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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $ x:N/mMu`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wTD}c1J(  
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, 2]<.m]  
yVp,)T9  
yM`u]p1  
rvlvk"  
  class filler Se_]=>WI  
  { ;?k<L\zaw  
public : 8ok=&Gq4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g60k R7;\  
} ; l2kGFgc  
DJ DQH\&  
h!ogH >S~  
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: damG*-7Svx  
tS>^x  
$_iE^zZaU^  
4&=</ok6`0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JEk'2Htx  
 DR{O.TX  
3@qv[yOE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7nPcm;Er  
FZ?:BX^  
5.*,IedY  
? 3OfiGX?  
二. 战前分析 l^d'8n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >[Wjzg  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0k{\W  
=@0J:"c  
YVwpqOE.=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xl<iR]lda  
  /* --------------------------------------------- */ 641P)  
vector < int *> vp( 10 ); bU}v@Uk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x\U[5d   
/* --------------------------------------------- */ x1?mE)n]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _U}vKm  
/* --------------------------------------------- */ .1q}mw   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hHhDs>tB  
  /* --------------------------------------------- */ p#{y9s4h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J8!2Tt  
/* --------------------------------------------- */ {x?qz~W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i6KB\W2  
Q3(ulgl]  
J_ h.7V  
I8YUq   
看了之后,我们可以思考一些问题: & W od  
1._1, _2是什么? tj'~RQvO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \yu7,v  
2._1 = 1是在做什么? -2; 6Pwmv  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6^WNwe\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 bY2R/FNL=  
vUVFW'-  
y^,QM[&  
三. 动工 '.1P\>x!]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4"k&9+>  
~f(5l.  
/wLGf]0  
W-l+%T!  
template < typename T > xa@$cxt  
class assignment X!qK[b@Z  
  { o0]YDX@T  
T value; nj'5iiV`]  
public : O-X(8<~H=  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xg96I: r'p  
template < typename T2 > :Y\ ~[Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0M"n  
} ; W`_JERo  
S )rr  
60vmjmXl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E<Zf!!3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jkx>o?s)z  
jel:oy|_  
}q`9U!v  
X'jyR:ut#  
  class holder <@"rI>=  
  { +7}^Y}(  
public : aWIkp5BFj  
template < typename T > &U7v=a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 88~Nrl=co  
  { o 2 Nu@^+  
  return assignment < T > (t); [M[<'+^*  
} 8Y.q P"s  
} ; v*?8:>:}  
!i)!|9e  
v?OVhV  
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: $G`CXhbl  
\ saV8U7B  
  static holder _1; pOXI*0_g.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "D _r</b  
=^rt?F4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lc[6Mpi7s[  
而不用手动写一个函数对象。 ywAvqT,  
dGYR  'x  
M; wKTTQy  
c$ !?4z_.  
四. 问题分析 Qc3d<{7\~  
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。 7K\v=  
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。 SG)Fk *1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C '( Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <#h,_WP*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z3uR1vF'  
S-S%IdL  
五. 问题1:一致性 `!vqT 3p,  
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?| `FPQOa*%3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5G}4z>-]F)  
}ouGxs+^[  
struct holder {&n- @$?  
  { ~i"=:D  
  // F<,pAxl~@  
  template < typename T > 3p=Xv%xd  
T &   operator ()( const T & r) const x(TF4W=j  
  { uaF-3  
  return (T & )r; oZiW4z*Wh  
} k~8-E u1  
} ; m"n74 cxS  
hn8xs5vN  
这样的话assignment也必须相应改动: ,2fi`9=\  
]ZcivnN#  
template < typename Left, typename Right > x vs=T  
class assignment MW 7~=T  
  { * @4@eQF  
Left l; 9fEe={ B+  
Right r; H%O\4V2s  
public : Y1-dpML  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [7I bT:ph  
template < typename T2 > _u[tv,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1?Y>Xz  
} ; )XDBK* !  
