2we  
V 8`o71p  
-xg$qvK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9 cU]@j}2  
J^tLKTB  
)}QtK+Rq  
&%M!!28X:  
二. 战前分析 ];& @T\Rj  
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。 yhzC 9nTH  
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 =7{n 2  
AlP}H~|M7  
sPMCN's  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wLn,x;;<  
  /* --------------------------------------------- */ M*M,Z  
vector < int *> vp( 10 ); ykFm$ 0m+I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]PWK^-4P  
/* --------------------------------------------- */ )kLTyx2&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W Z'UVUi8  
/* --------------------------------------------- */ \\Ps*HN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #R2wt7vE  
  /* --------------------------------------------- */ iTTUyftHT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lu~<pfg  
/* --------------------------------------------- */ , y%!s27  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wrw4Uxq  
t>nx#ErS  
9 <qAf`  
[n%=2*1p  
看了之后,我们可以思考一些问题: J~.8.]gXW  
1._1, _2是什么? DIrQ5C  
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。 3 !W M'i  
2._1 = 1是在做什么? CK4C:`YG  
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。 TmI~P+5w  
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。 \F`%vZrKR  
}HdibCAOf  
} a#RX$d&  
三. 动工 "u#,#z_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p0c*)_a*  
sw<GlF"  
R_? Q`+X  
]w7wwU^^*U  
template < typename T > R@ksYC3 F  
class assignment l/WQqT  
  { u7Z-kZ  
T value; 3zC<k2B  
public : p'SclH[   
assignment( const T & v) : value(v) {} ~kHWh8\b:  
template < typename T2 > 0?@;zTE0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bH 6i1c8  
} ; 4KSZ;fV6/  
;UU`kk  
ck0K^o v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FU]jI[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p./9^S  
ngmHiI W  
,3+#?H  
UNK}!>HD  
  class holder _.)6~  
  { 2c)Ez?  
public : {=3&_/9s){  
template < typename T > ~w Ekbq=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r}?uZ"]=?  
  { PBkTI2 v  
  return assignment < T > (t); i n $~(+  
} b!lS=zIN  
} ; zDakl*  
6*W7I- A  
_k'?eZB  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: aK|],L  
@Z}TF/Rx4  
  static holder _1; ' ozu4y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _ tba:a(  
t3P$UR%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qs\m"yx  
而不用手动写一个函数对象。 GXk]u  
Pp{Re|.  
KE$I!$zO  
K9\r2w'T'  
四. 问题分析 >`E (K X  
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。 luvxwved  
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。 "`6pF8k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uV=ZGr#o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z'!Ii+'6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pB(|Y]3A  
=lb5 #  
五. 问题1:一致性 |3]#SqX  
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?| NuEcTww  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nO#a|~-))  
y=HM]EH>  
struct holder %]"eN{Uvn  
  { n{*A<-vL  
  // s:/Wz39SY3  
  template < typename T > #[odjSb  
T &   operator ()( const T & r) const $j(laD#AR  
  { ]H {g/C{j  
  return (T & )r; QgF2f/;!  
