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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Xq;|l?,O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YCDH0M  
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, c~vhkRA  
|cU75 S1  
v#Rh:#7O%U  
G3DgB!  
  class filler f}bq  
  { JVIFpN"`  
public : j0e,>X8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M(a%Qk?]/  
} ; Z5v dH5?!r  
|SOLC  
^m#tWb)f  
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: ]6e(-v!U  
;stjqTd  
G!6b )4L-  
|6 Q5bV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xF[%R{Mn'  
S9Sgd&a9  
zr|DC] 3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rn?JMM]  
,m{R m0  
D./{f8  
+cH>'OXoB  
二. 战前分析 UH MJ(.Wa-  
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。 D&):2F^9.  
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 a^%)6E.[,  
r-y;"h'  
G%I .u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dx@dnWRT,  
  /* --------------------------------------------- */ blQ&QQL  
vector < int *> vp( 10 ); D|ceZ <9x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (p5q MP]L  
/* --------------------------------------------- */ }i8y/CA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _Q1p_sdg  
/* --------------------------------------------- */ *:n7B\.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #NFB=o JI  
  /* --------------------------------------------- */ GURiW42  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1'o[9-  
/* --------------------------------------------- */ )NZH{G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -~]H5er`  
WAxNQfEe  
DKj iooD  
#KiJ{w'  
看了之后,我们可以思考一些问题: W4o8]&A  
1._1, _2是什么? E4% -*n  
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。 gkd4)\9  
2._1 = 1是在做什么? <G}Lc  
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。 0''p29  
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。 jc"sPrv5  
`$/a-K}  
?+Gt?-! 5q  
三. 动工  g!}]FQBb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;0Z-  
<W #G)c0  
@/:4beh  
<J<"`xKL  
template < typename T > |N`0G.#  
class assignment '6M6e(  
  { {g.YGO  
T value; Sh(ys*y>  
public : dM;\)jm  
assignment( const T & v) : value(v) {} K? o p3}f?  
template < typename T2 > qob!AU|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zb{79Os[B  
} ; 3*<@PXpK&  
7y=O!?*  
rp4D_80q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7n#-3#_mG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !+eU  
\ UrD%;sq  
iHhdoY[]  
7dY_b  
  class holder ^W$R{`  
  { rNk'W,FU  
public : ,y]-z8J  
template < typename T > p/ (Z2N"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %nkP" Z#  
  { MAYb.>X#>  
  return assignment < T > (t); "|X'qKS(H{  
} f,yl'2{  
} ; BSMb(EnqX  
[ iTP:8  
W!<7OA g$  
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: vSHPN|*  
6m$X7;x}  
  static holder _1; ?7Cm+J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wKpBH}  
_5rKuL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `+n0a@BVB  
而不用手动写一个函数对象。 u~OlJ1V  
Pp } Z"  
JxinfWk  
}@HgFM"  
四. 问题分析 a"-uJn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ML>M:Ik+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5)< Y3nU~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /V*SI!C<f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '/<\X{l8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]<<,{IQ  
Q &W>h/  
五. 问题1:一致性 fof}I:vO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| UdrgUqq)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i@+m<YS:2>  
Rf0so   
struct holder {{G3^ysa  
  { 9xbT?$^  
  // n>pJ/l%`  
  template < typename T > BlpyE[h T  
T &   operator ()( const T & r) const *KNfPh#wi}  
  { ?Ojv<L-f.:  
  return (T & )r; [KR%8[e  
} P@@MQ[u?!.  
