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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'x,GI\;?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S,Wl)\  
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, YNgR1 :l  
$:u7Dv}\  
3@TG.)N4  
C*y6~AYN#  
  class filler r< ?o}Qq  
  { O{ %A&Ui  
public : 0]eh>ab>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !OoaE* s  
} ; me[J\MJ;w^  
?V5Pt s  
oY2?W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: kLPO+lg+  
8~s-t  
=O3I[  
MY?O/,6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i5E:FS^!I  
iVpA @p   
g?A5'o&Yu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sp`fh7d.(  
iZ.&q 6  
mWN1Q<vn,l  
*@G(3 n  
二. 战前分析 0'%+X|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cfC;eRgq~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 g3|Y$/J7P  
^E<~zO=Z  
)0 n29  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #}t 1   
  /* --------------------------------------------- */ (J^Lqh_  
vector < int *> vp( 10 ); R(/[NvUb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 71 L\t3fG  
/* --------------------------------------------- */ ."F'5eTT~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >d27[%  
/* --------------------------------------------- */ _!C)r*0(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vA2,&%jw  
  /* --------------------------------------------- */ xu"94y+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B'KXQa-$O  
/* --------------------------------------------- */ &w;^m/zP3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); > G4HZE  
5}X<(q(  
e"o6C\c  
, Y g5X  
看了之后,我们可以思考一些问题: STXqq[+Rf  
1._1, _2是什么? m|nL!Wc  
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。 GLaZN4`  
2._1 = 1是在做什么? _Qm7x>NT4  
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。 Y @XkqvX  
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。 $/<"Si&(  
A"\P&kqMV  
\N`fWh8&  
三. 动工 j'#jnP*P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1IOo?e=/bM  
;l/}Or2  
M 9(ez7Z  
kwDh|K  
template < typename T > "q9~ C  
class assignment zt)p`kdD  
  { #uD)0zdw  
T value; e9z$+h  
public : G!!-+n<  
assignment( const T & v) : value(v) {} r6F{  
template < typename T2 > >+Sv9S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e'k;A{Oh  
} ; }J+ ce  
%jbJ6c  
)){PBT}t]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &jXca|wAR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pIID= 8RJ.  
Wz6]*P`qv  
~8H&m,{j  
m0x J05Zx  
  class holder >G-8FL  
  { PZ  
public : q:`77  
template < typename T > pgz:F#>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const klK-,J  
  { ot|N;=ZKo  
  return assignment < T > (t); p|&ZJ@3  
} vHs>ba$"  
} ; $'A4RVVT  
iX8h2l  
^[X|As2  
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: m%e^&N#%6r  
{\vI9cni|"  
  static holder _1; 'h!h!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o9KyAP$2  
bc3|;O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); avu*>SB  
而不用手动写一个函数对象。 Ij;==f~G  
Whv]88w{  
HpB!a,R6B  
7>nhIp))  
四. 问题分析 +8LM~voB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,~?A,9?%:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ttK,((=@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M(n<Iu4^_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b34zhZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2x7(}+eD  
c&E*KfOG  
五. 问题1:一致性 c[(yU#@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /#-,R,Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A5CdLwk  
i&A{L}eCr:  
struct holder )LkM,T  
  { tj#=%m?8V;  
  // ;Ri 3#*a=  
  template < typename T > 52>[d3I3  
T &   operator ()( const T & r) const 4mEzcwo'  
  { >X;xIyRL  
  return (T & )r; =]=B}L `  
} fp.!VOy  
} ; +IwdMJ8&8  
Xtuhcdzu[  
这样的话assignment也必须相应改动: Hnfvo*6d.e  
T6sr/<#<(  
template < typename Left, typename Right > kVV\*"9y  
class assignment fC=fJZU7$  
  { <T(s\N5B=  
Left l; =}~NRmmF  
Right r; I["F+kt^^  
public : e(?:g@]-r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6?53q e  
template < typename T2 > GLo\q:5A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0L!er%GM  
} ; 4fu'QZ(}  
 5Waw?1GL  
同时,holder的operator=也需要改动: Wr]O  
4a\n4KO X  
template < typename T > mZ`1JO9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ' oBo|  
  { l'|E,N>X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \BN|?r$a  
} ^ H'hD  
J9g|#1G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /yLzDCKn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aXRv}WO$>k  
_aVJ$N.  
