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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8MtGlW%Eh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C2I_%nU Z1  
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, b\!_cb~"@  
$( kF#  
LA5(sp@O  
0i>5<ej,f  
  class filler k%#EEMh  
  { 4.aZ# c91_  
public : FVbb2Y?R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lg.gfny[(t  
} ; R+z2}}Z!`  
Y\P8 v  
;[YG@-"XZ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7Q9 w?y~c  
"+nRGEs6  
cwlRQzQ(  
 4e7-0}0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s 5Qcl;}  
4E+e}\r:6  
-d/ =5yxL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JFmC\  
pYEMmZ?L  
 7xlkZF  
Mb}QD~=M  
二. 战前分析 8kIksy  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2@],ZLa  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ML 9' |  
Of#u  
+TL%-On  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4F:\-O  
  /* --------------------------------------------- */ K@]4g49A/j  
vector < int *> vp( 10 ); eM6<%?b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Dml;#'IF3  
/* --------------------------------------------- */ v;{#Q&(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _;y9$"A  
/* --------------------------------------------- */ Gb6'n$g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d7 y[0<xM  
  /* --------------------------------------------- */ u&vf+6=9Dd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Hvi49c]]  
/* --------------------------------------------- */ 2l'6.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jB2[(  
<'Eme  
g:@#@1rB6  
oZgjQM$YP  
看了之后,我们可以思考一些问题: h(dvZ= %  
1._1, _2是什么? ^{`exCwM x  
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。 .~;\eW[  
2._1 = 1是在做什么? ?l{nk5,?-Y  
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。 5C ]x!>kX  
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。 ,&.!?0+  
!;A\.~-!G  
%sP*=5?vA  
三. 动工 "&u@d~`-n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H*R"ntI?w  
^^$s%{ep"  
IEi^kJflU  
U7F!Z( 9  
template < typename T > B9z?mt'|r)  
class assignment JH9J5%sp  
  { S%>]q s  
T value; 0s[Hkhls  
public : + &Eqk  
assignment( const T & v) : value(v) {} iYoMO["X  
template < typename T2 > 7JH6A'&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X+9>A.92  
} ; ZLejcYS  
ouQ T  
M6j y\<a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~36!?&eA8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g3y~bf  
q|(HsLs  
tyFzSrfc  
^n z.j  
  class holder KZE,bi: ~  
  { rb.N~  
public : $U WZDD  
template < typename T > 6bC3O4Rw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _`T_">9r  
  {  }my`K  
  return assignment < T > (t); S,UDezxg  
} 5t]H?b8  
} ; a1lh-2x X  
q0vQ a  
,f>k%_U}  
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: Y:[u1~a  
&h/X ku&0  
  static holder _1; U5de@Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DvvK^+-~  
g2_"zDiw2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); onzxx4bax  
而不用手动写一个函数对象。 ON(kt3.h  
k9!{IScq  
F JyT+  
Dp9+HA9t  
四. 问题分析 (!WD1w   
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。 UaeXY+O  
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。 :vbW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O\ r0bUPE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {P_.~0pc*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6i/(5 nQ  
.ioEI sg  
五. 问题1:一致性 xy;;zOh`  
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?| R\[e!g*I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sPIn|d  
;i+jJ4  
struct holder 3!]rmZ-W  
  { (GfZ*  
  // =Xr.'(U  
  template < typename T > tWc Hb #  
T &   operator ()( const T & r) const VOLj>w  
  { gPPkT"  
  return (T & )r; RA L~!"W  
}  @q) d  
} ; P&Vv/D  
j8sH|{H!Nq  
这样的话assignment也必须相应改动: OneY_<*a<  
D0f]$  
template < typename Left, typename Right > J|73.&B  
class assignment >hIu2jm  
  { &};zvo~P.  
