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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !F ]7q]g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v&}+ps_W  
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, ` s [77V>  
m"3gTqG  
D}4*Il?  
C'5b)0km  
  class filler xF|P6GXg  
  { up`.#GWm  
public : DVNx\t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 66RqjP '2  
} ; dC&{zNG  
)0F\[Jl}  
TNgf96) y  
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: X{2))t%  
r(qAe{  
"p,TYjT?R  
xnz(hz6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wp5w}8g  
+%Y`>1I^#  
yxv]G6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %A 4F?/E  
> wsS75n1  
FUy!j|W6f  
t4HDt\}&k~  
二. 战前分析 St9+/Md=jQ  
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。 Y;qA@|  
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 ~Ey)9phZK  
a-nf5w>&q  
24 )Sf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2VSs#z!  
  /* --------------------------------------------- */ f9`F~6$  
vector < int *> vp( 10 ); LojEJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6:PQkr  
/* --------------------------------------------- */ ;4E(n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ds> V|}f[  
/* --------------------------------------------- */ # MpW\yX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pS [nKcyj  
  /* --------------------------------------------- */ >LqW;/&S<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :i{$p00 G  
/* --------------------------------------------- */ xw1@&QwM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cSMiNR  
z x e6M~+  
q ERdQ~M,  
QY$Z,#V)  
看了之后,我们可以思考一些问题: vsFRWpq  
1._1, _2是什么? {3V%  
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。 ;0R|#9oX_  
2._1 = 1是在做什么? ^LaOl+;S  
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。 `EFPY$9`D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8[2.HM$Y  
KDt@Xi 6||  
6LVJ*sjSy  
三. 动工 a?^xEye  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =aL=SC+  
.W[[Z;D  
IdY\_@$ v  
hSBR9g  
template < typename T > 49/j9#hr  
class assignment +i %,+3#6  
  { u<}PcI.  
T value; ux8:   
public : HTpoYxn(  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^;KL`  
template < typename T2 >  (C1@f!Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >pS @;t'  
} ;  vbol 70  
`#v(MK{9+V  
EUVB>%P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d-cK`pSB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ="M7F0k  
0O_acO 4  
T(n<@Ac]V  
x+mf QcSD&  
  class holder xt{f+c@P  
  { k3:8T#N>!O  
public : T3-8AUCK8?  
template < typename T > ^:c:~F6J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'yrU_k,h  
  { M=HP!hn  
  return assignment < T > (t); MV+S.`R  
} > `uk2QdC  
} ; #gHs!b-g@  
|?a 4Nl?  
FN-j@  
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: ]GSs{'Uh B  
R^nkcLFb/q  
  static holder _1; zVSbEcr,C~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =|@%5&.P  
)2 Omsh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xlJ8n+  
而不用手动写一个函数对象。 *58`}]  
/M Hml0u  
Wa/&H$d\u@  
e~wuoE:M3  
四. 问题分析 =*ZQGM3w  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pO2Y'1*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aP%& -W$D|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZO`{t1   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @D<KG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e-}b]\  
"cK@Yo  
五. 问题1:一致性 |C MKY  
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?| wZ^ 7#yX>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Hg~O0p}[  
<G5d{rKZ  
struct holder .6@qU}  
  { qTGEi  
  // L}>XH*  
  template < typename T > im}=  
T &   operator ()( const T & r) const d#?.G3YmK  
  { 6?"k&O  
  return (T & )r; Q t!X<.  
} ]#UyYgPk  
} ; wEMh !jAbv  
*1Q~/<W  
这样的话assignment也必须相应改动: dHE\+{K%-  
LuLnmnmB  
template < typename Left, typename Right > c[/h7!/aH  
class assignment k8]uy2R6}  
  { NlBnV  
Left l; GMY"*J<E  
Right r; ~"oxytJ  
public : ~y#jq,i/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W6b5elH@  
template < typename T2 > {5ujKQOcR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |"7^9(  
} ; j'z}m+_?  
