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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YuB+k^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G@j0rnn>B  
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, _V`DWR *  
Uix6GT;  
O$4yAaD X  
rj!0GI  
  class filler #:SNHM^><  
  { \l~*PG2  
public : Hc`A3SMR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X.:]=,aGW  
} ; 4*$G & TX  
7 [0L9\xm  
/hO1QT}xd  
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: .`&F>o(A  
.1LCXW=  
.YuJJJv  
fDLG>rXPT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6uR^%W8]  
TsTPj8GAl[  
_o8 ?E&d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cp h:y  
0]4(:(B  
qgrg CJ  
-44&#l^}_u  
二. 战前分析 @e{^`\l=<  
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。 \QB;Ja _  
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 ZK)%l~J  
tor!Dl@Mo  
?Q&yEGm(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G$sA`<<  
  /* --------------------------------------------- */ {26ONa#i  
vector < int *> vp( 10 ); c_>f0i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M+x,opl  
/* --------------------------------------------- */ Si~vDQ7"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5scEc,JCi  
/* --------------------------------------------- */ ]~Z6;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +sJrllrE(  
  /* --------------------------------------------- */ 4 uQT5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2@ Z(P.Gh  
/* --------------------------------------------- */ twx[ s$O'b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R=KQ  
>+[&3u  
nWHa.H#  
,#8e_3Z$  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^,]B@ t2  
1._1, _2是什么? CoA6  
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。 OD_W8!-  
2._1 = 1是在做什么? +[tP_%/r'^  
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。 & j+oJasI  
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。 CJ++?hB]X  
/S lYm-uQ+  
 ^k\e8F/  
三. 动工 ERN>don2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >i6yl5s  
{+@bZ}57  
3=L.uXVb  
cA:*V|YV `  
template < typename T > i _%Q`i  
class assignment =3v]gOcO  
  { to$h2#i_  
T value; ~appY Av  
public : lMbAs.!  
assignment( const T & v) : value(v) {} WH \)) y-  
template < typename T2 > jNC4_q&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A\.GV1  
} ; 1&U>,;]*  
xagBORg+Bd  
icgSe:Ci  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y(cGk#0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2m2;t0  
*v3]}g[<  
W!&vul5  
L;f!.FX#  
  class holder =pC3~-;3  
  { ,9o"43D:a|  
public : SE~[bT  
template < typename T > 5EfS^MRf\n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1[vi.  
  { }x wu*Zx  
  return assignment < T > (t); X<%Q"2hW  
} #*(t d<Cp  
} ; [n$BRk|  
_n` a`2C|m  
UZpIcj cL  
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:  MEGv}  
KPj\-g'A  
  static holder _1; BFOq8}fX2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YS%h^>I^  
C-H@8p?T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TTTPxO,  
而不用手动写一个函数对象。 ZXuv CI  
CLJ;<  
8!Ww J Oe  
HI11Jl}{  
四. 问题分析 D'Y-6W3  
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。 AQiwugs  
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。 6Z%U`,S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vTx2E6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :H wA 5Z#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e F3,2DD C  
Y1J=3Y  
五. 问题1:一致性 p$3sME$L  
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?| lH6OcD:kj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^*Yh@4\{JH  
&?yZv {  
struct holder cj'}4(  
  { 3skC$mpJHw  
  // h9G RI  
  template < typename T >  N#a$t&  
T &   operator ()( const T & r) const [.uG5%fa  
  { v63"^%LX  
  return (T & )r; Gf<'WQ[  
} r 0iK  
} ; 5?F__Hx*2  
PC-"gi =h  
这样的话assignment也必须相应改动: x?2@9u8Yb  
zZ` _D|<m  
template < typename Left, typename Right > e(GP^oK  
class assignment :i. {  
  { J2xw) +  
Left l; [8*jw'W|[  
Right r; HV{wI1  
public : )E-inHD /  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vPTM  
template < typename T2 > %~2YE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dE4L=sTEsy  
} ; ~5CBEIF(NS  
'z%o16F)L  
同时,holder的operator=也需要改动: 5',8 ziJQ  
pH"#8O&  
template < typename T > %B5wH_p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uP~@U"!  
