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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VE*j*U j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V!W1fb7V  
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, ]H>+m 9  
h mds(lv7  
SYeE) mI  
`2,a(Sk#  
  class filler LZ4xfB (  
  { 8'\~%xw  
public : 5=Suj*s{D#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y~dB5/  
} ; =tnTdp0F  
zWb -pF|  
F(;jM(  
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: Fh^ox"3c  
nGns}\!7'  
GyuV %  
:6zC4Sr^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =},{8fZ4  
'bC]M3P  
8<{;=m8cQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _F^$aZt?e  
@UV{:]f~e  
BKX 9 SL]  
xG8`'SNY  
二. 战前分析 6< >SHw  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |/*pT1(&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /LF3O~Go  
UUH;L  
fx]eDA|$e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nc&Jmo7  
  /* --------------------------------------------- */ HA1]M`&  
vector < int *> vp( 10 ); -zTEL (r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BJgDo  
/* --------------------------------------------- */ Xo8DEr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <}]{~y  
/* --------------------------------------------- */ C38%H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /K@$#x_{  
  /* --------------------------------------------- */ .yX>.>"T|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |AC6sfA+  
/* --------------------------------------------- */ vf N#NY6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &wb9_? ir-  
p/3BD&6  
[Y$V\h=V  
L1{T ?aII  
看了之后,我们可以思考一些问题: aHC%19UN  
1._1, _2是什么? 9T?64t<Ju  
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。 f1J %]g!  
2._1 = 1是在做什么? r6MB"4xd  
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。 V_f`0\[x  
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。 R1/q3x  
GG+5/hU  
m!:.>y  
三. 动工 P5Dk63z]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AEqq1A   
y?Onb 3%  
79wLT \&  
B=dseeG[To  
template < typename T > 8%-%AWF]  
class assignment Hd374U<8]T  
  { BGzO!s*@j  
T value; lJ&y&N<O  
public : ,Bf(r  
assignment( const T & v) : value(v) {} FT( iX `YQ  
template < typename T2 > ZV( w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l&Q!mU}  
} ; 9n 6fXOC  
3q?5OL^$  
q]XHa,"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fhr-Y'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )!sa)\E?  
-dG,*0 >  
$rB6<  
)2V@p~k?  
  class holder iadkH]w  
  { yl/a:Q  
public : 'hF@><sqk  
template < typename T > c D7FfJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fv2=B )8$  
  { 4.'JLArw  
  return assignment < T > (t); M(2`2-/xh  
} mW +tV1XjG  
} ; .8(%4ejJ(  
r.<JDdj  
Uouq>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: wS%zWdsz  
8gI\zgS  
  static holder _1; 5(#-)rlGj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 si?HkJv5  
W>/UBN3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H(&Z:{L  
而不用手动写一个函数对象。 t!t=|JNf{  
$H;+}VQ  
KoF iQ?  
vYdlSe=6G  
四. 问题分析 m|1n x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?ZX!7^7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 VDpxk$a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DEtf(lW_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {cR3.%wX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3\+N`!  
l;0y-m1  
五. 问题1:一致性 /< QSe  
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?| 7xT[<?,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ow)R|/e /  
a:}E& ,&M  
struct holder ?wCs&tM  
  { SQE` U  
  // J3IRP/*z  
  template < typename T > ve-8*Xa  
T &   operator ()( const T & r) const 3I*uV!notJ  
  { h'!V8'}O?  
  return (T & )r; EY$?^iS  
} DY.58IHg1  
} ; LM6]kll  
eXG57<t ON  
这样的话assignment也必须相应改动: >3P9 i ;W  
Noz&noq  
template < typename Left, typename Right > RUX8qT(Z  
class assignment t3>$|}O]t  
  { =:/>6 H1x  
Left l; _l T0H u  
Right r; 7P*Z0%Q  
public : 3]`mQm E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s0lYj@E'  
template < typename T2 > .eY`Ri<3t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I4~^TrznRa  
} ; }e2F{pQ  
#HG&[Ywi  
同时,holder的operator=也需要改动: DqlK.  
