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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |94o P>d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 : 7"Q  
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, o8<~zeI  
qWWt5rJ  
siCm)B  
,lvG5B\0  
  class filler K x) PK  
  { n&P~<2^M#  
public : ^< cJ;u*0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /t7f5mA  
} ; tG9C(D`G  
4=y&}3om(0  
0cfGI%  
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: 6q`)%"4k  
)J+OyR=  
{=J:  
Fx1FxwIJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WQ:Y NmQ1p  
!or_CJ8%  
z"QtP[_m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sL\ {.ad5  
I!kR:Z  
U %BtBPL  
u+6D|  
二. 战前分析 up8d3  
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。 xf7YIhL^*  
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 (5+g:mSfr  
726UO#*  
R@Gll60  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tz9 (</y  
  /* --------------------------------------------- */ /ET+`=n  
vector < int *> vp( 10 ); CsT&}-C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %8Y+Df;ax  
/* --------------------------------------------- */ ~@@$-,}X   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xj30bt  
/* --------------------------------------------- */ IW@phKz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); : #n>Q1}x  
  /* --------------------------------------------- */ !v%>W< 3Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O/(vimx.#F  
/* --------------------------------------------- */ !:esdJH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~d\V>  
",Mrdxn7  
QKVOc,Fp7i  
#bG6+"g{=L  
看了之后,我们可以思考一些问题: ve.P{;;Ky  
1._1, _2是什么? Nq9M$Nt]  
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。 Mty[)+se  
2._1 = 1是在做什么? }[@Q**j(  
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。 L+@X]O W8  
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。 Ayn$,  
DNqC*IvuzM  
f4d-eXGwx`  
三. 动工 [C;Neslo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L5|g \Y`  
!SnLvW89Z  
uD{ xs  
B` +, 8  
template < typename T > a{JO8<dlm  
class assignment Gp)J[8j  
  { L=HnVgBs  
T value; 2cGiE{  
public : g$hEVT  
assignment( const T & v) : value(v) {} {t|#>UCK  
template < typename T2 > B~& }Mv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9^Web~yi#  
} ; n6Z!~W8  
~MYE8xrId  
M ]O4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ux=B*m1@{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4Xt`L"f  
jk\V2x@DR  
4"!kCUB  
cyabqx  
  class holder ke<5]&x  
  { cg9}T[A  
public : 3kF+wifsz  
template < typename T > L?&&4%%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L8 NZU*"  
  { El :% \hGy  
  return assignment < T > (t); aXZi2  
} G^dzE/ :  
} ; %4YSuZg  
ryA+Lli.  
g:G5'pZf  
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: &_hEM~{  
a{rUk%x  
  static holder _1; v?Cakwu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,7k1n{C)  
87!m l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &o1k_!25  
而不用手动写一个函数对象。 IJDbm}:/e  
6uUn  
p T z]8[^  
>dD$GD{  
四. 问题分析 3/]FT#l]i  
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。 ];b+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。 $4)L~g|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X6qgApyE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q |S>C%4?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 87eH~&<1  
Rr[Wka9[  
五. 问题1:一致性 pQC|_T#u  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a1%}Ee  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ib!TXWq  
X-TGrdoX  
struct holder w1VYU>  
  { SB.=x  
  // EIyFGCw|U  
  template < typename T > WpnP^gmX  
T &   operator ()( const T & r) const EVw{G<  
  { >lzXyT6x8  
  return (T & )r; -o!bO9vC  
}  {d0-.  
