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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dkw7]9Qm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i/qTFQst _  
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, JOfV]eCL  
o /p-!  
FC>d_=V  
#g v4  
  class filler {NQo S"  
  { 49h0^;xlo:  
public : ef]B9J~h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w6zB Vi  
} ; ?U9/fl  
?[= U%sPu=  
;u!?QSvb  
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: r0\f;q  
Es8#]'Rk  
ok0X<MR!I  
|f' 8p8J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sdr.u  
#Z9L_gDp  
Ap<J'?~y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HeIS;gfUY  
G$=-,6kZO  
y-+G wa3  
@$U e$  
二. 战前分析 vDE |sT  
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。 P Jo  
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 N}Q FGX  
T\sNtdF`:  
(B#(Z=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dOXD{c  
  /* --------------------------------------------- */ x ^vt; $  
vector < int *> vp( 10 ); <r\I"z$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p:[LnL  
/* --------------------------------------------- */ '2v f|CX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !v>ew9  
/* --------------------------------------------- */ dgc&[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T33|';k  
  /* --------------------------------------------- */ u''BP.Y S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YoSQN/Z  
/* --------------------------------------------- */ @ss):FwA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +R\~3uj[7  
|63Y >U"  
Bc ^4 T1  
z`#_F}v,m/  
看了之后,我们可以思考一些问题: o)I/P<  
1._1, _2是什么? nNR:cG fG  
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。 d*-Xuv  
2._1 = 1是在做什么? =AkX4k  
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。 x_:hii?6V  
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。 nVOqn\m-  
v33T @  
J(9=T<%T  
三. 动工 ]|LgVXEpx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {ymb\$f  
yT:!%\F9  
O@,i1ha%  
YFvgz.>QE  
template < typename T > Z_itu73I  
class assignment wn84?$BGd  
  { e,Zv]Cym  
T value; v5 Y)al@  
public : Xb<)LHA~3  
assignment( const T & v) : value(v) {} gWu"91Y0>  
template < typename T2 > *l!5QG UoK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8=4^Lm  
} ; fM:80bn L+  
2OCdG  
^5x4q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n\>.T[$"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V9{B}5KC  
t2.juoI(  
pqfT\Kb>  
NG)7G   
  class holder k?-S`o%Q  
  { @:gl:mc  
public : ^[TOZXL`:  
template < typename T > *k6$   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (Y;'[.  
  { J/7 u7_  
  return assignment < T > (t); 3@HIpQM3  
} Pz {Ig  
} ; 7'UWRRsxUF  
|"\lL9CT  
4vGbG:x  
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: H%T3Pc  
)"~=7)~<^  
  static holder _1; V"g~q?@F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R `Q?J[e  
u'Pn(A@1R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jl@K!=q  
而不用手动写一个函数对象。 /Mx CvEE  
h@Dw'w  
W_D%|Ub2X  
1eF@_Y^a!  
