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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nl@E[yA9[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P s#>y&  
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, } uQ${]&D  
JTUNb'#RZ  
)HVcG0H1  
mm,lhIh  
  class filler Hj~O49%j&  
  { ;<-7*}Dj  
public : _413\`%8?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g6euXI  
} ; 25em[Q:  
uva\0q  
#IX&9 aFB}  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DuNcX$%%  
UqtHxEI%R~  
`&g:d E(j  
u~'OcO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .~`Y)PON  
abWl ut  
GZ3/S|SMP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V/bH^@,sA  
\ X$)vK  
9} *$n&B  
"DjU:*'  
二. 战前分析 \cZfg%PN  
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。 j'Wp  
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 V^En8  
-,GEv%6c  
Bp3L>AcVu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (,LL[&;:  
  /* --------------------------------------------- */ *Nlu5(z  
vector < int *> vp( 10 ); %dmfBf Ev  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;$;rD0i|  
/* --------------------------------------------- */ u^=@DO'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6V;:+"BkJ  
/* --------------------------------------------- */ 5Y-2 #  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QymD-A"P  
  /* --------------------------------------------- */ uaxB -PZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p >aw  
/* --------------------------------------------- */ 3!Bj{;A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b1=pO]3u  
q\H7& w  
$4Y&j}R  
f)^t')  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4oJ$dN  
1._1, _2是什么? RpN <=  
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。 ,?y7 ,nb  
2._1 = 1是在做什么? Gl>E[iO  
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。 vYzVY\   
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。 PYieD}'  
^zeL+(@r/  
o?dR\cxj  
三. 动工 o<J5!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hbnS~sva  
mJ$Htyr  
$e1:Q#den2  
<[9?Rj@  
template < typename T > 3{pk5_c  
class assignment (}0S1)7t  
  { 6Ahr_{  
T value; YFqZe6g0$  
public : b,Lw7MY}[  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nt,~b^9  
template < typename T2 > _BwKY#09Zp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qUg9$oh{LI  
} ; \n(ROf^'  
-yA3 RP  
LP?P=c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yjd(UWE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MCHOK=G  
G"C;A`6  
@<5Tba>SC  
['t8C  
  class holder cIZ[[(Db  
  { Um'Ro4  
public : o}W;Co  
template < typename T > g8v[)o(qd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a7 =YG6[  
  { jYk5~<\k  
  return assignment < T > (t); U1kh-8  :  
} L ]*`4 L  
} ; vG3M5G  
Se/ss!If  
|Q6h /"2  
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: [%? hCc  
& L'6KEahR  
  static holder _1; b?>VPuyBb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Oc~VHT  
]7l{g9?ZtV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qzHU)Ns(_  
而不用手动写一个函数对象。 S%{lJYwXt  
?#i|>MRR>  
u9,=po=+7f  
Q2FQhc@L(:  
四. 问题分析 yH+c#w  
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。 1Df, a#,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。 ,A?{~?u.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y=|CPE%V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G4O3h Y.`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }Wqtip:L  
S NN#$8\  
五. 问题1:一致性 {F/q{c~]  
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?| ]y}Zi/zh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r\B"?oqC  
qNy-o\;XN  
struct holder ) u-ns5  
  { !9PX\Xbn  
  // !;jgzi?z  
  template < typename T > y{?Kao7Ij  
T &   operator ()( const T & r) const 1B(G]o_>!  
