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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lr*PbjQDIY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bj \ x  
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, Z!|r>  
N^oP,^+U  
HLPRTta.  
%pjeA[-m#  
  class filler jH<Sf: Y(  
  { SEzjc ~@3  
public : ,ESli/6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f]%S FQ+  
} ; *'8q?R?7g  
gtMR/P:S  
Fik ;hB  
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: "0;WYw?  
7:vl -ZW  
X(BxC<!D.  
nN<,rN{ :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IWq\M,P  
i&6U5Va,G  
vPYHM2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %4!^AA%  
#*CMf.OCh  
^ei[1 #  
S5>ztK.e  
二. 战前分析 sd%)g<t  
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。 X+A@//,7  
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 8h=m()Eu  
oZY|o0/9  
Ss 5@n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); = >TU  
  /* --------------------------------------------- */ \[[xyd  
vector < int *> vp( 10 ); 0g: q%P0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }1 qQ7}v  
/* --------------------------------------------- */ (nB[aM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tb~E.Lm\  
/* --------------------------------------------- */ v4|TQ8!wR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $nmt&lm  
  /* --------------------------------------------- */ +jB;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _w?!Mu  
/* --------------------------------------------- */ bv]SR_Tiq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nrev!h  
^ fC2o%3^  
zKJQel5  
<CO_JWD  
看了之后,我们可以思考一些问题: l59\Lo:  
1._1, _2是什么? Psx"[2iZm  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 NCi~. I  
2._1 = 1是在做什么? >&+V[srfD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [UzacXt  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B6IKD  
nm<VcCc  
AzJ;E tR  
三. 动工 gkxHfm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *l =f=  
\f4rA?+f  
4bL *7bA  
*\'t$se+  
template < typename T > T$u'+* Xx  
class assignment xf;>o$oN0P  
  { kI(3Pf ].  
T value; T<Xw[PEnP  
public : 1K/ :  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1HNP@9ga  
template < typename T2 > F!hjtIkPj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #3_g8ni5X  
} ; 9VTAs:0D=  
EQ^]W-gN  
s/hWhaS<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l+2NA4s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P]^OSPRg  
!Q~>)$Cf^  
b6k_u9m^E  
@R`6j S_gK  
  class holder |0}Xb|+  
  { )_C>hWvo_  
public : 7P(o!%H  
template < typename T > oS%(~])\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ldp9+7n~  
  { y[l{ UBue:  
  return assignment < T > (t); +jF |8  
}  G-1qxK  
} ; ?q4`&";{3  
#Swc>jYc  
0!YVRit\N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Hl%Og$q3  
Xux[  
  static holder _1; |(W wh$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *V:U\G  
iB W:t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XZk%5t|t  
而不用手动写一个函数对象。 c.LRS$o/j  
/dg?6XT/  
Rkk`+0K7$J  
\PT!mbB?  
四. 问题分析 g)Hsd0  
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。 .?3ro Q  
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。 x*F- d2D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4rL`||  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /q>ExXsEC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bf.+Ewb(  
,8Q0AkG  
五. 问题1:一致性 QChWy`x  
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?| +~G:z|k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (@*|[wN  
p<dw  C"z  
struct holder =/a`X[9vI  
  { b*S,8vE]  
  // ,{:qbt  
  template < typename T > eSObOG/  
T &   operator ()( const T & r) const ^,=}'H]  
  { ~28{BY  
  return (T & )r; [>GblL  
} ]aMDx>OE  
} ; Jgr;'U$  
f eB ?  
这样的话assignment也必须相应改动: 3C!|!N1Hn  
mIG>`7`7N  
template < typename Left, typename Right > um$U3'0e  
class assignment <Tgubv+J  
  { 1&e8vVN  
Left l; ]!S#[Wt {k  
Right r; }03?eWk/y  
public : <!G /&T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sdCG}..`  
template < typename T2 > V}<<?_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fFbJE]jW  
} ; P]}:E+E<.I  
11QZ- ^  
同时,holder的operator=也需要改动: j^b &Q  
L T`T~|pz  
template < typename T > 9HN&M*}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :tFc Pc'  
  { yO8@.-jb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J| &aqY  
} -,/6 Wn'j  
# {k$Fk  
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。 Gl{'a1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o92BGqA>&  
}T}c%p  
return l(rhs) = r; {-7ovH?  