四. 问题分析 0gi}"v  
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。 ;]u1~  
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。 ~,+[M-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {4)5]62>u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cuNq9y;[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !g/_ w  
10TSc j  
五. 问题1:一致性 bY&YSlO  
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?| 6(sfpK'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4Xr"d@2(  
 l58l  
struct holder nu(eLUU  
  { K1 6s)S'  
  // EK.c+Or,  
  template < typename T > r 3?5'S`  
T &   operator ()( const T & r) const ; ?j~8  
  { qG*_w RF  
  return (T & )r; `F@f?*s:  
} yT2vO_rH  
} ; "rf\' 9=  
GMyoSe%1/  
这样的话assignment也必须相应改动: ua!D-0  
m(h/:JZ\  
template < typename Left, typename Right > B=^2g}mgK  
class assignment Z#[>N,P  
  { v@]6<e$  
Left l; uvNnW}G4  
Right r; { <~s&EPd  
public : W *|OOa'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W>VAbm  
template < typename T2 > 0L 7@2|a0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0n7HkDo  
} ; ^M"HSewo  
n9wj[t1/  
同时,holder的operator=也需要改动: F BE @pd  
?|gGsm+  
template < typename T > $)Jc-V 6E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kKNk2!z`M  
  { 7Im}~3NJG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h^Arb=I  
} Sk!v,gx  
]Oig ..LJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d+1L5}Jn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +}`p"<'u  
,2E`:#$  
return l(rhs) = r; n,1NJKX  
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。 \qRjXadj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nqUH6(  
B/:>{2cm  
template < typename Tp > ~7KynE  
class constant_t )sMAhk|  
  { AW]("pt  
  const Tp t; IZzhJK M1V  
public : wV]sGHuF}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hVROzGZk  
template < typename T > }u38:(^`ai  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const alWx=+d  
  { R4[. n@  
  return t; MM/BJ  
} /5a$@%  
} ; U+I3P  
&8IWDx.7}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mNGb} lR  
下面就可以修改holder的operator=了 eimA *0Cq  
la!1[VeL  
template < typename T > 0W!V V=j<}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VGkW3Nt0  
  { Xd90n>4S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hCSR sk3  
} W ??;4  
2{ jtQlc  
同时也要修改assignment的operator() *8pe<:A#p  
=k[(rvU3  
template < typename T2 > ]Hv*^Bak  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ])3lH%4-  
现在代码看起来就很一致了。 oX%PsS  
9}? 5p]%  
六. 问题2:链式操作 )dUd`g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N9fUlXhR  
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。 :y<Cd[/  
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。 <S:,`v&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。 hO:)=}+H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >@q2FSMf  
VO\S>kw  
template < typename T > #! K~_DL  
struct result_1 jn5=N[hd  
  { +c~O0U1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2J>A;x_?  
} ; >=]NO'?O  
Hzk1LKsT#  
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: Wb*T   
r!-L`GUm  
template < typename T > Ugee?;]lu  
struct   ref 7.F& {:@_  
  { W! 5Blo  
typedef T & reference; )%nt61P\W  
} ; 1.u gXD  
template < typename T > FW6E)df  
struct   ref < T &> f%(e,KgW=  
  { \?p9qR;"4  
typedef T & reference; PLY-,Q&'  
} ; mt&JgA/  
*/fs.G:P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v/4X[6(  
E Ni%ge'":  
template < typename T > ijR*5#5h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bb0{-T)1  
  { ?U2g8D nFY  
  return l(t) = r(t); cfO^CC  
} )f_"`FH0d  
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。 k[^}ld[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fmT3Afl5c  
3n=O8Fp  
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 !W6    
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *N&^bF"SF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Yg:74; .  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }f0^9(  
最后的布局是: b;t}7.V'%  
                Add gE]a*TOZk  
              /   \ XV0<pV>  
            Divide   5 &*?!*+!,i  
            /   \ ` wsMybe#  
          _1     3 tpy :o(H  
似乎一切都解决了?不。 ES2d9/]p-  
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。 ^b/q|(Nu&  
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。 V!aC#^  
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: VG*=)8{  
[fJFH^&?hr  
template < typename Right > VS@rM<K{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 85d7IB{28  
Right & rt) const pCud` :o"  
  { ZLFdnC@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J{'zkR?Lr  
} $=6kh+n@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EJSgTtp 2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 E6KBpQcd[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5{x[EXE'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  +T8XX@#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 #Z3I%bkw H  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 9zM4D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @bVh?T0~F,  
";!1(xZr  
template < class Action > hG0lR.:  
class picker : public Action 4OESsN$O  
  { 8^ZM U{  
public : 3=eGS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +'6ea+$  
  // all the operator overloaded dA!f v`,6-  
} ; ', xs Ugk  
}od7YL  
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。 Z ysUz  
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: ]ge^J3az$u  
:_[cT,3  
template < typename Right > '| Q*~Lh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5a/ A_..+I  
  { AFF>r#e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }5c'ui!3H  
} eVNBhR}HS  
t1_y1!u Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =dw*B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;@;ie8H  
W0,"V'C  
template < typename T >   struct picker_maker (H|d3  
  { Ia>th\_&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9!/1F !  
