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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >@Vr'kg+V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j"u)/A8*  
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, 6SO7iFS  
6%INNIyAWa  
}Q^a.`h  
*>$)#?t  
  class filler &p4<@k\L  
  { (#iM0{  
public : \\Tp40m+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *`.{K12T  
} ; B]F7t4Y!  
"I FGW4FnL  
$cU/Im`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R,+(JgJ  
Byj~\QMD|  
r K)  
pP,bW~rk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HYmUxheN2  
Hll}8d6[  
Ht^2)~e~:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M #&L@fg!  
c!^}!32j)  
\o)4m[oF  
T5_Cu9>ax  
二. 战前分析 bu&y w~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 X2?_lZ[\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a`iAA1HJ  
1ZFSz{  
"q/M8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jUSr t)o03  
  /* --------------------------------------------- */ >! .9g  
vector < int *> vp( 10 ); %\&dFwb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wx5*!^&j  
/* --------------------------------------------- */ }c5`~ LLK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #zs\Z]3#  
/* --------------------------------------------- */ l8Qi^<i/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y<fXuj|&  
  /* --------------------------------------------- */ g^UWf<xp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S]=Vr%irX  
/* --------------------------------------------- */ 3F!+c 8e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]sAD5<;  
bI(98V,t  
E}&jtMRUt  
}_;!E@  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3~xOO*`o  
1._1, _2是什么? =W*`HV-w  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D~&e.y/gHN  
2._1 = 1是在做什么? &~f_1<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bR,Iq}p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JhIK$Ti  
C P{h+yCj  
4:g:$s|SE[  
三. 动工 %]oLEmn}y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w/6@R 4)p  
hAyPaS#  
{U-EBXV  
Mu%,@?zM^/  
template < typename T > VW`=9T5%@  
class assignment *G41%uz  
  { ,`@|C Z-4A  
T value; ~U+'3.Wo  
public : 0|;=mYa4M  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8:fiO|~%  
template < typename T2 > K.m[S[cy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  U~t(YT  
} ; ]t;5kj/  
]bweQw@i  
TeqsP1{?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q*(o;\s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mwc3@  
{2@96o2}  
_I4sy=tYXK  
Dx'e+Bm  
  class holder dxWw%_Q  
  { 'v  X"l  
public : JvaaBXkS\  
template < typename T > a"aV&t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l:f sZO4  
  { ?s33x#  
  return assignment < T > (t); cyNLeg+O*  
} musxX58%  
} ; Q~_x%KN/`  
}L9j`17  
lej{VcG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0{F.DDiNT  
;xwQzu%M>5  
  static holder _1; {H2i+"cF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (mlc' ]F  
UXHFti/A<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _y UFe&  
而不用手动写一个函数对象。 [=+/  
^&HYnwk  
g"Bv!9*H  
!d(V7`8  
四. 问题分析 eVXbYv=gJ@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 idy:Jei}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .SN]hLV5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T 1=M6iJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X2v'9 x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z?,5v`,t2  
gBu4`M  
五. 问题1:一致性 lV'83  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =w-H )  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aK'r=NU  
;zDc0qpw  
struct holder hgGcUpJy?  
  { mGvP9E"&  
  // vNGvEJ`qn  
  template < typename T > ( Iew%U  
T &   operator ()( const T & r) const 2l?J9c}Wo  
  { pdSyx>rJ  
  return (T & )r; *gVv74;;  
} ez{&Y>n  
} ; =Frr#t!(w0  
y e'5 A   
这样的话assignment也必须相应改动: g\'sGt3O  
2|BE{91  
template < typename Left, typename Right > F1>,^qyG6  
class assignment ^ a:F*<D  
  { kx[8#+P  
Left l; rej[G!  
