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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?PSJQ3BC|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :OKU@l|  
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, I9ZJ"29  
j>I.d+   
s$3WJ'yr  
e~1$x`DH  
  class filler 77/j}Pxh  
  { }C'h<%[P  
public : 0l'"idra  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ugy:^U  
} ;  qDK\MQ!  
cx_$`H  
sUl _W"aQ  
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: 95IR.Qfn!  
Rq[VP#  
 QUb#84  
H1or,>GoO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;\],R.!  
( L 8V)1N  
] <y3;T\~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pKzrdw-!  
[ApAd  
@wTRoMHPQ  
2tMa4L%@C  
二. 战前分析 ~&7 *<`7{  
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。 PBY;S G ~  
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 SrT=XX,  
6xW17P  
KkPr08  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /zTx+U.\I  
  /* --------------------------------------------- */ oFDJwOJ'Bj  
vector < int *> vp( 10 ); !4"<:tSO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jlM %Y ZC  
/* --------------------------------------------- */ [E:-$R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rXF=/  
/* --------------------------------------------- */ (@3?JJ]1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hNL_ e3  
  /* --------------------------------------------- */ Wg[ThaZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p8X$yv  
/* --------------------------------------------- */  $1.l|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pcO{%]?p  
HI!bq%TZ4  
dx)v`.%V  
3F\UEpQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: w@$_2t  
1._1, _2是什么? x)prI6YMv\  
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。 yoVN|5  
2._1 = 1是在做什么? [h@MA|  
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。 `\Hs{t]  
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。 x-Fl|kwX.5  
QV*W#K\7q  
qy,X#y'FuE  
三. 动工 e =4k|8G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MtXd}/  
Jh`6@d  
.{Df"e>  
>vk?wY^f  
template < typename T > 9 Xx4,#?  
class assignment S+M:{<AR  
  { n||!/u)*  
T value; <^YZ#3~1T  
public : nH(H k%~  
assignment( const T & v) : value(v) {} fudLm  
template < typename T2 > fS- 31<?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h@D</2>  
} ; .ta*M{t  
G{{Or  
SO}en[()O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m9li%p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HH aerc  
O\[Td  
BGZvgMxLJ  
/u N3"m5i  
  class holder QAK.Qk?Qu  
  { RWK##VHK  
public : Dwi[aC+k  
template < typename T > :rX/I LAr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n$YCIW )0  
  { 'P,F)*kh  
  return assignment < T > (t); Wg C*bp{  
} CJ 9tO#R  
} ; ]J6+nA6)  
bmu<V1[W  
aFrVP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xrky5[XoD  
2z=GKV  
  static holder _1;  zFk@Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YcJ2Arml  
js8GK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "K*+8 IO2  
而不用手动写一个函数对象。 WX9pJ9d  
) bPF@'rF2  
-"Q[n,"Y  
d8T,33>T  
四. 问题分析 #p^r)+\3=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g+iV0bbT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `%M} :T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~*Ir\wE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .`Ts'0vVy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h8uDs|O9n  
u:7=Yy :  
五. 问题1:一致性 _ Oe|ZQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| gDJ@s    
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UZUG ?UUM  
.1C|J  
struct holder rO`n S<G  
  { |;B 'C#  
  // \ml6B6  
  template < typename T > DLrG-C33  
T &   operator ()( const T & r) const 6lc/_&0  
  { Fttny]  
  return (T & )r; 4ng*SE _  
} P$|DiiH  
} ; mmn1yX:d  
,w/f :-y  
这样的话assignment也必须相应改动: 6uH1dsD  
L5*,l`lET  
template < typename Left, typename Right > "yCek  
class assignment A*:(%!  
