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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *_"u)<J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {G*OR,HN  
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, j?-R]^-5  
!d8A  
B+"g2Y  
9M'DC^x*T  
  class filler 9/kXc4  
  { ;^3$kF  
public : ; )llt G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +pp9d-n  
} ; CVQB"L  
_kN*e:t  
W&C-/O,m  
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: Gx'TkU=  
Z0* %Rq  
3ZojE ux`  
<kbyZXV@K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Cv^`&\[SW+  
;`UecLb#  
Yb:pAzw6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :(p )1=I  
r}W2Ak\  
8\Hr5FqB(  
wC` R>)  
二. 战前分析 1mH\k5xu  
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。 SlaDt  
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 CDdkoajBa  
-^SA8y  
|/T43ADW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?KP}#>Ba@  
  /* --------------------------------------------- */ >|*yh~  
vector < int *> vp( 10 ); 'jjb[{g^}}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $$1qF"GF  
/* --------------------------------------------- */ gQouOjfP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RiR:69xwR*  
/* --------------------------------------------- */ e;ty!)]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >EP(~G3u  
  /* --------------------------------------------- */ 4["&O=:d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -JV~[-,  
/* --------------------------------------------- */ p]ivf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GEe`ZhG,  
J/W{/E>;  
VQxpN 1  
vAi$ [p*im  
看了之后,我们可以思考一些问题: *>."V5{;S  
1._1, _2是什么? ax|1b`XUr"  
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。 k;Fh4Hv  
2._1 = 1是在做什么? \40 YGFO  
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。 &.N $  
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。 r;m`9,RW  
|vILp/"9=W  
%*W<vu>H  
三. 动工 50~K,Jx6B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^gYD*K!*  
CxF-Z7 '  
~cqryr9  
P Sx304  
template < typename T > g/Wh,f3  
class assignment i::\Z$L";i  
  { n&Yk<  
T value; ]Pc^#=(R0  
public : io%')0p5q  
assignment( const T & v) : value(v) {} IL!=mZ>2O  
template < typename T2 > h(' )"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t"AzI8O  
} ; } !s!;BOx  
DQXS$uBT  
:c]`D>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n(vDytrj;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1HR~ G9  
,k0r  
N_DT7  
ZafboqsDL  
  class holder +R.N%_  
  { MI#mAg<  
public : 5VE2@Fn}  
template < typename T > w4:\N U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =f7r69I"  
  { {nMAm/kyj  
  return assignment < T > (t); Es'Um,ku  
} XFqJ 'R  
} ; =A!S/;z>  
[L~@uAMw:  
K%j&/T j1  
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: vO@s$qi  
& >JDPB?5  
  static holder _1; :k,Q,B.I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .tXtcf/  
{}Ejt:rKN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t?)pl2!A  
而不用手动写一个函数对象。 [=%YV# O  
l{WjDed  
xN"Z1n7t  
\nvAa_,  
四. 问题分析 :@3Wg3N  
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。 b1`r!B,  
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。 Rf"Mr:^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e}{U7xQm1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $t =O:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y)I8eU{Wl(  
KeBQH8A1N  
五. 问题1:一致性 *nTU# U  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -9Ws=r0R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &h~aChJ  
MXvXVhCU  
struct holder ;%!m<S|%k  
  { [rY T  
  // XvGA|Ekf<  
  template < typename T > RW7(r/C  
T &   operator ()( const T & r) const 7C,T&g 1:  
  { @y|_d  
  return (T & )r; -X1X)0v$  
} n!ok?=(kQ  
} ; SZ!=`a]  
[`_io>*g  
这样的话assignment也必须相应改动: :+&AY2`  
@R2at  
template < typename Left, typename Right > 4Yjx{5QSAG  
class assignment y2yKm1<Ru<  
  { "^CXY3v  
Left l; bE\,}DTy  
Right r; +: Ge_-  
public : 6[dur'x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,^s  
template < typename T2 > )R)a@op  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 40P) 4w  
} ; 4FMF|U  
6`H.%zM  
同时,holder的operator=也需要改动: xi'>mIT  
^4$ 'KIq  
template < typename T > cPF<D$B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;[0&G6g  
  { C2F0tr|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~oD8Rnf  
} SW?p?<  
E l&h;N   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .p6+l!"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9s$U%F6}  
& eZfQ27$  
return l(rhs) = r; 1cJsj  
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。 o|8`>!hF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t}p@:'  
HK=[U9 o?  
