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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 44!bwXz8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [xHK^JP 8F  
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, .^/OL}/~<  
ss*dM.b  
STO6cNi  
T3\Q<  
  class filler @hk~8y]rz  
  { #fQStO  
public : 8kk$:8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J:t1W=lJ3  
} ; 1|2X0Xm{  
(i {  
xR$xAcoSB  
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: ZZ.GpB.  
%0L 9)-R  
 $///N+B  
f)>=.sp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }z}oVc  
W}Z'zU?[  
 0N md*r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f"z96{zo  
@X|CubJ  
%|UCs8EFm  
leiP/D6s  
二. 战前分析 < }G7#xg  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `w2hJP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0Y{A  
[^#6.xH  
 IS!sJc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); moh7:g  
  /* --------------------------------------------- */ Nb-;D)W;B  
vector < int *> vp( 10 ); 1I_(!F{Ho  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (Ori].{C.J  
/* --------------------------------------------- */ kA fkQy(~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  IG 6yt  
/* --------------------------------------------- */ q45Hmz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h60*=+vdJ  
  /* --------------------------------------------- */ S_WYU&8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Mc9%s$MT  
/* --------------------------------------------- */ c{z QX0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >a[)F  
+Ibcc8Qud  
L9"V$MO  
5Osx__6$t  
看了之后,我们可以思考一些问题: -|T.APxB  
1._1, _2是什么? SO9j/  
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。 tQF,E&Jo8  
2._1 = 1是在做什么? }PD? x4  
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。 h>9GfF3  
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。 }5\F<b^@Y  
(z#qkKL{^  
y^?7de}  
三. 动工 >k5nU^|B1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,F]Y,"x:  
YP/BX52 v  
# 2s$dI  
K08xiMjl  
template < typename T > voEg[Gg4%I  
class assignment ng"R[/)In  
  { xM'bb5  
T value; ;kDz9Va  
public : 8A#qbBD  
assignment( const T & v) : value(v) {} |#>\GU=!  
template < typename T2 > QOB>Tv E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h@&& .S`B  
} ; h${+{1](6  
7E 6gXf.  
x=(Q$Hl5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'gI q_t|^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment To.CY^M  
"k[-eFz/@M  
. _Bejh  
E9i M-Lw  
  class holder 1YL6:5n  
  { Yxp.`  
public : QX-%<@  
template < typename T > ?#da4W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {1Z8cV   
  { LB1LQ 0M  
  return assignment < T > (t); hOG9  
} [@(M%  
} ; YBehyx2eK  
*]:gEO  
4$ya$Y%s%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Js.2R$o =*  
 Y[#EFM  
  static holder _1; wylbs@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qj/ pd 7\  
?RNm8,M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ge %ytrst  
而不用手动写一个函数对象。 /}t>o* x  
p~Di\AQ/  
&@NTedg!  