HDH G~<s  
同时,holder的operator=也需要改动: -i`jS_-Cv-  
.7.lr[$g  
template < typename T >  `Eh>E,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const teJt.VA7)  
  { uCDe>Q4@/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jsN[Drra  
} { LvD\4h"  
N:<$]x>  
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。 '5BD%#[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W~ ~'  
i<"lXu  
return l(rhs) = r; 1,wcf,  
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。 XGB\rf vS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @ b!]Jw  
o pTXI*QA  
template < typename Tp > ^v; )6a2  
class constant_t Y)1/f EM  
  { `j>5W<5q\  
  const Tp t; ^cYB.oeu  
public : %]4Tff  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  g{Hgs  
template < typename T > /TpTR-\I0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *D?_,s  
  { $X#y9<bW  
  return t; y!=,u  
} 7[1Lh'u  
} ; SboHo({5VA  
/}m)FaAi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sF {,n0<8  
下面就可以修改holder的operator=了 `9^tuR,  
|{N{VK  
template < typename T > PR@6=[|d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KR>)Ek  
  { h^\vk!Q-d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AM}2=Ip  
} ;ek*2Lh  
,&_H  
同时也要修改assignment的operator() X<%D@$  
Oh! {E5!)  
template < typename T2 > (Mk7"FC7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  gHe:o`  
现在代码看起来就很一致了。 \V>5)R n  
0vv~G\yM  
六. 问题2:链式操作 0nb%+],pX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TF8#I28AD  
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。 p3M!H2W  
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。 j9+4},>>CU  
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。 8gS7$ EH'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e$~[\ w  
wo@ T@Ve~  
template < typename T > \l59/ZFan  
struct result_1 uN`/&_$c  
  { 8qyEHUN2q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YbZbA >|  
} ; 0fOhCxtL@  
8%9 C<+.R  
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: /.SG? 5t4  
MKBDWLCB  
template < typename T > c2P}P* _  
struct   ref j .q}OK  
  { AQ'%}(#0  
typedef T & reference; I){4MoH.  
} ; ,Pa*; o\  
template < typename T > J'%i?cuV  
struct   ref < T &> O <Rh[Aqn  
  { `==l 2AX  
typedef T & reference; yD3}USw  
} ; U ]<l-~|  
y\skke]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G=:/v  
yNvAT>H  
template < typename T > QL7b<xDQC*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Tc^ 0W=h  
  { }Fjbj5w0  
  return l(t) = r(t); c~ R'`Q  
} Xd(^7~i  
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。 Jy(G A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GL n M1  
;u<Ah?w=Z  
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 <X)\P}"L4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /*#o1W?wQZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^FLs_=E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :{%[6lE^G  
最后的布局是: 2^o7 ^S  
                Add es)^^kGj6f  
              /   \ tkj-.~@g0'  
            Divide   5 "V p nr +6  
            /   \ 9B0ON*`  
          _1     3 .!o]oM U/  
似乎一切都解决了?不。 4#IT" i  
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。 2VN].t:  
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。 hZJ~zx~  
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: ray3gM%JLj  
-#ZLu.  
template < typename Right > *`H*@2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,6>3aD1w~q  
Right & rt) const =z'(FP5!0  
  { c""&He4zp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uPfz'|,  
} ZO<,V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `DYhGk  
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。 S`kOtZ_N n  
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。 Pxr/*X  
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。 >PA*L(Dh%  
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。 3F;C{P!  
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? 0+CcNY9  
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: 7"(Zpu  
`>sOOA  
template < class Action > D{+@ ,C7B  
class picker : public Action u$d[&|`>_  
  { <\#'o}  
public : ?06gu1z/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5Y *4a%"  
  // all the operator overloaded 6|eqQ+(A  
} ; Tw-NIT)  
WGv47i  
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。 \ptO4E  
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: D kWp  
J+P<zC  
template < typename Right > t W UI?\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <wS J K  
  { "-&K!Vfs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y RxrfAdS  
} Vgj#-7bdyi  
a 8k2*u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V}s/knd  
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。 _.JQ h   
L3%frIUd  
template < typename T >   struct picker_maker {xZY4b2  
  { `H! (hMMV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?, pwYT0g  
} ; NTu |cX\R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j=O+U _w  
  { .aNh>`OT'  
typedef picker < T > result; >kQp@r\nQ  
} ; n#P>E( K  
9)VAEyv  
下面总的结构就有了: )-4c@  
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。 Xe_ <]|  
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。 D)PX|xrn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E*YmHJ:k  
至此链式操作完美实现。 B=cA$620  
Ic0Sb7c  
/GgID!8  
七. 问题3 <O+GXJ2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 a}@b2Wc*  
4!/QB6  
template < typename T1, typename T2 > ?,$:~O* w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d~<$J9%  
  { d_`MS@2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ":/c|!  