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。 8Wtr,%82  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fl4@5AVY  
R=Lkf  
template < typename Tp > |QbCFihn  
class constant_t l8+1{6xP  
  { pK{G2]OK{U  
  const Tp t; d <ES  
public : ) xV>Va8)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [8tpU&J  
template < typename T > >(n /  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ho^c#>81  
  { `r=^{Y  
  return t; 4?(=?0/[  
} (K6vXq.;\\  
} ; A6_ER&9$>N  
|I"&Z+m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J Z@sk2  
下面就可以修改holder的operator=了 Su,<idS  
|,n(9Ix  
template < typename T > ^oDs*F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4$2HO `@uN  
  { T^d<vH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  K\ pZ  
} h^IizrqU  
; 1?L  
同时也要修改assignment的operator() Tp~Qg{%Og  
4s>L]! W$8  
template < typename T2 > *}HDq(/>w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j1Sjw6}GCH  
现在代码看起来就很一致了。 w"M!**bP  
4M>]0%3.D  
六. 问题2:链式操作 'dQGb-<_<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $i8oLSRV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 It3@ Cd>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d\A7}_r*x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~Odclrs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P%[ { 'u  
VWXyN  
template < typename T > }|=Fnyj  
struct result_1 K43`$  
  { S9b=?? M)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7PfNPz<4+  
} ; a&mL Dh/  
[UdJ(cGf  
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: A;/,</  
H,/ =<Th;i  
template < typename T > `7`` 1TL  
struct   ref _q-k1$ o$  
  { %ID48_>*  
typedef T & reference; )99^58my  
} ; 's"aPqF?  
template < typename T > ed/ "O gA  
struct   ref < T &> T 9}dgf  
  { f0g_Gn $  
typedef T & reference; DvI^3iG8  
} ; <Z1m9O "sy  
N-p||u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6I]{cm   
}ew )QHd  
template < typename T > ,*L3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _!vuDv%  
  { 9j;!4AJ1t  
  return l(t) = r(t); 4 ;6,h6a  
} X"f]  
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。 vvG*DGL)qL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Kx;la  
SrMfd7H8f  
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 #; P-*P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >^@~}]L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zwtz )ZII  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HR'F  
最后的布局是: 6_w~#86=  
                Add UY\E uA9  
              /   \ +OI nf_O  
            Divide   5 o|s|Wm x>u  
            /   \ 8RZqoQDH  
          _1     3 &$pQ Jf  
似乎一切都解决了?不。 ?|hYtV  
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。 \3 rgwbF  
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。 oSR;Im<2  
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: PMj!T \B|  
$U^ Ms!'L  
template < typename Right > JAmpU^(C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  </Dv?  
Right & rt) const )h%tEY$AJ  
  { Lp{uA4:=K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !|,djo!N  
} )Ee`11  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =@;\9j  
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。 @# p{,L  
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。 c5eimA%`  
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。 UQT=URS  
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。 Og2w] B[  
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? B1U7z1<  
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: ~MK%^5y?  
kKVNE h Tp  
template < class Action > I^``x+a  
class picker : public Action E@@XWU21;N  
  { )*BG-nM u  
public : ^{O1+7d[.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EBUCG"e  
  // all the operator overloaded FbD9G6h5  
} ; lxLEYDGFS  
t8#u}u  
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。 +=L^h9F  
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: EHq?yj;  
,V+,3TT  
template < typename Right > RDu{U(!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s%l^zA(  
  { 6l(HD([_p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0ol*!@?  
} $r(9'm}W  
~Y7:08  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~2 J!I^ J  
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。 Y c>.P  
5mI}IS|@  
template < typename T >   struct picker_maker 5&Le?-/\  
  { >Cglhsb:N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fau24-g  
} ; @aWd0e]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8SO(pw9  
  { FlLk.+!t  
typedef picker < T > result; vSJ# }&  
} ; 5k<0>6;XH  
2Ni {fC?  
