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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7+,vTsCd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D$r Uid  
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, Gt-UJ-RR y  
$:bih4 @>  
)u} Q:`9  
9;=dxWf   
  class filler /yPXMJ6W~R  
  { 7{M>!} rY  
public : ` E`HVZ}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D4Nu8Wr$  
} ; e x?v `9  
$P {K2"Oc  
]\c,BWC@e  
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: \vbk#G hH  
F:g=i}7  
c:4P%({  
_eQ-`?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HZjf`eM,  
S\ ,mR4:  
)e%}b -I'r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !]koSw}  
@F5f"8!.\  
<nHkg<O6Y  
f@ `*>"  
二. 战前分析 U~f4e7x*O  
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。 i!H!;z#  
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 I -@?guZ r  
Va<eusl  
<iLM{@lZvJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > s EjR!  
  /* --------------------------------------------- */ ql{_%x?  
vector < int *> vp( 10 ); L8$1K&!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ib`-pRU;  
/* --------------------------------------------- */ #bnb ': f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b{Zpux+  
/* --------------------------------------------- */ b$JBL_U5Ch  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #5ax^p2*~  
  /* --------------------------------------------- */ On_@HQ/FI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B(5c9DI`  
/* --------------------------------------------- */ ]N)DS+V/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ERMa# L  
`lpz-"EEV  
\=2m7v#E  
Wch~ Yb  
看了之后,我们可以思考一些问题: CXaWgxlK:a  
1._1, _2是什么? 9U_ks[Qa  
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。 %&blJ6b  
2._1 = 1是在做什么? eEw.'B  
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。 Mt>oI SN&d  
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。 dJuD|9R  
JAb6zpP  
hf<J \   
三. 动工 QfpuZEUK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Hh[Tw&J4  
]!"S+gT*C  
=t0tK}Y+4  
7(k^a)~PL  
template < typename T > sfD5!Z9#1  
class assignment Kx`/\u=/  
  { +Wn&,?3^  
T value; Pcd *">v  
public : 0~WF{_0|  
assignment( const T & v) : value(v) {} J5p8nmb  
template < typename T2 > &l2TeC@;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .TB"eUy  
} ; \_]En43mg  
H=c`&N7E  
;O#g"8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cu9Qwm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _S?qDG{E|  
Gwec 4D  
Z=z%$l  
J >0b1  
  class holder 9q[;u[A8^  
  { W[''Cc.  
public : !7p}C-RZp  
template < typename T > 2b@tj 5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z}4L=KR\v  
  { ,_v|#g@{  
  return assignment < T > (t); n.6T OF  
} iAn'aW\TF  
} ; Gpj* V|J  
pHE}ytcT  
Yc Q=vt{  
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: K`%tGVY  
j6:7AH|!)2  
  static holder _1; K >tf,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zd %rs~*c  
P.\nLE J=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e79KbLV  
而不用手动写一个函数对象。 LO%!Z,}   
o @Z#  
]1`g^Z@ 0  
  WY  
四. 问题分析 [j,txe?n  
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。 #& .]" d  
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。 &p(0K4:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wVl+]zB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GC@+V|u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =6 r:A<F!n  
7N8H)X  
五. 问题1:一致性 J1ON,&[J  
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?| BzJ;%ywS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <v 0*]NiX  
.i"W8~<e  
struct holder Qt>>$3]!!  
  { ?V(^YFzZ  
  // Bn?V9TEoO  
  template < typename T > zU5Hb2a  
T &   operator ()( const T & r) const u eb-2[=  
  { CON0E~"  
  return (T & )r; )Di \_/G  
} L5fuM]G`  
} ; kyw/LE3$-  
A#h/B+  
这样的话assignment也必须相应改动: |AhF7Mj*  
Z?NW1m()F  
template < typename Left, typename Right > -~f511<  
class assignment G5.nPsuM   
  { = duks\)O  
Left l; ,Ds.x@p  
Right r; Z=S>0|`R  
public : ;az5ZsvN D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xG2+(f#C1  
template < typename T2 > _D7]-3uC!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e( X|3h|  
} ; LaMLv<)k  
_~'+Qe_o$5  
同时,holder的operator=也需要改动: s,]%dG!  