Right r; t ,$)PV  
public : #SueT"F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WM26-nR  
template < typename T2 > 1~ Nz6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~\P.gSiz  
} ; 1 <+^$QL  
uk,f}Xc  
同时,holder的operator=也需要改动: =xoTH3/,>  
odDt.gQXU  
template < typename T > DxHeZQ"LL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :Kiu*&{  
  { &kvVMn ok  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h 8s*FI  
} 2dfA}i>k  
h%%'{^>~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >nX'RE|F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EcU9Tm`h  
<FE O6YP  
return l(rhs) = r; 71_N9ub@z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 q9Q4F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Rs wR DLl  
<vs.Ucxx  
template < typename Tp > =#fqFL,  
class constant_t kel48B  
  { #'qW?8d}  
  const Tp t; JFfx9%Fq  
public : lxZXz JkqZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dImm},  
template < typename T > &!ZpBR(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b11C3TyQT  
  { v;S JgZK  
  return t; 8J} J;Ga  
} 2 E^P=jU`  
} ; lgl/| ^ Uw  
-IE;5f#e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L6T_&AiL$  
下面就可以修改holder的operator=了 sZc<h]L(g  
Y%3j >_\;  
template < typename T > <d4^gAfs*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *d(Dk*(  
  { ;6?K&}J)-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rgr> ;   
} x)*[>d2yd  
rlD@O~P4  
同时也要修改assignment的operator() Xma0k3;-  
;I>`!|mT  
template < typename T2 > mYCGGwD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \ C Yu;  
现在代码看起来就很一致了。 n):VuOjm  
Ap/WgVw;  
六. 问题2:链式操作 fOfp.`n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FwyPmtBj  
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。 Hogr#Sn2  
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。 |c) #zSv  
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。 ec|IT0;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %Xn)$Ti ~<  
N}\i!YUD  
template < typename T > %uKD cj  
struct result_1 =$MV3]  
  { }U9e#>e x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d<]/,BY'  
} ; !T}`h'  
7r>^_aW  
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: pxgv(:Tw  
;k>{I8L~  
template < typename T > 4_$f "6  
struct   ref AWw:N6\  
  { --FvE|I  
typedef T & reference; yDPek*#^"q  
} ; '?\Hm'8  
template < typename T > xe d$z  
struct   ref < T &> @_;6 L  
  { }+z}vb  
typedef T & reference; @uc%]V<:k  
} ; m|!sY[!  
;kY=}=9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7{6wNc  
fy-( B;  
template < typename T > grZN.zTO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yt?# T #  
  { ,W.O*vCA  
  return l(t) = r(t); Mf?4 `LM  
} -Jb I7Le  
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。 #p^D([k \  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~! @a  
W*P/~U=  
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 ,\VNs'j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3 Tt8#B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k7j;'6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 56fcifXz@  
最后的布局是: >d =k-d  
                Add !+i  
              /   \ {9(N?\S1`a  
            Divide   5 co: W!  
            /   \ E5B:79BGO  
          _1     3 W)KV"A3C  
似乎一切都解决了?不。 8$1<N  
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。 ]1X];x&e  
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。 xSw ^v6!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: Ax&+UxQ0|  
+?%huJYK,  
template < typename Right > W )\~T:Kn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (|W@p\Q  
Right & rt) const GZse8ng  
  { K1Uur>Pk%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1g *4e  
} J 9z\ qTI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0 ~VniF^  
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。 ^*Sb)tu\ W  
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。 j#29L"  
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。 ^27r-0|l^  
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。 ^hU7QxW  
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? RK|C*TCnl  
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: gVO[R6C5C  
F;kNc:X`)  
template < class Action > !iMsTH<  
class picker : public Action >xT8[  
  { leiP/D6s  
public : tv5SQ+AI3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L.>`;`dmY  
  // all the operator overloaded G"wy?  
} ; 0Y{A  
yKi* 8N"e<  
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。 ^dQ#\uy  
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: $P>ci4]t  
60Y&)UR  
template < typename Right > gz8<&*2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;'*"(F=D6  
  { @Kp2l<P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OXI.>9  
} 4\>Cnc{  
O",:0<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M*|x,K=U  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 WJ8i,7  
'RXh E  
template < typename T >   struct picker_maker i&RPY bT{  
  { K^EW*6vB8O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =}F &jl  
} ; sT|8a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IF<pT)  
  { ]JbGP{UiN  
typedef picker < T > result; 9%pq+?u9  
} ; c5pF?kFaD  
&0~E+ 9b  
下面总的结构就有了: Pr9$( 6MX  
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。 = oQ-I  
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。 Y`w+?}(M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _uID3N%  
至此链式操作完美实现。 {U>B\D  
qy"#XbBeV  
V|)3l7IC<  
七. 问题3 (i1 ]+.  
