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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t+ w{uwEY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =4`wYh  
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, Mf14> `<`  
/=YNkw5   
"gy&eR>  
A|LO!P,w  
  class filler 3E wdu  
  { O? g;Ny  
public : @%fTdneH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bN-!&Td  
} ; ,K[e?(RP  
,KJHYm=Q  
^mn!;nu  
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: 0GxJja  
;N#}3lpLqg  
g"748LY>=p  
|\dv$`_T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -$"$r ~ad  
:pM 8Q1:B  
JXL?.{'A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E"9(CjbQ[  
\(Oc3+n6  
HL&HY)W1gf  
0)SRLHTY%  
二. 战前分析 dV[G-p  
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。 <oJ?J^  
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 t$du|q(  
rO>'QZ%  
hu$eO'M_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >%;i@"  
  /* --------------------------------------------- */ ?PWg  
vector < int *> vp( 10 ); K ,NmDc^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mv%Qze,\V^  
/* --------------------------------------------- */ zc8^#D2y&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q;bw }4  
/* --------------------------------------------- */ Ea S[W?u}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2!0tD+B  
  /* --------------------------------------------- */ 8!|vp7/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C W#:'  
/* --------------------------------------------- */ Y Iwa =^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0?$|F0U"J  
r'Wf4p^Xd  
~588M 8~  
P!Fy kg  
看了之后,我们可以思考一些问题: }xC2~  
1._1, _2是什么? Pw<'rN8''  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C]2-V1,ZX  
2._1 = 1是在做什么? b5H}0<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {Z k^J  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7YD+zd:  
%W9R08`  
~<!j]@.  
三. 动工 e1a\ --  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qK7:[\T|?T  
.Pj<Pe  
!O%!A<3  
ViiJDYT>E<  
template < typename T > ('J@GTe@xj  
class assignment aC`>~uX##V  
  { Vm<_e  
T value; 7(]F+\A3  
public : 4ams~  
assignment( const T & v) : value(v) {} jUM'f24  
template < typename T2 > l,hOnpm9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U2m#BMV  
} ; ,V,mz?d^9  
ya1 aWs~  
*V hEl7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f~wON>$K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C0[U}Y/r2  
s1Acl\l-uF  
HhQ0>  
by'KJxl[  
  class holder  .x%w#  
  { h_?`ESI~  
public : > )< ?  
template < typename T > }P?e31@:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0&s a#g2  
  { SbGdcCB  
  return assignment < T > (t); ]UUa/ep-  
} 2j8GJU/L  
} ; FA*$ dwp  
(a#gCG\  
%<-OdyM  
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: .2c/V  
I+H~ 5zq.  
  static holder _1; %4m Nk}tyH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g8uqW1E^  
=oI[E~1<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z(LR!hr  
而不用手动写一个函数对象。 0]bt}rh  
fY9+m}$S$  
exJc[G&t(  
v^@)&,  
四. 问题分析 H9)n<r  
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。 rb-ao\  
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。 y#B=9Ri=z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,:PMS8pS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @ &N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P6.PjK!Ar  
9oJM?&i  
五. 问题1:一致性 s0dP3tz>  
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?| nC p/.]Y*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k!x|oC0  
=KHb0d |.  
struct holder QUW`Yc  
  { boEQI=!j\+  
  // =F$?`q`  
  template < typename T > pgES)  
T &   operator ()( const T & r) const Uo >aQk  
  { (0.oE%B",1  
  return (T & )r; [tk x84M8  
} Rb:H3zh  
} ; x3cjyu<K  
rQ{|0+l  
这样的话assignment也必须相应改动: zA9q`ePS  
C zJ-tEO  
template < typename Left, typename Right > w\GJ,e  
class assignment # &.syD#  
  { T" {~mQ*  
Left l; kMCP .D45;  
Right r; <VhmtT%7  
public : THhxj)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3XlQ4  
template < typename T2 > fE~KWLm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } se %#U40*  
} ; xR0*w7YE  
e-y$&[  
同时,holder的operator=也需要改动: &zF>5@fM  
UDr 1t n  
template < typename T > ]%D!-[C%1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pv5S k8  
  { F%-@_IsG#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pRV.\*:c  
} P^<3 Z)L  
VQpt1cK*  
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。 w>j5oz}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }d}gb`Du  
QD,m`7(  
return l(rhs) = r; tcj "rV{G  
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。 =h4u N,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IW!x!~e  
b\ED<'  
template < typename Tp > :bct+J}l~  
class constant_t O80Z7  
  { xcw:H&\w6  
  const Tp t; Oh1U=V2~  
public : ]7_>l>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g/.FJ-I*  
template < typename T > M}o.= Iqa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ld*Ds!*'/  
  { #a=]h}&1?  