} ; hdSP#Y'-  
gG}H5uN  
这样的话assignment也必须相应改动: &?Q^i">cZ  
;Bzx}7A  
template < typename Left, typename Right > P4eH:0=#  
class assignment #Er"i  
  { x#zj0vI-8  
Left l; eO*s,*  
Right r; !"Q%I#8uh  
public : P B5h5eX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tns8B  
template < typename T2 > EBz4k)@m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MV!d*\  
} ; j|N<6GSke  
) jvI Nb  
同时,holder的operator=也需要改动: ?TK`sGy  
2k^rZ^^"  
template < typename T > >w,jaQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0( A  ?&  
  { (c^ {T)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !cM<&3/  
} N mxh zjJ  
S_OtY]gF  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 37Q8Yf_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (6:.u.b  
]7yxXg  
return l(rhs) = r; )cZHBG.0H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k`|E&+og  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SE6( 3f$  
z/f._Z(  
template < typename Tp > gTOx|bx  
class constant_t Yg,b ;H  
  {  (FaYagD  
  const Tp t; e.%I#rNI  
public : {#4a}:3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UntFkoO  
template < typename T > rwP)TJh"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R9 #ar{  
  { ?~t5>PEonv  
  return t; \=im{(0h  
} 7iwck.*  
} ; j%-Ems*H  
M<*Tp^Y'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YGLq ~A  
下面就可以修改holder的operator=了 xRhGBb{@s  
@SiV3k  
template < typename T > Tj_K5uccU}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O2p E"8=4Q  
  { %%?}db1n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'l~7u({u  
} :.XlAQR~b  
2#lpIj  
同时也要修改assignment的operator() Q5Nbu90  
?&eS}skL  
template < typename T2 > @S}j=k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yx-"&K=`  
现在代码看起来就很一致了。 H,w8+vZ4\  
TsoxS/MI"  
六. 问题2:链式操作 }(Fmr7%m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JcmMbd&B  
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。 V )oXJL  
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。 :6t73\O  
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。  XA;PWl5!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ">t^jt{  
RS}_cm0  
template < typename T > @(6i 1Iwu9  
struct result_1 tk'&-v'h  
  { |*zgX]-+;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H'!OEZ  
} ; F^Jz   
)_! a:  
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: 7)#JrpTj%  
x@oxIXN  
template < typename T > |;Jt * _  
struct   ref s1Wn.OGR4  
  { y7 #+VF`xf  
typedef T & reference; ,Q Ge=Exn  
} ; 4|\M`T  
template < typename T > ak:f4dEd  
struct   ref < T &> .e3@fq  
  { Iy*Q{H3[  
typedef T & reference; n?OMfx  
} ; It/'R-H  
V:5aq.o!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e&ZTRgYdi  
RJDk7{(  
template < typename T > K`X'Hg#_P2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Zn nb*pOM  
  { MY&?*pV)  
  return l(t) = r(t); P\ 2Bx *e  
} v[m1R'  
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。 `zcpaE.@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,=}+.ax  
Vf(n  
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 8O*O 5   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KH[Oqd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3SOrM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LkXF~  
最后的布局是: O<0-`=W,a  
                Add j0e1CSE  
              /   \ .-p?skm=a  
            Divide   5 As#/ln$nE  
            /   \ LS1}j WU!  
          _1     3 ?vP }#N!=d  
似乎一切都解决了?不。 <UJ5n) }"\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 YccD ^w[`B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 EPeV1$  
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: IAbH_+7O  
<ZeZq  
template < typename Right > 2wZyUB;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^<'=]?xr  
Right & rt) const `Jon^&^;|  
  { \!:^=2VF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F:rT.n  
} >`c-Fqk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f\gN+4)  
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。 &8uq5uKg  
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。 p_2-(n@  
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。 k9?fE  
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。 ue{0X\[P<  
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? r5N.Qt8  
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: b7h0V4w  
sKI{AHJ?X  
template < class Action > E%6}p++  
class picker : public Action v9s /!<j  
  { hWujio/h  
public : k%5 o5Hx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i,DnXgmz@  
  // all the operator overloaded 7r?s)ZV  
} ; 9b8ZOk'9_  
;-:Nw6 E  
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。 ]YP J.[n  
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: <lj;}@qQ<  
o+o'!)  
template < typename Right > `J%iFm/5*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b'Scoa7@'  
  { )c:i 'L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M PhG:^g  
} DdY89R 6  
+} al_.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {_GhS%  
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。 Flrpk`4  
YY\$lM  
template < typename T >   struct picker_maker 3]=j!_yJf  
  { bG`aF*10)!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i$GL]0  
} ; o(=\FNe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .d) X.cO  
  { j:)"s_  
typedef picker < T > result; vhA 4ol  
} ; t u )kWDk  
noali96J  
下面总的结构就有了: s<f<:BC  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U}w,$ Y  
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。 $e bx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k E^%w?C  
至此链式操作完美实现。 sp=;i8Y 3  
@WmEcX|  
yfq Vx$YL  
七. 问题3 =0Z^q0.  
