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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?OW!zE:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p-p]dV  
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, ==$>M d  
Yh=/?&*  
tvh)N{j  
{5<3./5O  
  class filler s,KE,$5F   
  { /uXEh61$8  
public : Kwc~\k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Tyc`U&  
} ; Xi^#F;@sU  
y]dA<d?u  
^cQTRO|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )vO?d~x|  
|2oCEb1  
4dfR}C  
Ygwej2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :i;iSrKy  
e -sZ_<GH  
Wnp\yx`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i,77F!  
hrLPy V:  
~,199K#'  
U _QCe+  
二. 战前分析 I/F3%'O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l!6^xMhYk  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uif1)y`Q$C  
z%$,F9/  
&f2'cR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z?IwR  
  /* --------------------------------------------- */ Uc j eB  
vector < int *> vp( 10 ); l]pHj4`uv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )FF3|dZ";K  
/* --------------------------------------------- */ S"*M9*8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *U[Nn5#?  
/* --------------------------------------------- */ eiiI Wr_7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]yvHb)X  
  /* --------------------------------------------- */ `%PU_;Y5Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4T]n64Yid  
/* --------------------------------------------- */ VeLuL:4I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6jdNQC$#B  
6xFvu7L_c;  
3%"r%:fQB/  
bV'^0(Zv  
看了之后,我们可以思考一些问题: @vy {Q7aM  
1._1, _2是什么? z?9vbx  
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。 F;I %9-R  
2._1 = 1是在做什么? Y|NL #F  
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。 ukZ>_ke`+  
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。 G-vBJlt=t  
vMDX  
(T0%oina  
三. 动工 bZf18lvij:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w=ZSyT-i  
Q db~I#}m'  
-Fl;;jeX  
?b}d"QsmU  
template < typename T > 8&gr}r- 5  
class assignment #n9:8BKf  
  { -!p +^wC  
T value; W,\LdQ  
public : g~>g])  
assignment( const T & v) : value(v) {} DU@ZLk3  
template < typename T2 > z2EZ0vZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -d|Q|zF^x  
} ; 3hN.`G-E  
^xBF$ua37)  
7Nw} }  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v>e%5[F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tC4:cX  
`^mPq?f  
3bCb_Y  
PNjZbOmzS  
  class holder }"V$li  
  { n0/H2>I[  
public : =th(Hdk17  
template < typename T > k7R8Q~4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N-lo[bDJh  
  { f&z@J,_=  
  return assignment < T > (t); \]@XY_21  
}  k|Xxr  
} ; 88K=jo))b  
{giKC)!  
3G4N0{i  
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: \.@fAgv  
7K*\F}2)q  
  static holder _1; , W w\C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N2 vA/  
,KM-DCwcG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C4Tn  
而不用手动写一个函数对象。 p "J^  
/b$0).fj@,  
lur$?_gt  
m'L7K K-Y)  
四. 问题分析 #_A <C+[  
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。 1XwW4cZ>:  
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。 ]VYv>o`2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `|t X[':  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mnZS](>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TA x9<'  
AGH7z  
五. 问题1:一致性 SO~]aFoYt  
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?| Lq-Di|6q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T)!$-qdz/  
5W T^;J9V  
struct holder ` |L l  
  { APfDy  
  // # 1S*}Q<k  
  template < typename T > DE0gd ux8  
T &   operator ()( const T & r) const nb -Je+  
  { pPC_ub  
  return (T & )r; 0:,8Ce  
} |GDf<\  
} ; I6k S1  
lbRm(W(  
这样的话assignment也必须相应改动: rh8.kW-K_  
:9_N Y"P  
template < typename Left, typename Right > sSh=Idrx  
class assignment e)(m0m\  
  { I jK  
Left l; j-?zB .jAh  
Right r; ZPM,ZGlu:  
public : o(2tRDT\_b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P ~pC /z  
template < typename T2 > &ye,A(4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7]i=eD8  
} ; dzK]F/L]  
j:JM v  
同时,holder的operator=也需要改动: {3jV ,S  
QGWfF,q  
template < typename T > h`_@eax  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @V9qbr= Z  
  { /7bIE!Cn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 34@f(^d+^  
} bZ/4O*B  
&oA p[]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 __FhuP P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;}=4z^^5  
eX+FtN  
return l(rhs) = r; rvdhfM!-A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [i8,rOa7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z3RlD"F1  
M"E ]r=1  
template < typename Tp > w""5T|  
class constant_t <])w@QOA#  
  { f/FK>oUh  
  const Tp t; r N"P IH  
public : E^RPK{zO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rm-6Az V  
template < typename T > l&]Wyaz@n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,P?R 3  
  { Kn#3^>D  
  return t; # j=r  
} K3c(c%$<R  
} ; k 5<[N2D|!  