  { 7G}2,ueI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DkvF5c&  
} , P70J b  
;kS&A(  
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。 C(#u[8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j/f?"VEr  
?"i}^B`*  
return l(rhs) = r; !O:y@  
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。 %'s>QF]'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O$&mFL[`  
uj R_"r|l  
template < typename Tp > }dWq=)*  
class constant_t b`~p.c%(  
  { ,D]QxbwZ  
  const Tp t; di6QVRj1  
public : +wN^c#~7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gy 3i+J  
template < typename T > M42 Ssn)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LWz&YF#T-  
  { #><.oreXq  
  return t; 1DE<rKI  
} 2[ RoxKm  
} ; YW_Q\|p]M  
Ay5i+)MD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 | r&k48@  
下面就可以修改holder的operator=了 `_`QxM  
W&& ;:Fr  
template < typename T > Nn~~!q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j3{I /m  
  { G~2jUyv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 52 fA/sx  
} =|3ek  
snf~}:&   
同时也要修改assignment的operator() aB{vFTD5  
s:#V(<J  
template < typename T2 > }Qip&IN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +eyc`J  
现在代码看起来就很一致了。 *W0y: 3dB3  
vY  }A  
六. 问题2:链式操作 OWjk=u2Lz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @eD):Y  
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。 E9Np0M<  
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。 Rs-]N1V  
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。 <lw` 3aa(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ] >LhkA@V  
#{?PbBE}  
template < typename T > %Y<|;0v  
struct result_1 hxVKV?Fl  
  { n>+mL"hs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JJ}0gZ   
} ; WQ[_hg|k  
TUV&vz{  
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: h{HF8>u[  
s \;"X  
template < typename T > )6,de2Pb  
struct   ref ^?0DP >XA  
  { 3L833zL  
typedef T & reference; hAYTj0GZ  
} ; # {w9s 0:  
template < typename T > kbTm^y"  
struct   ref < T &> a`&f  
  { {QcLu"?c  
typedef T & reference; 0 fF(Z0R,  
} ; k. MUdU^  
YQ+tDZY8`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >XY`*J^  
o<<xY<  
template < typename T > *5vV6][  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =yr0bGy`-  
  { 1+}{8D_F  
  return l(t) = r(t); nv@8tdrc  
} fSs4ZXC  
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。 :TJv=T'p'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Sgp;@4`M  
J2 'Nd'  
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 UFp,a0|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Tl2C^j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bdQ_?S(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C/TF-g-_Y  
最后的布局是: &NH$nY.r  
                Add IW@PF7  
              /   \ E0MGRI"me  
            Divide   5 STxKE %l  
            /   \ ( 5tvfz%  
          _1     3 r[lF<2&*R  
似乎一切都解决了?不。 <N_+=_  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >h k=VyU;  
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。 r=X}%~_8X  
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: =jX8.K4]  
Aq0S-HKF  
template < typename Right > 3td)'}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &?*V0luP)  
Right & rt) const n&-qaoNl  
  { ENGg ~D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2@%$;.  
} ^(|vsFzn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n#wI@W >%+  
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。 pO ml8SQf  
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。 |aT| l^2R@  
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。 ]8 f ms(  
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。 RV5n,J  
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? j}~86JO+Cw  
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: ds?v'|  
~ ; -! n;  
template < class Action > pBETA'fY  
class picker : public Action 20Z8HwQi  
  { u"d~!j1  
public : yjhf   
picker( const Action & act) : Action(act) {} m3mp/g.>  
  // all the operator overloaded $ep.-I>  
} ; r9 !Tug*>m  
/4 vG3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1$%V{4bJ  
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: )w0AC"2O~  
+=.W<b  
template < typename Right > [BT/~6ovrZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /C4^<k\  
  { QoG cWJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rxy&spX  
} =9"W@n[>W  
dO4{|(z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S6AU[ASY.  
