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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b IxH0=f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]}Ys4(}  
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, 7V@r^/`8N  
&tbAXU5$  
6n]jx:CZ,  
3O 4,LXdA  
  class filler 9: g]DIL  
  { ho6hjhS|u  
public : QSzht$ 8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <!G\%C  
} ; gP|-A`y  
,gpEXU p\  
)sQ/$gJ  
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: RIUJX{?  
NKEmY-f;  
{d#sZT  
I%:?f{\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4dN <B U  
T)<^S(5 7  
 96;5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sk07|9nU  
A[@koLCL  
6d5J*y2  
RX{} UmU<  
二. 战前分析 kWa5=BW2f  
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。 Y|wjt\M  
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 trjpq{,[U  
I.Catm2  
GzaGTd.b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Is6}VLbB  
  /* --------------------------------------------- */ 5~UW=   
vector < int *> vp( 10 ); MBjAe!,-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w*~s&7c2B  
/* --------------------------------------------- */ 7jxx,#I:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sMVk]Mb  
/* --------------------------------------------- */ yaG:}=.3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,?jc0L.'r]  
  /* --------------------------------------------- */ wjH1Ombt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fUCjC*#1  
/* --------------------------------------------- */ S8kzAT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $"( 15U  
0=U|7%dOL  
A4rMJ+!5  
%A3m%&(m&%  
看了之后,我们可以思考一些问题: WB_BEh[>j  
1._1, _2是什么? OXp N8Dh5  
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。 LibQlNW\  
2._1 = 1是在做什么? IS!OO<  
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。 P RUl-v  
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。 vm;%713#1  
`YwJ.E  
yEjiMtQll]  
三. 动工 \p.yR.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rZ n@i  
F_-xp1|  
mT-[I<  
$aU.M3  
template < typename T > JvvN>bg  
class assignment 7BINqVS&  
  { F7j/Zuj  
T value; dR_6j}  
public : p/nATvh$  
assignment( const T & v) : value(v) {} o o'7  
template < typename T2 > <[ 2?~s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZI1]B944ni  
} ; e-v|  
'ZI8nMY  
}wp/,\_ >  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }ssja,;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }6.@  
W,H8B%e  
KIv_ AMr  
>`WfY(Lq  
  class holder %x{kd8>u!  
  { / yBrlf  
public : `V<jt5TS  
template < typename T > gd7r9yV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _#r00Ze  
  { @.i#uMWF`  
  return assignment < T > (t); OE0G*`m  
} '@@!lV  
} ; ilK*Xo  
g=t7YQq_~  
+'5I8FE-  
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: zdU 46|!u  
6@8t>"}  
  static holder _1; O<V 4j,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %1jcY0zEQ  
JttDRNZAU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [PUu9rz#  
而不用手动写一个函数对象。 lqMr@ :t  
`#l3a  
(57!{[J  
T_D] rMl  
四. 问题分析 .1;UEb|T  
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。 \$.{*f  
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。 LFW`ISY{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N%Ta. `r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d,l?{ Ln  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *5k40?w  
*-5N0K<kQ  
五. 问题1:一致性 Q0K$ZWM`7  
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?| .?QYqGcG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N2'aC} I  
%>=6v} f,+  
struct holder YK6'/2!  