v;1F[?@3Y  
template < typename T > n'FwM\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J%C#V}z7E  
  { KDP H6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C(T;>if0NH  
} C#pZw[  
LtgXShp_!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,,L2(N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VR{+f7:}  
oFsM6+\/S  
return l(rhs) = r; tiPa6tQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E-5_{sc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E ]9\R  
Lv[OUW#S  
template < typename Tp > XM1`x  
class constant_t  )v4b  
  { m^~S  
  const Tp t; eJCjJ)  
public : 6vKS".4C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o]n!(f<(*  
template < typename T > g| <wyt[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YGvUwj'2a  
  { R<ND=[}s  
  return t; Bf`9V713  
}  u6u=2  
} ; w~R`D  
07g':QU@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sZgRt  
下面就可以修改holder的operator=了 "Ml&[O ge  
B?rSjdY4  
template < typename T > T GB_~Bqe  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BG&cQr  
  { <+j)P4O4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pv!oz2w1  
} [%A4]QzWh  
`Pn[tuIO  
同时也要修改assignment的operator() U:6W+p8  
5+Mdh`  
template < typename T2 > fU3`v\X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7}O.wUKw%  
现在代码看起来就很一致了。 D#A~Nbc  
}ArpPU :]  
六. 问题2:链式操作 {Rq1HH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b^c9po  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?|{XZQ~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 C Wo1.pVw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 '|>9C^E9X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eas:6Q)  
tirIgZ  
template < typename T > -D^A:}$  
struct result_1 )3<:tV8   
  { o_M.EZO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _Us*+ 2(4L  
} ; A=zPL q{Sb  
)2q~u%9n  
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: AdZ;j6#  
s pLZ2]A  
template < typename T > |WryBzZ>on  
struct   ref -~" :f8  
  { nR>r2wMk@  
typedef T & reference; jVgFZ,  
} ; X6+qpp  
template < typename T > VQI(Vp|  
struct   ref < T &> E`H$YS3o  
  { n(nBRCG)o  
typedef T & reference; :q<Z'EnW  
} ; sd#|3  
3ss6_xd+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^\:8w0Y^  
Dq@2-Cv  
template < typename T > Z BUArIC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {yU+)t(.  
  {  >YtdA  
  return l(t) = r(t); $2D uB  
} R #]jSiS  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )\;Z4x;]U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q*![AzFh  
Nr<`Z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z\ss4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q}BzyC=:n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gnp~OVDqfL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^[-el=oKn0  
最后的布局是: ;8S/6FI  
                Add >N\0"F7.  
              /   \ &M/0g]4p  
            Divide   5 kU-t7'?4  
            /   \ w6dFb6~R  
          _1     3 9vNkZ-1  
似乎一切都解决了?不。 + 1IQYa|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /"H`.LD.?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w=h1pwY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: E@05e  
W>(/ bX  
template < typename Right > ./j,Z$|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |wEN`#.;b  
Right & rt) const o'~5pS(wq  
  { ;|p$\26S)%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g[>\4B9t  
} $ N']TN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _qqr5NU  
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。 $uui:wU%Q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WnwhSr2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 WnUweSdW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 aq+Y7IR_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "jecsqCgK0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :f5s4N  
&0TVi  
template < class Action > :M{Y,~cP  
class picker : public Action qzw'zV  
  { iGDLZE+?  
public : cH-@V<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]{ BE r*  
  // all the operator overloaded 0,s$T2  
} ; bb42v7?  