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。 lhw ,J]0*  
CC@.MA@9N  
template < typename T >   struct picker_maker ;uW}`Q<  
  { >&p0d0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `g6h9GC6  
} ; =Q[b'*o7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qfK`MhA}  
  { .F(i/)vaq|  
typedef picker < T > result; j'BMAn ?  
} ; 9M1d%jT  
)I$q5%q8  
下面总的结构就有了: bf!M#QOk?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 cg*)0U-_(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 HfvTxaK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E Kz'&Gu  
至此链式操作完美实现。 #*g5u{k'P  
'I /aboDB  
hDp6YV,q  
七. 问题3 9`w)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [w&$|h:;  
(>I`{9x>6  
template < typename T1, typename T2 > qq1-DG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w&B#goS  
  { &g~ wS@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lME)?LOI  
} NU*fg`w  
]/B$br'O{?  
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: wlEo"BA  
P b]3&!a  
template < typename T1, typename T2 > y T#{UA^  
struct result_2 4|`Bq}sjZf  
  { ~2zM kVH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =l0Jb#d  
} ; m~D&gGFt  
?x0pe4^If  
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? zBP>jM(8  
这个差事就留给了holder自己。 n]u<!.X  
    7zv1 wb  
CCX8>09  
template < int Order > C{q:_M;  
class holder; F1Hh7 F  
template <> Eb=#9f%y>&  
class holder < 1 > XbZ*&  
  { ??i4z[0M  
public : (}5S  
template < typename T > fVM`-8ZTq  
  struct result_1 }h}<! s  
  { X2xuwA  
  typedef T & result; iK IOh('G  
} ; bI y sl  
template < typename T1, typename T2 > [M%9_CfZOy  
  struct result_2 wfP5@!I  
  { ]D!k&j~P  
  typedef T1 & result; 2EK%N'H  
} ; PccB]  
template < typename T > ZJjTzEV%^B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IB`>'~s&A  
  { _zu?.I0^  
  return (T & )r; 033T>qY  
}  nhfwOS  
template < typename T1, typename T2 > +)-d_K.(k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P,1exgq9  
  { P $h;SK  
  return (T1 & )r1; 1PU*:58[  
} *?Wtj  
} ; ;a{rWz1Wm  
fjkT5LNx k  
template <> SY6r 8RK  
class holder < 2 > |!re8|JV_  
  {  3Vu8F"  
public : $f(agG]  
template < typename T > wU0K3qZL  
  struct result_1 {@\/a  
  { B_@7IbB  
  typedef T & result; wrK#lh2  
} ; *'^:S#=  
template < typename T1, typename T2 > Ij$)RSPtH  
  struct result_2 nB}e1 /_y  
  { <"ae4  
  typedef T2 & result; sVD([`Nmc  
} ; 9R:(^8P8  
template < typename T > 'X ~Ab  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5|m9:Hv[#  
  { (6[Wr}SW5  
  return (T & )r; &O{t^D)F  
} QZYM9a>  
template < typename T1, typename T2 > L3>4t: 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~6fRS2u  
  { Dzm qR0)  
  return (T2 & )r2; V"U~Q=`K  
} a5I%RY  
} ; ,"C&v~  
0, "ZV}  
tJG (*   
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> >。 ~s0P FS7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $WM8tF?H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;lkf+,;  
-6*OF.Ag`  
return l(i, j) = r(i, j); UeC%Wa<[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l)2HHu<  
cfQh  
  return ( int & )i; )PanJHtU  
  return ( int & )j; zrWq!F*-V\  
最后执行i = j; Bwi[qw  
可见,参数被正确的选择了。 D[FfJcV'$  
cC(ubUR  
LU 5 `!0m  
!ktA"Jx  
n=Z[w5  
八. 中期总结 [F9KC^%S  
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: Duo#WtC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l%)=s~6z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cB9KHqB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F.* snF  
7l|>  
b~jvmcr  
K]=>F  
\gk3w,B?E  
FlA$G3  
九. 简化   } k%\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }'M1(W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >c'_xa?^G  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K5c7>I%k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3YNkT"~T  