  { $qYP|W  
  // F{a;=h#@Q  
  template < typename T > t>?tWSNf  
T &   operator ()( const T & r) const EZ|v,1`e  
  { 4LB8p7$|a3  
  return (T & )r; ^5Lk}<utw  
} n6WKk+  
} ; 8aWEl%  
&R@([=1  
这样的话assignment也必须相应改动: EmcLW74  
!YjxCx  
template < typename Left, typename Right > YcDKRyrt  
class assignment }kr?+)wB  
  { aif;h! ?y  
Left l; /A-WI x  
Right r; 7LrmI~P  
public : RfTGTz@H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lcm [l  
template < typename T2 > ^O+(eA7E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [F-GaaM  
} ; _7;:*'>a4  
8vR_WHsL  
同时,holder的operator=也需要改动: v '+]T=  
KB](W  
template < typename T > _,T 4DS6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -GCo`PR?b  
  { / 'qoKof  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); If,p!L  
} Q7XOO3<):  
wTa u.Bo  
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。 Is7BJ f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w90YlWS#  
J>}J~[ap\J  
return l(rhs) = r; [DM0'4  
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。 ^ U mYW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u>"0 >U  
K$M+"#./  
template < typename Tp > mvZ#FF1,J  
class constant_t *$vH]>)p  
  { *|dr-e_j  
  const Tp t; V9v20iX  
public : XhM!pSl\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TMj;NSc3  
template < typename T > I!S Eb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yzhNl' Rz  
  { DpgTm&}-  
  return t; _&#{cCo:  
} kUgfFa#_  
} ; V3t#kv  
@GFB{ ;=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~bhS$*t64  
下面就可以修改holder的operator=了 LjBIRV7  
\]u;NbC]  
template < typename T > (*9.GyK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rR#Ditn^  
  { aaFT   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Nj9,Va(t  
} Q# B0JT1  
$QC1l@[sM  
同时也要修改assignment的operator() ;Y^'$I2fR#  
9aJIq{`E  
template < typename T2 > VIT|#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LWF,w7v[L  
现在代码看起来就很一致了。 Z]]Ur  
!,m  
六. 问题2:链式操作 gQ>kDl^$Ls  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \x}\)m_7M<  
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。 cgMF?;V  
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。 sF{aG6u   
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。 X@\W* nq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DpT9"?g7  
C_Ewu*T7  
template < typename T > 'k X8}bx  
struct result_1 H&)}Z6C"  
  { =:^aBN#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?Afe }  
} ; 3=YpZ\l}  
__g k:a>oQ  
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: %tyo(HZQ  
4#B'pJMw9  
template < typename T > Y &C b  
struct   ref "B_3<RSL  
  { vQljxRtW  
typedef T & reference; 7 $e6H|j@  
} ; 0ra'H/>Ly  
template < typename T > gw]%: WeH  
struct   ref < T &> ;miif  
  { Q\N*)&Sd<M  
typedef T & reference; +i&<`ov  
} ; Q7_5  
3f[Yk# "  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6c-/D.M  
o.{W_k/n  
template < typename T > D:1@1Jr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e73=*~kfR  
  { ^m|@pp  
  return l(t) = r(t); l-+=Yk!X  
} zt(lV  
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。 kFn/dQ4|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -]Z7^  
r/j:A#6M]o  
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 X4 Arn,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8s1nE_3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vYed_'_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uuC ["Z  
最后的布局是: =,6H2ew  
                Add MiT0!6Pg  
              /   \ SYCL\b   
            Divide   5 4)S99|1  
            /   \ zjpZ] $  
          _1     3 :ky`)F`  
似乎一切都解决了?不。 0MWW( ;  
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{+s T  
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。 QyD0WC}i  
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: 'hpOpIsHa  
+%JBr+1#\  
template < typename Right > 5=pE*ETJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Xz_WFLq4  
Right & rt) const ZL( j5E  
  { \}Jznzx;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o,6t: ?Z  
} 0k]ApW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?jmP] MM  
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。 p F-Lz<V  
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。 1q6)R/P  
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。 vK',!1]y  
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。 H;/do-W[  
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? o(*\MT t?  
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: `6Bx8CZ'I  
x4MmBVqp  
template < class Action > Er;/ zxg9p  
class picker : public Action l0qaTpn  
  { 1Bj.MQ^  
public : |P >"a`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'f5 8Jwql  
  // all the operator overloaded !eW1d0n'+f  
} ; u8Ys2KLpL  
2n<Mu Q]  
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。 Qs&;MW4q  
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: G4* LO  
>y3FU1w5d  
template < typename Right > >q"dLZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `i.BB jx`  
  { {VcRur}&Y8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =zkN63S  
} -DI >O/  
7he73  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1m*)MZ)  
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。 EA"hie7  
lL D#|T3  
template < typename T >   struct picker_maker \V? .^/  
  { Q:-T' xk@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TnF~'RZYb  
} ; )DgXsT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B7%K}|Qg  
  { 4ud(5m;Rle  
typedef picker < T > result; :zY4phR  
} ; 2"IV  
8y LcTA$T  
下面总的结构就有了: Q:A#4Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nLN0zfhE#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }Fe6L;^;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @{Rb]d?&F?  