} O3/w@q Q  
} ; zg}#X6\G<_  
v#^_|  
这样的话assignment也必须相应改动: S UB rFsA  
Z [Q jl*  
template < typename Left, typename Right > /mK."5-cm  
class assignment .ri?p:a}w  
  { o;[cApiQ,2  
Left l; r"4&.&6  
Right r; e'dx Y(  
public : ?B{,%2+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P*!~Z *"  
template < typename T2 > 9O4\DRe5c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z km#w  
} ; -`cNRd0n  
z(dDX%k@  
同时,holder的operator=也需要改动: Nu,t,&B   
APUpqY  
template < typename T > GeFu_7u!|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U-.A+#<IT9  
  { N2uTWT>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /A82~  
} WF_24Mw  
`p#u9M>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wl N l|+ K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b O9PpOk+z  
KN< KZM  
return l(rhs) = r; tq.g4X ;_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]|8*l]oc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Bk;/>gD  
Yu+;vjbK-  
template < typename Tp > 19]O;  
class constant_t *|B5,Ey  
  { gR 76g4|=;  
  const Tp t; u OB`A-K  
public : 3kJ7aBiR<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lz:+y/+1  
template < typename T > GLiD,QX<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R<Uu(-O-  
  { y.aeXlc[  
  return t; ^!7|B3`  
} m?y'Y`  
} ; lPA:ho/`:  
QD*\zB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [P3 Z"&  
下面就可以修改holder的operator=了 WNp-V02l  
ekPn`U  
template < typename T > ,|^ lqY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jRBKy8?[C  
  { S<o\.&J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \E8CC>Jd  
} jmr1e).];  
+5N09$f;R  
同时也要修改assignment的operator() 1Gp| _8  
7e/K YS+!s  
template < typename T2 > rPx:o}&<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oTb4T=  
现在代码看起来就很一致了。 rrrn8b6  
? oQ_qleuo  
六. 问题2:链式操作 Y;1J` oT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g E$@:j  
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。 w=x [=O  
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。 5 8n(fdE  
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。 !glGW[r/7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "vF7b|I  
w1,6%?p(O  
template < typename T > 8;fi1 "F;}  
struct result_1 1z-Q~m@@  
  { +"3K)9H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %Hpz^<`  
} ; W~?mr! `  
 t@+z r3  
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: 4>Y\Y$3  
Rf#t|MW*#  
template < typename T > osPrr QoH  
struct   ref :rnj>U6<>  
  { `y*o -St3  
typedef T & reference; ZJ'FZ8Sx  
} ; Uq=!>C8  
template < typename T > 8?[#\KgH1  
struct   ref < T &> e$4$G<8;y  
  { kWxcB7)uk  
typedef T & reference; OcZ8:`=%  
} ; de q L  
p77  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8gXf4A(N  
~Aoo\fN_U  
template < typename T > e) kVS}e?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vFH1hm  
  { ,7^,\ ,-m  
  return l(t) = r(t); :M\3.7q  
} I7HP~v~  
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。 6#(rWW "_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,H:{twc   
9Fh1rZD<  
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 |YK4V(5x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !--A"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -n]E\"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _-nIy*',=  
最后的布局是: > m##JzWLr  
                Add NSDls@m  
              /   \ l3;MjNB^V  
            Divide   5 PJ'.s  
            /   \ 8BggK6X  
          _1     3 ?vocI  
似乎一切都解决了?不。 )jm u*D5N  
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。 9p%8VDF=  
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。 Pskg68W  
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%D!.$@  
nI<Ab_EB  
template < typename Right > |emZZj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rEY5,'?YHv  
Right & rt) const lPOcX'3\  
  { =7 ${bp!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ >Ul0&Mf?  
} Fy-|E>@]D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 . J.| S4D  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Qhsk09K_=4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6^v HFJ$  
