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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s'Op|`&X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7 g2@RKo  
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, [ S_8;j  
2wKW17wj,  
=Y;w O8  
6L\?+=X  
  class filler /ZcqKC  
  { :kMEL*  
public : Wdp?<U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H|]~(.w 1}  
} ; X Nm%O  
V< ]l=JOd  
_0uFe7sIZ  
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: CG -^}xE:  
dDeImSeV  
M:*^k  
t(,_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4PVkKP'/  
vxmz3ht,Q  
OB&lq.r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \4B2%H  
/'S@iq  
n,.ZLuBEX  
4Em$L]7   
二. 战前分析 +d=cI  
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-d#x8  
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 '&<T;V%  
! 4ZszQg  
k;AV  'r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v]tNJ=aI  
  /* --------------------------------------------- */ !VF.=\iH/  
vector < int *> vp( 10 ); g/2eY$6Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :Jz@`s1n  
/* --------------------------------------------- */ AzwG_XgM)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ML|O2e  
/* --------------------------------------------- */ [kjmEMF9i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SW^/\cJ^  
  /* --------------------------------------------- */ :gvw5h%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y_mD9bgW  
/* --------------------------------------------- */ u\,("2ZW9+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y&$mN  
S<+/Ep 2  
AZi|85rN  
>We:g Kxr  
看了之后,我们可以思考一些问题: b<N962 q$q  
1._1, _2是什么? H+VKWGmfG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 < mb.F-8  
2._1 = 1是在做什么? ?3vOc/2@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6tKm'`^z4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~jqG  
svBT~P0x  
I`O)I&KH  
三. 动工 ~MOab e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R p!R&U/  
e!:/enQo  
[^U#ic>cT  
%kcyE<c  
template < typename T > D)u 9Y  
class assignment QnWM<6xK"  
  { <`~zKFUQ[  
T value; ]B;\?Tim  
public : `9+>2*k  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2L'vB1 `  
template < typename T2 > wGXnS"L!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8\85Wk{b  
} ; [ NSsT>C  
X)tf3M {J@  
\U1fUrw$*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s /? &H-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `?X=@  
)AX0x1I|E  
PhS`,I^Z  
NVTNjDF%s  
  class holder cvf@B_iN9  
  { YRkp(}*!\  
public : #..-!>lY  
template < typename T > ]T3dZ`-(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0S{dnp  
  { J5J$qCJq  
  return assignment < T > (t); }Z|uLXaz  
} xKKR'v:o\  
} ; Or0eY#c  
:OF:(,J  
qrFC4\q}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b :Knc$  
q=M\#MlL0'  
  static holder _1; q 16jL,i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NbD"O8dL~E  
^Ms)T3dM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m]1= o7  
而不用手动写一个函数对象。 S<hj6A  
rb/m;8v>  
0]F'k8yLN  
C3H q&TVf/  
四. 问题分析 QFI8|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。 :y?xS  
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。 'wo[iNy[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b9ON[qOMN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {\OIowa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @$5GxIw<l  
e$k ]z HlQ  
五. 问题1:一致性 >bf29tr  
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?| 0L34)W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hrwQh2sm  
YU89m7cc'  
struct holder {[~ !6&2(k  
  { +fgF &.  
  // X7I"WC1ncz  
  template < typename T > <p48?+K9  
T &   operator ()( const T & r) const ~zklrBn&  
  { +\`D1d@  
  return (T & )r; UF[2Rb8?  