  return t; *,G< X^  
} ivgX o'=  
} ; ;xiN<f4B  
)8oyo~4?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |iUF3s|?  
下面就可以修改holder的operator=了 9ia&/BT7"z  
[8za=B/  
template < typename T > kEq~M10  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2?%*UxcO  
  { dY}5Kmt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HE+'fQ!R  
} U>*@VOgB  
>bV3~m$a+  
同时也要修改assignment的operator() ?<t?G  
dYISjk@  
template < typename T2 > 8i] S[$Fc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (Z>?\iNJ  
现在代码看起来就很一致了。 } 9zi5 o8  
(nLzWvN  
六. 问题2:链式操作 c\ZI 5&4jT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X[?fU&  
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。 }Y7P2W+4?  
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。 cZN<}n+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。 h!dij^bD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 17'd~-lE  
t8RtJ2;  
template < typename T > S Yi!%  
struct result_1 X$;x2mz nM  
  { ]Y]]X[@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !QVhP+l'H  
} ; ).jQ+XE'>  
-%J9!(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Vyi.:lL _8  
w%`S>+kX&  
template < typename T > spP[S"gI  
struct   ref &V+_b$  
  { $&.(7F^D  
typedef T & reference; 3_wR2AU~  
} ; g0B-<>E  
template < typename T > tb?TPd-OY  
struct   ref < T &> @:w^j0+h  
  { SN"Y@y)=  
typedef T & reference; Mo3%OR  
} ; [gUD +  
|s/Kb]t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r(wf>w3  
C"n!mr{srt  
template < typename T > O\Y*s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3. dSS  
  { a:*N0  
  return l(t) = r(t); yH:p*|%:  
} ih)\P0wed  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >{Ayzz>v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 38&K"  
#7H0I8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 x$jLB&+ICz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pWE(?d_M{G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uG'S&8i_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a\m=E#G  
最后的布局是: =4+2y '  
                Add 'J*'{  
              /   \ +(x(Ybl#  
            Divide   5 \h[*oeh  
            /   \ i;~.kgtq4  
          _1     3 :-59~8&  
似乎一切都解决了?不。 W"s/ 8;  
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。 nT:<_'!  
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。 p&\QkI=  
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: pFMJG<W9,  
OD[=fR|cp  
template < typename Right > U&(gNuR>J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Rm n|!C%%K  
Right & rt) const y)|d`qC\  
  { /kr|}`# Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z/ml ,4e  
} u)EtEl7Wq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5/6Jq  
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。 N4qBCBr(  
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。 jXmY8||w  
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。 r-S%gG}~E  
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。 v" #8^q  
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? XjzGtZ#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: g3'dkS!  
F&p42!"  
template < class Action > ?2o+x D2  
class picker : public Action t^B s3;E^  
  { roriNr/ e  
public : 1k"t[^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dL'oIBp  
  // all the operator overloaded )]w&DNc  
} ; B:i$  
;L76V$&  
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。 i0\]^F  
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: rvhMu}.  
ZX-A}  
template < typename Right > x/]G"?Uix  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6E ^m*la%  
  { (oCpQDab@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "<egm^Yq  
} RI'}C`%v  
Z8h;3Ek  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I^LU*A=  
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。 V`/c#y||  
|R91|-H  
template < typename T >   struct picker_maker !}mM"|<  
  { &<&eKq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V?T&>s  
} ; m_  wvi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DV?c%z`YO  
  { '%|Um3);0p  
typedef picker < T > result; FN26f*/  
} ; p;zT #%  
It'kO jx]  
下面总的结构就有了: /3Y"F"`M.  
