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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ` 9iB`<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <? h`  
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, O{@m,uY  
vK@t=d  
:56f  
Ut|G.%1Vd%  
  class filler -SO`wL NV  
  { ,-({m'  
public : :70n%3a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bUJ5j kZ)  
} ; fiG/ "/u  
gN./u   
vMT:j  
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: "'i" @CR  
}fzv9$]$  
(4ueO~jb $  
yhwwF n\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m 3k}iIU7  
~Q4 emgBD  
\r4QS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {tqLH2cO  
9'tOF  
=gG_ %]``R  
(`nn\)  
二. 战前分析 35>VCjCw0  
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。 B{`4"uEb$G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ea7l:(C  
H#zsk*=QD  
Dl/Jlsd@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8}5dyn{cvE  
  /* --------------------------------------------- */ ciQG.]  
vector < int *> vp( 10 ); `VJJ"v<L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R> r@[$z+  
/* --------------------------------------------- */ vbXZZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _@-D/g  
/* --------------------------------------------- */ pzL !42  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IG}`~% Z  
  /* --------------------------------------------- */ iobL6SUZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0H<&*U_V  
/* --------------------------------------------- */ qQz f&"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +aa( YGL  
{Vg8pt  
Yr7%C  
iPnu *29  
看了之后,我们可以思考一些问题: f[}N  
1._1, _2是什么? n4* hQi+d  
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。 1a|Z!Vzi  
2._1 = 1是在做什么? ?=C?3R  
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。 y}TiN!M  
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。 {i}z|'!  
kZ^}  
g8I=s7cnb  
三. 动工 }1N $4@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vO2I"Y*\  
-5v2E-  
HW0EPJ  
>=<qAkk  
template < typename T > '%k<? *  
class assignment ,VtrQb)Yf  
  { ~Z ,bd$  
T value; Uwd^%x*  
public : =v (MdjwFl  
assignment( const T & v) : value(v) {} G|WO  
template < typename T2 > v\LcZt`}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &PfCY{_  
} ; z?a<&`W  
0H|U9  
zP[_ccW@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y ;JP r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =x8F!W}Bt<  
IYJS>G%*  
In%K  
W>ZL[BQ  
  class holder ulcm  
  { 8(GH.)I+0  
public : Mo4#UV  
template < typename T > <4caG2~q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #1>DV@^F  
  { q(N2 #di  
  return assignment < T > (t); vSu|!Xb]  
} BseK?`]U"  
} ; %]~XbO  
uU&,KEH  
@PYCl  
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: aFZu5-=x  
v^Vr^!3  
  static holder _1; c^N'g!on  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }]8n3&*  
2!6+>nvO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HkGA$  
而不用手动写一个函数对象。 +Xb )bfN  
dMcCSwYh  
AixQR[Ul*c  
,34|_  
四. 问题分析 1pT v6  
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。 6CKWKc  
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。 .Pp;%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6mFH>T*jzH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D)yCuw{M:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XDtr{r6z  
D][e uB  
五. 问题1:一致性 .d\<}\zZ7J  
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?| 4v@urW s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fx W,S  
50s)5G#  
struct holder r6B\yH2  
  { F4!,8)}  
  // WK{{U$:$  
  template < typename T > {l/]+8G^  
T &   operator ()( const T & r) const A5d(L4Q]a(  
  { [dszz7/L  
  return (T & )r; 3YtFO;-  
} ;n-)4b]\  
} ; iSm5k:7  
mw^Di  
这样的话assignment也必须相应改动: SUSam/xeg"  
Fv[. %tW  
template < typename Left, typename Right > <tT*.nM\  
class assignment -3YsrcJi  
  { C'iJFf gR  
Left l; (9;qV:0`  
Right r; .EOHkhn  
public : XHKVs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *O`76+iZ|_  
template < typename T2 > ?;\xeFy!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (-lu#hJ`&r  
} ; os\"(*dix  
z8#c!h<@;  
同时,holder的operator=也需要改动: $6~ \xe=  
410WWR&4_  
template < typename T > lX)RG*FlTC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c)N&}hFYC  
  { =r<0l=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \\j98(i  
} 8QFn/&Ql$B  
i.4L;(cg  
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。 oB3,"zY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &hK5WP6whW  
-:O~J#D  
return l(rhs) = r; VrV* -J'  
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。 NW}kvZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W#p A W  
7l-` k  
template < typename Tp > u>~G)lx%  
class constant_t $EHnlaG8r  
  { ` ]*KrY  
  const Tp t; N XAP=y3  
public : .3(=U Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |+?ABPk"  
template < typename T > [zO    
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C*e) UPK`  
  { Ga4Ru  
  return t; T=8> 0D^v5  
} jni }om  
} ; O/gBBTB  
sLx!Do$'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a8?Zb^  
下面就可以修改holder的operator=了 H}}]Gh.T  
X&^8[,"  
template < typename T > LK8K=AA3P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3r=IO#  
  { WMB~? EDhv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c;,jb  
} DzLm~ aF  
buGYHZu  
同时也要修改assignment的operator() ]Y|Y?  
