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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <sX_hIA^Fx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 deJ/3\t  
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, g?K? Fn.}  
Gyrc~m[$  
PR*EyM[T  
9< S  
  class filler u$X =2u:P  
  { I}m>t}QRI_  
public : YN~1.!F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uJ8FzS>[V  
} ; 1^ iLs  
(j(9'DjP  
1~j,A[&|<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: U ,!S1EiBs  
1bHQB$%z  
{:KPEN  
t gHN\@yj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $ e.Bz `  
a54S,}|  
na 0Zb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xk3)#*  
qQ1D}c@  
R^]a<g,  
P@x@5uC2  
二. 战前分析 K)}Vr8,V  
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。 # %'%LY=  
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  )\kNufP  
~#)9Kl7<X  
bJkFCI/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rrq7UJ;  
  /* --------------------------------------------- */ eLbh1L  
vector < int *> vp( 10 ); a&dP@)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r{_1M>F D!  
/* --------------------------------------------- */ >GzH_]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T'9M  
/* --------------------------------------------- */ !1@o Z(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c(Fo-4K  
  /* --------------------------------------------- */ o{ccO29H/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OAEa+V  
/* --------------------------------------------- */ _@VKWU$$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &B++ "f  
db}lN  
&vIj(e9Y  
>5zD0!bA  
看了之后,我们可以思考一些问题: ABL5T-*]  
1._1, _2是什么? Y&y<WN}Q  
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。 F!2VTPm9z  
2._1 = 1是在做什么? YG)7+94  
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。 ,u!_mV  
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。 W)Y:2P<.  
uC6e2py<[  
2z1r|?l  
三. 动工 Ik@MIxLK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1F+nWc2b  
woN d7`C}7  
{UF|-VaG  
RB;2  
template < typename T > 75A60Uw  
class assignment pK'D(t  
  { Ye^xV,U@  
T value; Q8h=2YL  
public : 9WHarv2@  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]eX(K5 A  
template < typename T2 > rP/W,! 7:K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &ha<pj~  
} ; L Z3=K`gj  
I;9DG8C&v*  
JD AX^]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KqNsCT+j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f917F.1 I  
k9c`[M  
Z'm( M[2K  
|>-0q~  
  class holder zOJzQZ~  
  { W#wC  
public : @v.?z2h  
template < typename T > Bu{%mm(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RhE|0N=  
  { u N_<G  
  return assignment < T > (t); d ;,C[&  
} =H^~"16  
} ; (: mF+%(  
JqEo~]E]  
`[x'EJp#  
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: 2#' "<n,G  
q\~D:z$+CO  
  static holder _1; 6']WOM#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n.o_._mu2  
9$%S<v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ac/LNqIs  
而不用手动写一个函数对象。 1z@ ncqe  
5o0H7k]  
18y'#<X!  
lvUWs  
四. 问题分析 ESe$6)P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KnK\X>:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 v,US4C|^3i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g=Nde2d?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;3Q3!+%j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P+0 -h  
p#gf^Y5  
五. 问题1:一致性 cWI7];/d;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5)gC<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a JQ_V  
#Q|ACNpYM  
struct holder <,9rXjeRl  
  { ETfoL.d$(  
  // kQrby\F(<  
  template < typename T > cOP%R_ak?  
