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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %5Zhq>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qj*77  
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, l*|m(7s  
POb2U1Sj  
t}2M8ue(&  
f"d4HZD^  
  class filler I8XU '  
  { RsnFjfb'  
public : 7KZ>x*o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AxiCpAS;J  
} ; X~rHNRIU  
;s w3MRJ  
Rqun}v}  
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: }EJ't io]  
l/6(V:  
M*<Bp   
W-ol*S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q_FL8w9D~8  
Vv.q{fRvYB  
Y@'ahxF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `E5vO1Pl  
skBzwVW I  
v$EgVc K  
xi!R[xr1  
二. 战前分析 {>zQW{!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XO"BEj<x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q) Y&h'.(  
Kz9h{ Tu4  
IK|W^hH\8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LO;Z3Q>#0  
  /* --------------------------------------------- */ RLUH[[  
vector < int *> vp( 10 ); ~n9-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ul ag$ge  
/* --------------------------------------------- */ zHt}`>y&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AGgL`sP  
/* --------------------------------------------- */ zK ir  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]tO9<  
  /* --------------------------------------------- */ G FO(O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  #)28ESj  
/* --------------------------------------------- */ 0?\d%J!"S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /r mm@  
\I~9%QJ>  
TDjjaO  
?G$X 4KY6`  
看了之后,我们可以思考一些问题: tCbn B  
1._1, _2是什么? 6l?\iE  
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。 D>I|(B!.p8  
2._1 = 1是在做什么? >Wr  
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。 DX4"}w  
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。 he1OLk  
*Q:EICDE7  
U\`H0'  
三. 动工 JnBg;D|)@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2F fwct:  
e!|T Tap  
6>; dJV  
cT,5xp"a  
template < typename T > Odj4)   
class assignment o_DZ  
  { 9lCZ i?  
T value; 1 Ll<^P  
public : {;Ispx0m  
assignment( const T & v) : value(v) {} SBqx_4}  
template < typename T2 > *<T,Fyc|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K)8N8Js(  
} ; 'UL"yM  
O(Vi/r2:e  
S!wY6z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *WX,bN6Ot  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SPU_@ Pk  
aBx8wl*Vm  
w`F4.e  
$ h<l  
  class holder 7K}Sk  
  { )a'c_ 2[  
public : K/+w6d  
template < typename T > %b(non*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fxL0"Ry  
  { ~LuR)T=%es  
  return assignment < T > (t); 4'ymPPY  
} Xv1mjHZCC  
} ; qOd*9AS'|M  
=/]d\JSp  
,6FmU$ Kn  
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: 6Y(Vs>  
0(~,U!g[=  
  static holder _1; *1fZcw'C.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ib665H7w  
@ I$;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tZn=[X~Vw@  
而不用手动写一个函数对象。 y vz2eAXa  
FtL{ f=  
^6[o$eY3  
qC?\i['`  
四. 问题分析 N#? Ohz  
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。 $Q!J.}P@  
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。 p4-bD_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _laLTP*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =2yg:D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "mm|0PUJ  
xX]92Q  
五. 问题1:一致性 }R -azN;  
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?| Q #%C)7)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MGzuQrl{H  
(o5+9'y"9  
struct holder Yh}F  
  { $5;RQNhXh  
  // BXf.^s{H  
  template < typename T > ^7l^ /GSO  
T &   operator ()( const T & r) const /K./k!'z  
  { "|:I]ZB  
  return (T & )r; z|gG%fM  
} W~&PGmRI  
} ; eVYUJ,  
^?3e?Q?  
这样的话assignment也必须相应改动: ird q51{G  
 Py)'%e  
template < typename Left, typename Right > >^Zyls  
class assignment )~X*&(7RR}  
  { >v DD.  