5CSihw/5  
同时,holder的operator=也需要改动: G=[ =[o\  
i2PPVT  
template < typename T > ql|ksios  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GsYi/Z   
  { !,f#oCL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %E!^SF?Y  
} tkN5 |95  
~AD%aHR  
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。 F?+K~['i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3#d5.Ut  
INm21MS$  
return l(rhs) = r; ~"<AYJlO  
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。 pH?tr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MZpG1  
rv(Qz|K@  
template < typename Tp > /Dn,;@ZwAi  
class constant_t YQB.3  
  { HzW`j"\  
  const Tp t; f}4bnu3  
public : YKjm_)8]w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8=]R6[,fD  
template < typename T > -SZW[T<N"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l7{Xy_66  
  { l9U^[;D  
  return t; LX4*3c|i,  
} rPK)=[MZ  
} ; C *\ =Q  
Ab]`*h\U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ' (JSU   
下面就可以修改holder的operator=了 MjO.s+I  
D6 2xC5  
template < typename T > OygR5s +  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jIZpv|t)  
  { [V\0P,l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ls(lL\  
} %fS__Tb#u  
/$'R!d5r  
同时也要修改assignment的operator() |.A#wjF9  
cU,]^/0Y  
template < typename T2 > 3Mvm'T:[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E~=`Ac,G2  
现在代码看起来就很一致了。 2#sJ`pdQ  
tgu}^TfKkg  
六. 问题2:链式操作 MroJ!.9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z|VQp,ra  
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。 ryd*Ha">I  
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。 {x3"/sF  
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。 V!eq)L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @`qhQ  
;C1]gJZ,  
template < typename T > *x^W`i   
struct result_1 w7.I0)MH  
  { vOb=>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TFX*kk &R  
} ; >680}\S  
S7tc  
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:  ~ccwu  
JEF2fro:Z  
template < typename T > K._tCB:  
struct   ref /V66P@[>  
  { /65ddt  
typedef T & reference; 0]tr&BLl*  
} ; ={Bcbj{  
template < typename T > P4{8pO]B  
struct   ref < T &> l]BIFZ~  
  { ]!yuD/4A  
typedef T & reference; 6 ufF34tA  
} ; 3JB?G>\!  
D^(Nijl9U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?v]EXV3  
HPGMR4=ANS  
template < typename T > o% ZtE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7J ~usF>A  
  { MHs2UN  
  return l(t) = r(t); PgNg1  
} PZVh)6f"c  
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。 58x=CN\QU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HZp}<7NR(7  
,KXS6:1%5Y  
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 )aW;w|#n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wS*An4%G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t'msgC6=>u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WJefg  
最后的布局是: h J*2q"  
                Add Lh0qB)>  
              /   \ X.u&4SH  
            Divide   5 ` XAlzI  
            /   \ B}Q.Is5  
          _1     3 @dl{ .,J  
似乎一切都解决了?不。 +RXKI{0Km  
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。 uJQ#l\t  
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。 <:[ P&Y  
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: 1#KE4(  
(vX+ Yw  
template < typename Right > R`? '|G]P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0 K T.@P  
Right & rt) const q;&\77i$  
  { ('H[[YODh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~j%g?;#*  
} 5)g6yV'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {)E)&lL  
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。 ao2NwH##  
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。 ~>h_#sIBC  
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#z  
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。 !j'9>G{T  
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? > /,7j:X  
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: PuKT0*_ 7  
|"4+~z%/9!  