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。 `Bw>0%.  
^lB=O  
template < typename T1, typename T2 > 5cr d.1@^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #le1 ^ <w7  
  { rD"$,-h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ! ^~ ^D<  
} }XJA#@  
?pE)K<+Zkf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3`%]3qd}  
~F gxhK2+  
template < typename T1, typename T2 > xL-]gwq  
struct result_2 4^3}+cJ7j  
  { S.u1[Yz^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _#9F@SCA  
} ; RM\A$.5  
O[$,e%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i?{cB!7  
这个差事就留给了holder自己。 ^Z dDs8j  
    2.,4b-^  
K~1u R:DR  
template < int Order > })?t:zX#*  
class holder; ]~YY#I":  
template <> 9oe=*#Ig1m  
class holder < 1 > n<GTc{>Z  
  { QPc4bg\J~t  
public : -~Ll;}nZC  
template < typename T > xF/u('A  
  struct result_1 )#(6J  
  { &U.U<  
  typedef T & result; 0~/'c0Ho  
} ; !_yWe  
template < typename T1, typename T2 > Whd\Ub8(  
  struct result_2 Lrrc&;  
  { (aeS+d x  
  typedef T1 & result; _~QiQDq  
} ; K*QRi/O  
template < typename T > *eF'<._[U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DN$[rCi7  
  { H;1_"  
  return (T & )r; Rj'Tu0l  
} ;h7W(NO~z  
template < typename T1, typename T2 > `K%f"by  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const * ^+]`S  
  { d,5,OJY2f  
  return (T1 & )r1; es6]c%o:t^  
} +jPJv[W  
} ; D;Bij=  
+{r~-Rn3  
template <> Jv8JCu"eky  
class holder < 2 > )w_hbU_Pb&  
  { 75"&"*R/*G  
public : Clo}kdkd_  
template < typename T > EK%J%NY  
  struct result_1 %7S{g  
  { nK8IW3fX9)  
  typedef T & result; Fy#7 <Hp  
} ; <9/?+)  
template < typename T1, typename T2 > @UK%l :L  
  struct result_2 A=f)ntH~  
  { O:{N5+HVG  
  typedef T2 & result; W%-`  
} ; \hO}3;*&  
template < typename T > X 2Zp @q(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Njmb{L]Cps  
  { 0-~F%:x  
  return (T & )r; GTocN1,Z~a  
} -%_vb6u  
template < typename T1, typename T2 > !<UdG+iV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *JA0Vs 5  
  { 6 9s%   
  return (T2 & )r2; jV.9d@EC  
} m5%E1k$=  
} ; iI$;%uY3g  
VfT@;B6ALF  
QR\2 %}9b  
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> >。 tL\L4>^7T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vduh5.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qM(@wFg  
C5^9D  
return l(i, j) = r(i, j); ehV}}1>O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AmX ~KK  
 (2dkmn  
  return ( int & )i; [N_)V kpr  
  return ( int & )j; `OHdo$Y9  
最后执行i = j; CP LsSv5  
可见,参数被正确的选择了。 vxk~( 3]<)  
V5!mV_EoR@  
;0nL1R]w(  
/& o<kY  
|5(un/-C  
八. 中期总结 Io4Ss1="  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8S@"6TG`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Tilw.z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 . sv uXB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \^Z DH  
|D~#9  
FJIo] p  
v4W<_ 7L_  
"64D.c(r$  
<(x!P=NM-  
九. 简化 WjF#YW\  
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。 ,Ad{k   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HC RmW'  
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: Ta)6ly7'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I7{ Q\C4  
  +-*/&|^等 ~?:Xi_3Lo  
2. 返回引用。 wbbr8WiU  
  =,各种复合赋值等 'ExTnv ~  
3. 返回固定类型。 ke5_lr(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f4+}k GJN  
4. 原样返回。 Dlx-mm_  
  operator, 0T<DHPQ1  
5. 返回解引用的类型。 {3N5Fi7S  
  operator*(单目) QUi=ZD1  
6. 返回地址。 v$EgVc K  
  operator&(单目) Ov|Uux  
7. 下表访问返回类型。 J85Kgd1 \a  
  operator[] Ku;8Mx{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rtk1 8U-  
  operator<<和operator>> LO;Z3Q>#0  
V1\x.0Fs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (0QYX[(r~o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'H)l~L  
KGsW*G4U=  
template < typename Left > d;LBV<Z?  