T &   operator ()( const T & r) const i^rHZmT  
  { 5[^Rf'wy  
  return (T & )r; BIT<J5>  
}  x![ut  
} ; f6#1sO4"  
S^~ lQ|D  
这样的话assignment也必须相应改动: 4>]B8ZxH  
Qaiqx"x3  
template < typename Left, typename Right > =DI/|^j{ ;  
class assignment X u>]$+u#  
  { ZrWA,~;  
Left l; FXid=&T@0D  
Right r; mEV@~){  
public : rwAycW7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lK#uya g  
template < typename T2 > T lB+ tV>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0'R}'  
} ; AQ,%5MeqJ  
w X.]O!^X~  
同时,holder的operator=也需要改动: `V?NS,@$  
")W5`9  
template < typename T > y"ms;w'z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u/5)Yx+5_  
  { DF"*[]^[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); So#>x5dL  
} z>spRl,dr  
1*B'o<?P1  
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。 .L_ Hk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f5.Be%  
Vv>hr+e  
return l(rhs) = r; zBqNE`  
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。 t>"|~T$9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .kDJuJ^  
qnw8#!%I  
template < typename Tp > &lB>G[t  
class constant_t +)7h)uq  
  { x|3G}[=  
  const Tp t; ^]$rh.7&  
public : ~|`jIqU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G\*`%B_ n  
template < typename T > A)nE+ec1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {CGk9g" `  
  { 'Y>@t6E4  
  return t; ,^qHl+'  
} w#;y  
} ; z-`4DlJUS  
8|rlP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7*47mJyc  
下面就可以修改holder的operator=了 }kk[lvhJ  
N!13QI H  
template < typename T > `W4Is~VVv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6yMaW eT  
  { #M:Vwn JX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^~m}(6  
} ;7g~4Uv4}  
<J!?eH9f  
同时也要修改assignment的operator() r6}-EYq=  
|TuFx=~5v  
template < typename T2 > UFr5'T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v t}A6mF  
现在代码看起来就很一致了。 oF5~|&C  
M V~3~h8  
六. 问题2:链式操作 [S[@ Q[zP@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VqdR  
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。 +\MGlsMK@.  
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。 YHo*IX')C?  
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。 =|q@ Q`DB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P".rm0@R  
IPlkv{^  
template < typename T > Rhh.fV3  
struct result_1 =OooTZb:x-  
  { 'k9 1;T[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o>\epQt~/p  
} ; rd}|^&e!Dy  
,}$[;$ye  
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: +K"d\<  
2sT\+C&H  
template < typename T > @5TJ]=  
struct   ref 9 H~OC8R:  
  { 4NmLbM&C8  
typedef T & reference; ;d||u  
} ; -@`!p  
template < typename T > mvGj !'  
struct   ref < T &> 7gT^ZL  
  { :Pi="  
typedef T & reference; IsB=G-s  
} ; Q E*`#r#e  
i  M!=/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +L#Q3}=s  
Bfr$&?j#  
template < typename T > g}*F"k4j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z<$ y)bf  
  { ~*ll,<L:  
  return l(t) = r(t); ]llvG \  
} jftf]n&Z(q  
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。 u/X1v-2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }e&Z"H |  
.T^e8  
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 T3^(I~03  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7bx!A+, t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |j7{zsH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $jv/00:&  
最后的布局是: xtRHb''FX  
                Add Z66q0wR7  
              /   \ P}mn2Hs  
            Divide   5 N(L?F):fT  
            /   \ )zq sn  
          _1     3 Vw b6QIs  
似乎一切都解决了?不。 /}RW~ax  
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。 $rmfE  
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。 Y+_t50 S  
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: W= $, \D+  
r7n-Xe  
template < typename Right > DbvKpM H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^EmI;ks  
Right & rt) const ]"4\]_?r  
  { >^ M=/+<c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y4N=v{EbL  
} <>^otb,e$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lAx^!#~\  
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。 ?DKwKt  
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。 ?ZT+4U00U  
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。 ($Ck5`_MK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H6]z98  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wdTjJf r  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Ce_E S.  
B&c*KaK;~  
template < class Action > D$G:#z*  
class picker : public Action \*6Ld %:h$  
  { X2hyxTOp  
public : uvj`r5ei  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B]5G"4,  
  // all the operator overloaded K,L  
} ; (uskVK>L  
x9VR>ux&  
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。 AF-uTf  
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~*>  
 w#\*{EN  
template < typename Right > uj9IK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u}I\!-EX!v  
  { qx<h rC0Z&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \-~TW4dYe  
} Uk|(VR9  
nRlvW{p;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zeG_H}[2&  
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。 =dT sGNz  
b(|1DE0Cv  
template < typename T >   struct picker_maker mu}T,+9\  
  { Kn+m9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JVeb$_0k  
} ; Ju.B!)uS#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {P@OV1  
  { COk;z.Kn  
typedef picker < T > result; 1Ydym2  
} ; 6`Af2Y_  
[<p7'n3x  
下面总的结构就有了: DKxzk~sOM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O+Qt8,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ts3BmfR?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Km9Y_`?  