return l(rhs) = r; /)sDnJ1r  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 * eA{[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Gh2#-~|cB  
%GM>u2baw  
template < typename Tp > ^$e0t;W=  
class constant_t /m97CC#+  
  { `-~`<#E[  
  const Tp t; x}v1X`6b  
public : &J\B\`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \eEds:Hg  
template < typename T > WLE%d]'%M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :9(3h"  
  { `2>XH:+7F  
  return t;  `>%-  
} pNP_f:A|  
} ; .6\T`6H=a  
7*+Km'=M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LEWa6'0rq  
下面就可以修改holder的operator=了 r])Z9bbi  
nHrP>zN  
template < typename T > :_>\DJ'>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L_E^}^1!  
  { xcHen/4X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D0f*eSXE{  
} DNmb[  
: aHcPc:  
同时也要修改assignment的operator() =.DTR5(_h  
VK9Q?nu  
template < typename T2 > JRD8Lz]Q3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UMT\Q6p  
现在代码看起来就很一致了。 k}X[u8A  
xM% pvx.'L  
六. 问题2:链式操作 9H>BWjS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g8KY`MBnC&  
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。 ,g%o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w- r_H!-  
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。 Ft3I>=f{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BlL|s=dlQV  
w2k<)3 g~  
template < typename T > -<xyC8 $^$  
struct result_1 :MK=h;5Z  
  { IeZ&7u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mU50pM~/i  
} ; ]+mjOks~  
3u*82s\8T  
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: j H(&oV  
JwjI{,jY  
template < typename T > Rl1$?l6Rf  
struct   ref `ovgWv  
  { \N?7WQ  
typedef T & reference; FtN}]@F  
} ; f?Z|>3.2  
template < typename T > D@#0dDT  
struct   ref < T &> XjxPIdX_H  
  { #$FY+`  
typedef T & reference; ) 9MrdVNv  
} ; u %'y_C3  
/oFc 03d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vmvFBzLR  
ZBF1rx?  
template < typename T > \<X2ns@Tf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l nfm0  
  { -xz|ayn  
  return l(t) = r(t); _r]nJEF5  
} o!=WFAi[pX  
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。 3B;}j/h2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3I]Fdp)'  
RE 9nU%!  
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 MA$Xv`6I\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Gbn4 *<N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l~rb]6E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oKRFd_r+  
最后的布局是: alc]  
                Add DKTD Z*  
              /   \ "?P[9x}  
            Divide   5 L@nebT;\'  
            /   \ G,=F<TnI'  
          _1     3 R5~gH6K|  
似乎一切都解决了?不。 '#A:.P  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  #I;D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qcYNtEs*c  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y+A{Y  
tfA}`*$s  
template < typename Right > %kq ^]S2O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H'Ln P>@n#  
Right & rt) const 8bt53ta  
  { ;T>+,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9#Bx]wy  
} ;gUXvx~~r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8aZ$5^z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Pxqiv9D<R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =-Nsc1&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;\x~'@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 HxZ.OZbR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;SKcbws  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +;dXDZ2  
q? 9GrwL8F  
template < class Action > ] IS;\~  
class picker : public Action 4%J|DcY2  
  { &wjB{%  
public : +xZQJeKb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p,;mYms  
  // all the operator overloaded LWD#a~  
} ; nv)))I\  