Left l; '<YVDB&-d,  
Right r; _(<D*V[  
public : pWwB<F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bl)iji`]  
template < typename T2 >  FGP~^Dr/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '"=Mw;p  
} ; m%hUvG| i  
q3s +?&  
同时,holder的operator=也需要改动: Q*+_%n1 /  
8VwByk8  
template < typename T > .RNr^*AQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *&vySyt  
  { ul',!js?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aTceGyWzl  
} +AT!IZrB2i  
%7$oig\wE  
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。 S}rW=hO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;-koMD!2F  
D* oJz3[  
return l(rhs) = r; 96.A8o  
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。 W~1MeAI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W*xz 0  
nFn@Z'T$N  
template < typename Tp > / !*gH1 s  
class constant_t p?X`f#  
  { G([!(8&2Y  
  const Tp t; kOfu7Zj  
public : MO{6B#(<F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ij_VO{]G'l  
template < typename T > VS#i>nlT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jy]< q^J  
  { #egP*{F   
  return t; ]g/% w3G  
} a%-P^M;a2  
} ;  psg}sl/  
AID}NQ Qj_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^%v<I"<Uq5  
下面就可以修改holder的operator=了 xpf\S10e  
3eV(2  
template < typename T > 43mV~Oj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J jCzCA:K_  
  { uxq!kF'Ls  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $h Is ab_  
} Z' 0Gd@/  
I499 Rrw#E  
同时也要修改assignment的operator() 'y#kRC=G:  
ms8PFu(f  
template < typename T2 > r"a4 ;&mf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }31z 35  
现在代码看起来就很一致了。 <mc[-To  
MK]S205{  
六. 问题2:链式操作 }{^i*T5rl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z/7H/~d  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ")U`Wgx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >mT< AQ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  KUfk5Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :;u~M(R  
N~ -N Q  
template < typename T > x@I@7Pvo3  
struct result_1 m6bI<C3^5  
  { #![i {7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ml)Xq-&wc  
} ; "R$ee^  
JF>mybB  
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:  ##7,  
2#nn}HEOC  
template < typename T > n8zh;vuJ  
struct   ref OC'cP[$ _  
  { H ~c+L'=  
typedef T & reference; dG|srgk+  
} ; ybtje=3E  
template < typename T > P X](hc=  
struct   ref < T &> .E_`*[ 5=  
  { K \}xb2s  
typedef T & reference; ?K7m:Dx  
} ; '}c0:,5  
t_YiF%}s&#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XcA4EBRj  
l}X3uy S  
template < typename T > t-SGG{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +fzZ\  
  { r+HJ_R,5A  
  return l(t) = r(t); J#CF SG  
} wX7B&w8wV  
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。 au8bEw&W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .1MXQLy  
|pr~Ohz  
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 0[0</"K%1m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =,I,K=+_x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vKDPg p<j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8oY0?|_Bx  
最后的布局是: ||7r'Q  
                Add Zx<s-J4o=w  
              /   \ Z{RgpVt  
            Divide   5 L[+65ce%*  
            /   \ 8|7fd|6~  
          _1     3 VLtb16|  
似乎一切都解决了?不。 J6Mm=bO5  
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。 c0Jf  
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。 u=#!je  
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: C,-V>bx g  
1K,bmb xRt  
template < typename Right > c*!bT$]~\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w IT`OT6Q  
Right & rt) const lN1T\  
  { D?]aYCT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hGF:D#jyT  
} k+-u 4W   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 33couAP#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }?>30+42:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }(J6zo9(x  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lbg!B4,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |U$oS2U\m  
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? ,Mc}U9)F  
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: &nj@t>5Bs$  
hW>@jT"t1C  
template < class Action > Kd;|Z  
class picker : public Action +YhTb  
  { a&ZH  
public : NK*~UePy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HI']{2p2}t  
  // all the operator overloaded &#g;=jZ  
} ; ep[7#\}5  
SL:o.g(>4  
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。 ? {cF'RB.  
