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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OlM3G^1e1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 814cCrr,o  
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, Bi7&yS5V  
QBjvbWoIG(  
(Q"~bP{F  
>cH}sNHy  
  class filler 7 lu_E.Bv  
  { ]Xg7XY  
public : 7n7UL0Oc1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?@QcKQ@  
} ; 4A)_D{(SH  
Q+*@!s  
uQg&]bSv  
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: "Ug+# ;}p$  
7MIrrhk  
\5fvD8>H  
0+NGFX \p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x{S2   
,Bl_6ZaL  
;0-R"c)-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {dwlW`{  
$pauPEe  
(};/,t1#$  
Qp+M5_  
二. 战前分析 u<EPK*O*  
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。 L=&}s[5  
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 JhvT+"~  
 tk+4noA  
Wa9yyc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a~Yq0d?`D  
  /* --------------------------------------------- */ @_ Tq>tOr&  
vector < int *> vp( 10 ); =l>=]O~h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VyWzb  
/* --------------------------------------------- */ ,3W,M=j)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y?:" nhN  
/* --------------------------------------------- */ <MJ-w1A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :A5h<=[  
  /* --------------------------------------------- */ .@psW0T%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NtkZ\3  
/* --------------------------------------------- */ `:W}yo<F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8Fv4\dr  
gdS@NUM  
Wm/0Pi  
XRi37|p  
看了之后,我们可以思考一些问题: XQZiJ %'  
1._1, _2是什么? c| X }[  
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。 Q}#xfrprF  
2._1 = 1是在做什么? fDAT#nlyp  
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。 6ipQx/IQ  
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。 ~-'-<-  
L&&AK`Ur3l  
<GSp%r  
三. 动工 _+}f@&"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9>;CvR  
&t}6sD9o  
"p[3^<~uQ  
Y)7\h:LIg  
template < typename T > I2z6iT4nB  
class assignment XW:%YTv  
  { BOv^L?)*Z  
T value; = VMELk!z  
public : zN/nKj: Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} p ^Y2A  
template < typename T2 > b1yS1i D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GjbOc   
} ; Kf`/ Gc!  
[Xww`OUsh  
L$ZsNs+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PoD/i@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `:Zgq+j&  
9&{HD  
PNH>LT^  
f/U~X;  
  class holder (#+81 Dr  
  { `t+;[G>ZE  
public : FBa- gm<9  
template < typename T > L$^)QxH7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _O&P!hI  
  { hHgH'  
  return assignment < T > (t); rVwW%&  
} *vT Abk$   
} ; tv5N wM  
wpt5'|I  
#I#_gjJkx  
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: +1c[!;'  
%DKC/%  
  static holder _1; 8F/zrPG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YTg8Zg-Z  
A-u!{F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g\H~Y@'{  
而不用手动写一个函数对象。 n(_wt##wE~  
Z8Tb43?  
Yn>FSq^Wp-  
u]P9ip"Z  
四. 问题分析 1jd.tup  
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。 %yK- Q,'O  
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。 _)6r@fZ.p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r(<91~Ww  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3gv?rJV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eh, _g.  
s\(@f4p  
五. 问题1:一致性 C|]Zpn#{K  
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?| u$qazj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y6 a9S`o  
G6qFAepwi  
struct holder cL4Xh|NBp  
  { F <{k~   
  // 3dgPP@7d$  
  template < typename T >  KON^  
T &   operator ()( const T & r) const Rb0{W]opt+  
  { a..LbQQ  
  return (T & )r; <ka zV<"  
} \"d\b><R  
} ; uCgJ F@  
be [E^%  
这样的话assignment也必须相应改动: >AWWwq -  
 {IT xHt  
template < typename Left, typename Right > f]2;s#cu  
class assignment 10tTV3`IM  
  { k<RaC=   
Left l; l0E]#ra"  
Right r; bL|$\'S  
public : IV%Rph>d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z}Vg4\x&  
template < typename T2 > 0|,Ij $  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c=re(  
} ; 3pyE'9"f6  
4W=fQx]  
同时,holder的operator=也需要改动: WUb] 8$n  
NKiWt Z"  
template < typename T > [}5mi?v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E`|vu*l7  
  { J^zB 5W,)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M]xfH*  
} {uxTgX  
I(j$^DA.  