&`7tX.iMlh  
template < typename T2 > P |c6V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A[lkGQtS4  
现在代码看起来就很一致了。 .tB[8Y=J  
 D7%`hU  
六. 问题2:链式操作 S3-3pJ]~Zk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aHKv*-z-  
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。 KZn\ iwj  
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。 L+@RK6dq  
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。 M9MfO*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tzv&E0 |d  
=G*rfV@__V  
template < typename T > f=v +D0K$n  
struct result_1 MVV9[f  
  { A7.$soI\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .M_[tl  
} ; CT6Ca,  
qyMR0ai-  
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: ZHxdrX)  
\WD}@6) ~  
template < typename T > 3n']\V  
struct   ref |F36^  
  { I:s#,! >  
typedef T & reference; 4#mRLs'  
} ;  MD~03  
template < typename T > ya]CxnKR3  
struct   ref < T &> A{Giz&p  
  {  WpX)[au  
typedef T & reference; EfY|S3Av  
} ; >Pv#)qtm  
]|[,N>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rlYAy5&  
Q4 Mp[  
template < typename T > C=}YKsi|R|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l]whL1N3  
  { kUAjQ>  
  return l(t) = r(t); fZ6lnZ  
} tk4~ 8  
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。 yG?,8!/]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bit&H  
//VgPl  
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 +*[lp@zU{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;4of7d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qp>O#tj[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .63:G<  
最后的布局是: 5haJPWG|'  
                Add xMDx<sk  
              /   \ 8$<jd^w  
            Divide   5 MWGW[V;  
            /   \ [E_6n$w  
          _1     3 ?4wS/_C/  
似乎一切都解决了?不。 NKd!i09`  
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。 [ aj F  
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。 I&|%Fn  
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: K2<Q9 ,vt  
aG QC  
template < typename Right >  :0ZFbIy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zYfn;s%A  
Right & rt) const P6* IR|  
  { -Cv:lJj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g*Nc+W](P>  
} t{tcy$bw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sf[ZGY)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,EW-21  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 HjKj.fV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zC6,m6Dv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 MIasCH>r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'mj0+c$  
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: 1HxE0>  
U/&!F  
template < class Action > 8C4DOz|  
class picker : public Action s%"3F<\  
  { #\1;d8h  
public :  49&p~g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} : 'M$:ZJ  
  // all the operator overloaded \;&9h1?Mn  
} ; NxVqV5 '  
j[Uul#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 oEvXZ;F@.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q PgM<ns  
:P<} bGN  
template < typename Right > m&jh7)V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P4"_qxAW  
  { to9 u%d8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k$?zh$  
} ?UnOi1"v9  
i]gF 6:&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  Ko9"mHNB  
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。 ~{'.9  
4F EOV,n  
template < typename T >   struct picker_maker cf?*6q?n  
  { %M^X>S\%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {tMpI\>S  
} ; w+ gA3Dg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Am&/K\O  
  { Zp]{e6J  
typedef picker < T > result; +{N LziO  
} ; =< j8)2  
xM}lX(V!w  
下面总的结构就有了: vs;T}' O  
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。 |H 0+.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。 Fp..Sjh 6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q:@$$}FjL  
至此链式操作完美实现。 !q;EC`i#  
%YLdie6c  
J4!Om&\@  
七. 问题3 E]V:@/(M'  
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。 &S9Sl  
9cud CF  
