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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 78^Y;2 P]W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _=)!xnYf  
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, 7ia "u+Y  
8\P JSr  
6O%=G3I  
ltP   
  class filler V~JBZ}`TG<  
  { my=*zziN  
public : M44_us  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "C?:T'dW  
} ; iczs8gj*  
Ml8E50t>;  
O5c_\yv=  
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: ,7QBJ_-;QJ  
f*UBigk  
fdg[{T4:  
, &-S?|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wYC9 ~ms-  
u2f `|+1^y  
I4A ;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Cl%V^xTb  
p.qrf7N$  
tbL1g{Dz,  
J!ln=h  
二. 战前分析 BYTXAZLb  
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。 e OO!jrT:  
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 Y=PzN3  
&8R-C[A  
;:-}z.7Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Fb8.q5(Y  
  /* --------------------------------------------- */ <m-Ni  
vector < int *> vp( 10 ); c-? Ygr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oiIt3<BX  
/* --------------------------------------------- */ ddGkk@CA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k9. u[y.  
/* --------------------------------------------- */ J(H??9(s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zS&7[:IRs'  
  /* --------------------------------------------- */ nhB^Xr=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M'pY-/.  
/* --------------------------------------------- */ @^w!% ?J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }xpe  
i4 y(H  
UHTb61Gs  
&lOXi?&"  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1q;I7_{ 2  
1._1, _2是什么? roK4RYJ7)  
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。 >KH(nc$  
2._1 = 1是在做什么? s (l+{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。 =|DkD- O  
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。 7`j|tb-  
:Kt{t46)  
{Tjtj@-  
三. 动工 gK]T}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [kU[}FT  
3R Y|l?n>  
Lx4H/[$6D  
?CL z@u~  
template < typename T > ?Mgt5by  
class assignment =}6Z{}(TT  
  { ul]m>W  
T value; Z=1,<ydKV  
public : 0^|$cvYiL  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'RN"yMv7l  
template < typename T2 > H f`&&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /eI,]CB'z  
} ; [{Klv&>_/  
g tSHy*3]  
$$)<(MP3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LT y@6*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >u%[J!Y;;  
:W1tIB  
Qcy+ {j]  
=-#iXP@  
  class holder +eVpMD( l  
  { aNh1e^j  
public : '~!l(&X  
template < typename T > K;(|v3g6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Phjf$\pt  
  { vzgudxG'z  
  return assignment < T > (t); CH|g   
} .(.G`aKnF  
} ; kk>0XPk  
yO69p  
Yc( )'6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9/^Bj  
m'vOFP)'  
  static holder _1; 1QdB`8in  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bB[*\  
hJL0M!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5la]l  
而不用手动写一个函数对象。 aWi]t'_  
\c`r9H^v{  
%#;(]7Zq  
P^W$qy|  
四. 问题分析 $y |6<  
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。 g\mrRZ/?  
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。 8`R}L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z4OR UQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OA5md9P;d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c^/?VmCQ}  
QRc=-Wu_(  
五. 问题1:一致性 1Yx[,GyC>&  
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?| x'PjP1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rzY@H }u  
7'l{I'Z  
struct holder _TeRsA  
  { Q\th8/ /  
  // Yka yT0!  
  template < typename T > 2nz'/G  
T &   operator ()( const T & r) const T<~[vjA  
  { G"R>aw  
  return (T & )r; KPvYq?F>4  
} XzwQ,+IAr  
} ; $@!&ML  
NNrZb?  