w.uK?A>W,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 hg8Be6G <  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: DvYwCgLR  
s/t11;  
template < typename Right > yUe+":7k.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =Dk7RKoHF  
  { @\jQoaLT$_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _=EZ `!%  
} ~RInN+N#  
@VK6JjIq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZdH1nX(Yh3  
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。 /c#l9&,  
! Mo`^ t  
template < typename T >   struct picker_maker . :a<2sp6  
  { TBnvV 5_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K &dT(U  
} ; DW|vMpU]u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $P nLG]X  
  { 2+:'0Krc  
typedef picker < T > result; ,{8v4b-  
} ; OKAkl  
#wjH4DT  
下面总的结构就有了: u-szt ?O|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :u/mTZDi  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 jct./arK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :Q7mV%%  
至此链式操作完美实现。 7@l<? (  
="'- &  
DP*@dFU"  
七. 问题3 2h q>T&8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !Lkm? (_  
h e&V# #  
template < typename T1, typename T2 > 8+&JQ"UaB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hb!6Z EmN%  
  { >DP:GcTG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3=- })X ;  
} >1ZJ{se  
g5Td("& n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /:p8I6;  
RJ}#)cT  
template < typename T1, typename T2 > X;!~<~@Y  
struct result_2 bfdVED  
  { O('Nn]wo~9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OipqoI2  
} ; ;^3$kF  
; )llt G  
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? +pp9d-n  
这个差事就留给了holder自己。 CVQB"L  
    cp%ii'  
$Q/Ya@o  
template < int Order > -5k2j^r;  
class holder; #SnvV  
template <> 9Cvn6{  
class holder < 1 > X+l'bp]Ry  
  { :E'P7A  
public : _|zBUrN  
template < typename T > 62\&RRB i  
  struct result_1 _Y!sVJ){,c  
  { KDTDJ8  
  typedef T & result; CS@&^SEj  
} ; &=Y e6 f[  
template < typename T1, typename T2 > .:9s}%Z r  
  struct result_2 R#eg^7HfX  
  { F,T~\gO5,  
  typedef T1 & result; -^SA8y  
} ; |/T43ADW  
template < typename T > ,.v7FM^gO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7bF*AYM  
  { Y7SacRO  
  return (T & )r; DWm SC}{.  
} n:4uA`Vg  
template < typename T1, typename T2 > Z cpmquf8L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /3B6 Mtb  
  { 1%`7.;!i  
  return (T1 & )r1; BX< dSK  
} AGq>=avv  
} ; ]KuMz p!  
]'h; {;ug  
template <> XG 0v  
class holder < 2 > VQxpN 1  
  { vAi$ [p*im  
public : *>."V5{;S  
template < typename T > ax|1b`XUr"  
  struct result_1 k;Fh4Hv  
  { \40 YGFO  
  typedef T & result; &.N $  
} ; r;m`9,RW  
template < typename T1, typename T2 > p#@Z$gTH`'  
  struct result_2 O#_b7i  
  { <Kt3PyF  
  typedef T2 & result; >M;u*Go`QO  
} ; g^~Kze  
template < typename T > gEJi[E@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &`!^Zq vG  
  { aGoE,5  
  return (T & )r; 7r 0,> 3"  
} n&Yk<  
template < typename T1, typename T2 > thW<   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Ho"N`Qy  
  { IL!=mZ>2O  
  return (T2 & )r2; h(' )"  
} t"AzI8O  
} ; } !s!;BOx  
DQXS$uBT  
Wa'sZ#  
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> >。 Q-eCHr)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g,kzQ}_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cAuY4RV  
K@:m/Z}|4  
return l(i, j) = r(i, j); HY}j!X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +R.N%_  
p{Sh F.  
  return ( int & )i; ?mYYt]R  
  return ( int & )j; K :LL_,  
最后执行i = j; J5yidymrpW  
可见,参数被正确的选择了。 E4[}lX}  
|$+5@+Zz  
|qN'P}L  
3,eIB(  
ma& To=  
八. 中期总结 "Ty/k8?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: KfY$ka[}"S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,,<PVTd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uCP>y6I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rrBAQY|.  
