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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w%cd $"EH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6hSj)  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, + )?1F  
>?yaG=  
q('O@-HA  
O qDLb  
  class filler x+(h#+F  
  { JoA^9AYhR  
public : m~\BkE/[l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e9h T  
} ; Kz!-w  
Q"CZ}B1<  
MP?9k)f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1i9}mzy%  
-[~UX!XFM  
.O'S@ %]  
Yt2_*K@rC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eJ>(SkR:[  
|sHIT<=m  
.x$+ 7$G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nH*U  
vk+TWf  
{mF:m5e  
+o)S.a+7  
二. 战前分析 n.,\Z(l|0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y_S^B)y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ["GC   
b&p*IyJR  
?s(%3_h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UNq!|  
  /* --------------------------------------------- */ |UM':Ec  
vector < int *> vp( 10 ); 3*64)Ol7t]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0R<@*  
/* --------------------------------------------- */ nCEt*~t9VE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FJo N"X  
/* --------------------------------------------- */ It!%/Y5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I(/W+ o  
  /* --------------------------------------------- */ -O3^q.   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r#rQ3&Vn  
/* --------------------------------------------- */ #b []-L!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o`\l&jUNe  
^V v7u@y  
Afo(! v  
^x %yIS  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~!j1</$_  
1._1, _2是什么? gA~BhDS  
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。 ?Jm/v%0O  
2._1 = 1是在做什么? Zs e3e  
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。 b&~rZ  
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。 K 4I ?1  
$I~=t{;"XV  
Lp20{R  
三. 动工 ~R7rIP8Wr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /s uz>o\  
e-H:;m5R  
25*/]i u  
S #%'Vrp  
template < typename T > ,ju1:`  
class assignment 8$-Wz:X&  
  { MOP %vS   
T value; P~iu|j  
public : PX52a[wNDH  
assignment( const T & v) : value(v) {} "EF: +gi#"  
template < typename T2 > ItHKpTe r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wx BQ#OE  
} ; ^o,Hu#  
eI; %/6#  
;2kiEATQ 1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `,Q uO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dgE|*1/0  
o\1"ux;b  
`Z>4}<~+  
:}FMauHh  
  class holder . [+ObF9=  
  { Y(78qs1w  
public : 37x2fnC  
template < typename T > YN9ug3O+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FVT_%"%C9  
  { ]plg@  
  return assignment < T > (t); '81$8xxdY  
} ,sP7/S)FR  
} ; _;W}_p}q{  
m*  |3  
2sjV*\Udf  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -o6K_R}R  
h|mh_T{+  
  static holder _1; *5sr\b4#S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "d/x`Dx  
B4pheKZ2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5G'X\iR  
而不用手动写一个函数对象。 ^4x(a&  
*bDuRr?v9  
#?YQ&o~gZ  
9yajtR  
四. 问题分析 DoX#+ 07u4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =et=X_3-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]zmY] 5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X8<<;?L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b)(#/}jMkD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @G^]kDFM{  
 r75,mX  
五. 问题1:一致性 {6~v oVkj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E@hvO%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <w+K$WE {  
HGs.v}@&  
struct holder v0jRoE#  
  { 4&!`Yi_1L  
  // }I}RqD:`  
  template < typename T > x,@cU}D  
T &   operator ()( const T & r) const Jj*XnL*  
  { ,;y 5Mu8  
  return (T & )r; hZVF72D26  
} vi["G7  
} ; .AH#D}m  
;t:B:4r(j  
这样的话assignment也必须相应改动: "639oB  
?lnX."eAdB  
template < typename Left, typename Right > us"SM\X#  
class assignment uNxR#S  
  { xV}E3Yj2#  
Left l; !3v!BJ#+,&  
Right r; }?$d~]t)  
public : y+_G L=J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tcSn`+Bu_`  
template < typename T2 > h<4WY#Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SWY?0Pu  
} ; QB'-`GwL  
:-xp'_\L  
同时,holder的operator=也需要改动: hdQ[=PH)  
5.0BaVwi  
template < typename T > =PP]LDlJs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0yfmQ=,X  
  { &7,Kv0j}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CSRcTxH  
} z ,87;4-  
}N#jA yp!  