至此链式操作完美实现。 yYM_  
XF 8$D  
YFY$iN~B,  
七. 问题3 ({_Dg43O'[  
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。 WN%KA TA  
C|W\qXCqu  
template < typename T1, typename T2 > ^%pM$3ov  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *iVCHQ~  
  { OfSHZ;,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bhWH  
} WYklS<B[  
]5}C@W@_  
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: 251^>x.R  
DYKJVn7w  
template < typename T1, typename T2 > 4#^?-6  
struct result_2 \E3e vU  
  { !9knF t43  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k{q4Zz[  
} ; <i(<|/ $  
` kG}NJf  
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? :L!O/Bd8V  
这个差事就留给了holder自己。 sHSD`mYq  
     8DsXw@o  
_H+|Ic  
template < int Order > 5VG[FY6Pl  
class holder; g-Y2U}&  
template <> CZL:&~l1  
class holder < 1 > ;>d uY\$<  
  { !$i*u-%4  
public : <p74U( V  
template < typename T > !K~:crUV|S  
  struct result_1 tuF hPqe {  
  { lSzLR~=Au  
  typedef T & result; `Z:5E  
} ; ?-`G0(  
template < typename T1, typename T2 > v9qgfdBS5  
  struct result_2 @GpM 4>:  
  { 0[qU k(=}[  
  typedef T1 & result; s;'j n_,0  
} ; "A6T'nOP  
template < typename T > ] _WB^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6.!Cm$l  
  { cnR.J  
  return (T & )r; B8'e,9   
} ;/Z9M"!u[  
template < typename T1, typename T2 > `Y~EL?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }I1SC7gY  
  { RS>;$O_(M  
  return (T1 & )r1; v0yaFP#kG  
} Uz`K#Bz   
} ; NBUSr}8|  
_*I@ J/  
template <> Gw5j6  
class holder < 2 > _*SA_.0  
  { Gw/imXL  
public : !6UtwCVR  
template < typename T > o`8dqP  
  struct result_1 K2u$1OKv  
  { e /4{pe+,  
  typedef T & result; 9{;cp?\)M  
} ; +v`?j+6z  
template < typename T1, typename T2 > F(w  
  struct result_2 Wx<fD()  
  { ;%j1'VI  
  typedef T2 & result; vIi#M0@N  
} ; ;%_fQNFb  
template < typename T > J4-64t nZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9,4Lb]  
  { LXIQpD,M  
  return (T & )r; *hP9d;-Ar  
} %$)[qa3  
template < typename T1, typename T2 > FM)Es&p&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YB^[HE\#y  
  { gdu8O!9)  
  return (T2 & )r2; TfYXF`d  
} K9#=@}!3L  
} ; ]+SVQ|v0  
/=5YHq>  
8KQ]3Z9p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 us2X:X)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'n9<z)/,!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a19yw]hF5  
Y 7a<3>  
return l(i, j) = r(i, j); SOq{`~,4B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~qG`~/7  
uK:?6>H  
  return ( int & )i; F3aOKV^  
  return ( int & )j; a5v}w7vL  
最后执行i = j; TfD]`v`]   
可见,参数被正确的选择了。 B}%B4&Ij  
rHir> p  
iG\ ]  
dA`.  
D]H@Sx  
八. 中期总结 U9d0nj9 j  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: SxHj3,`#C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [/s^(2%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vgc #IEx@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B>hC8^.S|w  
F ;o ^.  
z"b}V01F#  
oA^aT:o +  
t(O{IUYM  
`kn 'RZR  
九. 简化 oJcDs-!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .o(XnY)cgJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C6=P(%y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _Ra$"j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vt {uG  
  +-*/&|^等 H8V${&!ho  
2. 返回引用。 _%M5 T  
  =,各种复合赋值等 7fVlA"x  
3. 返回固定类型。 |a(%a43fC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _&Hq`KJm  
4. 原样返回。 E^:8Jehq  
  operator, 7r`A6 \ !  
