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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TO,rxf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9{j66  
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, ENh!N4vbO  
@xsCXCRWVV  
~](fFa{  
OPBt$Ki  
  class filler UueD(T;p  
  { B~'MBBD"  
public : 0:KE@=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e$c?}3E!z  
} ; <ktzT&A  
)x#5Il H  
]<DNo&fw  
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: 9]$8MY   
a'\By?V]  
')S;[=v  
iAMtejw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6{d6s#|%  
U-wLt(Y<  
~{>?*Gd&T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t"j|nz{m  
B@Nt`ky0*  
,~zj=F  
Q-rL$%~='  
二. 战前分析 Y<\^ 7\[x  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 'cDx{?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zBf-8]"^  
!e#xx]v3  
Bqws!RM'&@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rg(lCL&:S  
  /* --------------------------------------------- */ wxLXh6|6%_  
vector < int *> vp( 10 ); 6`\]derSon  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y%]8'q$  
/* --------------------------------------------- */ H]<]^Zmjy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (UNtRz'=;  
/* --------------------------------------------- */ gJ2 H=#M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (kTXP_  
  /* --------------------------------------------- */ h!&sNzX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PU9`<3z5  
/* --------------------------------------------- */ R4%P:qM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9+YD!y  
5H,G-  
M ixwK,  
>zY \Llv  
看了之后,我们可以思考一些问题: dEM ?~?  
1._1, _2是什么? o?Sla_D   
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。 ,gnQa  
2._1 = 1是在做什么? LE?u`i,e=+  
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。 !a1i Un9  
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。 [_y@M ]  
]6tkEyuq  
s_jBu  
三. 动工 4aZCFdc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g( 0;[#@  
)He#K+[}^4  
%R0v5=2'  
*.y'(tj[  
template < typename T > aI#4H+/  
class assignment #`tD1T{;  
  { go)p%}s  
T value; U6 82 Th  
public : hQJWKAf,/  
assignment( const T & v) : value(v) {} a! Yb1[  
template < typename T2 > nN`"z3o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AZFWuPJo  
} ; |U[y_Y\a  
Q882B1H  
r -f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d+z[\i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment urY`^lX~  
G2mNm'0  
F N"rZWM  
X<Za9  
  class holder b5ie <s  
  { UPCQs",  
public : zCXqBuvu1  
template < typename T > [ET6(_=b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m^!Sv?hV  
  { yYAnwf  
  return assignment < T > (t); }$&WC:Lg  
} .PVLWW  
} ; eVnbRT2y&  
?)A2Kw>2  
`]2@ _wa  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d5xxb _oE  
y[HQBv  
  static holder _1; ui.'^F<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;?9A(q_Z  
}F{=#Kqn^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &>}.RX]t  
而不用手动写一个函数对象。 +!&$SNLh(  
:B#EqeI  
M1=_^f=&.  
zi!#\ s^  
四. 问题分析 t/:w1rw  
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。 XK3]AYH  
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。 9\51Z:>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J6|JWp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C@@$"}%v2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hN4VlNKu  
i^%-aBZ  
五. 问题1:一致性 < tQc_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l=Wd,$\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7u%a/<  
IlHY%8F{  
struct holder kJ8vKcc  
  { t!l%/$-  
  // DA <ynBQ  
  template < typename T > n85r^W  
T &   operator ()( const T & r) const RebTg1vGu  
  { Z*bC#s?  
  return (T & )r; me./o(!?  
} yKDZ+3xK]  
} ; sMi{"`37  
8$ DwpJ  
这样的话assignment也必须相应改动: ce5nG0@#  
M'u=H  
template < typename Left, typename Right > ,RK3eQ  
class assignment g3rRhS  
  { ltEF:{mLe#  
Left l; QFzFL-H~N  
Right r; Yn 1?#%%  
public : %_tk7x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xURw,  
template < typename T2 > q:yO92Ow  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Xu]h$%W  
} ; 4;\Y?M}g?  