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。 tRFj<yuaq  
]:d`=V\&N  
template < typename T1, typename T2 > [?^,,.Dd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0XQG}  
  { h#a,<B|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Jc95Ki1X  
} ;kDz9Va  
@h$cHZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %N04k8z  
QOB>Tv E  
template < typename T1, typename T2 > h@&& .S`B  
struct result_2 h${+{1](6  
  { 7E 6gXf.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x=(Q$Hl5  
} ; )[i0~o[  
W$=Ad *  
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? 8HDYA$L  
这个差事就留给了holder自己。 ( $A0b  
    }KcvNK (  
1^jGSB.%A  
template < int Order > yHsmX2s  
class holder; ,3=|a|p  
template <> 9KkxUEkW  
class holder < 1 > nkUSd}a`r  
  { EBc_RpC/Z  
public : YBehyx2eK  
template < typename T > *]:gEO  
  struct result_1 4$ya$Y%s%  
  { Js.2R$o =*  
  typedef T & result; ihS;q6ln  
} ; wylbs@  
template < typename T1, typename T2 > `fYICp  
  struct result_2 -{n2^vvF  
  { yPs4S?<s  
  typedef T1 & result; z|E/pm$^  
} ; (e.?). e  
template < typename T > *mwHuGbZed  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d e)7_pCF|  
  { ;/l$&:  
  return (T & )r; _~]~ssn,1  
} 9%T~^V%T7  
template < typename T1, typename T2 > }coSMTMv6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ra2sYH1wr  
  { l+`f\},  
  return (T1 & )r1; <pyLWmO  
} ~$cz`A  
} ; B >2"O  
]zK'aod  
template <> B)>r~v]  
class holder < 2 > : .Y  
  { [;~:',vHQf  
public : qz[qjGdHg  
template < typename T > n@>h"(@i  
  struct result_1 B8_)I.  
  { WZ,}]D  
  typedef T & result; Vz_ac vfk^  
} ; b|jdYJbol&  
template < typename T1, typename T2 > IsP-[0it  
  struct result_2 jd ]$U_U(  
  { >v--R8I*  
  typedef T2 & result; $v5)d J  
} ; #y;TSHx/  
template < typename T > nIc:<w]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X)6}<A  
  { '9d<vW g  
  return (T & )r; [Ume^  
} tjLp;%6e  
template < typename T1, typename T2 > \A "_|Yg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "  ,k(*  
  { YvA@I|..~  
  return (T2 & )r2; ]:H((rk  
} P5;n(E(19  
} ; Q5%$P\  
o^ Z/~N  
B"KDr_,,  
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> >。 dRC RB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wMc/O g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4PdJ  
p=13tQS<  
return l(i, j) = r(i, j); wwmHr!b:6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X~+AaI :~K  
xwvg @  
  return ( int & )i; EY+/ foP  
  return ( int & )j; <7  
最后执行i = j; {p.D E  
可见,参数被正确的选择了。 3QM;K^$  
w2 %u;D%  
fyHFfPEE  
'?$N.lj$d  
/w[B,_ZKTk  
八. 中期总结 "&9L  
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: xbUL./uj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5l_ >QB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (_2Iu%F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +`jI z'+  
ahJ -T@  
TTGk"2 Q'  
AlPk o($E*  
y&A0}>a:d  
oY NIJXln  
九. 简化 }253Q!f  
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。 xvpCOoGsz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [-Xz:  
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: _Fc :<Ym?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =@ SJyW  
  +-*/&|^等 8)KA {gN}  
2. 返回引用。 $RAS pM  
  =,各种复合赋值等 X6h@K</c^:  
3. 返回固定类型。  s*XE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UYw_k\  
4. 原样返回。 *HC[LM  
  operator, yW@0Q:  
5. 返回解引用的类型。 n7EG%q6m+  
  operator*(单目) HLL:nczj  
6. 返回地址。 . W7Z pV  
  operator&(单目) fCMFPhF  
7. 下表访问返回类型。 heizO",8.&  
  operator[] bh Nqj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f52*s#4}  
  operator<<和operator>> Ng Jp2ut  
hwD;1n  
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。 6cQ)*,Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'ptD`)^(  
T> < Vw  
template < typename Left > Q85Y6',  
struct value_return [\_#n5  
  { 'L k& iph  
template < typename T > ( M$2CL  
  struct result_1 n "J+? ~9  
  { !EwL"4pPw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :Qc[>:N  
} ; @3aI7U/I  
%B#(d)T*-  
template < typename T1, typename T2 > <i1.W !%  
  struct result_2  <u=k X  