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。 u.}H)wt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <(1[n pS&+  
(Mw+SM3<  
return l(rhs) = r; fM"&=X  
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。 bpa'`sf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6cOlY= bn  
0XI6gPo%  
template < typename Tp > 9[[$5t`8  
class constant_t UD Pn4q  
  { /$9We8  
  const Tp t; Q~`{^fo1  
public : P!lfk:M^;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KLjvPT\  
template < typename T > |{MXDx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *]c~[&x5&  
  { 1JV-X G6  
  return t; ssl.Y!  
} /)sP<WPQ 6  
} ; xRZ/[1f!  
+]Ev  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DeI3(o7  
下面就可以修改holder的operator=了 }(K1=cEaL  
&d]@$4u$;  
template < typename T > w Ju9.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |Z8Eu0RSb  
  { 8YQ7XB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `chD*@76I  
} Z_mQpt|y  
24\^{3nOK  
同时也要修改assignment的operator() 3Te&w9K  
1! 5VWF0  
template < typename T2 > Cv;#8Wj}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } li0)<("/  
现在代码看起来就很一致了。 z&\N^tBv  
Y/ %XkDC~  
六. 问题2:链式操作 TY?O$d2b3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #X0Xc2}{f  
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。 WwUHHm<v  
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。 u1>WG?/`  
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。 |O;vWn'U2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~.z82m  
H#G3CD2&  
template < typename T > 7c8`D;A-K  
struct result_1 u"8KH u5C@  
  { 1?G%&X@ X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MjK<n[.  
} ; 55=YM'5]  
3E}j*lo  
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: 1v*N]}`HU  
|o@U L  
template < typename T > #k,.xMJ~  
struct   ref SAE'y2B*  
  { z'\BZ5riX<  
typedef T & reference; l nJ  
} ; Q x&7Ceu"  
template < typename T > mZ.gS1Dq  
struct   ref < T &> $"va8,  
  { qRq4PQ@  
typedef T & reference; En4!-pWHQ  
} ; A o@WTs9  
<4CqG4}Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m= %KaRI  
+o35${  
template < typename T > !Z0S@]C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )S}.QrG  
  { 8t |?b  
  return l(t) = r(t); !vuun |  
} @~FJlG(n  
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。 R_"6E8N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #}Bv/`t  
qC q?`0&#  
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 n*Hx"2XF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?QtM|e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l~[ K.p&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9t8ccr  
最后的布局是: A,c_ME+DVB  
                Add  O`Htdnu  
              /   \ ~*`wRiUhis  
            Divide   5 O{Q+<fBC9  
            /   \ VBW][f  
          _1     3 -b34Wz(  
似乎一切都解决了?不。 !j3Xzn9  
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。 R _2#7Xs  
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。 {c7@`AV]  
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: M XuHA?  
.=) *Qx+  
template < typename Right > TCi0]Y~a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }%<cF i &  
Right & rt) const -s ^cy+jd  
  { 4b}'W}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NOf{Xx<#k  
} N:EljzvP}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O%<+&Q7  
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。 ReGT*+UN  
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。 '-#gQxIpD  
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。 *z]P|_:&G  
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。 @6-3D/=  
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? @KJmNM1]V  
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: &a6-+r  
;CuL1N#I  
template < class Action > G]dHYxG  
class picker : public Action pV1 ;gqXNS  
  { 0*j\i@  
public : <~e*YrJ?-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5f75r  
  // all the operator overloaded hTPvt  
} ; BF"eVKA  
%Rf{v5  
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。 u3DFgl3-7  
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: g@ ]1H41  
}a%Wu 7D  
template < typename Right > kmt+E'^]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4$4Tx9C  
  { ca[*#xiJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fT=ZiHJ3Gu  
} I/gfsyfA  
W k"_lJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |aj]]l[@S  
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。 H~:g =Zw  
}ee3'LUPX  
template < typename T >   struct picker_maker j`_Z`eG  
  { 9h<iw\ $'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iztgk/(+G  
} ; !Wy&+H*0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >n1UK5QD  
  { |=W>4>  
typedef picker < T > result; [P]M)vJ**  
} ; 3Qp6$m  
c~6ywuq+M`  
下面总的结构就有了: {@s6ly].  