%8Yyj{^!(  
同时,holder的operator=也需要改动: _W9&J&l0so  
* -z4<LAa  
template < typename T > 94z8B;+ H]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q z:]-A  
  { A7'bNd6f9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5^F]tRz-  
} uu3M{*}  
i`~~+6`J  
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)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Yq0# #__  
$xcv>  
return l(rhs) = r; F!R2_89iy  
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。 " dT>KQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `cO|RhD @  
no3Z\@%  
template < typename Tp > 0#=W#Jl>  
class constant_t %^')G+>i  
  { 8*)4"rS  
  const Tp t; EW;1`x  
public : ;.0LRWcJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3uO8v{`  
template < typename T > [0op)Kn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P CsK()  
  { JjDS"hK#  
  return t; w -dI<s  
} [|z'"Gk{  
} ; ^N{X "  
\P@S"QO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]-EN/V  
下面就可以修改holder的operator=了 _Y7:!-n}   
\4@a  
template < typename T > 'RQiLUF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V g6S/-  
  { !=knppY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +U=KXv  
} u7u~  
ecT]p  
同时也要修改assignment的operator() s[Gswd  
}#|2z}!  
template < typename T2 > [k ~C+FI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z"3H{ A  
现在代码看起来就很一致了。 .)0gz!Z  
[ )k2=67  
六. 问题2:链式操作 4L $};L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i]@c.Q iFN  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 YR8QO-7 .)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pLJeajv)z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .> ,Z k S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XJ\_ V[WA  
 2+Vp'5>&  
template < typename T > 6,zDBax  
struct result_1 ]wR6bEm7  
  { dL(4mR8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D0KELA cY  
} ; i2U/RXu  
E]?2!)mgce  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: d~,n_E$q;  
-rRz@Cr  
template < typename T > +ruj  
struct   ref Ss+F9J  
  { LiF.w:}  
typedef T & reference; @M9_j{A  
} ; >!<V\ Fj1  
template < typename T > 0*{@E%9  
struct   ref < T &> .:SfM r;G  
  { @@; 1%z  
typedef T & reference; S~} +ypV  
} ; Jb 6&  
qWkx:-g]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x;*VCs  
)Jmw|B  
template < typename T > 8vu2k>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F-i&M1 \_  
  { 78gob&p?  
  return l(t) = r(t); 0x6@{0  
} }:"R-s  
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。 ELD +:b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fA;x{0CAMX  
m9uUDq#GJ  
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 tPA"lBS !  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HN^w'I'bp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )y5iH){ !  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FmR\`yY_,  
最后的布局是: a3*.,%d  
                Add _5Bu [I  
              /   \ <)"iL4 kDI  
            Divide   5 OY$7`8M[  
            /   \ 9.jG\i  
          _1     3 OfW%&LAMQ  
似乎一切都解决了?不。 rC~_:uXtE  
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。 ,Qga|n8C  
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。 ^75pV%<%  
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: \?[O,A  
Jr|K>  
template < typename Right > 8 `yB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +)% ,G@-`  
Right & rt) const  $.=5e3  
  { &C\=!r0j^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;%M2x5  
} tYF$#Nor#k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EwC5[bRjUp  
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。 D~XU `;~u  
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。 7Z9.z 4\  
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。 "hJ7 Vv_  
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,>Q4N  
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? |yuGK  
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#+126  
uF.Q ",<  
template < class Action > elNB7%Y/  
class picker : public Action iz,]%<_PE  
  { 3KB| NS  
public : :LU"5g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !>?4[|?n<  
  // all the operator overloaded JvT %R`i  
} ; @263)`9G  
!^n1  
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。 "K/[[wX\b  
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: +?ws !LgF  
U;^CU!a  
template < typename Right > 3}v0{c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nYo&x'  
  { A&x ab  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); # w i&n  
} ' }y]mFpF  
9<+;hH8J_r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n U+pnkMj  
