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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <m|\#Jw_V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h)746T )  
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, P4~=_Hh  
ggR--`D[  
49("$!  
xWa96U[  
  class filler aYyUe>  
  { },=0]tvZG#  
public : O^AF+c\n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} az=(6PX  
} ; m@_m"1_;  
lv* fK  
't5 I%F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: L`!M3c@u  
i47xF7y\  
x`#|8  
yQXHEB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^ld ?v  
VZJ[h{ 6  
u VZouw#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i(k]}Di:  
8sV_@<l<X  
{MaFv  
l6C^,xU~IX  
二. 战前分析 v FL\O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <R?_Yjsw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |4F 3Gu  
kK]^q|vb6  
# XD-a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v GT#BS%  
  /* --------------------------------------------- */ Du3nK" -g  
vector < int *> vp( 10 ); {0#p,l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %!>~2=Q2*  
/* --------------------------------------------- */ N{f4-i~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nnZ|oEF  
/* --------------------------------------------- */ 1M4I7 *r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l-N4RCt h  
  /* --------------------------------------------- */ 5$T>noD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J"x M[c2  
/* --------------------------------------------- */ x-e?94}^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RQ1`k,R=  
"^~>aVuXf  
7D;g\{>M  
bLfbzkNV\1  
看了之后,我们可以思考一些问题: "F*'UfOwrZ  
1._1, _2是什么? @?w8XHEa|  
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。 UBUZ}ZIbN  
2._1 = 1是在做什么?  pzMli ^  
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。 .Fy f4^0  
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。 qQ_o>+3VAy  
:V%XEN)  
UO& p2   
三. 动工 |^ao,3h#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .i7bI2^  
"z^&>#F  
 !lf:x  
5 E%dF9q  
template < typename T > |Ki\Q3O1  
class assignment l1|z; $_z  
  { }wJDHgt]-p  
T value; SX{6L(  
public : ;!CYp; _  
assignment( const T & v) : value(v) {} ydNcbF%K  
template < typename T2 > mkCv  f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l+>&-lX'  
} ; ?T\m V}  
I.<>6ISI@  
0#}@- e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X:*Ut3"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u= |hRTD=  
Daa2.*  
NC*h7  
O^D$ ~ ]  
  class holder LN8V&'>  
  { 3zO'=gwJ  
public : rf%E+bh4  
template < typename T > ,Z7tpFC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '~^3 =[Z  
  { dnby&-+T  
  return assignment < T > (t); g2=5IU<  
} LDJ=<c!  
} ; fR>(b?C  
y: 0j$%^  
V4RtH  
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: Z7eD+4gD  
0;Y|Ua[G+~  
  static holder _1; x+}6qfc$9k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J^@0Ff;=5^  
EV:y}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U20G{%%  
而不用手动写一个函数对象。 $lj1924?^  
*3hqz<p4:  
3f`+ -&|M  
e ,_b  
四. 问题分析 glk_ *x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5-L?JD 4&  
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。 #L-3eW=f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xud  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (ia(y(=C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {]\Q UXH  
5Pis0fa  
五. 问题1:一致性 ]_S&8F}|  
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?| =o5ZcC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -Bqn^ E  
~;Ga65_6_  
struct holder ! K~PH  
  { "YlN_ U  
  // &)Fp  
  template < typename T > Oj# nF@U  
T &   operator ()( const T & r) const xz FV]  
  { a.a5qwG  
  return (T & )r; I$4GM  
} _LV;q! /j  
} ; C:n55BE9  
a*d>WN.;U  
这样的话assignment也必须相应改动: &v+8RY^F=  
eu(1bAfS&T  
template < typename Left, typename Right > $=f,z>j  
class assignment 5$Yt@8;  
  { `J h> 1l  
Left l; 6]dK,  
Right r; VJMn5v[V  
public : L;=<d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @0q%&v0  
template < typename T2 > .(tga&]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gqaENU>  
} ; 3QDz0ct  
~_P,z?  