Left l; es7=%!0  
Right r; nxFBID  
public : "w<#^d_6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kAUymds;O  
template < typename T2 > ef4 i:.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~P-mC@C  
} ; w7L) '9  
p!%pP}I  
同时,holder的operator=也需要改动: OjA,]Gv6  
CqC`8fD1  
template < typename T > 9\(| D#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q3?F(ER@  
  { z F;K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q"#J6@  
} fk-RV>yr  
X:{!n({r=  
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。 A04U /;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -KbYOb  
!&E-}}<  
return l(rhs) = r; :ShT|n7  
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。 jPkn[W# 6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aN3;`~{9  
?a]mDx>xh  
template < typename Tp > )4;`^]F  
class constant_t 0"z9Q\{}  
  { ,V}WM%Km  
  const Tp t; _yR^*}xJb  
public : K3uRs{l|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  Vxt+]5X  
template < typename T > BZ^}J!Q'*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1o>xEWt:0K  
  { veECfR;  
  return t; (/] J3  
} tZo} ;|~'  
} ; fc>L K7M  
M',?u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 klhtKp_p  
下面就可以修改holder的operator=了 2Tppcj v  
[2cD:JL  
template < typename T > _@/8gPT*i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j] [,J49L  
  { q@2siI~W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c&Q$L }  
} /Z4et'Lo  
?aMOZn?  
同时也要修改assignment的operator() d/ @,@8:  
<OPArht  
template < typename T2 > L}NSR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }<:}XlwT%  
现在代码看起来就很一致了。 /qw.p#  
QS`]  
六. 问题2:链式操作 1h5 Akq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C7AUsYM  
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。 }(u ol  
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。 _SkLYL!=9  
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。 kG*~ |ma  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [Vt\$  
8dhUBJ0_  
template < typename T > =vhm}  
struct result_1 <a+Z;>  
  { |Q>IrT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >LuYHr  
} ; a[TMDU;(/4  
T[j,UkgGo  
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: m l$o5&sN  
k VQ\1!  
template < typename T > Aiea\j Bv  
struct   ref <9 ;!3xG  
  { {l >hMxij  
typedef T & reference; jZ; =so  
} ; Y6d@h? ht  
template < typename T > qIqM{#' ^  
struct   ref < T &> a.6(K  
  { @=kSo -SX  
typedef T & reference; as=LIw}Q4  
} ; %~S&AE-  
DlNX 3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |^H5^k "Bv  
_J[P[(ab  
template < typename T > xkR0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GuL<Z1<c  
  { >F&47Yn  
  return l(t) = r(t); cCc( fF*^  
} )\^-2[;  
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。 $, '*f?d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \uMLY<]P  
N}YkMJy  
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 ~e.L.,4QZ8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gPc=2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I++. ee  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ti&z1_u  
最后的布局是: 8HdAFRw  
                Add -|\ZrE_h  
              /   \ ^sg,\zD 'X  
            Divide   5 sn>~O4"  
            /   \ Ecx<OTo  
          _1     3 WMP,\=6k0  
似乎一切都解决了?不。 kO-(~];  
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。 S 6,.FYH  
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。 xn|(9#1o  
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: q"_QQ~  
N)>ID(}F1  
template < typename Right > Zj4Uak  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GowH]MO  
Right & rt) const jlg(drTo  
  { CVR3 A'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5rUdv}.  
} .3!1`L3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @ur+;IK$  
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。 T9q-,w/j;  
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。 aFIw=c(nP  
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。 W`*r>`krVJ  
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。 /5AJ.r  
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? lB[kbJ  
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: s(roJbJ_;  
7vj2 `+r.  
