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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l+?sR<e?!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sA+( |cEh  
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, 83Fmu/(  
d^`n/"Ice  
X&,a=#C^  
r4 ;nkx  
  class filler Chtls;Ph[  
  { ET|4a(x  
public : NaeG)u#+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S?Uvt?  
} ; JwUz4  
{!"lHM%  
$"Nqto~  
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: fJn4'Q*U  
KPa&P:R3  
$HV`bJ5!L*  
U?ZxQj66}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |LE*R@|3$  
^2mCF  
hle@= e/n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `~LaiN.  
}k6gO0z  
1VG7[#Zy  
_i0,?U2C  
二. 战前分析 s?&UFyYb,  
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。 <2PO3w?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 C6:; T%  
9Oc(Gl5az  
- [7S.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6CzN[R}  
  /* --------------------------------------------- */ k7bfgb {  
vector < int *> vp( 10 ); 3 yM!BTlX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -)E6{  
/* --------------------------------------------- */ +Z/aG k;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $9<P3J 1  
/* --------------------------------------------- */ Mj:=$}rs^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {c=H#- A  
  /* --------------------------------------------- */ &fwb?Vn4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >\ PNKpn{  
/* --------------------------------------------- */ y!kM#DC^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |z.Ov&d4)(  
;3N>m| ?D=  
m H&WoL<K  
 Qs\!Kk@  
看了之后,我们可以思考一些问题: [\)irCDv  
1._1, _2是什么? gOn^}%4.I  
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。 }I#,o!)Vd  
2._1 = 1是在做什么?  Tv~Ys#  
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。 XNB4KjT  
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。 Su[f"2oR  
Y_M3-H=0  
x5!lnN,#  
三. 动工 J ?H| "  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zvh&o*\2<d  
hgF4PdO1e  
Rm=[Sj84  
)cxML<j'  
template < typename T > BxGz4  
class assignment c`!8!R  
  { `xu/|})KI  
T value; 08;t%[R  
public : (J\Qo9Il  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3AarRQWsn  
template < typename T2 > 1EA}[x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pqv9> N|  
} ; I i J%.U  
PD@@4@^  
SR&'38UCe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 REKv&^FLN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W$?Bsz)  
Y1U\VU  
0D_{LBO6LU  
,2^zX]dgM  
  class holder T\$r|  
  { oA $]%  
public : )\0LxsZ  
template < typename T > #wZBWTj.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J l9w/T  
  { Ke,$3Yx  
  return assignment < T > (t); ='GY:.N  
} i sV9nWo$  
} ; 1M/_:UH`  
/*) =o+  
$eUJd Aetk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: **lT ' D  
YNWAef4  
  static holder _1; EXTQ:HSES  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O=w u0n  
'P<T,:z?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =;@?bTmqD  
而不用手动写一个函数对象。 dFVm18  
,daZ KxT  
9x[|75}l  
rD SUhO{V  
四. 问题分析 IBe0?F #  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 334tg'2]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4 | DGQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MbeO(Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Xw[|$#QKM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?*)wQZt;  
8gI~x.k`  
五. 问题1:一致性 !)TO2?,^  
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?| ,mW-O!$3W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8t Ef>  
F B7.b  
struct holder 7Yd]#K{$  
  { ^J$?[@qD  
  // q<*UeyE S  
  template < typename T > \hT=U*dMR  
T &   operator ()( const T & r) const ITu5Y"x  
  {  Gu P1  
  return (T & )r; 7e D<(  
} 9a0ibN6m  
} ; W-ll2b  
#-Nc1+gu   
这样的话assignment也必须相应改动: dJwE/s  
![#>{Q4i  
template < typename Left, typename Right > |Y\BI^  
class assignment 3"J85V%h]n  
  { 8]-c4zK  
Left l; -?&s6XA%#  
Right r; b".e6zev  
public : WF0[/Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F),wj8#~>-  
template < typename T2 > 5W=jQ3 C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &fYV FRVkq  
} ; *ioVLt,:R  
j9Y'HU5"  
同时,holder的operator=也需要改动: &DgJu.  