这样的话assignment也必须相应改动: YedipYG9;  
]m,p3  
template < typename Left, typename Right > ~.=!5Ry  
class assignment ktJLp Z<0O  
  { wtick~)  
Left l; u~Cqdr5 \l  
Right r; 9>Z#o<*_/  
public : E MbI\=>yS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -2~ yc2:>A  
template < typename T2 > CAObC%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zU=[Kc=$  
} ; ?ew]i'9(  
hA19:H=7R0  
同时,holder的operator=也需要改动: H[yLl v  
?B4QTx9B  
template < typename T > R$3+ 01j|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .VV!$; FB  
  { ~_\2\6%1^n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X-WvKH(=w  
} K%@SS8!oy  
#SUq.A  
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。 *qOCo_=P8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g5'bUYsa  
/]>{"sS(  
return l(rhs) = r; /{} ]Hu  
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?C{.@#w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: akoKx)(<  
$f\-.7OD  
template < typename Tp > AH,F[ vS  
class constant_t wB GxJ\+M  
  { $e\R5L u  
  const Tp t; T8oASg!  
public : id9T[^h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O&%T_Zk@@  
template < typename T > =ZL2 0<TeH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X28WQdP,7  
  { 8#AXK{  
  return t; \OB3gnR  
} o8"xoXK5xf  
} ; Q:=/d$*xd  
S-dV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pr?(5{BL  
下面就可以修改holder的operator=了 o%7yhCY  
zK;t041e  
template < typename T > ?uv%E*TU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Hn.UJ4V  
  { 'IszS!kY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >iV(8EgBS  
} osI(g'Xb  
rKq]zHgpo  
同时也要修改assignment的operator() <GEn9;\  
Reo0ZU>  
template < typename T2 > v}i}pQ\DK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @e/dQ:Fb  
现在代码看起来就很一致了。 E$ rSrT(  
: r=_\?  
六. 问题2:链式操作 o~ed0>D-LS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 } U.B$4Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XjNu|H/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &n wg$z{Y  
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。 9IV WbJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b*i+uV?  
NST6pu\,U  
template < typename T > /0(KKZ)  
struct result_1 ?;Qk!t2U  
  { HVp aVM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hd' n"  
} ; dQb?Zi7g  
lB-7.  
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: PHkvt!uH  
V"XN(Fd^  
template < typename T > DFMWgBL  
struct   ref C/=ZNl9"fn  
  { tK*f8X+q  
typedef T & reference; C'#:}]@E  
} ; w.\:I[  
template < typename T > o-_ a0j  
struct   ref < T &> fz*6 B NJ  
  { fx},.P=:*  
typedef T & reference; @,vSRns  
} ; 1A `u0Y$g  
YuZnuI@m9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s#ykD{ Z  
-|5&3HVz  
template < typename T > !*;)]j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vEkz 5$  
  { *zcH3a,9"x  
  return l(t) = r(t); cl:YN]BK  
} o <y7Ut  
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。 /+iaw~={"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lz>hP  
s$;v )w$  
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 VQyDd~Za  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w[iQndu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JG `QJ%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qluyJpt  
最后的布局是: c72/e7gV  
                Add 0(n/hJ  
              /   \ >}iYZ[ V  
            Divide   5 P7 n~Ui~U  
            /   \ t0Uax-E(  
          _1     3 F9hCT)  
似乎一切都解决了?不。 ji "*=i  
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。 +q1@,LxN  
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。 PQ j_j#0  
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: lH[N*9G(  
WE3l*7<@  
template < typename Right > CzgLgh;:T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^U52 *6  
Right & rt) const 8p5u1 ;2  
  { _$\T;m>'A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gh j[nsoC~  
} B,676~I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $ysC)5q.  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3Cpix,Dc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /)|*Vzu  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _z_uz \#,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "|hmiMdGB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J4<- C\=4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >o@WT kF]  
2a{eJ89f  
template < class Action > +m"iJW0  
class picker : public Action "*UHit;"+{  
  { jYU#] |k~  
public :  `=oN&!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E@?jsN7  
  // all the operator overloaded ^ H'|iju  
} ; b747eR 7E  
Ih.o;8PpK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _r&#Snp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: L%!jj7,9-  
2rA`y8g(L  
template < typename Right > uvT]MgT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oYu5]ry  
  { EPyFM_k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]R0^ }sI  
} K2&pTA~OR  
mWtwp-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eI- ~ +.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <jV_J+#  
/QTGZ b  
template < typename T >   struct picker_maker ) ><{A  
  { =\tg$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gCd9"n-e  
} ; Jyvc(~x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .x}ImI  
  { Z[|(}9v?~  
typedef picker < T > result; vQztD _bX%  
} ; dw'%1g.113  
Kg9REL@,s  
下面总的结构就有了: (ZDRjBth[  
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。 (G:$/fK  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P*G&pitT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d!!5'/tmS  
至此链式操作完美实现。 Dg \fjuK9  
\3x,)~m  
r%F{1.  