template < class Action > R>BZQugZ~  
class picker : public Action QU4/hS;Ux  
  { cg16|  
public :  T06BrX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,(h:0L2v7d  
  // all the operator overloaded 8Z YF%  
} ; T$ <l<.Qd  
q J)[2:.G  
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。 blbL49;  
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: o:`>r/SlL  
AfU~k!4`  
template < typename Right > WCK;r{p%I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YNEPu:5J  
  { SFKfsb!C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |y,%dFNLf  
} >=G-^z:  
X rBe41  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gP&G63^  
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。 @FC|1=+  
T8nOb9Nrj  
template < typename T >   struct picker_maker ZbmBwW_ 7  
  { !Ee#jCXS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *V@>E2@  
} ; ]: VR3e"H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m Mp(  
  { A1VbqA  
typedef picker < T > result; l/(|rl#6  
} ; d D%Sbb  
j2@19YXe@  
下面总的结构就有了: /Y NV  
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。 @|3PV  
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。 woQ UrO(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %}T' 3  
至此链式操作完美实现。 lB7 V4  
QqpXUyHp[  
F]_w~1 n5  
七. 问题3 :Z(w,  
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。 oqLM-=0<}  
`7.(dn>WL0  
template < typename T1, typename T2 > eouxNw}F1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WA~PE` U  
  { ^oykimYI-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~353x%e'  
} adi^*7Q] )  
eSAB :L,K  
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: A6ar@$MZ  
&bh%>[  
template < typename T1, typename T2 > B,2oA]W"S  
struct result_2 }f/xMp-Y  
  { FLWQY,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w.AF7.X`1  
} ; 6p=OM=R  
^p@R!228  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vvWje:H  
这个差事就留给了holder自己。 x{GKz#  
    Z@Tb3N/[  
p#k>BHgnF  
template < int Order > gb_r <j:w  
class holder; @;^7kt  
template <> |.asg  
class holder < 1 > o@o0V  
  { 8`I/\8;H'p  
public : `~~.0QC  
template < typename T > 1[? xU:;9  
  struct result_1 |sG@Ku7~4  
  { Bu%TTbnz_G  
  typedef T & result; /'yi!:FZFC  
} ; dfU z{  
template < typename T1, typename T2 > =_\+6\_  
  struct result_2 G7|CwzMg  
  { W zKaLyM  
  typedef T1 & result; ,PmQ}1kGW  
} ; y<r@zb9  
template < typename T > B#zu< z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EZ  N38T  
  { 0j'H5>m"  
  return (T & )r; )MV`(/BC*  
} 0 It[Pa qG  
template < typename T1, typename T2 > D%WgE&wtM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mVSaC  
  { Or({|S9d2  
  return (T1 & )r1; IY* ~df  
} 4`KQ@m  
} ; W*S !}ZT`  
;!k{{Xndd  
template <> -Hx._I$l  
class holder < 2 > +Jf4 5[D   
  { != @U~X|cu  
public : qGAb h  
template < typename T > tf:4}6P1  
  struct result_1 X+R?>xq{=h  
  { wZAY0@pA  
  typedef T & result; I: j!A  
} ; equ|v~@ y  
template < typename T1, typename T2 > r[u@ [  
  struct result_2 Nt>wzPd)  
  { sKIpL(_I$  
  typedef T2 & result; 7KB:wsz^  
} ; -5&|"YYjr{  
template < typename T > {9/ayG[98  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P7X':  
  { K #f*LV5  
  return (T & )r; {6/Yu: ;  
} *E"OQsIl  
template < typename T1, typename T2 > 4ONou&T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $@VQ{S  
  { BGe&c,feIc  
  return (T2 & )r2; $<]G#&F   
} C>A*L4c]F  
} ; JQ[~N-  
mbZS J  
RD$"ft]Vc  
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> >。 N:_U2[V^d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MDyPwv\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4mqA*c%6S  
ljS~>&  
return l(i, j) = r(i, j); o<J_?7c~}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |= xK-;qs  
g_T[m*  
  return ( int & )i; *.+Eg$'~V  
  return ( int & )j; dx<KZR$!V  
最后执行i = j; ME9jN{ le  
可见,参数被正确的选择了。 _ +"V5z  
;X9nYH  
f{[] m(X;  
5os(.   
Wej'AR\NX  
八. 中期总结 wM2[i  
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: GadZ!_.f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0/vmj,&B(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7,pn0,HI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0_A|K>7  
oD@~wcMIT0  
M6X`]R'  
xDJs0P4  
SF 7p/gG  
_xHEA2e!  