} sckyG  
} ; KfU4#2}  
(c /H$'  
这样的话assignment也必须相应改动: nt,tM/  
idwiM|.iU  
template < typename Left, typename Right > Xd_86q8o  
class assignment @j%r6N  
  { \dyJ=tg  
Left l; _E e`Uk  
Right r; {gE19J3  
public : *t;'I -1w^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :*bmc/c  
template < typename T2 > Gs*FbrY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U9D4bn D  
} ; {emO&#=@CP  
 w' E  
同时,holder的operator=也需要改动: zN(fZT}K5  
uiO7sf6  
template < typename T > W;]*&P[[   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dbTPY`  
  { ubV|s|J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \*}JdEHB  
} a!,q\p8<t0  
~q]+\qty4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^h+<Q%'a'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 10v4k<xb  
6V=69}  
return l(rhs) = r; Q 'R@'W9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 })Og sBk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `}1IQ.3  
XqVhC):  
template < typename Tp > 6i/x"vl>  
class constant_t ~X^L3=!vf  
  { :)v4:&do  
  const Tp t; V#?GDe}[  
public : r;`6ML[5Vx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ; d1\2H  
template < typename T > D6,rb 9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4@PH5z  
  { bk E4{P"  
  return t; }2Y:#{m  
} &pS <4  
} ; uBLI!N-G  
  5;+OpB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B\a-Q,Wf  
下面就可以修改holder的operator=了 4,m aA  
<4z |"(  
template < typename T > B$aA=+<S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :E/]Bjq$;  
  { ^[}^+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UY*3b<F}  
}  k%V#{t.  
i]8HzKuiW  
同时也要修改assignment的operator() Rh-e C6P  
!/G2vF"  
template < typename T2 > TI-8I)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @Otom'O  
现在代码看起来就很一致了。 oD]tHuDa  
cq`v8  
六. 问题2:链式操作 B&&:A4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^PIU A'  
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。 _}.BZ[i  
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。 MtC\kTW  
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。 V6Kw71'9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oLEqy  
m72r6Yq2@  
template < typename T > 53d8AJ_@X  
struct result_1 Qvh: hkR  
  { y^:!]-+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WpE\N0Yg  
} ; (J8 (_MF  
Tj}H3/2  
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: J[rpMQ  
<zE,T@c  
template < typename T > >K$9 (  
struct   ref + ^n [B  
  { ~=~|@K  
typedef T & reference; M=hxOta  
} ; X4LU/f<f  
template < typename T > iJE  $3  
struct   ref < T &> V dp wZ  
  { (K"U #Zn  
typedef T & reference; Z-W>WR  
} ; MG<kvx~2  
bcFG$},k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e[f}Lxln  
Y.&nxT95=  
template < typename T > aMQfg51W:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t<5 $85Y~  
  { hnag <=  
  return l(t) = r(t); LIYj__4=|  
} r9<OB`)3+  
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。 rf_(pp)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fB+4mEG@  
$8gj}0}eH  
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 x5_V5A/@LU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #?8dInu>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7 sv 3=/`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lB9 9J"A  
最后的布局是: sJ[I<  
                Add U:xY~>  
              /   \ +jQHf-l  
            Divide   5 c3,YA,skb!  
            /   \ 4SRX@/ #8*  
          _1     3 R&Y+x;({  
似乎一切都解决了?不。 . _j9^Ll  
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。 k@MAi*  
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。 ?5(Cwy ?  
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: z+IBy+  
{%W'Zx  
template < typename Right > !5lb+%7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g,Z8I;A^  
Right & rt) const IzPnbnS}  
  { D?ojxHe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g{wOq{7V  
} |P!7T.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P%w)*);  
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。 J{ fTx@?(  
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。 7.Df2_)  
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。 .YYfba#{  
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。 ,@1rP55  
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? ZoJ_I >uv  
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: J:g4ES-/   
~JhH ,E  
template < class Action > ASA ]7qyO  
class picker : public Action F uYjrzmx  
  { OolYQU1_  
public : L-Io!msb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C s XV0  
  // all the operator overloaded 4e OS+&  
} ; (JV [7u -  
-JgN$Sf  
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。 [XK^3pT_  
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: XdS&s}J[I  
{/|RKV83  
template < typename Right > x_Y03__/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +/+:D9j ,  
  { 4yy9m8/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d)hA'k  
} BMaw]D  
EjxzX1:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _Sa7+d(  
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。 +9EG6"..@H  
')eg6IC0&T  
template < typename T >   struct picker_maker  S9\_ODv  
  { :(7icHa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (%p@G5GU  
} ; 8zhr;Srt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w)xiiO[  
  { L>xecep  
typedef picker < T > result; FFC"rG  
} ; ,j3Yvn W  
>~_oSC)E  
下面总的结构就有了: {\:"OcP #  
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。 |.]sL0; 4Z  
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。 3i\<#{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mO#62e4C  
至此链式操作完美实现。 ,%Go.3i[  
M/<>'%sj  
Zw@=WW[Q`p  
七. 问题3 H5MO3DJ  
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。 2iX57-6Ub  
6l Suzu  
template < typename T1, typename T2 > Rda~Drz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y}5:CZ  
  { ULT,>S6r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t[=-4;  
} y6#AL<W@=  
2g0_[$[m  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xlKg0 &D  
mCb1^Y  
template < typename T1, typename T2 > PCqE9B)l  
struct result_2 1s\   
  { PvHX#wJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I= '6>+P  
} ; 5`>%{ o  
rl/]Ym4j  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pc+'/~  
这个差事就留给了holder自己。 ,M?K3lG\g[  
    *OM+d$l!  