七. 问题3 n ,`!yw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (eHvp  
EY':m_7W  
template < typename T1, typename T2 > xj(&EGY:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0/;T\9  
  { LDO@$jg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); % `\8z  
} R|Y)ow51  
+Nyx2(g<m  
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: -49OE*uF  
Bx;bc  
template < typename T1, typename T2 > )N<>L/R  
struct result_2 {}[S,L  
  { EPW Iu)A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ` Y"Rh[C  
} ; Q l ql(*  
%/jm Q6z^  
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? sLPFeibof5  
这个差事就留给了holder自己。 gtJUQu p2  
    d'J))-*#UO  
q#F;GD  
template < int Order > J8~3LE )G  
class holder; U5%EQc-"P  
template <> 9-I;'  
class holder < 1 > -(@dMY  
  { c"v#d9  
public : P%(pbG-X.  
template < typename T > w*OZ1|  
  struct result_1 R@u6mMX{N,  
  { ;VNwx(1l`  
  typedef T & result; ?&j[Rj0pH  
} ; 52,pCyU  
template < typename T1, typename T2 > ts aD5B  
  struct result_2 }2-{4JIq}  
  { IX,/ZOZ|  
  typedef T1 & result; Y6,< j|  
} ; @I_A\ U{  
template < typename T > (Rve<n6{A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?yU|;my  
  { It!PP1$   
  return (T & )r; HFB2ep7N  
} :I1 )=8lO  
template < typename T1, typename T2 > :OUNZDL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cL7je  
  { AM#VRRTU  
  return (T1 & )r1; =(3Qbb1i  
} w$u=_  
} ; j_H{_Ug  
/xWkP{  
template <> Y7zg  
class holder < 2 > LsS/Sk  
  { 1>[3(o3t  
public : .R#p<"$I  
template < typename T > DyD#4J)E  
  struct result_1 u`xmF/jhQ  
  { J$%mG*Y(  
  typedef T & result; qH: ` O%,  
} ; ! ;x  
template < typename T1, typename T2 > G^ZL,{  
  struct result_2 DGz'Dn  
  { 5hUYxF20h8  
  typedef T2 & result; bjmUU6VLT  
} ; 5?&k? v@  
template < typename T > rUvqAfE&+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vQ#$.*Cvn  
  { %M2.h;9]*\  
  return (T & )r; ;]D@KxO$dJ  
} :bkACuaEn  
template < typename T1, typename T2 > tO~DA>R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B;r U  
  { >_!pg<{,  
  return (T2 & )r2; ~}q"M[{  
} B$1e AwT9  
} ; YAv-5  
,B(UkPGT  
O8(;=exA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W$O^IC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S7N3L."  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \K.i8f,  
<W2}^q7F^  
return l(i, j) = r(i, j); =;-/( C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "^u  
^W5rL@h_  
  return ( int & )i; B q+RFo  
  return ( int & )j;  VT96ph  
最后执行i = j; @C62%fU{5  
可见,参数被正确的选择了。 T8h.!Vef  
oUIa/}}w5  
"#z4  
Po'yr]pr  
3Bee6N>  
八. 中期总结 m3 C&QdjRp  
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: .'mmn5E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _6Wz1.]n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $IX>o&S@|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $,otW2:)  
{ :xINQ=}D  
lBqu}88q0  
7Oe |:Z  
h@=H7oV7k  
(C*G)Aj7  
九. 简化 >gM|:FG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rV d(H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o\vIYQ   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X&nkc/erx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O9wZx%<  
  +-*/&|^等 hV#+joT8i  
2. 返回引用。 X[_w#Hwp-  
  =,各种复合赋值等 I1^0RB{~  
3. 返回固定类型。 3GUO   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dFD0l?0N  
4. 原样返回。 nF0$  
  operator, wcUf?`21,  
5. 返回解引用的类型。 ke_Dd?  