aNs~Uad1U  
四. 问题分析 }8`W%_Yk  
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。 4>x]v!d  
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。 hH_&42E6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >$Sc}a3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |*W_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2:3-mWE  
TrD2:N}dI  
五. 问题1:一致性 Y">m g=B  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]zK'aod  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B)>r~v]  
cAnL,?_v  
struct holder 4LO4SYW7  
  { YW9r'{(D(I  
  // )lh48Ag0t;  
  template < typename T > iYJ:P  
T &   operator ()( const T & r) const 5G  @  
  { sF-{ (  
  return (T & )r; P&I%!'<   
} A@M%}h  
} ; 4j+FDc`  
_sLSl; /t  
这样的话assignment也必须相应改动: JWQd/  
5yBaxw`  
template < typename Left, typename Right > j=c=Pe"?u  
class assignment 7m='-_w)?w  
  { "pUqYMB2i  
Left l; xgeDfpF'  
Right r; 4u0\|e@a  
public : d^b(Uo=$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z 3((L  
template < typename T2 > TNun)0p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +pMa-{  
} ; Zfwhg4G~  
vfBIQfH  
同时,holder的operator=也需要改动: T .#cd1b  
k_ d)  
template < typename T > [ =/Yo1:v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9NzK1V0X  
  { ;6+e!h'1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =T7lv%u  
} P}kBqMM  
5@c/,6l  
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。 n@1;5)&k~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #WE"nh9f|z  
8d4:8}  
return l(rhs) = r; 4sJM!9eb[  
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。 e *9c33  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [k<"@[8)  
V/N:Of:\R  
template < typename Tp > lSW6\jX  
class constant_t F"I{_yleq'  
  { s0D,n1x  
  const Tp t; [te9ui%JS  
public : CB!5>k+mC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H|UGR ~&  
template < typename T > M8Tj;ATr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jeb"t1.$  
  { .C HET]  
  return t; I7=g8/JD  
} nrFuhW\r  
} ; J]h$4"  
{Tr5M o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ko7*9`  
下面就可以修改holder的operator=了 AhozrroV  
,?k0~fuG6  
template < typename T > t 0 omJP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0;J#".(KQ  
  { 8VWkUsOoI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "K Or)QD/  
}  iwiHw  
` @PHV  
同时也要修改assignment的operator() 40?xu#"  
fS@V`"O6  
template < typename T2 > owR`Z`^h)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Uj/m  
现在代码看起来就很一致了。 W'98ues%  
|$>ZGs#  
六. 问题2:链式操作 GF^)](xY+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E`A6GX  
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。 =P}BAJ  
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。 n PAl8  
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。 ?@@BIg-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EdC^L`::  
Jm#mC  
template < typename T > }Cs. Hm0P  
struct result_1 n7A %y2  
  { 'nx";[6(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q|$?d4La8  
} ; t%k1=Ow5i  
.,vF% pQ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: M94zlW<  
3QZ~t#,7ij  
template < typename T > #&$a7L}  
struct   ref B8G9V6KS-  
  { e6 &-f  
typedef T & reference;  sJ3O ]  
} ; xPcH]Gs^b  
template < typename T > =cP7"\  
struct   ref < T &> U??T>  
  { =!R+0  
typedef T & reference; arQEi  
} ; vG2&qjY1  
|0wHNRN_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !kpnBgmU  
^7p>p8  
template < typename T > <jjn'*44f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S&q(PI_"  
  { th4yuDPuA  
  return l(t) = r(t); ,ve$bSp  
} Zqp<8M2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 . a@>1XO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E0lro+'lS  
5H{dLZ],  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 n[f<]4<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o$XJSz|6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }#bX{?f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H)5V \  
最后的布局是: MJ% gF=$X  
                Add Q($.s=&l;  
              /   \ Qzh`x-S  
            Divide   5 ;ND)h pD+  
            /   \ w(6(Fze  
          _1     3 )=9EShz!  
似乎一切都解决了?不。 zZh\e,*  
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。 .ou#BWav/  
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。 0*4h}t9j  
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: um5n3=K  
h ycdk1SN  
template < typename Right > VNggDKS~K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :enmMB#%  
Right & rt) const ? CabVj-r  
  { 7[/1uI9U8K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7j//x Tr}a  
} :}n\ r/i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tUrwg  
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。 m1\+~*i  
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。 lDU@Q(V#}<  
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。 Ojwhcb^  
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。 `9>1 w d  
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? FVo_=O)  