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。 s7tNAj bgD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 15 x~[?!  
d2&sl(O  
return l(rhs) = r; `][~0\Y3m  
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。 6vQAeuz<Fq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,u-i9`B  
fCJ:QK!  
template < typename Tp > s+2\uMwf*  
class constant_t J1cD)nM<A  
  { XG@_Lcv*  
  const Tp t; \vT0\1:|i  
public : 8RVNRV@g%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2shr&M fp[  
template < typename T > m@;X%wf<U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UN'hnqC  
  { CtTG`)"|  
  return t; ?9mFI(r~  
} 1t+]r:{  
} ; oil s;*q  
R{NmWj['Mg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'C]zB'H=  
下面就可以修改holder的operator=了 _&D I_'5q+  
^SpD)O{  
template < typename T > WpP8J1KN[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8b8ui  
  { K I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Fx~=mYU  
} cR 4xy26s  
Q%o ]&Hdn  
同时也要修改assignment的operator() ,+3l9FuQ  
KRd.Ubs -  
template < typename T2 > lRi-?I| ~9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GC?\GV  
现在代码看起来就很一致了。 {# ;e{v  
 e-sMU  
六. 问题2:链式操作 _ M8Q%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !`hiXDk*2  
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。 @`G_6 <.`  
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。 -PbGNF  
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。 afqLTWU S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1 y$Bz?4  
=SA@3)kHH  
template < typename T > IVzJ|  
struct result_1 ,@tY D(Z  
  { \m1r(*Ar  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lsCD%P  
} ; wA|m/SZx  
0R\lm<&  
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: k?0yH$)'t  
.n[!3X|d  
template < typename T > , ?WTX  
struct   ref x$QOOE]  
  { )?^0<l#s  
typedef T & reference; }\|$8~  
} ;  0$b)@  
template < typename T > X@:pys 8@  
struct   ref < T &> 9n]z h-  
  { AH{]tE  
typedef T & reference; ..UmbJJ.u  
} ; tu#VZAPW@  
),v[.9!}:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /Z';# G,z  
wQgW9546  
template < typename T > <%#M&9d)E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F-k3'eyY  
  { P6&@fwJ<  
  return l(t) = r(t); zGHP{a1O7  
} j!B+Q  
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&<si:}KB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `YVdIDl]  
YK!nV ,  
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 f;!1=/5u-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L#Uk=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^8Tq0>n?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1`)ie%=  
最后的布局是: fWhwI+  
                Add }OZ%U2PU  
              /   \ U+CZv1  
            Divide   5 C=2  
            /   \  Iz*'  
          _1     3 f9W@!]LHJ  
似乎一切都解决了?不。 ?M. n 9|}y  
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。 fNPHc_?Ybj  
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。 qX^#fk7]  
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: N%v}$58Z  
mjO4GpG3  
template < typename Right > .xS3,O_[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0%+S@_|  
Right & rt) const dnTB$8&  
  { #56}RV1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Eq c&iS~  
} TCYjj:/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -lV]((I&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 G7yCGT)vQ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lyNa(3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ? acm5dN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _) k=F=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3 GmU$w  
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: [g`9C!P-G  
e` Z;}& ,  
template < class Action > A&*lb7X  
class picker : public Action ()e.J  
  { +dq&9N/  
public : ];i-d7C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ) (unL`y  
  // all the operator overloaded fDt#<f 4;  
} ; 6My=GByC  
xy)Y)yp  
