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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CIIjZ)T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i3,.E]/wX@  
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, KZjh<sjX|  
\I!mzo  
0 cycnOd  
m}'_Poc  
  class filler XX/gS=NE#.  
  { ZHK>0>;  
public : ;Xt <\^e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ."+lij=56  
} ; ~gpxK{  
0:v !'  
-qj[ck(y  
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: rk8pL[|  
o^/ #i`)  
:$"{-n  
Y_CVDKdcY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~Y x_ 3  
_4N.]jr5  
.j:,WF<"l5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FPYk`D  
S-Y{Vi"2  
P{9:XSa%  
#r9+thyC  
二. 战前分析 <(KCiM=E$  
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。 -iiX!@  
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 wGti |7Tu*  
vntJe^IaFd  
&DMC\R*j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S=k!8]/d|  
  /* --------------------------------------------- */ Y$L` G  
vector < int *> vp( 10 ); x1eC r_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (%fQhQ  
/* --------------------------------------------- */ ts~VO`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {\(G^B*\  
/* --------------------------------------------- */  _BP%@o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^f,4=-  
  /* --------------------------------------------- */ !Axe}RD'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8Q Try%  
/* --------------------------------------------- */ ~3:VM_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;NA5G:eQ  
`9r{z;UQ  
Be|! S_Y P  
6RbDc *  
看了之后,我们可以思考一些问题: |3FI\F;^q  
1._1, _2是什么? 9F807G\4Qt  
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。 I:jIChT  
2._1 = 1是在做什么? XKTDBaON  
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。 */e$S[5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "\@J0 |ppb  
Ve(<s  
dCoP qKy  
三. 动工 f![] :L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dT0W8oL  
;$iT]S  
:i!fPNn  
#1%@R<`  
template < typename T > X]y8-}Qf  
class assignment 7 {92_xRL  
  { STnMBz7  
T value; aE'nW_f  
public : hA ){>B<;  
assignment( const T & v) : value(v) {} o:#jvi84F  
template < typename T2 > eF%M2:&c;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9W=(D|,,  
} ; '^)'q\v'k  
sc]#T)xG  
qefp3&ls  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QKP #wR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =wX;OK|U(^  
9CS" s_  
*B3f ry  
$}(Z]z}O;  
  class holder :Hq%y/  
  { qA '^b~  
public : V<9L-7X 8  
template < typename T > Hpix:To  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +1wEoU.l2  
  { 1R}9k)JQ  
  return assignment < T > (t); n=-vOa%  
} 1< vJuF^  
} ; wxHd^b  
X.#*+k3s0  
y7pBcyWTE=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OFr"RGW"  
gqv+|:#  
  static holder _1; IER;d\_V<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G T~rr*X  
} `L;.9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |y7TYjg6  
而不用手动写一个函数对象。 M<Bo<,!ua  
n*9QSyJN]  
+}m`$B}mJ  
<9&GOaJ  
四. 问题分析 qK$O /g,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 P.>fkO1\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 er_6PV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oL~1M=r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jlb8<xIC]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _i ztQ78  
p8 S~`fjV  
五. 问题1:一致性 eM!Oc$C8[  
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?| 3DO*kM1s@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J ?{sTj"KB  
B4un6-<i  
struct holder 2`Bb9&ut>  
  { ,$!fyi[;C  
  // =A5i84y.2u  
  template < typename T > gA=Pz[i)p  
T &   operator ()( const T & r) const $z OV*O2  
  { h*^JFZb  
  return (T & )r; }*J04o$oI  
} M+")*Opq  
} ; Wg%]  
r } Wdj  
这样的话assignment也必须相应改动: cl`kd)"v  
NdJ]\>5oN,  
template < typename Left, typename Right > \ 3E%6L  
class assignment ;LgMi5dN  
  { T ^eD  
Left l; yE N3/-S+  
Right r; ,sj(g/hg  
public : ?6*\  M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `%|3c  
template < typename T2 > vV"YgN:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .K^gh$z!  
