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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E(^0B(JF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j9R6ta3\l  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, s B 20/F  
edvFQ#,d  
7J*N_8?2  
]lBGyUJn  
  class filler g(hOg~S\E  
  { a~ ]bD  
public : 'g)n1 {  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y`GOER  
} ; d=3'?l`  
6GL=)0Ah  
T!2=*~A  
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: T~xwo  
3 hKBc0  
oxz{ ejd{  
kc$)^E7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r"{<%e  
pyZ9OA!PD  
~DF:lqwWP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p9qKLJ*.C  
Sq2P-y!w  
NHQF^2\\  
M+P$/Wk  
二. 战前分析 jO~:<y3 =  
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。 X~9j$3lUBR  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =L-I-e97@  
{~Tg7<\L  
, YW|n:X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4QHS{tj  
  /* --------------------------------------------- */ s!+ pL|  
vector < int *> vp( 10 ); 'UU\4M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e}yX_Z'P<  
/* --------------------------------------------- */ Vw{*P2v)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,IHb+K  
/* --------------------------------------------- */ 0?DC00O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EbY,N:LK  
  /* --------------------------------------------- */ ';B#Gx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,&^3Z  
/* --------------------------------------------- */ ,)FdRRj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5F"|E-;  
B4Y(?JTx  
- y AQ  
Q \hY7Xq'  
看了之后,我们可以思考一些问题: s)J(/  
1._1, _2是什么? #qBr/+b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 OO) ~HV4\  
2._1 = 1是在做什么? +IFw_3$  
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。 'jg3  
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。 #Pk$L+C  
YDJ4c;37  
i[jJafAcN  
三. 动工 XXZaKgsq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6xK[34~ 6  
<Zb/  
,:Z^$  
O[^%{'  
template < typename T > 3VO2,PCZ  
class assignment / ~ %KVe  
  { .Pndx%X9s  
T value; 2x]>l? 5b  
public : 7, } $u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~&dyRt W4  
template < typename T2 > feM6K!fL`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bUwn}_7b  
} ; 2}6%qgnT-  
1{x.xi"A/  
Dim> 7Wbh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4BL;FO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N2r/ho}8  
[lzN !!B!  
H6*^Ga  
y9H% Xl  
  class holder f|7\DeY9U  
  { #N(= 3Cj  
public : 4*n#yVb/  
template < typename T > z;tI D~Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gmKGy@]  
  { Cwa^"r3P1  
  return assignment < T > (t); 5 |0,X<&  
} %M F;`;1  
} ; K7knK  
4S"\~><  
\W5O&G-C  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: JCx WWre  
} p FQRSOZ  
  static holder _1; .T<= z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 96cJ8I8  
{6;9b-a]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ks^6.)  
而不用手动写一个函数对象。 Y_&g="`Q  
jdZ~z#`(!:  
!)"%),>}o  
lf{e[!ML'  
四. 问题分析 mYN7kYR}<`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <#=N m0S$  
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。 e1(Q(3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f ),TO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x5`br.b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u@'0Vk0zGH  
>WJf=F`_H  
五. 问题1:一致性 K5ZC:Ks  
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?| (s<Dd2&.H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;7]u!Q  
iXu]e;6  
struct holder o./.Q9e7  
  { +y7;81ND  
  // .;y#  
  template < typename T > }jt?|dl1  
T &   operator ()( const T & r) const 6=4wp?  