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: !e.@Xk.P6  
`-Gs*#(/  
template < typename Right > Tb}`]Y`X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V# w$|B\  
  { )R{4"&&2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s<z{(a  
} 4jis\W}%L3  
6}Y^X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @<},-u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ksm=<I"C  
EEn}Gw  
template < typename T >   struct picker_maker )1J&tV*U  
  { PWLMux  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HnioB=fc  
} ; O|%><I?I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }RDhI1x[mk  
  { 6P?   
typedef picker < T > result; ]t7<$L   
} ; 7Y @ &&  
athU  
下面总的结构就有了: qN+ngk,:  
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。 !K(0)~u  
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。 C/_W>H_   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h{J2CWJ  
至此链式操作完美实现。 "z< =S  
O>|Q Zd  
Q?7U iTZ  
七. 问题3 n`0}g_\q  
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。 3boINmX  
+Medu?K `  
template < typename T1, typename T2 > 8K6yqc H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 398}a!XM  
  { N\HOo-X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WK /Byd.Z  
} 98Pt&C?-B  
a,M7Bb x  
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: <G\q/!@_  
Q>JJI:uC4  
template < typename T1, typename T2 > :%xiH%C>  
struct result_2 lkFv5^%  
  { t%q@W,2J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }LDDm/$^}  
} ; [)# ,~L3  
J03yFT,dF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yXR$MT+~  
这个差事就留给了holder自己。 ^C_Y[i ~|  
    HWFo9as""v  
y!mjZR,&  
template < int Order > Y%|f<C)lx2  
class holder; )@\= pE.H  
template <> #G$_\bt  
class holder < 1 > (6>8Dt 9[  
  { gI'4g ZH  
public : sR +=<u1  
template < typename T > EFqWnz  
  struct result_1 @lDoMm,m'  
  { -+#\WB{AI  
  typedef T & result; <8+.v6DCd  
} ; ^yu0Veypy  
template < typename T1, typename T2 > p_) V@ 7  
  struct result_2 .1[K\t)2  
  { (.m0hN!~u  
  typedef T1 & result; oh:g  
} ; DZilK:  
template < typename T > "S_t%m&R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ygWo9?  
  { iZwt,)(  
  return (T & )r; UOy`N~\gh+  
} sZFjkfak  
template < typename T1, typename T2 > M@E*_U!U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *(PGL YK  
  {  l}5@6;}  
  return (T1 & )r1; yO]Vex5)  
} GFYAg  
} ; k3}|^/bHJ  
L#M9!  
template <> r|{h7'  
class holder < 2 > (@p E  
  { #K"jtAm  
public : !WR(H&uBr\  
template < typename T > # ~} 26  
  struct result_1 bezT\F/\  
  { uv/I`[@HK8  
  typedef T & result; F(Pe@ #)A  
} ; Jj8z~3XnJ  
template < typename T1, typename T2 > !\z:S?V  
  struct result_2 B ;9^  
  { XWf8ZZj  
  typedef T2 & result; B<I%:SkF@  
} ; c'vxT<8fWW  
template < typename T > (es+VI2!&C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ic%<39  
  { +5JCbT@y  
  return (T & )r; }f+If{  
} l|/h4BJ'  
template < typename T1, typename T2 > B-@6m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Tu?+pz`h  
  { SWN i@  
  return (T2 & )r2; zy"L%i  
} {W)Kz_  
} ; 4h@jJm  
(Ub=sC  
1j`-lD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 M$B9?N6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _*>bf G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +\fr3@Yc  
E5~HH($b  
return l(i, j) = r(i, j); C},;M @xV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0k@4;BYu  
m$ )yd~  
  return ( int & )i; eB%KXPhMm  
  return ( int & )j; me_DONW  
最后执行i = j; w9rwuk  
可见,参数被正确的选择了。 w,bILv)  
F[<EXLQ  
\V  /s  
%6+J]U  
>6*"g{/  
八. 中期总结 }zY)H9J~  
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: #s$b\"4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1P#bR`I >  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7F5 t&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e^&QT  
'Y IFHn$!  