} ; q>%.zc[x  
LntRLB'  
同时,holder的operator=也需要改动: '\QJ{/JV  
T=w0T-[f  
template < typename T > j 7);N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W/RB|TMT  
  { GF@` ~im  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IV&5a]j  
} :{eYm|2-  
NfQ QJ@*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iaMl>ua  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X%I@4 B7Ts  
-c8h!.Q$  
return l(rhs) = r;  uWMSn   
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。 xTG5VBv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S9*68l  
KD\%B5Jy  
template < typename Tp > pbh>RS=ri  
class constant_t DQObHB8L  
  { "w 4^i!\  
  const Tp t; LTx,oa:ma  
public : @}^VA9ULK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~2[kCuu  
template < typename T > T g(\7Kq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L5:1dF  
  { nCV7(ldmH  
  return t; v\(6uej^  
} +bso4 }rS  
} ; q+qF;7dN@  
) F -8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wtL=^  
下面就可以修改holder的operator=了 Z1$ S(p=)L  
&n?RKcH}d  
template < typename T > MYJMZ3qBi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1e9~):C~W  
  { KWYjN h#*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3it*l-i\  
} \u6.*w5TI  
#3>jgluM'  
同时也要修改assignment的operator()  ^0{t  
hw`pi6  
template < typename T2 > w$]wd`N}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U$@}!X  
现在代码看起来就很一致了。 4QC_zyTE  
1 "t9x.  
六. 问题2:链式操作 8YPX8d8u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ( ?e Et&  
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。 jU 3ceXV  
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。 ijcF[bm E  
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。 K{Nj-Rqd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mDt!b6N/  
]#S<]vA  
template < typename T > TrgKl2xfx  
struct result_1 m1K4_a)^[  
  { $BLd>gTzmv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /&qE,>hd.+  
} ; Bs '=YK$  
kTzO4s?  
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: tJ7tZ~Ak  
Z"l].\= F  
template < typename T > 4j,6t|T  
struct   ref :v45Ls4J  
  { $WRRCB/A6  
typedef T & reference; Vv`94aQTD  
} ; S]}}r)  
template < typename T > {a2Gb  
struct   ref < T &> 3*?W2;Zw$  
  { =~,2E;#X  
typedef T & reference; ES(qu]CjI  
} ; h*hkl#  
h`vT[u~l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @I&k|\  
gLFSZ  
template < typename T > D#,A_GA{A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `PLax@]2  
  { 8B "^}y\0  
  return l(t) = r(t); &\ad.O/Q  
} P~&J@8)c  
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。 Aj/EaIq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;B }4pv}  
wrJ" (:VZ  
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 ?{L'd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2h@&yW2j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ww+,GnV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A&ceuu  
最后的布局是: EKuLt*a/  
                Add #<V5sgq S  
              /   \ =|fB":vk  
            Divide   5 6B b+f"  
            /   \ SpIiMu(  
          _1     3 |g !$TUS.  
似乎一切都解决了?不。 _$vbb#QXZG  
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。 T' Jl,)"  
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。 =RM]/O9  
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: IQ$6}.  
|~v2~   
template < typename Right > LF{8hC[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m}beT~FT_  
Right & rt) const hoiC J}us  
  { 3_&s'sG5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fl(j,B6Z  
} 2PNe~9)*#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {g4w[F!77  
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。 y\:Ma7V  
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。 ^FTS'/Q  
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。 >C5u>@%9O  
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。 k|jr+hmn":  
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? tQ.H/;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v@fy*T\3  
cQ`0d3  
template < class Action > (b1e!gJpy  
class picker : public Action n0V^/j}  
  { @L 6)RF  
public : tHM0]Gb}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OeZ"WO  
  // all the operator overloaded <a+ @4d;  
} ; B <G,{k  
LXth-j=]  
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。 Zx: h)I  
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: j(>xP*il  
xbCQ^W2YU|  
template < typename Right > ^8dCFw.rU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]1[:fQF7/L  
  { V8pZr+AJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MlbcJo3  
} @ W,<8  
/* "pylm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :/"5x  
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。 X]W(  
uA t{WDHm  
template < typename T >   struct picker_maker _ib @<%  
  { AW!A +?F6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ue>{n{H"y  
} ; #D ]CuSi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6y^GMlsI  
  { {lppv(U  
typedef picker < T > result; Bob-qCBV  
} ; >4+KEK  
m|OB_[9  
下面总的结构就有了: lO0}  
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。 pWH,nn?w.  