  { dt0T t  
  return (T & )r; `{Hb2 }L5  
} wzg i @i  
} ; k5q(7&C  
fH; |Rm  
这样的话assignment也必须相应改动: zWJKYFqK  
:ET x*c  
template < typename Left, typename Right > &hO$4qtN  
class assignment oH=4m~'V  
  { M*v^N]>"G  
Left l; 3|jn,?K)N  
Right r; K[n<+e;G  
public : =1eV   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 80dSQ"y  
template < typename T2 > 4^0\dq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  GsI[N%  
} ; 3F;EE:  
haN"/C^  
同时,holder的operator=也需要改动: p1C_`f N,  
9GtLMpy  
template < typename T > n<=y"*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6V+V zDo  
  { u6]gQP">I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^kc>m$HY  
} JATS6-Lz`  
6Q?BwD+>  
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。 C+DG+_%V*S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SlR7h$r'  
QziN]  
return l(rhs) = r; O}e|P~W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hkkF1 h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8moUK3w  
6Wf*>G*h  
template < typename Tp > Q S5dP  
class constant_t Z3OZPxm  
  { -/@|2!d  
  const Tp t; IvY,9D  
public : 0~Um^q*'3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B?$S~5  }  
template < typename T > Z83q-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &8pCHGmV)  
  { ' m  
  return t; 5cPSv?x^F@  
} VaOpO8y`  
} ; nh _DEPMq  
Gw{Gt]liq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F<6KaZ|  
下面就可以修改holder的operator=了 &*Q|d*CP  
aeN }hG  
template < typename T > {JCSR2BB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #j(q/ T{x  
  { ykErt%k<n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ]2hF!{wc  
} i{Y=!r5r  
x@{G(W:W  
同时也要修改assignment的operator() .=.yZ  
L7~+x^kw  
template < typename T2 > (mD-FR@#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pko!{,c  
现在代码看起来就很一致了。 qat45O4A1  
_ Yb Eo+  
六. 问题2:链式操作 \'\N"g`Fr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @&nx;K6h  
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。 pgLzFY['  
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。 \NvC   
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。 .{'Uvn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J4Q)`Y\~  
bc0)'a\  
template < typename T > !`O_VV`/@  
struct result_1 ?~]1Gd  
  { 1j${,>4tQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e)ZyTuj  
} ; ?<>,XyY  
ne !j%9Ar  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :F KYYH\  
dy8In%  
template < typename T > wB1-|= K1  
struct   ref xVh\GU855  
  { e"v[)b++Y  
typedef T & reference; 110>p  
} ; 8JjU 9#  
template < typename T > Y*5@|Q  
struct   ref < T &> M<M# < kD  
  { !~w6"%2+7  
typedef T & reference; x3Dg%=R  
} ; @ ^XkU(m  
\M'bY:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tLoD"/z  
N18diP[C  
template < typename T > ]"2 v7)e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P"~qio-  
  { H8o%H=I%  
  return l(t) = r(t); z6L>!=  
} cc2oFn  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 SG+i\yu$h0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nY"rqILX?  
5.C[)`_  
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 e8P!/x-y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p.TiTFu/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;*37ta  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~\@<8@N2a6  
最后的布局是: &\6`[# bT  
                Add 3 q.[-.q  
              /   \ BhE~k?$9  
            Divide   5 r3BDq  
            /   \ b0z{"  
          _1     3 zoJkDr=jn  
似乎一切都解决了?不。 "6*Kgf2G  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "e7$q&R |  
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。 'j,Li(@}  
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: 4f*Ua`E_  
) R a/  
template < typename Right > 3Ld ;zW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SFk11  
Right & rt) const amk42  
  { \Q?|gfJH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M:1F@\<  
} FOUs= E[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T>uWf#&pjs  
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。 BqEubP(si  
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。 T.m)c%]^/  
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。 L ugk`NUvF  
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。 C+#;L+$Gi  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? a a Y Q<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7^t(RNq  
m9<[bEO<$  
template < class Action > w<F;&' ;@h  
class picker : public Action Hb AMoow!  