  { T{wpJ"F5<]  
  return (T & )r; n~"$^Vr  
} <?-YTY|  
} ; `g8E1-]l  
f0<hE2  
这样的话assignment也必须相应改动: fH`P[^N  
=ph&sn$;L  
template < typename Left, typename Right > ,g-EW jN  
class assignment rk+#GO{  
  { +;$oJJ  
Left l; ](tx<3h  
Right r; +a&p$\  
public : /kL $4CA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iLP7!j  
template < typename T2 > Tus}\0/i>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f.aSKQD  
} ; B]m@:|Q  
4c oJRqf=  
同时,holder的operator=也需要改动: 0&qr  
GoA4f3  
template < typename T > yKYUsp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qy<[7  
  { gmIqT f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EXP%Mk/  
} U4m9e|/H;z  
~$' \L  
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。 Fc~'TBf,,`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E$W{8?:{  
Y2xL>F  
return l(rhs) = r; }X x(^Zh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A(?\>X 9g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #-pc}Y|<  
7g R@$(1Z  
template < typename Tp > hjaT^(Y  
class constant_t .s#;s'>g  
  { FMkOo2{  
  const Tp t; >fH=DOz$&  
public : u` oq(?|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fk(JSiU  
template < typename T > ?)bS['^1)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |mdi]TL  
  { <%xS{!'}  
  return t; kb[P\cRa  
} [: xiZ  
} ; #cj6{%c 4  
fc/ &X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ? uYu`Ojzr  
下面就可以修改holder的operator=了 *~m+Nc`D,N  
'V8N  
template < typename T > +?p.?I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4w#``UY)'  
  { u:aW 8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TCT57P#b  
} I^oE4o  
jV(6>BAI_  
同时也要修改assignment的operator() sA gKg=)  
kdb(I@6  
template < typename T2 > F4<O2!V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yLsz8j-QJ  
现在代码看起来就很一致了。 V5p= mmnA,  
n}s~+USZX  
六. 问题2:链式操作 3Tn)Z1o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5 H#W[^s"  
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。 YeF1C/'hy  
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。 GTHkY*  
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。 0afei4i~N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a0Ik`8^`  
FgLrb#  
template < typename T > 1? FrJ6 V  
struct result_1 Oy 2+b1{  
  { j5 g# M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; + >cBVx6  
} ; )K'N(w  
aZEn6*0B  
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: zG e'*Qei  
<>m }}^  
template < typename T > wvrrMGU)a  
struct   ref # O4gg  
  {  JHf  
typedef T & reference; 1SrJ6W @j[  
} ; 4%1D}9hO6  
template < typename T > ?<6CFH]  
struct   ref < T &> l4TpH|k  
  { wH~kTU2br  
typedef T & reference; 3Vp# a:  
} ; K \vSB~{ [  
['%69dPh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M-i_#EWP  
&Q}*+Y]G  
template < typename T > Xn~I=Ml d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $.Q$`/dF  
  { _-5,zP R  
  return l(t) = r(t); rp5(pV 7*  
} _z[#}d;k  
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。 P ~PIMkt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o[H{(f 1%  
%F kMv  
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 v\`9;QV5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p-+K4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J[^}u_z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fq9Q+RNMZL  
最后的布局是: zD3mX<sw  
                Add 9<K j6t_  
              /   \ l3nrEk  
            Divide   5 }8;[O 9  
            /   \ V'w@rc\XN  
          _1     3 P;pl,~  
似乎一切都解决了?不。 2< hAa9y  
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。 3BpZX`l*p  
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。 5wUUx#  
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: ?8W( "W   
t<n"-Tqu  
template < typename Right > .(Qx{r$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sl2@umR7%(  
Right & rt) const p">EHWc}D  
  { P,sjo u^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j[Uxa   
} 7<H |QL&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QM?#{%31  
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。 XT;u<aJs  
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。 ~^+0  
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。 W d0NT@  
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。 \P1=5rP  
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? Dde]I_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: M4xi1M#%  
N25V ]  
template < class Action > h5yzwj:C?  
class picker : public Action :UJa&$)  
  { wCk~CkC?  