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。 I_R6 M1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bV"t;R9  
至此链式操作完美实现。 Pj!f^MN  
|tse"A5Z  
rrphOG  
七. 问题3 QTN'yd?WE  
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。 vbG&F.P  
D O||o&u  
template < typename T1, typename T2 > 2,|;qFJY-@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ID{XZ  
  { Tgbq4xR(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -]n%+,3L  
} 3kwkU  
W|s" ;EAM  
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: }EJ/H3<  
i;29*"  
template < typename T1, typename T2 > ^oW{N  
struct result_2 zW)Wt.svP  
  { BP\6N%HC%&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _w'_l>I  
} ; /fAAQ7  
K(WKx7Kky^  
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? ~zWLqnS}  
这个差事就留给了holder自己。 hp2$[p6O  
    MGr e_=Dm_  
G68@(<<Z  
template < int Order > Y zmMF  
class holder; v?%vB#A^  
template <> P^ <to(|  
class holder < 1 > D`Ka IqLz  
  { !E)|[:$XT  
public : f=S2O_Ee  
template < typename T > XBO( *6"E  
  struct result_1 t-<BRnxhE  
  { {lg iH+:  
  typedef T & result; [%~yY&  
} ; 2. {/ls  
template < typename T1, typename T2 > q[/pE7FL  
  struct result_2 !DF5NA E  
  { }u{gQlV  
  typedef T1 & result; k*Aee7  
} ; E\p"%  
template < typename T >  =+q\Jh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o)R<sT  
  { G!h75G20  
  return (T & )r; l/\D0\x2  
} sNP ;  
template < typename T1, typename T2 > ( 5uSqw&U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hr hj4  
  { ;BKU _}k=  
  return (T1 & )r1; (Q8r2*L  
} ^6LnB#C&  
} ; dep"$pys>  
j0(jXAc;UB  
template <> J(w FJg\/  
class holder < 2 > m - hZ5 i  
  { 8%xBSob{j  
public : 1-&L-c.  
template < typename T > =);@<Jp  
  struct result_1 j['B9vG  
  { Z_ Y'#5o#  
  typedef T & result; l\uNh~\  
} ; *JQ*$$5  
template < typename T1, typename T2 > 1X9s\JKQ  
  struct result_2 g#cet{>  
  { Wcm8,?*  
  typedef T2 & result; {Qn{w%!|  
} ; LhM$!o?W  
template < typename T > (mKH,r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s{j A!T}  
  { ;-;lM6zP  
  return (T & )r; gU NWM^n  
} P|]r*1^5  
template < typename T1, typename T2 > U4yl{?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "^a"`?J  
  { ~!cxRd5;F  
  return (T2 & )r2; vAqj4:j  
} bMNr +N  
} ; m7u`r(&  
0z4M/WrNt  
n=AcN  
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> >。 2i1xSKRYrD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &ODo7@v`1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bSz7?NAp  
9 %i\)  
return l(i, j) = r(i, j); ~131|e`C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Kr `/sWZ  
ecR)8^1 '  
  return ( int & )i; ]^>:)q  
  return ( int & )j; 6 .)Xeb"  
最后执行i = j; 3eXIo=  
可见,参数被正确的选择了。 vLyazVj..  