SH${\BKup  
template < typename T > SvD^'( x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t)/:VImY  
  { l&1R`gcW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nofK(0TF  
} 51lN,VVD  
P1f@?R&t+  
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%AC *,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c_YP#U  
j? P=}_Ru  
return l(rhs) = r; XKq}^M&gy  
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。 <X,0\U!lL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  E\! <=  
T=n)ea A  
template < typename Tp > nd/.]"  
class constant_t m=uW:~  
  { rF8n z:8  
  const Tp t; ai,Nx:r   
public : 5*W<6ia  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XLNR%)l  
template < typename T > k^Q>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Lu@'Ee!>G  
  { iCrLZ" $M  
  return t; ?H2{R:  
} ~9KxvQzt  
} ; 1-M\K^F  
dW8M^A&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PRE\ 2lLY  
下面就可以修改holder的operator=了 (]l}QR%Bxu  
{a `#O9  
template < typename T >  ,m-/R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D7"RZF\)  
  { YzD6S*wb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {KO +t7'Q  
} )KPQ8y!d  
)D1=jD(  
同时也要修改assignment的operator() x.OCE`  
^cy.iolt  
template < typename T2 > M)1? $'Aq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T8ftBIOi  
现在代码看起来就很一致了。 ^5yFb=2  
lB Y"@N  
六. 问题2:链式操作 L~])?d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3\Ma)\>R\-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [Q=NGHB1/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K!MIA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |tkhsQ-;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *j0kb"#  
LYv$U;*+  
template < typename T > hD5G\TR.  
struct result_1 mSu1/?PS  
  { jK{)gO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \:/ :S"-  
} ; 3Y}X7-|)Z  
aMaFxEW  
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: *75?%l  
(t\ F>A  
template < typename T > n 7Bua  
struct   ref j5yxdjx9  
  { 9(PQ7}  
typedef T & reference; k}yUD 0Y  
} ; uS%Y$v  
template < typename T > C {GSf`D!T  
struct   ref < T &> -`o22G3w  
  { ?xbPdG":R  
typedef T & reference; ma<+!*|   
} ; [e:mRMi  
m:1f7Z>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ??!+2G#%!  
' N@1+v=  
template < typename T > .Y"H{|]Mnh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,%FBELqOW  
  { 3'H 1T  
  return l(t) = r(t); y~cDWD <h  
} *Q@%< 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。 ^mu?V-4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f.4m6"1  
HJn  
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,~EH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *Hnk,?kPq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FYe(S V(9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \v'\ Ea~  
最后的布局是: Q]q`+ Z65  
                Add 1qw*mV;W)_  
              /   \ ]i3 1@O  
            Divide   5 3',|HA /x  
            /   \ $RYsqX\v  
          _1     3 CqRG !J  
似乎一切都解决了?不。 V*m@Rs!)2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 G@O~*k1v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 <L1;aNN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0pSqk/  
nbpGxUF`]  
template < typename Right > ].j;d2xT\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p)$DpNL% p  
Right & rt) const ZPT6 p J  
  { Kug_0+gI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U/e$.K3v  
} "1P>,\Sjg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]0VjVU-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?~;8Y=O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 i9NUv3#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ` R;6]/I?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /GK1}h  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *)V1Sd#m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M mjeFv  
RE72%w(oM  
template < class Action > Hvn{aLa.  
class picker : public Action nH#|]gVI  
  { K&t+3O  
public : 4&Q.6HkL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O;u&>BMk  
  // all the operator overloaded u'o."J^&'  
} ; VFZ_Vw  
a]<y*N?qu  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C>d_a;pX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <mm. b  
^MyuD?va  
template < typename Right > M>pcG.6V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !);kjXQS?  
