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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @DgJxY|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [;M31b3  
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, k|W=kt$P  
'LZF^m _<<  
td^2gjr^5  
*ayn<Vlh`^  
  class filler $Xf1|!W%a%  
  { 6x KbK1W  
public : }>vf(9sF`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wD>tR SW  
} ; SX)giQLU  
;2"#X2B  
A:Z$i5%'  
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: 3ThCY`  
@ mm*S:Gt#  
loVUB'OSv  
[Af&K22M(X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &wRdUIc  
$"[1yQ<p  
P+pL2BA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mIVnc`3s  
P<b.;Oz__-  
O@[c*3]e  
|fdr\t#'~  
二. 战前分析 fII;t-(x  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &Im{p7gf!b  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ) |`eCzCB  
+}c '4hRv  
4,L(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IVD1 mk  
  /* --------------------------------------------- */ ?Dro)fH1  
vector < int *> vp( 10 ); 5T,Doxo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gwk$|aT@  
/* --------------------------------------------- */ kYBTmz} z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }B2H)dG^K  
/* --------------------------------------------- */ )@.bkzW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |K?fVL  
  /* --------------------------------------------- */ `j*&F8}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ko6 tp9G  
/* --------------------------------------------- */ iMRb` \KH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K 1>.%m  
%]%.{W\j3  
q+XL,E  
v{Cts3?Br  
看了之后,我们可以思考一些问题: }$u]aX<  
1._1, _2是什么? %C=^ h1t%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "sF&WuW|  
2._1 = 1是在做什么? \KfngYD]W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g~_cYy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 evf){XhT;n  
Kx9Cx 5B  
ty]JUvR@  
三. 动工 \Ku=a{Ne  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bHcb+TR3  
MfUG@  
xkR--/f  
"- xm+7  
template < typename T > S/-[OA>N  
class assignment TkhbnO g6  
  { >T{9-_#P  
T value; RWmQP%A}aw  
public : )#[?pYd  
assignment( const T & v) : value(v) {} E> Ukxi1  
template < typename T2 > )t={+^Xe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KL]K< A  
} ; jLC,<V*  
P<GY"W+r R  
TF 6_4t6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Qc#v$;+J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KquHc-fzqr  
^7v}wpwX\  
"m +Eu|{  
/b,+YyWi%  
  class holder pc&/'zb  
  { vC~];!^  
public : E :*!an  
template < typename T > `+$'bNPn&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LNml["   
  { I1U{t  
  return assignment < T > (t); =zXpeo&|m  
} S!8eY `C.  
} ; k:PO"<-U  
'5wa"/ ?w  
<lZyUd  
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: AbUPJF"F  
>FPE%X0+  
  static holder _1; #6'oor X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vnuz! 6.  
{'Nvs_{6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Bx3grZ 7&  
而不用手动写一个函数对象。 p?X.I]=vRv  
i;xH  
P, !si#  
{U(-cdU{e`  
四. 问题分析 T[>h6d  
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。 ,GXwi|Y  
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。 &H,5f#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q a#Fa)g*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6FG h=~{3,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t ),~w,7(J  
+Y(cs&V*  
五. 问题1:一致性 t3u"2B7oG  
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?| bO1J#bcZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 raY5 nc{  
dgpo4'c}  
struct holder s`xp6\$  
  { E-_)w  
  // VaQ>g*(I  
  template < typename T > ;%2/  
T &   operator ()( const T & r) const m8$6FN  
  { 7CYu"+Ea  
  return (T & )r; @/H1}pM~  
} Je2o('MA  
} ; 0z/tceW'F  
1i#uKKwE  
这样的话assignment也必须相应改动: :s+AIo6  
rxCEOG  
template < typename Left, typename Right > xksQMS2#  
class assignment n[n0iz1-  
  { JV(eHuw  
Left l; g 'c4&Do  
Right r; k(<5tvd  
public : HxAq& J;xu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /A}3kTp  
template < typename T2 > f7{E(,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OGg9e  
} ; 7}-.U=tnP  
v 2k/tT$t  
同时,holder的operator=也需要改动: dsX{  5  
K@U"^ `G2  
template < typename T > <<@\K,=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2_;.iH 6  