B&0 W P5OF  
5Z5x\CcC3  
<V Rb   
.>P:{''  
八. 中期总结 QG2 Zh9R  
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: ^NRf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I0z7bx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o0|Ex\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `|nCnT'  
Im@OAR4,R  
={V@Y-5T  
Pnm$g; `P  
1?1Bz?EKF*  
SY%y*6[6  
九. 简化 0y?;o*&U\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pRL:,q\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ( }Bb=~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GQ>0E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~1[n@{*:(  
  +-*/&|^等 w>=N~0@t  
2. 返回引用。 w`V6vYd@  
  =,各种复合赋值等 .R'M'a#*!A  
3. 返回固定类型。 hqmE]hwc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;FRUB@:  
4. 原样返回。 _vDmiIn6K  
  operator, 1EEcNtpub]  
5. 返回解引用的类型。 NRx I?v  
  operator*(单目) #jW=K&;  
6. 返回地址。 TjYHoL5  
  operator&(单目) y_=y%  
7. 下表访问返回类型。 #kq!{5,  
  operator[] x\8|A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3}F>t{FDk  
  operator<<和operator>> Q}KOb4D  
J ou*e%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tqCkqmyC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ' BS.:^  
l &'q+F  
template < typename Left > q!@!eC[b  
struct value_return ZH9Fs'c=  
  { J{Kw@_ypP  
template < typename T > ZDgT"53   
  struct result_1 ^-[ I;P  
  { =CZRX' +yN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qqf*g=f  
} ; 6[c|14l  
!$oa6*<1  
template < typename T1, typename T2 > .hR <{P  
  struct result_2 Y%;X7VxU*  
  { NR1M W^R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tZz%x?3G  
} ; ]rH[+t-  
} ; ?X@[ibH6  
H?J:_1  
Q47R`"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J 3C^tV  
RO,TNS~  
下面我们来剥离functor中的operator() 7Y(Dg`8G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \&;y:4&l8  
xd ^Pkf  
return l(t) op r(t) ~$5XiY8A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *qy \%A  
return op l(t) 9n{Y6I x:  
return op l(t1, t2) dX@ic,?  
return l(t) op X~0 -WBz  
return l(t1, t2) op _#:7S sJ  
return l(t)[r(t)] OB$Jv<C@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p TwzVz~  
8Sj<,+XFq  
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: wGKxT ap  
单目: return f(l(t), r(t)); "T5oUy&i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k1f<(@*`  
双目: return f(l(t)); cr{yy :D  
return f(l(t1, t2)); 4A6Y \ZXI  
下面就是f的实现,以operator/为例 {L%JDJ  
o&Xp%}TI  
struct meta_divide =-fM2oiI:  
  { az0=jou<Zl  
template < typename T1, typename T2 > aH'fAX0bF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9]oT/ooM  
  { BoYY^ih  
  return t1 / t2; v7wyQx+Q  
} vjx'yh|  
} ; * $fM}6}  
[1 P_^.Htr  
这个工作可以让宏来做: B=& [Z2  
@tm2Y%Y!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7cGOJA5&  
template < typename T1, typename T2 > \ 1LRP R@b^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [,AFtg[  
以后可以直接用  &kmaKc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  t8EI"|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9=MNuV9/s  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }_zN%Tf~  
-@"3`uv"  
[+dCA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =JzzrM|V*  
~Dq-q6-@t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q| 1%G Nb  
class unary_op : public Rettype ~&D =;M/  
  { `mz}D76~#  
    Left l; K9%rr_ja!  
public : 04Zdg:[3-!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rCDt9o>  
18rV Acj  
template < typename T > Y:TfD{Xgc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QjY}$  
      { 7CH&n4v  
      return FuncType::execute(l(t)); KJec/qca  
    } }'eef"DJ9  
a~0 ~Y y  
    template < typename T1, typename T2 > FXJ0 G>F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %u66H2  
      { uD=Kar  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E b[;nk?  
    } t;w<n"  
} ; <PDCM8  
!?JZ^/u  
pS+w4gW  
同样还可以申明一个binary_op |JIlp"[  
ZL<X* l2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F8-GnT xa  
class binary_op : public Rettype SED52$zA  
  { Wn@oG@}~  
    Left l; c8X;4 My  
Right r; >2{Y5__+e  
public : q@bye4Ry%W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $\J5l$tU  
p-.kBF  
template < typename T > O^8ZnN_+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;O`f+rG~  
      { Gkuqe3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e7;7TrB.  