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。 ~_CZ1  
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。 |LZ+_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G a$2o6  
至此链式操作完美实现。 @~=d4Wj6  
FS)C<T]t  
8rBa}v9  
七. 问题3 mm!JNb9(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NU.4_cixb  
,{ 0&NX  
template < typename T1, typename T2 > 3# 0Nd"/0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P _Gu~B!Y  
  { OWr\$lm@z$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IWddJb~hu  
} %Y.@AiViz  
{P?p*2J'  
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: Hjs#p{t[  
W>CG;x{  
template < typename T1, typename T2 > o<s~455m/  
struct result_2 M_$;"NS+}  
  { 9O&MsTmg$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _jCu=l_  
} ; um". Z4S  
T.{]t6t$U  
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? #K-O<:s=y  
这个差事就留给了holder自己。 {vd +cE  
    g_Y$5ft`  
_!Z}HCk  
template < int Order > qpf|.m  
class holder; 5 r<cna  
template <> Z_jV0[\v0P  
class holder < 1 > CC`#2j  
  { l,QO+ >)z  
public : sx[mbKj<  
template < typename T > ZI :wJU:f  
  struct result_1 p)Ht =~  
  { F CfU=4O  
  typedef T & result; W-1Ub |8C  
} ; 9-=kVmT&g  
template < typename T1, typename T2 > |M?VmG/6  
  struct result_2 1TN+pmc}@  
  { ?ZKIs9E[m  
  typedef T1 & result; vHymSU/J  
} ; <&1hJ)O  
template < typename T > V22Br#+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >I/~)B`jhE  
  { bC&xN@4  
  return (T & )r; ?|<p^:  
} u]3VK  
template < typename T1, typename T2 > i#U_g:~wC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d\ 7OtM  
  { ` gor  
  return (T1 & )r1; bHs},i6  
} :G<~x8]k0  
} ; gHvkr?Cg  
wD pL9q  
template <> lz#@_F|.*  
class holder < 2 > Hg(nC*#/Q  
  { Io7 =Mc4  
public : `Go oSX  
template < typename T > m FC9\   
  struct result_1 <;Td8T;  
  { ,UT :wpc^i  
  typedef T & result; ~05(92bK  
} ; 8\`otJY  
template < typename T1, typename T2 > OBM&N  
  struct result_2 cbx( L8  
  { 1[?xf4EMG  
  typedef T2 & result; ARB^]  
} ; <5c^DA  
template < typename T > M1Th~W9l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {`% q0Nr  
  { y2x)<.cDP  
  return (T & )r; _cc9+o  
} wqQrby<  
template < typename T1, typename T2 > >$A,B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VsRdZ4  
  { N?%FVF  
  return (T2 & )r2; kgFx  
} /T<,vR  
} ; Oimq P  
(Vy`u)gG  
l\=He  
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> >。 KJ6:ZTbW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VSc)0eyn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6~8X/ -02  
G8hDR^ra  
return l(i, j) = r(i, j); yuB\Z/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8&y3oxA,  
=/^{Pn  
  return ( int & )i; FPuF1@K  
  return ( int & )j; j2!^iGS}  
最后执行i = j; V34]5  
可见,参数被正确的选择了。 EDGAaN*Q  
p~t5PU*(  
sC RmLUD  
cD4H@!=a  
McQWZ<  
八. 中期总结 HNL;s5gq  
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: P/~kX_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8IihG \  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JI~@H /j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E1rxuV|9  
.l]w4Hf  
'ul~f$ V  
(L8z<id<z  
O(44Dy@2  
JclG*/Wjg4  
九. 简化 zlN<yZB^  
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。 9y&&6r<I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #-FfyxQ8ai  
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\=23[0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F5EsaF'e4  
  +-*/&|^等 Vbpt?1:  
2. 返回引用。 zF=E5TL-,4  
  =,各种复合赋值等 Ru^j~Cj5  
3. 返回固定类型。 <-a6'g2y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F$&{@hd  
4. 原样返回。 =5X(RGK  