} C98F?uo%Q  
?g ,s<{  
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: !gkr?yhE  
A;d@NOI#,K  
template < typename T1, typename T2 > |qX ?F`  
struct result_2 a[K&;)  
  { L/u|90) L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +ay C 0  
} ; LaJvPOQ  
J&aN6l?  
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? $]|3^(y``  
这个差事就留给了holder自己。 gCg hWg{S  
    ]H/,Q6Q  
g kmof^  
template < int Order > U;bx^2<m  
class holder; N*A*\B%{x'  
template <> Iy_5k8 ]  
class holder < 1 > AZ!/{1Az  
  { i*|HN"!  
public : @|:fm() <  
template < typename T > 8|Tqk,/pD  
  struct result_1 :gsRJy1  
  { |mH* I  
  typedef T & result; ya2sS9^T[  
} ; 4XAB_Q  
template < typename T1, typename T2 > fn<dr(Dx  
  struct result_2 yP]>eLTSd  
  { /H<{p$Wd  
  typedef T1 & result; HAH\ #WE  
} ; U '{PpZ  
template < typename T > &0T.o,&y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x@Gg fH<l  
  { Y7S1^'E 3  
  return (T & )r; dz@+ jEV  
} nq_$!aB_K  
template < typename T1, typename T2 > 9fX0?POG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZRjM^ d;  
  { aA?Qr&]M  
  return (T1 & )r1; 7u"Q1n(h/  
} %i\rw*f  
} ; CNRSc 4Le  
XgxO:"B  
template <> 7Q!ksp  
class holder < 2 > [7><^?t V  
  { diXWm-ZKL  
public : #f(a,,Uu'  
template < typename T > "7sv@I_j  
  struct result_1 :?f+*  
  { QP(d77 n  
  typedef T & result; pBAAwHD  
} ; `RY}g;  
template < typename T1, typename T2 > c7+6[y DVE  
  struct result_2 [lIX&!T"  
  { )y] Dmm  
  typedef T2 & result; _!2lnJ4+5  
} ; |4DN2P  
template < typename T > N@PuC>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;\th.!'rn  
  { #_ulmB;  
  return (T & )r; Ho(M O!(  
} \L>XF'o  
template < typename T1, typename T2 > #eYYu2ND  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (g;O,`|c,  
  { `n6cpX5  
  return (T2 & )r2; Y9mhDznS  
} Gw) y<h  
} ; PZ/ tkw  
~xG/yPl  
V(cU/Aia^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yPmo1|'X>d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3F, M{'q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;jxX/c  
~0CNCP  
return l(i, j) = r(i, j); [`tOhL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4(, .<#  
1o5kP,)  
  return ( int & )i; 0VvY(j:hp  
  return ( int & )j; ~d&&\EZ  
最后执行i = j; &DGqY5=  
可见,参数被正确的选择了。 %(s|  
=X(N+(1~  
\@PMj"p|:  
i$pUUK  
X,3"4 SK  
八. 中期总结 YAR$6&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ExS&fUn `C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P [aE3Felk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t[k ['<G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h<3bv&oI .  