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。 $>Gf;k  
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。 [3qJUJM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >f;oY9 {m  
至此链式操作完美实现。 BJqb'H jd  
}}wSns  
`g{eWY1l  
七. 问题3 [Uj,, y.wB  
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。 :4pO/I ~  
<4^y7]] F  
template < typename T1, typename T2 > u%Z4 8wr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aZmbt,.V  
  { K%SfTA1TCB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D:(h^R0;  
} "T}HH  
M[e{(iQ:  
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: luz,z( v  
!m9g\8tE  
template < typename T1, typename T2 > 4ijZQ  
struct result_2 vmW`}FKW  
  { 4Cvo^k/I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W\e!rq  
} ; Nt[&rO3s  
0IsnG?"  
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? w!Z,3Yc)  
这个差事就留给了holder自己。 /|<0,ozoJ  
    @2\UjEo~  
">nFzg?Y  
template < int Order > 0JhUncx  
class holder; If|i `,Iy  
template <> 3W3d $  
class holder < 1 > H$&P=\8n  
  { lPz5.(5'  
public : 4Q\~l(  
template < typename T > hiaTJE|J?  
  struct result_1 |mz0 ]  
  { /jOug>s  
  typedef T & result; =[Tf9u QY  
} ; uJ,I6P~9  
template < typename T1, typename T2 > WW~QK2o-@  
  struct result_2 ~s[Yu!(  
  { ET3+07  
  typedef T1 & result; tgu fU  
} ; `y.i(~^1  
template < typename T > <Q.-WV]Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `=8G?3  
  { U9RpHh`  
  return (T & )r; jLBwPI_g  
} `]<~lf  
template < typename T1, typename T2 > );^{;fLy%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VF9-&HuC  
  { ||4++84{  
  return (T1 & )r1; y(Q.uYz*  
} [_p&,$z8[  
} ; (' i_Xe  
79U 7<]-!  
template <> d.NB@[?*  
class holder < 2 > _\FA}d@N  
  { y;HJ"5.Mw  
public : 7JP.c@s  
template < typename T > Zg!E}B:z  
  struct result_1 55`cNZ  
  { }@g#S@o  
  typedef T & result; f/=H#'+8  
} ; ;[-y>qU0  
template < typename T1, typename T2 > N,`<:'  
  struct result_2 , p r ",=  
  { U,$^| Iz  
  typedef T2 & result; $h'>Zvf  
} ; GoKMi[b  
template < typename T > ?s: 2~Qlu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 82z<Q*YP  
  { T<ekDhlr  
  return (T & )r; ]b@:?DX8  
} ((Wq  
template < typename T1, typename T2 > I4 4bm?[S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ea3 4x  
  { U^$l$"~"  
  return (T2 & )r2; %5 ?0+~  
} h&?tF~h  
} ; SyR[G*djl  
_l.kbfp@  
l@%7] 0!T  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 D,'@b+B[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C Eb .?B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O7T wM Yh  
Q,xKi|$r  
return l(i, j) = r(i, j); ehls:)F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )Y,>cg:z~  
y]E ?\03"  
  return ( int & )i; ,0[h`FN  
  return ( int & )j; LgS.%Mn  
最后执行i = j; ^'aMp}3iu  
可见,参数被正确的选择了。 `=~d^wKYJ3  
9Z_98 Rh  
V9kL\Ys  
}!RFX)T  
,LJX  
八. 中期总结 _p=O*$b.  