  { %_@5_S  
public : i>if93mpj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D@b<}J>0'  
  // all the operator overloaded Qpv}N*v^  
} ; 3_eml\CY  
7Ae,|k  
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。 a^}P_hg}-  
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: &F*QYz[  
Nj@?}`C 4  
template < typename Right > t>h i$NX{p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gv+Tg/  
  { UG?C=Tf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G$kwc F'C  
} gjN!_^ _  
GqD!W8+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !%\To(r[  
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。 AoOG[to7  
Ho._&az9cT  
template < typename T >   struct picker_maker w3bH|VnU8;  
  { [.Wt,zrE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .5CELtR  
} ; 6ewOZ,"j"4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~md|k  
  { ZO0]+Ko  
typedef picker < T > result; '%RK KA  
} ; Qu>zO!x  
_NqT8C4C  
下面总的结构就有了: ]XafFr6pe  
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。 <w2NJ ~M^  
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。 %iS]+Sa.K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XM@i|AK M0  
至此链式操作完美实现。 ?G>TaTiK#  
[ EID27P  
pBnf^Ew1  
七. 问题3 95 .'t}  
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。 @N_H]6z4  
hYv 6-5_  
template < typename T1, typename T2 > =bg&CZV T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iE gM ~  
  { W#\};P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nK'8Mo  
} H_=[~mJ  
nzJi)A./  
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: z==}~|5  
2&K|~~  
template < typename T1, typename T2 > jLS]^|  
struct result_2 ts\>_/  
  { e27CbA{_w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BOQV X&g%  
} ; )hJjVitG  
B:#0B[  
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? wvaIgy%z  
这个差事就留给了holder自己。 {#M{~  
    uWtS83i  
Y9y*" :&%  
template < int Order > m9w ; a  
class holder; IeI% X\G  
template <> K}3"KC  
class holder < 1 > !enz05VW6.  
  { WM )g(i~(  
public : >P"/ nS"nn  
template < typename T > $<e .]`R  
  struct result_1 9,>Y  
  { &0Zk3D4  
  typedef T & result; rWpfAE)!  
} ; '?GZ"C2  
template < typename T1, typename T2 > 9+Bq00-Z$  
  struct result_2 @wJa33QT  
  { <G?85*Nv_  
  typedef T1 & result; 3v+}YT{>b  
} ; }eFUw  
template < typename T > <U`Nb) &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s\FNKWQ  
  { slO9H6<  
  return (T & )r; ms<uYLp  
} c;}n=7,>:L  
template < typename T1, typename T2 > 5<?$/H|7T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p:   
  { 0 3 $ W  
  return (T1 & )r1; s(Bi& C\  
} L>GYj6D9  
} ; VZ@@j[F(  
IVODR  
template <> C)}LV  
class holder < 2 > 3"D00~  
  { R:x04!}  
public : 3-%~{(T/  
template < typename T > m?G+#k;K  
  struct result_1 2;r^~:  
  { ?+o7Y1 k,  
  typedef T & result; ~x|Sv4M  
} ; 8k'em/M~  
template < typename T1, typename T2 > oYx f((x  
  struct result_2 d0E5;3tQ  
  { 0LuY"(LR  
  typedef T2 & result; N Z9,9  
} ; [c )\?MWW  
template < typename T > 7O :Gi*MA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RM$S|y{L  
  { ~h|L;E"  
  return (T & )r; rn*VL(Yd(  
} :\We =oX  
template < typename T1, typename T2 > NO1]JpR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :PkSX*E[q  
  { KJZY.7  
  return (T2 & )r2; -8e tH&  
} 6 VDF@V$E  
} ; )A;<'{t #L  
PmTd+Gj$  
X)5O@"4 ?  
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> >。 u{G6xuPWf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P~>nlm82]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Np_6ZUaqz  
k Er7,c  
return l(i, j) = r(i, j); u?/]"4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oWOZ0]H1  
UQr+\ u  
  return ( int & )i; %)]RM/e8  
  return ( int & )j; 5J3kQ;5Q?  