5. 返回解引用的类型。 K8sgeX|  
  operator*(单目) na;U]IK  
6. 返回地址。 v&hQ;v  
  operator&(单目) YceX)  
7. 下表访问返回类型。 h}X^  
  operator[] ? 1OZEzA!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /B $9B  
  operator<<和operator>> `aj;FrF  
2VrO8q(  
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。 J33enQd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3;wAm/Z:Q  
}r}$8M+1  
template < typename Left > }tvLe3O  
struct value_return d-=RS]j;j  
  { 8n.sg({g  
template < typename T > MeXzWLH  
  struct result_1 YEL, TU  
  { *o}LI6_u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [jPUAr}  
} ; *} pl  
tOJK~%'  
template < typename T1, typename T2 > I[r  
  struct result_2 '[E|3K5d  
  { (]JZ1s|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sD|P*ir  
} ; P8hA<{UFS\  
} ; f^P:eBgpx  
Uxla,CCp-  
*hhPCYOm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LL|uMe"Jb  
DrfOz#a0Uu  
下面我们来剥离functor中的operator() w4m -DR5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3{gD'y4j  
*SW.K{{  
return l(t) op r(t) ?-40bb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |\yVnk!c  
return op l(t) 9n#Q1Xq  
return op l(t1, t2) G~SgI>Q  
return l(t) op [^rT: %Z  
return l(t1, t2) op (=hXt=hZ  
return l(t)[r(t)] D(EY"s37  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sFd"VRAV~E  
"|{3V:e>a  
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: < r6e23  
单目: return f(l(t), r(t)); av-l_iE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {s=n "*Qp)  
双目: return f(l(t)); zG\g{cB  
return f(l(t1, t2)); 2~:jg1  
下面就是f的实现,以operator/为例 E5-f{Qc  
4NY00d/R  
struct meta_divide vx:MLmZ.  
  { 'z'q)vcr  
template < typename T1, typename T2 > tY?_#rc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q|*}>=NX  
  { jwm2ZJW  
  return t1 / t2; 28 h3Ayw4  
} XS$5TNI  
} ;  U>0' K3_  
80PlbUBb!  
这个工作可以让宏来做: tVSURYA8  
:)!X%2 _  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yZ {H  
template < typename T1, typename T2 > \ Ee&A5~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; / v";u)  
以后可以直接用 ls5s}X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L0v& m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \,:3bY_d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^%)H;  
r?{$k3Vl  
tTWeOAF  
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 8vzjPWu  
U}H2!et&,)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mI55vNyer  
class unary_op : public Rettype ?{bF3Mz=  
  { ( K5w0  
    Left l; I\NiA>c  
public : v&BKl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gv&%2e}_  
nZ;h&N -_-  
template < typename T > pEUbP,3M:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]<9=%m  
      { JNQiCK,)}M  
      return FuncType::execute(l(t)); l `D>h2]  
    } [kdt]+'+  
F-!,U)  
    template < typename T1, typename T2 > 7qfo%n"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w28!Yj1Q  
      { NGl/F{<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TW 2OT }  
    } MA\^<x_?L}  
} ; 71AR)6<R  
;DMv?-H  
yN* H IN  
同样还可以申明一个binary_op E,6(/`0H*  
D`nW9i7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yg 8AMi  
class binary_op : public Rettype 2ckAJcpEb/  
  { d/Q}I[J.u  
    Left l; kF:4 [d  
Right r; 19 h7 M  
public : A>;Q<8rh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VE4Z;Dr"  
,|gX?[o  
template < typename T > /O"IA4O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vn n4  
      { 2?3D` `  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;^5d^-T  
    } yNY *Fl!  