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: h,Nq:"}  
^ALR.N+<  
template < class Action > 6~O9|s^38w  
class picker : public Action /l.ox.4z#  
  { x[m&ILr  
public : I}!Er V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E4;@P']`  
  // all the operator overloaded :,~]R,tJQ  
} ; 7wA.:$  
5;4bZ3e,0  
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。 (imaL,M-D  
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: ~L55l2u7  
MzP q(`W  
template < typename Right > %.nZ@';.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P)9$}9i  
  { Q[Xh{B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r,FPTf  
} qHtonJc  
x<lY&KQ0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XqxmvN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,+mH1#-3  
kbcqUE  
template < typename T >   struct picker_maker DX\|*:,  
  { )B1gX>J\8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NKX62 ZC  
} ; 3;t{V$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wx]r{  
  { [.[|rnil  
typedef picker < T > result; -,Y[`(q  
} ; $bd tiD  
a|5^4 J \%  
下面总的结构就有了: >anq1Kf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  A&8{0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4 >2g&);B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n5e1k y*9w  
至此链式操作完美实现。 t7; ^rk*  
uNoP8U%*  
t_\;G~O9-M  
七. 问题3 R{3vPG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6{8dv9tK  
Z+EN]02|  
template < typename T1, typename T2 > .r4M]1Of  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8+=-!": ]  
  { QH]G>+LI5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vXUq[,8yf  
} W, YYL(L  
Zy+EIx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?VCM@{9  
E,EpzB$_dj  
template < typename T1, typename T2 > 873'=m&  
struct result_2 tY>_ +)oi  
  { Ku3/xcu:My  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o / i W%  
} ; jph"94  
5U[bn=n  
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? nbf w7u  
这个差事就留给了holder自己。 1:Dm, d;  
    48p< ~#<W\  
8-clL\bm  
template < int Order > zh6 0b{  
class holder; u ^}R]:n  
template <> _ W +  
class holder < 1 > 4w<4\zT_U}  
  { J\fu6Ti  
public : FsTl@zN  
template < typename T > J~=tR1 k  
  struct result_1 23_\UTM}1  
  { Dc;zgLLL  
  typedef T & result;  FKpyD  
} ; ^PrG5|,s  
template < typename T1, typename T2 > *v6 j7<H  
  struct result_2 r@v_hc  
  { YI!@ ,t  
  typedef T1 & result; 0n('F  
} ; KvtX>3#qM  
template < typename T > H7&bUt/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^\Gukkmh}  
  { (w/)u  
  return (T & )r; Sn~h[s_(  
} sY*iRq  
template < typename T1, typename T2 > UP?]5x>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pi&8!e<  
  { \Ng|bWR>LQ  
  return (T1 & )r1; 3g''j7  
} =, WW#tD  
} ; _`LQnRp(  
tLc 9-  
template <> rV6SN.  
class holder < 2 > n)6mfoe  
  { W^sH|2g  
public : ZlEH3-Zv  
template < typename T > KDUa0$"  
  struct result_1 4qe!+!#$  
  { [L4s.l_#  
  typedef T & result; w>6~ zAh  
} ; '$m uA\  
template < typename T1, typename T2 > 8<X,6  
  struct result_2 KB6'sj  
  { o n+:{ad  
  typedef T2 & result; N{o3w.g  
} ; E>2~cC*  
template < typename T > hnD=DLW $  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S{.G=O  
  { u U;]/  
  return (T & )r; +,$ SZO]  
} ;E0aTV)Zp  
template < typename T1, typename T2 > :3$$PdZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,MRAEa2  
  { 4,.B#: 8  
  return (T2 & )r2; i{.%4tA4  
} nPh| rW=  
} ; ER4j=O#  
$<QOMfY>  
fAHf}j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {T2=bK~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fRT4,;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N-cLp}D}WB  
|y}iOI  
return l(i, j) = r(i, j); LRa^x44  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "pLWJvj6-  
)*tV  
  return ( int & )i; WD${f#]N  
  return ( int & )j; hNWZ1r~_  
最后执行i = j; $V?h68[c  
可见,参数被正确的选择了。 =MCQNyf+  
pjVF^gv,*  
ICxj$b  
,Q>Rt V  
K[/sVaPZ  
八. 中期总结 [8OQ5}do/  
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: 3|qT.QR`Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hCvK2Xu   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R3,O;9i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dnXre*rhz  
wx2 EMr   
~[H+,+XLY+  
Fu;\t 0  
(|kcSnF0  
~n<U8cm O  
九. 简化 x;; =+)Gg  
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。 _t'S<jTI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $wq[W,'#L  
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: Q#a<T4l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gZ b +m  
  +-*/&|^等 :<w2j 6V  
2. 返回引用。 LLlt9(^d  
  =,各种复合赋值等 }>T$2"pf  
3. 返回固定类型。 FWu[{X;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r iuG,$EX  
4. 原样返回。 Utv#E.VI  
  operator, kafRuO~$  
5. 返回解引用的类型。 d=J$H<  
  operator*(单目) C[0*>W8o  
6. 返回地址。 byrK``f  
  operator&(单目) BXx0Z %e.3  
7. 下表访问返回类型。 t!S ja  
  operator[] xQ{n|)i>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "?r=n@Kv  
  operator<<和operator>> 45+w)Vf!  