    } :KO&j"[  
j;`Q82V\  
    template < typename T1, typename T2 > #Pg`0xiV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !VWA4 e!+  
      { vK)'3%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zBy} >Jx  
    } .yy*[56X  
} ; HC$%"peN1b  
,@f"WrQ  
\HLo%]A@M  
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 !lNyoX/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ; oa+Z:;f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vEg%ivj3  
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。 0QZT<Zs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X|{Tljn  
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。。。 )]C]KB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,EEAxmf  
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) [oU\l+t  
下面是修改过的unary_op 3Y38l P:>h  
rq3f/_#L!O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O^~IY/[  
class unary_op L3Y,z3/  
  { ;9z|rWsF  
Left l; 3XQa%|N(  
  b V  EJ  
public : %RV81H9B  
>b2!&dm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e1W9"&4>G{  
y`n?f|nf  
template < typename T > o:QL%J{[  
  struct result_1 vz4( k/  
  { B.G6vx4yp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L&kCI`Tb  
} ; HN5661;8  
;"Gy5  
template < typename T1, typename T2 > O ixqou  
  struct result_2 {4 Yx h8  
  { Bz }nP9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G7&TMg7i  
} ; DK?aFSf\  
M5WB.L[@ q  
template < typename T1, typename T2 > 2@tnOs(*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9k;,WU(K<  
  { aU(.LC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oC|oh  
} g J |#xZ  
%.=}v7&<z  
template < typename T > !lfE7|\p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vpg>K #w  
  { t~ {O)tt  
  return OpClass::execute(lt(t)); i,;JI>U  
} qa^cJ1@  
Kc\8GkdB  
} ; Cik1~5iF  
@!OXLM   
>rQj1D)@  
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 D{JjSky  
好啦,现在才真正完美了。 l-%] f]>  
现在在picker里面就可以这么添加了: r gIWM"  
9 ~W]D!m,  
template < typename Right > 8B*(P>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _$AM=?P &  
  { q{&c?l*2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oH=?1~ e  
} , ]1f)>  
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。 .*` ^dt  
aC}\`.Kb  
j r) M],  
,1~zYL?  
d?X,od6  
十. bind E:8*o7  
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。 BmV `<Q,  
先来分析一下一段例子 8  *f 9  
5.VPK 338A  
eaf-_#qb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fhN\AjB6Td  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 } TUr96  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oVK:A;3T|  
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。 a,oTU\m C  
我们来写个简单的。 PoaCnoNS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vU%K%-yXG7  
对于函数对象类的版本: ;w. la  
D@&xj_#\}  
template < typename Func > 7~P2q/2E>  
struct functor_trait !nl-}P,  
  { %@C8EFl%3  
typedef typename Func::result_type result_type; Dc0=gq0  
} ; !+3&%vQ)  
对于无参数函数的版本: U3&GRY|##  
3;L$&X2  
template < typename Ret > D'!JV1Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z"mVE T  
  { \ 86 g y/  
typedef Ret result_type; OD~Q|I(j  
} ; :dW\Q&iW  
对于单参数函数的版本: LA;f,CQ  
2!-Q!c`y  
template < typename Ret, typename V1 > `W1uU=c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KMi$0+  
  { >s/_B//[  
typedef Ret result_type; [;ZCq!)>  
} ; s]99'Q",  
对于双参数函数的版本: .9x* YS  
ZX&e,X~V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pZS]i "  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^|Z'}p|&  
  { a&JY x  
typedef Ret result_type; 3}\z&|  
} ; /g>-s&w  
等等。。。 y%vAEQ2j=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `0ym3}(O  
)] q Qgc&  
template < typename Func > @@*x/"GJG  
struct func_return E\D,=|Mul  
  { Zo2+{a  
template < typename T > H4`>B>\  
  struct result_1 .pPuBJL]<  
  { b|AjB:G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wzy[sB274  
} ; J#C4A]A  
+#wVe  
template < typename T1, typename T2 > ?n{m2.H  
  struct result_2 +/celp  
  { WwsNAJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1f+A_k/@  
} ; ,X3D< wl  
} ; 3A ^AEO  
kkZ}&OXS;  