  { |fk,&5s  
Left l; @9rmm)TZ  
Right r; B<Ynx_ 95  
public : V-(LHv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8@a|~\3-  
template < typename T2 > ljrA^P ,>P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?ixzlDto\  
} ; #2!M+S  
7TQh'j   
同时,holder的operator=也需要改动: 8c'0"G@S  
%KmB>9  
template < typename T > _(\\>'1q!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |KFWW  
  { \'L6m1UZ%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D{,B[5  
} "lf_`4  
]41G!'E=  
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。 uhLg2G^h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^JMSe-  
:6z0Ep"  
return l(rhs) = r; BVC{Zq6hi  
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。 Fq5);sX=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cF[[_  
B|O/h! H.  
template < typename Tp > q t}[M|Q^r  
class constant_t yf=ek= =  
  { 9e Dji,  
  const Tp t; >P=xzg79  
public : @$79$:q N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j1>77C3  
template < typename T > ^~5tntb.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NoJo-vo*  
  { -7" >A~c  
  return t; MQ>vHapr  
} '+X9MzU*\  
} ; EVj48  
uBks#Y*3$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^tuJM:  
下面就可以修改holder的operator=了 ANCgch\  
{Pg7IYjH  
template < typename T > V]PTAhc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $XI5fa4Tt  
  { pKMf#)qm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "7 )F";_(^  
} ryx<^q  
@ec QVk  
同时也要修改assignment的operator() r\[HR ^`  
)M]4p6Y  
template < typename T2 > BsB}noN}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U &Ay3/  
现在代码看起来就很一致了。 \+MR`\|3  
yHt63z8'  
六. 问题2:链式操作 ,[bcyf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d<6L&8)<  
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。 _jZDSz|Yb  
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。 Q$,8yTM  
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。 >CPkL_@VZ=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IHo6&  
%1HW ) 7  
template < typename T > xm YA/wt8  
struct result_1 cp?`\P  
  { mc(&'U8R0I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YQN=.Wtc  
} ; J&a887  
o D* '  
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: =-`+4zB\  
XE$eHx3;  
template < typename T > ]V@! kg(p8  
struct   ref {=g-zsc]K  
  { ?EX'j >  
typedef T & reference; 8d)F#  
} ; [1nI%/</>  
template < typename T > fJE ki>1  
struct   ref < T &> ooZ7HTP|  
  { $z mES tcm  
typedef T & reference; v,|;uc+  
} ; FcW ?([l  
Vn/6D[}Tu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &7DE$ S  
Ya9uu@F  
template < typename T > q]Qgg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i]$d3J3  
  { V7[qf "  
  return l(t) = r(t); C#I),LE|d{  
} ;#~ !`>n?  
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。 (tq)64XVz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9D#PO">|  
"4t Ry9q  
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 *h =7:*n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7OWiG,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $e*Nr=/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~4`wfOvO  
最后的布局是: 2%8N<GW.F  
                Add *Nt6 Ufq6  
              /   \ 4UL-j  
            Divide   5 I$ mOy{/#  
            /   \ Ew:JpMR  
          _1     3 XbH X,W$h  
似乎一切都解决了?不。 _ u:#2K$  
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。 IWT##']G  
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。 Xj/ X.  
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: >Le mTr  
Dea;9O  
template < typename Right > e8lF$[i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q49|,ou[H  
Right & rt) const [#Yyw8V#<  
  { v l*RRoJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S,8zh/1y  
} FD@! z :  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k2@IJ~  
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! O#"(r2]  
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。 k Dv)g  
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。 hsE!3[[  
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。 }]s~L9_z['  
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? *TXq/ 3g  
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: R*[ACpxr  
Zka;}UL&Q  
template < class Action > g]ihwm~  
class picker : public Action ,5\n%J:  
  { Z9sg6M@s  
public : 8@qahEgQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MoX* e  
  // all the operator overloaded nK|";  
} ; WWe.1A,  
Ka{IueSs  
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。 R #ZDB]2  
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: Yj"UD:p  
X! ]~]%K$y  
template < typename Right > #YNb&K n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -Qgfo|po  
  { hW},%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7Ow7|  
} =0:hrg+Zgx  
~xJD3Qf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OS9v.pz  
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。 [)Ge^yI7  
r"Bf@va  
template < typename T >   struct picker_maker _ xC~44  
  { -12v/an]L7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1=D!C lcb  
} ; lR(&Wc\j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 67g/(4&  
  { qQ_B[?+W  
typedef picker < T > result; i Bi/9  
} ; p&\uF#I;  
B 3h<K}  
下面总的结构就有了: m,KY_1%M  
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。 ;PHnv5 x@f  
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。 0I_;?i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -?(RoWv@X&  
至此链式操作完美实现。 wLO/2V}/  
Qm-P& g-  
gky_]7Av  
七. 问题3 'IP!)DS  
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%KChU  
qb<gh D=j  
template < typename T1, typename T2 > s_[?(Ip{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S3<v?tqLr  
  { b#m47yTW9<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  X"0Q)  
} f/B--jq  
~4^e a  
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: g3Q #B7A  
yS43>UK_W+  
template < typename T1, typename T2 > b?$09,{0  
struct result_2 8j$q%g  
  { 6vA5L_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yR!>80$j  
} ; R3PhKdQ"  
+{I\r|  
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? 'KL(A-}!  