下面总的结构就有了: CGZ3-OW@E  
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。 z dUSmb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p,S/-ph  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ? wZ`U Oi  
至此链式操作完美实现。 7MwS[N%#  
qZh}gu*>  
PCiwQ4~  
七. 问题3 *)qxrBc0  
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。 \ UiITP<  
rIAbr5CG  
template < typename T1, typename T2 > ks(BS k4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1xb1?/n1#  
  { X:OUu;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N?mQ50o~C  
} }m.45n/  
GsNZr=;C  
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: .vtV2lq  
/qPhptV  
template < typename T1, typename T2 > mq oB]H,  
struct result_2 nW_cjYS%  
  { \2y [Hy?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LVBE+{P\5?  
} ; T5+9#  
w@hbY:Z9z  
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? K\^S>dV  
这个差事就留给了holder自己。 j4]y(AA  
    Q;eY]l8  
63pd W/\j  
template < int Order > p2(Z(V7*  
class holder; L<ET"&b;4  
template <> a/lTQj]A  
class holder < 1 > %bgUU|CdA  
  { Kr@6m80E5  
public : eIt<da<G?  
template < typename T > 7E\k97#G  
  struct result_1 2X@"#wIg  
  { t/(rB}  
  typedef T & result; R2f^dt^  
} ; sH+ 90|?  
template < typename T1, typename T2 > (cm8x  
  struct result_2 EVDcj,b"^  
  { V%[34G  
  typedef T1 & result; 'DtC=  
} ; 9 kLA57  
template < typename T > }<=_&n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "<yJ<lS&>  
  { klx28/]  
  return (T & )r; 7Nlk:f)*-  
} irKM?#h  
template < typename T1, typename T2 > 9qX)FB@'i;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XWq@47FR  
  { j4}Q  
  return (T1 & )r1; T3h1eU  
} z--Y  
} ; 4>(rskl_  
IQQ QB  
template <> $9?<mP2-*  
class holder < 2 > i&\ c DQ 3  
  { Nh"U~zlh  
public : g0:{{w  
template < typename T > zx;~sUR;  
  struct result_1 U,7}VdO  
  { jUd)|v+t  
  typedef T & result; &r1]A&  
} ; QeG3X+  
template < typename T1, typename T2 > ?OVje9  
  struct result_2 Gm-V/[29R  
  { X \qG WpN%  
  typedef T2 & result; 8 Cw3b\ne  
} ; <j:@ iP  
template < typename T > [Lq9lw&   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;={3H_{3  
  { ].Xh=7&2{  
  return (T & )r; 1EA#c>I$  
} d VyT`  
template < typename T1, typename T2 > 3U%kf<m=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U}DLzn|w  
  { J(w 3A)(  
  return (T2 & )r2; 2$FH+wuW  
} t"jiLOQ[6  
} ; D4$2'h  
/o9 0O&  
l;}3J3/qq]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W}@IUCRs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q@vqhE4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sq;3qbz  
>Et~h65d5  
return l(i, j) = r(i, j); LpN3cy>U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;Pe=cc"@  
|G/W S0  
  return ( int & )i; 2ae"Sd!-2  
  return ( int & )j; <"{VVyK  
最后执行i = j; }mpFo 2  
可见,参数被正确的选择了。 ~,.'#=V  
) (0=w4  
D qHJ *x4  
aATNeAR  
C!)ZRuRv  
八. 中期总结 OxN[w|2\4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: a] 7nK+N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <."KejXg-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kO4'|<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y-lTPR<Eq  
G%viWWTY  
( @V_47o  
|!{ Y:f;  
q1Mt5O}  
*auT_*  
九. 简化 (#8B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z0@BBXQ`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;.=]Ar}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: n 0g8B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7M Qh,J!"  