template < class Action > dGTsc/$  
class picker : public Action :p6M=  
  { gKCX|cULY  
public : FNId ;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]jRfH(i  
  // all the operator overloaded o,3a4nH;  
} ; pcI uN  
PE5G  
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。 9 JK Ew  
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: EAby?51+  
F1Bq$*'N$w  
template < typename Right > y L~W.H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -1@<=jX3_  
  { $ o#V#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `pZm?}K  
} fLAw12;^  
;P&OX5~V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N$:8 ,9.z  
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。 w"&n?L  
eGbG w  
template < typename T >   struct picker_maker FN) $0  
  { b*Q&CL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GNJj=1Lsd  
} ; R_S.tT!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?#Q #u|~  
  { 2T[9f;jM'  
typedef picker < T > result; zs#@jv$  
} ; yJe>JK~)  
Lbb0_-']  
下面总的结构就有了: Nu~lsWyRI5  
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。 % +\. " eC  
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。 ',5 ky{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =zs`#-^8  
至此链式操作完美实现。 ]L}dzA?:  
j^2j& Ta  
U_c*6CK  
七. 问题3 DkAAV9*  
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。 yyy|Pw4:Z  
,izO{@We2{  
template < typename T1, typename T2 > 6Sn.I1Wy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r0 uwPf  
  { NSA-}2$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Tc3yS(aq  
} liz~7RY4  
WvZ8/T'x  
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: }|5Pr(I  
c_!cv":s  
template < typename T1, typename T2 > l0i^uMS  
struct result_2 gt w Q-  
  { )B8$<sv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r^ ZEImjc  
} ; D=&Me=$  
K8Y=S12Ti  
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? uOdl*|T?  
这个差事就留给了holder自己。 $\y'I Q%  
    gjzuG< 7m  
x;<W&s}(  
template < int Order > CYYU 7  
class holder; cq4I pe  
template <> >Wg hn:^  
class holder < 1 > ls)%c  
  { %vi<Ase g  
public : As<bL:>dE  
template < typename T > Jo23P.#<  
  struct result_1 1|-Dj|  
  { 8E]F$.6U  
  typedef T & result; RhLVg~x  
} ; ZO c)  
template < typename T1, typename T2 > o J;$sj  
  struct result_2 %z 4Nl$\  
  { c=.(!qdH  
  typedef T1 & result; B~Xw[q  
} ; mUF,@>o  
template < typename T > p0<\G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <B8!.|19  
  { iTU5l5Uz  
  return (T & )r; fkNbS  
} e'D&8z_;  
template < typename T1, typename T2 > I"7u2"@-8j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O/(xj2~$ J  
  { vTw>JNVI  
  return (T1 & )r1; GYUn6P  
} yd`mG{Z  
} ; 'u<juFr  
y;@:ulv[  
template <> "o}+Ciul  
class holder < 2 > =P #]  
  { Aj+F |l  
public : 1 Nd2{(  
template < typename T > 7g}w+p>  
  struct result_1 x>`%DwoRI  
  { (mtk 4  
  typedef T & result; _MX>#!l  
} ; .];=Pu^  
template < typename T1, typename T2 > (n9g kO&8"  
  struct result_2 cJ @Wt>YI  
  { 03S]8l  
  typedef T2 & result; HBx=\%;n  
} ; Z^MNf  
template < typename T > xbYi.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dT1H  
  { 0T5L_%c  
  return (T & )r; U H/\  
} ,f;}|d:r  
template < typename T1, typename T2 > 2Dj%,gaR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~|xA4u5LG  
  { yhA6i  
  return (T2 & )r2; M%;hB*9  
} L.0mk_&  
} ; ]G< Vg5  
a]tVd#  
Px`!A EFd[  
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> >。 Q9G;V]./  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xLH)P<^`C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CooQ>f  
^iw'^6~  
return l(i, j) = r(i, j); (|1A?@sJ#h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ptxbDzOz  
Qe0lBR?H  
  return ( int & )i; uT7B#b7  
  return ( int & )j; gz#i.-  
最后执行i = j; q2:6QM&  
可见,参数被正确的选择了。 h Pa_VrH  
\%N!5>cZ{  
Oh6fj}eK  
! lc[  
_1!OlQ  
八. 中期总结 HLaRGN3,  
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: !.(P~j][  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d8=x0~7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8::$AQL3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?[Q3q4  
yx&51G$  
;8{4!S&b  
|kV*Jc k  
q6`b26  
mah JSz(3  
九. 简化 ktBj|-'>  
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。 ZO$m["|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 91-o}|3v  
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: I5n^,@md  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $jqq `n_  
  +-*/&|^等 UH-*(MfB  
2. 返回引用。 WQL\y3f5  
  =,各种复合赋值等 S<@7_I  
3. 返回固定类型。 %Ax3;g#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) % *INT  
4. 原样返回。 Tl[!=S  
  operator, v4c[(&  
5. 返回解引用的类型。 P?B;_W+~A.  
  operator*(单目) LKOwxF#TKT  
6. 返回地址。 Rww{:R  
  operator&(单目) w\i\Wp,FP  
7. 下表访问返回类型。 (w/T-*  
  operator[] Xe:jAkDp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B s#hr3h-  
  operator<<和operator>> .|b$NM  
K<ft2anY5  
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。 +kO!Xc%P&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (UvM@]B  
q[W 0 N >  
template < typename Left > :hFIl0$,"3  
struct value_return 4Vi`* !  