同时,holder的operator=也需要改动: 7FMg6z8~  
'&5A*X]d  
template < typename T > xp%,@] p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mnM#NT5]  
  { sgDlT=c'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )TxAhaz+  
} ~Dw.3P:-  
5taYm'  
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。 pHlw&8(f"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Nhv~f0  
Akf?BB3bC  
return l(rhs) = r; J7BfH,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。 ~S)o ('  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B*A{@)_  
3&kHAXzM  
template < typename Tp > y; Up@.IG  
class constant_t 6elmLDMni\  
  { *5iNw_&  
  const Tp t; ir<HC 'D[  
public : ]<mXf~zg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dm1W C:b  
template < typename T > _e AZ_@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N5 SK_+  
  { AD4KoT&  
  return t; h Ns<Ae  
} mT;1KE{J{  
} ; i{w<4E3  
 KTd,^h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yZbO{PMr  
下面就可以修改holder的operator=了 <U=:N~L  
bZk7)b;1o  
template < typename T > RSG\3(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 89:Ys=  
  { f5+a6s9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QfJ?'*  
} P ?dE\Po7  
"gXz{$q  
同时也要修改assignment的operator() /i|T\  
R_ojK&%  
template < typename T2 > a_/\.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KwOn<0P  
现在代码看起来就很一致了。 /"+ n{*9  
0"$Ui#r`  
六. 问题2:链式操作 bNR}Mk]?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~HsPYc8Fz  
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。 .,[zI@9  
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。 ;w@PnY  
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。 A/Kw"l>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EoqUFa,  
s.]7c CY  
template < typename T > }!b9L]  
struct result_1 HONrt|c  
  { -crKBy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w `6qT3v  
} ; LUv>0G#L[  
#L.fGTb  
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: `<2y [<y  
Tm@d;O'E1  
template < typename T > IB:Wh;_x  
struct   ref "; tl>Ot  
  { >bWsUG9  
typedef T & reference; >}h/$bU  
} ; MNOT<(  
template < typename T > ce&)djC7U  
struct   ref < T &> 1 ry:Z2  
  { .Ya]N+r*  
typedef T & reference; %B` MO-  
} ; K:fK! /  
RG|]Kt8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?V%x94B  
W'6~`t  
template < typename T > :^FOh*H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1SeDrzLA  
  { &*RJh'o|N(  
  return l(t) = r(t); =YkJS%)M)  
} @ 'rk[S}A  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ia$&SS)K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wy"^a45h  
0PD]#.+  
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 I&qT3/SVI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ce}wgKzr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oqHI`Tu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .|$6Pi%!  
最后的布局是: M0DdrL/ L  
                Add &mDKpYrB  
              /   \ \[oU7r}?/V  
            Divide   5 B\A2Vm`&  
            /   \ "TA r\; [  
          _1     3  FqAW><  
似乎一切都解决了?不。 d9h"Q  
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。 -8; ,#  
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。 S#dkJu]]#  
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: 2628 c`  
Fyoy)y*  
template < typename Right > Urur/_]-%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J:Uf}!D  
Right & rt) const T (]  
  { "knSc0 ,u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n!~mdI&  
} S/v+7oT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JyWBLi;Z  
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。 fw,ruROqD  
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。 M@fUZh  
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。 Dp!3uR ']p  
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。 '`$a l7D  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? n}PK0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .j:[R.  
+ia  F$  
template < class Action > !fr /WxJ  
class picker : public Action .g_B KeU  
  { Lc(D2=%  
public : dHc38zp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S3]Cz$  
  // all the operator overloaded s`M[/i3Nm  
} ; Au &NQ+  
Ffk$8"   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Rq~\Yf+Pm  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: GJW+'-f  
9qkH~B7  
template < typename Right > R4GmUCKB=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2j8^Z  
  { 5OP$n]|(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]8KAat~J  
} x nWCio>M  
Xm&L@2V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oomB/"Z  
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。 #$7 z  
|&+g,A _w  
template < typename T >   struct picker_maker (qT_4b~  
  { IE!fNuR4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5"Q3,4f  
} ; ).@8+}`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > evryk,x  
  { q 1a}o%  
typedef picker < T > result; #<|5<U  
} ; I`w1IIY?m  
yHkZInn  
下面总的结构就有了: Yi1* o?  
