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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HQP}w%8x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {aYY85j  
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, I=DxRgt  
V5f9]D  
%?Y[Bk3p  
`D$Jv N  
  class filler % ps$qB'  
  { J%H;%ROx  
public : XFVV},V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LE6.nmvS  
} ; 5ExDB6Bx@y  
{'En\e  
A]0:8@k5  
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: b</9Ai=  
(~~w7L s  
\!]hU%Un  
mLV[uhq   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1BHG'y  
yifY%!@Xu  
7JJ/D4uT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -s|8<A||"  
bg,9@ }"F  
Sq\(pfv o  
gD`>Twa&6  
二. 战前分析 {--0 z3n>  
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。 u9+kLepOT  
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|-98]8>  
0+Ta%H{  
".^VI2T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7\]E~/g  
  /* --------------------------------------------- */ >MK>gLg}!  
vector < int *> vp( 10 ); 05yZad*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2*"Fu:a"`I  
/* --------------------------------------------- */ <JMcIV837  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :cu #V  
/* --------------------------------------------- */ jHN +5=l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !`1'2BC  
  /* --------------------------------------------- */ r(d':LV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g~V+4+  
/* --------------------------------------------- */ ~/^5) g_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o<IAeH {+  
toN^0F?Qm  
q9w~A-Oh`1  
Y!iZW  
看了之后,我们可以思考一些问题: s,#>m*Rh  
1._1, _2是什么? WJ<^E"^  
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。 K\"R&{+=  
2._1 = 1是在做什么? V%$/#sza  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I>L-1o|^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2'=T[<nNB  
qC F5~;7  
D}8EERb  
三. 动工 c'/l,k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pTIf@n6I  
=UyLk-P w  
4pw6bK,s2\  
Xpzfm7CB/  
template < typename T > MSf;ZB  
class assignment q, O$ %-70  
  { (o3 Iy  
T value; LL:_L<  
public : (#+^&1  
assignment( const T & v) : value(v) {} II6CHjW`;  
template < typename T2 > J:V?EE,\-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p]3?gK-  
} ; /SYw;<=  
m2AnXY\  
N-lkYL-%\j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E>l~-PaZY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bhniB@<  
5\z `-)  
1GzAG;UUo6  
t.mVO]dsj  
  class holder (o`{uj{!  
  { yPq'( PV  
public : XI^QF;,  
template < typename T > 3Z1CWzq(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Bve.C  
  { Bz,?{o6s)Q  
  return assignment < T > (t); p, #o<W  
} F6z%VWU  
} ; 0Vx.nUQ  
%7|9sQ:  
50X([hIr  
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: wb0L.'jyR)  
4 r45i:  
  static holder _1; 3W N@J6?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a |X a3E  
CB^U6ZS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vam;4vyu  
而不用手动写一个函数对象。 uA< n  
nR*ryv  
\.-bZ$  
7j-4TY~  
四. 问题分析 Abc)i7!.,.  
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。 ~A\GT$  
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。 NCDvo bYJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {e 14[0U-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .6Pw|xu`Pw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h'{ C[d  
iUN Ib  
五. 问题1:一致性 #"G]ke1l$  
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?| <J`0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @u6B;)'l  
;>Ib^ov  
struct holder HMNLa*CL'  
  { EFM5,gB.m  
  // %iQD /iT5  
  template < typename T > ZQV6xoN;r  
T &   operator ()( const T & r) const MDnua  
  { ds<2I,t  
  return (T & )r; GBPo8L"9  
} RMdk:YvBg  
} ; &OH={Au  
X4~y7  
这样的话assignment也必须相应改动: Fj2BnM3#  
cQ R]le %(  
template < typename Left, typename Right > N2;B-UF 7  
class assignment H&-zZc4\  
  { 3[Qxd{8r  
Left l; r7%I n^k  
Right r; VY7[)  
public : VA#"r!1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *nkoPVpC  
template < typename T2 > -lY6|79bF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _Tm3<o.  
} ; n{ar gI8wF  
%]}  
同时,holder的operator=也需要改动: Rl?_^dPx  
tEvut=k'  
template < typename T > Z 2V.3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r@H /kD  
  { 4V)kx[j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mn"G_I  
} 8V`WO6*  
KPKt^C  
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。 65JF`]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f<d`B]$(  
?BeiY zg  
return l(rhs) = r; 7x|9n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *av<E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 98IJu  
B" 1c  
template < typename Tp > SJn;{X>)q  
class constant_t /~%&vpF-L  
  { On9A U:\  
  const Tp t; FpmM63$VN[  
public : PR#exm&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9<6;Hr,>G  
template < typename T > o,\$ZxSlm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pP&7rRhw  
  { _{YWXRC#  
  return t; l*Gvf_UH  
} NX*Q F+  
} ; c<B/V0]  
_7Ju  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 itt3.:y  
下面就可以修改holder的operator=了 /=nJRC3.  