!k=>Wb8n2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~7N>tjB  
下面就可以修改holder的operator=了 Ik92='Z  
CoZXbTq  
template < typename T > w|"cf{$^x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A YC22(  
  { !kPZuU `T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Tl.%7)  
} 'O\me  
64#6L.Q-c  
同时也要修改assignment的operator() d/Sx+1 "{T  
1I'ep\`"X  
template < typename T2 > HuX{8nl a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qU'O4TWZ  
现在代码看起来就很一致了。 |_Y[93 1<  
F-^#EkEGe  
六. 问题2:链式操作 b&Dc DX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {kLL&`ii  
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。 ?c vXuxCm  
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。 &DqeO8?Q  
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。 _ ]W }6?i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g@&@ ]63  
;'o:1{Y  
template < typename T > e[3 rz%'Q  
struct result_1 x*)@:W!  
  { =5JTVF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +sTZ) 5vQ  
} ; b,?@_*qv+  
hBSci|*f  
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: Lv;R8^n  
` "Gd/  
template < typename T > uW.)(l  
struct   ref nDR)UR  
  { =w~phn  
typedef T & reference; u -CCUMR  
} ; a;Nj'M~U  
template < typename T > HWr")%EhD  
struct   ref < T &> . Q#X'j  
  { </K"\EU  
typedef T & reference; LnN6{z{M  
} ; hL\gI(B  
HiBw==vlV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7p}.r J54  
uZyR{~-C  
template < typename T > VfJbexYT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N XwQvm;q  
  { x5Sc+5?*  
  return l(t) = r(t); x<  Td  
} F5CV<-jB  
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。 lP@/x+6tg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 py,B6UB5  
c3\z  
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 pGZ I697  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t~xp&LQiY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J!Kk7 !^|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y.O/~af  
最后的布局是: zSYh\g"  
                Add zc QFIP  
              /   \ `-l, `7e'  
            Divide   5 q@;z((45  
            /   \ bK)gB!  
          _1     3 +4kBd<0Y  
似乎一切都解决了?不。 ~W q[H  
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。 X-F|&yE~<  
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。 ]jUxL=]r  
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: LL~bq(b  
r?e)2l~C8j  
template < typename Right > a@&^t(1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3{mu7 7  
Right & rt) const =O qw`jw  
  { 1/t}>>,M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); : "[dr~.  
} @"jV^2oY1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $<)k-Cf  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4uU G0o  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H];QDix?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 yNk9KK)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ( }DCy23  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? IxY%d}[uo  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Z/ "jLfP  
*@'\4OO  
template < class Action > MQR@(>TZy  
class picker : public Action 5feCA ,v7  
  { R3]Ra&h6N)  
public : 0K -jF5i$`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3P1OyB  
  // all the operator overloaded GS^U6Xef  
} ; Bc {#ia  
?#F}mOVAa  
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。 %N!2 _uk5  
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: z6tH2Wxf  
`TBI{q[y  
template < typename Right > _v2 K1 1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,!"\L~6  
  { YuWsE4$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C7ZU)MEUd/  
} Z5/g\G[  
e[t+pnRh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6x*u S~'  
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。 pn6 e{   
z}'*zB>  
template < typename T >   struct picker_maker ER:)Fk>_  
  { \lVX~r4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mZVYgJQ[  
} ; }.<%46_Z-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ju$vuEO  
  { sa%2,e'  
typedef picker < T > result; D.2HM  
} ; @g*=xwve=~  
f`X#1w9  
下面总的结构就有了: YadY?o./  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \2!v~&S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7Zl- |  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A*I mruV  
至此链式操作完美实现。 .!kqIx*3  
oWVlHAPj  
fu/v1Nhm  
七. 问题3 u 89u#gCAC  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '|r('CIBN/  
CqVh9M.ah  
template < typename T1, typename T2 > T,h,)|:I^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]XEkQ  
  { &Y2mLPB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GI}h )T  
} pPcn F`A  
<!h&h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: bdiyS.a-  
o6^^hc\  
template < typename T1, typename T2 > "M*Pt  
struct result_2 +>N/q(l  
  { B9;-Blh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DiF=<} >x  
} ; `vJ+ sRf  
.^^YS$%%7  
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? F{ cKCqI?  