template < typename Tp > NX6nQ  
class constant_t ^y_fRP~  
  { `sHuM*  
  const Tp t; +V(5w`qx  
public : I=Zx"'Um  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i76 Yo5  
template < typename T > -pb&-@Hul  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %!j:fJ()  
  { #;tT8[Ewuw  
  return t; woOy*)@  
} z4U9n'{  
} ; %}Q&1P=  
}=}>9DS M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ">jwh.  
下面就可以修改holder的operator=了 %Kb9tHg  
L\aBc}  
template < typename T > v:_B kHN'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l:(Rb-Wy  
  { iZ,YxN<R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6tjcAsV  
} :os z  
!dcwq;Ea  
同时也要修改assignment的operator() p9ZXbAJ{  
7S^""*Q^  
template < typename T2 > c'fSu;1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1&)_(|p[C  
现在代码看起来就很一致了。 ||B;o-  
A2H4k|8  
六. 问题2:链式操作 g[z.*y/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  -7]Xjb5  
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。 )9nElb2  
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。 bha?eN  
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。 f^<6`Aeq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vwGeD|Fb5  
hsLzj\)6  
template < typename T > hP@(6X,"  
struct result_1 sKaE-sbJY  
  { b3$k9dmxV+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T3&`<%,f  
} ; UHO_Z  
E_ucab-Fi  
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: ;&;W T  
Ze^jG-SL$9  
template < typename T > q }C+tn"\  
struct   ref GR4?BuY,  
  { H^%.=kf  
typedef T & reference; -`c :}m  
} ; 6)gd^{  
template < typename T > q!,zq  
struct   ref < T &> T)CzK<LbR  
  { K`:=]Z8  
typedef T & reference; <I*x0BM=  
} ; xl4=++pu)  
QP I+y8N=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WgR4Ix^L#  
*<V^2z$y_  
template < typename T >  3yS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ni CE\B~  
  { 4g _"ku  
  return l(t) = r(t); ``Q 2P%  
} 7YIK9edP  
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。 @$@mqHI}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %,*$D} H  
{==pZpyyh  
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 =(r* 5vd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $6f\uuTU2"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D$k8^Vs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,\PVC@xJ  
最后的布局是: +*nGp5=^GE  
                Add @!tVr3;N$  
              /   \ 9L eNe}9v  
            Divide   5 v[k5.\No  
            /   \ m@xi0t  
          _1     3 PFSLyV*  
似乎一切都解决了?不。 W=}Okq)x9I  
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。 /!FWuRe^  
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。 *=F(KZ  
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: B33$ u3d  
*tQk;'/A]  
template < typename Right > cSP*f0n,eo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y7u^zH6wj  
Right & rt) const 9|r* pK[  
  { ilLBCS}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _uxPx21g}  
} mPZGA\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3C>qh{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。 JHV)ZOO  
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&{yc*%  
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。 A]`:VC=IU  
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} HFs0<L  
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? <_S@6 ?  
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: |lQ;ALH!  