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。 u&yAMWl  
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: qgg/_H:;w  
nd*9vxM  
template < typename Right > 23?\jw3w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T4dLuJl  
  { k FE2Vv4.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NBEcx>pma  
} 1wP#?p)c  
9g3e( z@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zs|R#?a=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0$NcxbM  
S L<P`H|  
template < typename T >   struct picker_maker Vp{! Ft8>  
  { A:PQIcR;V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Wd#r-&!6j  
} ; /tR@J8pV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "| cNY_$&s  
  { d 4w+5H" u  
typedef picker < T > result; FDBj<uXfM|  
} ; J}U);A  
;#$ 67G$  
下面总的结构就有了: H&\[iZ| -N  
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。 d.Wq@(ZoA  
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。 aNLRUdc.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H_RV#BW&  
至此链式操作完美实现。 l/0"'o_0v#  
x O?w8*d  
.RF ijr  
七. 问题3 Gx /sJ(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _^K)>  
IaMZPl  
template < typename T1, typename T2 > XgL-t~_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C^9G \s'  
  { Ks'msSMC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); reseu*5  
} dz@L}b*  
jo-jPYH T  
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: #^%HJp^  
$I*ye+a*{q  
template < typename T1, typename T2 > :cU6W2EV  
struct result_2 I/4:SNha  
  { NwPGH= V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j#L"fW^GM  
} ; s |B  
4M4Y2f BH  
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? DP{kin"4I  
这个差事就留给了holder自己。 K8`Jl=}z%&  
    [ u7p:?WDW  
!SRElb A;i  
template < int Order > )y>o;^5'  
class holder; xPMTmx?2  
template <> v0uDL7  
class holder < 1 > Mh [TZfV  
  { IIrh|>d_7  
public : ?pSb,kN}'  
template < typename T > eaLR-+vEB  
  struct result_1 RhwqAok|lj  
  { U8TH}9Q  
  typedef T & result; U9^o"vT  
} ; z}?*1c  
template < typename T1, typename T2 > |dNJx<-  
  struct result_2 FvpaU\D  
  { <ua`WRQr  
  typedef T1 & result; @CGci lS=  
} ; dJyf.VJ  
template < typename T > X*f#S:kiNU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C>l{_J)n  
  { ' cM2]<  
  return (T & )r; me-Tv7WL  
} .Ukejx  
template < typename T1, typename T2 > | e{F;8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K @x4>9 3n  
  { MzUNk`T @  
  return (T1 & )r1; !J#oN+AR  
} 7G6XK   
} ; )@lZ~01~d  
2?vjj:P+h  
template <> BG ] w2=  
class holder < 2 > 2"0q9Jg  
  { }E[u" @}  
public : ;QYUiR  
template < typename T > 0_nY70B  
  struct result_1 *B<Ig^c  
  { 7oUecyoj  
  typedef T & result; kp F")0qr  
} ; %LI[+#QE  
template < typename T1, typename T2 > Gg'sgn   
  struct result_2 JH3$G,:zM  
  { |5J'`1W  
  typedef T2 & result; GxH]  
} ; %{M_\Ae#  
template < typename T > IQz"FH?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {jyI7 r#X  
  { {WokH;a/  
  return (T & )r; `Wc"Ix0  
} ZiR },F/  
template < typename T1, typename T2 > }~B@Z\`O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h?t#ABsVK  
  { ~nQ=iB  
  return (T2 & )r2; K<k!sh   
} 9Yu63s ia  
} ; ~!V5Ug_2  
=f48[=  
9E`WZo^.  
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> >。 LWH(b s9U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 18`YY\u(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?E>(zV1D/  
VkFvV><"  
return l(i, j) = r(i, j); F7fpsAt7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %E<.\\^%  
U%.%:'eV=  
  return ( int & )i; MH wjJ  
  return ( int & )j; 4o/}KUu(*  
最后执行i = j; g5",jTn#  
可见,参数被正确的选择了。 Z<_"Tk;!',  
,K/l;M5I  
XK*55W &og  
s&Bk@a8  
^nO0/nqz]  
八. 中期总结 xi+bBqg<.K  
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: <@F.qMl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ig-V^P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0iKSUw ps  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "+0Yhr?  