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。 j%Mz;m4y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P]gksts9f.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BFmYbK  
至此链式操作完美实现。 vAi NOpz#  
J&%vBg^  
g=.~_&O  
七. 问题3 'gd3 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。 %:oyHlz%  
D"_~Njf  
template < typename T1, typename T2 > [b-27\b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const peqoLeJI  
  { e_s9E{(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *f|9A/*B3  
} T">-%-t  
fI(u-z~,  
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: +N1oOcPC>C  
r(NfVQF  
template < typename T1, typename T2 > =ZM#_uW  
struct result_2 R>H*MvN  
  { <r]7xsr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2f(5C*~  
} ; /l_ $1<c  
0.S].Y[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |g]TWKc*  
这个差事就留给了holder自己。 j(/Bf m  
    G%~=hEK0  
vf(8*}'!Q  
template < int Order > Dgh|,LqUB  
class holder; S@]7   
template <> u38FY@U$  
class holder < 1 > JmdXh/X  
  { (x,w/1  
public : d&'z0]mOe  
template < typename T > ?PORPv#  
  struct result_1 %:^,7 .H@  
  { <Ur(< WTV  
  typedef T & result; E< nXkqD  
} ; fo~8W`H&  
template < typename T1, typename T2 > <e"O`*ZJ  
  struct result_2 yO.3~H)c  
  { |eL&hwqzG  
  typedef T1 & result; 6$[7t?u  
} ; Bmuf[-}QW  
template < typename T >  9],;i7c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3;=nQ{0b  
  { :gv`)  
  return (T & )r; )\_xB_K\  
} yA_;\\  
template < typename T1, typename T2 > 9i@AOU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x][vd^iW  
  { o~!4&  
  return (T1 & )r1; HH+R47%*  
} R_ J=x  
} ; 3U=q3{%1  
[Z6]$$!#2  
template <> @!6eRp>Z  
class holder < 2 > dq~p]h~,H  
  { AH`D&V  
public : D3Lu]=G  
template < typename T > d{+ H|$L`  
  struct result_1 .CFaBwj  
  { p#~' xq  
  typedef T & result; m&o}qzC'y  
} ; X&DuX %x0  
template < typename T1, typename T2 > VpSk.WY/ e  
  struct result_2 ie+&@u  
  { *>%34m93  
  typedef T2 & result; Gxfw!aF~  
} ; TN3, \qgV  
template < typename T > T.="a2iS2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hkSpG{;7  
  { K[)N/Q  
  return (T & )r; Yf Udpa0  
} m! &bK5+*  
template < typename T1, typename T2 > K v"e\ E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b1{~j]"$L  
  { +(3"XYh  
  return (T2 & )r2; ; iQ@wOL]  
} 0?l|A1I%   
} ; Y9~;6fg  
k9UmTvX  
pWH8ex+  
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> >。 %lNWaA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E } |g3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (WiA  
!OM9aITv[  
return l(i, j) = r(i, j); \lHi=}0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =" K;3a`GI  
Pa 2HFy2  
  return ( int & )i; K !8+~[  
  return ( int & )j; 8yax.N j  
最后执行i = j; qT#+DDEAL  
可见,参数被正确的选择了。 f|Kd{ $VO  
65AXUTg  
U,)Ngnd  
Taxi79cH  
k\_>/)g  
八. 中期总结 W ]5kM~Q@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _m;cX!+~_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XG<J'3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ` _()R`=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q:#,b0|bv  
-_'M *-  
pr>Qu:  
]+)z}lr8 C  
N%6jZmKip  
%*OKhrM  
九. 简化 E*IkI))X0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Vi`+2%4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gwQL9 UYx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: lJoMJS;S]}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1YR;dn  
  +-*/&|^等 ^ef:cS$;  
2. 返回引用。 K @"m0  
  =,各种复合赋值等 |tz1'YOB  
3. 返回固定类型。 },0fPkVsU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5R4h9D5  
4. 原样返回。 x(3E#7>1  
  operator, /MTS>[E  
5. 返回解引用的类型。 =Y|TShKk  
  operator*(单目) U6FM`w<  
6. 返回地址。 l3n* b6  
  operator&(单目) l0Jpf9Aue  
7. 下表访问返回类型。 NFY,$  
  operator[] (Z.K3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K]zBPfx  
  operator<<和operator>> FB@c +*1  
gqNd@tYI  
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。 V'pNo&O=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iKV;>gF,)v  
E5 H6&XU  
template < typename Left > jD0^,aiG  
struct value_return U/,`xA;v>  
  { bj(U?$  
template < typename T > h3a HCr E  
  struct result_1 9?gLi!rd  