struct value_return ]?j[P=\  
  { mx")cGGQ  
template < typename T > 5wGc"JHm  
  struct result_1 .="[In '  
  { h&6t.2<e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *Q:EICDE7  
} ; \:d|'r8OCM  
6j=a   
template < typename T1, typename T2 > pk:2>sx/  
  struct result_2 +}@6V4BRn  
  { 2_#V w&v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2=ZZR8v  
} ; F/zbb  
} ; eWwI@ASaA  
_9Y7. 5  
aBx8wl*Vm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hu''"/raM  
OBJk\j+Wi  
下面我们来剥离functor中的operator() vW:XM0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dr8`;$;G*  
< &~KYu\r  
return l(t) op r(t) :  Jh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vh~:{akR  
return op l(t) `euk&]/^.)  
return op l(t1, t2) I+Q`i:\,q  
return l(t) op A~!3svJW  
return l(t1, t2) op 90pk  
return l(t)[r(t)] #egP*{F   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4K@`>Y5g*  
J@{yWgLg  
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: i8`&XGEd  
单目: return f(l(t), r(t)); qR~s&SC#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  4^L+LY  
双目: return f(l(t)); 'CDRb3w}B  
return f(l(t1, t2)); Q-[^!RAK?  
下面就是f的实现,以operator/为例 *q%)q  
; b2)WM:  
struct meta_divide >Hr0ScmN@"  
  { 1u\fLAXn  
template < typename T1, typename T2 > a; Ihv#q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VY'#>k} }  
  { {)eV) 2a  
  return t1 / t2; Fc;)p88[  
} Ml)Xq-&wc  
} ; c FjC  
:8;8-c  
这个工作可以让宏来做: uBk$zs  
9-+6Ed^2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C!SB5G>OH  
template < typename T1, typename T2 > \ 47"ERfP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BCya5!uy  
以后可以直接用 nTSGcMI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v=:RxjEx  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #Dx$KPD  
(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。。。) >RxZ-.,a  
KM|[:v  
J#CF SG  
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 Nuk\8C  
f#414ja  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `S Wf)1K  
class unary_op : public Rettype K}O~tff  
  { il-v>GJU7{  
    Left l; Y 3[<  
public : (@`+Le  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xYM! mcA  
u=#!je  
template < typename T > a2iaP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2P9hx5PiV  
      { $$ \| 3rj!  
      return FuncType::execute(l(t)); !m' lOz  
    } /*`u(d2g  
Kt;h'?  
    template < typename T1, typename T2 > L @t<%fy@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :JxShF:M  
      { +P6q wh\v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /b@8#px  
    } AnP7KSN[\  
} ; e%U0^! 8  
2u*o/L+  
j0Kj>  
同样还可以申明一个binary_op $cSrT)u :  
Zh6bUxr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +I;b,p  
class binary_op : public Rettype *y='0)[BD  
  { >ys>Q)  
    Left l; !G 90oW  
Right r; tTLD6#  
public : F(Pe@ #)A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S}cpYjnH8  
=^|^" b  
template < typename T > |Eu_K`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B= jJ+R  
      { -shS?kV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0 gL]^_+7  
    } =%%\b_\L  
7*r Q6rAP  
    template < typename T1, typename T2 > 5x(`z   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( v6tE[4  
      { gbsRf&4h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :!Wijdq  
    } lM86 *g 'l  
} ; Sf);j0G,D  
QM\v ruTB  
%<lfe<;^t  
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 x#-uf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b'Pq [ )  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *;"N kCf  
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。 ;2Db/"`t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LZch7Xe3  
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。。。 +0rMv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ! E` Tt[  
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) PVP,2Yq!  