public : y*MF&mQ[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f@co<iA  
  // all the operator overloaded 7mm1P9Z  
} ; f-n z{U  
Y'e eA 2O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x1 1U@jd+1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )*c> |7G  
<w\:<5e'  
template < typename Right > "[:iXRu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ![f ![l  
  { /t-fjB{=G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7^T^($+6s&  
} zS] 8V?`  
mw5?[@G-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WL{(Ob  
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。 n<B<93f/  
/pp1~r.s?>  
template < typename T >   struct picker_maker j1 =`|  
  { oq*N_mP0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UJs$q\#RO  
} ; pStk/te,XK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]\ngX;h8G  
  { 5{$LsL  
typedef picker < T > result; OxGE%R,  
} ; e6_ZjrQf  
n&A'C\  
下面总的结构就有了: ^T~gEv  
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。 q64k7<C,  
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。 16SOIT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /s];{m|>  
至此链式操作完美实现。 _20#2i&  
i_][P TH  
w{k)XY40sW  
七. 问题3 ,YhdY 6  
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。 Cye$H9 2  
}K hjlPhx  
template < typename T1, typename T2 > -uh(?])H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .@-$5Jw  
  { qaim6a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 21RP=0Q:  
} `]P pau  
0P>OJYFr'  
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: Blq8H"3!:  
Vb qto|X@  
template < typename T1, typename T2 > h $N0 D !  
struct result_2 RI2f`p8k  
  { >MJg ,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LW:o8ES33  
} ; [31p&FxM  
#yI.nzA*  
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? PR|R`.QSs  
这个差事就留给了holder自己。 a?YCn!  
    V<HU6w  
5PcJZi^.l  
template < int Order > m5G\}8|  
class holder; 2 &Nb  
template <> $BmmNn#  
class holder < 1 > !.1%}4@Q]  
  { NA,C Z  
public : :fk2]{KTL  
template < typename T >  '8j$';&`  
  struct result_1 6WoAs)ZF  
  { 3sCFHn#c  
  typedef T & result; 4em;+ >D6  
} ; r6'UUu  
template < typename T1, typename T2 > S(aZ4{a@  
  struct result_2 t:LcNlN|  
  { e"r)R8  
  typedef T1 & result; `]Bxn) b(  
} ; {A|TowBN  
template < typename T > K\XyZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1{_A:<VBl  
  { HyiF y7j  
  return (T & )r; #}^-C&~  
} 6mH/ m&  
template < typename T1, typename T2 > b%f[p/no  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kX:tc   
  { 1+`l7'F  
  return (T1 & )r1; ^w~23g.  
} 9;%CHb&  
} ; *c[2C  
S]sk7  
template <> %7`f{|.  
class holder < 2 > !QmzrX}h  
  { 63?)K s  
public : :Sg_t Of  
template < typename T > p (FlR?= S  
  struct result_1 k#bu#YZk  
  { JN6-Z2  
  typedef T & result; 9{j66  
} ; c.\O/N   
template < typename T1, typename T2 > 9t@:4O  
  struct result_2 ~](fFa{  
  { OPBt$Ki  
  typedef T2 & result;  QH]M   
} ; ~tB;@e  
template < typename T > g/=K.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t0:AScZY   
  { 7 1W5.!  
  return (T & )r; Fyyg`J  
} {5*|C-WWtG  
template < typename T1, typename T2 > XS~- vF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C}IbxKl  
  { zq5'i!s !0  
  return (T2 & )r2; }_QKJw6/"  
} f^e6<5gdf  
} ; ^5=UK7e5KY  
sM1RU  
$V6^G*Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *s}|Hy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o  A* G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?j7vZ}iRi  
Rd+P,PO  
return l(i, j) = r(i, j); +a= 0\lpOy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #n\C |  
y'ja< 1I>  
  return ( int & )i; x}$e}8|8YL  
  return ( int & )j; *p ? e.%nd  
最后执行i = j; $3=:E36K  
可见,参数被正确的选择了。 Q Z8QQ`*S  
6)]f6p&e  
gJ2 H=#M  
)_zlrX  
%,b X/!  
八. 中期总结 <I;*[;AK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U3vEdw<lV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YEjY8]t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5=?i;P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AV&yoag1  
0@1:M  
ZA#y)z8!E  
cd;NpN  
h$C@j~  
:&'{mJW*{t  
九. 简化 u"$a>S_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 I.}1JJF*   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _baYn`tFw-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s_jBu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4aZCFdc  
  +-*/&|^等 c(- Mc6  
2. 返回引用。 P 2n2 Qt2  
  =,各种复合赋值等 MrE<vw@he  
3. 返回固定类型。 Ni[4OR$-O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UkR3}{i  
4. 原样返回。 guN4-gGDr<  
  operator, c)C5KaiPG  
5. 返回解引用的类型。 .&,[,  
  operator*(单目) ST1Ts5I  
6. 返回地址。  *2u E  
  operator&(单目) 8dT'xuch  
7. 下表访问返回类型。 rlok%Rt4Z  
  operator[] }\v^+scD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5IMSNGS  
  operator<<和operator>> !jS4!2'  
hN`gB#N3  
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。 r -f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0rMqWP  
.")b?#K  
template < typename Left > o%(bQV-T  
struct value_return /L) 9tt.  