  operator*(单目) dy N`9  
6. 返回地址。 oNY;z-QK  
  operator&(单目) /f~ V(DK  
7. 下表访问返回类型。 tX$%*Uy  
  operator[] s`GwRH<#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,pE{N&p9  
  operator<<和operator>> +C1/02ZJ  
mG@xehH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 EpSVHD:*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z1wy@1o'  
pE@Q (9`b{  
template < typename Left > Bm2"} =  
struct value_return [U@#whEO  
  { )D_#  
template < typename T > [R*UPa  
  struct result_1 QyQ&xgS  
  { w^EAk(77  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .vYU4g]  
} ; 5xX*68]%  
K.4t*-<`[  
template < typename T1, typename T2 > LPX@oha  
  struct result_2 zY_BnJ^  
  { }/q]:3M|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gh}sk-Xk=  
} ; ;4p_lw@  
} ; p9rnhqH6  
1^^<6e  
f(!:_!m*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &QFg=  
T#%r\f,l0  
下面我们来剥离functor中的operator() hw ]x T5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6=A   
p'z fo!  
return l(t) op r(t) [F{q.mZj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p+#$S4V  
return op l(t) #vCtH2  
return op l(t1, t2) <yzgZXxIaS  
return l(t) op L5$r<t<  
return l(t1, t2) op @H[)U/.  
return l(t)[r(t)] {"hX_t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] | LdDL953  
x[l_dmq  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r5y p jT^  
单目: return f(l(t), r(t)); K. [2uhB)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fui;F"+1  
双目: return f(l(t)); A'Q=Do E  
return f(l(t1, t2)); d7 |3A  
下面就是f的实现,以operator/为例 g2Pa-}{  
D >ax<t1K  
struct meta_divide ]M%kt+u!  
  {  g=W1y  
template < typename T1, typename T2 > ?Pg{nlJvq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9w\ yWxl  
  { V`:iu n^f  
  return t1 / t2; BPRhGG|9j  
} pxC:VJ;  
} ; `-Yo$b;:  
9?M>Y?4  
这个工作可以让宏来做: I !\;NVhv  
:)7{$OR&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ['1JN UX  
template < typename T1, typename T2 > \ qu>5 rg-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w]2tb  
以后可以直接用 "h.-qQGU%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 79}voDFd  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J*4byu|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) B?o ?LI  
"^?|=sQ  
oEfy{54  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^uZ!e+   
9hoTxWpmy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eAkC-Fm  
class unary_op : public Rettype R^t )~\d  
  { ,UOAGu<_gb  
    Left l; a3i;r M2  
public : WsHC%+\'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e* 2ay1c  
f9`F~6$  
template < typename T > R 2.y=P8N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~lg1S  
      { p~X=<JM  
      return FuncType::execute(l(t)); <|qh5Scp  
    } ZAK NyA2  
o XKH,r  
    template < typename T1, typename T2 > }Z^r<-N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MSef2|"P#  
      { ,gdf7&r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^LaOl+;S  
    } <W$Ig@4[.d  
} ; 4 VPJv>^  
#HgXTC  
0iy-FV;J  
同样还可以申明一个binary_op kTCWyc  
|dP[_nh?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y[L7=Td  
class binary_op : public Rettype F0&BEJBkU  
  { |Wo_5|E  
    Left l; >pS @;t'  
Right r; r$=YhI/=  
public : aWtyY[=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 47(/K2  
=%wwepz6  
template < typename T > WKHEU)'!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,{KjVv<  
      { |G!PG6%1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h[Hn*g  
    } /.?m9O^ F  
l}#z#L2,`  
    template < typename T1, typename T2 > wK0= I\WN9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g%Yw Dr=0t  
      { o*d+W7l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ."8bW^:  
    } ^5"2s:vP  
} ; 4sj:%% UE  
ISp'4H7R+N  
81(.{Y839_  
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 kX\\t.nH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'Z<V(;W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {95z\UE}  
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。 cqr4P`Oj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,$lOQ7R1(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Cfz020u`g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M-  f)\`I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) RsY7F;  
下面是修改过的unary_op Pf?*bI  
s'4S,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *1Q~/<W  
class unary_op .x 1&   
  { uk8vecj  
Left l; ws{2 0  
  (x.O]8GKP  
public : SBj9sFZ  
rPk=9I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j'z}m+_?  