@s[Vtw%f  
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。 #Y9'n0 AL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F[HMX4  
8;vpa*  
template < typename Left > o fw0_)!Q  
struct value_return U0Q:sA U  
  { : U:>X6f  
template < typename T > q[rBu9  
  struct result_1 xP+HdA2X  
  { |1z?#@BH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iJH;OV;P  
} ; .PHz   
%%-hax.x0X  
template < typename T1, typename T2 > A3jT;D9Y%  
  struct result_2 D;RZE  
  { aOWfu^&H:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ImnN&[Cu  
} ; IC[iCrB  
} ; f:)%+)U<Xm  
h9J%NH  
Ny oRp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F9Y/Z5 Ea  
h%0hryGB  
下面我们来剥离functor中的operator() p l.D h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cI g|sn  
}% m:^*@$9  
return l(t) op r(t) [`'[)B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L4wKG&  
return op l(t) %?`TyVt&0  
return op l(t1, t2) `tZ-8f  
return l(t) op _t+.I9kQ  
return l(t1, t2) op h4\j=Np  
return l(t)[r(t)] O F|3y~z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =5PNH2  
f-M9OI  
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: D. _*p  
单目: return f(l(t), r(t)); iCK p"(kf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U:[#n5g  
双目: return f(l(t)); Z[&7NJo(  
return f(l(t1, t2));  ,m^@S  
下面就是f的实现,以operator/为例 e,0y+~  
D-GIrw{>5  
struct meta_divide `z?6.+C  
  { x9&{@ ?o  
template < typename T1, typename T2 > :^Ouv1!e1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TAl#V 7PF}  
  { *;]j#0  
  return t1 / t2; pjI< cQ&  
} Fo0dz  
} ; ?mjQN|D  
^/k`URQ  
这个工作可以让宏来做: v o9Fj  
O_n) 2t(c?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ acXB vs  
template < typename T1, typename T2 > \ No1*~EQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MK*WStY  
以后可以直接用 ^71!.b%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lN<,<'&^.  
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 4kZ9]5#.  
(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。。。) n qR8uL>  
ND3(oes+;K  
/M.@dW7 w  
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 p%_m!   
Ul41R Ny)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,2I8,MOg  
class unary_op : public Rettype c,\!<4  
  { Wg3\hv29  
    Left l; ~S='~ g)  
public : jZ;dY~fE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jw^Pt~@  
-wqnmK+G  
template < typename T > m3La;%aA0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T==(Pw7R7  
      { rTR4j>Ua~  
      return FuncType::execute(l(t)); Ai 9UB=[R  
    } 6jGPmOM/  
U6R"eQUTV  
    template < typename T1, typename T2 > vXio /m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6axDuwQ  
      { Ckelr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7i,Z c]  
    } kCq]#e~wq  
} ; &vy/Vd  
) Apg  
8\85Wk{b  
同样还可以申明一个binary_op [ NSsT>C  
X)tf3M {J@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \U1fUrw$*  
class binary_op : public Rettype s /? &H-  
  { ikSm;.  