至此链式操作完美实现。 ZQ`8RF *v  
@j!,8JQEd  
n7[nl43  
七. 问题3 b>ai"!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,'8%'xit  
roADC?@r  
template < typename T1, typename T2 > tFmB`*!%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6,>$Jzs)5E  
  { K*~{M+lU7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zp}7p~#k^  
} p<5]QV7st  
Q((&Q?Vi  
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: sxNf"C=-.  
[D"6&  
template < typename T1, typename T2 > z|#*c5Y9w  
struct result_2 qG9a!sj   
  { KF%BX ~80C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y;b#qUd5a  
} ; G6G Bqp6|  
%e iV^>  
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? DbMVbgz<e  
这个差事就留给了holder自己。 V]H(;+^P  
    .?Eb{W)^br  
@6;OF5VsQ  
template < int Order > @:N8V[*u  
class holder; A8% e _XA  
template <> "n%j2"TYJj  
class holder < 1 > )N.3Q1g-  
  { 0L}`fYf  
public : TU|#Pz7n-Z  
template < typename T > ,GSiSn  
  struct result_1 +( LH!\{^  
  { #-L0.z(  
  typedef T & result; lC5zqyG  
} ; #u&fUxM:AS  
template < typename T1, typename T2 > +7.|1x;C  
  struct result_2 ,=)DykP  
  { zluq2r  
  typedef T1 & result; \BHZRytQF  
} ; 9g6$"',H  
template < typename T > [ V.67_~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OyO<A3  
  { X!KX4H  
  return (T & )r; Cl0kR3Y  
} MCE@EFD`\  
template < typename T1, typename T2 > q{w|`vIb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |"*P`C=  
  { \K$\-]N+  
  return (T1 & )r1; ;\pr05  
} 8m+~HSIR  
} ; gj^)T_E_  
F_@B ` ,  
template <> e{x>u(  
class holder < 2 > b|i4me@  
  { ~XR ('}5D  
public : |lNp0b  
template < typename T > 72l:[5ccR  
  struct result_1 }a"=K%b<\  
  { A$2 ;Bf  
  typedef T & result; 64'2ICf#m  
} ; j@xIa-{*  
template < typename T1, typename T2 > bxa>:71  
  struct result_2 :<g0Ho?e  
  { _7!ZnJrR  
  typedef T2 & result; P'KA-4!  
} ; h8/tKyr8(  
template < typename T > 8ZtJvk`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "Q@m7j)(  
  { u!X~!h-6~  
  return (T & )r; [RBSUOF  
} "(=g7,I4  
template < typename T1, typename T2 > pA8bFtt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CR [>5/:M  
  { DuC#tDP  
  return (T2 & )r2; K~:SLCv E%  
} 4)iP%%JH  
} ; `l45T~`]$  
c/ Pql!h+  
[]>rYZ9bv  
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> >。 c/$].VG0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jf)cDj2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^\PRz Y  
f0P,j~]  
return l(i, j) = r(i, j); JSUD$|RiJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b%l H=u  
!Q\*a-C  
  return ( int & )i; (BY 0b%^  
  return ( int & )j; lJ3VMYVrUP  
最后执行i = j; V7WL Gy.,  
可见,参数被正确的选择了。 M6wH$!zRa  
4q .;\n  
_|e&zr  
+.Vh<:?  