  operator, w}QU;rl8q  
5. 返回解引用的类型。 -D30(g{O  
  operator*(单目) NYN(2J  
6. 返回地址。 UkXf)  
  operator&(单目) /M8&`  
7. 下表访问返回类型。 ]$a,/Jt  
  operator[] N[dv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K9N\E"6ZP  
  operator<<和operator>> XnI)s^  
095Z Z20  
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。 >c 5V VA8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qx3`5)ef  
OBmmOswg~  
template < typename Left > +zLh<q0  
struct value_return h4dT N}  
  { WscNjWQ^TD  
template < typename T > 75t5:>"[  
  struct result_1 h\qM5Qx+Q  
  { SPK% ' s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W"L;8u  
} ; ,~,{$\p   
(#;<iu}  
template < typename T1, typename T2 > $j!VJGVG  
  struct result_2 _3?7iH  
  { V:8ph`1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yzQ^KqLH  
} ; A#B6]j)  
} ; 34\:1z+s M  
u|a+ :r)*4  
<[mvfw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i=G.{.  
atO/Tp  
下面我们来剥离functor中的operator() !@[@xdV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w- .=u3  
;\Vi~2!8  
return l(t) op r(t) /_ MEb42&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cfEi]  
return op l(t) 2m/=0sb\{  
return op l(t1, t2) 'v*Y7zZ#K  
return l(t) op .U:DuyT  
return l(t1, t2) op [J.-gN$X@  
return l(t)[r(t)] hhVyz{u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m;"i4!  
=9ISsI\Y6  
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: D.\s mk  
单目: return f(l(t), r(t)); K6Gri>Um  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fhZD#D  
双目: return f(l(t)); ;0f?-W?1  
return f(l(t1, t2)); 3Vj,O?(Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 On{p(| l  
(X"WEp^Q{I  
struct meta_divide ,3`RM $  
  { AK*F,H9  
template < typename T1, typename T2 > ~~_!&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \y G//  
  { HFL(t]  
  return t1 / t2; w Kq-|yf,  
} ,mE*k79L6  
} ; P`K?k<  
&91U(Go  
这个工作可以让宏来做: D<2|&xaR  
.l->O-=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :>K=kZ=k  
template < typename T1, typename T2 > \ Ws;}D}+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aQK>q. t  
以后可以直接用 )`ZTu -|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jHxg(]  
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 KF"&9nB  
(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。。。) >6(91J  
)NwIEk>Tf  
|hprk-R*OH  
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 k2xOu9ncEj  
8W|qm;J98  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |lijnfp  
class unary_op : public Rettype : _>/Yd7-&  
  { b'N(eka  
    Left l; l 6;}nG  
public : iJza zQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z~VSWrw3  
gt1W_C\  
template < typename T > + W ? / A]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fr1/9E;  
      { OI9V'W$  
      return FuncType::execute(l(t)); q+/c+u?=^  
    } X=<-rFW  
:-=,([TJ  
    template < typename T1, typename T2 > vElVw. P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zd+_ BPT  
      { ;MqH)M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); RQZ|:SvV  
    } j zaC  
} ; V(%L}0[]  
v}v! hs Q  
KMxP%dV/=  
同样还可以申明一个binary_op "YUyM5X  
IQFt4{aK3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j7vp@l6`L  
class binary_op : public Rettype 6}YWM]c%  
  { ^&'&Y>  
    Left l; )vFJx[a<n`  
Right r; wj fk >  
public : pr2b<(Pm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r?s,  
ubn`w=w$  
template < typename T > >4A~?=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,1"w2,=  
      { H*DWDJxmV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :RsO $@0G  
    } l@8UL</W  
F j_r n  