M$DJ$G|Z  
uSLO"\zysX  
}`8g0DPuD9  
h!5^d!2,  
九. 简化 ~=h]r/b< U  
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。 %jdV8D#Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $#2ik~]>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )IPnSh/ <  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QWH1xId  
  +-*/&|^等 O<Qa1Ow7f  
2. 返回引用。  7?-eR-  
  =,各种复合赋值等 )z&0 g2Am  
3. 返回固定类型。 (JH LWA H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5LbU'5  
4. 原样返回。 !sQ$a#Ea  
  operator, )SQ*"X4"  
5. 返回解引用的类型。 h#'(i<5v  
  operator*(单目) L+LxS|S+M  
6. 返回地址。 Vc.A <(  
  operator&(单目) Sj]k5(&  
7. 下表访问返回类型。 !%5ae82~3  
  operator[] X&o!xV -+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *vc=>AEc  
  operator<<和operator>> * t6 XU  
8ar2N)59  
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。 .F:qJ6E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b#bdz1@s  
iDt^4=`  
template < typename Left > vDZhoD=VR  
struct value_return DeE-M"  
  { %lNv?sWb  
template < typename T > _ I8L#4\(=  
  struct result_1 F(>']D9$.  
  { ePdM9%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F@Y)yi?z  
} ; xoF]r$sC8  
[SgWUP*  
template < typename T1, typename T2 > #qXE[%  
  struct result_2 4r ;!b;3  
  { }M'h 5x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q$z#+2u  
} ; #gq4%;  
} ; Q}FDu,  
O( G|fs  
 Q];gC{I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u +q}9  
NsJt=~  
下面我们来剥离functor中的operator() hYMIe]kJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;<`F[V Zau  
?P@fV'Jo  
return l(t) op r(t) ztf VXmi'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C`+g:qT  
return op l(t) XIh2Y\33ys  
return op l(t1, t2) vn|u&}h  
return l(t) op OLUQjvnU  
return l(t1, t2) op ,oX48Wg_+  
return l(t)[r(t)] 4b=hFwr[?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x- kCNy  
x7K   
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: cE> K:3n  
单目: return f(l(t), r(t)); ^ AxU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]vJZ v"ACn  
双目: return f(l(t)); O&l(`*P  
return f(l(t1, t2)); *')BP;|V`  
下面就是f的实现,以operator/为例 5QB] 2c^  
vzJ69%E_  
struct meta_divide .w/#S-at  
  { .Gq.st%  
template < typename T1, typename T2 > x?Z)q4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Cbm  
  { c[E{9wp v  
  return t1 / t2; s^ rO I~  
} Epj  
} ; 8T92;.~(  
fx %Y(W#5  
这个工作可以让宏来做: 0#4_vg .  
;l> xXSB7$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .o91^jt  
template < typename T1, typename T2 > \ mbxJS_P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s<gZB:~  
以后可以直接用 kK&tB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @?iLz7SPk  
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 P7QOlTQI  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n={} ='  
\kcJF'JFA0  
z_R^n#A~r  
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 JL $6Fw;  
i3t=4[~oL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ozH7c_ <  
class unary_op : public Rettype W)JUMW2|  
  { $V-]DD%Y  
    Left l; r_p9YS@I  
public : r9z_8#cR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6~zR(HzV{  
,\!4 A  
template < typename T > ~fw 6sY#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HmKvu"3  
      { Yao>F--?  
      return FuncType::execute(l(t)); '<~rV  
    } w]]`/`  
d=V4,:=S  
    template < typename T1, typename T2 > W[PZQCL}K)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (1H_V(  
      { <_@ K4zV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6} "?eW  
    } I7TdBe-  
} ; 2Fi>nJ  
0/hX3h  
*I%r   
同样还可以申明一个binary_op jC+>^=J(  
SjD,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iY"I:1l.  
class binary_op : public Rettype mN +~fu h  
  { j[NA3Vj1P  
    Left l;  {Uxa h  
Right r; !3U1HS-i62  
public : {`QF(WL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^Dhj<_  
o^dt# &  
template < typename T > S+H#^WSt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MV6 %~T  
      { 6-va;G9Fc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9qD/q?Hh$  
    } ~ z4T   
v:1l2Y)g  
    template < typename T1, typename T2 > 58zs% +F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~J?O~p`&  
      { q88p~Ccoa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h`+Gs{1qw  
    } IrQ8t!  