  { XT "-   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LK>J]p  
} ; u*h+ c8|zI  
} ; >du _/*8:  
\>7hT;Av=G  
hRc.^"q9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )8,)&F  
Sd9%tO9mf  
下面我们来剥离functor中的operator() (>)f#t[9J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7^hwRZJ{  
Y%GIKtP  
return l(t) op r(t) fR^aFT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .dE2,9{Z  
return op l(t) s{Wj&.)M  
return op l(t1, t2) }Ghh%]  
return l(t) op 9im<J'  
return l(t1, t2) op <+r<3ZBA  
return l(t)[r(t)] cUDo}Yu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +k?0C?/T;  
_+0Q Q{'N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: kv8 /UW  
单目: return f(l(t), r(t)); jI%g!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q($.s=&l;  
双目: return f(l(t)); Qzh`x-S  
return f(l(t1, t2)); ;ND)h pD+  
下面就是f的实现,以operator/为例 w(6(Fze  
0hCrEM!8  
struct meta_divide xRiWg/Z~  
  { tqMOh R  
template < typename T1, typename T2 > Z\ 1wEGP7{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uG:xd0X+W  
  { l,w$!FnmR  
  return t1 / t2; 9$iDK$%  
} $%GW~|S\C  
} ; G&DL)ePu]m  
wF\5 X  
这个工作可以让宏来做: QE\t}>  
} N$soaUs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L2WH-XP=  
template < typename T1, typename T2 > \  9{(A-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DtRu&>o_6D  
以后可以直接用 s0/[mAY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Wf>P[6  
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 O\z]1`i*o  
(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。。。) wU $j/~L  
2<X.kM?N{B  
?z/ )Hkw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %9HL "  
<q<kqy5s-R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,bU 8S\8  
class unary_op : public Rettype h+"UK=  
  { c&]nAn(  
    Left l; ch-.+p3  
public : qVe&nXo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MEled:i  
o 00(\ -eb  
template < typename T > R>CIEL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 84|oqwZO  
      { 3mCf>qj73  
      return FuncType::execute(l(t)); VKtZyhK"h  
    } .^o3  
&?wNL@n  
    template < typename T1, typename T2 > ] l@Mo7|w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'G|M_ e  
      { BJ$\Mb##3@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r,FPTf  
    } ji] H|  
} ; XqxmvN  
[>#@?@x`P  
l+!eC lM%  
同样还可以申明一个binary_op fk)5TPc^  
EW}7T3g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  tOEY|  
class binary_op : public Rettype fvH4<c5x  
  { \])-Bp ,  
    Left l; ob(S/t  
Right r; lBN1OL[N  
public : \YN(rD-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WA1h|:Z  
w15Qqh lK  
template < typename T > UifuRmn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $sa5aUg }  
      { R{R'byre  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); piPx8jT`F  
    } }s>.Fh  
Fr{}~fRW<  
    template < typename T1, typename T2 > 7{fOo%(7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const POl_chq  
      { g)/#gyT4Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G-#]|)  
    } 2]i>kV/,0  
} ; :u4q.^&!e  
a"Q>K7K  
)u67=0s2i+  
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 $(A LxC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gfU@`A_N"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $6Az\Iu *  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S`?L\R.:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6U!zc]>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^U@-Dp,k+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E,EpzB$_dj  
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) 873'=m&  
下面是修改过的unary_op tY>_ +)oi  
g6V>_|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x } X1 O)  
class unary_op VQe@H8>3  
  { 3l?-H|T  
Left l; A KjCm*K(q  
  YuVg/ '=  
public : ^.:dT?@R  
?K9zTas@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l NhX)D^t  
079mn/8;  
template < typename T > "eOFp\vPr  
  struct result_1 G~$[(Fhk  
  { TLWU7aj&!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IJzPWs5W:  
} ; >^|( AzS  
Dc;zgLLL  
template < typename T1, typename T2 > _ giZ'&l!  