template < typename T1, typename T2 > zz3Rld!b[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j+NOT`&  
  { (( F[]<?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )| @'}k+  
} Ol3$!x9  
B;?)   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X(kyu,w  
O0Y/y2d  
template < typename T1, typename T2 > E$]7w4,n  
struct result_2 j4Ppn  
  { We% -?l:"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q.Uyl:^PxU  
} ; 0\# uxzdhJ  
DZKVZ_q  
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? O?|opD  
这个差事就留给了holder自己。 5fuOl-M0W  
    DJP)V8]!B  
6T0[ ~@g5  
template < int Order > 9MA/nybI  
class holder; v`evuJ\3  
template <> eU?SLIof[{  
class holder < 1 > H~JPsS;  
  { 91|=D \8aE  
public : hGyi@0  
template < typename T > c<)C3v  
  struct result_1 JTB_-J-TU  
  { )]~'zOE_  
  typedef T & result; m, ',luQ  
} ; j/_@~MJBt  
template < typename T1, typename T2 > 'aMT^w4if)  
  struct result_2 I@~hz%'  
  { s,> 1n0a  
  typedef T1 & result; Z'p7I}-qr  
} ; LyRto  
template < typename T > ?LAKH$t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G>f-w F6  
  { (%]&Pe]  
  return (T & )r; "MZj}}l  
} ~]8bTw@  
template < typename T1, typename T2 > m:A 7*r[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1^rODfY0  
  { .PBma/w W  
  return (T1 & )r1;  pv1J6  
} f@lRa>Z(Fm  
} ; u!`oKe;  
%cJ]Ds%V  
template <> @q2If{Tk  
class holder < 2 > m@  b~  
  { EdxTaR  
public : zS*GYE(l^  
template < typename T > (wLzkV/6  
  struct result_1 3{B`[$  
  { Iu`eQG  
  typedef T & result; {<%zcNKl^L  
} ;  4KF 1vw  
template < typename T1, typename T2 > 99 /fI  
  struct result_2 ?r C^@)  
  { `~Nd4EA)2  
  typedef T2 & result; =;Gy"F1 dp  
} ; "pTyQT9P  
template < typename T > "Wd?U[[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C'3/B)u}l  
  { tAH,3Sz( /  
  return (T & )r; N6H/J_:  
} NFTEp0eP  
template < typename T1, typename T2 > :9!? ${4R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zn|~{9>y  
  { {:M5t1^UC  
  return (T2 & )r2; `vWFTv  
} xq1 =O  
} ; u1 d{|fF  
|Q2H^dU'rQ  
&z;F'>"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I4 dS,h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bJ8G5QU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O.4ty)*  
(m|w&oA/  
return l(i, j) = r(i, j); SA s wP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xh Sp<|X_  
tj@IrwC^e"  
  return ( int & )i; 5at\!17TY  
  return ( int & )j; ;i|V++$_  
最后执行i = j; 6Ouy%]0$I3  
可见,参数被正确的选择了。 ._JM3o}F  
ZZqImB.Cz6  
)u~LzE]{_  
Xao 0cb.R  
s>Xx:h6m  
八. 中期总结 {'P7D4w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %Z?2 .)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zM?JLNs]<{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (.Yt| "j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q.: SIBP  
Yy]^_,r  
D/pc)3Ofe  
}WXO[ +l  
.z7%74p  
j<w";I&Diz  
九. 简化 Xi3:Ok6FZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ht#5;c2/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 En%PIkxeR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]h8[b9$<")  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7Z;bUMYtx  
  +-*/&|^等 F/;uN5{o  
2. 返回引用。 ,&$=2<Dx  
  =,各种复合赋值等 9qxB/5d_  
3. 返回固定类型。 w]Z*"B&h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E?san;K u  
4. 原样返回。 g2p/#\D\J  
  operator, </0@7  
5. 返回解引用的类型。 !IlsKMZ  
  operator*(单目) a!YpSFr  
6. 返回地址。  mD`v>L  
  operator&(单目) *ZP$dQ  
7. 下表访问返回类型。 e glcf z%  
  operator[] A+i|zo5p=k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :/'2@M  
  operator<<和operator>> 3n-~+2l  
9fR`un)f}  
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。 y\7 -!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vL~nJv  
- `^594  
template < typename Left > 2:0'fNXop  
struct value_return =jZ}@L/+  
  { +$R4'{9q  
template < typename T > t.Hte/,k  
  struct result_1 A}KRXkB  
  { e\%emp->  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |#^##^cF/  
} ; |f+|OZY  
Lk{ES$  
template < typename T1, typename T2 > pj?wQ'  
  struct result_2 wRu+:<o^.  