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。 U=>4=gsG  
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。 Z*M-PaU}  
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? # NR 9\  
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: 8~eYN- #W&  
"bk'#?9  
template < class Action > QP1 bm]QYA  
class picker : public Action TI^M9;b  
  { ~4C:2  
public : bT#re  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vGI?X#w3  
  // all the operator overloaded D?@e,e  
} ; 1,(uRS#bk  
_do(   
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。 DgRA\[c  
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: G8Sx;Xi  
k5TPzm=y{  
template < typename Right > ma7@vD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;sfk@ec  
  { 7) e#b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rulw6vTB(  
}  4xnM7t\  
O"~BnA`dJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ey! {  
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。 mZb[Fi  
z\r|5Z  
template < typename T >   struct picker_maker i}}}x  
  { HA::(cXL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HT6+OK(~dJ  
} ; 3m59EI-p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gw0MDV&[  
  { = *~Q5F  
typedef picker < T > result; IiRII)  
} ; QP0[  
n 2m!a0;  
下面总的结构就有了: +Rb0:r>kU  
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。 aIW W[xZ  
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。 P},d`4Ty@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Oa#m}b  
至此链式操作完美实现。 Mg}8 3kS  
Nw|m"VLb  
4> $weu^  
七. 问题3 M}*#{UV2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SM@RELA'Lb  
L !V6 Rfy  
template < typename T1, typename T2 > `1qM Sq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PTFe>~vr*  
  { M~#% [?iU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7n*[r*$  
} ~f:jI1(}  
|m /XGr  
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: ';OZP2  
E#A}J:  
template < typename T1, typename T2 > #(Ah>y  
struct result_2  wk (}q  
  { E2a00i/9Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1X$hwkof  
} ; _;yi/)-2  
"f-z3kL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2h^9lrQcQG  
这个差事就留给了holder自己。 H&3i[D!p  
    b+qdl`V d  
A3=$I&!%  
template < int Order > t:<dirw,o  
class holder; f*Dy>sw  
template <> |)\{Rufb  
class holder < 1 > .<|.nK`6  
  { 9Di@r!Db  
public : Lavm  
template < typename T > Q'n]+%YN  
  struct result_1 u"*Wo'3I|  
  { XexslzI  
  typedef T & result; {Y#$  
} ; rS/}!|uAu  
template < typename T1, typename T2 > >:yU bo)  
  struct result_2 hJcN*2\:  
  { x&PVsXdt5m  
  typedef T1 & result; ,@*Srrw  
} ; e$+/;MRq  
template < typename T > qqR8E&Y{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fR6.:7&  
  { BvA09lK  
  return (T & )r; XK7$Xbd  
} _[_mmf1;:'  
template < typename T1, typename T2 > @g~hYc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c5e  wG  
  { ;[>g(W+  
  return (T1 & )r1; hRWRXC 9  
} DRUvQf  
} ; Ar:ezA  
|KQkmc  
template <> )^'g2gVK+p  
class holder < 2 > Z(=U ZI?  
  { t@1 bu$y  
public : nC> 'kgRt  
template < typename T > #lHA<jI  
  struct result_1 L1i:hgq0]  
  { _~_E(rTn  
  typedef T & result; @|c fFT W  
} ; KL}o%wfLy  
template < typename T1, typename T2 > Q1yj+)_  
  struct result_2 $JTQA  
  { PfKF!/c B  
  typedef T2 & result; u:FFZ  
} ; ~-.^eT kP  
template < typename T > hL8GW> `a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D)*OQLHW  
  { ]J%p&y+6  
  return (T & )r; @&G< Np`  
} ZC\&n4~7  
template < typename T1, typename T2 > [c=T)]E1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n6f  
  { 5sc`L  
  return (T2 & )r2; S`qa_yI)Ed  
} jg7 WMH"`  
} ; e<;^P(g`E  
I3wv6xZ2  
w6 x{ <d  
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> >。 m)aNuQvy:Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fEB>3hI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _Ka6! 9  
D'! v9}  
return l(i, j) = r(i, j); v>&sb3I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _poe{@h!  