GA19=gow  
    template < typename T1, typename T2 > bM]\mo>z<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @(XX68  
      { #UR4I2t*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wRgh`Hc\}  
    } t`b>iX%(1t  
} ; ->DfT*)  
cY+vnQm  
y %dUry%>  
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 Fs^d-I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kV@*5yc?R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cswX?MN  
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。 FhJ8}at+e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l26DPtWi  
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。。。 !FhK<#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cm:&n|  
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) p5<2tSD  
下面是修改过的unary_op xrbDqA.b  
qXPT1%+)y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zz ^2/l  
class unary_op "0pH@_8o{  
  { B_FfXFQm<  
Left l; f =H,BQ  
  4:$?u}9[:[  
public : :3qA7D}  
&1hJ?uM01  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .r9-^01mG  
:tP:X+?O  
template < typename T > %N\pfZ2\  
  struct result_1 !"u) `I2  
  { Nrl&"IK|J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S>~QuCMY  
} ; /yHM =&Vg]  
WNkAI9B  
template < typename T1, typename T2 > qzv$E;zAl  
  struct result_2 g%z?O[CN  
  { %G9: M;|'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =>ooB/  
} ; F(E3U'G  
r!eCfV7  
template < typename T1, typename T2 > 9moenkL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }8E//$J  
  { ?}*A/-Hx0U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'T54k  
} Y21,!$4gb  
Q1qf'u  
template < typename T > &(!Sy?tNe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x{u7#s1|/  
  { pm<zw-  
  return OpClass::execute(lt(t)); {r2-^Q HF  
} YQ>P{I%J  
;I'pC?!y  
} ; jKV,i?  
wyO@oi Vn  
XAuB.)|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k[oU}~*U+  
好啦,现在才真正完美了。 A(y^1Nm  
现在在picker里面就可以这么添加了: l 6wX18~XJ  
\LB =_W$  
template < typename Right > nV I\Or[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n50XGv  
  { v'`9^3(-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5q[0;`J  
} q_Td!?2?  
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。 2Up1 FFRx  
;$W/le"Xr  
VNx|nP&  
8ID fYJ  
0*^)n&O  
十. bind SJ1 1LF3)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i70TJk$fs  
先来分析一下一段例子 gvYib`#  
{t: ZMUV  
C)> ])'S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gBRhO^Sz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )f4D2c&VE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B\&;eZY'G  
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。 ~:ddTv?F  
我们来写个简单的。 Sc "J5^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H`4H(KWm  
对于函数对象类的版本: gkUG*Zw  
}9fH`C/m  
template < typename Func > gH- e0134%  
struct functor_trait 0;'kv |  
  { 4cK6B)X  
typedef typename Func::result_type result_type; UJkg|eu  
} ; Z~o*$tF/  
对于无参数函数的版本: )AOD~T4s7  
!Y_"q^5GG'  
template < typename Ret > iK%<0m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tx;DMxN!W  
  { Q[i/]  
typedef Ret result_type; ug!DL=ZW  
} ; JsOPI ]  
对于单参数函数的版本: }x4,a6^  
,J?Hdy:R  
template < typename Ret, typename V1 > ~uRG~,{rH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <by}/lF0  
  { o[*</A }  
typedef Ret result_type; DsY-JBDvoz  
} ; MGIpo[  
对于双参数函数的版本: TEOV>Tt  
~*D)L'`2M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e!yUA!x`u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +v%V1lf^~  
  { MJ[#Gq\0R  
typedef Ret result_type; N!DAn \g  
} ; 2XrPgq'  
等等。。。 -bo2"*|m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W;*rSK|(Sc  
&NV[)6!  
template < typename Func > (5?5? <  
struct func_return Okca6=2"  
  { 0B)l"$W[)/  
template < typename T > #"d.D7nA  
  struct result_1 d -6[\S#  
  { w3:WvA5jt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DHGv< F@  
} ; { 'Hi_b3  
4*OL^ \%  
template < typename T1, typename T2 > vOsd>3"  
  struct result_2 cs`/^2Vf"#  
  { Y."ujo#bB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %a+X\\v2  
} ; G5Y5_r6Gu  
} ; !c:Q+:,H  
Ea1{9> S  
"+s#!Fh *  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LU4\&fd  
5bFE;Y;  
template < typename Func, typename aPicker > EDvK9J  
class binder_1 &$  F0  
  { ayyn6a8  
Func fn; A|tee@H*0  
aPicker pk; La? q>  
public : c;e-[F7  
Ld? tVi  
template < typename T > )F&@ M;2p'  
  struct result_1 =If% m9  
  { C1P{4 U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7P9n. [  
} ; 1Nw&Z0MI  
I"@X~Y7}  
template < typename T1, typename T2 > y|q4d(P.  