b?4/#&z]  
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。 M}_ i52  
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: jJ4qR:]  
g>d;|sK  
template < typename Right >  HBys  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LIU} a5  
  { ]W0EVf=,k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &AuF]VT  
} b5IA"w  
bk<\ujH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sx:Ur>?hd5  
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。 "xMD,}+5$$  
1Kvx1p   
template < typename T >   struct picker_maker 3QSZ ZJ  
  { xt'tL:d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .,~(%#Wl$  
} ; A`}yBSb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m|=Ecu  
  { `6y{.$ z  
typedef picker < T > result; .*$OQA  
} ; ;n=. {[,  
~'5  
下面总的结构就有了: Uw-p758dD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 hqk}akXt  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h=kQ$`j6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iyVB3:M  
至此链式操作完美实现。 7f<EoSK  
{:c]|^w6  
k+V6,V)my  
七. 问题3 FLoNE>q  
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。 /!}'t  
>U1R.B7f  
template < typename T1, typename T2 > 5!C_X5M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e&MC|US=\  
  { (qn2xrV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [ rNXQ` /  
} wdzOFDA  
k{tMzx]F__  
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: mD:IO  
FtufuL?JS  
template < typename T1, typename T2 > T{]~07N?  
struct result_2 [md u!!*  
  { ]maYUKqv}'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UgB'[@McS  
} ; 2>} xhQJ  
C^t(^9  
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? krq/7|  
这个差事就留给了holder自己。 Z'^U ad6  
    7z\m; 1  
PCd0 ?c   
template < int Order > KucV3-I  
class holder; VHOfaCE  
template <> c[}(O H  
class holder < 1 > C ]Si|D  
  { 6m.k;'  
public : ES<1tG  
template < typename T > GN#<yv$av  
  struct result_1 "I;C;}!  
  { " +KJop  
  typedef T & result; 9/SXs0  
} ; g u)=wu0  
template < typename T1, typename T2 > }],Z;:  
  struct result_2 WqxUXH  
  { O2{)WWOT  
  typedef T1 & result; lcON+j  
} ; *5sBhx  
template < typename T > ?^' 7+8C*J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UE _fpq  
  { dAP|:&y@  
  return (T & )r; 2LCB])X  
} !>x|7   
template < typename T1, typename T2 > lX:|iB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OE)~yKy  
  { +u@aJ_^  
  return (T1 & )r1; X.ONa_  
} 2c<&eX8"  
} ; NT%W;)6m9  
:J}t&t  
template <> z s Qo$p  
class holder < 2 > i$^)UZJ&0  
  { [=uo1%  
public : eZ a:o1y  
template < typename T > qLncn}oNM  
  struct result_1 %zC[KE*~  
  { S gMrce<;  
  typedef T & result; HQ9f ,<  
} ; F Kc;W  
template < typename T1, typename T2 > E}CiQUx  
  struct result_2 R cY>k  
  { )T907I|  
  typedef T2 & result; 3`hUo5K  
} ; >idBS  
template < typename T > ezhDcI_T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [MX;,%;;  
  { ^/wfXm  
  return (T & )r; s )voII&  
} QVZD/shq  
template < typename T1, typename T2 > z!=P@b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _ |<d5TI  
  { J )BI:]m  
  return (T2 & )r2; Y9SGRV(  
} j$fAq\B  
} ; v/uO&iQw5  
`T/~.`R  
LW#M@  
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> >。 t{!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T1B|w"In  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZWc+),X  
s30 O@M))  
return l(i, j) = r(i, j); P7r'ffA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IC/(R! Crj  
Mr+@c)  
  return ( int & )i; < V\Y@Ei+  
  return ( int & )j; 7RU}FE  
最后执行i = j; ~:;3uL s,8  
可见,参数被正确的选择了。 9L%I<5i  
MFJE6ei  
|6biq8|$3V  
-0o[f53}p  
c- $Gpa}M  
八. 中期总结 n9LGP2#!  