} ; MK9?81xd  
`%AFKmc^;  
fHvQ9*T  
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 :|`' \%zW-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g0I<Fan  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8yz A W&q  
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。 GDw4=0u-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &:=   
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。。。 Gp9 >R~$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {YZ)IaqZ  
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) C.L5\"%  
下面是修改过的unary_op ,{ CgOz+Ul  
VOwt2&mZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I9*o[Jp5  
class unary_op  z:9  
  { xou7j   
Left l; W093rNF~  
  Le9r7O:  
public : 1~8F&  
z   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6yk  
St,IWOmq"  
template < typename T > "F>-W \%  
  struct result_1 &<@ { d  
  {  /Z! ,1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dgd&ymRm :  
} ; 2g-'.w  
d hiLv_/  
template < typename T1, typename T2 > yd "|HHx  
  struct result_2 U#G uB&V  
  { p9R`hgx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]n?a h  
} ;  w J!  
S$W *i@x?  
template < typename T1, typename T2 > RL~|Kr<7J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #W 1`vke3  
  { [UNfft=K3P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hDmtBdE  
} $>'}6?C.  
B;4hI?  
template < typename T > -qfd)A6]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #@BM1BpQ  
  { I5'^tBf[{  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xn.zN>mB  
} 9Q=g]int u  
OTtSMO  
} ; H(Mlf  
iJ42` 51  
tnqW!F~  
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 /r@P\_  
好啦,现在才真正完美了。 H:U1#bQQ:  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;G!X?(%+  
meR%);\  
template < typename Right > v|_?qBs"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const aFo%B; 8m  
  { 6`NsX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =N<Hc:<t4  
} L"zOa90ig  
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。 ; 5my(J*b  
E1 *\)q  
&gF{<$$  
9^0 'VRG  
@l"GfDf L9  
十. bind sC ]&Qr_  
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。 F"hi2@/TI  
先来分析一下一段例子 y>2v 9;Qp  
%'\D _W&  
C,]Q/6'>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qTqvEa^X`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N<Bi.\XC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  .^@+$}   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 WSDNTfpI  
我们来写个简单的。 )%X\5]w`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tl;?/  
对于函数对象类的版本: rZGbU&ZM8  
cWFvYF  
template < typename Func > kKE 2~ q  
struct functor_trait j])iyn~-Ke  
  { !SJmu}OB]  
typedef typename Func::result_type result_type; cJ]`/YJ  
} ;  t8GJ;  
对于无参数函数的版本: HLYM(Pz  
=Z#tZ{"  
template < typename Ret > A6iyJFm D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g?j"d{.9t  
  { qFUpvTe  
typedef Ret result_type; ZI}m~7  
} ; q>Px   
对于单参数函数的版本: "T}J|28Z  
V2, .@j#  
template < typename Ret, typename V1 > nkJ*$cT1o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @GnsW;$*~.  
  { L8bq3Q'p  
typedef Ret result_type; "%f>/k;!h.  
} ; OFRzzG@  
对于双参数函数的版本: k% In   
JB%6G|Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ip>dHj z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IZAbW  
  { GmAE!+"  
typedef Ret result_type; C dZ;ZR  
} ; &~E=T3  
等等。。。 i;|% hDNWA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ACyQsmqm:  
 .)cOu>  
template < typename Func > &`>*3m(  
struct func_return l*X5<b9  
  { &-cI|  
template < typename T > Iu1P}R>C  
  struct result_1 n1sH`C[c  
  { E&&80[tN]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wc,8<Y'   
} ; >wMsZ+@m  
<5$= Ta  
template < typename T1, typename T2 > {'!D2y.7g  
  struct result_2 "X]u fZ7  
  { xVl90ak  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -\NB*|9m|  
} ; 'Y vW|Iq  
} ; 3\(s=- vh  
/itO xrA  
.}Zmqz[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #=O0-si ]P  
B;K{Vo:C  
template < typename Func, typename aPicker > !)\`U/.W  
class binder_1 xE6y9"}!h  
  { s?`)[K'-  
Func fn; /`s^.Xh  
aPicker pk; P@5^`b|  
public : DV%tby  
zkd#vAY(A  
template < typename T > _K;rM7  
  struct result_1 %pwm34  
  { MfL q h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^k)f oD  
} ; kW,yZ.?f  
T|{BT! W1E  
template < typename T1, typename T2 > |f>y"T+1  
  struct result_2 9*2hBNp+  
  { !Uj !Oy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8F[j}.8q  
} ; VX>_Sp s  
yRgo1ow]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2l!"OiB.P  
*|=&MU*+  
template < typename T > d3{Zhn@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u8W*_;%:  
  { u!@P,,NY  
  return fn(pk(t)); \`XJz{Lm]  
} J]~fv9~P  
template < typename T1, typename T2 > 3oKqj>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qq?>ulu*W  
  { FF_$)%YUp  
  return fn(pk(t1, t2)); NeK:[Q@je  
} ? {&#l2  
} ; ,F *e^#>  
8:A<PV!+  
pDKJLa  
一目了然不是么? W*s`1O>  
最后实现bind 4]+ ^K`  
6F(yH4  
{jc~s~<#  
template < typename Func, typename aPicker > We4 FR4`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vc!S{4bN  
  { Wh<lmC50(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q3/q%#q>  
} 9M!_D?+P?  