G#lg|# -#  
template < typename T > 5Eal1Qu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }p*?1N  
  { O9e.=l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Abf1"#YImy  
} >[Rz <yv  
liD47}+  
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。 gn.Ol/6D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tW(+xu36  
)eq}MaW+j  
return l(rhs) = r; `Cg^in\  
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。 !tBeuemN%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r<|nwFJ  
~p.%.b;~t  
template < typename Tp > \JU{xQMB  
class constant_t (: OHyeNt  
  { N&x:K+Zm .  
  const Tp t; v.b5iv5  
public : :kN5?t=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d$[8w/5Of  
template < typename T > ,CKvTxz0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1i+FL''  
  { b pp*  
  return t; u~}%1  
} (#z;(EN0t  
} ; ^#w{/C/n  
Yrsp%<qj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G/(*foT8SE  
下面就可以修改holder的operator=了 u>|"28y  
50,Y  
template < typename T > O9*p0%ug  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y\Dn^  
  { S+pP!YX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <I 1y  
} 045\i[l=  
n;qz^HXEJ  
同时也要修改assignment的operator() !-RwB@\  
a2X h>{  
template < typename T2 > zAI|Jv @  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b^Z$hnh]S  
现在代码看起来就很一致了。 OpqNEo\  
N8 M'0i?  
六. 问题2:链式操作 8f-:d]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4 l1 i>_R  
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(xaU'u  
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。 JCcQd 01z  
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。 ~},~c:fF?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :d({dF_k;p  
@>:i-5  
template < typename T > df ?eL2v  
struct result_1 5m`[MBt2g  
  { ^W}MM8 '  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J[r^T&o  
} ; <A{y($  
z{M8Yf |  
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: B@-"1m~la?  
G * @@K  
template < typename T > B-dlm8gX  
struct   ref e`AUYli"  
  { fkG##!  
typedef T & reference; !&JiNn('  
} ; ^9'$Oa,*  
template < typename T > *:j-zrwu&  
struct   ref < T &> ! ]\2A.b[  
  { L~ 2q1  
typedef T & reference; M8zE3;5  
} ; _NT[ ~M_Q  
~lk@6{`l|1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 48k 7/w\  
Uz $ @(C  
template < typename T > %yvA   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /Zx8nx'{V  
  { 1ys(v   
  return l(t) = r(t); |lE-&a$xd  
} o$\tHzB9!A  
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。 t\|J&4!Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hb<k]-'!  
Pxk0(oBX  
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 *`1bc'umM;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Gql`>~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tIp{},bQ^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !%wdn33"  
最后的布局是: wI>h%y-%!  
                Add "qgu$N4/>  
              /   \ 117c,yM0  
            Divide   5 8H_l[/  
            /   \ &D)2KD"N  
          _1     3 dr{1CP  
似乎一切都解决了?不。 J[6VBM.Y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ju4.@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 hk.yR1Y|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0+|>-b/%  
u>m'FECXj  
template < typename Right > kXMP=j8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >fg4x+0%  
Right & rt) const Br&^09S  
  { T*R{L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (FG^UA#'  
} :Dj#VN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5pmQp}}R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !pl_Ao~(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?CFoe$M  
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。 tJz^DXqAc  
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。 qS| AdkNL  
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? }biCQ*{'  
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: N;g$)zCV1  
]\`w1'*  
template < class Action > Tw UsVM(~  
class picker : public Action %}ixgs7*c0  
  {  ^ `je  
public : *k4+ioFnKE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L W?&a3e  
  // all the operator overloaded V $>"f(  
} ; ([tG y  
D Kq-C%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ? o sfL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: QheDF7'z  
A'`P2Am  
template < typename Right > a-:pJE.'p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 716hpj#*  
  { z 7@ 'CJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q}e]*]dJZ  
} POY=zUQ'/  
BJ2Q2W W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oAaf)?8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^9s"FdB]24  
E)Srj~$d  
template < typename T >   struct picker_maker Z>&K&ttJ  
  { 5Fh8*8u6hL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fSr`>UpxC  
} ; ]Cr]Pvab{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %pqL-G  
  { }I)z7l.  
typedef picker < T > result; p KnIQa[c  
} ; l:x _j\  
| 4 `.#4  
下面总的结构就有了: sjcQaF`=  
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。 OSj%1KL  
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。 m3B \)2B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h)P]gT0f/  
至此链式操作完美实现。 v/x*]c!"`  
zaBG=  
(]}XLMi,|!  