  +-*/&|^等 &z@}9U*6b  
2. 返回引用。 I>{o]^xw-D  
  =,各种复合赋值等 U7HfDDh  
3. 返回固定类型。 +QP(ATdM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oSIP{lfp2Q  
4. 原样返回。 EVP{7}K1  
  operator, "r1 !hfIYf  
5. 返回解引用的类型。 2}15FXgN  
  operator*(单目) g{CU1c)B  
6. 返回地址。 ~ +h4i'  
  operator&(单目) G|u)eW  
7. 下表访问返回类型。 [9G=x[  
  operator[] "RgP!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AkCy C1  
  operator<<和operator>> a(X V~o  
c#TV2@   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U9jdb9 |  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {.ypZ8JU  
(__$YQ-  
template < typename Left > {vdY(  
struct value_return \ &47u1B  
  { aJ}hlM>  
template < typename T > oU se~  
  struct result_1 )!~,xl^j{}  
  { Nxna H!wS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WyRSy-{U(}  
} ; H!'4A&  
F}=_"IkZ  
template < typename T1, typename T2 > F)4I70vG  
  struct result_2 L7R!,  
  { 'KDt%?24  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3aU5rbi|B  
} ; t~ <HFY*w  
} ; ) ]DqK<-  
-[}Aka,f!  
d0R;|p''Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bM.$D-?dF*  
oW^>J-  
下面我们来剥离functor中的operator() [5tvdW6Z &  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "!CVm{7[  
p=3t!3  
return l(t) op r(t) HJBGxy w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N3N~z1x0h  
return op l(t) ZMLN ;.{Na  
return op l(t1, t2) ix$ ^1(  
return l(t) op #<X4RJ  
return l(t1, t2) op 'T$Cw\F&  
return l(t)[r(t)] T?RN} @D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -xbs'[  
cQ'x]u_  
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: <v/aquLN  
单目: return f(l(t), r(t)); %|D) U>o{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -}PE(c1%?q  
双目: return f(l(t)); JY@bD:  
return f(l(t1, t2)); vG7Mk8mIr  
下面就是f的实现,以operator/为例 1rs.  
:!hO9ho  
struct meta_divide g rCQ#3K*?  
  { ~`="tzr:  
template < typename T1, typename T2 > ;K~=? k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {~w(pAx  
  { h(R7y@mp\0  
  return t1 / t2; V'tR \b  
} Zb2PFwcy  
} ; % 8wBZ~1-  
$-u c#57  
这个工作可以让宏来做: %|ClYr  
'IFA>}e7W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _`gkYu3R+  
template < typename T1, typename T2 > \ )B+R|PZ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ("F$r$9S  
以后可以直接用 -2!S>P Zs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :J_UXtx  
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 #Hz9@H  
(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。。。) 'CSjj@3X  
v*0J6<  
m5&Ht (I%n  
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+GRTwj  
> ;#Y0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H-nhq-fut  
class unary_op : public Rettype a6cU<(WDeh  
  { .dVV# H  
    Left l; g],]l'7H  
public : $STGH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cJbv,RV<  
tQRbNY#}Z  
template < typename T > GyMN;|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /W`CqJk-*.  
      { ,X1M!'  
      return FuncType::execute(l(t)); (X-( WMsqQ  
    } ]f?r@U'AS|  
7 )[2Ud8  
    template < typename T1, typename T2 > uF1 4;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q,<l3rIn  
      { 6 rj iZ%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }st~$JsV1  
    } I\1"E y  
} ; 9C2pGfEbn}  
M$Ui=GGq  
"U"fsAc#  
同样还可以申明一个binary_op 0^\H$An*k  
e$P^},0/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j,;f#+O`g  
class binary_op : public Rettype SXYwhID=  
  { &WLN   
    Left l; R9^vAS4t[O  
Right r; H\n6t-l  
public : wr:W}Z@pL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H ?9Bo!  