57j:Lw~   
2个以上参数的bind可以同理实现。 '&9 a%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 B{K'"uC  
PIrUls0}  
十一. phoenix Q72wg~%w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f,-|"_5;   
3jn@ [ m  
for_each(v.begin(), v.end(), AnyFg)a<  
( *K98z ?  
do_ tEEhSG)s%  
[ KW;xlJz(j  
  cout << _1 <<   " , " a-} %R  
] 54;iLL  
.while_( -- _1), |knP  
cout << var( " \n " ) :^*V[77  
) vV'^HD^v  
); iwVra"y  
K;97/"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Xo*$|9[.  
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 R5i8cjKZ?w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QP;b\1 1m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mu( Y6  
{xykf7zp  
'w!gQ#De  
template < typename Cond, typename Actor > yd%\3}-  
class do_while /~^I]D  
  { ?I0 i%nH  
Cond cd; =ddx/zN  
Actor act; p}.b#{HJ  
public : %1<p1u'r?#  
template < typename T > lcP@5ZW  
  struct result_1 6vjB; uS[  
  { @uE=)mP@  
  typedef int result_type; B~aOs>1 S]  
} ; \I'Zc]  
`kv$B3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IL=v[)en4  
Gzfb|9 ,q  
template < typename T > R] [M_ r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hHg g H4T  
  { &59#$LyH`%  
  do 6^aYW#O<Ua  
    { h@~X*yLKh  
  act(t); iR_Syk`G*A  
  } Y-Ku2m  
  while (cd(t)); _l,Z38  
  return   0 ; P3yiJ|vP  
} StDmJ]  
} ; dbuOiZ  
&`Di cfD  
7 b. -&,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0C p}  
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。 oU@ljSD  
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。 _%2Umy|  
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。 pzax~Vp  
下面就是产生这个functor的类: tZYI{ m{  
,%'0e /  
yUSB{DLpla  
template < typename Actor > u`'z~N4}  
class do_while_actor }H#t( 9,U  
  { #rpqt{m l  
Actor act; eq+o_R}CS  
public : }J?fJ (  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I:_*8el&d  
{^kG<v.vV  
template < typename Cond > GA_`C"mx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Riw7<j  
} ; Q kZM(pG  
eE{L>u  
:.Qe=}9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i@CMPz-h&  
最后,是那个do_ ; BZM~ '  
$i@EfujY  
D,n}Qf!GYk  
class do_while_invoker Xe SbA  
  { ?R]y}6 P$  
public : ye|a#a9N  
template < typename Actor > oyt//SE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tv OAN|+F  
  { ~0-764%  
  return do_while_actor < Actor > (act); e] K=Nm  
} BR^J y<^F'  
} do_; Vrj1$NL%  
iW}l[g8sw!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KY`96~z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xN m32~  
最后来说说怎么处理break和continue _0*>I1F~  
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。 B -~&6D,  
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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