  struct result_2 d9|dHJf  
  { #/@U|g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ([UuO}m-  
} ; AL! ^1hCF  
c&)H   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jl&bWp^3  
j11\t  
template < typename T > OYC4iI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JU:!lyd  
  { WKX5Dl  
  return fn(pk(t)); cO<]%L0  
} 57IrD*{  
template < typename T1, typename T2 > \v]}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wRb%-s  
  { y&9S+  
  return fn(pk(t1, t2)); _)2.#L  
} zc]F  
} ;  O/gok+K  
~j 3B'  
Yqmx]7Y4  
一目了然不是么? #NNj#  
最后实现bind $/],QD_;"  
!798%T  
~w Dmt  
template < typename Func, typename aPicker > |K'{R'A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %cO;{og M  
  { m(nlu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N<hbV0$%  
} 3XY$w&f  
w(r$n|Ks9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SDiZOypS  
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。 xC`Hm?kM  
jM1_+Lm1  
十一. phoenix EVNTn`J_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B+);y  
p\:_E+lsU  
for_each(v.begin(), v.end(), Di9yd  
( D/V. o}X$  
do_ *)ed(+b  
[ :84ja>`c  
  cout << _1 <<   " , " hiaj!&+Q  
] <,Sy:>:"  
.while_( -- _1), @iUzRsl  
cout << var( " \n " ) 3`TC*  
) vQ+}rHf`[  
); 3k;U#H  
&o^wgmS   
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: sxgR;gf6  
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 #"ayq,GC<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A/{pG#if]3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IG`~^-}7lR  
N ED`GU  
Cd'P  
template < typename Cond, typename Actor > ce2d)FG}e  
class do_while FO_nS   
  { =G}_PRn  
Cond cd; =/6.4;8  
Actor act; .`Z{ptt>  
public : k}ps-w6:  
template < typename T > }yx{13:[  
  struct result_1 cLr? B;FS  
  { <Ml,H%F  
  typedef int result_type; T_Z@uZom.  
} ; $DA0lY\  
@[=*w`1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q[J,j+f<  
M42Zpb].  
template < typename T > P :lv Z   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const huvg'Y t  
  { -/x +M-X#  
  do H4l:L(!D  
    { bw%1*;n)  
  act(t); T 6QnCmB4  
  } dadOjl)S)  
  while (cd(t)); aU^>kRGc  
  return   0 ; /T#<g:   
} x)"=*Jj  
} ; bQXxb(^  
6 $ IXER  
t vk^L3=<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JsnavI6  
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。 bIp;$ZHy`K  
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。 `6~*kCj5  
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。 t)cG_+rJ  
下面就是产生这个functor的类: G]P4[#5  
:U)e 8  
b cM#KA  
template < typename Actor > *Z{$0K  
class do_while_actor e"r}I!.  
  { /lr RbZ  
Actor act; KG>.7xVWV7  
public : !Q.c8GRUQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V.y+u7<3}  
W3<O+S&  
template < typename Cond > KNY<"b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0p2 0Rt  
} ; QMtt:f]?i  
yqejd_cd  
'Dat.@j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LWVO%@)w  
最后,是那个do_ wW%I < M  
`W]a @\EYA  
iS=T/<|?  
class do_while_invoker 30DpIkf  
  { /;OJ=x3i  
public : N"r ;d+LTL  
template < typename Actor > _'I9rGlx3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m9L+|r  
  { H ~ks"D1  
  return do_while_actor < Actor > (act); M<ad>M  
} l$zNsf.  
} do_; ,1~Zqprn  
>F+:ej  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o8s&n3mY}y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ` 4k;`a  
最后来说说怎么处理break和continue s{s0#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。 U">OdoZ,E+  
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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