  +-*/&|^等 2|_Jup  
2. 返回引用。 E0?\DvA  
  =,各种复合赋值等 TB3T:A>2  
3. 返回固定类型。 aPP<W|Cmo2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A#07Ly8kXn  
4. 原样返回。 DEeL 48{R  
  operator,  f"=4,  
5. 返回解引用的类型。 +cOI`4`$  
  operator*(单目) NS/L! "g  
6. 返回地址。 $Q7E#  
  operator&(单目) qYrGe  
7. 下表访问返回类型。 p<nBS" /  
  operator[] r.G/f{=<@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v)BUt,A  
  operator<<和operator>> _)lK.5  
C!v0*^i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }K0.*+M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s|d L.@0,L  
f'*HP%+Y  
template < typename Left > T7&itgEYG/  
struct value_return URY%+u  
  { v^JyVf>  
template < typename T > DtyT8kr  
  struct result_1 ,1QU  
  { B-JgXW.\0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _/7[=e}y  
} ;  5Gg`+o  
'Zk&AD ~  
template < typename T1, typename T2 > to+jQ9q8  
  struct result_2 s|YY i~  
  { vP? "MG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Kq{9 :G  
} ; QZ%_hvY[%>  
} ; tHD mX  
X2Y-TE T  
m &c8@-T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h?fv:^vSi  
liPUK#  
下面我们来剥离functor中的operator() (~,Q-w"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: znX2W0V  
ExV>s*y  
return l(t) op r(t) Bglh}_X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %F1 Ce/  
return op l(t) MhHygZT[}  
return op l(t1, t2) *}cF]8c5W  
return l(t) op e>y"V; Mj  
return l(t1, t2) op #W'jNX,h  
return l(t)[r(t)] O>)8< yi$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qzsS"=5  
"P'W@  
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: Jc:*X4-'  
单目: return f(l(t), r(t)); tb^3-ZUb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _K8ob8)m  
双目: return f(l(t)); _D[vMr[  
return f(l(t1, t2)); Sh}AGNE'  
下面就是f的实现,以operator/为例 cPkN)+K  
Z Oyq{w!2  
struct meta_divide $yHlkd`Y  
  { :1s6h%evrT  
template < typename T1, typename T2 > VO/" ot  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x^;nQas;  
  { g_5:o 3s  
  return t1 / t2; \{P(s:  
} sGc4^Z%l?  
} ; +wgNuj0=*  
}I9\=jT  
这个工作可以让宏来做: y!)Z ^u  
X+ h|sy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J}nE,U2  
template < typename T1, typename T2 > \ Tr-gdX ;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z~9\7QJn  
以后可以直接用 -_4U+Cfmtl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v](7c2;  
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 w*f.Fu(su  
(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。。。) w f,7  
y8D'V)B  
*U)!9DvA  
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 =pF 6  
+ 79?}|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &w- QMj M>  
class unary_op : public Rettype )R<hYd  
  { ^$4d'  
    Left l; !dv  
public : mh2t ' O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R]0awV1b  
oL2|@WNj,  
template < typename T > 2n2{Oy>L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FQ*4?D,A  
      { H B_si  
      return FuncType::execute(l(t)); `Jq ?+W  
    } %}MZWf{  
S2HGf~rE  
    template < typename T1, typename T2 > "~jt0pp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :[ F`tDL  
      { IX7<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NX4!G>v  
    } L 5J=+k,  
} ; @V Bv}Jo  
Ix93/FAn  
s/ibj@h  
同样还可以申明一个binary_op ==F[5]?  
x JQde 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t|jX%s=  
class binary_op : public Rettype /d ?)  
  { WoHFt*e2  
    Left l; )q&=x2`  
Right r; 9[N+x2q  
public : "gADHt=MIR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I83ZN]  
$?YRy_SI  
template < typename T > RLOB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B @H.O!  