AM ZWPU  
  return ( int & )i; ;=?f0z<  
  return ( int & )j; dmkd.aP4  
最后执行i = j; &S8Pnb)d  
可见,参数被正确的选择了。 zAxscD f'  
E =7m@"0  
V?*\ISB`}  
AK brXKx  
*Ou)P9~-L  
八. 中期总结 ]tzO)c)w;  
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: V#Px  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T .57Okp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;F;"Uw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JGB 9Z   
1Y-m=~J7  
pRAdo="  
%SX)Z i=O  
Q0\tK=Z/  
B)bq@jM  
九. 简化 W=9Zl(2C  
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。 ]^j'2nJv0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \ tK{!v+  
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: V*bX>D/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hik :Sqpox  
  +-*/&|^等 7 q%|-`#  
2. 返回引用。 bJz}\[z  
  =,各种复合赋值等 O" <W<l7Q  
3. 返回固定类型。 .|pyloL.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p? dXs^ c  
4. 原样返回。 *+-L`b{SX  
  operator, TC=djC4$/  
5. 返回解引用的类型。 o?Wp[{K  
  operator*(单目) Imi#$bF6  
6. 返回地址。 6U`<+[K7  
  operator&(单目) d0;$k,  
7. 下表访问返回类型。 yz CQ  
  operator[] jBTXs5q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J9kmIMq-C  
  operator<<和operator>>  n]N+  
;0R>Dg  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 krw_1Mm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c:R`]4o  
Dj~]]  
template < typename Left > n8!qz:z/  
struct value_return QX'EMyK$  
  { 0x-58i0  
template < typename T > "0nT:!BZ  
  struct result_1 Oh\ +cvbG  
  { |9;6Cp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,EAf/2C  
} ; !&3iZQGWv  
\1AtB c&  
template < typename T1, typename T2 > epWO}@ b a  
  struct result_2 x*EzX4$x  
  { RO([R=.`/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z]1=nSv  
} ; eu]t.Co[X  
} ; Nf#8V|  
RcASFBNpS  
!F|mCEU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (&w'"-`  
lYS+EVcR  
下面我们来剥离functor中的operator() me#?1r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g `)5g5  
lE8M.ho\  
return l(t) op r(t) 0{8^)apII  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AF=9KWqf  
return op l(t) 3N'fHy  
return op l(t1, t2) yC]xYn)  
return l(t) op GAZw4 dz  
return l(t1, t2) op C^o9::ER  
return l(t)[r(t)] ;Jn"^zT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7# /c7   
jL|y4  
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: ?HP54G<{xz  
单目: return f(l(t), r(t)); ],fu#pi=]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QJcaOXyMS  
双目: return f(l(t)); U%Kv}s/(F{  
return f(l(t1, t2)); D*>EWlZ   
下面就是f的实现,以operator/为例 O:=%{/6&D  
n9;z=   
struct meta_divide p m4g),s  
  { W-QBC- 3  
template < typename T1, typename T2 > nPW?DbH +  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eYER "E  
  { 'E4`qq  
  return t1 / t2; !Od?69W, $  
} Qg7rkRia  
} ; YpAJ7 E|7  
"k8Yc<`u  
这个工作可以让宏来做: b.`<T "y  
C+*qU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |M*jo<C  
template < typename T1, typename T2 > \ o)X(;o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +>em !~3  
以后可以直接用 _^)Wrf+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5}4f[   
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 d6$,iw@>^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NF}QQwG3  
SWAggW)  
?e`4 s f_~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @} nI$x.  
m3apeIEi[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N=>6PLie  
class unary_op : public Rettype ]x8_f6;D  
  { hi{#HXa  
    Left l; K3jPTAw=#  
public : \m3'4#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sr0.4VU1  
r/X4Hy0!lT  
template < typename T > Zz"b&`K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kOe %w-_  
      { 4G:I VK9  
      return FuncType::execute(l(t)); AL%gqt]  
    } ugtzF  
2Xu?/yd  
    template < typename T1, typename T2 > ]=s!cfu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sv*@3x  
      { qf/1a CQiP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wq bfZx  
    } +3HukoR(  
} ; jpL' y1@Ut  
i[:S *`@S  
k,EI+lCX  
同样还可以申明一个binary_op {U$qxC]M  
v&6=(k{E@R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :ZP4(}  
class binary_op : public Rettype [x {S ,?6  
  { CaX0Jlk*  
    Left l;  u/ Os  
Right r; 5^Gv!XW  
public : OH.Re6Rr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bg^k~NX%  
z*Y4t?+  
template < typename T > kmJ {(y)w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PGT*4r21  
      { @W\y#5"B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  &cjE+  
    } =)56]ki}  
sUaUZO2V  
    template < typename T1, typename T2 > -29 Sw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o8 A]vaa  
      { %ZN p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -1tdyCez  
    } OD,"8JF  
} ; |!r.p_Zt  
N=qe*Rlf  
vYh_<Rp5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "W_C%elg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _1z|QC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4dDDi,)U  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F^5<o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VS$ZR'OP0  
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。。。 O|#N$a&_N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t@GPB]3[  
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) <Sxsmf0"  
下面是修改过的unary_op NLe+  
'xNPy =#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b\/:-][  
class unary_op tK<GU.+  
  { r]x;JBy  
Left l; < V?CM(1C  
  B]PTe~n^  
public : H'Mc]zw_,  
zj!&12w%3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $#4J^(I*:  
5XO eYO{  
template < typename T > fvajNP  
  struct result_1 V?g@pnN"  
  { >Z#=<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wsn}Y-x  
} ; RP]hW{:U  
1vcI`8%S+u  
template < typename T1, typename T2 > M@a?j<7P,m  
  struct result_2 zu<8%  
  { 1Aq*|JSk(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )7mX]@  
} ; y(pHt  
r7tN(2;5  
template < typename T1, typename T2 > SrV+Ox  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I0 y+,~\  
  { [3a-1,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o0-7#2  
} AL.zF\?  