  { -"u}lCz>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fL ng[&  
} rmpJG |(  
LSlaz  
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。 x,IU]YW@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #rMMOu9r2  
6@g2v^ %  
return l(rhs) = r; %d($\R-*O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 pez*kU+9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mu)?SGpyE  
4Ub_;EI>  
template < typename Tp > *$/7;CLq  
class constant_t m'Z233Nt"  
  { j]rE0Og  
  const Tp t; >4}+\ Q`S  
public : Bk a\0+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2/=CrK  
template < typename T > )`F? {Sg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #Bj{ 4OeV  
  { LdR}v%EH  
  return t; Smo^/K`f9  
} [%;LZZgl  
} ; ?VEJk,/k  
l*uNi47|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qd~)Ya1  
下面就可以修改holder的operator=了 \.myLkm  
b')CGqbbmT  
template < typename T > n9gj{]%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xB]~%nC[O  
  { 0z&3jWWY@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pD##lkJr  
} g[*+R9'  
#tN)OZA  
同时也要修改assignment的operator() (S0MqX*  
s#;|8_L M  
template < typename T2 > ncb?iJ/b^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \    
现在代码看起来就很一致了。 +N"A5U  
Qc\JUm]  
六. 问题2:链式操作 ':!w%& \  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6hXL`A&},  
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。 6xr$  
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。 %/~6Qq  
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。 Et(Q$/W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -q&VV,  
6AqHzeh  
template < typename T > [|d:QFx  
struct result_1 tS#EqMf&o  
  { LkMhS0?(T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gsI"G  
} ; 5g&.P\c{  
zBay 3a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E{^*^+c"h  
B @HW@j  
template < typename T > }DxXt  
struct   ref *rSMD_>  
  { :g2?)Er-  
typedef T & reference; uT8/xNB!  
} ; OZ&J'Y  
template < typename T > -LzHCO/7(  
struct   ref < T &> rK)So#'  
  { M A}=  
typedef T & reference; `Q1S8i$  
} ; ;{ XKZ}  
=`xk|86f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %'"#X?jk1  
+Q If7=  
template < typename T > LH"MJWO J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l?NRQTG  
  { *I`Sc|A  
  return l(t) = r(t); "u Xl  
} <(6@l@J|6  
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。 699z@>$}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z8(1QU,~2  
= PcmJG]  
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 "BK'<j^q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rhMsZ={M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IQMk:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A@j;H|  
最后的布局是: Um)0jT  
                Add N)lzX X  
              /   \ w}G2m)(  
            Divide   5 6%JKY+n^  
            /   \ (Z=ziopDE  
          _1     3 M]!R}<]{  
似乎一切都解决了?不。 as)2ny!u  
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。 {0q;:7Bt  
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。  8;4vr@EV  
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: Pqo _ +fL+  
S+R<wv ,6  
template < typename Right > vpFN{UfD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j,80EhZ  
Right & rt) const hc5M)0d  
  { \bCm]w R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }5RfY| ;  
} i^ G/)bq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J<p<5):R;  
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。 '(5 &Sj/C  
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。 z) yUBcq  
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。 @%IZKYf c~  
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。 p \; * :  
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? @4B+<,i   
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: [V  T&  
$R2T)  
template < class Action > ta> g:  
class picker : public Action Dp6]!;kx  
  { `FH Hh  
public : 2*vOo^f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VjtI1I  
  // all the operator overloaded @BbZ(cZ*  
} ; i@6MO'y  
xQ>c.}J/i  
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。 iJ~5A'?6  
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: &9$0v"`H  
Ox8dnPcx  
template < typename Right > B~cq T/\?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p.n]y=o.)  