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: K)t+lJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }))JzrqAe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C$$lJ=>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [z`m`9Aq  
}c*6|B@f  
*HN0em  
|(a< b  
pUaGrdGxzQ  
N{6Lvq[8  
九. 简化 Y>[u(q&09O  
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。 uia-w^F e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R%N&Y~zH  
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: d.uJ}=|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O hcPlr  
  +-*/&|^等 geu8$^  
2. 返回引用。 z,B'I.)M  
  =,各种复合赋值等 !B{N:?r  
3. 返回固定类型。 CEos`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KBo/GBD]|  
4. 原样返回。 nr<&j#!L  
  operator, hUy\)GsT  
5. 返回解引用的类型。 G>0S( M)  
  operator*(单目) u9"1%  
6. 返回地址。 htGk:  
  operator&(单目) {!hA^[}|  
7. 下表访问返回类型。 Q2[D|{Z  
  operator[] !&D&Gs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wA<#E6^vG  
  operator<<和operator>> niV=Ijt{5  
fu95-)M  
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。 0@ 9em~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 64OgE!  
Vee`q.  
template < typename Left > k%Q>lf<e   
struct value_return 7$7Y)&\5 w  
  { [/ E_v gZ  
template < typename T > wDV%.Cc  
  struct result_1 Yg6 f  
  { g2WDa'{L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wZm=h8d  
} ; I)Dd"I  
lT3, G#(  
template < typename T1, typename T2 > "p~1| ?T  
  struct result_2 QviH+9  
  { s:y=X$&M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *a7&v3X  
} ; u@$C i/J*  
} ; 'i|z>si[*  
iVt*N$iZ  
7usf^g[dh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \P_1@sH=  
eJrJ5mlI`  
下面我们来剥离functor中的operator() t*zBN!Wu_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V[Jd1T  
D@(Y.&_  
return l(t) op r(t)  `Up Zk?k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8ctUK|  
return op l(t) Yl+r>+^  
return op l(t1, t2) W|@/<K$V  
return l(t) op {Ah\-{]  
return l(t1, t2) op ;m3SlP{F  
return l(t)[r(t)] Y.qlY3iBp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +_ HPZo  
zF2GW  
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: joh=0nk;D  
单目: return f(l(t), r(t)); HUtuUX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q*oUd/F8  
双目: return f(l(t)); 1B;sSp.>  
return f(l(t1, t2)); 2rq)U+   
下面就是f的实现,以operator/为例 *1}'ZEaJ  
Z4/rqU  
struct meta_divide 40}8EP k)  
  { Brh<6Btl  
template < typename T1, typename T2 > b<B|p|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $*bd})y)I  
  { 99}n %(V  
  return t1 / t2; >uuP@j  
} 37wm[ Z  
} ; Z;aQ/ n[`  
;Bo{.916  
这个工作可以让宏来做: I% 43rdoPe  
tdn[]|=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *ws!8-)fH  
template < typename T1, typename T2 > \ ;N4b~k)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y8Bi5Ae,+1  
以后可以直接用 }MDuQP]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ->x+ p"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 is%qG?,P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) B1oy,'  
dwKre#4F  
iXc-_V6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 QW.VAF\6*  
k, )7v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7CzZHkTg  
class unary_op : public Rettype h5G>FPM-=  
  { SxYX`NQ  
    Left l; ?]081l7cd  
public : CE>RAerY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sT9P  
/H=fK  
template < typename T > )FM/^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l|`%FB^k  
      { UB]} j^  
      return FuncType::execute(l(t)); C26PQGo#$  
    } ^.F@yo2}  
g83!il\  
    template < typename T1, typename T2 > )p>BN|L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7'_zJI^  
      { AG2iLictv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MPMJkL$F^  
    } .9WJ/RKZ\D  
} ; UK2Y<\vD  
KE+y'j#C3  
8@|_];9#.  