/o =V (  
template < typename T > K\ww,S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Wlk]  
  { {~g(WxE  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6qA48:/F=  
} VjU;[  
=RR225  
} ; @l9qH1  
0NLoqq  
bl|k6{A  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 15Vb`Vf`N  
好啦,现在才真正完美了。 #C?T  
现在在picker里面就可以这么添加了: C24[brf  
i2{xW`AcUh  
template < typename Right > fP`g#t)4Tu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /^~3Ib8Fw+  
  { ,s'78Dc$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KWU ~QAc  
} &Z682b$  
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。 eTI<WFRc_  
b _fI1f|  
_A*5BAB:h(  
jB]tq2i  
:sRV]!Iw  
十. bind qvz2u]IOw  
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。 Wjt1NfS&  
先来分析一下一段例子 bS{7*S  
![WX -"lW  
kBY54pl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zdCeOZ 6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _8C0z=hz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *|MHQp'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。 V\zf yH\~  
我们来写个简单的。 @ViJJ\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \oF79   
对于函数对象类的版本:  ^o+}3=  
v*%#Fp,g8  
template < typename Func > -k{n"9a9?  
struct functor_trait 03*` T  
  { aG7QLCL  
typedef typename Func::result_type result_type; qu[ ~#  
} ; Gx ?p,Fj  
对于无参数函数的版本: CIh@H6|  
D%v4B`4ua'  
template < typename Ret > ~LPxVYhK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~ \tI9L?|A  
  { -;_`>OU{  
typedef Ret result_type; r]eeKV,{p  
} ; >9c$2d|>  
对于单参数函数的版本: ODK$G [-  
Y:C7S~  
template < typename Ret, typename V1 > E 3b`GRay  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y) Y`9u<?  
  { !oeu  
typedef Ret result_type; <Vyv)#32o3  
} ; orn9;|8q  
对于双参数函数的版本: p<>%9180!F  
<,d.`0:y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^yH!IRRAq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s z  
  { .Gv9RKgd~  
typedef Ret result_type; E"5 z T1d  
} ; d3h2$EDD  
等等。。。 U'S}7gya  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e&f9/rfx  
gB@Xi*  
template < typename Func > 2"lDKjj  
struct func_return 43pQFDWa  
  { <=8REA?  
template < typename T > Z%~j)  
  struct result_1 LRBcW;.Su  
  { 7QP%Pny%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vCT5do"C&  
} ; fk)ts,p?  
tS,nO:+x  
template < typename T1, typename T2 > ~vnG^y>%  
  struct result_2 e2Sm.H '  
  {  5k.NZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eRQ}`DjTk  
} ; FX7=81**4  
} ; z]ZhvH7-  
a&~_ba+  
3DnlXH(h1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U'zW; Lt  
Z^,C><Yt  
template < typename Func, typename aPicker > fk4s19;?  