七. 问题3 $M-NR||k  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Z<I[vp6{  
Q+lbN  
template < typename T1, typename T2 > ;NBT 4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7fUi?41XA  
  { ^h`!f vyH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \1~I04'=  
} )#Y|ngZ_>  
UFos E|r:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gn364U a  
@ E >eq.m  
template < typename T1, typename T2 > &`m~o/  
struct result_2 We|-5  
  { [1mIdwS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bIq-1 Y(  
} ; Xa>}4j.  
|fx#KNPf]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |KTpK(6p  
这个差事就留给了holder自己。 nwhm[AaNs  
    D)h["z|F  
8dlInms  
template < int Order > 3/:LYvM<  
class holder; >d'EInSF  
template <> qq/_yt  
class holder < 1 > `9:v*KuM#R  
  { Z5yt]-WN&  
public : 'H|;%J6d>  
template < typename T > *TJ<  
  struct result_1 yB|]LYh  
  { +A&EKk%$ |  
  typedef T & result; 8Er[M  
} ; 7G?Ia%u  
template < typename T1, typename T2 > F>TYVxQ  
  struct result_2 $+iu\MuX  
  { 7L1\1E:!  
  typedef T1 & result; gW/QFZjY  
} ; O~nBz):2  
template < typename T > v]l&dgoT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t]gq+ c Lo  
  { G[y&`Qc)G  
  return (T & )r; tnA_!$Y a  
} t CkoYrvT  
template < typename T1, typename T2 > </8be=e7p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :~-)Sm+^  
  { VyRW'  
  return (T1 & )r1; dE+CIjW5  
} 'M47'{7T  
} ; sb8z_3   
F fZ{%E  
template <> XryQ)x(  
class holder < 2 > U.d'a~pH  
  { UUZ6N ZQI  
public : e=0l<Rj  
template < typename T > :v|r=#OI  
  struct result_1 ](]*]a4ss  
  { ;L#L Dk{Za  
  typedef T & result; zojuH8  
} ; ^)(G(=-Rf  
template < typename T1, typename T2 > K]*g, s+  
  struct result_2 *Pa2bY3:  
  { &n}8Uw0440  
  typedef T2 & result; vcaBL<io  
} ; -lnTYxo+]^  
template < typename T > A/ox#(!v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0G+L1a-  
  { v+|@}9|Z  
  return (T & )r; |`N$>9qN  
} ?v0A/68s#  
template < typename T1, typename T2 > XfD z #  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p_D on3  
  { Y8x(#qp,  
  return (T2 & )r2; hWl""66+5  
} K7)j  
} ; ,Zf :R  
Y*]l|)a6_]  
=U)n`#6_j2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 IwZZewb-a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qz-#LZFTR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &':UlzG  
/zChdjz  
return l(i, j) = r(i, j); t;Fbt("]:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) COxZ Q  
d=Rk\F'^J  
  return ( int & )i; vE^h}~5U  
  return ( int & )j; +&&MUT{ 3  
最后执行i = j; ~YR <SV\{  
可见,参数被正确的选择了。 >w%d'e$  
yfRUTG  
03i?"MvNo  
6Cop#kW#  
n"K {uj))  
八. 中期总结 ; 'b!7sMO~  
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: hfl%r9o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5`OK-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;EE{ ~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |SSf G~r  
jQH5$  
=B3!jir  
?15POY ?Z  
"jkw8UVz  
QZ:]8MHl]  
九. 简化 < -@,  
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。 a#OhWqu$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Vq)|gF[6i  
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: #`YxoY`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z=- 8iks|  
  +-*/&|^等 [[.&,6  
2. 返回引用。 -KJ}.q>upq  
  =,各种复合赋值等 ` $QzTv   
3. 返回固定类型。 ~/]\iOL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %WJ\'@O\  
4. 原样返回。 pw(U< )  
  operator, \'}/&PCkr  
5. 返回解引用的类型。 j L>I5f  
  operator*(单目) N9>'/jgZX  
6. 返回地址。 v4Fnh`{  
  operator&(单目) j? Jd@(*y$  
7. 下表访问返回类型。 (e bBH  
  operator[] FrAqTz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .MzP}8^  
  operator<<和operator>> #%} u8\q  
p;c_<>ws-Y  
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。 IV 3@6t4k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ((hJmaq  
Nd]%ati?  
