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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }tx~y-QQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h=4m2m  
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, d"5:/Mo  
7G%`ziZ  
g@nk0lQewj  
u[s+YGS  
  class filler c.&vWmLSGE  
  { .6$ST Ksr  
public : ` M4; aN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `"(7)T{  
} ; KfWVz*DC!  
wGISb\rr  
z]P|%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =q[3/'2V$?  
&.7\{q\(  
sNX$ =<E  
i>,5b1x~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [Bpgb57En  
<`| }bt  
3QUe:8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~z|/t^  
l*'jqR')h^  
FAE>N-brQ  
.Ji r<"*<  
二. 战前分析 (: ZOoL  
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。 -zc9=n<5  
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 30<dEoF  
{,s:vPoiA  
W11_MTIU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !k<+-Lf:2  
  /* --------------------------------------------- */ Jz%&-e3  
vector < int *> vp( 10 ); O%c6vp7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x:l`e:`y9  
/* --------------------------------------------- */ gdCU1D\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SfL,_X]*  
/* --------------------------------------------- */ i7fpl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G =< KAJ  
  /* --------------------------------------------- */ N.-Ryj&9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YT:<AJm  
/* --------------------------------------------- */ T_Y6AII  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $(zJ  
qM1$?U  
zo\Xu oZ  
fG,qax`:c  
看了之后,我们可以思考一些问题: aL=VNZ!Pqc  
1._1, _2是什么? C|!E' 8Rw  
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。 9wWjl}%  
2._1 = 1是在做什么? MQG$J!N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2_F`ILCML  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8sbS7*#  
*$l8H[  
O]2h=M@q.  
三. 动工 ^`dp!1.+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: },f7I^s|  
)YnB6@=nyk  
~^5uOeTZ~  
o9eK7*D  
template < typename T >  dc5B#  
class assignment MESQAsx%  
  { t}oxHEa V  
T value; BO h  
public : CWDo_g $  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;TW@{re  
template < typename T2 > 41C=O@9m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~RMOEH.o  
} ; ;w6\r!O,  
uP* >-s'm  
S3oU7*OZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 foJ|Q\Z,T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <B``/EX^  
j5/H#_ .  
*aT!|;  
{u5)zVYC,U  
  class holder &<>A  
  { (8EZ,V:  
public : 6"=e+V@  
template < typename T > mV4} -  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f,uxoAS  
  { Fvv6<E  
  return assignment < T > (t); (PB|.`_<H  
} [Q$"+@jw  
} ;  ipyO&v  
ER|5_  
SZ1C38bd,.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,Y5+UzE@  
v~xG*e  
  static holder _1; lq9c2xK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #Gg^fm  
~&q e"0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); My1E@<  
而不用手动写一个函数对象。 8t7hN?,t  
O;zW'*c+  
~_oTEXT^O  
0loC^\f  
四. 问题分析 sy#Gb#=#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xFvSQ`sp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Wx-{F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?O3 G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [+%*s3`c#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u*U?VZ5  
Fd 91Y  
五. 问题1:一致性 '1{~y3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .9E`x>C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Iq52rI}  
iN)@Cu7  
struct holder v0y7N_U5n  
  { SVpe^iQ]1\  
  // +u Lu.-N  
  template < typename T > :V"}"{ (6  
T &   operator ()( const T & r) const du qu}*Jw  
  { jBQQ?cA  
  return (T & )r; uI%[1`2N-  
} t3WlVUtq3  
} ; h'}5 "m  
4EELaP|%  
这样的话assignment也必须相应改动: DUtpd|  
W%wS+3Q/  
template < typename Left, typename Right > %DN& K  
class assignment ,=ICSS~9l  
  { ,yT4(cMBk?  