  { F:%= u =  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /u<lh. hPW  
} K7F uMB  
},2-\-1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "FT5]h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 W8,XSUl  
hmtRs]7  
template < typename T >   struct picker_maker _U1~^ucV  
  { W,`u5gbT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J#L-Slav%  
} ; o$'Fz[U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @CP"AYB #  
  { jC*(ZF1B  
typedef picker < T > result; q]0a8[]3  
} ; (ivV[  
8 2&JYx  
下面总的结构就有了: 4))u*c/,  
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。 QUaz;kNC7  
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。 #StD]d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X"(!\{ySI;  
至此链式操作完美实现。 vz) A~"E  
n>Y3hY  
hQ i[7r($8  
七. 问题3 y%|nE((  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &O#a==F!(  
yv 9~  
template < typename T1, typename T2 > UIvTC S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n4 KiC!*i0  
  { ^LfCLI9Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~2 T_)l?  
} G-G!c2o  
Z_iu^ Q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iv?'&IUfK  
i 6kW"5t  
template < typename T1, typename T2 > iVd*62$@$  
struct result_2 yrdJX  
  { +o?.<[>!GR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h.%VWsAO7  
} ; @\i6m]\X  
HyiuU`  
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? VD,F?L!  
这个差事就留给了holder自己。 6.6~w\fR8  
    si/F\NDT   
zpZlA_   
template < int Order > r%xp^j}  
class holder; h76#HUBr!  
template <> f/Grem  
class holder < 1 > NO +j    
  { Uey.@2Q  
public : UY5ia4_D  
template < typename T > b5_A*-s$M  
  struct result_1 4adCMfP7.  
  { *wwLhweQ5W  
  typedef T & result; '<!/\Jz9l  
} ; V8NJ0fF  
template < typename T1, typename T2 > 76c4~IG#  
  struct result_2 +AZ=nMgW  
  { ,M>W)TSH  
  typedef T1 & result; 1#^[{XlAx  
} ; Qf414 oW  
template < typename T > Nn ?BD4i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o2 W pi  
  { k)[}3oq  
  return (T & )r; en=Z[ZIPO  
} (iP,F]  
template < typename T1, typename T2 > fm;1Iu#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (u]ft]z,-B  
  { * <x]gV  
  return (T1 & )r1; )"m FlS<I  
} 394u']M  
} ; A~ '2ki5$g  
\C ZiU3  
template <> B+jT|Y'  
class holder < 2 > ynw^nmM  
  { E,xCfS)  
public : xii*"n~  
template < typename T > Q~,E K  
  struct result_1 ^Xt9AM]e  
  { !.+iA=K{  
  typedef T & result; !#rZ eDmw  
} ; ~`#.ZMO  
template < typename T1, typename T2 > )FMpfC>An  
  struct result_2 3a:(\:?z  
  { [=Np.:Y%  
  typedef T2 & result; ({m["d  
} ; YJuaQxs  
template < typename T > K>RL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K *{C:Y  
  { <z#r3J  
  return (T & )r; C0 .Xp  
} @IB8(TZ5I  
template < typename T1, typename T2 > "3Dvc7V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VDPqI+z  
  { %saTyF,  
  return (T2 & )r2; `y;&M8.  
} z:+Xs!S  
} ; ,T|iA/c  
oFoG+H"&7\  
vW"x)~B  
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> >。 }C/}8<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: plsf` a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b=F"  
A!Ng@r  
return l(i, j) = r(i, j); vD:.1,72  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) csRba;Z[  
PaMi5Pq  
  return ( int & )i; YxS*im[%]  
  return ( int & )j; 5irewh'R  
最后执行i = j; >Eik>dQ a  
可见,参数被正确的选择了。 HjGT{o  
5f/[HO)  
qlPjz*<h"H  
d;D^<-[i  
R j(="+SPj  
八. 中期总结 y|.wL=;  
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: .NCQiQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aZ5qq+1x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 { zlq6z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^nkwT~Bya  
66:|)  
r\@"({q}_-  
SK;f#quUQ  
@faf  
6@H& S  
九. 简化 |8`}yRsQ  
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。 [DGq{(O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GS8,mQ8l*l  
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: bCd! ap+#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Qyt6+xL  
  +-*/&|^等 nqgfAQsE)  
2. 返回引用。 w V;y]'  
  =,各种复合赋值等 #xYkG5`lm  
3. 返回固定类型。 BzTm[`(h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) at7/KuY!~  
4. 原样返回。 BAX])~_  
  operator, bTO$B2eh|  
5. 返回解引用的类型。 d`({z]W;  
  operator*(单目) *'d5~dz=  
6. 返回地址。 Y8\Ms^rz  
  operator&(单目) \Q^\z   