KMK`F{  
t?)pl2!A  
[=%YV# O  
C>QIrZu  
Oejq@iM"(  
九. 简化 , c;eN  
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。 b=[?b+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0$vj!-Mb^j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E~hzh /,34  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 slW3qRT\k  
  +-*/&|^等 Mi7y&~,  
2. 返回引用。 (ywo a  
  =,各种复合赋值等 #-# NqX:  
3. 返回固定类型。 *nTU# U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /VTM 9)u  
4. 原样返回。 [=TCEU{"~  
  operator, k#JQxLy#  
5. 返回解引用的类型。 XvGA|Ekf<  
  operator*(单目) ]!{y a8  
6. 返回地址。 K k[`dR;  
  operator&(单目) @y|_d  
7. 下表访问返回类型。 -X1X)0v$  
  operator[] n!ok?=(kQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9w4sSj`  
  operator<<和operator>> I9y.e++/  
F[`ZqW  
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。 mY&ud>,U:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -uR72f  
jUMf6^^  
template < typename Left > H{G{H=K_  
struct value_return ]B4}eBt5)@  
  { b"j|Bb  
template < typename T > #=,(JmQPt  
  struct result_1 #`SD$;  
  { KLQ!b,=q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9IZu$-  
} ; QLq@u[A  
$1Nd_pD=  
template < typename T1, typename T2 > &jQ?v@|1c  
  struct result_2 rR{,)fX;  
  { 4sF v?W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ":W%,`@$  
} ; GH4iuPh]  
} ; L/r@ S'  
IMLsQit*  
~6[*q~B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sq0 PBEqq  
lPP,`  
下面我们来剥离functor中的operator() .0y%5wz8j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~Pf5ORoe  
r.3KPiYK  
return l(t) op r(t) g@v s*xE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fP-|+Ty O  
return op l(t) dE=Ue#1U@5  
return op l(t1, t2) 8HErE< _(  
return l(t) op  Qo0H  
return l(t1, t2) op r0dDHj~F  
return l(t)[r(t)] 6L4$vJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6j9)/H P  
c+' =hR[  
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: &*,:1=p  
单目: return f(l(t), r(t)); @ GDX7TPV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QB{rVI>mI!  
双目: return f(l(t)); }xb=<  
return f(l(t1, t2)); OEgI_= B  
下面就是f的实现,以operator/为例 le>Wm&E  
m~l F`?  
struct meta_divide @9G- m(?*  
  { df*w>xS  
template < typename T1, typename T2 > RuRt0Sd3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f"5g>[ 1  
  { +Ezgn/bS&  
  return t1 / t2; 5F $V`kYT  
} QBJ3iQs1  
} ; j6}R7 $JR  
aw $L$7b}  
这个工作可以让宏来做: %:C ]7gQ  
r64u31.)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ! T9]/H?  
template < typename T1, typename T2 > \ Yxd X#3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -p,x&h,p  
以后可以直接用 b'@we0V@S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v"DL'@$Ut{  
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 H:{7X1bV  
(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。。。) Xh+ia#K  
hZ\+FOx;  
8nNsrat  
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 A7XnHPIw  
QDmYSY$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #=e;?w  
class unary_op : public Rettype JqUADm  
  { ~|+zJ5  
    Left l; ^s/  
public : |Rzy8j*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ze^jG-SL$9  
q }C+tn"\  
template < typename T > GR4?BuY,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H^%.=kf  
      { -`c :}m  
      return FuncType::execute(l(t)); 6)gd^{  
    } ><?BqRm+  
`m~syKz4A  
    template < typename T1, typename T2 > V`hu,Y;%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e_3CSx8Cc  
      { ?:rx1}:F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h rN%  
    } w=b(X q+:  
} ; lT8\}hNI+  
E">T*ao  
VrP}#3I  
同样还可以申明一个binary_op -0HkTY  
u V6g[J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yl]FP@N(  
class binary_op : public Rettype 2YwVU.*>  
  { $A\m>*@  
    Left l; ekSY~z=/u  
Right r; i^z`"3#LE  
public : wVK*P -C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QGnxQ{ko  
sYbH|}  
template < typename T > ?h\mk0[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MFit|C  
      { ;^k7zNf-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o,Z{ w"  
    } /M0/-pV 9  
B\`Aojw"E?  