  { ]vJ] i <|b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J!$q"0G'WT  
} Fu*~{n  
C0xj M0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X  8V^  
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。 iUv#oX H  
T9@W,0#  
template < typename T >   struct picker_maker !+;'kI2  
  { ~Bll\3-=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NArql  
} ; %"2 ;i@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #Z'r;YOzs  
  { VpDNp (2  
typedef picker < T > result; JsfX&dX0  
} ; O<&8 gk~  
ZgN )sVJ  
下面总的结构就有了: fZqMznF  
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。 8y-Sd\0g  
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。 +mReWf:o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'WEypz  
至此链式操作完美实现。 <+1d'VQ2  
3|=9aM^x^  
n+Ia@ $|m  
七. 问题3 =Fq"lq %  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "t4$%7L]  
x \.q zi  
template < typename T1, typename T2 > vJheM*C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _;] 3w  
  { X~DI d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H\OV7=8  
} S H"e x,=  
gK{-eS  
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: ^f:oKKaAW;  
L'dR;T[;  
template < typename T1, typename T2 > }uJH!@j  
struct result_2 !ejLqb  
  { 2|xNT9RW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r Z0+mS'/G  
} ; <,%qt_ !  
W}<'Y@[ ,  
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? B|Y6;4?  
这个差事就留给了holder自己。 (mHCK5  
    rkF]Q_'`t;  
|IbCN  
template < int Order > `K.2&6xc  
class holder; 0B0Uay'd_  
template <> Xsvf@/]U  
class holder < 1 > B'( /W@  
  { tta\.ic  
public : O1+2Z\F  
template < typename T > -r%3"C=m  
  struct result_1 +I$ k_  
  { E2M|b  
  typedef T & result; @Sxb}XI!f  
} ; :wn9bCom?M  
template < typename T1, typename T2 > f%Y'7~9bA  
  struct result_2 9%>GOY  
  { xEt".K  
  typedef T1 & result; ={[s)G  
} ; Ww9%6 #i t  
template < typename T > Y#9dVUS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 39jnoT  
  { 7^}np^[HB  
  return (T & )r; =-XI)JV#  
} /&g5f4[|p  
template < typename T1, typename T2 > j]uL 9\>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^l}Esz`-M  
  { N=e-"8  
  return (T1 & )r1; dg9 DBn#  
} 8lAs~c  
} ; gOkq>i_  
;Kq/[$~0  
template <> {\!_S+}{  
class holder < 2 > 3urL*Fw,  
  { %:bTOw[4r  
public : ][b_l(r$?  
template < typename T > AV"fOK;#A  
  struct result_1 v%_5!SR  
  { Tx)X\&ij&  
  typedef T & result; %d<uOCf\Q  
} ; u{F^Ngy )  
template < typename T1, typename T2 > zKycd*X  
  struct result_2 ykY#Y}?^  
  { 0'Kbh$LU  
  typedef T2 & result; r;gtfX*  
} ; pBW|d\8  
template < typename T > <ob+Ano$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t{\,vI  
  { {ZiZ$itf  
  return (T & )r; 9C?;'  
} ZeVb< g  
template < typename T1, typename T2 > 6\MH2&L<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RP}.Ei  
  { ?]i.Zi\[f  
  return (T2 & )r2; so~vnSQ!x  
} +8tdAw  
} ; 86[/NTD<-  
,2H@xji [  
[ugBVnma  
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> >。 fmuAX w>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QLx]%E\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wB(A['k  
9$-V/7@)  
return l(i, j) = r(i, j); DOi\DJV!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C_>dJYM  
h?f)Bt}ry  
  return ( int & )i; (E'f'g  
  return ( int & )j; ^a=,,6T  
最后执行i = j; FX+;azE7  
可见,参数被正确的选择了。 5v51:g>c  
![ & go  
p&Usl.  
NXQdyg,  
y:TLGQ0  
八. 中期总结  yQkj4v{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Jvysvi{8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %G~ f>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cN/8 b0C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cTy;?(E  
zD>:Kj5  
7x *]  
!<psK[  
o<\CA[   
ZJL[#}*  
九. 简化 . }QR~IR'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gAcXd<a0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X@$x(Zc  
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: %]/O0#E3Kz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Yb57Xu  
  +-*/&|^等 AL #w  
2. 返回引用。 DL&\iR  
  =,各种复合赋值等 9v_B$F$_T  
3. 返回固定类型。 0E9LZOw4T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /IDfGAE  
4. 原样返回。 XWQp-H.  