<y7{bk~i  
八. 中期总结 db 99S   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >_j(uw?u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [W )%0lx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jm%P-C @  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k[*9b:~  
3w^W6hN)  
18X?CoM~  
h1S)B|~8  
(?Ko:0+*  
Ucv7`W gr  
九. 简化 h] ho? K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;?u cC@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lL zR5445)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: kk5&lak2V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >r`O@`^U  
  +-*/&|^等 2#NnA3l]x%  
2. 返回引用。 g7323m1=  
  =,各种复合赋值等 DOu^   
3. 返回固定类型。 igL5nE=n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9Qszr=C0  
4. 原样返回。 |ufT)+:  
  operator, ~Bl,_?CBr  
5. 返回解引用的类型。 d>u^ 7:  
  operator*(单目) & &CrF~  
6. 返回地址。 _wXT9`|3  
  operator&(单目) aNry> 2:  
7. 下表访问返回类型。 -`8@  
  operator[] ft7M9<#v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n ^9?(a4u  
  operator<<和operator>> TeuZVy8a  
v 8F{qT50  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 62nmm/c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Kz b-a$  
v RtERFL  
template < typename Left > yW?-Z[  
struct value_return MgP|'H3\  
  { B^9C}QB  
template < typename T > Sm[#L`eqW  
  struct result_1 ^6# yL6E,~  
  { R@grY:h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z~f;}`0  
} ; xJw" 8V<  
64b AWHv  
template < typename T1, typename T2 > 1PxRj  
  struct result_2 kKRu]0J~[  
  { . AA# G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P'iX?+*  
} ; g@x72$j  
} ; V}TPt6C2  
Ur 1k3  
^jL44? W}l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,Gy,bcv{  
EwcFxLa!F  
下面我们来剥离functor中的operator() _S[@?]=`b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FS8l}t  
<V U-ja*(J  
return l(t) op r(t) \X6q A-Ht  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8\E=p+C  
return op l(t) R6X2d\l#  
return op l(t1, t2) 8m H6?,@6  
return l(t) op +Y*4/w[   
return l(t1, t2) op = mQY%l  
return l(t)[r(t)] b&A/S$*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DNj<:Pdd)  
$'}|/D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Q65M(x+oy  
单目: return f(l(t), r(t)); 7h(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )+v5 H  
双目: return f(l(t)); d$ o m\@  
return f(l(t1, t2)); !!A(A^s  
下面就是f的实现,以operator/为例 iLQO .'{U  
dH0>lV  
struct meta_divide )/f#~$ws  
  { W|{!0w  
template < typename T1, typename T2 > O:+y/c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >9XG+f66E  
  { E_ 30)"]  
  return t1 / t2; A##Q>|>)  
} Dd0yQgCu  
} ; b"@-9ke5I  
nzxHd7NIZ  
这个工作可以让宏来做: \8*j"@ !H  
us5Zi#}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K HNU=k  
template < typename T1, typename T2 > \ rp @%0/[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?r]0%W^  
以后可以直接用 )w}'kih  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S&=@Hj-  
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 ZH=Bm^  
(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。。。) }x{1{Bw>Y  
L4+R8ojG  
J7wwM'\  
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 r_ m|?U %  
W@GU;Nr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cMtUb  
class unary_op : public Rettype QHXpX9  
  { _eQ-'")  
    Left l; #mioT",bm=  
public : b+RU <qR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6V9r[,n  
IY~I=}  
template < typename T > }|-8- ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B~Z61   
      {  j AoI`J  
      return FuncType::execute(l(t)); 9]chv>dO)=  
    } W7s  
<b4} B   
    template < typename T1, typename T2 > Z @m5hx&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V/\`:  
      { l YdATM(h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oQ Vm)Bn'R  
    } we}5'bS>  
} ; CyVi{"aF3  
hYFi"ck  
=JTwH>fD  
同样还可以申明一个binary_op a~VW?wq  
<vs*aFq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S"+#=C  
class binary_op : public Rettype =%}(Dvjv  
  { $+{o*  
    Left l; 4*n1Xu 7^x  
Right r; B'B0e`  
public : ~y 2joStx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vPZ0?r_5W  
0aGauG[  
template < typename T > HWL? doM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0|hOoO]?q&  