  { nYv#4*  
template < typename T > #G _/.h@  
  struct result_1 "2n;3ByR  
  { L9IGK<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [j6~}zu@  
} ; ||TtNH  
G=M] 8+h  
template < typename T1, typename T2 > !awh*Xj6  
  struct result_2 Oo%!>!Lt,  
  { 3 %(Y$8U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EHf)^]Z  
} ; rFag@Z"["  
} ; #!!AbuhzK{  
>.dHt\  
993d/z|DX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y4~vC[$ x'  
3\!F\tqD \  
下面我们来剥离functor中的operator() oo'w-\2]p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #-x@"+z  
":WYcaSi  
return l(t) op r(t) *d*oS7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |i)lh_iN  
return op l(t) l[n@/%2  
return op l(t1, t2) SR*Gqx  
return l(t) op 9EgP9up{6!  
return l(t1, t2) op {Qtq7q.  
return l(t)[r(t)] jW5iqU"{*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p?myuNd[  
q@Kk\m  
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: o<4D=.g7D  
单目: return f(l(t), r(t)); y/4ny,s"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rnvQ<671W  
双目: return f(l(t)); >_Uj?F:  
return f(l(t1, t2)); BF|*"#s  
下面就是f的实现,以operator/为例 J9@}DB  
N^$9;CKP=  
struct meta_divide !P|5#.eC  
  { 2,AaP*,  
template < typename T1, typename T2 > D3?N<9g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $v&C@l \  
  { |QYZRz  
  return t1 / t2; oa0X5}D  
} J/S{FxNe]  
} ;  R<&FhT]  
$Xt;A&l2?  
这个工作可以让宏来做: A^pW]r=Xtk  
u(9X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UD*+"~  
template < typename T1, typename T2 > \ >~&(P_<b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xYT}>#[  
以后可以直接用 EhXiv#CZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w`#fH  
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 nYov>x]  
(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。。。) _W9&J&l0so  
rbh[j@s@  
94z8B;+ H]  
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 q z:]-A  
A7'bNd6f9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5^F]tRz-  
class unary_op : public Rettype uu3M{*}  
  { _<u;4RO(s  
    Left l; >-<F)  
public : ,Oi^ySn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $xcv>  
5+FLSk  
template < typename T > oWD)+5. ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jM\ %$_/  
      { DyX0 xx^  
      return FuncType::execute(l(t)); 0#`)Prop6  
    } l:z };  
FQ##397  
    template < typename T1, typename T2 > Qtnv#9%Vi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EW;1`x  
      { P!>g7X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i puo}  
    } IozNjII$:.  
} ; thV Tdz  
S>EDL  
E!dp~RwZu  
同样还可以申明一个binary_op ;Xh5oB\)W  
[0(mFMC`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "3ug}k  
class binary_op : public Rettype AY@k-4  
  { 5Jd` ^U  
    Left l; kd`YSkZ  
Right r; 82 .HH5Z{  
public : gUb "3g0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~*kK4]lP  
bZXlJa`'S  
template < typename T > h&$Py  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7V/Zr  
      { I}ndRDz[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HSql)iT  
    } &z QWIv  
zi_[ V@Es/  
    template < typename T1, typename T2 > Cn/q=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (k#t }B[  
      { * 2%oZX F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fr]Hc+7  
    } UhBz<>i;!  