_N.N?>  
template < typename T > F]#rH   
  struct result_1 F<KUVe  
  { rUb`_W@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5#v  
} ; ,]OL[m  
-^y$RJC  
template < typename T1, typename T2 > %&c+} m  
  struct result_2 pa7Iz^i  
  { -SZW[T<N"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l.DC20bs  
} ; 1>JUI5 {  
Z#-:zD7_  
template < typename T1, typename T2 > EF7Y4lp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rtl|zCst  
  { mN_KAln  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h\ZnUn_J  
} R7/"ye:7J  
|.A#wjF9  
template < typename T > MKad 5gD*<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Jv m *   
  { YTiXU Oj  
  return OpClass::execute(lt(t)); QEl:>HG  
} x Z 3b)j2D  
}Q7 ~tu  
} ; __}j {Buk  
v&[Ff|>  
Up61Xn  
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 B(x$ Ln"y[  
好啦,现在才真正完美了。 I}5#!s< {&  
现在在picker里面就可以这么添加了: n'<FH<x  
b%w?YR   
template < typename Right >  !,rp|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p[E}:kak_-  
  { 3JB?G>\!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YT)jBS~&  
} gO0X-fN8  
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。 7J ~usF>A  
ar-N4+!@  
Cr?|bDv}o  
$wL zaZL|  
efj[7K.h  
十. bind 0dv# [  
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。 7Eo a~  
先来分析一下一段例子 n H)6mOYp  
3)jFv7LAU  
jB+K)NXHL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jQ &$5&o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W@R\m=e2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AE1EZ#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7 &y'\  
我们来写个简单的。 q*`1<9{H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rkdf htpI  
对于函数对象类的版本: Wn61;kV_)  
Up:<NHJT  
template < typename Func > Y?cdm}:Ou  
struct functor_trait ya[][!.G  
  { ,(h:0L2v7d  
typedef typename Func::result_type result_type; p.(8ekh  
} ; JmHEYPt0  
对于无参数函数的版本: BCH{0w^D  
WCK;r{p%I  
template < typename Ret > }$6;g-|HX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i98>=y~  
  { /oA=6N#j  
typedef Ret result_type; gP&G63^  
} ; ={HYwP;  
对于单参数函数的版本: 2~yYwX  
 58S>B'  
template < typename Ret, typename V1 > *fz]Q>2ga  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;5i~McH# t  
  { HF(pC7/a:  
typedef Ret result_type; ii< /!B(  
} ; \^l273  
对于双参数函数的版本: N0]C?+  
`7.(dn>WL0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :Nry |  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 28/At  
  { 33O O%rWi  
typedef Ret result_type; A6ar@$MZ  
} ; L?aaR %6#  
等等。。。 i3bDU(GS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /' +GYS  
w6b\l1Z  
template < typename Func > =f{)!uW<4  
struct func_return Kx8>  
  { \=3fO(  
template < typename T > @;^7kt  
  struct result_1 `E@TPdu  
  { WUEjWJA-MB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1[? xU:;9  
} ; pwu8LQ3b{O  
d9@Pze">e  
template < typename T1, typename T2 > *hm;C+<~  
  struct result_2 :6N'%LKK  
  { >q+q];=(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [/P}1 c[)U  
} ; \J)ffEKIp  
} ; E%+aqA)f  
&Fw8V=Pw  
Or({|S9d2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oBBL7/L  
@Czj] t`  
template < typename Func, typename aPicker > LTof$4s  
class binder_1 ('9LUFw\  
  { =|Q7k+b  
Func fn; X+R?>xq{=h  
aPicker pk; nQ\)~MKd  
public : *5Mg^}ZC5  
>TnV Lx<  
template < typename T > H#Aar  
  struct result_1 x)^/3  
  { P7X':  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %-A#7\  
} ; +nLsiC{&  
\v*WI)]  
template < typename T1, typename T2 > ``Yw-|&:Ae  
  struct result_2 \[!k`6#t7  