同样还可以申明一个binary_op kDJ5x8Q#  
o_p//S#q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 12aAO|]/~  
class binary_op : public Rettype >~I~!i3  
  { 4^VY  
    Left l; F8?&Ql/hdz  
Right r; gEtD qq~y@  
public : "xlf6pm%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uAR!JJ  
!m rB+<:  
template < typename T > ~wIVw}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ehI*cf({  
      { Qw.""MLmN8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dRyK'Xr  
    } t<9oEjk["  
0 ]U ;5  
    template < typename T1, typename T2 > &"fMiK3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b#R3=TQS8  
      { b5 YE4h8%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "g\  
    } bp:WN  
} ; 5.#r\' Z#  
LpJ\OI*v  
3@?#4]D{'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ob?>zsx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "[(_C&Ot4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )h,+>U@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 zTBr<:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <DiD8")4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N VzR2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e~c;wP~cO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &h-d\gMJ  
下面是修改过的unary_op *'vX:n&t  
7am._K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q3\j4;jI(  
class unary_op XRKL;|cd  
  { oL#^=vid"  
Left l; ~;,]/'O  
  Ot(U_rJCi  
public : BV$lMLD{r  
XQ--8G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PkQuN;a  
9zEO$<e o  
template < typename T > ~qLbyzHaB  
  struct result_1 I)V2cOrXM  
  { tS8*l2Y`   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LC K   
} ; CN\SxK`,  
xZjD(e'  
template < typename T1, typename T2 > |Rw0$he  
  struct result_2 C 7YZ;{t  
  { b4!(~"b.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?C//UN;  
} ; ||cG/I&,  
P*T 'R  
template < typename T1, typename T2 > Q1IN@Db}y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6DD^h:*>  
  { /OK.n3Tt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R:x4j#(  
} *Eu ca~%=  
`&b 8wF  
template < typename T > V"*|`z)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  W *0XV  
  { j./3)  
  return OpClass::execute(lt(t)); $[}31=0  
} X{o.mN  
Am%zEt$c  
} ; %+i g7a:  
BHOxwW{  
YQ g03i  
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 yJc<;Qx  
好啦,现在才真正完美了。 a Umcs!@  
现在在picker里面就可以这么添加了: AtYe\_9$C  
RD_&m?d  
template < typename Right > 6*gMG3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5Y#yz>B@ ]  
  { n>)CCf@H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kdman nM  
} v2G_p |+O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Pon 2!$  
IrjKI.PR  
Aga2 I#1r  
QK<sibDI  
;&37mO/T  
十. bind 'ADt<m_$  
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。 jn>3(GRGC$  
先来分析一下一段例子 E< "aUnI  
=Bi>$Ly  
DGj:qd(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n'v[[bmu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hf^,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VmHok  
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 ,,-rC  
我们来写个简单的。 |3/=dG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YH&`+ +  
对于函数对象类的版本: .slA }  
z*>"I  
template < typename Func > SN(:\|f 2  
struct functor_trait kq8:h  
  { $IA(QC_]AO  
typedef typename Func::result_type result_type; 1T!b# x4  
} ; 2HoTj|  
对于无参数函数的版本: tm@&f  
L TZ3r/  
template < typename Ret > [0El z@.C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?<]BLkx  
  { a&6 3[p.<}  
typedef Ret result_type; AIR,XlD  
} ; {3@f(H m  
对于单参数函数的版本: v{$X2z_$w  
/qed_w.p  
template < typename Ret, typename V1 > ;"-(QE?Mv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .C$S DhJ~  
  { wUW^ O  
typedef Ret result_type; rS\j9@=Y4  
} ; fPZt*A__  
对于双参数函数的版本: $[T^ S  
' 7+x,TszI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t*m04* }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CeSr~Ikg|  
  { ynvU$}w ~'  
typedef Ret result_type; Hgu$)yhlj  
} ; f <fa +fB  
等等。。。 g&!UaJ[#9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Hdw;=]-  
C=IT`iom1C  
template < typename Func > &YGd!Q  
struct func_return ;e4 15T  
  { 9+ nB;vA  
template < typename T > Ci4`,  
  struct result_1 m~'!  
  { Yrs7F.Y"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aY}:9qBice  
} ; )=;GQ*<8Zs  
Wf/r@/ q  
template < typename T1, typename T2 > f_Ma~'3   
  struct result_2 1PpZ*YK3z  
  { V zuW]"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :m]~o3KRy  
} ; f6vhW66:?x  
} ; njtz,qt_;G  
"XlNKBgM  
ukpbx;O:hc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [Ul"I-K  
H C(Vu  
template < typename Func, typename aPicker > C-E~z{  
class binder_1 )' +" y~  
  { ~U(`XvR\4  
Func fn; O B`(,m#  
aPicker pk; b3F)$UQ  
public : -0r 0M )  
g= ~Y\$&  
template < typename T > k#uSH eq7f  
  struct result_1 AD K)p?  