} ; n531rkK-   
XJ\_ V[WA  
 2+Vp'5>&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q6|@N~UeZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @aUZ#,(<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p`L L   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ex:3ua$N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! th9 0O|;  
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。。。 y0y+%H-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qAbd xd[  
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) d>~`j8,B  
下面是修改过的unary_op e~*S4dKR  
Ss+F9J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LiF.w:}  
class unary_op @M9_j{A  
  { >!<V\ Fj1  
Left l; 0pCDE s  
  .:SfM r;G  
public : ,`+Bs&S 8  
$ JuLAqq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xNx`J@xt$  
~"\P~cg0J  
template < typename T > x;*VCs  
  struct result_1 lvG3<ls0K$  
  { . *Z#cq0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ![j(o!6&  
} ; |:}L<9Sq  
0x6@{0  
template < typename T1, typename T2 >  @}Pw0vC  
  struct result_2 s?HsUD$b  
  { r@;$V_I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '2j~WUEmg  
} ; sgR 9d  
"hfw9Qm  
template < typename T1, typename T2 > : qr} M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @!Y.935/0  
  { ?!rU |D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]KzJ u`O%G  
} Mru~<:9  
EyzY2>"^  
template < typename T > x9 TuweG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cFe V?a  
  { YqkA&qL]#;  
  return OpClass::execute(lt(t)); @RQ+JYQi  
} .!9Vt#  
"hz>{oe  
} ; m2wp m_vV#  
Cnk#Ioz  
'\4c "Ho  
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 (1OW6xtfG  
好啦,现在才真正完美了。 ;k-g _{M  
现在在picker里面就可以这么添加了: #dL5x{gV=  
uTxX`vH@!  
template < typename Right > I<IC-k"Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const McO@p=M  
  { hLCsQYNDU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O#A8t<f|M  
} 0,+EV,  
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。 "Fo  
6_x}.bkIx=  
3{I=.mUUm  
^"PfDTyA  
:A,O(   
十. bind T,A!5V>cX  
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。 5R& x{jf$  
先来分析一下一段例子 |)~Ex 9%ev  
wbn^R'  
?]759,Q3L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;B,nzx(L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $gXkx D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `4se7{'UK`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +!D=SnBGs  
我们来写个简单的。 xq8}6Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X^u4%O['  
对于函数对象类的版本: PEK.Kt\M  
GP0[Y  
template < typename Func > cu) @P0I  
struct functor_trait [%HYh7ua<  
  { I3V{"Nx6  
typedef typename Func::result_type result_type; c8 H9_6  
} ; dw@TbJ  
对于无参数函数的版本: [P(rY  
-9hp+0 <  
template < typename Ret > oNh68ON:c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cmp{FN"o  
  { R?1idl)  
typedef Ret result_type; oFX"F0rx  
} ; m 4wPuW  
对于单参数函数的版本: z7D*z8,i  
OaX HJ^k  
template < typename Ret, typename V1 > L{4),65  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f$~ _FX  
  { qiF@7i  
typedef Ret result_type; V.O<|tl.  
} ; aUsul'e;M  
对于双参数函数的版本: Lg\8NtP   
|?4~T:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~N)( ^ 4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }[XB]Xf  
  { @]?? +f}#  
typedef Ret result_type; Qivf|H619  
} ; ~ z-?rW  
等等。。。 ]{q- Y<{"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IN]`lJ  
(:</R$I  
template < typename Func > Y3 Pz00x  
struct func_return duZ|mT8Q==  
  { y\r^\ S9%  
template < typename T > a+4`}:KA#  
  struct result_1 (9WL+S  
  { j\i;'t}8g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (1saof *p%  
} ; !;xf>API  
^?sSsH z  
template < typename T1, typename T2 > VuJfo9 `E  
  struct result_2 e>ZbZy?  
  { E-5ij,bHv3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W07-JHV%  
} ; AaCnTRG  
} ; : 9djMsd  
CWobvR)e  
Fyi?,,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y{&{=1#  
|,M#8NOp:  
template < typename Func, typename aPicker > iZDb.9@&t  
class binder_1 !>a&`j2:W  
  {  8o%<.]   