  operator, joa|5v'  
5. 返回解引用的类型。 : b^\O  
  operator*(单目) ]YF[W`2h  
6. 返回地址。 1:I47/  
  operator&(单目) Z-(Vfp4  
7. 下表访问返回类型。 l`s_Id#  
  operator[] tOn_S@/r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n !ty\E  
  operator<<和operator>> L_Q1:nL-0  
'Wv=mBEfZ  
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。 Do3;-yp>`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -\mbrbG9H  
wIi_d6?  
template < typename Left > 2=pVX  
struct value_return )*[3Imq/  
  { ^MPl wx  
template < typename T > Og8:  
  struct result_1 R8 1z|+c|_  
  { |2,'QTm=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0) }bJ,5/  
} ; ;M '?k8L  
Ip}(!D|  
template < typename T1, typename T2 > ]V!q"|  
  struct result_2 ~`Q8)(y<#$  
  { ^cO^3=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q`#Y_N-h+  
} ; D]nVhOg|  
} ; !|P>%bi  
\wY? 6#;  
2+pLDIIT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Gq4~9Tm)*  
g0-hN%=6  
下面我们来剥离functor中的operator() _1w?nN'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2J;h}/!H  
Q/T\Rr_d  
return l(t) op r(t) Yc+0OBH[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #`P4s>IL1  
return op l(t) V9 <!pMj  
return op l(t1, t2) %;0Llxf"  
return l(t) op /JPyADi  
return l(t1, t2) op wTBp=)1)f  
return l(t)[r(t)] q7-Eu4w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uQ4WM  
D0(QZrVa  
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: q|)8VmVV  
单目: return f(l(t), r(t)); E7E>w#T5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jt6~L5[_s  
双目: return f(l(t)); X5kIM\  
return f(l(t1, t2)); ;5tSXgGw7  
下面就是f的实现,以operator/为例 D@T>z;  
Q>s>@hw  
struct meta_divide oWGtKtDhH  
  { J[fjl 6p  
template < typename T1, typename T2 > FilHpnQCt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W.h6g8|wx  
  { CA[-\>J7y  
  return t1 / t2; NNC@?A7  
} PE1F3u>O  
} ; hz8Y2Ew  
>/;V_(  
这个工作可以让宏来做: N_TWT&o4  
F-%wOn /  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l%h0x*?$  
template < typename T1, typename T2 > \ v*}r<} j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Mfjj+P  
以后可以直接用 pQc5'*FKd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  WTi8  
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 OF^v;4u  
(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。。。) F$Q( 2:w  
F)4Y;;#  
&mj98  
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 {<7!=@j  
r (Ab+1b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?[Xv(60]  
class unary_op : public Rettype j["b*X`8G  
  { d[ql7  
    Left l; )24r^21.q  
public : `mV&[`NZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i,>yIPBU!  
(C/2shr 8  
template < typename T > ^]}UyrOn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fw@n[u{~  
      { '6*^s&H~  
      return FuncType::execute(l(t)); 2<Lnfc<^k  
    } 3A2X1V"  
G" &9u2k  
    template < typename T1, typename T2 > X $LX;Lv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y85M$]e,  
      { <^+~? KDZM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f]H[uzsV  
    } iTi]D2jC  
} ; `Y `Ujr\6  
n2\;`9zm  
_SM5x,Zd  
同样还可以申明一个binary_op e_6VPVa  
(i4=}Kn2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .XR`iX Y  
class binary_op : public Rettype &VtTUy}  
  { dXgj  
    Left l; zk8 s?$  
Right r; 1euL+zeh  
public : gZ6]\l]J{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uev$5jlX  
o9-b!I2  
template < typename T > BE/#=$wPjM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [r%WVf.#d  
      { qCg`"/0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E,,)?^g  
    } tW;?4}JR  
kxU <?0  
    template < typename T1, typename T2 > 86!"b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;pu68N(B  
      { rnWU[U8%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "HTp1  
    } -.= q6N4  
} ; "2HSb5b"`  
<H3njv  
iLf:an*vH  
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 @D_=M tF<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C YA#:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4G;FpWQm  
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。 [|PVq#(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x]|8  
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。。。 B,?Fjot#m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uKF?UXc  
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) HlEp Dph%  
下面是修改过的unary_op e<s56<3j  
1'tagv?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -:IG{3fnu  
class unary_op ],vUW#6$N  
  { 6B 4Sd  
Left l; ^mr#t #[e  
  9B &QY 2v  
public : e6n1/TtqM  
=/wAk0c^y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i1RU5IRy|j  
tX)l$oRPr  
template < typename T > b6%T[B B  
  struct result_1 iR j/Tm*T'  
  { MkJ}dncg*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /MHqt=jP6  
} ; csZIBi  
Am=D kkP%  
template < typename T1, typename T2 >  hM   
  struct result_2 5m2(7FC%su  
  { WK5~"aw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6kH47Yc?  