2OA0rH"v  
cWp5' e]A  
W;Pdbf"  
3VI[*b  
S['rfD>9  
九. 简化 g?7I7W~?`  
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。 kjj4%0"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d#tqa`@~  
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: i`nmA-Zj[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a*hWODYn  
  +-*/&|^等 yr;~M{{4  
2. 返回引用。 Q>ZxJ!B<k  
  =,各种复合赋值等 VtTTvP3  
3. 返回固定类型。 Ym% $!#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Oc,E\~  
4. 原样返回。 ?&gqGU}  
  operator, 3p+V~n.+  
5. 返回解引用的类型。 TTDcVG_}  
  operator*(单目) )a7nr<)aU  
6. 返回地址。 z`Jcpt  
  operator&(单目) eq" eLk6h  
7. 下表访问返回类型。 mM[KT} A  
  operator[] .8 GX8[t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :eH*biXy}2  
  operator<<和operator>> }]<Ghns  
xmM!SY>  
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。 'VMov  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dCb7sqJ%  
;c/|LXc\  
template < typename Left > pftnF OLO  
struct value_return $q$G  
  { ~cf*Oq  
template < typename T > -n:~m p  
  struct result_1 AT:L&~O.  
  { i?3~Gog  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "  jBc5*  
} ; u?Uu>9@Z  
Tqf:G4!  
template < typename T1, typename T2 > +GYO<N7  
  struct result_2 ,J$XVvwxF  
  { **G5fS.^W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k#g` n3L  
} ; f,}(= u  
} ; /!i`K{  
w=QlQ\  
1u~CNHm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sk%Xf,  
69"4/n7B?  
下面我们来剥离functor中的operator() u\y$<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mEZHrr J  
s+-V^{Ht  
return l(t) op r(t) {i^F4A@=Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C>:,\=y%  
return op l(t) R<<U(.E  
return op l(t1, t2) e0$.|+  
return l(t) op 5r` x\  
return l(t1, t2) op 6uTFgSqZ  
return l(t)[r(t)] mB5Sm|{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ufi:aE=}  
L%`MoTpK q  
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: }> ]`#s  
单目: return f(l(t), r(t)); 0'g e}2^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KSYHG  
双目: return f(l(t)); W%wc@.P  
return f(l(t1, t2)); U^;|as  
下面就是f的实现,以operator/为例 )z_5I (?&  
<\'aUfF v  
struct meta_divide QPyHos `  
  { dJ 9v/k_  
template < typename T1, typename T2 > Y6[ O s1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m S4N%Q  
  { /8? u2 q  
  return t1 / t2; h J H  
} g7;OZ#\  
} ; XOoz.GSQ  
\v _R]0m\  
这个工作可以让宏来做: VeipM  
R xA:>yOPn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v&)G~cz  
template < typename T1, typename T2 > \ re x MS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A7I{Le  
以后可以直接用 ;U&~tpd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [$D%]]/,  
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 |%g)H,6c  
(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。。。) DP.Y <V)B  
^ AJ_  
ILIv43QKM(  
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 A D%9;KQ8  
v hGX&   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UZ;FrQ(l{  
class unary_op : public Rettype =lmelo#m&  
  { GD1L6kVd1  
    Left l; 2[CHiB*>  
public : rM`z2*7%d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H-qbgd6&>R  
"!R*f $  
template < typename T > aQj"FUL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pHzl/b8  
      { r@c!M|m@  
      return FuncType::execute(l(t)); f%/6kz  
    } @;X#/dZe  
d-jZ5nl(  
    template < typename T1, typename T2 > ) S-Fuq4i4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :0kKw=p1R  
      { 2Mu3] 2>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T[- %b9h>  
    } ;qs^+  
} ; >-j( [%  
XG!^[ZDs  
.umN>/o[  
同样还可以申明一个binary_op XzB3Xs?W2  
]zz%gZz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Vo%}g?6!  
class binary_op : public Rettype i8!err._  
  { XZ"oOE0=  
    Left l; >?jmeD3u  
Right r; D^S"6v" z  
public : (@NW2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c1xX)cF  
}Xb|Ur43  
template < typename T > l% p4.CX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +bk+0k9k5  
      { xD9ZL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7[1 VFc#tf  
    } QN;GMX5&  
r_MP[]f|0  
    template < typename T1, typename T2 > +4F; m_G6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _^D-nk?  