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。 &h98.A*&  
>aNbp  
template < typename T >   struct picker_maker B:B0p+$I  
  { nD^{Q[E6=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]t8{)r  
} ; JI28O8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {Q}!NkF 1  
  { "FD<^  
typedef picker < T > result; yd\5Z[iEp  
} ; Krt$=:m|1  
f>.` xC{  
下面总的结构就有了: ^\xCqVk_R  
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。 FF5tPHB  
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。 N[- %0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nL "g23  
至此链式操作完美实现。 V,99N'o~x  
|_xZ/DT  
]b5%?^Z#  
七. 问题3 ,+swH;=7#r  
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。 |?4~T:  
~xsb5M5  
template < typename T1, typename T2 > Yg\{S<wr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 ]A$P\7~1  
  { fU\k?'x_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fzq'S]+  
} 5WrIg(l  
(MF+/fi  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @S/g,;7"  
W)G2Cs?p  
template < typename T1, typename T2 > }Rf}NWU)|  
struct result_2 xkk@ {}J\  
  { Qivf|H619  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <DA{\'jJ  
} ; w !=_  
nsM>%+o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ze#rYNvo/  
这个差事就留给了holder自己。 'Qp&,xK  
    \}]=?}(  
(:</R$I  
template < int Order > Y3 Pz00x  
class holder; :pL1F)-*  
template <> y\r^\ S9%  
class holder < 1 > a+4`}:KA#  
  { SXT@& @E  
public : =rf )yp-D  
template < typename T > (Von;U  
  struct result_1 WcV\kemf  
  { wsdB; 6%$  
  typedef T & result; 1[fkXO{  
} ; 1 Ovx$ *  
template < typename T1, typename T2 > *o:B oP=S  
  struct result_2 Qd&d\w/  
  { 3[00-~&U  
  typedef T1 & result; MX4 :e>dtd  
} ; Pl>nd)i`  
template < typename T > d=xI   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;L\!g%a  
  { qY*%p  
  return (T & )r; T_5*iwI  
} mM\!4Yi`7  
template < typename T1, typename T2 > >uP{9kDm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V{ a}#J  
  { !.tL"U~4  
  return (T1 & )r1; &"~,V6,q  
} .&* ({UM  
} ; =DmPPl{  
vkNZ -`+I  
template <> IxK 3,@d  
class holder < 2 > ZYl-p]\*y  
  { 6I5[^fv45G  
public : )Ta]6  
template < typename T > ^-c si   
  struct result_1 /:*R -VdF  
  { n##w[7B*  
  typedef T & result; k`iq<b  
} ; Rpa A)R,  
template < typename T1, typename T2 > $@ T6g  
  struct result_2 qw Kh,[]  
  { gOES2 4$2  
  typedef T2 & result; g#9*bF  
} ; ~PH1|h6  
template < typename T > E:dT_x<Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #Kb)>gzT  
  { I2Or& _  
  return (T & )r; 7DHT)9lD/  
} qI4R`P"  
template < typename T1, typename T2 > }{w_>!ee  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +i q+  
  { JJbM)B@-  
  return (T2 & )r2; Q%AS ;(d  
} 2jrX  
} ; am$-sh72  
=`7)X\i@z  
nfd?@34"A2  
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> >。 ;|2;kvf"w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +gD)Yd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .x-Z+Rs{g  
q9a wzj  
return l(i, j) = r(i, j); NZw[.s>n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J~yd]L>  
*fuGVA  
  return ( int & )i; zM9).D H  
  return ( int & )j; =%nqMV(y  
最后执行i = j; CB{k;H  
可见,参数被正确的选择了。 :'^dy%&UB  
+2k|g2  
D.oS8'   
R(7X}*@X  
|]2eGrGj4  
八. 中期总结 3Oig/KZ  
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: Yf2+@E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [y&h_w.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @gl%A&a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MCWG*~f  
RZ,<D I  
i5~ /+~  
&oK/ ]lub  
Q,M/R6i-  
2dV\=vd  
九. 简化 83 ^,'Z  
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。 "=Fn.r4I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .o,51dn+ s  
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: ekk&TTp#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MkV*+LXC  
  +-*/&|^等 GWkJ/EX  
2. 返回引用。  "ppb%=  
  =,各种复合赋值等 o4I!VK(C#s  
3. 返回固定类型。 fb=$<0Ocj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PB3!;  
4. 原样返回。 VkP:%-*#v  
  operator, A](}"Pi!n  
5. 返回解引用的类型。 ?D$b%G{  
  operator*(单目) s%TO(vT  
6. 返回地址。 @*`UOgP7  
  operator&(单目) |{|r? 3  
7. 下表访问返回类型。 G]3ML)l  
  operator[] ^$s~qQQ}B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Iz$W3#hi  
  operator<<和operator>> J'Mgj$T $  
5)zh@aJ@  
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。 IkXKt8`YVA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |EEz>ci  
S bqM=I+  
template < typename Left > '>WuukC  
struct value_return YvP"W/5  
  { TAXkfj  
template < typename T > |9i/)LRXe  