    template < typename T1, typename T2 > H1(Zz n1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XCNfogl  
      { K +oFu%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S+Aq0B<  
    } 5YlY=J  
} ; Dl kHE8r\  
m]yt6b4  
Y~qv 0O6K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 KKR@u(+"a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 km; M!}D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?NZKu6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 P&@:''  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Hnv{sND[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'sCj\N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8KioL{h  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) N`tBDl"ld  
下面是修改过的unary_op c$)Y$@D  
nDh]: t=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x(/KHpSWK  
class unary_op h)EHaaf  
  { SCClD6k=V  
Left l; [b: $sR;  
  ~RV>V*l  
public : 4~Ptn/ g  
y9?~^pTx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uaMf3HeYV  
WxE4r  
template < typename T > yJx{6  
  struct result_1 oyGO!j  
  { 3"O)"/"Q.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CKShz]1  
} ; |sN>/89=/  
[E_eaez7#  
template < typename T1, typename T2 > ~c>*3*  
  struct result_2 "HRoS#|\  
  { o2 =UUD&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'iM;e K  
} ; L lmdydC%  
gU7@}P  
template < typename T1, typename T2 > ^goa$ uxU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bWN%dn$$M  
  { ,EyZ2`|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #rL%K3'  
} KdT1Nb=  
=yv_i]9AN  
template < typename T > s? /#8 `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =HT:p:S  
  { Ys@M1o  
  return OpClass::execute(lt(t)); ecK{+Z'G  
} bI)ItC_wf!  
LRO'o{4$E  
} ; Y6T1_XG  
fk%yi[  
mX78Av.z!  
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 FgILQ"+  
好啦,现在才真正完美了。 yoKl.U"&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 74VN3m  
3[kY:5-  
template < typename Right > KX e/i~AS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -aCtk$3  
  { d'~sy>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :DP%>H|  
} B3V:?#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <qD/ #$   
J:  
GzJLG=M  
a+$WlG/x  
z4f\0uQ  
十. bind x0^O?UR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x!klnpGp  
先来分析一下一段例子 2c>eMfa  
8*rd`k1 |g  
d\aarhD8*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 14TA( v]T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^dB~#A1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [KA&KI^hF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7 jq?zS|  
我们来写个简单的。 5Xn+cw*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'p=5hsG  
对于函数对象类的版本: "mbcZ5 _  
x{Y}1+Y4  
template < typename Func > shbPy   
struct functor_trait Nz`4q %+  
  { S<"M5e  
typedef typename Func::result_type result_type; Ha l,%W~e  
} ; mQmn&:R  
对于无参数函数的版本: ! 8q+W`{  
)clSW  
template < typename Ret > ;[%_sVIy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YfBb=rN2s  
  { 0-H!\IB  
typedef Ret result_type; _3UH"9g{  
} ; z;:c_y!f  
对于单参数函数的版本: }q1@[ aE  
>C"f'!oM,j  
template < typename Ret, typename V1 > -%]O-'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %(a<(3r  
  { ,}15Cse  
typedef Ret result_type; M17oAVN7D  
} ; 5y7rY!]Bf  
对于双参数函数的版本: #3@ Du(_n  
2j_YHv$I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VeO$n*O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iOpMU  
  { jEj#|w  
typedef Ret result_type; v.,|#}0 o  
} ; >AsD6]  
等等。。。 )Lht}I ]:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I`"8}d@Jm  
J+f .r|?  
template < typename Func > n}9vAvC  
struct func_return ;seD{y7!  