    template < typename T1, typename T2 > 7hNb/O004  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /L=(^k=a.;  
      { }2>"<)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qB6dFl\ (  
    } <|6%9@  
} ; /)|X.D  
/ci]}`'ws  
ilLBCS}  
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 _uxPx21g}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mPZGA\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3C>qh{z"  
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。 43:t \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V-O(U*]  
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。。。 CX/(o]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P1kB>" bR  
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) 0`#(Toe{B  
下面是修改过的unary_op =o dkz}bU  
KlxN~/gyik  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2i=H"('G)+  
class unary_op PK6iY7Qp)  
  { #} ,x @]p  
Left l; X!,@ j\L  
  P~CrtTss  
public : pJpNO$$w  
[`fI:ao|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %FkLQ+v/<  
Xh3;   
template < typename T > .#6MQJ]OH  
  struct result_1 70W"G X&  
  { t={0(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q%3<Juq~$  
} ; O mMX$YID  
pgc3jP!  
template < typename T1, typename T2 > @|-OJ4[5  
  struct result_2 Qc-(*}  
  { ;6;H*Y0,|E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +=@^i'  
} ; '"YYj$> '  
7v~j=Z>  
template < typename T1, typename T2 > 'VnwG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x!7yU_ls`  
  { Nud,\mXrY[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mO rWJ~=  
} E0f{iO;}  
xN->cA$A  
template < typename T > y2Bh?>pg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :KE/!]z  
  { +a)E|(cN  
  return OpClass::execute(lt(t)); HD`>-E#  
} F3E[wdT  
JNU/`JN9f  
} ; I2Ev~!  
TRvZ  
!XE aF]8  
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 E)p9eU[#  
好啦,现在才真正完美了。 sa-9$},z4  
现在在picker里面就可以这么添加了: }6m?d!m  
lJ  
template < typename Right > HOW7cV'X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o \L!(hm  
  { S>:,z}i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =]>%t]  
} 4*H"Z(HP  
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。 -$k>F#  
xF8S*,#,*  
I}0_nge  
J1F{v)T '?  
UsW5d]i}Y  
十. bind t 0O4GcAN  
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。 f?UzD#50D  
先来分析一下一段例子 `iixq9xi  
02b6s&L  
a+z2Zd!u\x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tai Vk4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2: ^njqX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^$?qT60%d|  
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。 |m>}%{  
我们来写个简单的。 e- 6w8*!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: #6> 6S;Ib  
对于函数对象类的版本: FvImX  
W4(?HTWZ  
template < typename Func > )m#']c:rg  
struct functor_trait fj']?a!m  
  { ?T'][q  
typedef typename Func::result_type result_type; 2W$lQ;iO  
} ; SG]K   
对于无参数函数的版本: WStnzVe  
T 1Cs>#)  
template < typename Ret > M}FWBs'*|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 05e>\}{0  
  { Wr%7~y*K  
typedef Ret result_type; I 48VNX  
} ; ,@CfVQz  
对于单参数函数的版本: 4('JwZw\!  
k=n "+  
template < typename Ret, typename V1 > d]B= *7]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {U @3yB  
  {  &"S/Lt  
typedef Ret result_type; ?l6jG  
} ; aC\4}i<  
对于双参数函数的版本: NB)t7/Us  
F? ]N8W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g:~+P e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TipHV;|e  
  { %v=!'?VT  
typedef Ret result_type; #+jUhxq  
} ;  H!eh J$[  
等等。。。 -Zy)5NB-tZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o:\XRPB  
>{&A%b4JF  
template < typename Func > VWa|Y@Dc]  
struct func_return zG% |0  
  { vA>W9OI   
template < typename T > ,b.n{91[]x  
  struct result_1 wh6&>m#r  
  { GW m4~]0E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l)Mh2lA,=  
} ; W<'<'z5  
$$gtZ{ukQ  
template < typename T1, typename T2 > 0s%6n5>  
  struct result_2 hPO>,j^  
  { P;U@y" s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O% $O(l  
} ; Rt4di^v  
} ; KTmaglgp  
CT"Fk'B'  
k|j:T[_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L|67f4  
+VOb  
template < typename Func, typename aPicker > w-rOecwFvu  
class binder_1 [ b1hC ~I;  
  { [thboP.?  