  { R5=2EwrGP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A?I/[zkc  
} ; ,YzrqVY  
} ; )`5k fj  
YSi[s*.G  
YB{hQ<W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  a~>.  
rMkoE7n  
下面我们来剥离functor中的operator() !#P|2>>u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uN1(l}z$  
1I< <`7'  
return l(t) op r(t) Hbz>D5$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^gx`@^su  
return op l(t) /7Z5_q_  
return op l(t1, t2) }S84^2J_  
return l(t) op 04{*iS95J  
return l(t1, t2) op p&'oJy.P  
return l(t)[r(t)] e@[9WnxYe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &qfnCM0Y  
*3 .+19Q  
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: (dZu&  
单目: return f(l(t), r(t)); RK%N:!f q=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CSF-2lSG  
双目: return f(l(t)); FJ]BB4 K  
return f(l(t1, t2)); J+oK:tzt8  
下面就是f的实现,以operator/为例 M(>"e*Pi  
}T([gc7~  
struct meta_divide Fljqh8c5  
  { VNKtJmt  
template < typename T1, typename T2 > @64PdM!L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 20glz(  
  { ;{@ [ek6  
  return t1 / t2; HPM ggRs  
} y" 4Nw]kU  
} ; ;Y<Hi\2oy  
^id9_RU   
这个工作可以让宏来做: YCJcDab  
{s^vAD<~x3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s~OGl PK  
template < typename T1, typename T2 > \ uA]Z"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yk r5bS  
以后可以直接用 g *}M;"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^&gu{kP  
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 d&mSoPf  
(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。。。) " sh%8 <N  
9X<o8^V  
Z!\xVCG"q  
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 |8,|>EyqK  
J,@SSmJ`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "[W${q+0x  
class unary_op : public Rettype s^:8bFn9$  
  { '~-JR>  
    Left l; Af'L=0  
public : alu3CE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q4;eN w  
>^mNIfdE^=  
template < typename T > !ho~@sc{W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,+`1/  
      { IK#W80y  
      return FuncType::execute(l(t)); "`Y.N$M`k  
    } ~fL:pVp  
(J!FW(Ma|=  
    template < typename T1, typename T2 > Mf [v7\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ""LCyKu   
      { u~kfz*hz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (sX=#<B%  
    } & w%%{lM  
} ; RY8Ot2DWi  
46U?aHKW@|  
"M e)'  
同样还可以申明一个binary_op k 4|*t}o7  
G's >0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SRL`!  
class binary_op : public Rettype sfLH[Q?  
  { 3awh>1N2 W  
    Left l; jkz .qo-%  
Right r; :)/%*<vq,  
public : ?9jl8r>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `$V7AqX(  
V4c$V]7  
template < typename T > e+Qq a4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z' cQ< f  
      { mM*jdm(!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cT8b$P5w  
    } R4xoc;b  
rLt`=bl&&U  
    template < typename T1, typename T2 > ED9uKp<Wbv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O3U6"{yJ)  
      { : z=C   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^Rgm3?7  
    } z&a%_ ]Q*  
} ; hYm$Sx(=  
sY @S  
ohI>\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 WD"3W)!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5f.G^A: _X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )e,Rp\fY$  
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。 j/I^\Ms  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *hJ&7w ~  
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。。。 l`#XB:#U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z:Sr@!DZ  
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) %cy]dEL7  
下面是修改过的unary_op b{:c0z<  
/qf2LO'+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f>g< :.k*  
class unary_op f-Yp`lnn.d  
  { Oy U[(  
Left l; BU\P5uB!V  
  %by8i1HR  
public : {|Ew]Wq  
6 [q<%wA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} desrKnY  
eRI'pi[#.  
template < typename T > i5oV,fiZo  
  struct result_1 :?!kZD!  