  struct result_1 Z_4H2HseL  
  { uRq#pYn@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Er+3S@sfq,  
} ; s? \9i6  
fOjt` ~ToI  
template < typename T1, typename T2 > d\<aJOi+-  
  struct result_2 #/sE{jm  
  { 17[t_T&Ak9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M0IqQM57N  
} ; >fzzrD}]  
} ; kFZu/HRI  
>zx50e)  
u.K'"-xt4K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ujp,D#xHP  
VEYKrZA  
下面我们来剥离functor中的operator() uB&I56  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cS;=_%~  
I8oKa$RF  
return l(t) op r(t) AiHDoV+-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LGg x.Z  
return op l(t) Q_|S^hx Q  
return op l(t1, t2) uM!r|X)8  
return l(t) op f!kdcr=/"  
return l(t1, t2) op iqKfMoy5  
return l(t)[r(t)] Wes "t}[25  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZYt"=\_  
DBrzw+;e3  
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: &l}xBQAL  
单目: return f(l(t), r(t)); T7Qd I[K%b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N*)8L[7_;  
双目: return f(l(t)); \]:NOmI^'  
return f(l(t1, t2)); ghd[G}  
下面就是f的实现,以operator/为例 p){RS q  
K.L+; nQ  
struct meta_divide f%%En5e +  
  { Q_h+r! b  
template < typename T1, typename T2 > ?;7>`F6ld  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f7AJSHe  
  { yW,#&>]# |  
  return t1 / t2; gl{P LLe[}  
} +q?0A^C>  
} ; P##(V!YR  
u2m{Yx|  
这个工作可以让宏来做: ~ilBw:L-3  
.?)oiPW#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <+JFal  
template < typename T1, typename T2 > \ 0J,d9a [1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  G/;aZ  
以后可以直接用 zgOwSg8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .xQ'^P_q  
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 .8xacVyK2  
(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。。。) Ox1QP2t6Y  
8n p>#V  
lSv;wwEg  
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 [ #fqyg  
$<DA[ %pv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FNRE_83  
class unary_op : public Rettype Q 6<Uui w  
  { >l*9DaZ  
    Left l; eeR@p$4i  
public : e$|)wOwU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fe`G^hV  
i]WlMC6  
template < typename T > HSFf&|qqx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gG>^h1_o~  
      { ?PtRb:RHt  
      return FuncType::execute(l(t)); -^yc yZ  
    } 3$f5][+U  
/'^>-!8_1  
    template < typename T1, typename T2 > tl#s:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6y!?xot  
      { X(q=,^Mp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gx R|S  
    } W 9MZ  
} ; m&c(N  
Olh-(u:9+O  
mK&9p{4#U  
同样还可以申明一个binary_op l'8wPmy%N  
i_^NbC   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I`>%2mP[C  
class binary_op : public Rettype D??/=`|8  
  { dp W%LXM_  
    Left l; ;XuE Mq,Di  
Right r; n,LKkOG  
public : ]KT,s].  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [:'?}p  
p arG  
template < typename T > md LJ,w?{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L uK m  
      { pC Is+1O/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !sWBj'[>  
    } 2{: J1'pC  
?2>v5p  
    template < typename T1, typename T2 > .Sw'Bo!Ee  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T<GD!j(  
      { 7OHw/-j\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nOzT Hg8  
    } |H@p^.;  
} ; glIIJ5d|,  
IcA~f@  
eZ$1|Sj]j  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 a$& 6a   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mc^7FWkw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Lxrn#Z eM  
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。 2 -8:qmP(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fbkjK`_q  
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。。。 "b7C0NE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IV*$U7~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b;ZAz  
下面是修改过的unary_op rJj~cPwL"  
1OS3Gv8jc~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > POs~xaZ`H  
class unary_op %W@IB8]Vr  
  { ( "z;Q?(  
Left l; S3wH M  
  9hpM*wt  
public : 6%1o<{(%f  
T+!kRigN~P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?!-im*~w  
wB"Gw` D  
template < typename T > 5(Oc"0''H  
  struct result_1 FQl|<l6  
  { >Sah\u`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4+bsG6i  
} ; Okc*)crw  
8 \Oiv$r  
template < typename T1, typename T2 > ?Qk#;~\yB  
  struct result_2 )CQ}LbXZy  
  { 3Re\ T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E v#aMK  
} ; . %7A7a  
LXl! !i%  
template < typename T1, typename T2 > yK3z3"1M?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EV$n>.  