  { @P$_2IU"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =7*k>]o  
} ; {H\(H _X  
>$%rsc}^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} + A=*C  
NHL -ll-R  
template < typename T > ME9jN{ le  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ah|,`0dw  
  {  {[i 37DN  
  return fn(pk(t)); uyp|Xh,  
} K~U5jp c  
template < typename T1, typename T2 > 0-N"_1k|?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P ~sX S  
  { V~9s+>  
  return fn(pk(t1, t2)); 5LIbHSK  
} pOe"S  
} ; szDd!(&pv  
;q3"XLV(T[  
t9!8Bh<  
一目了然不是么? QoU0>p+ 2  
最后实现bind O.9r'n4f  
gbl`_t/  
>~D-\,d|f  
template < typename Func, typename aPicker > b!pG&7P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  4dd]Ju  
  { SDW_Y^Tb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {hE\ECT-  
} ?xb4y=P7  
wcd1.$ n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1&wI*4  
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。 5Y#W$Fx($R  
0<n*8t?A-  
十一. phoenix Wt,t5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DA(ur'D  
&l0-0 T>  
for_each(v.begin(), v.end(), &-h z&/A,  
( 6~rO(  
do_ XP |qY1  
[ l?rT_uO4  
  cout << _1 <<   " , " itpljh  
] qVidubsW  
.while_( -- _1), TA"4yri=7x  
cout << var( " \n " ) l"ZfgJ}W  
) (X(296<;  
); DJu&l  
8!!iwmH{  
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: Z`9yGaTO  
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 [&B}{6wry  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /;K?Y#mf~j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v)VhR2d3  
}Efz+>F 02  
-eA3o2'  
template < typename Cond, typename Actor > eLd7|*|  
class do_while [:MpOl-KIz  
  { _Q $D6+  
Cond cd; +1] xmnts  
Actor act; YdT-E  
public : qOi3`6LCV  
template < typename T > '~Z#h  P  
  struct result_1 FV1!IE-}-  
  { }_A#O|dxO  
  typedef int result_type; L+b"d3!G&%  
} ; qU/,&C  
x9Qa.Jmj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GkutS.2G#  
sHr!GF  
template < typename T > |RdiM&C7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u\]aUP e  
  { ~5f|L(ODX  
  do 6kc/  
    { S&rfMRP  
  act(t); "E><:_,\  
  } luEP5l2&  
  while (cd(t)); gkN|3^  
  return   0 ; QCI-YJ&o  
} #CM^f^*  
} ; sT^^#$ub  
X[XSf=  
O 0lQ1<=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wkp|V{k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F>F&+63Q-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D-zqu~f`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L'>t:^QTh  
下面就是产生这个functor的类: 9bpY>ze  
+bj[.  
n-cz xq%n  
template < typename Actor > wN])"bmB  
class do_while_actor f"0{e9O]2  
  { igV4nL  
Actor act; KL4Z||n  
public : "ct_EPr`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9tnW:Nw~  
quB .A7~^=  
template < typename Cond > }tIIA"dZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7@.UkBOx  
} ; R ks3L  
e/?>6'6 5  
Ef;OrE""  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P2nb&lVdu  
最后,是那个do_ V m1U00lM{  
~6nq$(#  
o <lS90J  
class do_while_invoker xmxfXW  
  { Y,OSQBgk  
public : f} g)3+i  
template < typename Actor > a;J{'PHu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !8^:19+  
  { LuQ4TT  
  return do_while_actor < Actor > (act); >cEc##:5  
} rK W<kQT  
} do_; {x e$  
[$_d|Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N!>Gg|@~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DTrS9j?z  
最后来说说怎么处理break和continue CZ*c["x2  
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。 JX,&im*BG  
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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