  struct result_2 WJJwhr  
  { L2P#5B!S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *s[bq;$  
} ; 3^x C=++  
66jL2XU<  
template < typename T1, typename T2 > HgfeSH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *<rBV`AP  
  { n `Ry!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UX!)\5-  
} zmdu\:_X9  
Hs>|-iDs(  
template < typename T > 9 %MHIY5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S#g=;hD  
  { g]a5%8*{  
  return OpClass::execute(lt(t)); iF!r}fUU6  
} x=jS=3$8  
^`< %Pk  
} ; XaH%i~}3  
%*Aq%,.={  
+GDT@,/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }p$@.+  
好啦,现在才真正完美了。 |o0?u:  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,LpGE>s  
P S [ifC  
template < typename Right > s?-J`k~q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 25m6/Y  
  { ,{rm<M.)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B$)&;Q  
} B!iz=+RNC1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ) HPe}(ypt  
Y-vLEIX=  
R[Y{pT,AY  
L-V+`![{  
ZL{\M|@jz  
十. bind JS{trqc1d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .*acw  
先来分析一下一段例子 8&2W^f5  
EKTn$k=  
z:a%kZQ!0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XZ1oV?Z4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IP3%'2}-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uFH ]w] X  
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。 r)Dln5F  
我们来写个简单的。 ImZ!8#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NL7CeHs5  
对于函数对象类的版本: _Vl22'wl  
WY3D.z-</  
template < typename Func > yWkg4  
struct functor_trait mO|YX/>  
  { lf?dTPrD  
typedef typename Func::result_type result_type; OqNtTk+  
} ; //W7$DYEG  
对于无参数函数的版本: 1GA$nFBVC  
F9\T <  
template < typename Ret > ;(1Xb   
struct functor_trait < Ret ( * )() > fO'"UI  
  { PW)Gd +y  
typedef Ret result_type; +`D,7"{Eu  
} ; . v L4@_  
对于单参数函数的版本: R-\a3q  
FvTc{"w /  
template < typename Ret, typename V1 > W!.vP~>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x.ZW%P1  
  { LH_rc  
typedef Ret result_type; +#Q\;; FNP  
} ; X6`F<H`  
对于双参数函数的版本: &Bfgvws;  
l*(Ml= O{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AIK99  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "z/)> ?Wn  
  { $~s|%>@  
typedef Ret result_type; h:qt?$]J  
} ; %hM8px4d  
等等。。。 xLp<G(;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -Nn@c|fz  
ZQV,gIFys  
template < typename Func > 'Bc{N^  
struct func_return %D9,Femt  
  { o:x,zfW  
template < typename T > WVa#nU^  
  struct result_1 |?=a84n1l  
  { _RI!Z   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 07FS|>DM'Z  
} ; C 7e  
|:jka  
template < typename T1, typename T2 > Rx\.x? &  
  struct result_2 XoZPz  
  { GiH<6<=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5&QDZnsl  
} ; (^)" qs B  
} ; v vvH5NRm  
~8#Ku,vEy  
_/(7:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wEu"X  
vSf ?o\O  
template < typename Func, typename aPicker > _5%NG 3c  
class binder_1 F4T}HY>nZ  
  { w4UaWT1J  
Func fn; U|2*.''+Q  
aPicker pk; %; 0l1X  
public : I]dt1iXu_{  
 I0v$3BQ4  
template < typename T > iT;~0XU7F  
  struct result_1 [@RJ2q$  
  { N~/D| ?P~2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NrTK+6 z  
} ; e_iXR#bZc  
yi-S^  
template < typename T1, typename T2 > ZM$}Xy\9  
  struct result_2 FR%u1fi  
  { PRo;NE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A"$UU6Z4  
} ; Aqp$JM >  
FdZG%N>Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :p6.v>s8  
bm Hl\?  