    Left l; ]Gm $0uS  
Right r; -RSPYQjz  
public : 6__#n`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T2nbU6H  
7H1 ii   
template < typename T > t:|+U:! >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s?.A $^t  
      { 6+:Tv2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RawK9K_1  
    } 1>doa1  
x}w"2[fL  
    template < typename T1, typename T2 > '}`|QJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V ifQ@  
      { /<HEcB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y[A`r0  
    } =s2dD3Fr|  
} ; m]1= o7  
S<hj6A  
]m#.MZe  
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 4)o_gm~6c4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :?Xd&u0){  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Al^n&Aa+\  
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。 x<0-'EF/S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G%a8'3d,  
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。。。 kH!I&4d&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hLVS}HE2  
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) iXN7+QO)  
下面是修改过的unary_op [w%MECTe  
8-N8v *0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MI|51&m  
class unary_op $II[b-X?S  
  { /\%K7\  
Left l; Q]';1#J\  
  H$^b.5K  
public : 9I a4PPEH1  
?G5JAG`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xZ51iD $  
(l28,\Bel  
template < typename T > cT8`l!RD<  
  struct result_1 qsB,yckml  
  { -%&_LE9ZtS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -fl?G%:(!0  
} ; FtUOgL)|  
k)W8%=R  
template < typename T1, typename T2 > KzQ\A!qG  
  struct result_2 gr'M6&>  
  { D t~Jx\\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gI&& LwT4  
} ; &%~2Wm  
{iP^51fy  
template < typename T1, typename T2 > |~mi6 lJ6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M DnT  
  { ZQT14.$L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m6a q_u{W  
} +\FTR  
la ~T)U7  
template < typename T > U!:Q|':=h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D6iHkDTg  
  { ti:qOSIDTA  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7$(>Z^ Em  
} a!,q\p8<t0  
~q]+\qty4  
} ; mPNT*pAO  
f>)k<-<yj  
r\y~ :  
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 oYNP,8r^  
好啦,现在才真正完美了。 :t\pi. uWt  
现在在picker里面就可以这么添加了: K~A$>0c  
"5mdq-h(  
template < typename Right > c9\jELO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zcGeXX}V?  
  { #>-_z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .Od.lxz"mp  
} .*u, !1u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nXDU8|"  
<|~8Ezd  
huu:z3{=J  
=`5Xx(  
rn l~i  
十. bind g{@q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 + #gJ[Cc  
先来分析一下一段例子 /I{<]m$  
G#ov2  
]/!#:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {n8mE,;M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UY*3b<F}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6[kp#  
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。 Z 6^AO=3  
我们来写个简单的。 =[!&&,c=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \2#>@6Sqrl  
对于函数对象类的版本: +Zu*9&Cx  
oD]tHuDa  
template < typename Func > cq`v8  
struct functor_trait B&&:A4  
  { @b\/\\{  
typedef typename Func::result_type result_type; $:V'+s4o  
} ; ^)Xl7d|m+  
对于无参数函数的版本: ~:r:?PwWG  
* 8n0  
template < typename Ret > EnXNTat})  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !T/ ^zc;G  
  { {-IH?!&v  
typedef Ret result_type; 5BCHW X*y  
} ; Hc1S:RW  
对于单参数函数的版本: ^>02,X mk  
)J 4XM(  
template < typename Ret, typename V1 > hjywYd]8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DjK:)  
  { lz.ta!6  
typedef Ret result_type; M XsSF|-  
} ; b f.__3{  
对于双参数函数的版本: 5LU8QHj3  
VSa\X~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?sV0T)uk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )IQa]A  
  { A{mv[x-XN  
typedef Ret result_type; [V_Z9-f*  
} ; bhaIi>W~G  
等等。。。 T!C39T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :B?C~U k  
jovI8Dw >  
template < typename Func > UN'[sHjOnD  
struct func_return 6('2.^8  
  { ?zW4|0  
template < typename T > xMNUy B{?  
  struct result_1 _oK*1#Rm8  
  { /?<o?IR~6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H'E(gc)>)  
} ; $s-/![ 6  
VWqmqR%  
template < typename T1, typename T2 > .}Va~[0j  
  struct result_2 9~i=Af@  
  { Jhdo#}Ub  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zi l^^wT0J  
} ; hw/ :  
} ; ]cvP !  