OdSglB  
template < int Order > Sm5 T/&z  
class holder; BQo$c~  
template <> b+/z,c6w  
class holder < 1 > PNgdWf3  
  { S:= _o  
public : !_i;6UVG  
template < typename T > QZZt9rA;  
  struct result_1 5Z]]xR[  
  { \bXusLI!l  
  typedef T & result; (JX 9c  
} ; H{1'OC  
template < typename T1, typename T2 > MP6Py@J45  
  struct result_2 ;N(9nX}%)  
  { 7gnrLc$]O  
  typedef T1 & result; U*Sjb% Qb  
} ; r)]8zK4;=  
template < typename T > #_pQS}$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F-TDS<[S?  
  { k]"DsN$  
  return (T & )r; a[ Y\5Ojm  
} hI6Tp>b*~  
template < typename T1, typename T2 > H$M{thW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DnP "7}v  
  { HSG7jC'_  
  return (T1 & )r1; wdMVy=SS  
} ehTRw8"R  
} ; goje4;  
gt \O  
template <> wg}rMJoG|  
class holder < 2 > 4 Q<c I2|  
  { %=*nJvYS  
public : *]K/8MbiF  
template < typename T > o=)["V  
  struct result_1 <FofRFaS  
  { uXuA4o$t-  
  typedef T & result; 'UFPQ  
} ; a<CJ#B2K  
template < typename T1, typename T2 > NK!#K>AO  
  struct result_2 /6@$^paB  
  { H"b}lf  
  typedef T2 & result; crlCN  
} ; pPH"6   
template < typename T > '7yVvd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8#h~J>u.  
  { HceZTe@  
  return (T & )r; iF^    
} 4?',E ddo  
template < typename T1, typename T2 > V2oXg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xaw&41K  
  { d`sIgll&n  
  return (T2 & )r2; kE[Hq-J=N  
} AAc*\K  
} ; XCyAt;neon  
 %G>  
:zK\t5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 LUKt!I0l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L43]0k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `)n/J+g  
aS/MlMf  
return l(i, j) = r(i, j); 8S#TOeQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S%IhpTSe6  
VlFhfOR6t  
  return ( int & )i; 3R?6{.  