7. 下表访问返回类型。 q?} G?n 4  
  operator[] @m6pAo4P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CtjjN=59  
  operator<<和operator>> (>WV)  
*eUL1m8Y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 rp=?4^(u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %{zM> le9  
8y|(]5 'r  
template < typename Left > iqOd]H]v  
struct value_return & JF^a  
  { u$a%{46  
template < typename T > ]?<uf40Mm  
  struct result_1 W?6RUyMC$T  
  { +x4o#N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %/sf#8^m  
} ; ;dPLi4=o  
cuSXv)  
template < typename T1, typename T2 > A#8/:t1AW  
  struct result_2 'etCIl3  
  { xNm<` Y?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aEL6-['(  
} ; hwC3['  
} ; kB  :")$  
fE^rTUtn  
){wE)NN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /8GVu7  
>O?EFd>E  
下面我们来剥离functor中的operator() koAc-o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u}ab[$Q5  
X59~)rH,  
return l(t) op r(t) szKs9er&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x$A5Ved  
return op l(t) \ wnQ[UNjP  
return op l(t1, t2) A4SM@ry  
return l(t) op O #0:6QX  
return l(t1, t2) op UQhfR}(  
return l(t)[r(t)] Hi|Oeu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4Ly!:GH3T  
YE0s5bB6  
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: ggbew6L$Z  
单目: return f(l(t), r(t)); {@C+Js5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R%5\1!Fl=G  
双目: return f(l(t)); |'a5n h!  
return f(l(t1, t2)); -M(:z  
下面就是f的实现,以operator/为例 &d6'$h:kHb  
vU~#6sl  
struct meta_divide  ,?`$ ~8  
  { .CmwR$u&  
template < typename T1, typename T2 > * SC~_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ))k^7g9M`  
  {  /@%  
  return t1 / t2; ybB/sShGM  
} 8"p>_K=  
} ; r$0" Y-a  
H!vvdp?Z  
这个工作可以让宏来做: tAaFIIvY  
@BBqH&<`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p-zLi!  
template < typename T1, typename T2 > \ $XaZqzeVI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \:O5,wf2  
以后可以直接用 R%b,RH#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z*`CK^^~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W\X51DrEx  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9C`Fd S   
O5e9vQH  
Gn&)*qCO  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <0Q`:'\.>  
pU}>}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -3bl !9h^  
class unary_op : public Rettype K uFDkT!  
  { Grkj @Q*  
    Left l; b-~Gt]%>m  
public : zvD$N-#`p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c\-I+lMBi  
N/^r9Nu  
template < typename T > -a/5   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D'A)H  
      { {?#g*QF|^  
      return FuncType::execute(l(t)); .F> c Z,  
    } fr:RiOPn  
b vUYLWzS  
    template < typename T1, typename T2 > h-#Glse<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q/&Z6LJ)  
      { +#n[55d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \Mt(9jNK  
    } jcevpKkRG  
} ; #  ,GpZ  
q.rnZU  
&9TG&~(+  
同样还可以申明一个binary_op g$$uf[A-SL  
lE%0ifu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '{Iv?gh"  
class binary_op : public Rettype aS62S9nwX  
  { 1Te: &d  
    Left l; X0p=jBye~>  
Right r; <.RgMPi  
public : xS*f{5Hr8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ugrcy7  
Z7OWpujCvN  
template < typename T > 5C2 *f 4|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ @ \  
      { !^B`7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .4.zy]I  
    } 6 {5*9!v63  
Z]"ktb;+[  
    template < typename T1, typename T2 > mltN$b%G=d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oIX]9~  
      { t'FY*|xk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /__we[$E  
    } -1Tws|4gc  
} ; P ,5P6Y9  
S'2B  
D4;V8(w=#  
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 ]\*g/QV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~@TNVkw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k >U&Us0  
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。 (<2PhJ|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +KXg&A/^  
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。。。 Q4q3M=0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k`kmmb>  
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) "-(yZigQ  
下面是修改过的unary_op ADlPdkmym  
n16,u$|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zj"J~s;?  