      { rX22%~1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LX}|%- iv  
    } y*E{X  
} ; G_}oI|B  
44pVZ5c  
`_x#`%!#2  
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 mr,G H x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +hcJ!$J7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +I@2,T(eG  
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。 E(*S]Z[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! & j*Ylj}  
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。。。 {KSy I#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 BkB9u&s^  
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) X=? \A{Y  
下面是修改过的unary_op | Pqs)Mb]  
ypNeTR$4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ; hU9_e  
class unary_op CoV @{Pi  
  { cqp^**s  
Left l; C't%e  
  6n/KL  
public : ;x&3tN/I  
jX,A.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c^R "g)gr  
<9x|)2P  
template < typename T > }OSfC~5P  
  struct result_1 b/4gs62{k  
  { N6v*X+4JH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y2PxC. -  
} ; xR;z!Tg)  
)>]SJQ!k  
template < typename T1, typename T2 > @h5Q?I  
  struct result_2 m|[cEZxHB  
  { }mS Q!"f:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ltHuN;C\  
} ; D"K! ELGW  
u@aM8Na  
template < typename T1, typename T2 > .:/X~{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~]BR(n  
  { )+.AgqxI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #+^l3h MK  
} (A;HB@)[A  
[n +(  
template < typename T > ?[ D6|gp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R=W$3Ue~,  
  { 7N0m7SC  
  return OpClass::execute(lt(t)); #Z]<E6<=9  
} -./ Y  
xG(:O@  
} ; z]sQ3"cmX  
tAb3ejCo?  
O>ZJOKe  
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 &< hk&B  
好啦,现在才真正完美了。 !)c0  
现在在picker里面就可以这么添加了: |\]pTA$2  
/sl#M  
template < typename Right > TSsx^h8/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "?YpF2pD  
  { 'IER9%V$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wDs#1`uTq  
} ~'):1}KN]  
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。 'v@1_HHW\  
;e~K<vMm;y  
5a* Awv}  
.\)p3pC)  
n4 Y ]v  
十. bind }Z`@Z'  
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。 4;w# mzd  
先来分析一下一段例子 _xdttO^N  
tI2p-d9B  
Pv@;)s(-  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  *8 ]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b*a}~1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m>b i$Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W*D*\E  
我们来写个简单的。 .gI9jRdKw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UKSI"/8I  
对于函数对象类的版本: GF Rd:e  
||?wRMV  
template < typename Func > OL[_2m*;9p  
struct functor_trait q{.~=~  
  { %$!EjyH9  
typedef typename Func::result_type result_type; <JJi  
} ; P+3)YO1C  
对于无参数函数的版本: ~0n9In%  
!i6 aA1'  
template < typename Ret > ::8E?c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CY9`HQ1  
  { }Z\+Qc<<  
typedef Ret result_type; UmQ'=@^kR  
} ; ZP%Bu2xd  
对于单参数函数的版本: NO)vk+   
fGLOXbsA  
template < typename Ret, typename V1 > .{ ]=v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #60<$HO:Z  
  { 4>@-1nt}  
typedef Ret result_type; KL*UU,qU  
} ; k?=V?JWY  
对于双参数函数的版本: *-9b!>5eD  
n1c Q#u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M, UYDZ',  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O4 Y;  
  { Va'K~$d_  
typedef Ret result_type; iAW oKW  
} ; on1mu't_;  
等等。。。 K#p&XIY,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FdJC@Y-#uA  
?|Mmz@  
template < typename Func > Py,@or7n  
struct func_return ';7|H|,F  
  { 8 _[f#s`)  
template < typename T > Qod2m$>wp}  
  struct result_1 >Y/1%Hp9  
  { FJ&zU<E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /7zy5  
} ; %25_  
)uyh  
template < typename T1, typename T2 > y/2U:H  
  struct result_2 -.WVuc`  
  { `+/[0B=.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h Tn^:%(  
} ; )O%lh 8fI  
} ; 9uREbip  
u]c nbm  
UoxF00H@!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s ^{j  
Jq`fD~(7  
template < typename Func, typename aPicker > w02HSQ  
class binder_1 QX~*aqS3s8  
  { D2Go,1  
Func fn; `ionMTZY  
aPicker pk; ?-'Q-\j  
public : tg5jS]O  
\>/:@4oK  
template < typename T > V2]S{!p}k  
  struct result_1 Tm^zo Vi  
  { 0+:.9*g=k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @]#+`pZ4A  
} ; ~K],hi^<P  
9e :E% 2  
template < typename T1, typename T2 > Bv@m)$9\+3  
  struct result_2 y$V{yh[:  
  { NI s4v(!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @4B2O"z`  
} ; U w`LWG3T  
+msHQk5#$m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |_2ANWHz  
Q84KU8?d  
template < typename T > W\<#`0tUt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ zmx  
  { X7c*T /  
  return fn(pk(t)); Yhw* `"X  
} khv!\^&DD  
template < typename T1, typename T2 > X-{:.9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o>`/,-!  