  return ( int & )j; shuoEeoo  
最后执行i = j; r"$~Gg.%(  
可见,参数被正确的选择了。 J/>9w  
["BD,mB  
I~T~!^}U  
q c DJ  
fl+dL#]  
八. 中期总结 9R3YUW}s  
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: %T,cR>lw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tdOox87YK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .`~=1 H\R"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r 3FUddF'  
B#, TdP]/  
EY}*}-3  
Z@gEJ^"yA"  
(Y~gItej  
FB }8  
九. 简化 8Y P7'Fz  
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。 c +N\uG4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hOR1R B  
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: xY@<<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n_eN|m?@  
  +-*/&|^等 ftRzgW);  
2. 返回引用。 s0/y> ok  
  =,各种复合赋值等 Q7(I'  
3. 返回固定类型。 XGSgx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vC%Hc/&.}  
4. 原样返回。 "7}e~*bM?`  
  operator, get$ r5  
5. 返回解引用的类型。 )~C+nb '6/  
  operator*(单目) 4O '%$6KR(  
6. 返回地址。 ,jJbQIu#  
  operator&(单目) 19*D*dkBR  
7. 下表访问返回类型。 LNOz.2fr>  
  operator[] (dHil#l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4Ixu%  
  operator<<和operator>> h: Hpz  
4=C7V,a  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &H:2TL!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k{E!X  
DgGG*OXY  
template < typename Left > l5<&pb#b  
struct value_return qs3V2lvYw{  
  { ^-g-]?q  
template < typename T > 6I-Qq?L[H  
  struct result_1 {33B%5n"  
  { UO}Yr8Z;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VskdC?yIp  
} ; ~!#2s'  
Lem:zXj  
template < typename T1, typename T2 > ?vg|;Q  
  struct result_2 gh<2i\})'  
  { jPmp=qg"q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0/fA>%&  
} ; *x@.$=NF"  
} ; XpT+xv1`;  
eK =v<X  
j!/=w q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;bYLQ  
a=AP*adx8  
下面我们来剥离functor中的operator() `c'R42S A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qt"i  
9k3RC}dEr  
return l(t) op r(t) gi JjE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j7 \y1$w  
return op l(t) nrJW.F]S8[  
return op l(t1, t2) EzGO/uZ]  
return l(t) op f;]C8/W  
return l(t1, t2) op j)Y68fKK  
return l(t)[r(t)] ^wMZG'/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x2Dg92  
B; r` 1 G  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zTW)SX_O  
单目: return f(l(t), r(t)); Qkx}A7sK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bxvpj  
双目: return f(l(t)); >36>{b<'$*  
return f(l(t1, t2)); ?xYoCn}Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 O%m>4OdH  
3\H0Nkubts  
struct meta_divide OHK]=DH:M  
  { *s6(1 S  
template < typename T1, typename T2 > rk< 3QXv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p$}1V2h;  
  { #KwK``XC 4  
  return t1 / t2; :za:gs0  
} 57`9{.HB  
} ; ]udH`{]  
YV)h"u+@0  
这个工作可以让宏来做: (i>bGmiN  
lj"72   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ' qN"!\  
template < typename T1, typename T2 > \ v<V9Z <ub  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Hi#f Qji  
以后可以直接用 LseS8F/q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]C5/-J,F  
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 2M*84oh8P  
(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。。。) LNI]IITx/  
lJdwbuB6  
xF7q9'/F  
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 E2( {[J  
C~8;2/F7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f<Xi/ (  
class unary_op : public Rettype Ue!~|:  
  { J:G~9~V^  
    Left l; '-vzQd@y  
public : r"x/,!_E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZGC*BP/  
>NAg*1  
template < typename T > /4Jm]"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 97MbyEE8J  
      { Iv51,0A  
      return FuncType::execute(l(t)); 4=7h1qex  
    } F9 2et<y.  
4NRG{FZ9  
    template < typename T1, typename T2 > F8>J(7On  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w0Y V87  
      { 31`Eq*Y)4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lWWy|r'il  
    } I9g!#lbl  
} ; 8 CCA}lOG  
v)-:0 f  
JQk][3Rv  
同样还可以申明一个binary_op G ,? l o=m  
~WX40z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B| .8+Q  
class binary_op : public Rettype =`KV),\  
  { G_)(?  
    Left l; ~#nbD-*#  
Right r; uJu#Vr:m  
public : 'X/(M<c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :JfT&YYi"  
Nk@ag)  
template < typename T > N9X`81)t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |!\5nix3A>  
      { z3(:a'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,R5z`O  
    } )&wJ_ (z  
*?s"~ XVs  
    template < typename T1, typename T2 > 0)nY- f0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xI,7ld~  
      { 5_E,x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YCS8qEP&  
    } dXewS_7  
} ; .|x" '3#  
xe9V'wICp(  
PBY ^m+  
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 mYw9lM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .jvRUD8A7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {[$JiljD  
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。 4I7;/ZgALQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /I@Dv?  