} ; l`w|o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tS.b5$Q  
  { DB?PS^-2  
typedef picker < T > result; j9 &AMg  
} ; o\V4qekk  
Gpp}Jpj   
下面总的结构就有了: 22(]x}`  
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。 ~a0}  
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。 d'@H@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #(wz l  
至此链式操作完美实现。 #Ew eG^!#  
?+JxQlVDt-  
EO!cv,[a  
七. 问题3 Js2_&?}3f  
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。 ~}9H<K3V  
KV&_^xSoh|  
template < typename T1, typename T2 > v lnUN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $;j6 *,H  
  { LYo7?rp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oDiv9 jm  
} lNp:2P  
kQiW5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V?=zuB?'  
dCJR,},\f  
template < typename T1, typename T2 > >71w #K  
struct result_2 c3 ]^f6)?  
  { dZ81\jdYv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hI#M {cz  
} ; 5^qp&  
\kRJUX! s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? TKutO0  
这个差事就留给了holder自己。 {_gj>n(1  
    G5@fqh6ws  
T%vbD*nt.  
template < int Order > Ku,A}5-6  
class holder; 9%'HB\A  
template <> N`GwL aF  
class holder < 1 > &=t(NI$  
  { s*U&[7P  
public : 4!RI2?4V  
template < typename T > rVW'KN  
  struct result_1 |4*2xDcl  
  { v7I*W/  
  typedef T & result; -2u+m  
} ; ,rPyXS9Sa{  
template < typename T1, typename T2 > OL+40J  
  struct result_2 4Tw1gas.  
  { 1|$Rzt%ge  
  typedef T1 & result; \$Qm2XKrK  
} ; g. VIe  
template < typename T > #)eJz1~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tg`!svL!  
  { 2Mi;}J1C{  
  return (T & )r; z:,!yU c  
} > <[.  
template < typename T1, typename T2 > r*xw\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?4||L8j2^  
  { <(lSNGv5N  
  return (T1 & )r1; ?mUu(D:7D  
} 5'[X&r %#  
} ; u\;dU nr  
q2pao?aa  
template <> y:Ab5/bHy  
class holder < 2 > C3h!?5  
  { t# {>y1[29  
public : !d@`r1t  
template < typename T > )/^$JYz  
  struct result_1 &x5ZEe4  
  { 'aWZ#GS*  
  typedef T & result; oYM3$.{E  
} ; fmN)~-DV9`  
template < typename T1, typename T2 > &_^<B7aC'k  
  struct result_2 rNO;yL4)ey  
  { [gY__  
  typedef T2 & result; UR=s{nFd  
} ; 'GoeVq  
template < typename T > *N+aZV}`Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q%&7J<   
  { _cs9R%  
  return (T & )r; \r9%;?f  
} W,J,h6{F  
template < typename T1, typename T2 > k.Nu(j"z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i^KYZ4/%  
  { %dR./{txT  
  return (T2 & )r2; wLSYzz  
} -$ft `Ih  
} ; [\F,\  
Ox'.sq4  
P!ICno6[e  
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> >。 . +?lID  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <LZvh8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mR@Xt#  
n?tAa|_  
return l(i, j) = r(i, j); Y%9F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rq?x]`u   
 n(1" 6  
  return ( int & )i; &4FdA|9T  
  return ( int & )j; &3?yg61Ag  
最后执行i = j; sYgnH:t X  
可见,参数被正确的选择了。 )5OU!c  
1dO8[5uM7a  
4!qDG+m  
qnRzs  
!r <|F  
八. 中期总结 Qq`\C0RZ  
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: /)|y+<E]}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :.Sc[UI0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kl9z;(6p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k| o,gcU  
![tI(TPq  
v[ '5X  
JwczE9~o  
?@(H. D6'v  
uK5Px!  
九. 简化 hj1 jY  
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。 :W.(,65c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :wAB"TCt0  
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: I\23as0q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ufPQ~,.  