Rm3W&hQ  
zecM|S_  
!_Y%+Rkp0  
&=t~_ Dc  
+;!^aNJ,  
九. 简化 eAO@B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 G>^= Bm_$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )2"WC\%  
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: 8r}tf3xMCM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zx)}XOYf  
  +-*/&|^等 <O) if^  
2. 返回引用。 L]=mQo  
  =,各种复合赋值等 s j-oaWt  
3. 返回固定类型。 =WN8> <K!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $o9^b Z  
4. 原样返回。 oTk\r$4eb  
  operator, f`vWCb  
5. 返回解引用的类型。 vy [7I8f{  
  operator*(单目) c-zW 2;|61  
6. 返回地址。  l  
  operator&(单目) FM3.z)>  
7. 下表访问返回类型。 0<A*I{,4L  
  operator[] fC"? r6d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <> HI(6\@Z  
  operator<<和operator>> D0\*WK$  
%>nAPO+e  
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。 F6{ O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _0[s]  
QBmARQ  
template < typename Left > kK/>,Eg  
struct value_return s'/_0  
  { /hg^hF  
template < typename T > 11S{XbU  
  struct result_1 `$4wm0G|  
  { %b pQ=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hv"qRuQ?[  
} ; z+fy&NPl  
\xOYa  
template < typename T1, typename T2 > cooicKS7  
  struct result_2 *W=1yPP  
  { Qt"jU+Zoy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ko!]vHB9`  
} ; fZs}u<3Q)  
} ; r 'ioH"=  
1=_?Wg:   
4 J9Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9~ V(wG  
(CAV Oed  
下面我们来剥离functor中的operator() ,o2x,I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ).Z U0fV  
f U<<GK70  
return l(t) op r(t) `)=sQ2P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fuf' r>1n  
return op l(t) Cs]\3R|D`  
return op l(t1, t2) Ayw {I#"  
return l(t) op Ng&K5Z/  
return l(t1, t2) op d<] eJ{  
return l(t)[r(t)] c8l\1ce?7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BN`tiPNEp  
Nc EPPl 0I  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zcV~)go6  
单目: return f(l(t), r(t)); *wdNZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EwfL.z  
双目: return f(l(t)); w$qdV,s 7  
return f(l(t1, t2)); u~t%GIg  
下面就是f的实现,以operator/为例 YFcMU5_F  
]7,0}q.  
struct meta_divide tTq2 AR|  
  { +s+E!=s  
template < typename T1, typename T2 > % Q93n {?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,=u!hg  
  { yBqKldl  
  return t1 / t2; >U:.5Tch'V  
} /z1-4:^`A[  
} ; *6(/5V  
[ { F;4> g  
这个工作可以让宏来做: =dQ46@  
~c,+)69"T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZB$,\|^6  
template < typename T1, typename T2 > \ UWgPQ%}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y4Jaw2b  
以后可以直接用 sVS),9\}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a{I(Qh!}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (K kqyrb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s|Vbc@t  
Y0Rk:Njc  
St3/mDtH  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !J }Q%i  
{us#(4O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @oRo6Y<-  
class unary_op : public Rettype Xj6?,J  
  { n~yhX%=_Du  
    Left l; `g'9)Xf4KT  
public : TwZmZE ?!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G{'`L)~3N  
NW*$+u%/R  
template < typename T > R5cpmCs@R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ynq^ztBVe  
      { l5Q-M{w0x  
      return FuncType::execute(l(t)); a [BIY&/Q  
    } QlnI&o  
$=!_ !tr  
    template < typename T1, typename T2 > OLJ|gunA#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !y;xt?  
      { vcp[$-$QGJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G $iC@,/  
    } V(!-xu1,  
} ; )K 0rPnYV  
8{%[|Ye  
?h-:,icR  
同样还可以申明一个binary_op ;0 9~#Wop  
ftqeiZ 2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fXx !_Z  
class binary_op : public Rettype 2$> <rB  
  { tb'O:/  
    Left l; Z-'xJq  
Right r; "&TN}SBW  
public : d/I*$UC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {dNWQE*\c  
)WF*fcx{  
template < typename T > KZsJ_t++!W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ei\tn`I&  
      { ^s3SzB@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |("zW7g  
    } :8Ql (I  
zqGo7;;#  
    template < typename T1, typename T2 > m^YYdyn]M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iFB {a?BE  
      { iy,jq5uw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j !rQa^   
    } ":Ll. =!  