这个差事就留给了holder自己。 ]*+ozAG4  
    rIz"_r  
Qc2_B\K^  
template < int Order > LEMgRI`rf  
class holder; P%5h!Z2m  
template <> {5U;9: sO6  
class holder < 1 > dq?q(_9  
  { S5ofe]tS@  
public : KOWxP47b  
template < typename T > 9 |Iq&S  
  struct result_1 { U a19~'>  
  { MjMPbGUX{  
  typedef T & result; 6N >ksqo8%  
} ; JcxhI]E  
template < typename T1, typename T2 > MT" 2^&R  
  struct result_2 {9KG06%+  
  { e.eQZ5n~q`  
  typedef T1 & result; iulM8"P  
} ; yKEE @@}\  
template < typename T > KYY~ YP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v2 [ l$  
  { #;'1aT  
  return (T & )r; _N~h#(  
} UO}Kk*  
template < typename T1, typename T2 > kStWsc$;+T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B[F,D  
  { x,"'\=|s*  
  return (T1 & )r1; vB, X)  
}  hM2^[8  
} ; 'j];tO6GfC  
uQ#3;sFO  
template <> !8]W"@qb  
class holder < 2 > xz YvD{>  
  { JpDc3^B*  
public : 6vz9r)L  
template < typename T > @*W,Jm3Y  
  struct result_1 :g/HN9  
  { +<Ot@luE  
  typedef T & result; j3F[C:-zY  
} ; @"T_W(i;BI  
template < typename T1, typename T2 > )K\w0sjR  
  struct result_2 = wNul"  
  { Y[x9c0  
  typedef T2 & result; ['m@RJm+  
} ; W&y%fd\&3  
template < typename T > VA_\Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LR D71*/  
  { ( B$;'U<  
  return (T & )r; XiI@Px?FL  
} pLL ^R  
template < typename T1, typename T2 > Dq+rEt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 67 >*AL  
  { `':$PUz,g  
  return (T2 & )r2; s,ZJ?[/  
} $(_Xt-6  
} ; BuI&kU,WY  
rWF~a ec  
\}t(g}7T  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [Z0&`qz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yB(^t`)}N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d;|Pp;dc  
(`gqLPx[  
return l(i, j) = r(i, j); ;ej;<7+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vBQ|h  
nGGYKI  
  return ( int & )i; 6gfv7V2H  
  return ( int & )j; i Nf+ -C3  
最后执行i = j; J=W"FEXTL7  
可见,参数被正确的选择了。  Mi.xay%  
z= vfP%  
d$g-u8  
\(jSkrrD  
IZeWswz  
八. 中期总结 GEy^*, d  
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: 9>d$a2 nc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $I!vQbi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dkJ+*L5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )El#Ks5u  
#sy)-xM  
E>xdJ  
@rkNx@[~  
Q$G!-y+"i  
MzsDWx;eJ  
九. 简化 ge?1ez2  
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。 +LV~%?W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @v_ )(  
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: draY /  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mYXe0E#6  
  +-*/&|^等 # 9Z];<g  
2. 返回引用。 ( du<0J|PT  
  =,各种复合赋值等 D_`MeqF}C  
3. 返回固定类型。 tlu-zUsi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PoY+Y3  
4. 原样返回。 >F6'^9|  
  operator, pUZe.S>G  
5. 返回解引用的类型。 D#508{)  
  operator*(单目) $/nU0W  
6. 返回地址。 B|gyr4]  
  operator&(单目) %O>ehIerD  
7. 下表访问返回类型。 8a|p`)lT  
  operator[] s2riayM9/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XKLkJZN  
  operator<<和operator>> [GZ%K`wx  
E"&fT!yi  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z '3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2Q,e1' =  
M?x/C2|  
template < typename Left > |2AK~t|t  
struct value_return jTaEaX8+  
  { `gfh]7T  