;dMr2y`6  
template < typename T > jA;b2A]G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ezbk@no  
      { -,YI>!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -^yc<%U  
    } fZr{x$]N0  
a%BC{XX  
    template < typename T1, typename T2 > /3k[3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m1j Eky(  
      { 7Hv 6>z#m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2bLc57j{`9  
    } `7y3C\zyQ  
} ; ;di .U,  
A'7Y{oPHX  
$H.U ~  
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 WRkuPj2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W( sit;O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $*$4DG1gaR  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 VyN F)$'T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }Hg\ tj}i  
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。。。 f/Y7@y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "PElQBLP:  
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) 0sKo NzE  
下面是修改过的unary_op [ ^\{>m7  
dc4XX5Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aM1WC 'c&)  
class unary_op Qj1%'wWG  
  { Lg,ObVt!  
Left l; 0PFC %x  
  D4(73  
public : #K@!jh)y^  
L gX2KU"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8YE4ln  
YU 0pWM  
template < typename T > ^`dMjeF  
  struct result_1 *oIIcE4g7  
  { W ^Fkjqpv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fV7 k{dR  
} ; 2?Ryk`2i)  
p=eSJ*  
template < typename T1, typename T2 > "k  
  struct result_2 ;nbEV2Y<  
  { e@vZg8Ie  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |}e"6e%  
} ; uEr.LCAS  
R\n@q_!`X  
template < typename T1, typename T2 >  PBW_9&d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6tP!(  
  { n} !')r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ow 6\j:$?  
}  -L2 +4  
(QqeMG,Y  
template < typename T > J0e^v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :N^B54o%6  
  { pX3El$p  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5N6R%2,A  
} Z ]ZUK  
^-s7>F`jx  
} ; AVU'rsXA  
rk&oKd_&i  
;sf'"UnL  
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 rGt]YG#C  
好啦,现在才真正完美了。 ak3WER|f#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1 YtY=  
-V@ST9`  
template < typename Right > ^i WGGnGS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bzZdj6>kX  
  { xOg|<Nnl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *kF/yN  
} i>G:*?a  
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。 rk ,64(  
V_v+i c^  
wod{C!  
>.C$2bW<L  
r z@%rOWV  
十. bind v [x 5@$  
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。 #3?"#),q  
先来分析一下一段例子 Ue,eEer  
23p.g5hJi  
e*( _Cvxp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =yqg,w&Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jamai8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  }l]r-  
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。 HP3%CB  
我们来写个简单的。 <>-gQ9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M_75bU  
对于函数对象类的版本: Ud>hDOJ3  
kIt1kw  
template < typename Func > PiR`4Tu  
struct functor_trait tC f@v'1t  
  { 7|"G 3ck  
typedef typename Func::result_type result_type; aa!1w93?i  
} ; b^8"EBo  
对于无参数函数的版本: V)`Q0}  
+&_n[;   
template < typename Ret > _ J"J[$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > biffBC:q  
  { ahM? ;p  
typedef Ret result_type; >i61+uzEd+  
} ; 55>+%@$,a  
对于单参数函数的版本: c No)LF  
Pff-eT+~m  
template < typename Ret, typename V1 > .&^M Z8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FuBUg _h  
  { m]=G73jzO  
typedef Ret result_type; .:;q8FL/  
} ; iHo0:J~  
对于双参数函数的版本: n1+J{EPH  
)5;|mV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E*9W'e~=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =`gFwH<   
  { KHaYb5(a[  
typedef Ret result_type; u8y('\(  
} ; 2@ZuH^qhk  
等等。。。 CFY4PuI"!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a[lx&CHgI  
_@|_`5W  
template < typename Func > E/ku VZX  
struct func_return j z&=8  
  { &hhxp1B  
template < typename T > Rg~[X5  
  struct result_1 WPu%{/ [  
  { z5[Qh<M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5M3)7  
} ; i2Gh!5]f  
H{d/%}7[v  
template < typename T1, typename T2 > U.W Mu%  
  struct result_2 k}{K7,DM  
  { DB] ]6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d k|X&)xTJ  
} ; [vCZD8"Y8  
} ; U:IeMf-;  
I)G.tJZ e  
3_ =:^Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +n8,=}  
O}Do4>02  
template < typename Func, typename aPicker > KR4RIJZ_t  
class binder_1 @|~D?&<\  
  { ]b&qC (  
Func fn; e=Kr>~q=  
aPicker pk; cXOb=  
public : yucbEDO.  