  { |;2Y|>=  
template < typename T > 5urM,1SQ@  
  struct result_1 wjk-$p  
  { sS5 ]d8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EL!V\J`S_  
} ; 4`lt 4L  
V{17iRflf  
template < typename T1, typename T2 > 8<(qN> R  
  struct result_2 1PWs">*(  
  { Bw-<xwD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T'9I&h%\  
} ; yX%T-/XJ  
} ; ":E^&yQ  
m+p}Qi8i)  
!g}?x3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [(v?Z`cX\  
OjxaA[$  
template < typename Func, typename aPicker > 2XhtK  
class binder_1 sg"J00  
  { }:u" ?v=|j  
Func fn; `ER">@&  
aPicker pk; Wz)O,X^  
public : 0yW#).D^b  
n:JWu0,h  
template < typename T > cW B>  
  struct result_1 $0WO 4C%M  
  { dz fR ^Gv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TWF6YAQ m  
} ; RAMkTS  
x)eYqH~i  
template < typename T1, typename T2 > @y%4BU&>0  
  struct result_2 K_/8MLJQ  
  { $qkV u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s%h|>l[lKT  
} ; 0r?975@A  
Oo'IeXQ9(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y<('G5A  
6<sd6SM  
template < typename T > 9(?9yFbj5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MhMY"bx8  
  { )cA#2mlS'1  
  return fn(pk(t)); dQ6:c7hp>D  
} |J: n'}  
template < typename T1, typename T2 > z-<091,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f,:SI&c\  
  { D<}z7W-  
  return fn(pk(t1, t2)); >hqev-   
} hE>ux"_2/  
} ; V<~.:G$3H  
'<N^u@tF7  
4W7  
一目了然不是么? i#/,Q1yEn  
最后实现bind 2NS(;tBB0  
'n`+R~Kkh  
aRSGI ja<L  
template < typename Func, typename aPicker > b-pZrnZ!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V1Yab#  
  { :1h1+b@,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S~BBBD  
} +X[+SF)!  
o&]b\dV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t']d_Vcza  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L ]HtmI  
1Rlg%G'  
十一. phoenix }SL&Y`Y]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rQ~7BlE  
9>gxJ7pY  
for_each(v.begin(), v.end(), r{y&}gA  
( qYD$_a  
do_ }Rujh4*  
[ z~[:@mGl  
  cout << _1 <<   " , " 4.7 YIM  
] npsDy&  
.while_( -- _1), gO>XNXN{  
cout << var( " \n " ) 4 DhGp  
) Hc?8Q\O:  
); RbPD3& .  
Q]j [+e  
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: IXE`MLc  
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@g1jJP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DONXq]f:,"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~)!yl. H  
~)5NX 4Po  
y %R-Oc  
template < typename Cond, typename Actor > Y+il>.Z  
class do_while u6hDjN  
  { { Ju  
Cond cd; [ j'L *j  
Actor act; y$,K^f  
public : =MQpYX  
template < typename T > 0ws1S(pq  
  struct result_1 kKbq?}W[  
  { Z>=IP-,>  
  typedef int result_type; 1'.SHY|  
} ; +Sz%2 Q  
t8vR9]n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L=`QF'Im  
VaYL#\;c<  
template < typename T > Swugt"`nN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f uzz3#  
  { )`,||sQ  
  do bv %Bo4s  
    { yVF1*#"  
  act(t); [bE-Uu7q5P  
  }  Y j[M>v  
  while (cd(t)); L`sg60z  
  return   0 ; Po(Y',xI[  
} ug?gVK  
} ; M  ::  
A0mj!P9  
6"3-8orj   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p~(+4uA  
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。 'G] P09`*)  
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。  :P,g,  
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。 b2L9%8h  
下面就是产生这个functor的类: @#HB6B  
8 $5 y]%!  
uD'yzR!]+  
template < typename Actor > .bdp=vbA  
class do_while_actor i rjOGn  
  { Z;=h=  
Actor act; ;v#BguM  
public : |nOqy&B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7rIz  
qq Vjx?bKe  
template < typename Cond > AN193o   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kSW=DE|#}  
} ; L{pz)')I  
x*`S>_j27=  
v,T :V#f^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,W8E U  
最后,是那个do_ -|z ]Ir  
KU]co4]8^s  
_#\e5bE=Z  
class do_while_invoker fyt ODsb>  
  { n>t&l8g%g  
public : ni2GZ<1j  
template < typename Actor > s=S9y7i(R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b]0]*<~y  
  { LDDg g u   
  return do_while_actor < Actor > (act); >m$jJlAv8  
} /D d.C<F  
} do_; 9f#~RY|#m  
!+UU[uM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~^{>!wU+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }l>\D~:M  
最后来说说怎么处理break和continue R"wBDWs  
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。 ='W=  
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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