      { v-F|#4Q=ut  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D!)h92CIDm  
    } P$O@G$n  
=L"I[  
    template < typename T1, typename T2 > e=tM=i"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z0~,cO8~  
      { e v7A;;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nb0T3\3W  
    } RY,L'Gt O  
} ; FD8  
PJKxh%J  
tOj5b 7'ui  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :-2sKD y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a[=B?Bd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5P('SFq'=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 NP.qh1{NP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  j)mS3#cH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 # 5{lOeN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q\^BOdX^`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) tnX W7ej^  
下面是修改过的unary_op wqE2n  
=xH>,-8}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zyK11  
class unary_op #)T'a  
  { I$TD[W  
Left l; s,laJf  
  Tz(Dhb,  
public : lP(<4mdP  
M;z )c|Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .D=#HEshk  
b3=XWzK5  
template < typename T > v9D[| 4  
  struct result_1 e 7Sg-NWV  
  { 'F1<m^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X-"0Zc  
} ; -zH-9N*c  
TU| 0I  
template < typename T1, typename T2 > Pj^Ccd'>=  
  struct result_2 > LU !Z  
  { xLbF9ASim  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CS xB)-  
} ; MA mjoH  
V2 }.X+u&<  
template < typename T1, typename T2 > _2})URU< S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k a8=`cn  
  { 2Aq+:ud)P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !uKuO  
} :r_/mzR#  
rN~V^k  
template < typename T > ~VF?T~Kr_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )d5mZE!3  
  { *u34~v16,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4Gh%PUV#  
} !NhVPb,  
@j r$4pM?  
} ; 2$ \#BG  
(>om.FM  
Nm0|U.<  
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 cl'qw##  
好啦,现在才真正完美了。 0te[i*G  
现在在picker里面就可以这么添加了: $O9#4A;  
M[Jy?b)  
template < typename Right > i:^ 8zW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *pGbcBQ  
  { `b5pa`\4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ; JHf0  
} l'\m'Ioh  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #fF';Y7  
V#-8[G6Ra  
4L2TsuLw  
lHgmljn5u  
L 3C'q  
十. bind `[4{]jX+<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )9rJ]D^B  
先来分析一下一段例子 DM !B@  
 [ "Jt2  
A@G%*\UZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^<e(3S:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y-:d`>b>\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ){i 9,u")  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f@xjNm*'Z  
我们来写个简单的。 &m@DK>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v}"DW?  
对于函数对象类的版本: DIc -"5~  
Czd)AVK  
template < typename Func > ^pvnUODW[  
struct functor_trait ^{+_PWn  
  { ?w"zW6U  
typedef typename Func::result_type result_type; k Rp$[^ma  
} ; }$'T=ay&  
对于无参数函数的版本: h\OMWJ~  
@w[HXb  
template < typename Ret > bjs{_?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D +9l$**a  
  { *f+DV[DF  
typedef Ret result_type; <a%RKjQvT  
} ; {cAGOxwd  
对于单参数函数的版本: 8<X; 8R  
b,RQ" {  
template < typename Ret, typename V1 > P?YcZAJT*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IaR D"oCH  
  { nTPq|=C  
typedef Ret result_type; xAAwH@ +  
} ; USyOHHPW@  
对于双参数函数的版本: 69{q*qCW  
vHx[:vuq:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A]s|"Pav,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^9?IS<N0]  
  { p#AQXIF0  
typedef Ret result_type; kR;Hb3hb  
} ; QpMi+q Y  
等等。。。 S8)6@ECC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jm*wlN [>  
rTtxmw0  
template < typename Func > B["C~aF  
struct func_return 2G BE=T  
  { .OSFLY#[?  
template < typename T > IX 2 dic'  
  struct result_1 &^^V*O  
  { O/PO?>@-/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6^"Spf]  
} ; `-82u :"  
J0 x)NnWJ  
template < typename T1, typename T2 > Meo. V|1  
  struct result_2 pu6@X7W"  
  { pK@8= +  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i}r|Zo  
} ; ORo,.#<  
} ; (<xl _L:*.  