} ; 0]5X Tc3r  
Evj%$7H1L1  
这样的话assignment也必须相应改动: *eHa4I  
lt-3OcC  
template < typename Left, typename Right > N4;g"k b  
class assignment YT?Lt!cl=  
  { ]0T*#U/P  
Left l; <eEIR  
Right r; HlX~a:.7  
public : P Ptmh. }e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gd * b0(  
template < typename T2 > F)~>4>hPr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fNi&r0/-t  
} ; Iq%<E:+GL  
,EHLW4v  
同时,holder的operator=也需要改动: IT:WiMDQ}  
xGyl7$J  
template < typename T > Psf'^42(v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :q3w;B~  
  { ^f>c_[fR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w/ ~\NI  
} Ws5N|g  
MS#"TG/)  
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。 Il4]1d|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yKUxjb^b\  
@+t|Aa^g  
return l(rhs) = r; i. )^}id  
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。 Q\s+w){f%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `W}pA mhj  
gdD|'h  
template < typename Tp > 9O&m7]3  
class constant_t NV?x<LNWd  
  { cQ<|Of  
  const Tp t; z\<,}x}V  
public : xO:h[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C.ynOo,W  
template < typename T > 3| w$gG;Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ' *XIp:  
  { [xY-=-T*4  
  return t; (M|DNDM'd  
} 5JaLE5-  
} ; M/Z$?nd_H  
B&B4 P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;]xc}4@=mg  
下面就可以修改holder的operator=了 } l+_KA  
An#[ +?  
template < typename T > e;~(7/1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /,uxj5_cT  
  { qF^P\cD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); * G*VY#L  
} nLAwo3  
i[LnU#+  
同时也要修改assignment的operator() 72RTEGy  
,F->*=  
template < typename T2 > /L2ZI1v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aC=2v7*  
现在代码看起来就很一致了。 GIYdI#0RC  
&k|EG![  
六. 问题2:链式操作 [u*7( 4e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yqK_|7I+  
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。 SJ22  
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。 @I1*b>X~<  
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。 +%[, m&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GGwwdB\x'  
 ~}p k^FA  
template < typename T > g qORE/[  
struct result_1 + AjV0#n  
  { GD}rsBQNkJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; um]N]cCD`  
} ; "i&n;8?Y  
+KExK2=  
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: SF:{PgGMi  
V6ECL6n  
template < typename T > &<#1G u_  
struct   ref RF6]_-  
  { @|<nDd{2  
typedef T & reference; ;7E"@b,tPN  
} ; $=>:pQbBVX  
template < typename T > :-+][ [  
struct   ref < T &> SK/}bZ;f  
  { NI:OL  
typedef T & reference; MwD+'5   
} ; vm*9xs  
liB~vdqj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2y$DTMu  
2.j0pg .  
template < typename T > nx`W!|g$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V^.Z&7+E`_  
  { # 6?2 2Os  
  return l(t) = r(t); biV|W@JM  
} PMQ31f/zf  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ss|n7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <;b  
kz#x6NXj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?~}8^~3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {![E)~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S=w~bz, /  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :/Y4I)'  
最后的布局是: MS|1Q@S9  
                Add 2j>C4Ck  
              /   \ .$G^c   
            Divide   5 kmfz.:j{  
            /   \ /xA`VyHO  
          _1     3 8p~[8}  
似乎一切都解决了?不。 .d)H2X  
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。 y(K:,CI  
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。 $U_1e'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [nsTO5G$u  
QmPHf*w[  
template < typename Right > ,n5 [Y)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P/9|mYmsq  
Right & rt) const y3V47J2o  
  { #0qMYe>Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); = 6w(9O  
} t9 id^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G!ryW4  
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。 ybm&g( -\  
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。 n lvDMZ  
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。 TU8K\;l]  
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。 ]7dal [i  
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? \l;H !y[  
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: D>q?My  
;}4e+`fF|  
template < class Action > 1\,wV,  
class picker : public Action g5&,l  
  { dI8y}EbE~  
public : f9E.X\"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bzMs\rj\  
  // all the operator overloaded "l09Ae'V  
} ; oxqD/fY  
dG]s_lb9H  
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。 kmL~H1qd  
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: +Mh9Jf  
Tq.%_/@M<  
template < typename Right > \?.M1a[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Uefw  
  { obIYC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h@ ?BA<'S  
} RE:$c!E!  