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。。。 >cRE$d?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GK8x<Aq%z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >do3*ko A  
下面是修改过的unary_op ZD t|g^  
o}VW%G"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ct\n1T }  
class unary_op O\ph!?L  
  { Hsvu&>[`S  
Left l; XR.Sm<A[  
  02 6|u|R  
public : J'4V_Kjg-  
Az4a|.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NkL>ru!b9  
J~(M%] &k^  
template < typename T > -wUw)gJbM  
  struct result_1 iIO_d4Z  
  { _{f7e^;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )9? ^;HS  
} ; C Ch38qBp  
%MUh_63bB  
template < typename T1, typename T2 > EhK5<v}  
  struct result_2 XX;MoE~MM  
  { XTPf~Te,=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2nA/{W\hC  
} ; {Bm7'%i  
&&er7_Q  
template < typename T1, typename T2 > j%@wQVxq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2j( ]Bt:  
  { 'D<84|w:1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CHo(:A.U>  
} !3T,{:gyrI  
,~^BoH}  
template < typename T > {c\KiWN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6}S1um4 F  
  { +!9&zYu!  
  return OpClass::execute(lt(t)); jo ^+  
} \V/;i.ng  
/>[X k  
} ; 7PG|e#  
G$_=rHt_%  
ts=KAdcJ  
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 A57e]2_  
好啦,现在才真正完美了。 DC6xet{  
现在在picker里面就可以这么添加了: )AoF-&,w  
t $yt8#Tk  
template < typename Right > ?PSVVU q,Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jZLD^@AP  
  { ? > 7SZiC`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Wi3St`$  
} +(qs{07A$  
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。 6nP-IKL  
NNM+Z:  
*^_ywqp  
DgiMMmpE  
"2a&G3}t"  
十. bind C0. bjFT|  
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。 _8eN^oc%  
先来分析一下一段例子 ZclZD{%8J  
6y d/3k  
,oS<9kC68  
int foo( int x, int y) { return x - y;} syR +;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =p29 }^@@t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]f< H?  
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。 TU(w>v  
我们来写个简单的。 R;2q=%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /ig'p53jL  
对于函数对象类的版本: 1j":j%9M  
+kN/-UsB  
template < typename Func > QYj8c]8f  
struct functor_trait k5ZkD+0Jo  
  { _(.,<R5  
typedef typename Func::result_type result_type; uxsfQ%3`#  
} ; )|SmB YV  
对于无参数函数的版本: :*0l*j  
&Y/Myh[P  
template < typename Ret > k~+(X|!5w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `PVr;&  
  { 5Dv ;-G;  
typedef Ret result_type; h%yw'?s  
} ; Am&PH(}L  
对于单参数函数的版本: 5o P 3 1  
:2_8.+:  
template < typename Ret, typename V1 > yw3E$~k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }jWZqIqj  
  { S85}&\m&4  
typedef Ret result_type; !W3bHy:C"  
} ; @cz\'v6E  
对于双参数函数的版本: a$K.Or}  
= ^OXP+o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j9XRC9   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eYD|`)-f<^  
  { `3KXWN`.s  
typedef Ret result_type; _T)G?iv:&  
} ; 2A^>>Q/,u  
等等。。。 ds9L4zfO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /y~ "n4CK~  
)QO"1#zg@c  
template < typename Func > 3xU in  
struct func_return Mw,7+  
  { `NNr]__  
template < typename T > gfW8s+  
  struct result_1  {Hp*BE   
  { h;(#^+LH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M]JD(  
} ; zLB7'7oP  
?-g/hXx;  
template < typename T1, typename T2 > dLq)Z*r  
  struct result_2 l0%qj(4`6&  
  { N-g=_86C"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [LHx9(,NM  
} ; A^9RGz4=  
} ; %1Pn;bUU!  