  { m\U@L+L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?nrd$,  
} ; ^C>i(j&  
Lcplc"C  
template < typename T1, typename T2 > 9C[3w[G~C  
  struct result_2 MR%M[SK1  
  { Rb<aCX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3s\2 9gq  
} ; hnL"f[p@gC  
} ; s!Y>\3rMW  
V!c{%zd  
 {"y{V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QV+('  
)gvX eJ  
下面我们来剥离functor中的operator() rj$u_y3S*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B9iH+ ]W  
4 u X<sJ*  
return l(t) op r(t) |^Try2@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C5i]n? )S  
return op l(t) 9+@_ZI-  
return op l(t1, t2) //Ioh (N  
return l(t) op =NAL*4c+  
return l(t1, t2) op O-wR48Q  
return l(t)[r(t)] ?YXl.yj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sl^HMO  
tNbCO+rZ  
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: !#3#}R.$Fl  
单目: return f(l(t), r(t)); s ZkQJ->  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V;=SncUb  
双目: return f(l(t)); RK/SeS  
return f(l(t1, t2)); ma~WJ0LM\  
下面就是f的实现,以operator/为例 y_qFXd  
U?>P6p  
struct meta_divide g-oHu8   
  { #PoUCRRC  
template < typename T1, typename T2 > `*9W{|~Gwx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N-3w)23*:  
  { '68{dyFZL  
  return t1 / t2; 7R<<}dA]  
} |=l;UqB  
} ; -DX|[70  
Y!i4P#4+q  
这个工作可以让宏来做: e.\d7_T+  
H h$D:ZO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ | g> K$m^  
template < typename T1, typename T2 > \ [@#P3g\:>W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I6YN&9Y  
以后可以直接用 :b^tu 8E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `"I^nD^t>Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R2x(8k"LPU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NJs )2  
\M=" R-&b  
ff-9NvW4v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n0O- Bxhl  
0Vh|UJ'&7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + ?*,J=/  
class unary_op : public Rettype h:" <x$F  
  { -} 9ZZ#K  
    Left l; "J, ErnM  
public : 1 W2AE?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Nk86Y2h  
z^{VqC*o+  
template < typename T > xlqRW"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u` `FD  
      { "^zxq5u  
      return FuncType::execute(l(t)); Z)|*mJ  
    } E$4\Yc)(AL  
h?bm1e5kE  
    template < typename T1, typename T2 > <2diO=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }c| Xr^  
      { w80g) 4V+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0>Z/3i&?<  
    } )]n:y M  
} ; h/V0}|b  
o { \cCZ"  
d#vq+wR  
同样还可以申明一个binary_op P`Anf_  
f`RcfYt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o9<jj>R;  
class binary_op : public Rettype r?\hZ*|M  
  { @wYuc{%S  
    Left l; P[8`]=  
Right r; _Wk!d3bsx  
public : #`<|W5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;l &mA1+  
OY51~#BF  
template < typename T > 'd|_i6:y&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2y,NT|jp  
      { IM}#k$vM:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )e4nKh],  
    } n_v|fxF1  
9$)TAI&P  
    template < typename T1, typename T2 > oslrv7EK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hCc_+/j|  
      { CcLP/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x>!#8?-h  
    } Av _1cvR:  
} ; o\g",O4-  
Sl   
^E{~{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \H*"UgS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y%cg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A>xFNem  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #Ji&.T^U/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ] GJIrtS4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 71@V|$Dy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +smPR  
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) ^$6EO) <  
下面是修改过的unary_op )C<c{mjk(  
qI) Yzc/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T,!?+#  
class unary_op JyjS#BWi  
  { G;yf]xFd  
Left l; -SlLX\>p  
  0V}%'Ec<e  
public : L/F!Y%=;[  
ql2>C.k3L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m.&z:`x[  
3EI$tP@4  
template < typename T > wg<DV!GZ  
  struct result_1 H`9E_[  
  { Wepa;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W-<C%9O!  