template < typename T > y} AkF2:  
  struct result_1 mu04TPj  
  { 3D[IZ^%VtM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `omZ'n)  
} ; *xA&t)z(i  
R @b[o7/  
template < typename T1, typename T2 > WE 'afxgV  
  struct result_2 ^aN;M\  
  { Eic/#j{4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K/KZ}PI-O  
} ; U-#wFc2N  
} ; I0.{OJ-  
SaMg)s~B  
Ly/"da  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nJY#d;  
O8"kIDr-  
下面我们来剥离functor中的operator() L+7L0LbNU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TB\#frG  
EyA}  
return l(t) op r(t) uj,YCJ8UZs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kUUeyq  
return op l(t)  v4=9T<[  
return op l(t1, t2) Co&#mVY4,  
return l(t) op qd(C%Wk  
return l(t1, t2) op oOUL<ihe?  
return l(t)[r(t)] jQ@z!GirT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c#|!^gjf  
X zgJ@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: i[sHPEml(5  
单目: return f(l(t), r(t)); xCz(qR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _@;t^j+l  
双目: return f(l(t)); K[PH#dF5,x  
return f(l(t1, t2)); UUc{1"z{  
下面就是f的实现,以operator/为例 R$k4}p  
QI'ule  
struct meta_divide wO/}4>\  
  { URdCV{@42  
template < typename T1, typename T2 > Lqq RuKi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O@6iG  
  { {Y6U%HG{{r  
  return t1 / t2; WM$}1:O  
} c+,F)i^`  
} ; ozwPtF5  
{D J!T  
这个工作可以让宏来做: SB0Cq  
S\b[Bq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CtJ*:wF  
template < typename T1, typename T2 > \ F=!p7msRB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; luRtuXn[8  
以后可以直接用 0+%{1JkJq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q">lP (t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *UhYX)J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) F9p'|-   
s9+Rq*Qd  
4<[,"<G~3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?-%Q[W  
L|pMq!@J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5&Al  
class unary_op : public Rettype "7}bU_":s  
  { 88x_}M^Fnl  
    Left l; Ndq/n21j  
public : I ,8   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hAX@|G.  
jL o(Uf  
template < typename T > >?>@&A/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r0t4\d_&  
      { ^=`7]E[p  
      return FuncType::execute(l(t)); 1=:=zyEEo  
    } l{<+V)  
7.mY@  
    template < typename T1, typename T2 > djJD'JL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?_)b[-N!  
      { V,:^@ 7d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (37dD!  
    } `Cq&;-u  
} ; 9'+Eu)l:  
"g27|e?y  
zGgPW  
同样还可以申明一个binary_op -!i1xR (;h  
HR'sMu3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P t< JF  
class binary_op : public Rettype 0%J0.USkM7  
  { 9/2VU< K  
    Left l; AB(WK9o  
Right r; =2v/f_  
public : "i>?Tg^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l@:Tw.+/9  
E$l4v>iA  
template < typename T > ^iJMUV|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #&\hgsw/T  
      { g;(r@>U.r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w;$@</  
    } "A jtNL5  
 U4#[>*  
    template < typename T1, typename T2 > mY9u/; dK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YWA:741  
      { 4+mawyM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n3{m "h3  
    } fM]McZ9)D  
} ; ki6`d?  