九. 简化 m$w'`[H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 fD1a)Az  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ++Z,U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &~6W!w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [ q<Vm-  
  +-*/&|^等 Z2%ySO  
2. 返回引用。 |z5`h  
  =,各种复合赋值等 &idPO{G  
3. 返回固定类型。 ipIexv1/S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bq20U:f  
4. 原样返回。 V>Zw" #Q  
  operator, \dq}nOsX*  
5. 返回解引用的类型。 "< c,I=A  
  operator*(单目) {hE\ECT-  
6. 返回地址。 /c>@^  
  operator&(单目) Jxq;Uu9  
7. 下表访问返回类型。 ;(Xig$k  
  operator[] )PU_'n=>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `!JcQ'u  
  operator<<和operator>> #cZ<[K q6  
[5iBXOmpS=  
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。 ;mi+[`E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Oh|KbM*vS  
|#)S`Ua1  
template < typename Left > 1U/ dc.x5  
struct value_return &2,0?ra2&  
  { xv+47.?N  
template < typename T > Q96"^Hd  
  struct result_1 y|e@zf  
  { gaIN]9wLm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]{/1F:bcQ  
} ; Y[8GoqE|  
L PDx3MS  
template < typename T1, typename T2 > 9(CY"Tc3  
  struct result_2 T+0Z2H  
  { "E6*.EtTN#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c^?+"7oO0  
} ; B9&$sTAB  
} ; $U]KIHb  
P>i!f!o*I  
%#zqZ|q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UP})j.z  
m"r=p  
下面我们来剥离functor中的operator() "6<L) 8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :O~*}7G  
Jw b'5[R  
return l(t) op r(t) >[D(<b(U&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $&C~Qti|G  
return op l(t) L2L=~/LG  
return op l(t1, t2) T08SGB]  
return l(t) op gZ^'hW-{  
return l(t1, t2) op p;Lp-9H\33  
return l(t)[r(t)] Hkv4^|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .wb[cCUQ  
S]O0zv^}  
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: $BPTk0Y  
单目: return f(l(t), r(t)); @rV|7%u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SdJGhU  
双目: return f(l(t)); 5xsGSoa+  
return f(l(t1, t2)); Kz>Bw;R(  
下面就是f的实现,以operator/为例 EV$$wrohQ`  
jnu!a.H  
struct meta_divide X>$s>})Y  
  { REj<2Lo  
template < typename T1, typename T2 > MKr)6PG,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0[O."9  
  { /4!.G#DLQ  
  return t1 / t2; Si:$zGL$(  
} G|h@O'  
} ; *MG*]\D  
]8c%)%Vi  
这个工作可以让宏来做: JSAbh\Mq6  
hbOyrjan x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NhgzU+)+  
template < typename T1, typename T2 > \ TGxmc37?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,*r}23  
以后可以直接用 z87_/(nu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :9O"?FE  
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 `/4 R$E{  
(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。。。) DA(ur'D  
/p PSo  
*wd@YMOP  
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 xaSg'8-  
.Z0$KQ'iy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a*g7uaoP  
class unary_op : public Rettype T0Kjnzs  
  { naHQeX;  
    Left l; O #  
public : ! /qQ:k-.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W~QH"Sq  
]w+n39da  
template < typename T > us0{y7(p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6zf3A:]&{  
      { 6HK dBW$/  
      return FuncType::execute(l(t)); 1\{_bUZ&  
    } Bw`7ND}&  
W7 .Y`u[  
    template < typename T1, typename T2 > \H -,^[G3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q"uP%TN  
      { RY4b <i3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &W|r P(  
    } g:yUZ;U  
} ; 5x} XiMM  
))<1"7D^^  
kYl')L6  
同样还可以申明一个binary_op NF0=t}e  
7F;dLd'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~*-%tFSv  
class binary_op : public Rettype VGPBD-6)  
  { {$ (X,E  
    Left l; n-5@<y^  
Right r; rZt7C(FM$7  
public : -{=c T?"+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @8jc|X<A  
2=[deQs  
template < typename T > D#pZN,'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5e|2b] f$  
      { u[>hs \3k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]-D&/88``  
    } 1;Q>B>6  
]%4rL S  
    template < typename T1, typename T2 > @TWtM#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Dv6z t>  
      { %{sL/H_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jr=>L:  
    } DJu&l  
} ; OSDx  
>,#7 3u#  
KXS{@/"-B  
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 Naqz":%.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IdzrQP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <.N33 7!  