Left l; vB,N6~r>  
Right r; AsLAm#zq  
public : vrbS-Z<S9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YnMph0\Y^  
template < typename T2 > PM|K*,3J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BAPi<U'D  
} ; f(C0&"4e  
z~W@`'f  
同时,holder的operator=也需要改动: #8RQ7|7b|  
N8vWwN[3  
template < typename T > {P]l{W@li  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {L+?n*;CA  
  { s2$R2,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x}roPhZ  
} ,aN/``j=  
kz&)a>aA  
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。 QL)UPf>Kp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }l/md/C0  
]juXm1)>W1  
return l(rhs) = r; mkWIJH  
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。 N7E[wOP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &x;nP6mV  
ZNUV Bi  
template < typename Tp > ve.4""\a  
class constant_t XJlun l)(K  
  { *yf+5q4t  
  const Tp t; \<P W_'6  
public : V`%m~#Me  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D( _a Xy  
template < typename T > |%tR#!&[:g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @wg*~"d  
  { ;6]+/e7O  
  return t; *s!8BwiE  
} n8iN/Y<%U  
} ; 9+/<[w7  
X+*| nvq]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mr/^lnO  
下面就可以修改holder的operator=了 KomF)KQ2r  
tVe*J@i\$  
template < typename T > N\vc<Zpn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e8[ *=&  
  { Yd,*LYd2EL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R=IeAuZR4k  
} ,og@}gOMB  
+28FB[W  
同时也要修改assignment的operator() x3vz4m[  
@^P=jXi<  
template < typename T2 > W=|B3}C?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -_2= NA?t  
现在代码看起来就很一致了。 IUZsLNW  
q<7Nz] Td  
六. 问题2:链式操作 LAr6J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O@ "6)/  
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。 8en85 pp8P  
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。 Ek 4aC3  
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。 MVTU$ 65  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;[6u79;I  
z cA"\  
template < typename T > H_$"]iQ  
struct result_1 7lh%\  
  { 7?kvrIuY&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :Z/ ig%  
} ; qV(Plt%  
lh5k@\X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Dm5UQe  
sd=i!r)ya  
template < typename T > #cApk  
struct   ref ;/YSQt)rc>  
  { IP~g7`Y  
typedef T & reference; m=n V$H   
} ; }b+=,Sc"  
template < typename T > M"P$hb'F  
struct   ref < T &> BgE]xm  
  { eR3!P8t  
typedef T & reference; ,>Yz1P)L  
} ; U2K>\/-~  
|_ ;-~bmb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CqF< BE  
@4&sL](q  
template < typename T > GHoPv-#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6%5A&&O(b  
  { gsAcn  
  return l(t) = r(t); 'r'uR5jR  
} m@yaF: R  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >w V$az  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Bg34YmZ  
]P 2M  
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 @ VJr0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AA@J~qd u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PAqziq.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mDo]5 i<  
最后的布局是: ]5} =r  
                Add {9)LHX7dN  
              /   \ |_2O:7qe  
            Divide   5 kKCkjA:o##  
            /   \  ) .#,1  
          _1     3 8rw;Yo<k  
似乎一切都解决了?不。 2O4U ytN  
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。 IoA"e@~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。 :yw0-]/DD  
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: Vg2s~ce{  
;B tRDKn  
template < typename Right > Kr8p:$D};  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;;UvK v  
Right & rt) const o6svSS  
  { .'SM|r$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )L^WD$"'Q  
} uD<*g(R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q%@l`V)Rs  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 F!.@1Fi1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F[Peil+|`  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2< ^B]N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 v6iV#yz3(  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jb77uH_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ZLBfQ+pM)  