KJhN J  
template < class Action > XH4d<?qu  
class picker : public Action &&8'0 .M{  
  { M7}Q=q\9  
public : |!z2oO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cL7g}$W $  
  // all the operator overloaded aC=['a>)  
} ; _cqy`p@"  
}6zbT-i  
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。 %FkLQ+v/<  
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: Xh3;   
.#6MQJ]OH  
template < typename Right > RNJ FSD.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Va<H U:<  
  { jRZ%}KX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )6oGF>o>  
} 5a`%)K  
|WQ9a' '  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O_,O,1  
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。 U..<iNQE5  
".2K9j7$  
template < typename T >   struct picker_maker f_mhD dq  
  { .QWhK|(.!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =jAFgwP\  
} ; lP<I|O=z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6 DF  
  { Rs;15@t@  
typedef picker < T > result; -e-e9uP  
} ; E0f{iO;}  
xN->cA$A  
下面总的结构就有了: fZryG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :J_oj:0r"f  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Pi6C/$ K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )$M,Ul  
至此链式操作完美实现。 F3E[wdT  
JNU/`JN9f  
T|4snU2M  
七. 问题3 |hzT;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,{}#8r`+*  
/I{R23o  
template < typename T1, typename T2 > E)p9eU[#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sa-9$},z4  
  { }6m?d!m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v"6 \=@  
} 5 9 2;W-y  
rGwIcx(%  
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: >l1 r,/\\  
x"B' zP  
template < typename T1, typename T2 > Utl t<  
struct result_2 loOOmHhJ&  
  { P_4DGW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L ubrn"128  
} ; cnNOZ$)  
v"lf-c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gT52G?-  
这个差事就留给了holder自己。 b{[*N  
    `iixq9xi  
F@W*\3)  
template < int Order > 7nE"F!d+0  
class holder; Epjff@ 7A  
template <> #gZ|T M/h  
class holder < 1 > mV\$q@sII  
  { 8n)WW$  
public : wT_^'i*@I  
template < typename T > C8b''9t.  
  struct result_1 c[(Pg%  
  { MK$Jj "  
  typedef T & result; LsTffIP  
} ; R,0Oq5  
template < typename T1, typename T2 > 05e>\}{0  
  struct result_2 pdz'!I  
  { J\`^:tcG  
  typedef T1 & result; 8C&x MA^  
} ; ZXXiL#^  
template < typename T > HtBF=Boq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aC\4}i<  
  { Ie_I7YJ  
  return (T & )r; 4<gJ2a3  
} %v=!'?VT  
template < typename T1, typename T2 > F @SG((`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o0Gx%99'  
  { h}Ygb-uZ  
  return (T1 & )r1; d<T%`:s<  
} gA:TL{X0  
} ; ^#SBpLw  
K8Zt:yP  
template <> 3wt  
class holder < 2 > f1cl';  
  { uw_?O[ZA[  
public : F=Y S^  
template < typename T > .h8M  
  struct result_1 d6b.zP  
  { i^g~~h F  
  typedef T & result; Yn<)k_kp  
} ; /$`;r2LG  
template < typename T1, typename T2 > r%-n*_?.s  
  struct result_2 Auac>')&Q  
  { YmDn+VIg  
  typedef T2 & result; ]P3[.$z  
} ; <Jwo?[a  
template < typename T > L8P 36]>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uPU#c\  
  { d]7*mzw^j  
  return (T & )r; >d%VDjk .  
} Gpu_=9vzv  
template < typename T1, typename T2 > _Ex?Xk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] 09yy  
  { 2Ow<`[7  
  return (T2 & )r2; a<p %hY3  
} +Jq`$+%C  
} ; !; WbOnLP  
cjT[P"5$  
sp{j!NSL  
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> >。 7^wE$7hS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2f{kBD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;&mxqY8`'  
;,`]O!G:P  
return l(i, j) = r(i, j); s`vSt* ]K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ITvHD-,\  
-tP.S1D  
  return ( int & )i; .0 X$rX=  
  return ( int & )j; lC{L6&T  
最后执行i = j; 04\Ta  
可见,参数被正确的选择了。 ..$>7y}  
a7 )@BzF#  
R0IF'  
Zd XKI{b  
nKu(XgFv  
八. 中期总结 %8<2>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  ;MZbL)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p">WK<N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {X]9^=O"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .EzSSU7n)  
6o(lObfo  
o16~l]Z|f  
c}cG<F  
*-7fa0<  
i-"<[*ePd  
九. 简化 F*!gzKZ"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \7DCwu[0M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hU+#S(t>b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !qS05  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +{^'i P  
  +-*/&|^等 %IU4\ZY>  
2. 返回引用。 5~yQ>h  
  =,各种复合赋值等 d'q&Lq  
3. 返回固定类型。 `\e'K56W6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w3d\0ub  
4. 原样返回。 X&,N}9>B  
  operator, v?{vg?vI  
5. 返回解引用的类型。 7YD\ !2b  
  operator*(单目) ku-cn2M/  
6. 返回地址。 <>?^4NC<M  
  operator&(单目) oE5;|x3  
7. 下表访问返回类型。 . Nk6  
  operator[] BiE$mM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *Ji9%IA  
  operator<<和operator>> ]%||KC!O  
kp.|gzA6  
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。 Uv'uqt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~Ji>[#W K  
@21u I{  
template < typename Left > Cl{{H]QngX  
struct value_return KG-UW  
  { I,w^ ?o  
template < typename T > dkETM,  
  struct result_1 i >J:W"W   
  { DWdLA~'t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6\XP|n-0+0  
} ; WEps.]s  
}il%AAI9}r  
template < typename T1, typename T2 > cS5w +`,L  
  struct result_2 ^`/V i  
  { Lq%[A*`^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .^BWR  
} ; uH= Gt^_  
} ; \2(MpB\_6!  