  { "KwKO8f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P2F>iK#U  
} q>X 2=&1  
D3ad2vH  
template < typename T > *h6i9V%'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1A`";E&  
  { (0f^Hh wF  
  return OpClass::execute(lt(t)); iq -o$6Pg  
} G> >_G<x  
s6uAF(4,  
} ; Cn '=_1p  
U7?ez  
pXa? Q@ 6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N3) v,S-  
好啦,现在才真正完美了。 k*^W lCZ3  
现在在picker里面就可以这么添加了: # w6CL  
"-%H</  
template < typename Right > v^'~-^s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iSHl_/I<  
  { nrBitu,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <X*8Xzmv  
} :DJ@HY  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w4a7c  
5;Xrf=  
;"z>p25=T  
9v0|lS!-  
xkovoTzV  
十. bind F eLP!oS>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V ;jz0B  
先来分析一下一段例子 /G;yxdb  
>Z% `&D~u  
!)34tu2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZbUf|#GTB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p6'8l~W+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v'tk: Hm1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *2F }e4v  
我们来写个简单的。 zdE^v{}|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /+msrrpD  
对于函数对象类的版本: X Rn=;gK%J  
6Y^o8R  
template < typename Func > {J$aA6t:"T  
struct functor_trait $!Tw`O  
  { @@jdF-Utj;  
typedef typename Func::result_type result_type; J7xmf,76w  
} ; E12k1gC`  
对于无参数函数的版本: r8rR_ M{P  
l.$#IE  
template < typename Ret > T!bu}KO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > se[};t:  
  { m@ YL Z  
typedef Ret result_type; Ay]5GA!W+  
} ; "RLb wm~  
对于单参数函数的版本: -w B AFr  
HV@:!zM  
template < typename Ret, typename V1 > {QID@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nKdLhCN'=  
  { Q1z04m1_y[  
typedef Ret result_type; yhaYlYv[_3  
} ; Sls> OIc  
对于双参数函数的版本: 5oS\uX|  
o6 /?WR9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VM[8w`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @d\F; o<  
  { "|if<hx+  
typedef Ret result_type; 3nO|A: t  
} ; $$a"A(Y  
等等。。。 tF|bxXs Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h.*|4;  
(agdgy:#  
template < typename Func > .FUE F)  
struct func_return ;/@R{G{+~;  
  { 2olim1  
template < typename T > 9[`6f8S_$  
  struct result_1 :9}*p@  
  { }wV rmDh \  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !T*izMX}  
} ; 9=|5-? ^  
!r<7]nwV  
template < typename T1, typename T2 > lK-I[i!  