} ; mKvk6OC  
-Z-|49I/mN  
template < typename T1, typename T2 > a^@6hC>sr  
  struct result_2 SYw>P1  
  { u1~H1 ]Ii  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ss-{l+Z5  
} ; "/S-+Ufn  
0AZ Vc  
template < typename T1, typename T2 > ido'<;4>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H CZ#7Z  
  { Vge9AH:op  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jRm v~]  
} MIsjTKE  
q#xoM1  
template < typename T > "S,,BjL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >j4;{r+eQw  
  { fx_7X15  
  return OpClass::execute(lt(t)); H]H*Ouu["e  
} V) a<)  
:tl* >d~  
} ; P bj&l0C  
-S"YEH9  
,_!pUal  
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 ;*BG{rkr  
好啦,现在才真正完美了。 Q=)$  
现在在picker里面就可以这么添加了: ey_3ah3x  
,ZHIXylZ  
template < typename Right > 7YV}F9h4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dAh&Z:86\  
  { i/6(~v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bz[U<  
} C?fd.2#U  
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。 [6`8^-}?  
^a0{"|Lq  
3,8<5)ds*  
XT9]+b8(M  
Sp]"Xr)  
十. bind 5V':3o;D__  
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。 <~X4&E]rT_  
先来分析一下一段例子 \uQ yp*P1s  
xA& tVQ2!  
FO<PMK   
int foo( int x, int y) { return x - y;} H9?(5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6ey{+8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b}HL uX  
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。 ?NOc]'<(G  
我们来写个简单的。 -|bnvPmE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z\Hg@J&#  
对于函数对象类的版本: 3yX^93  
tg_xk+x  
template < typename Func > ?1T)cd*  
struct functor_trait V^;2u  
  { _ I"}3*  
typedef typename Func::result_type result_type; <j,ZAA&5%Y  
} ; _C2iP[YwQ{  
对于无参数函数的版本: 2w_[c.  
!'8.qs  
template < typename Ret > t6DgWKT6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j #G4A%_  
  { rE$0a-d2B  
typedef Ret result_type; 8s16yuM  
} ; BpBMFEiP  
对于单参数函数的版本: ~_6~Fi  
^SM>bJ1Z_  
template < typename Ret, typename V1 > f^Sl(^f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~Ap.#VIc'  
  { \5M1;  
typedef Ret result_type; aO)Cq5  
} ; @`xR1pXQ  
对于双参数函数的版本: 6|:K1bI)  
#J~   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h]T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0`UI^Y~Q  
  { I!1|);li  
typedef Ret result_type; _zt)c!  
} ; _^w&k{T  
等等。。。 {P')$f)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G%ytp=N  
~8:q-m_h  
template < typename Func > dD YD6  
struct func_return Y\75cfD  
  { Oxsx\f_  
template < typename T > _}+Aw{7!r  
  struct result_1 0"}qND  
  { dyWj+N5(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q>|&u  
} ; uaghB,i'n  
/M!b3bmA  
template < typename T1, typename T2 > qQjd@J}^  
  struct result_2 $0 ]xeD0X  
  { 8uAA6h+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =Ot|d #_  
} ; L7\V^f%yCm  
} ; Rtpk_ND!  