  { Sc~kO4  
  return fn(pk(t1, t2)); sqZHk+<%  
} A#  M  
} ; q=1SP@;\6  
MthThsr7  
47K5[R  
一目了然不是么? 4l`gAE$  
最后实现bind \]ODpi 2  
>6DY3\  
hy)RV=X  
template < typename Func, typename aPicker > xf]4!zE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ia_8$>xW+  
  { VYAe !{[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4COf H7Al9  
} YKc{P"'/ |  
I3 x}F$^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %<muVRkB\  
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。 GyPN)!X@.&  
:A{-^qd(  
十一. phoenix !yI)3;$*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -<O:isB   
zuPH3Q={  
for_each(v.begin(), v.end(), KnFbRhu[  
( #EM'=Q%TO  
do_ #129 i2  
[ v/haUPWF\  
  cout << _1 <<   " , " GQZUC\cB  
] J;kbY9e  
.while_( -- _1), jw[`_  
cout << var( " \n " ) O46/[{p+8  
) Elq8WtS  
); 4QVd{  
q%vUEQLBp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N+V-V-PVk  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor H5I#/j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zXCIn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7f$Lb,\y  
5~X%*_[],  
d#tUG~jc  
template < typename Cond, typename Actor > M:SxAo-D2  
class do_while '} kq@  
  { r/T DU[`&  
Cond cd; WE7l[<b  
Actor act; 7@"X~C  
public : XHg %X  
template < typename T > Q}T9NzOH%  
  struct result_1  ~EM];i  
  { -&A[{m<,>  
  typedef int result_type; G9[-|[j^N  
} ; Jr9}'l8  
NE4fQi?3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W*m[t&;  
tVcs r  
template < typename T > mN*P 2 *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X m3t xp#  
  { mC7Y *  
  do Wd}mC<rv1  
    { )pLq^j  
  act(t); >`uSNY"tO  
  } ^hgAgP{{  
  while (cd(t)); 80EY7#r@w  
  return   0 ; $g};u[y  
} #50)DwD  
} ; 8( D}y\  
yBj)#m5!  
K0g:Q*J-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _2Z3?/Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +*DX(v"BH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >cNXB7]E>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -DnK )u\@  
下面就是产生这个functor的类: hrD6r=JT<~  
q': wSu u  
<.B s`P  
template < typename Actor > 8TPm[r]  
class do_while_actor KIFx &A  
  { ]EnaZWyO]  
Actor act; w0!,1 Ry  
public : ]t3"0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2~DPq p[  
0mh8.  
template < typename Cond > F udD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GvOAs-$  
} ; QO.gt*"  
$rEd5W&d!  
jZ!JXmVV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ag6 (  
最后,是那个do_ }6> J   
z)>{O3  
af(JoX*U  
class do_while_invoker e;5Lv9?C8  
  { rk|(BA  
public : b2e  a0  
template < typename Actor > =.hDf<U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1}E@lOc  
  { |q2lTbJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); {UBQ?7.jE  
} Bedjw =B  
} do_; ]P$DAi   
<\g&%c,   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~,68S^nP)H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @t8kN6.  
最后来说说怎么处理break和continue O97bgj]  
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。 })lT fy  
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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