  struct result_2 #^Y,,GA  
  { :"4~VDu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }MNm>3  
} ; cF6|IlhO  
} ; iX=*qiVX  
Qxwe,:  
5WUrRQ?E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >EY0-B  
o&]qjFo\m  
template < typename Func, typename aPicker > k;sUDmrO  
class binder_1 S~T[*Z/m  
  { X 6)LpMm  
Func fn; SpgVsz  
aPicker pk; cnR>)9sX  
public : -LyIu#  
ze- iDd_y  
template < typename T > T1E{NgK  
  struct result_1 L" o6)N  
  { nV,a|V5Xm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cQ`,:t#[  
} ; ?U |lZ~o  
+~-|( y  
template < typename T1, typename T2 > V+^\SiM  
  struct result_2 g=)@yZ3>v  
  { ;bX{7j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .qZ<ROZ  
} ; b|NEU-oy  
mWh:,[o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `JR dOe  
CVm*Q[5s"  
template < typename T > R:Lu)d>=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,0~=9dR  
  { MYjCxy-;A  
  return fn(pk(t)); O%Mh g\#B  
} 6[cMPp x  
template < typename T1, typename T2 > &\LbajP:+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tm$3ZzP4  
  { .MKxHM7  
  return fn(pk(t1, t2)); Fq8Z:;C8  
} [(C lvGx  
} ; KLX>QR@  
w^~,M3(+)1  
=6Z 1yw7s  
一目了然不是么? [lf[J&}X  
最后实现bind m\(a{x  
w"~T5%p  
zIu1oF4[  
template < typename Func, typename aPicker > H_{Yr+p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,D8 Tca\v  
  { BEw(SQH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?IK[]=!  
} aa|xZ  
C-8@elZ1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YJ6Xq||_  
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。 k@?<Aw8 _X  
:0J;^@   
十一. phoenix NunT1ved  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Af;$}P  
="V6z$N  
for_each(v.begin(), v.end(), LVSJK.B  
( mz47lv1?  
do_ "h "vp&A  
[ C`fQ` RL\  
  cout << _1 <<   " , " }u :sh >2  
] ^W^%PJ D |  
.while_( -- _1), jN'zNOV~  
cout << var( " \n " ) j*GYYEY  
) 7>#74oy  
); 7z}NI,R}1  
.mMM]*e[0  
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: Hg]r5Fe/c  
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 xT%CY(:9X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )Ipa5i>t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $(BW |Pc  
~MOIrF  
@>:r'Fmu-  
template < typename Cond, typename Actor > O %OeYO69  
class do_while "bJWyUb  
  { ./u3z|q1  
Cond cd; % _N-:.S  
Actor act; *t63c.S  
public : Wa wOap  
template < typename T > Ls( &.  
  struct result_1 H d :2  
  { d%iMjY`~[g  
  typedef int result_type; gF&1e5`i  
} ; T{Av[>M  
LBTf}T\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iNcB6,++  
06ZyR@.@v  
template < typename T > XLB7 E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Zox;}WK+  
  { H?PaN)_6-+  
  do d-X<+&VZ  
    { mk}8Cu4  
  act(t); 1$4dzI()  
  } f mf(5  
  while (cd(t)); svN& ~@ l  
  return   0 ; y6f YNB  
} @PutUYz  
} ; _qr?v=,-A  
s_/ CJ6s  
rOX\rI%0+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dW6sA65<Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 MGK%F#PM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 T)MKhK9\Ab  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k*J0K=U|  
下面就是产生这个functor的类: d-y8c  
V!u W\i/  
nwf(`=TC  
template < typename Actor > (V&$KDOA  
class do_while_actor xtyOG  
  { v#TU7v?~  
Actor act; N^v"n*M0|  
public : U<K)'l6#2n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c1Skt  
=nG g k}Z  
template < typename Cond > K9]L>Wj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ",Mr+;;:[  
} ; Dc2H<=];  
\<TWy&2&  
+xp)la.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !#3v<_]#d  
最后,是那个do_ *jM]:GpyoU  
h:xvnyaI  
<v%Q|r  
class do_while_invoker 0-6rIdDTM  
  { :pq+SifP  
public : -e(e;e  
template < typename Actor > 6o6I]QL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n86LU Sj5  
  { !c W6dc^  
  return do_while_actor < Actor > (act); .kcyw>T`I  
} ew?4;  
} do_; "Doz~R\\  
1R-WJph  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7_HFQT1.N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f}=>c|Do  
最后来说说怎么处理break和continue H}?"2jF  
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。 id+ ~ V  
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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