这个差事就留给了holder自己。 \\qg2yI  
    ?*@h]4+k'  
dF,FH-  
template < int Order > 5^dw!^d  
class holder; `R> O5Rv  
template <> 1fy{@j(W  
class holder < 1 > =FbfV*K 9  
  { E;4a(o]{t  
public : RFC;1+Jn  
template < typename T > fz&}N`n  
  struct result_1 ;x#>J +QlG  
  { A-io-P7qyj  
  typedef T & result; NIfc/%  
} ; #dft-23  
template < typename T1, typename T2 > JK(&E{80  
  struct result_2 $VA4% 9  
  { 6S<$7=$ =  
  typedef T1 & result; 6bGD8 ;  
} ; %awS*  
template < typename T > "v1(f|a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]G B},  
  { A E711l-  
  return (T & )r; ASvPr*q/  
} 3$8}%?i  
template < typename T1, typename T2 > ="DgrH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ttnXEF  
  { ge[i&,.&z  
  return (T1 & )r1; ?5Fj]Bk]  
} 0Nu]N)H5<l  
} ; ,&=`T 7i  
_iu|*h1y  
template <> rieQ&Jt"  
class holder < 2 > [}2.CM  
  { N::;J  
public : "{_"Nj H  
template < typename T > co3 ,8\N0  
  struct result_1 )9r%% #  
  { 1Q5<6*QL"  
  typedef T & result; ([Aq  
} ; ry ?2 o!  
template < typename T1, typename T2 > @:&+wq_>A^  
  struct result_2 O[y`'z;C  
  { 4AYc 8Z#'  
  typedef T2 & result; Xoy1Gi?  
} ; zq.&Mw?  
template < typename T > ]3xa{ h~4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =]a@)6y  
  { %7#Zb'  
  return (T & )r; {*<C!Qg  
} bJm0  
template < typename T1, typename T2 > ~ ""MeaM8[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q4i8Sp>  
  { j6vZ{Fx;w  
  return (T2 & )r2; $:[BB ,$  
} 0*?XQV@  
} ; yV/ J(  
SN(=e#ljE  
noA\5&hqW  
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> >。 )6&\WNL-x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pT@!O}'$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wsrx|n[]  
V|\A?   
return l(i, j) = r(i, j); DA$Q-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^Nw]'e3  
rfRo*u2"  
  return ( int & )i; N[bN"'U/1  
  return ( int & )j; eC?/l*gF 3  
最后执行i = j; rR@n> Xx  
可见,参数被正确的选择了。 J&:W4\ m  
$ bNe0  
Hi_Al,j:  
RYl3txw  
_[i=TqVmf  
八. 中期总结 !rg0U<bO!  
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: q7&yb.<KD.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I#t9aR+&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .)> /!|i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N&APqT  
{(}w4.!  