xr1,D5  
TKZ[H$Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W(,3j{d2i  
$~<]G)*Z  
template < typename Func, typename aPicker > '/QS sZR  
class binder_1 EHX/XM  
  { @PyZ u7'  
Func fn; |#`qP^E  
aPicker pk; m e&'BQ  
public : {Z(kzJwN  
tsN,yI]-VA  
template < typename T > Z+G/==%3#,  
  struct result_1 S;I}:F#5  
  { e4(E!;Z!QF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZA6)@Mn  
} ; MPD<MaW$  
xv>]e <":  
template < typename T1, typename T2 > XMw*4j2E  
  struct result_2 >K-S&Y  
  { qv.s-@l8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3DS&-rN  
} ; Iju9#b6  
F!&$Z .  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <#F@OU  
TnQ"c)ta  
template < typename T > B0|!s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -]k vM  
  { ;HoBLxb P  
  return fn(pk(t)); .l$:0a  
} h0)Dj( C  
template < typename T1, typename T2 > k}FmdaPI'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I::|d,bR!  
  { ]YWz;Z  
  return fn(pk(t1, t2)); Dg o -Os@  
} TNkvdE-S  
} ; fuF!3Q  
1j?+rs+o-  
_|I`A6`=  
一目了然不是么?  jWqjGX`  
最后实现bind \x;`8H  
Bw25+l Px  
="J *v>  
template < typename Func, typename aPicker > YML]pNB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a(oa?OdJ  
  { u4vyj#V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uJ T^=Y  
} @p ZjJ<9QM  
u.dYDi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2R];Pv  
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。 8(ej]9RObU  
lgQ"K(zY  
十一. phoenix chA7R'+LA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xli$4 uL   
a|eHo%Qt  
for_each(v.begin(), v.end(), VMIX=gTZ  
( 7-#   
do_ +FJ+,|i  
[ y7~y@2  
  cout << _1 <<   " , " o&ETs)n|  
] +^|_vq^XR  
.while_( -- _1), Lv UQ&NmY  
cout << var( " \n " ) IRyZ0$r:e\  
) %8{nuq+c  
); wl7 (|\-  
RG_.0'5=hc  
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: B-UsMO  
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 .C,D;T{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `Vl9/IEk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YJu~iQ`i  
{;vLM* '  
03H0(ku=  
template < typename Cond, typename Actor > y4)iL?!J~  
class do_while M>[e1y>7  
  { z"P/Geb:O  
Cond cd; `3yK<-  
Actor act; Z@,[a  
public : oju,2kpH7#  
template < typename T > %y_{?|+  
  struct result_1 TyhO+;  
  { GRh430V [  
  typedef int result_type; |p.|zH  
} ; JIPBJ  
qWM+!f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5Mz:$5Tm  
1]69S(  
template < typename T > ny1;]_X_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pZz\o  
  { [ylRq7^e  
  do 7YFEyX10d  
    { \{ve6`7Rn  
  act(t); #MFIsx)r  
  } =;"=o5g_  
  while (cd(t)); lhC hk7l  
  return   0 ; PdtL Cgd  
} -}_1f[b  
} ; $C{,`{=  
_ee<i8_Va  
sGa}Cf;H@g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ad&VOh+0  
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。 $[UUf}7L   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wJj:hA}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 p(6 sN=  
下面就是产生这个functor的类: P; h8  
?N^1v&Q  
?4^ 0xGyE  
template < typename Actor > V503  
class do_while_actor Y (p Ud3y  
  { T+e*'<!O  
Actor act; .cm2L,1h  
public : "VDMO^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [ ou$*  
J$5Vjh'aM  
template < typename Cond > =f!clhO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t{s*,X\b  
} ; ,l Y4WO  
Xv3pKf-K  
 TJ1h[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Wy%FF\D.Y  
最后,是那个do_ 6$[7hlE  
U*b7 Pxq;  
Z?xRSi2~7  
class do_while_invoker IVY)pS"pR"  
  { @{W"mc+  
public : R0%M9;>1  
template < typename Actor > AmC?qoEWQ7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zy5FO<->  
  { n*Uk<_WA  
  return do_while_actor < Actor > (act); .G#li(NWH  
} 3~VV2O  
} do_; bF6J>&]!  
}wkY`"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <v'&Pk<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7i!VgV  
最后来说说怎么处理break和continue !I.}[9N  
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。 '%82pZ,?  
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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