class binder_1 IbC(/i#%`  
  { 2yR*<yj  
Func fn; + 8 5]]}I  
aPicker pk; 2<wuzP|  
public : N-|E^XIV  
Et ty{r}  
template < typename T >  sBY*9I  
  struct result_1 Mk"+*G  
  { MB :knj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g1VdP[Y#  
} ; LY2oBX@fC  
wXp A1,i  
template < typename T1, typename T2 > IW3ZHmrpA  
  struct result_2 ]&\HAmOQS  
  { 4k_&Q?1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zQ9"i  
} ; $j:$ `  
$u_0"sUV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Qk<W(  
o9G%KO&;D,  
template < typename T > NR-d|`P;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,~8:^*0s  
  { !/+ZKx("9  
  return fn(pk(t)); o9ZHa  
} GVk&n"9kp  
template < typename T1, typename T2 > :@)UI,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SA&0f&07i  
  { =3OK 3|  
  return fn(pk(t1, t2)); km2('t7?  
} ;LE4U OK  
} ; T:q_1W?h]  
~4h<nc  
6s\niro2  
一目了然不是么? BDSZ'  
最后实现bind ){`s&?M0  
:b)IDcW&j:  
=gS?atbX  
template < typename Func, typename aPicker > J#vIz  Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '_,/N!-V  
  { O,R5csMh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 01N "  
} w naP?|/  
{'VP_ZS1v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 exw~SvT3  
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。 ,gGIkl&  
t-Rfy`I3  
十一. phoenix D7|[:``  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  (n+2z"/  
OJiW@Z_\  
for_each(v.begin(), v.end(), yQE|FbiA  
( eznt "Rr2  
do_ O*{<{3  
[ Pe6}y  
  cout << _1 <<   " , " \7PPFKS  
] Q\Dx/?g!vx  
.while_( -- _1), r!SMF ]?SJ  
cout << var( " \n " ) ^Gt&c_gH  
) u~n*P``{  
); P' .MwS  
i'9aQi"G  
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#`%S  
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 %jz]s4u$5j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0fwmQ'lW(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LVKvPi  
4k/B=%l  
ST$~l7p  
template < typename Cond, typename Actor > g^|}e?  
class do_while !.1oW(  
  { ^Pl(V@  
Cond cd; T<(1)N1H`  
Actor act; #\s*>Z  
public : .[&0FHnJ5  
template < typename T > ap=m5h27  
  struct result_1 ~_opU(;f  
  { aX`"V/  
  typedef int result_type; +v.uP [H  
} ; gU\pP,a  
"1 O!Ck_n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {$D[l hj  
j8n_:;i*  
template < typename T > nZZNx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Y *unk<S  
  { f%vJmpg  
  do !v/5 G_pr  
    { ~hK7(K  
  act(t); F. 5'5%  
  } Z(DCR/U=(>  
  while (cd(t)); d: D`rpcC  
  return   0 ; o V"d%ks  
} xxjg)rVuy  
} ; xCN6?  
{gh41G;n  
2gM=vaiH=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kFKc9}7W  
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。 Mo?eVtZ  
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。 s~e<Pr?yu  
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。 4 =/5  
下面就是产生这个functor的类: ql"&E{u?  
gc(Gc vdB\  
AGaM &x=  
template < typename Actor > BS3Aczwk  
class do_while_actor ,=sbK?&  
  { mGx!{v~i&  
Actor act; \7b-w81M-  
public : DUH\/<^g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZK:dhwer  
W0e+yIaR  
template < typename Cond > $VEG1]/svp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _|<kKfd?  
} ; l-s%3E3  
PPoQNW  
k=;>*:D%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;:<z hO  
最后,是那个do_ |;xm-AM4r  
A/5??3H  
ZEY="pf  
class do_while_invoker TljN!nv]  
  { *u LOoq  
public : k(hYNmmo j  
template < typename Actor > cr GFU?8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  1B}q?8n  
  { [/dGOl+  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6cR}Mm9Hx3  
} xPBSJhla  
} do_; A:|dY^,:?*  
c:#<g/-{wM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b#ga  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zED#+-7  
最后来说说怎么处理break和continue yx5F]Z<M2  
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。 L{`S^'P<  
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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