=t$mbI   
SU O;  
`u~  
yvWzc uL#  
九. 简化 0DB<hpC:5  
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。 BhW]Oq&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |Xm4(FN\  
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: ;"Y;l=9_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hlFU"u_  
  +-*/&|^等 R}wwC[{  
2. 返回引用。 d Zz^9:C+  
  =,各种复合赋值等 9/daRq$  
3. 返回固定类型。 hcd>A vC8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (1SO;8k\  
4. 原样返回。 _8li4;F  
  operator, Mc7<[a  
5. 返回解引用的类型。 v?D kDnta  
  operator*(单目) W(a'^ #xe  
6. 返回地址。 62)lf2$1  
  operator&(单目) QP5:M!O<)  
7. 下表访问返回类型。 xrVZxK:!  
  operator[] S~rVRC"<xo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aC yb-P  
  operator<<和operator>> "gN*J)!x  
R%N#G<^R  
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。 V> a3V'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {<}I9D5  
CDW(qq-zD  
template < typename Left > EB2^]?  
struct value_return [wio/wc  
  { ).+xcv   
template < typename T > t7oz9fSz=?  
  struct result_1 rfXF 01I  
  { !|<f%UO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *KjVPs  
} ; pm W6~%}*  
_X%6+0M  
template < typename T1, typename T2 > H"FflmUO  
  struct result_2 I"cQ5gF?A  
  { x-V' 0-#U>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lv\F+?]a  
} ; +?j?|G  
} ; ADyNNMcx  
Tt<-<oyU.  
 _WDBG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0J:U\S  
<[3lV)~t  
下面我们来剥离functor中的operator() UQ$\ an'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;%rs{XO9  
oX 2DFgz  
return l(t) op r(t) lYZ@a4TA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GrLM${G  
return op l(t) c(Uj'uLc  
return op l(t1, t2) U)`3[fo  
return l(t) op cB|Cy{%  
return l(t1, t2) op SJ@8[n.x  
return l(t)[r(t)] yToT7 X7F7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e1`)3-f  
+%e%UF@  
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: h2/dhp  
单目: return f(l(t), r(t)); K^,&ub.L)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cu479VzPx:  
双目: return f(l(t)); Ql#W /x,e  
return f(l(t1, t2)); 1(:b{Bl  
下面就是f的实现,以operator/为例 3d#9Wyxs  
U= c5zrs  
struct meta_divide ^b"x|8  
  { OP|.I._I  
template < typename T1, typename T2 > dEQReD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |%:q hs,  
  { )~?S0]j}  
  return t1 / t2; [al(>Wr9  
} 6z p@#vYI  
} ; 6"7:44O;G  
(!_X:+0_  
这个工作可以让宏来做: r>@ B+Xi  
P,$ [|)[E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PtRj9TT  
template < typename T1, typename T2 > \ 4 [5lX C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U5On-T5  
以后可以直接用 =0PNHO\gl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^B<PD]  
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 =0 C l  
(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。。。) q*F~~J!P  
]} 5I>l  
 \]f5  
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 mJGO)u&  
V(lK`dY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GG@I!2,_  
class unary_op : public Rettype YoV^xl6g  
  { 7 zJrT5   
    Left l; lnS\5J  
public : Eo7 _v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oN&rq6eN  
o7c%\v[  
template < typename T > @H3s2|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }{#;;5KrB  
      { ONr?.MJ6j  
      return FuncType::execute(l(t)); |z!q r}i  
    } Q QsVIHA  
wL8bs- U  
    template < typename T1, typename T2 > (1kn):  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'uP'P#  
      { d$"G1u~%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jpYw#]Q  
    } fH#F"^ A  
} ; g)Vq5en*   
"%.|n|  
=RW* %8C  
同样还可以申明一个binary_op <t?x 'r?@  
lQp89*b?=U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AND7jEn  
class binary_op : public Rettype R\9>2*w  
  { dT0^-XSY  
    Left l; vWqyZ-p,q  
Right r; vI pO/m.3  
public : 3t"~F%4-}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nR,Qm=;  
<O,'5+zG%  
template < typename T > ++Rdv0~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T=eT^?v  
      { ?VMi!-POE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G zJ9N`  
    } {+@ms$z  
q5:0&:m$4$  
    template < typename T1, typename T2 > wo7N7R5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AI^AK0.L  
      { oTq%wi6 _  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ILkjz^  
    } 4)z3X\u|Z2  
} ; T8,k7 7  
ALE808;|  
D:YN_J"kV  
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 l1-4n*fU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -vv   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $:%*gY4~76  
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。 5z9r S<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T!m42EvIvE  
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。。。 $\0cJCQ3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jHkyF`<+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fap|SMGt  
下面是修改过的unary_op 9l]UE0yTL/  
v?Z'[l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w$DG=!  
class unary_op ]yyU)V0Iu  
  { c0!Te'?  