template < typename Left > Qzs\|KS  
struct value_return ZmR[5 mv@  
  { OyG_thX  
template < typename T > a?xq*|?  
  struct result_1 UG^?a  
  { #h #mOJ5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dwf #~7h_  
} ; l9ch  
MK!]y8+Z  
template < typename T1, typename T2 > Ztpm_P6  
  struct result_2 c9cphZ(z  
  { {C,1w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yv#c =v|  
} ; 8g2-8pa{  
} ; *Wuctu^9  
m_PrasZ>  
]<o.aMdV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (x@i,Ba@  
QB.*R?A  
下面我们来剥离functor中的operator() ;?HZ,"^I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AT'_0> x8  
dWq/)%@t  
return l(t) op r(t) )W}/k$S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]B-$p p  
return op l(t) .$ P2W0G  
return op l(t1, t2) Mh-*5Rx  
return l(t) op `)( <g  
return l(t1, t2) op {TxVRpiP{Z  
return l(t)[r(t)] J*q=C%}.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nV,{w4t+  
R1b )  
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: tr9_bl&z  
单目: return f(l(t), r(t)); y uK5r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wYcz\uV  
双目: return f(l(t)); +y{93nl  
return f(l(t1, t2)); * F%ol;|Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 &:e}4/G  
@y~BYiKs  
struct meta_divide 6UzT]"LR;  
  { j O5:{%  
template < typename T1, typename T2 > ym,Ot1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `Hp.%G(  
  { n[cyK$"  
  return t1 / t2; #&`WMLl+8  
} &Ow?Hd0  
} ; ^1FZ`2u;  
luxKgcU  
这个工作可以让宏来做: &L~31Ayj&  
)(|0KarF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lj SR?:\  
template < typename T1, typename T2 > \ uI:3$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |@Idf`N$  
以后可以直接用 r1az=$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Xw}Y!;<IEu  
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 yM#trqv5  
(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。。。) 5, "^"*@<  
-z~ V   
3PR7g  
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 ??e#E[bI  
_ry En  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  &t%&l0  
class unary_op : public Rettype B+q+)O+  
  { Z :i"|;  
    Left l; .Zo9^0`C  
public : ~C*6V{Tj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a ~iEps  
'N5r2JL[w  
template < typename T > t=pkYq5t8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '/qe#S  
      { U%PMV?L{  
      return FuncType::execute(l(t)); *,*:6^t  
    } b Ho?Rw!.  