  +-*/&|^等 TZ2f-KI  
2. 返回引用。 B6o AW,3  
  =,各种复合赋值等 OK}"|:hrd  
3. 返回固定类型。 F# wa)XH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z+I-3v  
4. 原样返回。 b1o(CG(}*  
  operator, !Esiq<Yh  
5. 返回解引用的类型。 dY.uOafr  
  operator*(单目) KJfyh=AD(  
6. 返回地址。 {`Z)'G\`  
  operator&(单目) NBYE#Uih  
7. 下表访问返回类型。 ^ I YN"yX_  
  operator[] dp+Y?ufr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6f>HE'N  
  operator<<和operator>> `yXy T^  
}VRo:sJb  
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。 5i?U-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0=DawJ9  
<H/H@xQ8G  
template < typename Left > @=c='V]  
struct value_return Nb1lawC  
  { ')V5hKb^  
template < typename T > /K<Nlxcm  
  struct result_1 _C\b,D}p  
  { Of=z!|l2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OHo0W)XUU  
} ; s q KkTG3  
{IvCe0`  
template < typename T1, typename T2 > R[;Z<K\Nn?  
  struct result_2 "kC>EtaX  
  { 5 S& >9l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y;jyfc$ `  
} ; { Se93o  
} ; .Dmvgi]  
Vp$ckr  
-( G2@NG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !c7Od )]  
D>Z_N?iR  
下面我们来剥离functor中的operator() =I1@O9}+i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jp]JF h;3  
d6VKUAk'7>  
return l(t) op r(t) V'$ eun  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4J1Q])G9  
return op l(t) fZO /HzX  
return op l(t1, t2) *79<ypKG$  
return l(t) op E=d[pI,e  
return l(t1, t2) op 2LdV=ifq2S  
return l(t)[r(t)] ^l,Jbt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n6}1{\  
Zn/ /u<D  
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: t}nRWo  
单目: return f(l(t), r(t)); ;Z*RCuwg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \ck3y]a[  
双目: return f(l(t)); LzfLCGA^  
return f(l(t1, t2)); =`U[{3A_  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cu]X &l  
n'H\*9t  
struct meta_divide L%"Mp(gZ  
  { C@-JH\{\T#  
template < typename T1, typename T2 > Yy}aQF#M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k*Kq:$9"  
  { ajAEGD2Zq  
  return t1 / t2; r.GjM#X  
} wF(FV4#gs  
} ; BR=Yte /  
)".gjW8{#L  
这个工作可以让宏来做: Mx }(w\\T  
:U s-^zVr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x@~V975Y  
template < typename T1, typename T2 > \ [~3p+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *)1,W+A5L  
以后可以直接用 {IVqV6:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b/EvcN8 }  
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 )+G(4eIT  
(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。。。) Q7\Ax0  
jDoWSYu4tY  
%WNy=V9txp  
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 oKac~}_KL  
^cNP ?7g7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `@&qf}`  
class unary_op : public Rettype N%a[Y  
  { lVdExR>H  
    Left l; QEPmuG  
public : L0Cf@~k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /iK )tl|X  
G-qxQD1wK  
template < typename T > ) l)5^7=W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jd{J3s '%  
      { ]~P?  
      return FuncType::execute(l(t)); @lX)dY  
    } OL>/FOH:Fx  
'54@-}D  
    template < typename T1, typename T2 > f { ueI<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  0c{N)  
      { Km?i{TW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ICi- iX  
    } DF~w20+  
} ; NXx}KF c  
/_O-m8+ 4m  
TaC)N  
同样还可以申明一个binary_op rcK*",>  
ihnM`TpMJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (_T&2%  
class binary_op : public Rettype u-Vnmig9  
  { ivm.ng[  
    Left l; A9#2.5  
Right r; t*x;{{jL#(  
public : %(E6ADB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +[F8>9o&  
s{/nO)  
template < typename T > {^qc`oF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Eq?o /'e  
      { fTeo,N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )Mok$  
    } EW`3h9v~  
!|!V}O  
    template < typename T1, typename T2 > $`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >C i=H(8vN  
      { uO6_lOT9n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S8y4 p0mV  
    } im' 0^  
} ; Ov9.qNT  
NF.SGga  
"*0 szz'  
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 $=bN=hE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pUmB h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u4 "+u"{d  
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。 itP_Vxo/H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^uj+d"a)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ':,LZ A8A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @l?%]%v|  
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) 34U~7P r9  
下面是修改过的unary_op zumRbrz  
M3Z yf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6k[u0b`  
class unary_op NOx| #  
  { TwH(47|?Nt  
Left l; ,9rT|:N  
  1/i|  
public : K.%E=^~q  
:J"e{|g',  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HCu1vjU(]  
UYPBKf]A9  
template < typename T > MMf6QxYf  
  struct result_1 z TK  
  { <.<Nw6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >GcFk&x  
} ; x6,RW],FGR  
V7^?jck  
template < typename T1, typename T2 > NE! Xt<A  
  struct result_2 h{m]n!  