下面是修改过的unary_op %jdV8D#Q  
1sl^+)z8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]W7(}~m  
class unary_op S~d_SU~>`  
  { T)&J}^j  
Left l; \HLI y  
  7 Bm 18  
public : >^LVj[.1  
L]hXAShmb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W{O:j  
y3F13 Z@%  
template < typename T > %;yDiQ!+  
  struct result_1 ]as_7  
  { Y:[WwX|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xB_F?d40T5  
} ; }ddwL  
iwWy]V m7  
template < typename T1, typename T2 > !`q*{Ojx  
  struct result_2 Vo}3E]  
  { lwYk`'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qIcQPJn!}  
} ; i#$9>X  
'c<vj jIg  
template < typename T1, typename T2 > Z)EmX=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hYMIe]kJ  
  { Yr@_X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @/*{8UBP  
} :LBG6J  
ez=$]cln  
template < typename T > Yr5A,-s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Av#Z)R  
  { =Xh^@ OR  
  return OpClass::execute(lt(t)); a]'sby  
} _ vVw2HH  
*')BP;|V`  
} ; Y,RED5]t  
vK6YU9W~J  
wH=  
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 9;2PoW8  
好啦,现在才真正完美了。 : Q X~bq  
现在在picker里面就可以这么添加了: tW53&q\=  
8T92;.~(  
template < typename Right > r/1:!Vu(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dl;~-'0  
  { $fhrGe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (rO_ Vfaa  
} Uov%12  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 IGv_s+O-*  
(-*NRY3*  
)hm U/E@  
`bu3S }m7  
<GPL8D  
十. bind O-Hu:KuIf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _F>1b16:/P  
先来分析一下一段例子 BM=`zGh"  
H .)}|  
N ?Jr8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :J]S+tQ)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B+S &vV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -q' np0H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @Tb T  
我们来写个简单的。 j} XTa[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KK4>8zGR  
对于函数对象类的版本: kRs[H xI3  
*I%r   
template < typename Func > / U1VE|T  
struct functor_trait %AW5\ EX  
  { ms'&.u&<  
typedef typename Func::result_type result_type; xal,j*  
} ; QwXM<qG*  
对于无参数函数的版本: Oh6_Bci  
`q* 0^}  
template < typename Ret > 6 GX'&z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !e@G[%k  
  { ~ z4T   
typedef Ret result_type; aGVzg$  
} ; #3u3WTk+  
对于单参数函数的版本: BF8n: }9U  
HRIf)n&~f  
template < typename Ret, typename V1 > F7a &-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _?<Y>B, E  
  { f^](D'L?D  
typedef Ret result_type; g0I<Fan  
} ; W> .O"Ri  
对于双参数函数的版本: d='z^vHK  
Ht? u{\p@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "L@qjSs8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $de_>  
  { 1  6;l,@  
typedef Ret result_type; r4t|T^{sl  
} ; l2GMVAca  
等等。。。 ]*j>yj.Y'~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fC xN!  
8(ny^]v|  
template < typename Func > 8B;`9?CI  
struct func_return S#0y\  
  { dgd&ymRm :  
template < typename T > Djx9TBZ5  
  struct result_1 Lv,~Mf1|  
  { PN/2EmwtC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p9R`hgx  
} ; Rg)\o(J  
 ;Fcdjy  
template < typename T1, typename T2 > 9bgKu6-X  
  struct result_2 M_MiY|%V/K  
  { As@~%0 S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )ZzwD]  
} ; 9UOx~Ty  
} ; Zm%}AzM  
9Q=g]int u  
L6BHh_*E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z QoMHFL3  
_jH1Mcq  
template < typename Func, typename aPicker > eC9~ wc  
class binder_1 h 7kyz  
  { GEA@AD=^f  
Func fn; r&}fn"H!  