Riz!HtyR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &4l >_  
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。 @)wNINvD  
Rh#TR"  
template < typename T >   struct picker_maker {~d8_%:b  
  { }NJ? .Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~dqEUu!C  
} ; *(@[E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rU1{a" {  
  { $y*[" ~TJ  
typedef picker < T > result; 5/{gY{  
} ; = l9H]`T/  
=}AwA5G  
下面总的结构就有了: A|U_$!cLZ  
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。 D3%`vq 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。 vo DTU]pf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'roZ:NE  
至此链式操作完美实现。 x-{awP  
*[_>d.i  
~v<,6BS<$Z  
七. 问题3 s8N\cOd#i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #(NkbJ5ka  
BK:S:  
template < typename T1, typename T2 > _-I0f##.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3F0:v,+;  
  { y/@.T\p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "&/&v  
} I806I@ix  
a<X<hxW:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K:eP Il{JE  
 Dy@f21+  
template < typename T1, typename T2 > D~Y 3\KP  
struct result_2 ~m56t5+uw  
  { aTy&"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f&ym'S  
} ; !>+Na~eN  
V+l>wMeo  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Et+N4w  
这个差事就留给了holder自己。 UujFZg[-P9  
    NN W*  
OC]_b36v  
template < int Order > 6!n%SUt  
class holder; b1;80P/:D  
template <> ^4yFLqrC  
class holder < 1 > GZ]; U] _  
  { daZY;_{"o  
public : ATU 2\Y  
template < typename T > =kvYE,,g_  
  struct result_1 WVf>>E^1  
  { ~l@SGHx  
  typedef T & result; AjZ@hid  
} ; G =+sW  
template < typename T1, typename T2 > i=<N4Vx  
  struct result_2 b&Sk./ J6  
  { bg)yl iX  
  typedef T1 & result; 9c1n  
} ; DPNUm<>  
template < typename T > bewi.$E{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !f \y3p*j  
  { F3b[L^Km]  
  return (T & )r; 0Kjm:x9T  
} g<Sa{<0  
template < typename T1, typename T2 > .;n<k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T%xB|^lf  
  { W/uaNp  
  return (T1 & )r1; 08S|$_  
} #$Z|)i]w  
} ; 94F9f^ L  
j%KLp4J/e  
template <> SA|f1R2uS  
class holder < 2 > -<i&`*zG  
  { #{l+I( M  
public : ?'h<yxu]u0  
template < typename T > qf9.S)H1Z  
  struct result_1 #]|9aVrr  
  { ge[+/$(1  
  typedef T & result; S3Tww]q  
} ; AtA}OY]D /  
template < typename T1, typename T2 > lV^sVN Z]  
  struct result_2 xgtdmv%  
  { 8_ns^6XK5p  
  typedef T2 & result; 52>?l C  
} ; kG+CT  
template < typename T > c|Nv^V*2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d3(T=9;f2  
  { - iS\3P.  
  return (T & )r; u[^(s_  
} ?iUAzM8  
template < typename T1, typename T2 > 8KW}XG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Db= iJ68  
  { k"V3FXC)  
  return (T2 & )r2; 3 $Uv  
} >"S'R9t  
} ; `{/z\  
fdN-Zq@'  
N@^?J@#V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z| +/Wl-h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ne.W-,X^cL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }yU,_:  
/"Om-DK%  
return l(i, j) = r(i, j); bI=\n)sEz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z1F[okLA  
S~ }?6/G.  
  return ( int & )i; &S<tX]v  
  return ( int & )j; Vrf` :%  
最后执行i = j; d;(L@9HHD  
可见,参数被正确的选择了。 Ni{ (=&*=  
PS@` =Z  
|]]Xee]  
a)[XJLCQ  
N Q{ X IN~  
八. 中期总结 `96:Z-!}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: t4UKG&[a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iR(A ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {`~{%2ayq7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ts%@1Y?  