class unary_op [C/h{WPC-  
  { !</5 )B`5:  
Left l; "4}{Z)&R2  
  d];E99}  
public : Hi <{c  
9cX ~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @yS  
r|6S&Ia>  
template < typename T >  fW|1AUD,  
  struct result_1 MQw{^6Z>1  
  { LW0't} z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w\s$  
} ; l9? ] t;  
>\3=h8zw  
template < typename T1, typename T2 > OB l-6W  
  struct result_2 H2|&  
  { t&H):P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i wQ'=M  
} ; Y }Rx`%X  
q_ ']i6  
template < typename T1, typename T2 > .6f %"E,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .B_) w:oF  
  { 3($%AGKJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :Y ~fPke  
} IHMZE42  
Z/6B[,V  
template < typename T > )r5QOa/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]X;Ty\UD&  
  { _U%!&_m6  
  return OpClass::execute(lt(t)); >jRz4%  
} mEr* n  
lMFj"x\  
} ; ??ah  
d,6 Z  
vw>O;u.]B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4 Z1- RS  
好啦,现在才真正完美了。 j+w*Absh  
现在在picker里面就可以这么添加了: uXNJ{]o  
0;} 9XZ  
template < typename Right > aKkQXq*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Tg)Fr)  
  { 1E=%:?d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3RZP 12x  
} >}43MxU?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V[uB0#Lp  
%}x/ fq  
 r,!7TuBl  
Iy6 "2$%a  
?_(0cVi  
十. bind ?)'j;1_=E3  
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。 #ZeZs31  
先来分析一下一段例子 DNq=|?qn]  
w<.{(1:v  
`oXUVr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G@BF<e{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ePP-&V"`"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wJ/k\  
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。 n*{e0,gp`  
我们来写个简单的。 CJ%bBL'.  
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`Q#p%W  
对于函数对象类的版本: ,a~- (@  
FzXVNUMP  
template < typename Func > @;"HslU\Q  
struct functor_trait S%R:GZEf_  
  { :S{[^ -"  
typedef typename Func::result_type result_type; yE. ZvvQA  
} ; A d=NJhzl  
对于无参数函数的版本: o{(-jhR  
Z; r}G m  
template < typename Ret > GCkc[]2p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qXn %c"  
  { RYZh"1S;k  
typedef Ret result_type; pMHY2t  
} ; V+W,# 5  
对于单参数函数的版本: 1b-4wonQd  
Azxy!gDT"  
template < typename Ret, typename V1 > ^ RU"v>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "|gNNmr  
  { bT@3fuL4  
typedef Ret result_type; /NNe/7'l  
} ; D"El6<3)h  
对于双参数函数的版本: &D\~-fOGb  
`[0.G0i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =.#*MYB.l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9(dbou  
  { wBTnI>l9[  
typedef Ret result_type; {k-GWYFA  
} ; sV@kQ:  
等等。。。 .\7R/cP}{A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~raRIh=  
ygW,4Vz7J  
template < typename Func > Mmq{]q~At  
struct func_return Ie`kzssM  
  { & ;ie+/B  
template < typename T > q*SX.A>YR  
  struct result_1 ,ic.b @u1  
  { )wQR2$x~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O{y2tz3  
} ; ~3dBt@%0  
' ^^]Or  
template < typename T1, typename T2 > O~.A}  
  struct result_2 /lCn^E6-  
  { Z,.*!S=?h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vf`n>  
} ; 6=3}gd5  
} ; osB[KRT>("  
~vy_~|6s  
cxFfAk\,en  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {a-p/\U  
S^HuQe!#  
template < typename Func, typename aPicker > I $!Y  
class binder_1 x>8=CiUE  
  { 9He>F7J:p'  
Func fn; 8rZJvE#c  
aPicker pk; X8m@xFW}  
public : K9z 1'k QH  
LsW7JIQd  
template < typename T > GhlbYa  
  struct result_1 0Ncx':]5  
  { |j2b=0Rpk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'BUix!k0<  
} ; *yX5g,52-|  
VPC7Dh%.  