KH#z =_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5nib<B%<V  
;!f~  
template < typename Func, typename aPicker > `r1j>F7Xb  
class binder_1 VB905%  
  { gnZ#86sO  
Func fn; J=Kv-@I>E  
aPicker pk; Mw,]Pt6~i  
public : s/@uGC0>  
@ ,oc%m  
template < typename T > 3q`f|r  
  struct result_1 MD$W;rk(Hn  
  { mRAt5a#is  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k(RKAFjY  
} ; ;R0LJApey  
B ZU@W%E  
template < typename T1, typename T2 > +)yoQRekX  
  struct result_2 4~1b  
  { KKk~vwW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9~=zD9,|iA  
} ; %0y-f  
u:J( 0re  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T"htWo{v>  
JZ`u?ZaJ/s  
template < typename T > l@SV!keQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G HQ~{  
  { GmNCw5F  
  return fn(pk(t)); e~gNGr]L/  
} (7<G1$:z=  
template < typename T1, typename T2 > b0'}BMJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q 1xSylE  
  { ;iYCeL(  
  return fn(pk(t1, t2)); .BxQF  
} 6, j60`f)  
} ; <;#gcF[7>  
Qa/1*Mb  
Da)p%E>Q  
一目了然不是么? -flcB|I`  
最后实现bind $W}:,]hoj  
JcYY*p  
#QsJr_=  
template < typename Func, typename aPicker > Hc8^w6S1@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u= dj3q  
  { &bJBsd@Os  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R%r25_8  
} Q*Jb0f  
5-0&`,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fcp_<2KH  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .n_Z0&i/w  
-}4CY\d6'  
十一. phoenix H[: lQ\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,#BD/dF  
D"$ 97  
for_each(v.begin(), v.end(), T]Q4=xsv  
( tkm@&e=e%  
do_ shdzkET8N  
[ WYRC_U7  
  cout << _1 <<   " , " eK(k;$4\^Y  
] {~]5QKg.  
.while_( -- _1), l #C<bDw  
cout << var( " \n " ) 1F>8#+B/W  
) jQ7;-9/~N  
); e~*tQ4  
n&&C(#mBC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;=@O.iF;H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Jm)7!W%3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vK/`or3U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5h Sd,#:  
#s(ob `0|  
AXxyB"7A}  
template < typename Cond, typename Actor > OR+_s @Yg  
class do_while &b,A-1`w_  
  { QsPg4y3?D  
Cond cd; \s)$AF  
Actor act; r2tE!gMC  
public : j0oto6z~b  
template < typename T > 8 [,R4@  
  struct result_1 vv)O+xt  
  { P//nYPyzg  
  typedef int result_type; \2~\c#-k  
} ; I+W,%)vb  
ze9n}oN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '`gnJX JO  
S['%>  
template < typename T > ]qZj@0#7n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V/DMkO#a  
  { };}N1[D   
  do dm_Pz\ *  
    { qp*~  |  
  act(t); ,hJx3g5#n  
  } WoN JF6=?  
  while (cd(t)); *1-0s*T  
  return   0 ; HD{u#~8{  
} 3&E@#I^] ,  
} ; IDF0nx]  
. WJ  
Q~ Nq5[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +B8oW3v# )  
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。 e\aW~zs 2  
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。 ;B2&#kot7  
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。 rFt +Y})  
下面就是产生这个functor的类: ro?.w  
S{ F\_'%  
[V8^}s}tF  
template < typename Actor > ^; U}HAY  
class do_while_actor )#4(4 @R h  
  { v5 p`=Z@%  
Actor act; (p' /a.bn  
public : z*b|N45O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wZCboQ,  
Fsq)co  
template < typename Cond > Jb9 @U /<\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~ [/jk !G  
} ; WC_U'nTu4  
AK'3N1l`  
W:j9KhvT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F#Pn]  
最后,是那个do_ ">8oF.A^  
Z/GSR$@lI  
:qR8 e J  
class do_while_invoker dR>$vbjh1Z  
  { gyy}-^`F  
public : j5n"LC+oz  
template < typename Actor > )BaGY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J^DyhCs  
  { A? jaS9 &)  
  return do_while_actor < Actor > (act); :.BjJ2[S  
} pE+:tMH;  
} do_; H,EZ% Gl  
afaQb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ??#EG{{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /18fpH|  
最后来说说怎么处理break和continue 2RqV\Jik  
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。 XmVst*2=  
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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