Left l; ?Ia4H   
  /p"U  
public : g6rv`I $l  
RE ![O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iyA*J CD  
7j@^+rkr3f  
template < typename T > LFE p  
  struct result_1 /`7 IK  
  { E0sbU<11  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "_ nX5J9  
} ; pj!k|F9  
W@:^aH  
template < typename T1, typename T2 > ]h #WkcXQ  
  struct result_2 GIl:3iB49  
  { |RHO+J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^K7q<X,  
} ; keT?,YI  
 C#A@)>  
template < typename T1, typename T2 >  )v${&H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &tlR~?$e*  
  { ,DE(5iDS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'b LP ~  
} Eem 2qKj  
I x( 6  
template < typename T > i FC"!23f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =^Bq WC2~  
  { o8w-$ Qb  
  return OpClass::execute(lt(t)); Nawp t%  
} $@_YdZ!  
l0gH(28K  
} ; 6tOP}X  
n (OjjR m  
y.jS{r".  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QH& %mr.S  
好啦,现在才真正完美了。 qsI{ b<n  
现在在picker里面就可以这么添加了: |!$ Q<-]f  
p])D)FsMB  
template < typename Right > {&u Rd?(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M#=Y~PU  
  { fy9uLl}h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vad|Rpl  
} iYkRo>3!QX  
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。 "EJ\]S]$X  
OZ eiH X!  
8r2XGR  
, yTN$K%M  
{\P?/U6~f  
十. bind q A.+U:I8  
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。 G"}qV%"6"  
先来分析一下一段例子 )$MS 0[?  
Jm?l59bv v  
i:g{{Uuv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w#W5}i&x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AdDQWJ^r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t$aVe"uM  
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。 6!*K/2:O  
我们来写个简单的。 OMl8 a B9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0 9tikj1  
对于函数对象类的版本: !$xzA X,  
Q%rVo4M#2  
template < typename Func > #1MKEfv(~  
struct functor_trait [.M  
  { TLy ;4R2Nn  
typedef typename Func::result_type result_type; &q.)2o#Q.  
} ; O ,l\e 3;  
对于无参数函数的版本: &u&2D$K,tp  
O2C6V>Q;  
template < typename Ret > ]OUD5T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $H4=QVj6  
  { 6KVV z/  
typedef Ret result_type; ki#y&{v9Be  
} ; K/DH / r  
对于单参数函数的版本: #U\$@4D  
t/A:k  
template < typename Ret, typename V1 > Pv#KmSA9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6s'[{Ov  
  { VZ;@S3TS  
typedef Ret result_type; O)l%OOv   
} ; 4>l0V<  
对于双参数函数的版本: &/HoSj>HS  
;D:=XA%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )#C_mB$-#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S45'j(S=  
  { <Uf|PFVj$  
typedef Ret result_type; Ks|gL#)*Ku  
} ; -P2 @mx%  
等等。。。 {d8^@UL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NOV.Bs{ yL  
8:~b &>   
template < typename Func > miPmpu!  
struct func_return 8`a,D5U:  
  { S3;lKr  
template < typename T > \{lE0j7}h  
  struct result_1 hX&-/fF+f  
  { !`Le`c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CK=ARh#|  
} ; Vfb<o"BQk  
@?m+Z"o|z  
template < typename T1, typename T2 > CDJ$hu  
  struct result_2 Il|GCj*N  
  { ^[0" vtb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; STw oYn  
} ; 2f `&WUe  
} ; QJQJR/g  
D_Guc8*  
>cTjA):  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R^uc%onP  
rj}(muM,R  
template < typename Func, typename aPicker > D6Dn&/>Zp  
class binder_1 Rw/Ciw2@?  