} ; 1{\{'EP{  
V*P3C5 l  
template < typename T1, typename T2 > 7e$\|~<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kGhWr M  
  { F#S^Q`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  qGG  
} sIQd }  
hYRGIpu5  
template < typename T > Ql8E9~h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |eT?XT<=o  
  { q H&7Q{  
  return OpClass::execute(lt(t)); sXm8KV  
} -FA]%Pl<'  
8`E9a  
} ; nnLE dJ}n  
Am3^3>  
Iw(2D(se  
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 [oN}zZP]  
好啦,现在才真正完美了。 {?*3Ou  
现在在picker里面就可以这么添加了: LQ4GQ qS*  
jSbO1go#  
template < typename Right > Qo+_:N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pjr,X+6o  
  { yP2[!vYw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %m[ :},  
} J0xOB;rd  
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。 SpbOvY=>  
N\b%+vR  
[AE-~+m)^  
b%>vhj&F  
>Ya+#j~CZ  
十. bind hU=n>g>nx  
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。 /C"dwh"``  
先来分析一下一段例子 T)Z2=5V  
9u<4Q_I`  
=)5eui>{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XE);oL2xP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^yDCX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >QRpRHtb  
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。 5_";EED  
我们来写个简单的。  TA;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8m Tjf Br  
对于函数对象类的版本: \[&`PD  
<(x[Qp/5P  
template < typename Func > 1c);![O  
struct functor_trait De`)`\U  
  { '9cShe  
typedef typename Func::result_type result_type; .Q FGIAM  
} ; VyK]:n<5Q  
对于无参数函数的版本: 5sui*WH  
7m0sF<P{g  
template < typename Ret > YGrmco?G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I12WOL q  
  { P6w!r>?6N  
typedef Ret result_type; wic"a Y<m  
} ; c"R`7P  
对于单参数函数的版本: eaP,MkK&  
Bv,u kQ\CH  
template < typename Ret, typename V1 > _ +Ww1 f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m@o/W  
  { TNBFb_F  
typedef Ret result_type; j3|Ek  
} ; "o&_tB;O  
对于双参数函数的版本: xsS/)R?  