S0g5Ym ia  
3`k 1  
5 8p_b  
_pKW($\  
-";'l @D=  
九. 简化 VA)3=82n  
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。 M:nXn7)+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |z|5j!Nfh  
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: l0u6nGkh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +vLuzM-  
  +-*/&|^等 'sY>(D*CQ  
2. 返回引用。 ^,b*.6t  
  =,各种复合赋值等 T8ZBQ;o  
3. 返回固定类型。 @ MNL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z%XBuq:BY  
4. 原样返回。 Nd#t !=  
  operator, Lz=nJn  
5. 返回解引用的类型。 !Il>,q&F  
  operator*(单目) C_PXh>H]'  
6. 返回地址。 [FC7+ Ey^  
  operator&(单目) 7|T5N[3?l,  
7. 下表访问返回类型。 @C7S^|eo  
  operator[] m^O:k"+!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 McxJ C<  
  operator<<和operator>> _W]2~9  
.?_wcp=  
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。 N*lq)@smq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #2I[F  
Fkz+Qz  
template < typename Left > R',|Jf=`  
struct value_return YurK@Tq7  
  { |I7P 0JqP  
template < typename T > X`:(-3T  
  struct result_1 H[<"DP  
  { -t?S:9 [w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g;\zD_":l  
} ; e&7GW9FSg  
~VUNN[  
template < typename T1, typename T2 > LZM[Wg#  
  struct result_2 .ymR%X_k  
  { *2 4P T7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \Q*3/_}G  
} ; f&ZxG,]H i  
} ; >('L2]4\v  
:{LVS nG  
&.=d,XKN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0X0HDQ  
/zuU  
下面我们来剥离functor中的operator() '7wI 2D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L,waQk / @  
lV`y6{o#T  
return l(t) op r(t) !o:RIwS3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vp4!p~C{  
return op l(t) 5D-xm$8C  
return op l(t1, t2) K,|Gtaa~  
return l(t) op vV#Jl) A  
return l(t1, t2) op +tdt>)a  
return l(t)[r(t)] w^p 'D{{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0d`s(b54;O  
=35EG{W(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #TZYe4#f  
单目: return f(l(t), r(t)); 8_Y{7;<ey  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {TzKHnP  
双目: return f(l(t)); MrLDe {^C2  
return f(l(t1, t2)); Y$Js5K@F  
下面就是f的实现,以operator/为例 #g{ZfO[#  
KTBsH;6  
struct meta_divide e@Z(z^V  
  { AvEJX0"\df  
template < typename T1, typename T2 > JF%+T yMe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u~1[nH:  
  { g}$]K! F  
  return t1 / t2; WsJ3zZc  
} Bu>srX9f  
} ; 2p@Rr7  
(IIOKx_  
这个工作可以让宏来做: 9j:?s;B  
S=krF yFw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BA A)IQF  
template < typename T1, typename T2 > \ pL.r 9T.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kIrME:  
以后可以直接用 jp=^$rS6[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e]uk}#4  
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 22}J.'Zb  
(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。。。) lmj73OB3  
*1ku2e]z  
`-]*Qb+  
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 .FqbX5\p,  
iZg v VH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mJ#u]tiL  
class unary_op : public Rettype -?2ThvT  
  { mAk)9`f/  
    Left l; y*vs}G'W  
public : BtVuI5*h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xo6-Y=c8  
'F5&f9 A  
template < typename T > rzLpVpTaz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jq<&`6hn  
      { l yF~E  
      return FuncType::execute(l(t)); ,l&Dt,  
    } \gDf&I  
D;.-e  
    template < typename T1, typename T2 > 9Fv1D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (05/}PhB`  
      { +a"MSPC4w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k9 .@S  
    } i`FevAx;[m  
} ; Cc$!TZq=  
fp.,MIS  
)0j^Fq5[+  
同样还可以申明一个binary_op rt_%_f>qd  
J)x-Yhe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W[AX?  