9U&~H*Hf  
42$ pvw<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8k +^jj  
|ht:_l 8  
template < typename Func, typename aPicker > 7md,!|m  
class binder_1 M/?eDW/  
  { &~=FX e0S  
Func fn; _cvA1Q"  
aPicker pk; O]_a$U*6  
public : #1fL2nlP*E  
N_wj,yF*  
template < typename T > 8=!uQQ  
  struct result_1 UOIB}ut V  
  { W{U z#o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qofD@\-  
} ; V#X#rDfJZ  
.n[;H;  
template < typename T1, typename T2 > ;n,xu0/  
  struct result_2 mqj]=Fq*  
  { BSH2Kq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *T6*Nxs0k  
} ; ci 4K Nv;  
~aPe?{yIUa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0:I[;Q t  
sGFvSW  
template < typename T > CKI.\o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uwl_TDc>%  
  { Znw3P|>B  
  return fn(pk(t)); 8+i=u" <  
} 2nf<RE>  
template < typename T1, typename T2 > IJ]rVty  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rMWJ  
  { Gr-~&pm  
  return fn(pk(t1, t2)); ,I6li7V  
} 5'\detV_  
} ; @eJ6UML"  
Gsn$r(m{K  
p<[MU4  
一目了然不是么? ) >te|@}o  
最后实现bind <@Z`<T6  
R1$s1@3I|  
E$.fAIt  
template < typename Func, typename aPicker > s<>d& W 0=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]!q>@b  
  { 7Q^p|;~a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); brCXimG&jo  
} qxB|*P `  
gLm,;'h%u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x8w l  
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。 A(_HM qA]  
nz|6CP  
十一. phoenix e@Mg9VwDc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E+ctiVL  
nW)?cQ I  
for_each(v.begin(), v.end(), A+|bJ>q  
( 'ZJb`  
do_ EXMW,  
[ !9.k%B:  
  cout << _1 <<   " , " QJ&]4*>a  
] !YPwql(  
.while_( -- _1), 7Kf  
cout << var( " \n " ) jW]"Um-]  
) Q6)?#7<jy  
); e |K_y~  
I cASzSjYX  
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: $DXO7;#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5tyA{&Ao  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !2Gua1z!CJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D]o=I1O?  
9wlp AK  
Pbd[gKX_  
template < typename Cond, typename Actor > _@i-?Q  
class do_while )DmydyQ'  
  { }uNj#Uf  
Cond cd; ",l6-<s  
Actor act; !Q WNHL  
public : =+LIGHIt  
template < typename T > _Pno9|  
  struct result_1 xax[# Vl4  
  { 3-btaG'P  
  typedef int result_type; ic5af"/(\  
} ; uh2 F r  
L3w.<h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} idB1%?<  
;*'I&  
template < typename T > e^em^1H( %  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ny{S&f  
  { 0cSm^a  
  do vh.-9eD  
    { Zb=;\l*&  
  act(t); v4Wq0>o  
  } _CPj] m{  
  while (cd(t)); cRH(@b Xr  
  return   0 ; wo+`WnDh  
} z . Z  
} ; Mq#m;v$E  
@  R[K8  
9Nps<+K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1.M<u)1GU  
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。 m 62Zta  
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。 w[F})u]E  
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。 v-N4&9)%9  
下面就是产生这个functor的类: O}%E SAB  
s >:gL,%c  
JNY?] |=  
template < typename Actor > tmOy"mq67  
class do_while_actor *xJ]e.  
  { l9C `:g  
Actor act; gyq6LRb  
public : CuK>1_Dq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T_!F I29  
cHt4L]n8n  
template < typename Cond > kQe<a1 8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %3*|Su%uC  
} ; \?oT.z5VG&  
z Ohv>a  
w+"E{#N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w>8HS+  
最后,是那个do_ c0Bqm  
}-sh  
SOE-Kio=B  
class do_while_invoker =xDxX#3  
  { %19~9Tw  
public :  pdm(7^  
template < typename Actor > Zo-,TKgY'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @sG*u >   
  { !?_CIt$p  
  return do_while_actor < Actor > (act); akk*f+TD`  
} FAL#p$y}  
} do_; B8eZ}9X  
ZV:df 6S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]zVQL_%,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .?rs5[th*  
最后来说说怎么处理break和continue fPHV]8Ft|  
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。 0<:rp]<,  
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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