  { nVNs][  
Func fn; _$!`VA%  
aPicker pk; pVY4q0@  
public : D]jkR} t  
gbJG`zC>U  
template < typename T > !h?=Wv ==]  
  struct result_1 YKNb59k  
  { uO"y`$C$_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /Ad6+cY  
} ; v3~FR,Kl  
\PzN XQ$  
template < typename T1, typename T2 > NfOp=X?Y  
  struct result_2 [Q|M/|mnR1  
  { 9Kx<\)-GMD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *G\=i A  
} ; >C:If0S4X  
EPv%LX_j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b1 H7  
URLk9PI  
template < typename T > w?*j dwh,'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N70zjy4?fL  
  { n?}5!  
  return fn(pk(t)); jK e.gA  
} _%;M9Sg3  
template < typename T1, typename T2 > 3hLqAj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 72u db^  
  { :1*zr  
  return fn(pk(t1, t2)); zx7#)*  
} sLZ>v  
} ; 8sH50jeP  
BO]=vH  
v"/TmiZ  
一目了然不是么? ZOC#i i`:  
最后实现bind F'rt>YvF  
QTfu:m{  
RvR:e|  
template < typename Func, typename aPicker > d[S#Duz<&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r 3|4gG  
  { 'd+:D'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i0iez9B  
} .N!{ U  
6W$rY] h!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [1Uz_HY["3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 i_NJ -K  
fQP,=  
十一. phoenix 0`6),R'x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rtus`A5p  
![).zi+m  
for_each(v.begin(), v.end(), +O4(a.  
( ZJ9x6|q  
do_ 7pP+5&*  
[ 95[wM6?J  
  cout << _1 <<   " , " bb}?h]a   
] IqNpLh|[  
.while_( -- _1), rpSr^slr  
cout << var( " \n " ) k8 u%$G  
) m9woredS,  
); >gnF]<  
qfa}3k8et  
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: ~o i)Lf1  
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 l0:5q?g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ld95[cTP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1 #q^uqO0  
jFG5)t<D  
EavX8r  
template < typename Cond, typename Actor > S*xhX1yUi  
class do_while X>{p}vtvf>  
  { R5gado  
Cond cd; xG8`'SNY  
Actor act; 0U%Xm[:  
public : |/*pT1(&  
template < typename T > /LF3O~Go  
  struct result_1 C 0>=x{,v  
  { fx]eDA|$e  
  typedef int result_type; nc&Jmo7  
} ; HA1]M`&  
O) 1E$#~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E23w *']  
JtFiFaCxY  
template < typename T > S~> 5INud  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZtR&wk  
  { 26 ?23J ;  
  do St2Q7K5s{  
    { 0E1=W 6UZ  
  act(t); Z}+yI,  
  } 6"+8M 3M l  
  while (cd(t)); Y1WHy *s?  
  return   0 ; !LiQ 1`V{  
} -;U3w.-  
} ; EX+,:l\^  
n]v7V&mj\  
H]]c9`ayt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~z`/9 ;  
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。 eC;!YG Z  
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。 J.W Ho c  
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。 T/NjNEd#  
下面就是产生这个functor的类: LXNQb6!  
}PZ=`w*O  
79wLT \&  
template < typename Actor > _ eiF@G  
class do_while_actor 8%-%AWF]  
  { Hd374U<8]T  
Actor act; BGzO!s*@j  
public : hlC%HA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]-a{IWVN  
FT( iX `YQ  
template < typename Cond > Cg3ODfe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H-2_j  
} ; 9n 6fXOC  
3q?5OL^$  
q]XHa,"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fhr-Y'  
最后,是那个do_ )!sa)\E?  
e#khl9j*bt  
Wcn[gn<  
class do_while_invoker [ f34a  
  { ^K;hn,R=  
public : "H?QqrKx  
template < typename Actor > +Vy_9I(4Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0;<OYbm3<  
  { cgN>3cE  
  return do_while_actor < Actor > (act); auL^%M|$R  
} |Euus5[  
} do_; Pr/]0<s  
'evv,Q{87  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]"h=Qc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )x[HuIRaa  
最后来说说怎么处理break和continue -TS? fne)  
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。 bE4HDq34  
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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