#E*jX-JT  
template < class Action > 3``$yWWg  
class picker : public Action *USZ2|i  
  { }Z2Y>raA\  
public : nfl6`)oW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I_N"mnn@Nr  
  // all the operator overloaded m3.d!~U\  
} ; :#b[gWl0Ru  
lHZf'P_Wx  
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。 oXfLNe6>L  
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: ,TP^i 0  
AvhmN5O =  
template < typename Right > U4 M!RdG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t?{E_70W  
  { Jw9|I)H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9e.n1  
} {s 4:V=J  
CJ KFNa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6`F_js.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。 !) LMn  
1\_4# @')  
template < typename T >   struct picker_maker 'ApWYt  
  { U =T[-(:H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YAd.i@^  
} ; hm?-QVRPV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]vhh*  
  { b Kv9F@  
typedef picker < T > result; v-&^G3  
} ; 5(TI2,4  
TQYud'u/  
下面总的结构就有了: yQ6{-:`)  
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。 oZP:}= F  
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。 c~z{/L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aRg- rz  
至此链式操作完美实现。 :6Bk<  
;nSaZ$`5  
[WC-EDO2lb  
七. 问题3 e)>Z&e,3  
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。 ;k!bv|>n  
JFl@{6c  
template < typename T1, typename T2 > rzY7f: '  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3E:wyf)i"  
  { T3+hxS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $UO7AHk  
} ^vJ08gu_W  
}Geip@Ot  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: A]ciox$AjW  
pO GVD  
template < typename T1, typename T2 > v!K %\h2A  
struct result_2 &2#<6=}  
  { V=\&eS4^"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; My Af~&Y+  
} ; vQYd!DSh  
N] }L*o&  
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? ?Tt/,Hl?D  
这个差事就留给了holder自己。 yz,ak+wp  
    {_KuztJGA  
x>p=1(L  
template < int Order > !Kd/ lDY  
class holder; ); 7csh%  
template <> hjaI&?w  
class holder < 1 > $Y)|&,  
  { auaFP-$`f  
public : Oa CkU  
template < typename T > 4- N>#  
  struct result_1 Vr`UF0_3q  
  { rOS fDv  
  typedef T & result; WcbJ4Ore  
} ; <o^mQq&  
template < typename T1, typename T2 > oI/@w  
  struct result_2 mWta B>f  
  { }0}J  
  typedef T1 & result; V]`V3cy1+3  
} ; $ bD 3  
template < typename T > &h8+ -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Et# }XVCJ  
  { 5H""_uw  
  return (T & )r; a}El!7RO0  
} m -7^$  
template < typename T1, typename T2 > 73Tg{~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jKM-(s!(  
  { 6EP5n  
  return (T1 & )r1; {;=+#QK/  
} g6;O)b  
} ; ukzXQe;l1  
<),FI <~  
template <> Q3_ia 5 `O  
class holder < 2 > _H<ur?G  
  { UIIunA9  
public : `{ou4H\  
template < typename T > M@ ! {m  
  struct result_1 3Akb|r  
  { I]jVnQ>&  
  typedef T & result; eWW\m[k]}  
} ; kG@1jMPtQ  
template < typename T1, typename T2 > @;JT }R H-  
  struct result_2 `+k&]z$m  
  { \ bd? `."  
  typedef T2 & result; //_v"dqP{)  
} ; 8.'%wOU @A  
template < typename T > 52{jq18&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yngSD`b_P  
  { `cMa Fc-y/  
  return (T & )r; :,LX3,  
} &HT P eB  
template < typename T1, typename T2 > Cq}LKiu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %(,JBa:G  
  { Go+f0aig  
  return (T2 & )r2; y3))I\QT  
} *-Z JF6  
} ; pV:X_M6  
h9 [ov)  
$*`fn{2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  ceyZ4M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ag#p )  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pV<18CaJ  
<eQS16  
return l(i, j) = r(i, j); (VU: &.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +*lSB%`aS  
sj0Hv d9  
  return ( int & )i; m7~kRY514  
  return ( int & )j; ,K,n{3]  
最后执行i = j; ko=vK%E[  
可见,参数被正确的选择了。 )zz"DH  
[;83 IoU}  
M,3sK!`>  
'HH[[9Q  
tb"UGa  
八. 中期总结 [8l8 m6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j^Bo0{{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o~*% g.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I[c/) N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Go= MG:`  
ysu"+J  
'>@ evrG  
ZZX|MA!  