Func fn; uWc:jP  
aPicker pk; Uf2:gLrF  
public : c E76L%O  
xqWj|jA  
template < typename T > i^/54  
  struct result_1 K` (#K#n  
  { ^KH%mSX>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lk nVqZ|k  
} ; iZTa>@   
bXvbddu)}  
template < typename T1, typename T2 > h$&rE@N|  
  struct result_2 FAtWsk*pgY  
  { \R Z3Hh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Enbcz(B  
} ; `ue?Z%p|  
,+-h7^{`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mQ,{=C=D  
# #>a&,  
template < typename T > :~-i&KNk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;&mxqY8`'  
  { rw*M&qg!z  
  return fn(pk(t)); t-EV h~D1p  
} B$7[8h  
template < typename T1, typename T2 > ZKQo#!}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yBe(^ n  
  { ZR mPP  
  return fn(pk(t1, t2)); ?!m m a\W  
} /Sj_y*x1e  
} ; ;Jo*|pju  
qw0~ *0}  
fLM.k CD?u  
一目了然不是么? +$ ~8)95<B  
最后实现bind ZgBckb  
|Gc&1*$  
npj5U/  
template < typename Func, typename aPicker > Rp eBm#E2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'FxYMSZS$  
  { BvJ\x)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^0eO\wc?O  
} ybYXD?  
am (#Fa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J/[7d?hI/  
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。 \E&thp  
s((b"{fFb  
十一. phoenix ">,K1:(D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ou!)1UFI  
eoL0^cZj  
for_each(v.begin(), v.end(), B[7A  
( FvA|1c  
do_ @7X\tV.Z  
[ K*:Im #Q  
  cout << _1 <<   " , " 1:5P%$?b  
] *vD/(&pQ1:  
.while_( -- _1), E6Q91Wz9f  
cout << var( " \n " ) 0STk)> 3$-  
) SZE`J:w  
); 4K'|DO|dH  
ZmP1C`>  
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: ku-cn2M/  
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 :SdIU36  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  %|bN@@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .W-=x,`hY4  
pKYLAt+^>  
BArJ"t*/z  
template < typename Cond, typename Actor > wRj~Qv~E  
class do_while *Ji9%IA  
  { Sy:K:Z|[U  
Cond cd; 9<w=),R`8  
Actor act; `U!(cDY  
public : )2toL5Q  
template < typename T > *.,8,e8Vq  
  struct result_1 flPZlL  
  { DbQBVy  
  typedef int result_type; fGG 9zB6  
} ; @21u I{  
L*IU0Jy>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +Bn?-{h=  
nE^wxtY  
template < typename T > k=FcPF"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pBvo M={2!  
  { W*3o|x   
  do Ipg\9*c`  
    { ym[+Rw  
  act(t); ,A^L=+  
  } 9M;I$_U`vj  
  while (cd(t)); {#0Tl  
  return   0 ; % hNn%Oy:E  
} O${r^6Hh  
} ; ?'T"?b<  
Y0rf9  
d{?)q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5#P: "U  
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。 #%qqL  
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。 D . 77WjwQ  
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。 1RURZoL  
下面就是产生这个functor的类:  ?DJuQFv  
>[ @{$\?x:  
,,XS;X?  
template < typename Actor > QZWoKGd}+  
class do_while_actor FV`3,NFk  
  { @f-0X1C."N  
Actor act; y B1W>s8&  
public : y+l<vJu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ST#PMb'izn  
 h=:*7>}  
template < typename Cond > ;U8dm"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YHJ'  
} ; F=:F>6`  
W&Y4Dq^  
/95FDk>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D5}DV  
最后,是那个do_ pn+D@x#IA  
:U7;M}0  
 n})  
class do_while_invoker $&bU2]  
  { DrW/KU,{+(  
public : LPsh?Ca?N  
template < typename Actor > %L.lkRs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pxap;;\  
  { :p,c%"8  
  return do_while_actor < Actor > (act); $hC~af6  
} W=q?tD~V  
} do_; 7l[t9ON  
4U_rB9K$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o-~-F+mj#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gGF$M `  
最后来说说怎么处理break和continue ^.nwc#  
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。 ?SBh^/zf  
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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