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。 Y2B ",v"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eKT'd#o2R  
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。。。 -j<g}IG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }p <p(  
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) +I9+L6>UR  
下面是修改过的unary_op i,h)  
eLd7|*|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,O;+fhUJ(  
class unary_op ^UJ#YRzi  
  { `"#0\Wh  
Left l; cfg_xrW0^  
  w{HDCPuS  
public : NETji:d  
!6 k{]v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uINm>$G,5  
} XJZw|n  
template < typename T > Hh<3k- *d  
  struct result_1 jcuC2t  
  { ~:|qdv%\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u>cU*E4/  
} ; ^9ZW }AAO  
:6 \?{xD  
template < typename T1, typename T2 > ,fQs+*j  
  struct result_2 u40k9vh  
  { 'g$a.75/-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x9Qa.Jmj  
} ; #3L=\j[ y  
}"{NW!RfP  
template < typename T1, typename T2 > UhX`BGpM{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ti)4J2c,8  
  { rf%NfU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v.aSf`K  
} m&h5u,  
~5f|L(ODX  
template < typename T > 5X'com?T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2qY+-yOEt  
  { \qU.?V[2  
  return OpClass::execute(lt(t)); =h"*1`  
} o3mxtE]  
)%}?p2.  
} ; Q%AD6G(7  
lYz$~/sd  
];|;")#=  
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 BU|bo")  
好啦,现在才真正完美了。 `T;M=S^y*E  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?D^l&`S  
<XfCQq/  
template < typename Right > 4*<27  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A^a9,T  
  { 1Xv- e8M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /^ d!$v  
} ;zbF~5e  
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。 <^Hh5kfS'  
>#MGGCGL  
- /s2'  
j})6O!L.  
(:p&[HNuN  
十. bind '$cU\DTN6  
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。 m;v/(d>  
先来分析一下一段例子 8")1,   
^<@9ph  
#Moju  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f y|Ae  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mST/u>'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -6+&?f  
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。 nsq7,%5  
我们来写个简单的。 y?|JBf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D/jS4'$vA  
对于函数对象类的版本: @'K+   
e:BKdZGW  
template < typename Func > 6^L4wd7)  
struct functor_trait L;},1 \  
  { );$L#XpB  
typedef typename Func::result_type result_type; U[S#axak  
} ; uQ;b'6Jcp  
对于无参数函数的版本: <3!jra,h  
)32BM+f"77  
template < typename Ret > %rz.>4i)(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hb>,\46}  
  { y`~[R7E  
typedef Ret result_type; ((U-JeFW   
} ; S> f8j?n  
对于单参数函数的版本: sQT0y(FW  
A@@Z?t.  
template < typename Ret, typename V1 > Hm?zMyO.k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j HOE%  
  { Q6cF <L`bW  
typedef Ret result_type; V9 pKb X  
} ; /CtR|~wL  
对于双参数函数的版本: rZ~.tT|(  
F1@gYNbI,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #du!tx ( _  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (aX5VB**  
  { w*})ZYIUT  
typedef Ret result_type; 1or4s{bmo  
} ; H1,;Xrm  
等等。。。 aF:_1. LC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p5!=Ur&A c  
pP&TFy#G+'  
template < typename Func > r lalr+Rf  
struct func_return HNA/LJl[VU  
  { ,qgph^C  
template < typename T > 89>U Koc?  