 }t}y  
 nen(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +6tj w 6  
$'FPsoH  
template < typename Func, typename aPicker > Y=+pz^/"  
class binder_1 UfcQFT{()  
  { F}p)Q$0  
Func fn; ? S^ U-.`  
aPicker pk; tQ=P.14>:  
public : P%M Yr"<$E  
JGl0 (i*|  
template < typename T > ha+)ZF  
  struct result_1 D?ojxHe  
  { +VxzWNs*JP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wp7<0PP  
} ;  [@YeQ{  
Q!7il<S  
template < typename T1, typename T2 > A)"?GK{*  
  struct result_2 Kx,#Wg{H  
  { !Au'WJfE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [?z`XY_-  
} ; ~JhH ,E  
ASA ]7qyO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F uYjrzmx  
OolYQU1_  
template < typename T > z2'3P{#s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r]JV !'R  
  { SB"Uu2)wZ  
  return fn(pk(t)); Zi'}qs$v  
} X@;; h  
template < typename T1, typename T2 > [t #xX59  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8NCu;s  
  { !R@v\Eu  
  return fn(pk(t1, t2)); ejs_ ?  
} %l{0z<  
} ; =^a Ngq  
(lPiv+'n  
klpYtQ  
一目了然不是么? })~M}d2LXB  
最后实现bind yR?S]   
44@yQ?  
hO8~Rg   
template < typename Func, typename aPicker > haNi [|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2>`m1q:  
  { cg`bbZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L>xecep  
} FFC"rG  
~)ut"4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VINb9W}G[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8NP|>uaj  
\PU7,*2  
十一. phoenix Q`= ,&;T>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n:dnBwY  
f%#q}vK-  
for_each(v.begin(), v.end(), /:S&1'=  
( s}w?Dvo\  
do_ ::<v; `l  
[ J  ZH~ {  
  cout << _1 <<   " , " hB[VU ";  
] |azdFf6A:[  
.while_( -- _1), a ][t#`  
cout << var( " \n " ) \tCxz(vKz  
) /[V}   
); nC6 ;:uM  
wlC7;u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8&q[jxI@8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <PMQ$s>KK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J_-K"T|f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qnO>F^itF  
r2b_$  
o57r ,`N  
template < typename Cond, typename Actor > pDYcsC{p  
class do_while _|^cudRv  
  { a+!r5689  
Cond cd; LZ'Y3 *  
Actor act; G!<-9HA5  
public : Sm5 T/&z  
template < typename T > BQo$c~  
  struct result_1 b+/z,c6w  
  { PNgdWf3  
  typedef int result_type; S:= _o  
} ; !_i;6UVG  
UiE 1TD{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Bjc<d,]  
wf`e3S  
template < typename T > Y'&rSHI"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#V }qSKUS  
  { 1#Q~aY  
  do 4QZ|e{t  
    { pB;8yz=  
  act(t); 59k[A~)~  
  } XbaUmCuh  
  while (cd(t)); cqd}.D  
  return   0 ; $:}sm0;  
} z%lLbKSe  
} ; i8nzPKF2$3  
BbC aIt  
+{b3A@f|F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]yAOKmS  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 G2 {R5F !  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >{1 i8 b@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 SoJ=[5W  
下面就是产生这个functor的类: (8Inf_59  
&@U)  
-]~KQvIH!  
template < typename Actor > *S= c0  
class do_while_actor -\I".8"YE  
  { 2~B9 (|  
Actor act; VKb=)v[K  
public : !kQJ6U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #E;a ;$p  
:k/Z|  
template < typename Cond > s2kom)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g3*J3I-O  
} ; bAwFC2jO[  
}trQ<*D  
 k:i}xKu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E``\Jre@  
最后,是那个do_ 0 zn }l6OS  
J#) %{k_  
X%R)  
class do_while_invoker U$m[{r2M  
  { {8e4TD9E0  
public : :pw6#yi8`  
template < typename Actor > fN_Ilg)t?5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ozUsp[W>  
  { f=cj5T:[  
  return do_while_actor < Actor > (act); \N a  
} XCyAt;neon  
} do_; f+V^q4  
/oC@:7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P ~rTuj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =u<jxV9  
最后来说说怎么处理break和continue \J-}Dp\0b  
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。 ]yV,lp  
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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