      { oj /:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yd2v_  
    } >:!TfuU^R  
D^W6Cq5\  
    template < typename T1, typename T2 > m=b~Wf39  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :A%uXgK<k  
      { 4# MvOjA5[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jbcJ\2  
    } ER~m &JI  
} ; $m]~d6  
\Q7Nz2X  
b&f;p}C24  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .%j&#(!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :j)H;@[I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pRe, B'&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y [k%<f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .<} (J#vC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 PLf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w-*$gk]   
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) {|= 8wB  
下面是修改过的unary_op -e_ IDE  
)F4H'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [hSE^ m  
class unary_op ,rVm81-2  
  { R h zf.kp  
Left l; 3CK4a,]Dm  
  `VX]vumG  
public : {Tb(4or?=b  
6Ko[[?Lf[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0i/l2&x*k]  
2mN>7Tj:  
template < typename T > ]`)50\pdw  
  struct result_1 25]Mi2_  
  { -L>xVF-|:1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W8+Daw1Nr  
} ; $o"S zy  
y33+^  
template < typename T1, typename T2 > (~}IoQp>  
  struct result_2 T8+A`z=tSb  
  { #ak2[UOT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0PO'9#  
} ; fr kDf-P  
~&B{"d  
template < typename T1, typename T2 > o"dX3jd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n*~=O'  
  { |:Gz9u+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g((glr)6M  
} ,{P*ZK3u  
?n<b:oO  
template < typename T > }PdS?[R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C9>tj=yEY  
  { |;3Ru vX?+  
  return OpClass::execute(lt(t)); K0$8t%Z.  
} QSPneYD  
\x?q!(;G2  
} ; aC:Sy^Tf  
.v;$sst5y  
Lt>"R! "x  
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 `x=W)o }  
好啦,现在才真正完美了。 $="t7C9S  
现在在picker里面就可以这么添加了: WJH-~,u  
J2A+x\{<  
template < typename Right > o!:V=F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hBb&-/  
  { g/Q"%GN,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #oBMA  
} eeKErpj8A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 l 2&cwjc  
Yq~$Q4  
*sNZ.Y:.  
cp D=9k!*K  
-L%J,f[&,  
十. bind &'%b1CbE  
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。 ee7#PE]}  
先来分析一下一段例子 z&fXxp  
tA#7Xr+  
kU uDA><1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )qXl8HI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kb"g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yX%q7ex  
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。 9A|deETa-  
我们来写个简单的。 5:3%RTLG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $|J16tW  
对于函数对象类的版本: -M]NdgI  
p)_v.D3i  
template < typename Func > lw/zgR#|  
struct functor_trait e,j2#wjor  
  { _St ":9'uU  
typedef typename Func::result_type result_type; G'`^U}9V\  
} ; N)PkE>%X  
对于无参数函数的版本: .<Ays?  
~NB|BwAh  
template < typename Ret > 5gkQ6& m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6&QOC9JW+7  
  { BLAF{vVaf  
typedef Ret result_type; W>qu~ak?x  
} ; XMz*}B6GQ  
对于单参数函数的版本: LG:d  
xm5?C>vu(  
template < typename Ret, typename V1 > xel|,|*Yq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !p76I=H%  
  { EdTL]Xk  
typedef Ret result_type; (BngwLVDK  
} ; JLz32 %-M  
对于双参数函数的版本: q<Qjc  
@eutp`xoT\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w~&#:F?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vz|(KN[  
  { .R#-u/6g(  
typedef Ret result_type; L8H:, } 2  
} ; C#8A|  
等等。。。 Bp@\p)P(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~d3@x\I?  
3ZI:EZ5  
template < typename Func > <lNNT6[/r  
struct func_return O}(sn  
  { !@wUAR Q  
template < typename T > cr|]\  
  struct result_1 `.dwG3R  
  { 8'_MCx(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gs7_Q  
} ; 8)1=5 n  
"5z@A/Z/  
template < typename T1, typename T2 > dA E85  
  struct result_2 A:D9qp  
  { K :kb&W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q`NdsS2  
} ; zb4{nzX=  
} ; ; yE.R[I  
Z_edNf }|  
>8x)\'w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z@o6[g/*Q  
GN Ewq$  
template < typename Func, typename aPicker > :475FPy]  
class binder_1 Slj U=,  
  { ==gL!e{  
Func fn; $E[M[1j  
aPicker pk; n%G[Y^^,  
public : Fw{68ggk  
Q`6hJgyL  
template < typename T > &j ; 91wEn  
  struct result_1 UjLq[,_!  