  struct result_1 Ld[zOx  
  { zkdyfl5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iBy:HH  
} ; 9: bC{n  
5PPV`7Xm9  
template < typename T1, typename T2 > @l0#C5(:  
  struct result_2 -Fodqq@,  
  { +h6c Aqm]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d#N<t`  
} ; n lsQf3  
} ; ta*B#2D>  
hsVf/%  
pJ6Z/3]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g4WN+y`  
v1yNVs \}  
template < typename Func, typename aPicker > K.cMuh  
class binder_1 ic:_v?k  
  { r00 fvZyK  
Func fn; \v7M`! &  
aPicker pk; ocCC63J  
public : <im BFw  
*KO4H  
template < typename T > \4q% n  
  struct result_1 0/d+26lR  
  { Gb6t`dSzz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [XWY-q#Gg  
} ; Lrgv:n  
PsTPGK#S  
template < typename T1, typename T2 > +(iM]L$Fw%  
  struct result_2 "VxZnT  
  { vgSs]g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @Iz vObK  
} ; %EYh5 W  
P SDzs\s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CUgXpU*  
G\S\Qe{P~  
template < typename T > 1;<J] S$$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <o^_il$W  
  {  $j*j {}K  
  return fn(pk(t)); w#w lZ1f  
} N\?%944R  
template < typename T1, typename T2 > woJO0hHR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =e/{fUg8f  
  { 'f9 fw^  
  return fn(pk(t1, t2)); 5n,?>> p$  
} E.]sX_X?  
} ; 7pDov@K<{  
h V@C|*A  
<JE-#i  
一目了然不是么? TIbqUR  
最后实现bind jW5n^Y)  
"$KU +?  
76a+|TzR  
template < typename Func, typename aPicker > vr<6j/ty  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {yQeLION  
  { %"~\Pu*>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N!>Gg|@~  
} F23/|q{{  
ooY2"\o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Tx%6whd/'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &K5wCNX1  
i.I iwe0G  
十一. phoenix >;}np F>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (3`Q`o;  
k;PQVF&E  
for_each(v.begin(), v.end(), DQM\Y{y|3  
( d:C-   
do_ <:)T7yVq  
[ S 8mqz.  
  cout << _1 <<   " , " /Fej)WQp  
] @EH:4~  
.while_( -- _1), @^oOXc,r$  
cout << var( " \n " ) ^~Nz8PCY  
) ^D8 YF  
); Mp*")N,  
kRs(A~ngc  
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: elCDPZTf  
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 :Xc%_&)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mi&,64<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =s`\W7/;{-  
1UX"iO x(  
59gt#1k  
template < typename Cond, typename Actor > jPg8>Z&D  
class do_while EzOO6  
  { 2@ vSe  
Cond cd; -M}#-qwf  
Actor act; ;u!qu$O  
public : 0Qvbc}KP8  
template < typename T > 4*W ??(=j  
  struct result_1 Uj&2'>MJ$  
  { E+Z//)1Z  
  typedef int result_type; v# ab2  
} ; @K/}Ob4   
=vLeOX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \tTZ N  
=8S*t5  
template < typename T > =,&PD(.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +h^>?U,  
  { | Zx  
  do X=)Ue  
    { "M5P-l$p}  
  act(t); MkZm =Sf  
  } w!o[pvyR$  
  while (cd(t)); ;rWgt!l  
  return   0 ; A\Rkt;:  
} CrC1&F\dq  
} ; 'F3Xb  
{aP5Mem  
r=6-kC!T9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 62K7afH  
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。 T{v(B["!$  
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。 K.c6n,'  
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。 kx8\]'  
下面就是产生这个functor的类: $6.CN#  
&1Dq3%$c  
@ qWgokf  
template < typename Actor > r# MJ  
class do_while_actor tr0P ;}=  
  { {vh}f+2  
Actor act; FOiwB^$ >  
public : 2iHD$tw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2= 'gC|&s6  
;n_|t/=  
template < typename Cond > ,2T&33m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Gqq%q!k&1  
} ; aOWW ..|  
j|"#S4IX)F  
|F z/9+I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fH? e9E4l  
最后,是那个do_ 5BnO-[3  
]b!o(5m  
B}_*0D  
class do_while_invoker 0A\OZ^P8  
  { yi*)g0M  
public : c jfYE]  
template < typename Actor > n{JBC%^g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M72.  
  { .g71?^?(  
  return do_while_actor < Actor > (act); lPyGL-Q  
} .&dW?HS  
} do_; oLK-~[p  
 (`PgvBL:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8o43J;mA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AE!DftI  
最后来说说怎么处理break和continue -(9>{!",J  
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。 %D_2;  
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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