Fr<Pe&dn  
0:HC;J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <kROH0+  
rx{#+ iw  
下面我们来剥离functor中的operator() 1RURZoL  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  ?DJuQFv  
+<H !3sW  
return l(t) op r(t) YdPlN];[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vW9^hbdx  
return op l(t) W;5N04ko  
return op l(t1, t2) TjT](?'o  
return l(t) op  I8:"h  
return l(t1, t2) op VN?<[#ij  
return l(t)[r(t)] $B*qNYpPy.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HH+TjX/b  
Qb@BV&^y&  
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: B>1M$3`E  
单目: return f(l(t), r(t)); 0H; "5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R,uJK)m  
双目: return f(l(t)); Wnb)*pPP  
return f(l(t1, t2)); < JGYr 4V  
下面就是f的实现,以operator/为例 pVdhj^n  
kWI]fZ_n  
struct meta_divide Qh/lT$g  
  { TeOFAIU  
template < typename T1, typename T2 > FW/6{tm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1a \=0=[  
  { M_yZR^;^-  
  return t1 / t2; {c.}fyN  
} 6ch@Be5*  
} ; FLw[Mg:L  
AsV8k _qZL  
这个工作可以让宏来做: GcPB'`!M  
L!`*R)I45  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }ZxW"5oq  
template < typename T1, typename T2 > \ jc3ExOH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |L*6x S[  
以后可以直接用 Kw)C{L5a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w;@`Yi.WQ  
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 goG] WGVr  
(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。。。) 77)OW $G  
44z=m MR<  
?U7&R%Lh`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <t% Ao,"  
AEBw#v!,o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t201ud2$  
class unary_op : public Rettype ,"4X&>_f  
  { LPtx|Sx![  
    Left l; +# m   
public : F[Qsv54  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C6Um6 X9/i  
ZS07_6.~  
template < typename T > Rt*-#`I $  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b#bO=T$e-  
      { 89 _&X[X  
      return FuncType::execute(l(t)); #MmmwPB_  
    } J$o[$G_Z  
1',+&2)oj  
    template < typename T1, typename T2 > k i~Raa/e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ":5~L9&G  
      { VKl~oFKXJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1 8l~4"|fk  
    } fSm?27_  
} ; F>hVrUD8  
',v0vyO8  
1aXIhk4  
同样还可以申明一个binary_op #$9U=^Z[  
Cf8R2(-4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?#');`  
class binary_op : public Rettype oZ|{J  
  { hfVzzVX:  
    Left l; bYRQI=gW':  
Right r; FuRn%)DA5  
public : >rQ)|W=i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [C*X k{e  
G>?x-!9qcH  
template < typename T >  F<XD^sO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Vb=4B{~  
      { SV$ASs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); < :S?t2C  
    } GcU(:V2o  
zXA= se0U  
    template < typename T1, typename T2 > [bQ8A(u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^+YGSg7  
      { (]GY.(F{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3M5=@Fwkr  
    } ?L.p9o-S0  
} ; Av\ 0GqF  
HvL9;^!  