最后执行i = j; _~"3 LB  
可见,参数被正确的选择了。 'KG`{K$  
=B2=UF  
IC~D?c0H:  
>48Y-w  
9!h+LGs(,  
八. 中期总结 ~o$=(EC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E>v~B;@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \GP c_m:qL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 huE#VY /t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rwk|cqr  
6!N&,I  
)vzT\dQ|  
A 78{b^0*  
9X~^w_cdk  
5E8P bV-l  
九. 简化 ] 2'~e,"O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L3\{{QOA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 52,a5TVG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 5+J/Qm8{bb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~@bKQ>Xw  
  +-*/&|^等 *lSIT]1  
2. 返回引用。 HN! l-z  
  =,各种复合赋值等 <rI~+J]s  
3. 返回固定类型。 \I=:,cz*,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wv$=0zF  
4. 原样返回。 %/y/,yd  
  operator, /k,p]/e  
5. 返回解引用的类型。 KN=Orx7Gy  
  operator*(单目) 1C{~!=6#  
6. 返回地址。 rX[R`,`>Z[  
  operator&(单目) _ U\vHa$#  
7. 下表访问返回类型。 DzEixE-  
  operator[] 6pse @x?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |V& k1{V  
  operator<<和operator>> 6Jm4?ex  
]_h"2|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jZGmTtx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sC j3h  
^]kDYhe*Y  
template < typename Left > | v+b?@  
struct value_return Q. >"@c[  
  { 8c#*T%Vf  
template < typename T > O_033&  
  struct result_1 k"6^gup(U  
  { 9Y(<W_{/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AjpQb ~\  
} ; {`:!=  
3yQ(,k#  
template < typename T1, typename T2 > [|3 %~s|Sv  
  struct result_2 `CV a`%  
  { w-1CA{"i7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 84k;d;  
} ; pq@ad\8  
} ; ,J[sg7v cv  
=3@^TW(j  
X,p&S^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "_^FRz#h  
eI@O9<.&  
下面我们来剥离functor中的operator() A;kB"Tx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OS3J,f}<=  
u5lj+?  
return l(t) op r(t) L%"&_v#a^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sbRg=k&Ns  
return op l(t) ZnQnv@{8 l  
return op l(t1, t2) h"[ ][  
return l(t) op te1lUQ  
return l(t1, t2) op 8!1o,=I$  
return l(t)[r(t)] bBZvL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9J<KR #M  
).-FuL4Y  
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: k07O.9>  
单目: return f(l(t), r(t)); ?)9 6YX'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i22R3&C  
双目: return f(l(t)); ?&?y-&.5-  
return f(l(t1, t2)); |/q*Fg[f  
下面就是f的实现,以operator/为例 /({5x[  
k(s3~S2h  
struct meta_divide {|a' =I#2  
  { FC(m)S2  
template < typename T1, typename T2 > KxY|:-"Tt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,Qp58u2V  
  { ~ejHA~QC  
  return t1 / t2; 2(UT;PSI  
} 0O[q6!&]  
} ; A M# '(k(  
keX0br7u_  
这个工作可以让宏来做: '?#e$<uS-  
a-hF/~84S:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O9!<L.X,%  
template < typename T1, typename T2 > \ I5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %uQ^mK  
以后可以直接用 K2NnA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X^"95Ic  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BHa!jw_~o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q5baY\"9^  
d!,V"*S  
R9{6$djq\:  
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 Dj?9 5Z,r  
#t9&X8:U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^8B#-9Ph b  
class unary_op : public Rettype c_%vD~6W-  
  { yh} V u  
    Left l; I/fERnHM/+  
public : xqLLoSte  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P oC*>R8  
Hz28L$  
template < typename T > p-M QI }  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $7,n8ddRy  
      { r*y4Vx7  
      return FuncType::execute(l(t)); pZF`+6 42  
    } pl'n 0L<l  
`2 Z  
    template < typename T1, typename T2 > e~jp< 4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L7C!rS  
      { 9tqX77UK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q>f1V3  
    } Ig*!0(v5$  
} ;   /zM  
]#KZ W)M  
ps^Z)x`GV  
同样还可以申明一个binary_op PudwcP {  
6E85mfFS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x~Y]c"'D  
class binary_op : public Rettype Q(>89*b&  
  { szGp<xv_p  
    Left l; Nq Ve{+1x  
Right r; ;y Wfb|!  
public : Gd%KBb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q>?uB4>^  
mO(m%3  
template < typename T > tFO86 !ln  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X70G@-w  
      { ZQZ>{K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ok  iI:  
    } ~f;d3dJ]/  
ix [aS  
    template < typename T1, typename T2 > $ nx&(V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c>,|[zP{  
      { /:~mRf^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); UPfH~H[1)  
    } S8TJnv`?'  