  { 1A G<$d5U|  
template < typename T > $ig0j`  
  struct result_1 DiwxXqY  
  { T)TfB(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8xV9.4S  
} ; $r8 ^0ZRr  
"(z5{z?S  
template < typename T1, typename T2 > vyX\'r.~7  
  struct result_2 r6} |hpJ8  
  { Q)" Nu.m &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @As[k2  
} ; c[4i9I3v  
} ; `e|0g"oP  
<vh/4  
kJzoFFWo$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kG@@ot" n  
*|>d  
下面我们来剥离functor中的operator() h WtVWVNL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2ZMb<b4H  
e .2ib?8  
return l(t) op r(t) {kCw+eXn?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p~^D\jR.  
return op l(t) 'H&2HXw&2  
return op l(t1, t2) XJ` ]ga  
return l(t) op Z/0fXn})  
return l(t1, t2) op (SDr!!V<  
return l(t)[r(t)] uU <=d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JedmaY06=  
L> 9V&\  
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: 8WbgSY`  
单目: return f(l(t), r(t)); f'-i o<.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aM2l2  
双目: return f(l(t)); ;q:zT\A  
return f(l(t1, t2)); $M lW4&a|  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ax?y  
O%(fx!c`  
struct meta_divide kabnVVn~  
  { uK$9Ll{lk  
template < typename T1, typename T2 > q[`]D7W "  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6[LM_eP  
  { (-xS?8x$  
  return t1 / t2; |_*O'#jx  
} -o[x2u~n\  
} ; =;3Sx::=  
7/ysVWt  
这个工作可以让宏来做: Z&4&-RCi  
WDc+6/<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EQ`(yj  
template < typename T1, typename T2 > \ {G}.b)9FG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0Lc9M-Lg  
以后可以直接用 Lz!,kwg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !?p%xj?  
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 6c"0})p  
(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。。。) +5o8KYV  
=Z+nz^'b  
RIXMJ7e7  
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 RHq/JD-  
Z!@~>i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *-q"3 D`  
class unary_op : public Rettype 0]=i}wL 8  
  { 8x8 uo  
    Left l; V9( @Y  
public : =aj/,Q]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X*39c b(b  
ng:9 l3 x  
template < typename T > ph[#QHB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pUq1|)g  
      { [*HN"  
      return FuncType::execute(l(t)); 4.h=&jz&  
    } X M#T'S9y8  
.ir<s>YM  
    template < typename T1, typename T2 > Q/I! }C4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `'c_=<&n  
      { x&9hI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gb> }v7  
    } fX.>9H[w@~  
} ; 4%}*&nsI-Z  
HA`@7I  
>`wV1^M6?  