  { pM=vW{"I/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2::T,Z  
} ; @iaN@`5I6s  
N>~*Jp2;  
template < typename T1, typename T2 > fSTEZH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nuQ"\ G  
  { KDhHp^IXQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =19]a  
} "P|G^*"~2  
d0xV<{,-  
template < typename T > @@5u{K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o{ (v  
  { d. a>(G  
  return OpClass::execute(lt(t)); WULj@ds\~  
} $^l=#tV  
bcZuV5F&  
} ; F ^\v`l,  
Bj2rA.M  
?{[H+hzz0  
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 wO"Q{oi+  
好啦,现在才真正完美了。 n`hSn41A  
现在在picker里面就可以这么添加了: H5 -I}z  
|gaZq!l  
template < typename Right > zL|^5p`K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &Jn%2[;  
  { ]_Qc}pMF&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YlA=? X  
} Bm?Ku7}.  
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。 9qPP{K,Pq2  
+]{X-R  
C }[u[)  
ir m8z|N-  
6->b(B V $  
十. bind ,lUo@+  
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。 J]N}8 0  
先来分析一下一段例子 qdm!]w.G5  
r=k}EP&<  
 WsoB!m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Mqpo S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (tz! "K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x4. #_o&  
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。 $~-j-0 \m  
我们来写个简单的。 yTEuf@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7KEGTKfW  
对于函数对象类的版本: I2 Kb.`'!  
nMnc&8r  
template < typename Func > 9xz`V1mIL  
struct functor_trait D^u{zZy@e  
  { FlZ]R  
typedef typename Func::result_type result_type; 2.[qcs3zl  
} ; spI{d!c  
对于无参数函数的版本: m&\Gz*)3  
E,X,RM~ +D  
template < typename Ret > p-}:7CXP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4S=lO?\"A  
  { #Z.JOwi  
typedef Ret result_type; RS1oPY  
} ; =f["M=)ZJ  
对于单参数函数的版本: ,t[D1KZt  
5|b/G  
template < typename Ret, typename V1 > w.3R1}R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \<8!b {F  
  { ?BRL;(x  
typedef Ret result_type; (UM+?]Qwy  
} ; #i,O "`4  
对于双参数函数的版本: v:>P;\]r9M  
8 2qe|XD4p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f6#H@ X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p<jr&zVEc>  
  { UOu&sg*o2B  
typedef Ret result_type; OU+*@2")t  
} ; }lY-_y  
等等。。。 jHzy1P{?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &qC>*X.  
E% 'DIs  
template < typename Func > yx-"YV}5  
struct func_return {\e}43^9N  
  { G9i#_  
template < typename T >  l gC  
  struct result_1 |( V3  
  { -bE|FFU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >"[u.1J_'I  
} ; YU`{  
YszhoHYh  
template < typename T1, typename T2 > :Ls36E8f=  
  struct result_2 BpCSf.zZ  
  { 5J;c;PF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'UyL%h;nJ  
} ; n*1UNQp@]O  
} ; 4D13K.h`O  
Px8E~X<@  
BCbW;w8aI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /[s$A?  