} ; [f!sBJ!  
#"jEc*&=  
]*'V#;s  
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 KD11<&4_x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k}(C.`.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z GhJ  
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。 3){ /u$iH.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +vY8HQ|v  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {R5Q{]dK3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KU|dw^Yk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G];5'd~C;d  
下面是修改过的unary_op H.3+5 po  
_3i.o$GO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tF}Vs}  
class unary_op -]C3_ve  
  { z<YOA  
Left l; FJ#:RC  
  QVA)&k'T,  
public : wxYB-Wh<  
j-e/nZR@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]@wee08  
Q ;V `  
template < typename T > >AX&PMb`  
  struct result_1 -!zyit5B  
  { {x$jGiag+8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X458%)G!(K  
} ; yqi=9NB  
>KuNHuHu  
template < typename T1, typename T2 > Db Qp (W0  
  struct result_2 I[&x-}w  
  { Jn{)CZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r5s{t4 ;Ch  
} ; kEq~M10  
>97YK =  
template < typename T1, typename T2 > A x8>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q.$8>)  
  { dYISjk@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]~]TZb  
} 1R@G7m  
u_WUJ_  
template < typename T > m#BXxS#B<_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~}&t+FK  
  { (.N n|lY<i  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]zj#X\  
} |Jx:#OM  
\"ogQnmz  
} ; /95z1e  
Rp2h[_>  
!:\0}w$-  
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 &w^9#L  
好啦,现在才真正完美了。 /F.<Gz;w  
现在在picker里面就可以这么添加了: <UO[*_,\  
tLKf]5}f  
template < typename Right > $A~aNI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '~ B2[  
  { p,z>:3M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U0 -RG  
} r[ k  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a:*N0  
tOVTHx3E]  
v @M6D}  
c86?-u')  
/Zs_G=\>  
十. bind H5d@TB, `  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =),ZZD#J  
先来分析一下一段例子 , SUx!o  
nt_Cb*K<  
~ 1TT?H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &jEw(P&_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MjQ>& fUK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XC<'m{^(m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9E5*%Hu_  
我们来写个简单的。 zytW3sTZA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m~=VUhPd  
对于函数对象类的版本: 5/6Jq  
!_+FuF"@  
template < typename Func > 8[@Y`j8  
struct functor_trait XjzGtZ#6  
  { 4J'0k<5S  
typedef typename Func::result_type result_type; hyPS 6Y'1  
} ; {TJ "O  
对于无参数函数的版本: 21<Sfsc$  
30w(uF  
template < typename Ret > J s33S)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ShtV2}s|  
  { 66B,Krz1n  
typedef Ret result_type; {pXX%>  
} ; (i{ZxWW&  
对于单参数函数的版本: >G?*rg4  
zO9WqP_`iR  
template < typename Ret, typename V1 > +5O^{Ce6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?^:5`  
  { zvnd@y{[  
typedef Ret result_type; , DuyPBAms  
} ; oP 7)  
对于双参数函数的版本: _W Hi<,-  
3^H-,b0^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6e,IjocsB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :`BG/  
  { HYdt3GtJ?  
typedef Ret result_type; ou)0tX3j  
} ; :Eg4^,QX  
等等。。。 mm!JNb9(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;\13x][  
R-iWbLD  
template < typename Func > $WW7,  
struct func_return Y^#>3T  
  { |P9MhfN  
template < typename T > g( "[wqgG  
  struct result_1 NeEV=+<-G  
  { UBnHtsM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {^:i}4ZRl  
} ; {vd +cE  
*g'%5i1ed  
template < typename T1, typename T2 > 2xy{g&G  
  struct result_2 N- <,wUxf  
  { {A MAQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (A_H[xP  
} ; j=Q ?d]  
} ; -q-BP}r3  
F&+_z&n)  
N4yQ,tG>aa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]xV2= !J  
?ZKIs9E[m  
template < typename Func, typename aPicker > }&Xf<6  
class binder_1 KAy uv  
  { bC&xN@4  
Func fn; i94)DWZ^  
aPicker pk; )Y1+F,C  
public : ` gor  
(iO/@iw  
template < typename T > 2-duzc  
  struct result_1 XPi5E"  
  { unN*L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &:C(,`~  
} ; t .XuH#  
'Hq#9?<2M  
template < typename T1, typename T2 > ;ejtP #$  
  struct result_2 i[e-dT:*R  
  { 1[?xf4EMG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pz'Z n  
} ; Zr!CT5C5  
\T`iq[+6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7I@@}A  
u9}LvQh_6,  
template < typename T > hQJ-  ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iS8yJRy  
  { Zdu8axK:  
  return fn(pk(t)); Z#_VxA>]v  
} Z9I ?j1K|!  