!L)~*!+Gf  
as%ab[ fX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E"|LA[o  
kUp[b~  
template < typename Func, typename aPicker > | ]DJz  
class binder_1 Q#} 0pq  
  { Cb5Rr +K=  
Func fn; C ~&~Ano,  
aPicker pk; wgeR%#DW  
public : qek[p_7  
4Sq[I  
template < typename T > & 1:_+  
  struct result_1 4)i(`/U  
  { >%o\Ue  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e t$VR:  
} ; Qq.ht  
/I>o6CI  
template < typename T1, typename T2 > NLz[ F`I  
  struct result_2 E>}(r%B  
  { +oT/v3,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `qnNEJL,  
} ; S1B^FLe7X  
w>]?gN?8Fe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rrSsQq  
(<"uV%1  
template < typename T > D V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wt%+q{  
  { ^D=1%@l?#  
  return fn(pk(t)); >4.K>U?0FC  
} el;eyGa  
template < typename T1, typename T2 > #Pf?.NrTn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XIAHUT5~J  
  {  )Uk!;b  
  return fn(pk(t1, t2)); H:d@@/  
} gC+PpY#2h  
} ; ?Bdhn{_  
!FqJP OGm  
/g_cz&luR  
一目了然不是么? M'n2j  
最后实现bind 122%KS  
8-2e4^ g(  
yyj?hR@rZ  
template < typename Func, typename aPicker > w4m)lQM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4NY}=e5  
  { `}Of'i   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QQnpy.`:/  
} <;R}dlBASW  
]f3eiHg*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j!It1B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'F)93SwU  
h "MiD  
十一. phoenix =Z3{6y}3p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  *XlbD  
gtV^6(Y  
for_each(v.begin(), v.end(), 8K]5fkC|  
( =nQgS.D  
do_ 'nrX RDb  
[ gB;5&;T:  
  cout << _1 <<   " , " #%;QcDXRe  
] 5 +Ei! E89  
.while_( -- _1), us ,!U  
cout << var( " \n " ) *u i!|;  
) bI_6';hq!  
); EU@ BNja  
RWe$ZZSz!  
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: Q||v U  
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 N5yt'.d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _\d[`7#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )tq&l>0h  
_XO3ml\x@  
j;GH|22  
template < typename Cond, typename Actor > vpS&w  
class do_while f6I$d<  
  { *v' d1.Z  
Cond cd; @Nm;lZK  
Actor act; kXfTNMb  
public : Q1A_hW2x  
template < typename T > Z4^O`yS9+  
  struct result_1 m ll-cp  
  { b.LMJ'1  
  typedef int result_type; &zxqVI$4  
} ; / bxu{|.  
&y7<h>z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i1(}E#  
mM[!g'*  
template < typename T > BrHw02G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,m`>  
  { {CO]wqEj  
  do T uk:: .jD  
    { H8'q Y  
  act(t); /tG0"1{  
  } o#D;H[' A  
  while (cd(t)); Mx7  
  return   0 ; !iys\ AV  
} OH(w3:;[8  
} ; prWK U  
Q.]$t 2J  
s9Tp(Yr,k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ""; Bq*Y#  
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。 nmH1Wg*aW  
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。 sRMz[n 5k  
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。 !T'`L{Sj  
下面就是产生这个functor的类: ag_RKlM3  
sbju3nvk  
W<QMUu  
template < typename Actor > q)m0n237P  
class do_while_actor DR%16y<h  
  { W RBCNra  
Actor act; dHzQAqb8J  
public : i7%v2_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B2R^oL' }  
uIvAmc4  
template < typename Cond > 1(q &(p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z8Jrt3l{2  
} ; +nz6+{li\  
61[ 8I},V  
+.EP_2f9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dbE]&w`?d  
最后,是那个do_ K1gZ>FEY|N  
,:E*Mw:  
__3s3YG  
class do_while_invoker NrVE[Z#  
  { )'+ tb\g  
public : G2 E4  
template < typename Actor > jDV;tEY#^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P<tHqN !q  
  { 1GaM!OC9  
  return do_while_actor < Actor > (act); YLx4qE  
} lWR".  
} do_; |+aUy^  
KkIgyLM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6XFLWN-)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bp7`W:?# "  
最后来说说怎么处理break和continue YV{^2)^  
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。 fK0VFN8<I  
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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