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: M"=n>;*X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VvByHcLv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;y?);!g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;N+$2w  
71FeDpe  
6XEZ4QP}  
fi PIAT}  
G" b60RQ  
O@8pC+#`Z  
九. 简化 7k{2Upg;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [}nK"4T"Ri  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m:tiY [c>W  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: b yg0.+e0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kg5ev8  
  +-*/&|^等 Eu@5L9A  
2. 返回引用。 \`'KlF2  
  =,各种复合赋值等 Qx|H1_6  
3. 返回固定类型。 @54*.q$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CDMfa&;T  
4. 原样返回。 tury<*  
  operator, 3 K/Df#  
5. 返回解引用的类型。 ske@uzAz  
  operator*(单目) # jYpVc{]  
6. 返回地址。 oR+-+-? ?$  
  operator&(单目)  }`/gX=91  
7. 下表访问返回类型。 A)n W  
  operator[] R U"/2i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V|Tud  
  operator<<和operator>> ]*"s\ix  
XY7Qa!>7j  
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。 Ar9nBJ`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /k\01hc`  
*xRc * :0  
template < typename Left > T*2C_oW  
struct value_return 2H#N{>7  
  { H(+<)qH  
template < typename T > l'4AF| p  
  struct result_1 D  _X8-  
  { &!.HuRiuC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iMP  
} ; n/e BE q  
?4t-caK^u  
template < typename T1, typename T2 > 1V&PtI3 !!  
  struct result_2 Z%o7f6P0IX  
  { PY\PUMF>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BWPP5X9  
} ; Lf}8qB#Y  
} ; ?dy~ mob  
e&Y0}oY  
'E;W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j28_Hh T  
N?r>%4  
下面我们来剥离functor中的operator() my^ak*N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f*((;*n ;  
q1Qje%9@t  
return l(t) op r(t) S*W;%J5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #5CI)4x0!  
return op l(t) kka"C]!  
return op l(t1, t2) <zfe }0  
return l(t) op oT+(W,G  
return l(t1, t2) op }F1s tDx  
return l(t)[r(t)] PB'0?b}fab  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J07O:cjyu  
mLL$|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0`hwmDiB"  
单目: return f(l(t), r(t)); /9ZcM]X B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X33v:9=  
双目: return f(l(t)); `_AM` >_  
return f(l(t1, t2)); 0LVE@qEL  
下面就是f的实现,以operator/为例 #Fd W/y5  
DQ!J!ltQ  
struct meta_divide   -/{af  
  { <HoAj"xf  
template < typename T1, typename T2 > D!> d0k,Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e$l 6gY  
  { gtU1'p"  
  return t1 / t2; kl7A^0Qrz  
} M=!i>(yG  
} ; T{MC-j _T9  
4I~i)EKy6  
这个工作可以让宏来做: 'w<BJTQIL  
jp<VK<s]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iLq#\8t^  
template < typename T1, typename T2 > \ lglYJ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !e8i/!}^S  
以后可以直接用 ;b~~s.+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B!,yfTk]  
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 is#8R:7.:  
(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。。。) D5A=,\uk  
q(]f]Vl|0  
Cw1( 5  
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 3{J.xWB@:  
Dx+ K+(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ek .3  
class unary_op : public Rettype rg& +  
  { Vu]h4S:  
    Left l; )s")y  
public : &sOM>^SAD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E20&hc5 8  
ia{kab|_5  
template < typename T > T!^Mvat  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }=GM ?,7b  
      { &TT":FPR  
      return FuncType::execute(l(t)); V/y=6wUiSl  
    } 1kFjas `g  
[8]m8=n  
    template < typename T1, typename T2 > X , ZeD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "EPD2,%S  
      { HhSjR%6HY;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }p'8w\C$  
    } =7jEz+w#  
} ; l1-HO  
X%4h(7;v  
!Yh}H<w0  
同样还可以申明一个binary_op pCt}66k}  
#)74X% 4(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :,F=w0O  
class binary_op : public Rettype )SiY(8y  
  { B=zMYi  
    Left l; |~$7X  
Right r; z+"0>ZN&  
public : b=LF%P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < 5ZJ]W  
c4|so=  
template < typename T > :C%47qv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9*pG?3*I  
      { \Hum}0[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lO 2k<  
    } zqGYOm$r  
|=3 *;}  
    template < typename T1, typename T2 > ;nk@XFJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |~NeB"l{  
      { X <xqT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 878tI3-  
    } E~He~wHWe  
} ; {wu!6\:<??  