template < typename T1, typename T2 > % ELf 7~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YksJ$yH^  
  { =/^{Pn  
  return fn(pk(t1, t2)); ")GrQv a  
} z]Mu8  
} ; \8-PCD  
+JBYGYN&K  
9Or  
一目了然不是么? :P\RiaZAT  
最后实现bind naW!Mga  
]0@ J)Z09  
~VO?PfxZ  
template < typename Func, typename aPicker > l*4_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -*"Q-GO  
  { !p e!Z-,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U3ao:2zP  
} $x1PU67  
l;I)$=={=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ubn`w=w$  
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。 *;~*S4/P   
,haCZH {  
十一. phoenix W?a2P6mAh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y;+5cn C  
!vU$^>zo~  
for_each(v.begin(), v.end(), u; xl}  
( 8:%=@p>$  
do_ *[Ld\lRj  
[ g.v)qB  
  cout << _1 <<   " , " ?NZKu6  
] .!ThqYo  
.while_( -- _1), vV.TK_ y  
cout << var( " \n " ) YlW~  
) 1sL#XB$@N  
); x(/KHpSWK  
`.f {V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S~QL x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor } PD]e*z{Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 EK^B=)q6:W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pSQ)DqW  
78v4c Q Y  
_c=[P@  
template < typename Cond, typename Actor > 1eC1Cyw  
class do_while P+iZ5S\kL=  
  { G[4TT#  
Cond cd; 2Yd0:$a  
Actor act; "4c ?hH:C  
public : Kq}/`P  
template < typename T > acuch  
  struct result_1 d,}fp)  
  { b#U nE  
  typedef int result_type; cE}R7,y  
} ; 2}Dd{kC-  
`UFRv   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IUco 8  
V[-4cu,Ph^  
template < typename T > ~b+TkPU   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k=,,s(]tx  
  { B .p&,K  
  do Z$R6'EUb1  
    { >$=-0?.  
  act(t); `}:q@: %  
  } jEj#|w  
  while (cd(t)); ~F8M_  
  return   0 ; ta]B9&c  
} J+f .r|?  
} ; YUo{e=m|  
h^klP:Q  
l2uh"!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2Y_ `&  
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。 " , c1z\  
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。 /C(lQs*l  
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。 5Hvg%g-c  
下面就是产生这个functor的类: o -tc}Aa  
NNZ%jJy?=,  
8Xpf|? .  
template < typename Actor > su]CaHU  
class do_while_actor pEk^;  
  { ~ZeF5  
Actor act; s(*L V2fa  
public : 7%?2>t3~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DDkH`R  
V4cCu~(3;~  
template < typename Cond > ;V(- ;O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TWF6YAQ m  
} ; ,"?h _NbF  
1e`/N+6u  
6^U8Utx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4Q2=\-KFj  
最后,是那个do_ .kpL?_  
c$?(zt ;  
j^ L"l;m  
class do_while_invoker ^VsX9  
  { N ]/ N}b  
public : Q 6djfEN>  
template < typename Actor > W.OcmA>x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &YQ  
  { m~;fklX S  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,lK=m~  
} ~jdvxoX-  
} do_; #/fh_S'Z  
$hexJzX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oej5bAi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b-pZrnZ!  
最后来说说怎么处理break和continue *a_U2}N  
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。 S~BBBD  
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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