\y?Vou/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /NFv?~</k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W 0^.Dx  
  { A `\2]t$z  
typedef Ret result_type; nokk! v/  
} ; td-2[Sy  
等等。。。 $h1`-=\7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LY}%|w  
vgRjd1k.\y  
template < typename Func > N@J "~9T  
struct func_return }.O,P'k  
  { G]5m@;~l5  
template < typename T > H%NP4pK  
  struct result_1 B$A`-  
  { Lf_`8Ux  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A-<\?13uW  
} ; o>x*_4[  
r@L19d)J  
template < typename T1, typename T2 > Q?Vq/3K;  
  struct result_2 +')\,m "z  
  { Sz4YP l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {8D`A;KD  
} ; I]N?}]uZ  
} ; $ ;cZq  
xVHZZ?e  
VS0 &[bl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l6ayV  
NT?Gl(  
template < typename Func, typename aPicker > 7 J$  
class binder_1 %rVC3}  
  { V&82U w  
Func fn; q9rY++Tv  
aPicker pk; 3]DUUXg$  
public : [pi!+k  
X3zk UMk  
template < typename T > ''P.~~ezr5  
  struct result_1 & Ji!*~sE  
  { b:Oa4vBa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~i 'Ib_%h  
} ; g[<K FVlG  
CDcZ6.f  
template < typename T1, typename T2 > c!l=09a~a+  
  struct result_2 }$5S@,  
  { W0%cJ8~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @ht= (Jk9  
} ; gj{2" tE  
c?oNKqPzg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MKIX(r( |  
[5Zs%!Z;8N  
template < typename T > mX))*e4k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #DjSS.iW  
  { M qq/k J  
  return fn(pk(t)); ~bU!4P}4j  
} csP 5R3  
template < typename T1, typename T2 > ?m5@ 63 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0OLE/T<Xv  
  { xu9K\/{7  
  return fn(pk(t1, t2)); SYkLia(Ty  
} v|Y:'5`V  
} ; `7<4]#b^o  
m'D_zb9+  
Y?Ph%i2E  
一目了然不是么? n$B SO  
最后实现bind ';"W0  
%D|p7&  
hh\}WaY  
template < typename Func, typename aPicker > 2LS03 27  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @ *W)r~ "~  
  { * S4IMfp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -0[?6.(s"  
} yn=BO`sgW  
@jb -u S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j} ^?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。 e7X#C)  
,S(^r1R   
十一. phoenix eZpyDw C{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jG8W|\8  
( )K,~  
for_each(v.begin(), v.end(), 1#LXy%^tO  
( :^~I@)"ov  
do_ +[386  
[ 7,0^|P  
  cout << _1 <<   " , " G&qO{" Js  
] tKtKW5n~  
.while_( -- _1), F*" "n  
cout << var( " \n " ) wyF' B  
) /'KCW_Q  
); nT.i|(xd.  
i\E}!Rwl+  
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: 1.p2{  
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 g \]2?vY.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;MH((M/AN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5[<" _  
#O3Y#2lI  
9eOP:/'}w  
template < typename Cond, typename Actor > .W4P/P w'  
class do_while tf?syk+jB7  
  { N.r8dC  
Cond cd; f.Wip)g  
Actor act; FvX<(8'#a  
public : HLMcOuj  
template < typename T > 5P=3.Mk  
  struct result_1 OCR`1  
  { 7K"{}:  
  typedef int result_type; byALM  
} ; H?-Byi  
8:*   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (9gL  
Sg#$ B#g  
template < typename T > x"/DCcZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k:1p:&*m  
  { aMa ICM  
  do \<k5c-8Hb  
    { gumT"x .^  
  act(t); QH~;B[->  
  }  AT@m_d  
  while (cd(t)); c3S}(8g5.  
  return   0 ; Tp vq5Cz  
} K&T[F!  
} ; [4p~iGC  
b)+nNqY|  
pxf(C<y6_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bi}uL)~rD  
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。 "cJ))v-'  
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。 ;U+4!N  
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。 QT\||0V~p  
下面就是产生这个functor的类: Ag[Zs%X  
$7J9Yzp?L  
2HA-q),6  
template < typename Actor > {owXyQ2mK  
class do_while_actor rlUo#  
  { "AN*2)e4  
Actor act; o2AfMSt.  
public :  kwI[BF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aCxF{>n  
,"6Bw|s  
template < typename Cond > & OO0v*@{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g=G>4Ua3  
} ; .D X  
m5c=h  
a^{"E8j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YK xkO  
最后,是那个do_ n 0/<m.  
,\fp .K<  
Jcy{ ~>@7  
class do_while_invoker G5MoIC  
  { 6 &8uLM(z  
public : g&E3Wc  
template < typename Actor > CG[2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {C>E*qp}f  
  { >z #^JR\6  
  return do_while_actor < Actor > (act); pW[KC!  
} HB|R1<t;HB  
} do_; 7~zd % o  
|B{@noGX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fBj-R~;0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MUQj7.rNa  
最后来说说怎么处理break和continue + *xi&|%  
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。  =1MVF  
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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