同样还可以申明一个binary_op [}8|R0KF  
2?,EzBeal  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "D'B3; uWK  
class binary_op : public Rettype ,(?po (']  
  { #hf ak  
    Left l; \2}bi:e 6  
Right r; 5ish\"  
public : {%{ `l-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @t`Xq1  
gk+h8 LZ  
template < typename T > 8J~1-;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Mim@!5M  
      { &f^l ^K 5:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Jn3 An  
    } 1Q4}'0U4  
$Y_i4(  
    template < typename T1, typename T2 > 1jPJw3"3h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &S]@Ot<z  
      { F;[T#N:~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X 9%'|(tL  
    } ;D s46M-s  
} ; x{,q]u /  
m-DsY  
>O?U= OeD  
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 J?}WQLVP'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2@~M4YJf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z]WnG'3N  
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。 !]fQ+*X0g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q7Dw _<  
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。。。 o{EC&-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iMFgmM|  
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) E%v?t1>/  
下面是修改过的unary_op E}_[QEY;Y  
6,LubZFD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wm")[!h)v  
class unary_op (_*5oj -  
  { X*Dj[TD]  
Left l; W4U@%b do  
  lGk{LO)  
public : pY~,(s|Qb  
b0A1hb[|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T<@cd|`  
Fxqp-}:  
template < typename T > n?ctLbg  
  struct result_1 |'+eMl  
  { #8bsxx!s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !\#_Jw%y  
} ; <b?!jV7  
u4neXYSy  
template < typename T1, typename T2 > a9Z%JS]  
  struct result_2 Ppt2A6W  
  { 80Y\|)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; saAxGG  
} ; ^1x*lLf  
M- 2Tz[  
template < typename T1, typename T2 > ls`,EFF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +|{RE.DL  
  { f%)zg(YlO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $GQ-(/  
} KdUnD4d  
za9)Q=6FD  
template < typename T > )VK }m9Ae  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Za7q$7F7Bc  
  { P^Q[-e{  
  return OpClass::execute(lt(t)); maY4g&'f  
} k@D0 {z  
I3:[= ,5  
} ; (?kl$~&|  
l|+BC  
?D)<,  
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 TLf9>= OVh  
好啦,现在才真正完美了。 x]{E)d"!  
现在在picker里面就可以这么添加了: j0GMTri3  
?$Wn!"EC8  
template < typename Right > CGP3qHrXt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Bo+DJizu  
  { _l], "[d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a=$t&7;,  
} gx:;&4AD  
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。 lvpc*d|K  
*tX{MSYW  
9Sq%s&  
5P h X"7  
hv$m4,0WB  
十. bind f8<o8*`7  
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。 R%H$%cnj  
先来分析一下一段例子 %F9{EXJy  
o}'bv  
$hVYTy~}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]PP:oriWl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4YMX|1wd)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )Vk6;__  
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。 " ;w}3+R  
我们来写个简单的。 #W2[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y'3}G<'%  
对于函数对象类的版本: asgF1?r  
FNQX7O52  
template < typename Func > 's!-80sd  
struct functor_trait ExXM:1 e26  
  { _uu<4c   
typedef typename Func::result_type result_type; cj|*_}  
} ; u%dKig  
对于无参数函数的版本: %_aMl  
w$5A|%Y+V}  
template < typename Ret > PS" .R_"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wFIh6[3  
  { TfZ6F8|B  
typedef Ret result_type; MZSxQ8  
} ; Ti;Ijcq8  
对于单参数函数的版本: p(m1O70 C  
qy!Ou3^  
template < typename Ret, typename V1 > X#U MIlU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wj|x:YZ*  
  { >7U>Yh  
typedef Ret result_type; j#6|V]l  
} ; &MgeYpd  
对于双参数函数的版本: \hP=-J[~C  
jN+N(pIi.o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X7|.T0{=x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QI[}(O7#6  
  { .2\0~x""  
typedef Ret result_type; 4oXbPr>  
} ; HT_TP q  
等等。。。 Y/8K;U|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [$(R#tZ+  
GfyX'(ge  
template < typename Func > |\uYv|sT  
struct func_return bv dR"G  
  { h? yG<>wI  
template < typename T > =S]a&*M  
  struct result_1 Px'!;  
  { F[7x*-NO-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bT!($?GNdg  
} ; snp v z1iS  
9f}XRz  
template < typename T1, typename T2 > )06iV  
  struct result_2 "n\%_'R\hH  
  { E)t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8C.!V =@\  
} ; 6j8 <Q 2  
} ; jUjr6b"  
!m{2WW-  
nyT[^n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xwzT#DXGJ  
Rh] P8  
template < typename Func, typename aPicker > SLk2X;c]o  
class binder_1 a%J6f$A#  
  { dyFKxn`,  
Func fn; qG >DTKIU  
aPicker pk; I8op>^N"  
public : jlKGXD)Q[  
U06o ;s(  
template < typename T > EH+~].PJd  
  struct result_1 .1*DR]^`  
  { L]2< &%N2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R+$8w2#  
} ; GG'Sp53GE  
7-9;PkGG.A  
template < typename T1, typename T2 > N^elVu4 K  
  struct result_2 ^4`&EF  
  { _& 4its  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +3bfD  
} ; ? Ekq6uz\)  
H^CilwD158  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {B yn{?w  
'%3{jc-}  
template < typename T > I Ru$oF}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G79C {|c\  
  { J/4y|8T/y  
  return fn(pk(t)); a|N0(C  
} J35l7HH  
template < typename T1, typename T2 > v`G U09   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~2N-k1'-'  
  { "L~@.W!@  
  return fn(pk(t1, t2)); ^[M~K5Y  
} hrM"Zg  
} ; 5(}H ?  