  { Qds:*]vGS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N` $F>E,T%  
} ; ^$C&{%  
6J#R1.h  
template < typename T1, typename T2 > dtTfV.y4w  
  struct result_2 .qKfhHJ  
  { :8`$BbV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _?y3&4N)  
} ; $aB`A$'hK  
1Y;.fZE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %Tu(>vnuj  
{O).!  
template < typename T > gdoaXw;Sy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s-(c-E09  
  { {dP6fr1z  
  return fn(pk(t)); *GY8#Az  
} y29G#Y4J  
template < typename T1, typename T2 > BzH0"xq^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const __s'/ 6u  
  { EE|c@M^  
  return fn(pk(t1, t2)); n%RaEL  
} TuPD5-wB&  
} ; -{J0~1'#-  
^c9_F9N  
?azLaAG  
一目了然不是么? $%!06w#u  
最后实现bind f%1\1_^g  
WA1yA*S  
. XbDb  
template < typename Func, typename aPicker > J7oj@Or9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u rQvJ  
  { $bF+J8%D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^_ V0irv  
} -|s% 5p|  
 t5S|0/f  
2个以上参数的bind可以同理实现。  $s]&9 2  
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。 \fSruhD  
PY4a3dp U  
十一. phoenix yw%E S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =h=-&DSA  
xC= $ym]  
for_each(v.begin(), v.end(), O'^AbO=,  
( $sb@*K}:4  
do_ q o-|.I  
[ W>Pcj EI  
  cout << _1 <<   " , " $AvaOI.l  
] nygeR|:\  
.while_( -- _1), '4 3U v  
cout << var( " \n " ) N>sT@ > )  
) 2$b1q!g<  
); Z\QN n  
OI:=>Bk  
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: j5[ >HL  
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 -`Zk`s|!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 : 4lR`%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CI \O)iB  
$ntC{a>&  
eYjF"Aq  
template < typename Cond, typename Actor > >Rdi]:]Bv  
class do_while DAtAc(05)  
  { kf~>%tES]  
Cond cd; H.l WHM+H4  
Actor act; ~"wnlG-:  
public : 0lcwc"_DZX  
template < typename T > 6 W$m,3Dg  
  struct result_1 i1b3>H*3  
  { cZrJW  
  typedef int result_type; MC B2  
} ; M3GFKWQI,`  
bZQ_j#{$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >%_i#|dE>  
z|S4\Ae  
template < typename T > *_Pkb.3R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G"vEtNoV  
  { :N xksL^  
  do oK"#*n  
    { -*?{/QmKb  
  act(t); {w99~?  
  } REk^pZ3B  
  while (cd(t)); Dl}va  
  return   0 ; E`iE]O  
} :ZM=P3QZ  
} ; IueI7A  
XR#?gx.}  
zKG]7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [ID#P Ule  
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。 8{CBWXo$)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b&pL}o?/k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zfGr1;  
下面就是产生这个functor的类: T=pKen/  
Y3'dV)  
|X~vsM0  
template < typename Actor > E `%*lGu_  
class do_while_actor "fd'~e$S#  
  { kAoh#8=  
Actor act; j2%#xZ{33  
public : ;AarpUw'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F;Ubdxwwl  
42DB0+_wz  
template < typename Cond > Jqt|' G3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HR?a93  
} ; FzFP 0  
i$'#7U  
-$y/*'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,aSK L1  
最后,是那个do_ {=E,.%8  
e= _7Q.cn  
(_~Dyvo  
class do_while_invoker 6J\A%i  
  { t-J\j"~%+  
public : brt` oR  
template < typename Actor > 6 Zv~c(   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :}fIu?hCA  
  { xO'xZ%cUI  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'ewVn1ME[  
} #TY[\$BHs  
} do_; Jd/XEs?<q  
_VAX~Y]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NE!]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0[SrRpD  
最后来说说怎么处理break和continue I~U;M+n*y  
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。 mF] 8  
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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