class binary_op : public Rettype #:3ca] k  
  { =A$5~op%  
    Left l; 1 }Tbp_  
Right r; + Hc[5WL  
public : !)?n n3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !0zbWB9  
zFN:C()ig  
template < typename T > mHM38T9C%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b" 1a7   
      { M`q>i B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z4HIDb  
    } eY-W5TgU  
Xjw> Qws  
    template < typename T1, typename T2 > d/v{I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGXXv  
      { f<=<:+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S*Qip,u  
    } %\6|fKB4 <  
} ; :rk=(=@8`  
fIN F;TK  
qg7.E+  
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 -+Axa[,5=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9y{[@KG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s )POtJ<  
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。 IlVz 5#R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E/v.+m  
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。。。 <1YINkRz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tSaLR90Y6  
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) $5yH(Z[[  
下面是修改过的unary_op qjFz}6  
qsOA(+ZP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _PLY<i2vr  
class unary_op 0"ksNnxK  
  { Jz&a9  
Left l; Y,w'Op  
  UbNA|`H  
public : w#vSZbh  
b`){f\#t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y~gDS^8  
mFfw*,M  
template < typename T > a"SH_+T{  
  struct result_1 AFE6@/'  
  { ZUePHI-dP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \X.CYkgK  
} ; #S)] `YW  
$0$'co"  
template < typename T1, typename T2 > ^0)Mc"&{  
  struct result_2 HK&Ul=^VN|  
  { *j5>2-C &  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O<7Q>m  
} ; ,I6jfXI4  
Q6blX6DWU  
template < typename T1, typename T2 > c%y(Z5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z6s-n$dSm  
  { ZByxC*Cz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FvYgpbEZ  
} gZA[Sq  
NwAvxN<R(f  
template < typename T > !%MI9Ok  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8(-V pU  
  { s?Lx\?T  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?*DM|hzOi  
} 5Ku=Xzvq  
I(^pIe-  
} ; %+ln_lgD:  
mJ+M|#Ox  
J]&^A$  
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 +85#`{ D  
好啦,现在才真正完美了。 d}D%%noIu  
现在在picker里面就可以这么添加了: AWaptw_p*  
 NOY`1i  
template < typename Right > k=]#)A(#C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -M]B;[^  
  { $Lj~ge3#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >+ ,w2m@0  
} uqz HS>GM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 rU6F$I=  
C@x\ZG5rA  
gB7kb$J  
BF^dNgn+%K  
G^r`)ND  
十. bind YnR8mVo5Q  
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。 q+iG:B/Z  
先来分析一下一段例子 ^}SP,lg'  
4X-"yQ<U  
CdBpz/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bG0 |+k3O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ak,KHA6u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m:}PVJ-"  
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。 m}UcF oaO  
我们来写个简单的。 T`?7z+2A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: * 'eE[/K  
对于函数对象类的版本: &}'FC7}  
$>JfLSyC  
template < typename Func > < `$svM  
struct functor_trait -L-#-dK'  
  { 2xLEB&  
typedef typename Func::result_type result_type; (@DqKB  
} ; ]z5kYU&  
对于无参数函数的版本: 3_bE12  
SND@#?hiO  
template < typename Ret > ,`Keqfx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?^whK<"]  
  { Ln'y 3~@  
typedef Ret result_type; H(hE;|q/  
} ; zif&;)wV/  
对于单参数函数的版本: [psZc'q  
Pz^C3h$5_  
template < typename Ret, typename V1 > !>:SPt l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0 k.\o"y  
  { +>&i]x(b  
typedef Ret result_type; I4|LD/b  
} ; ["O_ Phb|  
对于双参数函数的版本: oE.Ckz~*d  
&SG5 f[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S$O5jX 0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !/ a![Ne  
  { %G|Rb MP  
typedef Ret result_type; z`qb>Y"xf3  
} ; w%?Zb[!&  
等等。。。 KE4#vKV0yC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lak,lDt]  
^e]O-,UBk  
template < typename Func > EI9;J-c  
struct func_return hj=qWGRgI  
  { ?n]adS{  
template < typename T > 6HguZ_jC  
  struct result_1 zcC:b4  
  { :GN++\ 1pw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; abAw#XQ8  
} ; eslvg#Q  
gyQPQ;"H$2  
template < typename T1, typename T2 > 04WxV(fo'  
  struct result_2 C hQ] d  
  { nQOzKw<j%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TI}a$I*  
} ; &mW7FR'(  
} ; cyLl,OA  
.VR ~[aD  
;PB_ @Zg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \11+~  
f|=u{6  
template < typename Func, typename aPicker > QE8 `nMf  
class binder_1 m2H?VY .^K  
  { ,1g_{dMx  
Func fn; ?@z/#3b  
aPicker pk; UT5xUv5'  
public : UlWm). b;v  
o[1#)&  
template < typename T > +!GJ  
  struct result_1 gKY6S?  