37>MJ  
H1Xovr  
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 ,OB&nN t>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Nmf#`+7gCI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <nA3Sd"QfV  
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。 AQ}l%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3wNN<R  
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。。。 4(m3c<'P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *|'}v[{v^9  
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) :&$Xe1)i]  
下面是修改过的unary_op "jGe^+9uT  
? ).(fP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MZ^Ch   
class unary_op E& ]_U$  
  { r,nn~  
Left l; 7ukDS]  
  tJ>d4A;8x  
public : 7xDN.o*>  
zjWyGt(Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }85#[~m'  
^'Zh;WjI7  
template < typename T > SRk7gfP*q  
  struct result_1 KgU[  
  { YPQCOG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~%GSsm\J  
} ;  * D3  
w{ m#Yt  
template < typename T1, typename T2 > 4H9xO[iM  
  struct result_2 JWSq"N  
  { :wCC^Y]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _6I>+9#C  
} ; SD I,M  
CU !.!cZ{  
template < typename T1, typename T2 > fW[.r==Kf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EQ~I'#m7  
  { 8)`5P\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qid1b b  
} "2K|#,%N  
V,'FlU  
template < typename T > XAlD ww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EM~7#Y  
  { B2"+Hwbk  
  return OpClass::execute(lt(t)); GD/nR4$  
} c=<v.J@K  
s @3 zx  
} ; &@Yoj%%  
WFks|D:sB  
rN'k4V"K  
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 u"joCZ7`kG  
好啦,现在才真正完美了。 h!;MBn`8  
现在在picker里面就可以这么添加了: ceI [hM  
0Cv4/Ar(  
template < typename Right > 4w2L?PDMi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EkV!hqs*  
  { l?N`V2SuR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o}W7.7^2  
} L/%xbm~  
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。 C890+(D~  
E<P*QZ-C3  
4t(QvIydA  
*xho  
0MhxFoFO  
十. bind J2x$uO{Bn  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q .)^B@}_  
先来分析一下一段例子 "N]WL5$i  
6q!7i%fK?  
}8X:?S %  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +0)5H>h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {S# 5g2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OQ 0b$qw  
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%}Oz3*  
我们来写个简单的。 2}1!WIin  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |oB]6VS`  
对于函数对象类的版本: 34^Q5B~^J  
SwQOFE/Dv~  
template < typename Func > @V*au:  
struct functor_trait U@MOvW)  
  { $Jt8d|UP  
typedef typename Func::result_type result_type; cbY3mSfn*  
} ;  &s_}u%iC  
对于无参数函数的版本: lp 3(&p<:  
@)8NI[=6O  
template < typename Ret > ROcY'-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VdYOm  
  { :K5V/-[|V1  
typedef Ret result_type; f2 VpeJ<p  
} ; FxMMxY,*%  
对于单参数函数的版本: S:DcfR=a  
+ 4++Z  
template < typename Ret, typename V1 > d u _O}x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7Co3P@@  
  { 6YB-}>?  
typedef Ret result_type; ~6=Wq64  
} ; %,h!: Ec^c  
对于双参数函数的版本: ~p0 e=u  
E%KC'T N^D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "4k"U1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oTZo[T@zRx  
  { hlt9x.e.A  
typedef Ret result_type; lb=2*dFJ1  
} ; h6K!|-Gq.  