template < typename T1, typename T2 > 0Wd2Z-I  
  struct result_2 C_5o&O8Bc  
  { Ufw_GYxan  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  Z|t`}lK  
} ; ([g[\c,H  
Sm7O%V8{p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oh^/)2W  
ORCG(N  
template < typename T > 3haR/Y N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O%H c%EfG  
  { %?sPKOh3N}  
  return fn(pk(t)); q7#4e?1  
} g]$e-X@k  
template < typename T1, typename T2 > P0 4Q_A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [{&GMc   
  { Fy6(N{hql  
  return fn(pk(t1, t2)); !4Oj^yy%  
} |!Uul0O  
} ; e9\eh? bPU  
l.>3gjr  
A r=P;6J  
一目了然不是么? ZBY*C;[)*P  
最后实现bind dp|VQWCq  
jV 'u*2&9  
"z8iuF  
template < typename Func, typename aPicker > y"I8^CA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \3bT0^7B  
  { hD*83_S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w %2|Po5  
} .`ZuUr  
6P$jMjs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uUIjntSF(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1#w'<}h#U  
 k00&+C  
十一. phoenix E[=# Rw!*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {9c_T!c  
O)FkpZc@9c  
for_each(v.begin(), v.end(), evQk,;pIm  
( =JW.1;  
do_ E*"-U!?)l2  
[ {SRv=g  
  cout << _1 <<   " , " Efa3{ 7>{  
] ABIQi[A  
.while_( -- _1), #;(Q \  
cout << var( " \n " ) F'^y?UP[  
) ?PSJQ3BC|  
); Tfytc$aQ  
"KHe6otmi_  
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: I9ZJ"29  
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 j>I.d+   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s$3WJ'yr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e~1$x`DH  
77/j}Pxh  
=XhxD<kI  
template < typename Cond, typename Actor > S=zW wo$  
class do_while Ly_.% f  
  { qmF+@R&^i  
Cond cd; .L=C7w1  
Actor act; =7vbcAJ\  
public : p!o+8Xz5  
template < typename T > !h.bD/? K  
  struct result_1 CubBD+h l*  
  { FdE9k\E#/)  
  typedef int result_type; 5T-CAkR{n  
} ; 8b|m66#|  
s~b!3l`gu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @|;XDO`k;  
yyv<MSU8  
template < typename T > '{F Od_uk%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VthM`~3  
  { 8eDKN9kq  
  do d-ML[^G  
    { Fu*Qci1Z  
  act(t); KkPr08  
  } /zTx+U.\I  
  while (cd(t)); oFDJwOJ'Bj  
  return   0 ; /8[T2Z!  
} xN>+!&3%w  
} ; |Qz"Z<sNYw  
~|R/w%*C  
BnPL>11Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qG8-UOUDt  
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。 '(fCi  
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。 Rap =&  
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。 IWNIk9T,u  
下面就是产生这个functor的类: V5up/6b,1  
3BK_$Fy  
g7`uWAxZa  
template < typename Actor > W:y'a3~  
class do_while_actor "*oN~&flc  
  { 'l41];_  
Actor act; Vd+5an?  
public : &^JYIRn1\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ibxtrt=  
NVG`XL  
template < typename Cond > IEQ6J}L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 12S[m~L%  
} ; &Tn7  
dY$jg  
*rmwTD"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;o?Wn=J  
最后,是那个do_ l EsE]f  
nTH!_S>b(Y  
tRzo}_+N  
class do_while_invoker #e5*Dr8  
  { -) \!@n0  
public : a^MR"i>@G  
template < typename Actor > V1>>]]PS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -^<`v{}Dn  
  { =:pN82.G  
  return do_while_actor < Actor > (act); .,( ,<  
} J>S`}p  
} do_; s[tFaB1  
1`@rAA>h'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~8^)[n+)x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 * ~4m!U_s  
最后来说说怎么处理break和continue -"X} )N2  
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。 Rss=ihlM  
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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