  { .f+ul@o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <2{CR0]u  
} ; Gz>M Y4+G  
<<xUh|zE  
template < typename T1, typename T2 > B/P E{ /  
  struct result_2 9XU"Ppv  
  { qu}`;\9@ld  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ROWb:tX}  
} ; _RzwE$+9  
1M%'Xe7  
template < typename T1, typename T2 > zn5U(>=c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P[;<,U;'HO  
  { jzRfD3_s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fgmu*\x<  
} Fpz)@0K;  
zli@XZ#  
template < typename T > u}zCcWP|L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M MyVm"w  
  { eB]cPo4gW  
  return OpClass::execute(lt(t)); tbx* }uy2  
} jacp':T  
Dgb@`oo  
} ; *2K/)(  
}|MPQy  
b4l=Bg"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug SGuR-$U`)  
好啦,现在才真正完美了。 D..dGh.MY  
现在在picker里面就可以这么添加了: sTn}:A6  
8M{-RlR  
template < typename Right > [2]Ti_ >D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IK:F~I  
  { b^SQCX+P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ck=x_HB1  
} Dd1\$RBo  
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。 i|- 6  
^A4bsoW  
7~gIOu  
&rdz({  
v[3QI7E3  
十. bind 1qEpQ.:](  
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。 MfX1&/Z+  
先来分析一下一段例子 {8'f>YP  
; O6Ez-"  
pZpAb+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pzkl;"gK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >";I3S-t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7Wd}H Z  
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。 {FIr|R&  
我们来写个简单的。 cqP)1V]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D)XV{Wit  
对于函数对象类的版本:  73:y&U  
J}$St|1y  
template < typename Func > av}Giz  
struct functor_trait In[!g  
  { ;zMZ+GZ?;+  
typedef typename Func::result_type result_type; vG`;2laY  
} ; /7s^OkQ  
对于无参数函数的版本: H$M#+EfL  
<Cbah%X  
template < typename Ret > B=4xZJ Py  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MLu@|Xgh  
  { O{4G'CgN(  
typedef Ret result_type; $#b@b[h<w  
} ; :\]TAQd-  
对于单参数函数的版本: T^"-;  
6c[&[L%  
template < typename Ret, typename V1 > ~,*=j~#h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gpIq4Q<  
  { .u+ZrA#  
typedef Ret result_type; :A~6Gk92A  
} ; ,'7 X|z/_>  
对于双参数函数的版本: -y@# ^SrJ  
TSgfIE|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <BUKTRq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;9WS#>o  
  { Yqpe2II7  
typedef Ret result_type; td}%reH  
} ; LSX;|#AI  
等等。。。 }^ g6Y3\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #:UP'v=w  
n9PCSl j  
template < typename Func > OoG Nij  
struct func_return  BZ'63  
  { 6k1;62Ntk  
template < typename T > kYwV0xQ  
  struct result_1 Hp#IOsP~  
  { ^HO'"/tB@D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z0yPBt1W  
} ; l\Q--  
W8@o7svrh  
template < typename T1, typename T2 > uR;m<wPH,f  
  struct result_2 d*M:P jG@  
  { &l&B[s6[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n`W7g@Sg#I  
} ; B7y^)/  
} ; u3[A~V|0=  
)BJ Z{E*  
X:0-FCT;\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +!@@55I-  
GL S`1!  
template < typename Func, typename aPicker > M5C%(sQ$  
class binder_1 '}F=U(!  