}${ZI  
    template < typename T1, typename T2 > 0&L0j$&h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !CMVZf;u  
      { CbvL X="%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BaHg c 4zI  
    } rM~IF+f0XD  
} ; wqoN@d  
I:>d@e/;  
<x;[ H%  
同样还可以申明一个binary_op 5J2p^$s  
\iLd6Qo_aq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `kT$Gx4x  
class binary_op : public Rettype 90(oV&  
  { _<~Vxz9  
    Left l; w.F3o4YP  
Right r; u'n%BVt   
public : C00*X[p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kC#B7*[RM  
Ex&RR< 5  
template < typename T > (i~%4w=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D '_#?%3^  
      { Yiw^@T\H`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *oJ>4S  
    } owVUL~  
] j?Fk$C  
    template < typename T1, typename T2 > V@xnz)^t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OZ]3OL,  
      { F^v{Jqc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W)P_t"'@L  
    } #7:9XID /  
} ;  D)eKq!_  
o;-! ?uJ  
2{tJ'3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )Zr0_b"V:e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YG+ Yb{^"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kK6>>lD'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 qhGhUyNX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DG9;6"HBX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =]k_Oq-1h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Rl!WH%;c[X  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) zW&O>H  
下面是修改过的unary_op lz5j~t5>Q  
x};g!FYfkB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sOHAW*+  
class unary_op IIEU{},}z  
  { /PuWJPy;  
Left l; L ]'CA^N  
  5DBd [u3  
public : J_Xf:Mz-  
T:n ^$RiT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #IJKMSGw?E  
cG"<*Xi<  
template < typename T > )8>f  
  struct result_1 O g~"+IGp  
  { {8Nd-WJ{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XD>@EYN<X  
} ; ?S7:KnU>K  
_NN{Wk/3w  
template < typename T1, typename T2 > jJnBwHp  
  struct result_2 bg. KkJMrR  
  { 'bO? =+c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j_<n~ri-  
} ; 4T^WRS  
\ku{-^7  
template < typename T1, typename T2 > ?uBC{KQ}Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5gEWLLDp  
  { 4hz,F/ I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PKG ,4v=  
} 3c6)  
6>A8#VT  
template < typename T > } ~bOP^'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ar}759  
  { -"L6^IH7  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1 niTkop  
} nuA!Jln_  
J#WPXE+Ds  
} ; ,i.P= o  
5!%/j,?  
#8|NZ6x,  
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 eci\Q,   
好啦,现在才真正完美了。 &Wk<F3qN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5X-(@GwN  
V lNzm  
template < typename Right > Sw)ftC~d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S"z4jpqn3  
  { RO8Ynm2 <  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U.x.gZRo[  
} V(0[QA  
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。 Or|LyQU  
9hzU@m  
(*gpa:Sc  
&6EfybAt^_  
Br??Gdd  
十. bind SQk!o{  
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。 "YZ`g}sG  
先来分析一下一段例子 :gt wvM7/B  
R[t[M}q  
~ $&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =)bc/309  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :b-(@a7>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OR{"9)I  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M XQ7%G  
我们来写个简单的。 P.7B]&T6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lU& IS?^?  
对于函数对象类的版本: iiscm\  
DdgFBO  
template < typename Func > h]$zub  
struct functor_trait &y+eE?j  
  { p04w 83 jX  
typedef typename Func::result_type result_type; V5 w^Le_^  
} ; {BU,kjv1g  
对于无参数函数的版本: ^Pwq`G A  
VGIc|Q=F  
template < typename Ret > >MH@FnUL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "{lnSLk  
  { jL$X3QS:  
typedef Ret result_type; &jcr7{cD  
} ; x.RZ!V-  
对于单参数函数的版本: yAe}O#dy  
'l;|t"R12  
template < typename Ret, typename V1 > @pz2}Hd |  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &I=q%  
  { )M~5F,)  
typedef Ret result_type; g9JtWgu  
} ; fM{Vy])J  
对于双参数函数的版本: CqV \:50g  
P/ 5r(l5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E~ kmU{D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G y2XjO8b  
  { |99eDgK,  
typedef Ret result_type; M\3!elp2z  
} ; G1|:b-C  
等等。。。 8iRQPV-"_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fkM4u<R^  
Tj:F Qnx  
template < typename Func > vvCGzOv  
struct func_return JAK*HA  
  { e{=$4F  
template < typename T >  o~B=[  
  struct result_1  "(xu  
  { s~CA @  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3L|k3 `I4  
} ; *h1@eJHMz  
)U` c9*.  