*>R/(Q  
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 @idp8J [td  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O>{t}6o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8DmX4*  
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。 I=Lj_UF4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ln_EL?V  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Nc^b8& 2J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )Q N=>J  
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) DXw9@b  
下面是修改过的unary_op }sm56}_  
3n=cw2FG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > et7T)(k0  
class unary_op 4%Wn}@  
  { G=0}IPfp  
Left l; +b:h5,  
  M 2U@gC|{  
public : 9fk\Ay1P  
wLg:YM"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c"_H%x<[  
+RKE|*y  
template < typename T > o Q!g!xz  
  struct result_1 d%"@#bB  
  { {yl/T:Bh&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `~s,W.Eu4  
} ; =Am*$wGI  
D6 @4  
template < typename T1, typename T2 > 7{6cLYl  
  struct result_2 L< nkI  
  { A+Pm "|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :7AauoI  
} ; mqfEs0~I  
=iQ`F$M  
template < typename T1, typename T2 > hwb(W?*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p{pzOMi6  
  { q=L* 99S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LKwUpu!  
} AfbA.-  
_S7M5{U_  
template < typename T > ` TVcI\W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j,V$vKP  
  { Yk*57&QI  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0OoO cc  
} DG%%]  
2ucsTh@  
} ; APOU&Wd  
`cTsS  
A0 w `o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (2a "W`  
好啦,现在才真正完美了。 bm]dz;ljh  
现在在picker里面就可以这么添加了: qCFXaj   
q?'gwH37  
template < typename Right > 6 GevO3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YnL?t-$Gg  
  { F7PZV+\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oKqFZ,m[  
} vd X~E97  
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。 , $F0D  
X +  
pkMON}"mj  
I3y4O^?  
'V1 -iJj9  
十. bind UHDI9>G~,  
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。 u:>3j,Cs  
先来分析一下一段例子 yqc(32rF!  
$oBZe>s .  
as47eZ0\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #K~j9DuR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XQoT},C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?9ho|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^T J   
我们来写个简单的。 OU964vv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2\8\D^   
对于函数对象类的版本: W;9X*I8f8  
_=M'KCL*)  
template < typename Func > B0SmE_u_N  
struct functor_trait 2*;Y%NcP[  
  { ~m=%a  
typedef typename Func::result_type result_type; blkJm9]v  
} ; ~0$F V  
对于无参数函数的版本: >WS& w;G  
.L|ax).D  
template < typename Ret > bB :X<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T1]X   
  { D{d$L9.  
typedef Ret result_type; Br$PL&e~  
} ; >u[1v  
对于单参数函数的版本: 1X}Tp\e  
l,2z5p  
template < typename Ret, typename V1 > sN) .Jo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %H~gN9Vn#@  
  { NjyIwo0  
typedef Ret result_type; -ZON']|<}k  
} ; ]<?)(xz  
对于双参数函数的版本: ~F6gF7]z  
%hb5C 4q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RL)3k8pk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {!?RG\EYN  
  { pNWp3+a'  
typedef Ret result_type; IbaL.t\>  
} ; *w,gi.Y3  
等等。。。 CXFAb1m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oVsazYJ|?  