template < typename T > f:)%+)U<Xm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h9J%NH  
  { Ny oRp  
  return fn(pk(t)); F9Y/Z5 Ea  
} h%0hryGB  
template < typename T1, typename T2 > p l.D h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cI g|sn  
  { q)Uh_l.Cj  
  return fn(pk(t1, t2)); =%UX"K`  
} ~ R:=zGDV  
} ; qDzd_E@aR  
W\W|v?r  
B)1.CHV%<  
一目了然不是么? ag~4m5n*~  
最后实现bind K$K6,54y  
&1k2J   
Pn;Tg7oz  
template < typename Func, typename aPicker > nWd]P\a'V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ry+Ax4#+(y  
  { Ie14`'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hrt ]Qn&  
} Cc7YjsRW  
JC[G5$E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sp VE'"^  
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。 &q?A)R  
liuF;*  
十一. phoenix >gqd y*Bg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %%=PpKYtSD  
AlQE;4yX  
for_each(v.begin(), v.end(), $u`v k|\R  
( R"0fZENTG  
do_ 9*"Ae0ok1  
[ YH%aPsi  
  cout << _1 <<   " , " Mr8r(LGY  
] G{8>  
.while_( -- _1), 8D[,z 7n  
cout << var( " \n " ) 4kZ9]5#.  
) X9lh@`3  
); fT&>L  
k~<b~VcU  
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: /M.@dW7 w  
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 p%_m!   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ul41R Ny)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f-!A4eKe  
$Bd13%>)  
?uq7K"B  
template < typename Cond, typename Actor > @H?_x/qBT  
class do_while q')MKR*  
  { 6tKm'`^z4  
Cond cd; ATdK)gG  
Actor act; 0A7 qO1%xw  
public : 0d%p<c  
template < typename T > tk"+PTGJT  
  struct result_1 4IW7^Pq`P  
  { }E}b/ulg1  
  typedef int result_type; pu"`*NL  
} ; ~PoBvHi  
[J6*Q9B<V&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y].vll8R  
D m|_;iO,  
template < typename T > %S2^i3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /%fa_+,|-  
  { 0%9Nf!j  
  do mM&*_#( 6  
    { _B5t)7I  
  act(t); AxXFzMW  
  } : Y{aa1  
  while (cd(t)); D~< 3  
  return   0 ; d_0r  
} <}^W9 >u<  
} ; C#y[UM5\k;  
ikSm;.  
E903T''s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S @EkrC\4n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {APsi7HYBr  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m _0D^e7#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v0ng M)^q  
下面就是产生这个functor的类: b0~AN#Es  
~m]sJpW<"  
E27N1J+1  
template < typename Actor > ;U +;NsCH  
class do_while_actor yWs_Z6b  
  { ~"Pu6-\VT  
Actor act; `@Q%}J  
public : ~B NLzt3%O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?Q~6\xA  
!_EaF`oh(  
template < typename Cond > Mbt}G|;8H7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I1H} 5 bf3  
} ; XYKWOrkQqa  
X>n\@rTo  
B"-gK20vY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Whf7J'  
最后,是那个do_ GS%i<HQ3  
,@_$acm  
suh@  
class do_while_invoker n.[0#Ur&}  
  { +&W%]KEh  
public :  M>mk=-l  
template < typename Actor > a:PS}_.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kp4*|$]  
  { X[frL)k]  
  return do_while_actor < Actor > (act); uc% &g  
} f PoC yl  
} do_; 0/8rYBV  
kKFSCl/g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6AZJ,Q\E@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]7QRelMiz+  
最后来说说怎么处理break和continue B%v2)+?@  
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。 X(-e-:B4;  
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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