} ; 0bI} s`sr  
!L55S 0 3  
ty)~]!tA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]n&Eb88  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d7!,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #s]`jdc  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {$qLMx';  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +m1y#|08  
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。。。 v^Pjvv=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LLW\1 cxi  
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) Jbqm?Fy4X  
下面是修改过的unary_op ^yVKW5x  
+FlO_=Bu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -x0u}I  
class unary_op fpPHw)dTd  
  { NR0fxh  
Left l; 8\_YP3  
  @xPWR=Lb  
public : <lHVch"(^$  
M@78.lPS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~BD 80s:f  
ZuVucP>>_d  
template < typename T > =MokbK2  
  struct result_1 x`gsD3C  
  { 4^AdSuV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?LA` v_  
} ; jun$C Y4  
5"I8ric  
template < typename T1, typename T2 > /.%AE|0+X  
  struct result_2 L{AfrgN  
  { _';oT*#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,e5#wz  
} ; ! p|d[  
md`"zV  
template < typename T1, typename T2 > `_5{: 9N$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :PF6xL&  
  { 0l>4Umxr{J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -k"5GUc|  
} #u<n .  
5Uha,Q9SA  
template < typename T > NE2P "mY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ubQZTAx  
  { }  cQ` L  
  return OpClass::execute(lt(t)); c*HWH$kB  
} MWron_xg  
z~O:w'(g  
} ; hV7]/z!d  
AvEd?  
W]= $0'  
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 Y>2kOE  
好啦,现在才真正完美了。 Yl0_?.1 z  
现在在picker里面就可以这么添加了: F{"4cyoou  
)r.4`5Rc  
template < typename Right > <WRrB `nO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5Cjh%rj(jl  
  { i*ErxWzu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /r@~"R x'  
} l#k&&rI5x.  
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。 4<Q^/-W  
Rx%SeM2  
;<)<4N"  
)$7-CNWr~  
Emx`+9  
十. bind Fl0 :Z  
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。 T+U,?2nF:  
先来分析一下一段例子 >,)tRQS  
N=@Nn)  
97SOa.@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R8![ $mkU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q/<?v!h{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XpU%09K  
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。 q7u bRak  
我们来写个简单的。 oVYW '~OID  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: , UiA?7k  
对于函数对象类的版本: #Z>EX?VS:  
5x/LHsr=m  
template < typename Func > WXX)_L$2  
struct functor_trait /7[X_)OG  
  { KR sY `[Y  
typedef typename Func::result_type result_type; g;G]Xi.B}  
} ; Qvl3=[S  
对于无参数函数的版本: 2{fPQQ;#  
8JbN&C  
template < typename Ret > T99\R%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b!3Y<D*  
  { {Jn*{5tZ>  
typedef Ret result_type; vm Y*K  
} ; \GEf,%U<K  
对于单参数函数的版本: bfl%yGkd/|  
Hm*?<o9mxC  
template < typename Ret, typename V1 > O[O[E}8#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X4{O/G  
  { o1?bqVF;6  
typedef Ret result_type; 2GC{+*  
} ; 9qXKHro  
对于双参数函数的版本: 1]% ]"JbV  
(Ceq@eAlT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rVF7!|&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  %kSpMj|  
  { ipdGAG  
typedef Ret result_type; C|hD^m  
} ; L92vb zP  
等等。。。 D3xyJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q@w=Jt<  
Tj v)jD  
template < typename Func > E\lel4ai  
struct func_return b]cnTR2E  
  { Z/~7N9?m(  
template < typename T > cH>3|B*y  
  struct result_1 YR/%0^M'0  
  { 6h%_\I.Z[[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +o[- ED  
} ; Bq4^nDK  
#9FY;~  
template < typename T1, typename T2 > NUp,In_  
  struct result_2 Cr#Z.  
  { i^2-PKPg{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \PJpy^i  
} ; |];f?1  
} ; czu?]9;^ Z  
W34_@,GD  
.&2Nm&y$ K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .5K}R<  
;r.0=Uo9]  
template < typename Func, typename aPicker > DL]\dD   
class binder_1 |';oIYs|$  
  { ?@YABl  
Func fn; S?K x:]  
aPicker pk; %.[jz,;)  
public : `<x((@#  
~us1Df0bp  
template < typename T > ' zz ^ !@  
  struct result_1 %Z]c[V.  