?2E@)7  
d+\o>x|Y!Y  
九. 简化 Vyf r>pgW1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8I$>e (  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dE%rQE7'  
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: 1\$xq9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~Yb5F YE  
  +-*/&|^等 eYOwdTrq  
2. 返回引用。 l*e*jA_>:7  
  =,各种复合赋值等 T oTehVw  
3. 返回固定类型。 OT+=H)/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  |'aGj  
4. 原样返回。 h'|{@X  
  operator, :54ik,l  
5. 返回解引用的类型。 nxS|]  
  operator*(单目) wzwEYZN(q  
6. 返回地址。 &z+nNkr?yN  
  operator&(单目) W.'#pd  
7. 下表访问返回类型。 /q^)thJ~  
  operator[] zogw1g&C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wDVKp['  
  operator<<和operator>> I} q2)@  
c>6dlWTqX  
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。 =\"88e;b2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aY@]mMz\  
 LP-~;  
template < typename Left > 1hp`.!3]H  
struct value_return 3LN+gXmU  
  { w9< <|ZaU  
template < typename T > ^ a^bsKW  
  struct result_1  sC1Mwx  
  { Q,9"/@:c,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n?!XNXb  
} ; dWqKt0uh!  
t~]n"zgovz  
template < typename T1, typename T2 > n=J~Rssp  
  struct result_2 b 5<&hN4g  
  { R/ix,GC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KSDz3qe  
} ; Ne#FBRu5  
} ; N-Fs-uB  
o@:${> jw  
MdXOH$ ps  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ndg1E;>  
0)F.Y,L  
下面我们来剥离functor中的operator() i^T@jg+K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: diHK  
KCP$i@Pjv  
return l(t) op r(t) 0Xo>f"2<f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5|O~  
return op l(t) %hDx UZ#0  
return op l(t1, t2) Cm@rX A/  
return l(t) op V6Z~#=EQ  
return l(t1, t2) op :j^IXZW  
return l(t)[r(t)] J;HYGu:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,+2!&"zD  
idsBw!DB  
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: f euATL]  
单目: return f(l(t), r(t)); Db4(E*/pj!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <<'%2q5  
双目: return f(l(t)); &3gC&b^i  
return f(l(t1, t2)); 43wm_4C!H  
下面就是f的实现,以operator/为例 mR,w~wP  
'h} (>%  
struct meta_divide !0-KB#  
  { n( RQre  
template < typename T1, typename T2 > La>fvm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7N:3  
  { |7%has3"  
  return t1 / t2; =csh=V@s  
} hgg 8r#4q  
} ; 68*a'0  
[#@\A]LO  
这个工作可以让宏来做: m^!Kthq  
)J^5?A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E)3Ah!  
template < typename T1, typename T2 > \ 'p FK+j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lA{JpH_Y8s  
以后可以直接用 $^:s)Yv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +Y?) ?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &x?m5%^l  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +D+v j|fn  
v6U Gr4  
Nl]_Ie6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |)VNf .aJZ  
r01u3!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MgO_gFr  
class unary_op : public Rettype )\KU:_l  
  { sU(<L0  
    Left l; bvW3[ V  
public : ;fW`#aE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %i6/= 'u  
BT)PD9CN(  
template < typename T > `+h+X 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6t\0Ui  
      { s6F0&L;N&  
      return FuncType::execute(l(t)); 2BKiA[ ;;  
    } CKnPMvmz  
iNs@8<=$T  
    template < typename T1, typename T2 > f AY(ro9Q(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8e5imei  
      { 82)%`$yZw[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i>7]9gBm1q  
    } DH7]TRCMZ)  
} ; tdHeZv  
wRdN(`;v  
`>4"i+NFF8  
同样还可以申明一个binary_op wg+[T;0S  
;m=k FZ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \_(|$Dhq  
class binary_op : public Rettype >Hu3Guik]  
  { xS4?M<|L63  
    Left l; 4T6: C?V  
Right r; N\"Hf=Y(~  
public : P~#LbUP(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #kk5{*`  
-_xTs(;|8  
template < typename T > 6?ky~CV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9?q ^yy  
      { o5['5?i}/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U ;A,W$<9  
    } #eF,* d  
]s0GAp"  
    template < typename T1, typename T2 > t7yvd7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r $[{sW  
      { SKF0p))BJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y(] W+k<  
    } nq,:UYNJ  
} ; w`EC6ZN  
<isU D6TC  
Y[|9 +T  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !<HF764@`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 guVuO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  f,kV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y3#8]Z_"}O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P1z:L  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 r:PYAb=g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \PD%=~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~]24">VZf  
下面是修改过的unary_op }+}Cl T  
Z<W f/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S'`G7ht  
class unary_op WL|71?@C  
  { vM-kk:n7f  
Left l; A8QUfg@uK~  
  r"7 PSJ  
public : lKf kRyO_S  
&> _aY #  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fT{jD_Q+3  
>0u*E *Y  
template < typename T > oGyoU#z#  
  struct result_1 1;+77<  
  { mKE' l'9A_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G^z>2P  
} ; 1FG"Ak}D  
zsj]WP6 j  
template < typename T1, typename T2 > -;;m/QM  
  struct result_2 gv&Hu$ ca  
  { "r8N- h/P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [S-#}C?~  
} ; hhhxsGyv  
"rc QS H  
template < typename T1, typename T2 > *v: .]_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0'Qvis[kt  
  { X{[$4\di{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D51s)?  