u"%fz8v  
template < typename Func, typename aPicker > )\(pDn$W  
class binder_1 G$j8I~E@  
  { *G^]j )/  
Func fn; *+AP}\p0F  
aPicker pk; \ C^D2Z6  
public : ka*UyW}  
yV. P.Q  
template < typename T > . ~<+  
  struct result_1 5"Yw$DB9  
  { g9XtE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .EcMn  
} ; |2# Ro*  
u;!Rv E8N  
template < typename T1, typename T2 > `+uXL9mo  
  struct result_2 Ua]zTMI  
  { sF$m?/Kt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D4\I;M^  
} ; :q=OW1^k^  
4Q>F4 v`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -%.V0=G(Z  
iH>djGhTh  
template < typename T > U*@_T3N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \a!<^|C&  
  { 9E^p i LA  
  return fn(pk(t)); Ba6xkEd  
} UU/|s>F  
template < typename T1, typename T2 > 4pqZ!@45|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  AMdS+(J  
  { hs4r5[  
  return fn(pk(t1, t2)); *C BCQp[$  
} 7h2bL6Y88  
} ; <c#[.{A}s  
zCrcCr  
YO,ldsSz|r  
一目了然不是么? W}RR_Gu  
最后实现bind *QG;KJ%  
s<b7/;w'  
6,PL zZ5  
template < typename Func, typename aPicker > 3[0:,^a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ei-OuDM;)  
  { (XJQ$n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u W T[6R  
} .Dm{mV@*T  
5*$Zfuf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2e"}5b5  
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。 _HsvF[\[  
sYpogFfV  
十一. phoenix [w f12P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [78 .%b'  
%*OJRL`  
for_each(v.begin(), v.end(), ,)1e+EnV&  
( 1*h7L<#|mQ  
do_  6qlr+f  
[ `t6L'%\  
  cout << _1 <<   " , " ]Ho`*$dD  
] }3 }=tN5  
.while_( -- _1), ([~`{,sv  
cout << var( " \n " ) c29Z1Zs2)  
) YqgW8 EM  
); k6BgY|0gC  
R`q!~8u  
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: Oe`t!&v  
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 <Tf;p8#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qS al~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )v~]lk,o  
-e>)yM `i  
Z"Oa5V6[A  
template < typename Cond, typename Actor > Hea<!zPH  
class do_while hT"K}d;X  
  { E6M: ^p*<  
Cond cd; _ GSw\r  
Actor act; N/BU%c ph+  
public : gN~y6c:N  
template < typename T > WKsx|a]U  
  struct result_1 P hu| hx<  
  { n bk(F D6  
  typedef int result_type; [[Z>(d$8  
} ; TzGm562o%  
U.OX*-Cd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +`-a*U94  
/MH@>C _  
template < typename T > Z"X*FzFo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8 -A7  
  { VsEAo  
  do u(702S4  
    { gH3kX<e  
  act(t); L0tKIpk  
  } NCt sx /C  
  while (cd(t)); Xf9%A2 iB  
  return   0 ; ()?co<@(l  
} rrYp^xLa`  
} ; P qLqF5`S  
;NE/!!  
&Q>'U6"%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nD\os[ 3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [dlH t;S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .N&}<T[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _9|@nUD  
下面就是产生这个functor的类: G6{A[O[  
RI3{>|*  
;bX ~4O&v+  
template < typename Actor > shIi,!bZ  
class do_while_actor #%b()I_([  
  { XS 8~jBjx  
Actor act; j9'XZq}  
public : yMl'1W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )OC[;>F7  
3z92Gy5cr  
template < typename Cond > % T\N@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sA-W^*+  
} ; k^c=y<I  
es+_]:7B9  
B@inH]wq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z.&% >%TPP  
最后,是那个do_ N09+idg  
Mk/!,N<h#  
h./vTNMc  
class do_while_invoker )=nPM`Jn.  
  { !r obau7  
public : /(ju  
template < typename Actor > +WN>9V0H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '. Hp*9R  
  { }, &,Dt  
  return do_while_actor < Actor > (act); vx}Z  
} Ej09RO"pB  
} do_; 5|G3t`$pa  
:;q_f+U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .y9rM{h}b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fhIj+/{_O  
最后来说说怎么处理break和continue }lUpC}aq_  
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。 XqS*;Zj0  
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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