等等。。。 6B4hSqjh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s$eK66H  
D]3bwoFo&u  
template < typename Func > i@sCMCu6  
struct func_return B>c[Zg1  
  { ](idf(j  
template < typename T > 99=[>Ck)G  
  struct result_1 \Or]5ogT'  
  { 6uv'r;U]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X:iG[iU*  
} ; C8O7i[uc  
"@F*$JGT y  
template < typename T1, typename T2 > OD>u$tI9  
  struct result_2 BIwgl@t!>  
  { lU >)n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ci#Zvhtk r  
} ; i&? 78+:  
} ; S8rW'}XJ=H  
89?3,k  
`XFX`1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =+kvL2nx-  
HQ jxJd5P  
template < typename Func, typename aPicker > _CYmG"mY  
class binder_1 Mr@<ZTw  
  { hJs&rpN  
Func fn; UeIqAG8  
aPicker pk; mCZF5r  
public : CYY X\^hA  
7cJO)cm0'  
template < typename T > C"V?yDy2~  
  struct result_1 X}ey0)g%  
  { loAfFK>g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (dw3'W  
} ; OoA5!HEh  
?}!gLp  
template < typename T1, typename T2 > W_Ws3L1;N  
  struct result_2 t\E-6u  
  { Il tg0`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @9 qzn&A  
} ; Q7OnhGA  
S:"z<O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vb"T],N1m  
N P0Hgd  
template < typename T > N69eI dl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BdRE*9.0  
  { _AsHw  
  return fn(pk(t)); D:S6Mu  
} j.G.Mx"  
template < typename T1, typename T2 > >8.v.;`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;8 /+wBnm  
  { +)''l  
  return fn(pk(t1, t2));  `i_L?C7  
} ~ Iu21Q(*  
} ; /I`!i K  
-hJ>wGI  
HquB*=^xh  
一目了然不是么? n8y,{|  
最后实现bind R-0_226  
6>P  
xhp-4  
template < typename Func, typename aPicker > 6O[wVaC1u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A(_^_p.|  
  { av| 6r#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1'@lg*^9  
} eO[Cb]Dy:  
bo?3E +B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N";dG 3  
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-duZ o  
DftGy:Ah3  
十一. phoenix 0wa!pE"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ot8S'cB1,$  
%o _0M^3W  
for_each(v.begin(), v.end(), Z1MJ!{@6  
( ?AM 8*w  
do_ :w&)XI34  
[ ~*Sbn~U  
  cout << _1 <<   " , " dOYmt,  
] 2 |kH%  
.while_( -- _1), DRFuvU+e  
cout << var( " \n " ) JCU3\39}  
) "gl:4|i '  
); GwIfGixqH  
JWm^RQ  
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: @{$Cv"6769  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r>:7${pF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M& BM,~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~jCpL@rS  
8BoT%kVeJv  
b&V]|Z (  
template < typename Cond, typename Actor > &j~|3  
class do_while .]sIoB-54  
  { \i;~~;D  
Cond cd; ?}lpo; $  
Actor act; ~IJZM`gN  
public : >7v.`m6?H  
template < typename T > =='{[[J  
  struct result_1  lN`_0  
  { Dy!bj  
  typedef int result_type; 5}l#zj  
} ; 7)6Yfa]I%  
[E :`jY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d ;7pri)B  
EX_sJc  
template < typename T > re 1k]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $rQFM[  
  { QGCdeE$K  
  do r)@&2b"q  
    { ("M#R!3  
  act(t); |% YzGgp7  
  } :,z3 :PL  
  while (cd(t)); zt>_)&b  
  return   0 ; _*?"[TYfX  
} X!A]V:8dk  
} ; sz2SWk^&  
r/$)c_x`  
elHarey`f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LXfeXWw?,  
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。 { `|YX_HS  
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。 ,5+X%~'  
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。 j'Q-*-3  
下面就是产生这个functor的类: {'Qk>G s  
(l!D=qy  
-O> mY)  
template < typename Actor > mP .&fS  
class do_while_actor dK(%u9v  
  { j{w,<Wt>  
Actor act; eYX_V6c  
public : ~m09yc d<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V1b_z  
O> ^~SO  
template < typename Cond > D>#v 6XI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iYQy#kO  
} ; YU0HySP:  
'<W,-i  
HF=C8ZtlL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1*, ~1!>  
最后,是那个do_ EKS<s82hF&  
~TK^aM  
l:Xf(TLa  
class do_while_invoker Nb9V/2c;V  
  { OVo  
public : ~aR='\<  
template < typename Actor > ysT!^-&p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c:_i)":  
  { yc4f\0B/  
  return do_while_actor < Actor > (act); y#Sw>-zRq  
} 0B:{4Lsn&  
} do_; |3lAye,t)a  
<UHWy&+z&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |b@A:8ss  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M=abJ4  
最后来说说怎么处理break和continue .VEfd4+ni{  
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。 e4H0<h }{  
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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