} (LMT'   
<[T{q |*  
template < typename T > 1bDAi2 H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n<@C'\j@  
  { Bk@EQdn  
  return OpClass::execute(lt(t)); *5\'$;Rg  
} GuaF B[4  
h Fan$W$  
} ; * bhb=~  
c>! ^\  
Au{b1n  
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 Z N&9qw*  
好啦,现在才真正完美了。 *(XGNp[0  
现在在picker里面就可以这么添加了:  @k#xr  
>5TXLOYZ  
template < typename Right > P)hGe3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `Tk~?aY  
  { 9l|*E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6\v4#  
} 16nU`TN  
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。 >z% WW&Z'  
I47sqz7  
??LE0i  
*+00  
g706*o)h  
十. bind p;D {?H/  
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。 8wEJyAu2  
先来分析一下一段例子 [M:<!QXw  
83aWMmA(1  
JW=q'ibR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cK\?wZ| Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lS!O(NzqE'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7h:EU7  
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。 |TF6&$>d  
我们来写个简单的。 ?iamo.0zN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .ezZ+@LI+#  
对于函数对象类的版本: 10GU2a$0"$  
v0bP|h[t  
template < typename Func >  aN6HO  
struct functor_trait dl`{:ZR S  
  {  9/I xh?  
typedef typename Func::result_type result_type; wS >S\,LV  
} ; !\OX}kHX5  
对于无参数函数的版本: WY5HmNX3E  
(B?ZUXM,  
template < typename Ret > C0>L<*C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f|3LeOyz  
  { k @gQY_  
typedef Ret result_type; : &~LPmJ  
} ; 'TA !JB+  
对于单参数函数的版本: WZP1g kX&M  
vWL| vR  
template < typename Ret, typename V1 > ~8-xj6^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [81q 0@  
  { m9-=Y{&/  
typedef Ret result_type; h}DKFrHW;-  
} ; UA*Kuad  
对于双参数函数的版本: I\Cg-&e  
,#%I$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \6aisK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "3_GFq  
  { kE[R9RS!  