~Z5?\a2Ld  
OT7F#:2`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6Rn_@_Nn)f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @]f"X>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) . FT*K[+ih  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n<:/ X tE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #)%N+Odnr  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 zOq~?>Ms6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )@Yp;=l  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >vg!<%]W]  
下面是修改过的unary_op 9/w'4bd  
YgaJ*%\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Co8b0-Z  
class unary_op 5| 2B@6-  
  { zY8"\ZB  
Left l; ~MY7Ic%  
  aDa}@-F&a  
public : &sL5 Pt_  
z]>aWH}$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a34'[R  
1W;3pN  
template < typename T > $P]% Px!x  
  struct result_1 HSx~Fs^J  
  { c1/G yq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sm#;fx+  
} ; vII&v+C  
U-TwrX  
template < typename T1, typename T2 > H<`[,t  
  struct result_2 W0$G 7 s  
  { 6__@?XzJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  L}AR{  
} ; q 9qmz[  
k=Ef)'  
template < typename T1, typename T2 > u*Oz1~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c%)uG _  
  { .]ZM2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mU_?}}aK,  
} M@Q=!!tQ(  
UA,&0.7  
template < typename T > MCQ>BP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Risab n  
  { U6X~]|o  
  return OpClass::execute(lt(t)); xpyb&A  
} *NV`6?o@6  
K_`*ZV{r  
} ; w;QDQ fx0  
H'I|tPs  
<-Q0WP_^  
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 +,>f-kaV  
好啦,现在才真正完美了。 .Z&OKWL  
现在在picker里面就可以这么添加了: [ H>MeeR  
|f8by\Q86=  
template < typename Right > o;Zoj}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6WfyP@ f  
  { g) v"nNS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n{BC m %  
} (53dl(L?  
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。 *"fg@B5  
@+1E|4L1vf  
.ET;wK  
JIb<>X,  
+7 F7Kh  
十. bind K- }k-S  
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。 `r*6P^P  
先来分析一下一段例子 ? |8&!F  
'dWJ#9C  
#]lUJ &M}e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &K>]!yn   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X""'}X|O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oTI*mGR1Z  
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。 TP{a*ke^5,  
我们来写个简单的。 sxThz7#i)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |~ \K:[T&  
对于函数对象类的版本: !a~x |pjJ  
4 >&%-BhN  
template < typename Func > K+v 250J$-  
struct functor_trait {+xUAmd  
  { u~s'<c+8_  
typedef typename Func::result_type result_type; dt`L}Yi  
} ; =AD/5E,3  
对于无参数函数的版本: %4 SREq  
3]N}k|lb%  
template < typename Ret > M8[YW|VkP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tB_V%qH  
  { hsqUiB tc6  
typedef Ret result_type; W$'pUhq\H  
} ; C9=f=sGL  
对于单参数函数的版本: Dx <IS^>i  
o B6" D  
template < typename Ret, typename V1 > /#:RYM'Tu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?G?=,tV  
  { |Y'$+[TE  
typedef Ret result_type; K6Gc)jp:b  
} ; ,6M-xSDs  
对于双参数函数的版本: ,j_{IL690  
&us8,x6yg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _5`M( ;hL2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K&)a3Z=(.  
  { ]#BXaBVMY  
typedef Ret result_type; ]Rj"/(X,  
} ; Q|ik\  
等等。。。 UkqLLzL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2#(7,o}Y5  
B8_l+dXO  
template < typename Func > ;~1r{kXxA"  
struct func_return WHNb.>  
  { ~JZ Lfw  
template < typename T > ZH0f32K  
  struct result_1 N!h>fE`  
  { .oK7E(QJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O]Kb~jkd  
} ; b]JN23IS2  
hf?^#=k^  
template < typename T1, typename T2 > ;! 9_5Ar%  
  struct result_2 `S~u4+y]  
  { 3P6'*pZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x.^vWka(  
} ; KbUX(9+B  
} ; @wFm])}0  
zHdp'J"  
D46| )-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d|o"QYX  
jSVO$AW~C  
template < typename Func, typename aPicker > ?s?uoZ /2  
class binder_1 QE#$bCw  
  { =TP>Y"  
Func fn; [e}]K:  
aPicker pk; ky~x4_y5  
public : &(rd{j/*  
7q^/.:wlf  
template < typename T > Z~c7r n  
  struct result_1 8@A[ `5  
  { :9`1bZ?a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p|FX_4RjX  
} ; O#EBR<CuK  
ZGbZu  
template < typename T1, typename T2 > <+$S{Z.  