aPicker pk; T7m rOp  
public : 5<IUTso5h  
[rTV)JsTb  
template < typename T > R-`{W:S  
  struct result_1 Ec_ G9&  
  { Y~=5umNSX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \_@u"+,$W  
} ; C,]Q/6'>  
\#tr4g~u  
template < typename T1, typename T2 > 1|/2%IDUI  
  struct result_2 s`C#=l4  
  { wVE"nN#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,~K_rNNZ  
} ; 8i-?\VZD  
6e  |  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1{o CMq/v  
H=X>o.iVqi  
template < typename T > VmBLNM?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }C" #b\A2  
  { 5 1 x^gX|  
  return fn(pk(t)); iCAd7=o  
} C+5^[V  
template < typename T1, typename T2 > !}1n?~]`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wO8^|Yf  
  { W\} VZY  
  return fn(pk(t1, t2)); M*c\=(  
} aE,x>I 7 D  
} ; 5R"b1  
D>G&aQ  
J\;~(: ~  
一目了然不是么? sE/9~L  
最后实现bind B|,6m 3.  
_LK>3S qd  
~zxwg+:QO  
template < typename Func, typename aPicker > 9Yl8n dP^E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) icPp8EwH  
  { ySQ-!fQnP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5e)6ua,  
} ^m_^  
b0YiQjS6>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1BMB?I  
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。 !ww:O|0  
rX33s  
十一. phoenix "Ap$ Jl B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fey*la Xq  
xHJ8?bD p  
for_each(v.begin(), v.end(), kS+r"e .TM  
( ;%u_ ;,((  
do_ ]<kupaRQ  
[ h `\$sT!Z  
  cout << _1 <<   " , " O3kg  
] K`QOU-M@}  
.while_( -- _1), 0]T.Lh$3  
cout << var( " \n " ) k0|`y U  
) F qeV3 N  
); 'tb(J3ZP  
YDQ:eebg(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4$ Dt8!p0  
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 CmEpir{}(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~+O`9&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gjj 93  
.dx 4,|6  
 hv+|s(  
template < typename Cond, typename Actor > Go>wo/Sb  
class do_while f64(a\Rw!^  
  { G2.|fp_}pG  
Cond cd; .sM<6;  
Actor act; GX4QaT%  
public : 60!1 D>,  
template < typename T > 'lJEHz\  
  struct result_1 t3PtKgP-6  
  { ~C&*.ZR  
  typedef int result_type; z{S:X:X  
} ; 9\HR60V  
Ju!(gh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F{<5aLaYti  
0n Y6A~  
template < typename T > TZ[Zm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HcRa`Sfc]/  
  { UuU/c-.  
  do 6{q;1-8j+j  
    { 7kKuZW@K-  
  act(t); 57wFf-P  
  } XZ`:wmc|  
  while (cd(t)); E<tK4?i"  
  return   0 ; 07V8;A<,  
} E<>*(x/\e  
} ; "#yJHsu]  
7BR8/4gcPu  
rcV-_+KE(B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ='Q{R*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。 e  ^Ds  
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。 (hIF]>,kl  
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。 FmEc`N9\v  
下面就是产生这个functor的类: q2hFOm  
7p.>\YtoR}  
O*[{z)M.  
template < typename Actor > #2RiLht  
class do_while_actor `lO(s%HC  
  { :4:N f  
Actor act; )KE [!ofD  
public : G?AG:%H%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]PWDE"  
!d,8kG  
template < typename Cond > 8S]".  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; & $'z  
} ; ('O}&F1  
*4S-z&,.c  
0V$k7H$Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RBwO+J53y  
最后,是那个do_ PRkS Q4  
VA] e  
YAVy9$N-  
class do_while_invoker Bj Wr5SJ  
  { .pPm~2]z  
public : 26I  
template < typename Actor > U!(@q!>G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *T`-|H*6@  
  { Z(u5$<up  
  return do_while_actor < Actor > (act); q5x[~]?  
} `x8J  
} do_; ,`D~py,  
Ub1hHA*)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #:jb*d?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b[9&l|y^  
最后来说说怎么处理break和continue U>Ld~cw  
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。 d^03"t0O]  
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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