  { b"7L ;J5|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PRQEk.C  
} ; 6#za\[  
yHNx,ra   
template < typename T1, typename T2 > )g ; !IL  
  struct result_2 o`+$h:zm@  
  { @r=v*hu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z0#&D&2sV  
} ; Is1(]^EE*  
tS:/:0HnA)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,!7\?=G6}v  
Pg\!\5  
template < typename T > :HW\awv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wv7hY"  
  { iPeW;=-2Wk  
  return fn(pk(t)); 7*I:cga  
} )p!.V( ,  
template < typename T1, typename T2 > =Owr l'@|T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N3$%!\~O  
  { S\"#E:A  
  return fn(pk(t1, t2)); ]21`x  
} x*7Q  
} ; @/f'i9?oM`  
$LOwuvu>  
AJ"a  
一目了然不是么? %ZbdWHO#  
最后实现bind 7GG:1:2+>  
>O$ JS,  
y)*W!]:7^>  
template < typename Func, typename aPicker > u0{R;)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  e gdbv  
  { *VV#o/Q p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ouos f1  
} #ni:Bwtl{  
YU,fx<c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ] =*G[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wT>~7$=L{  
 U!O"f  
十一. phoenix K'\Jnn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T]UrKj/iF  
,+GS.]8<  
for_each(v.begin(), v.end(), j{&$_  
( f~t5[D(\Q,  
do_ me  ,lE-  
[ KEfwsNSc%  
  cout << _1 <<   " , " yE{\]j| Zf  
] OuMj%I  
.while_( -- _1), dC(5I{I|  
cout << var( " \n " ) =)YDjd_=z  
) FaQz03N\  
); z0T9tN!(  
>QSlH]M  
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: >1  %|T  
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 twP%+/g]<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !%Bhg?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <i~=-Z(  
)o`[wq  
~i UG24v  
template < typename Cond, typename Actor > UZRN4tru6  
class do_while z2~\ b3G  
  { ?<efKs  
Cond cd; -Dy":/Bk  
Actor act; +F]=Z  
public : Dp-j(F  
template < typename T > q#PMQR"C  
  struct result_1 j.kv!;Rj=  
  { p1!-|Sqq  
  typedef int result_type; e:+[}I)  
} ; !uW;Ea?  
aJLc&o 8Yg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~B\O{5W  
%;,4qB  
template < typename T > 7* R %zJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fLg :+Ue<B  
  { ;Iax \rQ  
  do >XPR)&t  
    { ? J/NYV  
  act(t); ok1-`c P  
  } !:c_i,N  
  while (cd(t)); >ud u~  
  return   0 ; 7G=Q9^J.H  
} . L9n  
} ; &$yDnSt\  
N{#9gr3zi  
QB"+B]rV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~A_1he~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 95mwDHbA  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 p0Pmmp7r  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -,q qQf  
下面就是产生这个functor的类: i hcSSUm  
nm,(Wdr  
2$b JMx>  
template < typename Actor > wGgeK,*_  
class do_while_actor a[jNT$8  
  { *nB-] w/  
Actor act; "#P#;]\`  
public : #'4Psz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !.{"Ttn;s  
7Qd boEa  
template < typename Cond > _'Rg7zHTp-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -ND1+`yD  
} ; !@>q^_Gez  
cq~~a(IS  
2oo\SmO]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J\hqK*/8  
最后,是那个do_ C:.>*;?7  
4mvnFY}   
#<d'=R[ AK  
class do_while_invoker ]JQ}9"p=5  
  { M44$E4a20  
public : L),r\#Y(v  
template < typename Actor > vG:S(/\>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^t?vv;@}  
  { !b?cY{  
  return do_while_actor < Actor > (act); K!(hj '0.  
} -s^)HR l  
} do_; d%:J-UtG"  
eq@-J+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @<koL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hE7rnn{  
最后来说说怎么处理break和continue S^iT &;,  
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。 yCwe:58  
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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