,(=]6V  
template < typename Func > d iLl>z  
struct func_return \)]2Uh|  
  { io'Ovhf:  
template < typename T > Bx!` UdRn  
  struct result_1 ABDUp:  
  { [1MEA;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YU,:3{9,  
} ; BT#g?=n#`  
}f'1x%RS^  
template < typename T1, typename T2 > j}*+-.YF  
  struct result_2 JB_`lefW,'  
  { @h,$&=HY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~8{3Fc0  
} ; !Qzp!k9d  
} ; /j@r~mt/pA  
O; sQPG,v  
[k}\{i>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }]?G"f t K  
gQDK?aQX  
template < typename Func, typename aPicker > X1dG'PQ  
class binder_1 GP'Y!cl  
  { :vT%5CQ  
Func fn; 3) 0~:  
aPicker pk; D.!7jA#  
public : 04d$_1:}a  
EC&,0i4n:  
template < typename T > 4T E ?mh}  
  struct result_1 9r#{s Y  
  { _?c.3+;s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r2'rf pQ  
} ; eF1%5;" W  
XOU$3+8q5  
template < typename T1, typename T2 > Q0_W<+`  
  struct result_2 =lD]sk  
  { 34:EpZO@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0M98y!A 5^  
} ; a $%[!vF  
0Wm-` ZA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S$WM&9U   
gXJ^o;R>M  
template < typename T > Af<>O$$6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J,Ap9HJt  
  { GA}^Rh`T-  
  return fn(pk(t)); wm71,R1  
} J@iN':l-  
template < typename T1, typename T2 > 3Q)>gh*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nWu4HFi  
  { elgQcJ99  
  return fn(pk(t1, t2)); j@!}r|-T  
} A,)ELVk1F  
} ; EPRs%(w`  
w\*/(E<:  
FJ"9Hs2  
一目了然不是么? hspg-|R  
最后实现bind KLW+&.re8  
eMzCAO  
-5.%{Go$[  
template < typename Func, typename aPicker > v2sU$M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a6P.Zf7  
  { R?s\0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W F<V2o{k  
} KK$A 4`YoR  
$:wM'&M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ![^h<Om  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Jo<6M'  
!g"9P7p  
十一. phoenix q(Q9FonU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1bkUT_  
T@.D5[q0:  
for_each(v.begin(), v.end(), "mK (?U!A  
( W<o0Z OO  
do_ qH"a!  
[ -+|[0hpw  
  cout << _1 <<   " , " n`xh/vGm#  
] E2D8s=r  
.while_( -- _1), qw1J{xoHW  
cout << var( " \n " ) <vDm(-i3  
) ?%Fk0E#>2  
); pSFWNWQ'B  
z?[DW*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: k)Wz b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F DX+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0+LloB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t@M] ec  
gQ#T7  
3~rc=e  
template < typename Cond, typename Actor > cU|jT8Q4H  
class do_while =U2n"du  
  { a*y mBGF  
Cond cd; +9CUnRv  
Actor act; |pSoBA9U  
public : ]5/U}Um  
template < typename T > GJPZ[bo  
  struct result_1 qCN7i&k,  
  { ulJYJ+CC!  
  typedef int result_type; e]h'  
} ; tb3fz")UC  
ifZNl,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ypj)6d  
,$$$_+m\  
template < typename T > oW6<7>1M7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !H\GHA'DO]  
  { .+h pxZ  
  do Qpf]3  
    { _1Gut"!{\  
  act(t); *!@x<Hf<  
  } |LH*)GrD*t  
  while (cd(t)); uf] $@6)  
  return   0 ; vyGLn  
} ,5*xE\9G  
} ; IQ~7vk()  
mkzk$_  
=A 6O}0z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %=y3  
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。 4[0?F!%  
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。 RNtA4rC>#  
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。 1Z8oN3  
下面就是产生这个functor的类: ] Nipo'N;  
aZ`ags ofk  
$VIq)s2az|  
template < typename Actor > I]1Hi?A2  
class do_while_actor 5zna?(#}  
  { ODA#vAc!  
Actor act; N~_jiVD>  
public : @6'E8NFl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y_hRL&u3W  
*r$.1nke  
template < typename Cond > )^f Q@C8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q9tE^d+%  
} ; )0MshgM  
8;&S9'ci  
0.+eF }'H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _5 tqO5'  
最后,是那个do_ ,GP4I3D  
r ;8z"*  
y@\Q@ 9  
class do_while_invoker X`QW(rq  
  { U*"cf>dB(  
public : HKN"$(Q  
template < typename Actor > 810<1NP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B&k T#  
  { G2{M#H  
  return do_while_actor < Actor > (act); RTBBb:eX  
} ;Jn0e:x`E  
} do_; -7z y  
sxwW9_C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }Rxg E~ F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "`*a)'.'^c  
最后来说说怎么处理break和continue yXo0z_ G  
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。 q,JA~GG  
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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