  { ^\ A[^' 9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4&X D  
} ; cWjb149@)  
p.6C.2q~s]  
template < typename T1, typename T2 > ?!^ow5"8  
  struct result_2 n75)%-  
  { k>E^FB=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $9+|_[ ]v.  
} ; FlGU1%]m  
pqe7a3jr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :dq.@:+<R  
94VtGg=b}  
template < typename T > waI?X2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k#F |  
  { s|F}Abx,^  
  return fn(pk(t)); })W9=xO~  
} <|Srbs+  
template < typename T1, typename T2 > 7]W6\Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (rqc_ZU5  
  { 7OAM  
  return fn(pk(t1, t2)); 'L?e)u.  
} /By:S/[1pL  
} ; O+x"c3@Z)D  
0DtewN{Z  
kvcDa+#  
一目了然不是么? c?5?TJpm  
最后实现bind @<kY,ox@~  
LNp{lC  
g)$/'RB  
template < typename Func, typename aPicker > A,67)li3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -Zq\x'  
  { -yOwX2Wv5;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z^lcc7  
} m%zo? e  
3LGX ^J<f  
2个以上参数的bind可以同理实现。  _U.|$pU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 G0#<SJ,)  
SU ,G0.  
十一. phoenix !LI6_Oq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JfD-CoQS'  
fg$#ZCi  
for_each(v.begin(), v.end(), fi%)520  
( @$}Ct  
do_ 4>^LEp  
[ `%QXaKO-  
  cout << _1 <<   " , " M~%P1@%  
] Hjhgu=  
.while_( -- _1), &~mJ ).*  
cout << var( " \n " ) '8J!(+  
) H9;0$Y(e-  
); ;~D$ rT  
yFoPCA86y  
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: Hlhd6be  
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 }NjZfBQW`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ri>4:V3K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nTsKJX%\  
Pi+pQFz5  
%k%%3L,  
template < typename Cond, typename Actor > wZ4w`|'  
class do_while WwsH7X)  
  { >|X )  
Cond cd; Q":,oZ2  
Actor act; D:] QBA)C  
public : wE[gp+X~  
template < typename T > d| #&j. "  
  struct result_1 |d$4Fu(M~  
  { ?f}?I`S,  
  typedef int result_type; 1aI&jdJk  
} ; p{ Xde   
$RH.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R + ~b@  
= N&5]Z  
template < typename T > fj|b;8_}l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uMx6:   
  { !"2S'oQKS  
  do oyB gF\  
    { [Dhqyjq  
  act(t); J>l?HK  
  } |v:oLgUdH  
  while (cd(t)); )J*M{Gm6i  
  return   0 ; H*j!_>W  
} ]d67 HOyK  
} ; <Y]e  
"uli~ {IU  
xi51,y+(5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y'aK92pF:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 },n?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q9 :g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =oBlUE  
下面就是产生这个functor的类: rD+mI/_J`  
VV;%q3}:  
_ amP:h  
template < typename Actor > {J1iheuS}  
class do_while_actor %pIP#y[4  
  { {E; bT|3z  
Actor act; cJMi`PQ;  
public : }* \*<d 3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,ZghV1z  
[ *Dj7z t:  
template < typename Cond > y8_$YA/g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b)@D@K"5  
} ; ^T:L6:  
ph}%Ay$  
2x>7>;>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a^={X<K|/  
最后,是那个do_ +h@.P B^`~  
~-<MoCm!  
2X<%BFsE  
class do_while_invoker %x.du9  
  { HfZ^ED"}  
public : 0 N"N$f  
template < typename Actor > 'W,*mfB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IyI0|&r2A  
  { ;4U"y8PVTh  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q 0G5<:wc  
} +OqEe[Wk#  
} do_; ]#Cc7wa  
9: .m]QN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,z<1:st]<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N]eBmv$|  
最后来说说怎么处理break和continue 55 '  
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。 Y)@Y$_  
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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