  { j9voeV|7  
Func fn; 3Z taj^v  
aPicker pk; )2&U Rt.  
public : ['`Vg=O.{  
h'wI  
template < typename T > JBvMe H5  
  struct result_1 km 0LLYG  
  { =!V-V}KK-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BEfP#h=hr  
} ; L/39<&W  
'yIz<o  
template < typename T1, typename T2 > 8<2 [ F  
  struct result_2 h#e((j3-2Z  
  { }$5e!t_K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZLN79r{T  
} ; 8|U-{"!O ?  
!_a@autj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hFLLg|@  
/:BM]K  
template < typename T > UtpK"U$XOU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EN\ uX!  
  { *# 7 1aZ  
  return fn(pk(t)); @i9eH8lT  
} ah8xiABa  
template < typename T1, typename T2 > d i;Fj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u3VSS4RG%  
  { d[t+iBP;)  
  return fn(pk(t1, t2)); 01br l^5K  
} B]_NI=d  
} ; !#b8QER  
1dE |q{  
asLvJ{d8s  
一目了然不是么? F?3zw4Vt~  
最后实现bind HOPi2nf{  
@`D`u16]i  
7hq$vI%0  
template < typename Func, typename aPicker > xDtJ& 6uFw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T`Jj$Lue{  
  { $z":E(oy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #]MV  
} Y!0ZwwW  
BT3X7Cx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (G#QRSXc\  
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。 s2N~p^  
1P '_EJ]M  
十一. phoenix UbDRE[^P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $HE ?B{  
%1jlXa  
for_each(v.begin(), v.end(), gA/8Df\G:l  
( 9NPOdt:@  
do_ ^5,B6  
[ Mu>WS)1lS  
  cout << _1 <<   " , " 2 yY.rs  
] 0;6 ^fiSY;  
.while_( -- _1), uY"Bgz:=d  
cout << var( " \n " ) aEJds}eE6)  
) nUy2)CL[L  
);  0+P[0  
4!,`|W1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~ V:@4P  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6+Bccqn|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \5ZDP3I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HZ8k%X}1  
O>~ozW &  
V+yyy- /  
template < typename Cond, typename Actor > \y\@=j  
class do_while '4 x uH3  
  { rf[w&~R  
Cond cd; NMCMY<o  
Actor act; _go1gf7  
public : dK^WZQ  
template < typename T > z}sBx 9;  
  struct result_1 8`4Z%;1  
  { 6t0-u~  
  typedef int result_type; *(pmFEc  
} ; 017(I:V?(:  
=w#sCy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uz8Y)b  
1|8<!Hx#-  
template < typename T > |mO4+:-~D+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >kN%R8*Sx  
  { 6Pzz= ai<  
  do q,->E<8  
    { -NgL4?p=  
  act(t); <:gNx%R  
  } m-h+UKt  
  while (cd(t)); }X;LR\^u[f  
  return   0 ; YlP8fxS  
} <6(&w9WY  
} ; Co%EJb"tk  
8G6[\P3fQ  
2TxHY|4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8E:d!?<^&I  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bf2B  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O*%@(w6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \as^z!<  
下面就是产生这个functor的类: 'GJ'Vli  
pk&;5|cCD  
i[\`]C{gf  
template < typename Actor > DGY?4r7>y  
class do_while_actor S.$/uDwo  
  { Y8$,So>~  
Actor act; _,C>+dv)  
public : 0wlKBwf`J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LE1#pB3TG  
F]4JemSjK  
template < typename Cond > @UG%B7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o[ua$+67E  
} ; kbHfdA  
JJ=%\j  
E2Jmo5yJR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y))) {X  
最后,是那个do_ BWHH:cX  
" F3M  m  
;I5u"MDHGI  
class do_while_invoker F#S )))#  
  { W? ^ ?Kx  
public : 2U Q&n`A  
template < typename Actor > g AZe&"K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j4fv-{=$  
  { Dno'-{-  
  return do_while_actor < Actor > (act); `uN}mC!r]  
} #@cOyxUt  
} do_; HL*Fs /W  
/`b(} m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -T0@b8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4U1!SR]s  
最后来说说怎么处理break和continue `YinhO:Z  
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。 OlwORtWzZ  
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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