  { yM}3u4FG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KYZ#.f@  
} ; @tJ4^<`P{  
')}itS8  
template < typename T1, typename T2 > {+ Ibi{  
  struct result_2 0~EGrEt  
  { s3T7M:DM4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #1C]ZV] B  
} ; wMw}3qX$j  
c5|sda{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |g >Q3E  
)+"5($~  
template < typename T > @( \R@`#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5*f54g"'  
  { c3Gy1#f:#2  
  return fn(pk(t)); pH2/." zE<  
} }a/z.&x]V  
template < typename T1, typename T2 > _-sFJi8B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QFnpp\K  
  { +*w}H 0Z  
  return fn(pk(t1, t2)); &]Uo>Gb3!q  
} SuB8mPn  
} ; gTgoS:M"_O  
,2 rfN"o  
h1"|$  
一目了然不是么? C=|8C70[%N  
最后实现bind yf;TIh%)=  
ahIDKvJ4  
ij|>hQC5i  
template < typename Func, typename aPicker > w[D]\>QHa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p!~1~q6  
  { jV9oTH-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,v 2^Ui  
} %.D!J",\/K  
/D1Lh_,2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $_,-ES I  
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。 $5/d?q-ts{  
: 8j7}'  
十一. phoenix p!8phS#iP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xtfs)"  
+Z2XP76(4A  
for_each(v.begin(), v.end(), x;sc?5_`  
( u#rbc"  
do_ %$kd`Rl}  
[ }vh4ix  
  cout << _1 <<   " , " q*4U2_^.  
] \ {]y(GT  
.while_( -- _1), UlXxG|  
cout << var( " \n " ) >d=pl}-kOQ  
) Ue60Mf  
); ;2\6U;  
W8$0y2  
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: 122s 7A  
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 dCS f$5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]jm:VF]4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?]D))_|G  
utBrH  
P$0c{B4I  
template < typename Cond, typename Actor > b- e  
class do_while W1M322]>L  
  { nT}Wx/aT  
Cond cd; F81EZ/  
Actor act; N6of$p'N  
public : T)OR HJ&,  
template < typename T > xpO;V}M|  
  struct result_1 ;@Fb>l BhX  
  { 4p-"1 c$  
  typedef int result_type; V2`Ud[  
} ; uDXV@;6<  
Z]R#F0"U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qB,0(I1-!  
zRD-[Z/-  
template < typename T > >$9}"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uSRhIKy  
  { A)3H`L  
  do wBwTJCX  
    { r8eJ&-Yi{Z  
  act(t); c ?EvrtND  
  } GF8wKx#J  
  while (cd(t)); Uavl%Q  
  return   0 ; "O0xh_Nr  
} 8{/.1:  
} ; D>7J[ Yxg-  
J{prI;]K  
OqDP{X:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Jy% ?"wn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OR!W3 @  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ![_0GFbT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xQDQgvwa  
下面就是产生这个functor的类: HnKgD:  
_fu <`|kc  
bKGX> %-  
template < typename Actor > H!Q72tyo  
class do_while_actor d?J&mLQ6  
  { Ikf[K%NKn  
Actor act; Vc;[0iB  
public : Tn1V+)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }.E^_`  
^}p##7t [  
template < typename Cond > T:Nk9t$W7@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1S!}su,uH  
} ; >@Ht*h{~  
qf\W,SM  
?.%dQ0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r>FwJm!  
最后,是那个do_ |,:p[Oy  
+llb{~ZN  
`62v5d*>a  
class do_while_invoker 4Ex&AR8  
  { IF0!@f  
public : QCb%d'_w+  
template < typename Actor > uf#h~;B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )]FXUz|;  
  { &`v?oN9$  
  return do_while_actor < Actor > (act); UAhWJ$(C  
} kl.;E{PL  
} do_; ;]Q6K9.d8  
bV&9>fC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bA#9'Qu^j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )V2W:M  
最后来说说怎么处理break和continue f%@~|:G:  
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。 =dDPQZEin  
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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