^)cM&Bx t%  
hBCR]=']  
一目了然不是么? GMFc K=  
最后实现bind CT5Y/E? }  
~440# kj<  
u"F;OT\>g  
template < typename Func, typename aPicker > iAQvsE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PF ;YE6  
  { |qL;Nu,d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FH n,]Tfx  
} ^L~ [+|  
o?R,0 -  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ry%YM,K3  
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。 tvWH04T  
KHJ=$5r)  
十一. phoenix mW$ot.I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -iQsi4  
"<dN9l>  
for_each(v.begin(), v.end(), A. Nz_!  
( *Pb.f  
do_ tq E>Zx=X  
[ Q}uG/HI  
  cout << _1 <<   " , " O`[]xs  
] *#ompm  
.while_( -- _1), s 4IKSX  
cout << var( " \n " ) ip5u_Xj ?  
) r|8V @.@i  
); x\;GoGsez  
3Bd4 C]E  
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: dt.-C_MO  
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 zlX! xqHj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 59qnEIi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GHrBK&  
|2UauTp5yK  
HU3Vv<lz  
template < typename Cond, typename Actor > /lUk5g^j  
class do_while /Y^7Rl  
  { c20|Cx2m  
Cond cd; .5k^f5a  
Actor act; M7H~;S\3IM  
public : ]EX--d<_`  
template < typename T > 7+] F^ 6  
  struct result_1 B=x~L  
  { T.euoFU{Z  
  typedef int result_type; k*9%8yi_ U  
} ; {1HB!@%,(  
rH^/8|}&s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "11j$E9#\n  
<d<RK@2-  
template < typename T > 9_` 3IJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - coy@S=.'  
  { e>(Wvb&4  
  do h=wf>^l  
    { B$EK_@M  
  act(t); |=OpzCs  
  } b2%blQgo  
  while (cd(t)); /op/g]O}  
  return   0 ; RQJ9MG w  
} .hnF]_QQ  
} ; .kzms  
9w$7VW;  
a:xgjUt&5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {N@Y<=+:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JbVi1?c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6A@Lj*:2m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 VG#$fRrZ  
下面就是产生这个functor的类: :EaiM J_=  
{C,  #rj  
^8U6"O6|X  
template < typename Actor > a#6,#Q"  
class do_while_actor A9.;>8!u  
  { 92NC]_jw  
Actor act; -q|*M:R  
public : | )S{(#k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i&B?4J)  
T7X!#j" \  
template < typename Cond > EXH!glR[$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2tlO"c:_/  
} ; 'NRN_c9  
Hm<M@M$aG  
-<12~HKK::  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gtl;P_  
最后,是那个do_ aSxG|OkKy  
Ny[s+2?  
"Vq@bNtu+  
class do_while_invoker (#lm#?<)  
  { fLc!Sn.Y  
public : V4qZc0<,H  
template < typename Actor > !4!S{#<q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6#/LyzZq|  
  { 3 pHn_R  
  return do_while_actor < Actor > (act); U &f#V=Rg  
} >dcqPNDg1^  
} do_; 1_XO3P\  
nN!vgn j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? la1D2 lM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MH2OqiCI  
最后来说说怎么处理break和continue <m:4g ,6  
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。 >J?jr&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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