Func fn; 42b=z//;  
aPicker pk; Mdy0!{d  
public : &"~,V6,q  
[FeJ8P>z  
template < typename T > mlsvP%[f.  
  struct result_1 vkNZ -`+I  
  { p3,(*eZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n;S0fg  
} ; eY6gb!5u  
@SF" )j|  
template < typename T1, typename T2 > 9}'l=b:Jms  
  struct result_2 WNF=NNO-R  
  { W_e-7=6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "W,"qFx  
} ; ?h>%Ix  
.5Z,SGBf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nkr,  
OW[/%U>  
template < typename T > MZ|c7f&`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I49=ozPP  
  { n41\y:CAo  
  return fn(pk(t)); {$u@6& B  
} gs`27Gih  
template < typename T1, typename T2 > @'NaA SB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n'x`oI)-  
  { XSHwE)m  
  return fn(pk(t1, t2)); lhIr]'?l  
} c!(~BH3p  
} ; {8>_,z^P)  
iBPdCp%]`  
LzEE]i  
一目了然不是么? ~3*ZG  
最后实现bind >m;|I/2@  
JUaKj@a|  
l+3%%TV@L  
template < typename Func, typename aPicker > &a2V-|G',  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T^=Ee?e  
  { %;"B;~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UmP?}Xw6  
} _6QLnr&@j  
J4K|KS7   
2个以上参数的bind可以同理实现。 Is*0?9qU  
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。 j .yr 5%  
A]~iuUHm  
十一. phoenix 8en#PH }  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6wvhvMkS  
,uqbS  
for_each(v.begin(), v.end(), WkU) I2oH  
( Tr}$Pb1  
do_ NNREt:+kr  
[ 9{]r+z:  
  cout << _1 <<   " , " ay7+H7^|hZ  
] *{D:1S  
.while_( -- _1), !tFU9Zt  
cout << var( " \n " ) V"Y Fu^L  
) \PtC  
); XR=c 8f  
E6wST@ r  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @u'27c_<d3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /iJcy:J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xz Gsfd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Spr:K,  
!\D] \|Bo  
iw]B QjK  
template < typename Cond, typename Actor > ;6 &=]I  
class do_while Y$`hudJ&  
  { dO4U9{+  
Cond cd; q NQ3(1xW  
Actor act; iHG:W wM&  
public : ^2?O+ =,F  
template < typename T > w\8r h\Mvh  
  struct result_1 k @/SeE  
  { Wp9 2sm+  
  typedef int result_type; |yl0}. ()  
} ; 5\*wX.wp  
U*+!w@ .  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^$s~qQQ}B  
'y@ 2,9v  
template < typename T > (Ss77~W7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f!R^;'a  
  { f6_|dvY3  
  do bEXHB  
    { I>4Tbwy.-  
  act(t); F+m4  
  } ]2s Zu7  
  while (cd(t)); jiB>.te  
  return   0 ; Z?!:=x>7m  
} 3b[[2x_UU  
} ; {pJ@I=q  
Y| N vBr  
Z-sN4fr a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fM[fS?W  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kKk |@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'hHX"\|RA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Px?At5  
下面就是产生这个functor的类: sT"tS>  
0-MasI&b  
+mQC:B7>  
template < typename Actor > G`JwAy r'  
class do_while_actor yLa5tv/  
  { "E[*rnsLN  
Actor act; n YMf[kW  
public : Cq;K,B9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <IkD=X  
rpP+20v  
template < typename Cond > wk <~Y 3u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^VYZ %  
} ; 9C'+~<l  
r L|BkN  
mt6uW+t/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wTuRo J  
最后,是那个do_ bFdg '_  
d~bH!P  
mbG^fy'  
class do_while_invoker WF.$gBH"  
  { 8_,wOkk_B  
public : exMPw ;8  
template < typename Actor > y42T.oK8c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o6yZ@R  
  { O09g b[  
  return do_while_actor < Actor > (act); *z:lq2"G  
} ump:dL5{  
} do_; ?;7>`F6ld  
f7AJSHe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yW,#&>]# |  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gl{P LLe[}  
最后来说说怎么处理break和continue +q?0A^C>  
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。 P##(V!YR  
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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