template < typename T1, typename T2 > |u[gI+TUE  
  struct result_2 -}s?!Pg>  
  { JYq} YG=%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "P~>AXcq  
} ; CAO$Zt  
} ; % |V:F.f  
6._):[_2  
.jU9{;[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w&H7S{  
,ic}   
template < typename Func, typename aPicker > 7VraWW`H'  
class binder_1 V#gXchH[L  
  {  NNX/2  
Func fn; Lfor 0-j  
aPicker pk; 4|qp&%9-  
public : p%BO:%v  
k95vgn%  
template < typename T > dO2cgY}  
  struct result_1 %{Gqhb=u\  
  { 5"+* c@L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a%kj)ah  
} ; <[Vr(.A  
Wo&i)S<i0F  
template < typename T1, typename T2 > %zGPF  
  struct result_2 Rp#SqRy`  
  { =g ]C9'I3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QnqX/vnR  
} ; ,=FYf|Z  
U w)1yzX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^VQiq7 xm  
r*Mm5QozA  
template < typename T > n(L {2r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Uq'eZol  
  { ^U1;5+2G+~  
  return fn(pk(t)); shD$,! k  
} |Z<adOg  
template < typename T1, typename T2 > *+G K ?Ga  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V}("8L  
  { *\> &  
  return fn(pk(t1, t2)); +{s^"M2`  
} aaBBI S  
} ; S"dQ@r9  
$8s&=OW  
oq|K:<l  
一目了然不是么? -Bc.<pFqp  
最后实现bind *oF{ R^  
V1+IqOXAIp  
9wYbY* j  
template < typename Func, typename aPicker > =J:~AD#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *ULXJZ%  
  { E'C[+iK6,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8n56rOW!  
} m+L:\mvA  
;,<s'5icyg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B::vOg77  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,yC~{ H  
wL{Qni3A  
十一. phoenix >+1bTt/-F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TnC'<zm9 !  
x@/ !H<y  
for_each(v.begin(), v.end(), giPyo"SD  
( V; ChrmE  
do_ :%0Z  
[ U_:/>8})d  
  cout << _1 <<   " , " R\X J  
] V3UEuA  
.while_( -- _1), n4ISHxM  
cout << var( " \n " ) @+xQj.jNC  
) }5A?WH_  
); yVW)DQ 4?  
y==x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: B%,0zb+-L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Aoj X)_"z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4|~o<t8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (|WqOwmoUt  
8.vD]hO  
^*ZO@GNL  
template < typename Cond, typename Actor > CkOd>Kn  
class do_while |{$Vk%cUE  
  { R8mL|Vb|  
Cond cd; H6L`239u  
Actor act; {3l] /X3  
public : v +7<}  
template < typename T > a{y ;Ub  
  struct result_1 >OQ<wO6  
  { ETmfy}V8  
  typedef int result_type; DCHU=r  
} ; bk V_ ^8  
z 6p.{M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Eg ;r]?|6  
DlaA-i]l  
template < typename T > lK{h%2A\b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PJ);d>tz  
  { ]":PO4M$*  
  do &Y\`FY\   
    { 7r:!HmRl  
  act(t); Zb@PwH4  
  } Mq-;sPsFP  
  while (cd(t)); -cMqq$  
  return   0 ; Obbjl@]  
} \h:$q E7  
} ; UF?qL1w  
m'Ran3rp  
Ug/b;( dJ'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qg|SBQ?6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]c*&5c$  
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。 aK 'BC>uFI  
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。 ^W;\faG  
下面就是产生这个functor的类: _/hWzj=q  
g$uj<"^  
Fvg>>HVu  
template < typename Actor > ,XR1N$LN8_  
class do_while_actor f`T#=6C4|  
  { +dlN^P647  
Actor act; |'.\}xt7  
public : BjSLbw-C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )[>{ Ie2  
Py K)ks!6  
template < typename Cond > >Ka}v:E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u1rT:\G1  
} ; y4+Km*am,W  
Oo$i,|$$  
usU5q>1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 | X! d*4  
最后,是那个do_ nzU^G)  
"OkJPu2!W  
Nv w'[?m  
class do_while_invoker !ouJ3Jn   
  { sZ_+6+ :  
public : ).5$c0`U&  
template < typename Actor > |pA3ZWm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z]K:Amp;Z  
  { ApR>b%  
  return do_while_actor < Actor > (act); *{ 6{ZKM  
} xO{yr[x"L  
} do_; 5*C#~gd& F  
(*F/^4p!$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oUoDj'JN{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yHe%e1  
最后来说说怎么处理break和continue HZKqGkE  
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。 saY":fva  
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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