typedef Ret result_type; hZ "Sqm]  
} ; !;${2Q  
等等。。。 JBLh4c3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }'n]C|gZ  
+%K~HYN  
template < typename Func > IlB*JJnl  
struct func_return K}'?#a(aX=  
  { LyL(~Jc|  
template < typename T > +AFBTJ  
  struct result_1 >Pvz5Hf/wW  
  { n8`WU3&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nu'ox. V  
} ; HuQdQ*Q  
"98 j-L=F+  
template < typename T1, typename T2 > "^Y zHq6  
  struct result_2 dfZ`M^NU  
  { 4Tb"+Y}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iO2jT+i  
} ; aP"!}*  
} ; K6|R ;r5e{  
e0<O6  
rd)W+W9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -zI9E!24  
;kT~&.,y  
template < typename Func, typename aPicker > Q{yjIy/b  
class binder_1 yM,Y8^  
  { 'rA(+-.M;  
Func fn; p%K(dA  
aPicker pk; `; j$]  
public : ;mPX8bT  
P]armg%  
template < typename T > k|U2Mp  
  struct result_1 !%.=35NS@E  
  { > `0mn|+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %E"Z &_3{  
} ; 'K#ndCGJ$  
E=`/}2  
template < typename T1, typename T2 > ;uzLa%JQ  
  struct result_2 'g3T'2"`5  
  { 9[sOh<W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E>`|?DE@  
} ; |.L_c"Bc  
!e*T. 1Kz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U.JE \/  
5L_`Fw\l  
template < typename T > +'nMy"j1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'TIN{\.{  
  { TBRG D l  
  return fn(pk(t)); u8M_2r  
} `csZ*$7  
template < typename T1, typename T2 > ZY@ntV?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .J O1kt  
  { }}D32T VN  
  return fn(pk(t1, t2)); 9C0#K\  
} mCG&=Fx  
} ; 9%1J..c  
, 2xv  
?_cOU@n  
一目了然不是么? 8/&4l,M5  
最后实现bind e =r  b  
N_Kdi%q  
L(sT/  
template < typename Func, typename aPicker > '+27_j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7D4tuXUq2  
  { =0!j"z=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wy0?*)~  
} c+ByEP4EG  
o]<9wc:FZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zn7)>cQ905  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :tI F*pC  
Dad$_%  
十一. phoenix X 8R`C0   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^_<|~  
"H<us?r{  
for_each(v.begin(), v.end(), CxZh^V8LP  
( 9;?u%  
do_ KP>9hEh  
[ =@?[.`  
  cout << _1 <<   " , " >[,eK=  
] !W9:)5^X  
.while_( -- _1), LzNfMvh  
cout << var( " \n " ) ?! 6Itkg  
) %dFJ'[jDL  
); E<[ s+iX  
}: HG)V  
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: EZ]4cd/i  
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 v#d\YV{I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <\u3p3"[4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r(46jV.sD:  
8Auek#[  
;*M@LP{*L  
template < typename Cond, typename Actor > jk03 Hd  
class do_while d*0 RBgn  
  { h @!p:]  
Cond cd; .qO4ceW2-~  
Actor act; 2Jd(@DcJ2C  
public : Gl1XRNy C  
template < typename T > D=TS IJ@  
  struct result_1 QL WnP-  
  { zVq!M-e  
  typedef int result_type; ?K>)bA&l'  
} ; Q=`yPK>{$N  
&>,;ye>A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q'/sP 5Pj  
>.d/@3 '  
template < typename T > * 9^8NY]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w={q@. g%  
  { E1eGZ&&Gd  
  do J rx^  
    { vW1^  
  act(t); ayy\7b  
  } s5nw<V9$]  
  while (cd(t)); )4L2&e`k)(  
  return   0 ; D_DwP$wSo  
} hv|a8=U!R  
} ; hG?y)g\A  
S4x9k{Xn  
yYA*5 7^A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "GO!^ZG]  
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= IdqkJ%  
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。 {EoYU\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。 gyw=1q+  
下面就是产生这个functor的类: u7L?9  
HAxLYun(3w  
`Nx@MPo  
template < typename Actor > i1vz{Tc  
class do_while_actor IzpE|8l  
  { ~)U50. CH  
Actor act; IA2VesHb  
public : J:@gmo`M;V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I2[Z0G@&=  
atTR6%!6  
template < typename Cond > >n"0>[:4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3Z XAAV  
} ; r1L@p[>  
{r_HcI(h  
GW,EyOE+~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $6rm;UH  
最后,是那个do_ zm&[K53  
Ei!Z]jeK  
os/h~,=  
class do_while_invoker \l GD8@,x  
  { zZCl]cql  
public : ]-\68bN  
template < typename Actor > @xWWN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?Q"andf  
  { n _K1%  
  return do_while_actor < Actor > (act); /~NX<Ye&  
} <P h50s4  
} do_; I3Vu/&8f|  
5?0<.f,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? syl7i>P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _k@cs^  
最后来说说怎么处理break和continue 1-y8Hy_a2  
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。 50_[hC&C)  
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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