_Q\u-VN*hv  
template < typename T > BQ~&gy{  
  struct result_1 v{U1B  
  { w{ x=e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  YwB\kN  
} ; t4iV[xl3F  
RveMz$Yy  
template < typename T1, typename T2 > 04z2gAo  
  struct result_2 v[?eL0Z  
  { *_yp]z"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h"Q&E'0d  
} ; S#7.y~e\  
SRk-3:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X_I.f6v{  
akA C^:F  
template < typename T > &$NVEmW-J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AyZBH &}RZ  
  { ~48mCD  
  return fn(pk(t)); TqMy">>  
} 4dvuw{NZ  
template < typename T1, typename T2 > O7I|<H/gVE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F (:] lM|  
  { rwdj  
  return fn(pk(t1, t2)); D'Sdz\:4  
} #EU x1II  
} ; ,b8B)VZ?  
b;sjw5cm_  
v~HfA)#JK  
一目了然不是么? -U_<:  
最后实现bind YJrZ  
t) ~v5vr  
E|^~R}z)  
template < typename Func, typename aPicker > 1 Xu^pc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %(wa~:m+S-  
  { qdVExO&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v~>4c<eG  
} &+t,fwlM  
>@d=\Kyu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *gzX=*;x+?  
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。 7":0CU% %  
I"+;L4o`  
十一. phoenix <%rG*vzi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^k?Ig.m  
=2[cpF]  
for_each(v.begin(), v.end(), >U$,/_uMNW  
( Lv ,Ls  
do_ (@?PN+68|  
[ N;\by<snN  
  cout << _1 <<   " , " @7';bfsix  
] fM)RO7  
.while_( -- _1), "n@=.x  
cout << var( " \n " ) mYzq[p_|j  
) -xf=dzm)  
); G%K<YyAP  
(UTt_ry g  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `ja**re  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor XA:v:JFS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fXYg %  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 52#@.Qa  
s&$Zgf6Z  
aOj5b>>  
template < typename Cond, typename Actor > X"{s"Mc0G  
class do_while l4d2 i;4BK  
  { u37@9  
Cond cd; =jmn  
Actor act; ghiFI<)VY  
public : wLC|mByq  
template < typename T > A`Bg"k:D  
  struct result_1 S<LHNZu|^A  
  { '?k*wEu  
  typedef int result_type;  B9^@]  
} ; Jj'~\j  
*(x`cf;k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l+Tw#2s$  
HtIM8z#/  
template < typename T > ~>ACMO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (byFr9z  
  { '5eW"HGU]`  
  do G?d28p',.  
    { z6R<*$4  
  act(t); *Ta*0Fr=9|  
  } h^bbU.  
  while (cd(t)); Ydu=J g5u7  
  return   0 ; Qp${/  
} sEL[d2oO  
} ; W$P)fPU'  
e p;_'  
C;;dCsiV5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TP oP%Yj"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 70m}+R(`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y_8 8I:O  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -q\1Tlc]3  
下面就是产生这个functor的类: BaTE59W  
NQ%lwE~  
qMz0R\4  
template < typename Actor > jQ_j#_Vle  
class do_while_actor dd>stp   
  { :\48=>  
Actor act; !K1[o'o#  
public : #G^?4Z a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r/fLm8+  
[HK[{M =v=  
template < typename Cond > m ^Btr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UMw1&"0:  
} ; ? S>"yAoe  
%Sfew/"R0  
hHdH#-O:4"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h4S,(*V$!  
最后,是那个do_ j#0@%d  
&B7X LO[  
uQ{ &x6.1  
class do_while_invoker 2rf-pdOvG  
  { D'#Wc#b  
public : 5+'1 :Sa(i  
template < typename Actor > Rg,pC.7;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +=^10D  
  { a4L8MgF&$-  
  return do_while_actor < Actor > (act); N'!a{rF  
} ~(%nnG6x  
} do_; aDTNr/I  
3xh~xE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d?*=<w!A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \:\rkc9LI  
最后来说说怎么处理break和continue sUcx;<|BC  
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。 -D0kp~AO4N  
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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