  struct result_2 )F$Stg3e  
  { 41zeN++  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZbrE m  
} ; j |i6/Pk9J  
!6%G%ZG@3-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} As\5Ze9|  
c:6w >:  
template < typename T > qnS7z%H8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kp6x6%{K\  
  { 7wqwDE  
  return fn(pk(t)); #NE^f2  
} *Vc=]Z2G^  
template < typename T1, typename T2 > Kje+Niz7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -J30g\  
  { FG H>;H@  
  return fn(pk(t1, t2)); yJL"uleRT  
} p)jxqg  
} ; AFFLnLA<L  
}M7kApb>Y  
Sy'>JHx  
一目了然不是么? d J!o/y6  
最后实现bind -Fdi,\e  
3?XLHMxW  
e||_j  
template < typename Func, typename aPicker > -,;Ep'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <^\r9Qxl  
  { \nHlI=!P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :A'!u r=\  
} <S}qcjG  
kW~F*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?c2TT Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .'a|St  
mr1}e VM~!  
十一. phoenix y|dXxd9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mqHt%RX  
xS}H483h6W  
for_each(v.begin(), v.end(), nKO&ffb'<  
( } 8P}L@q  
do_ #TgJ d  
[ [5VUcXGt*\  
  cout << _1 <<   " , " 1IV 0a  
] DPwSg\*)  
.while_( -- _1), #'8PFw\zw  
cout << var( " \n " ) SIl g  
) BQU5[8l  
); "(N HA+s/  
@5y(>>C}8%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5);#\&B  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor JqUVGEg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e%U*~{m+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .vv*bx   
8j'*IRj*q  
6.|~~/  
template < typename Cond, typename Actor > LU{Z  
class do_while ]~^/w}(K  
  { 8UIL_nPO  
Cond cd; nnG2z@$-  
Actor act; Tv$7aVi!  
public : 'oz = {;  
template < typename T > YfPo"uxx  
  struct result_1  IR LPUP  
  { E(tBN]W.  
  typedef int result_type; )sf~l6  
} ; 'y?|shV{]  
gDub+^ye>/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -W_s]oBg  
.Y|\7%(  
template < typename T > V,+[XB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tFaE cP  
  { @?m8/t9 .  
  do 9oP{Al  
    { *d@Hnu"q  
  act(t); /[? F1Q  
  } ~vGtNMQg  
  while (cd(t)); `z_7[$\~  
  return   0 ; &HK s >  
} !C#RW=h9  
} ; C._sgO  
ak) -OL1  
t^,Qy.L0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 358/t/4 {p  
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。 Pm^N0L9?q  
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。 @;fE%N  
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。 ^\&g^T%  
下面就是产生这个functor的类: ;a&:r7]=  
oKi1=d+T  
el?V2v[  
template < typename Actor > } +4Bf+u:  
class do_while_actor &a_kJ)J  
  { m@.{zW7bO  
Actor act; @$P!#z  
public : B)]{]z0+`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z9m;@<%  
51 0XDl~b  
template < typename Cond > Mlw9#H6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <aaDW  
} ; mRH]'d lD7  
WKl'  
kqW<e[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ph?0I: eU  
最后,是那个do_ <cv1$ x ~P  
3DAGW"F  
6KCmswvE  
class do_while_invoker cXcx_-  
  { (VaN\+I:T  
public : RVnyl`s  
template < typename Actor > h+3Z.WKhwP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `4.sy +2  
  { Ig3(|{R  
  return do_while_actor < Actor > (act); g]<Z]R`  
} G'2=jHzMF  
} do_; fG2&/42J  
(kQ.tsl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nRB>[lG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '[ g)v  
最后来说说怎么处理break和continue 8I\eromG  
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。 $U1kP?pR  
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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