u5`u>.!  
template < typename T > 6,8h]?u.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'urafE4M  
  { \h/H#j ZJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^,TO#%$iE  
} SaO}e  
'x#~'v*  
同时也要修改assignment的operator() BO?%'\  
gV's=cQ  
template < typename T2 > @1roe G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5uGq%(24  
现在代码看起来就很一致了。 G5BfNU  
@Md/Q~>  
六. 问题2:链式操作  ,f%S'(>w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D0-3eV -  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 me$Z~/Akm  
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。 VPJElRSH  
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。 AofKw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IVY]EkEG~  
2*& ^v  
template < typename T > UcHJR"M~c  
struct result_1 76{G'}B  
  { \;B iq`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q"lSZ; 'E  
} ; \';gvr|  
+Mb.:_7'  
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: /{ g>nzP  
(mpNcOY<D  
template < typename T > b{&)6M)zo  
struct   ref s/#!VnU6  
  { k1~&x$G  
typedef T & reference; IFL*kB   
} ; Ax7[;|2  
template < typename T > S9y}  
struct   ref < T &> .uZ3odMlx  
  { (y~TL*B  
typedef T & reference; kVMg 1I@  
} ; ;A'mB6?%H  
B~ GbF*j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +7.',@8_V  
%5n_ p^xp  
template < typename T > [}=B8#Jl-C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6%_nZvRv  
  { vpr.Hn  
  return l(t) = r(t); F^;ez/Gl  
} b]#AI qt  
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。 \Gvm9M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FTUv IbT  
/(*q}R3Kfo  
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 #q=Efn'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8cIKvHx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 29.h91  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <\^8fn   
最后的布局是: V**~m9f  
                Add _Y;W0Z  
              /   \ JK5gQ3C[  
            Divide   5 ?0SJfh  
            /   \ YNF k  
          _1     3  x'<X!gw  
似乎一切都解决了?不。 ^u ~Q/ 4  
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。 hz@bW2S.  
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。 W^l-Y %a/o  
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: 0x@ mZ  
`d}2O%P  
template < typename Right > oUU1+F-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^<2p~h0 \  
Right & rt) const '~=SzO  
  { X l5 A 'h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M .mfw#*  
} F={a;Dvrn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s2'h  
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。 zK@@p+n_#.  
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。 (*iHf"=\  
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。 U>N1Od4vTO  
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。 VMWf>ZU  
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? $ddCTS^  
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: S<Xf>-8w  
$>LQ6|XRu  
template < class Action > J)-x!y>  
class picker : public Action vEJbA  
  { %EB/b  
public : 3.y vvPFEM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H4+i.*T#  
  // all the operator overloaded 7qS)c}Q\  
} ; gg2( 5FPP  
9G2FsM|,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "^GGac.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F:S}w   
IH+|}z4N?>  
template < typename Right > 0o&5 ]lEe  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qo|\-y-#  
  { m)v &v6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u>vL/nI  
} p4Z(^+Aa  
cw <l{A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nX8v+:&}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 N"ST@/j.A  
c7H^$_^=  
template < typename T >   struct picker_maker 3ckclO\|>  
  { 'LDQgC*%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G 01ON0  
} ; ,eS)e+yzc2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =Dj#gV  
  { 4_ML],.  
typedef picker < T > result; xskz) kk  
} ; ~a2}(]  
C;yZ  
下面总的结构就有了: j1<Yg,_.p  
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。 Wx#;E9=Im  
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。 M<&= S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gjlx~.0d  
至此链式操作完美实现。 /yZcDK4  
n+R7D.<q!!  
s5. CFA  
七. 问题3 +b 6v!7_  
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。 2~[juWbz  
/x *3}oI  
template < typename T1, typename T2 > B33\?Yj)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *m(=V1"  
  { nJ;.Td  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k}rbim  
} B#R|*g:x  
%z$#6?OK^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *n!J=yS  
ia? c0xL  
template < typename T1, typename T2 > fV~[;e;U.  
struct result_2 LR3*G7  
  { 0*v2y*2V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2~2 O V  
} ; 8 FhdN  
19] E 5'AI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  Fk;Rfqq  
这个差事就留给了holder自己。 y B$x>Q'C(  
    d_P` qA  
GA.8@3  
template < int Order > ;FEqe 49  
class holder; moE2G?R  
template <> HbIF^LeY|R  
class holder < 1 > 3(UVg!t  
  { '<uq3?5  
public : cH)";] k*-  
template < typename T > [-x7_=E#  
  struct result_1 mp3s-YfRc  
  { & nK<:^n  
  typedef T & result; dF2RH)Ud  
} ; `0R./|bv\I  
template < typename T1, typename T2 > E(|>Ddv B&  
  struct result_2 2t,zLwBdnJ  
  { Xnh8e  
  typedef T1 & result; K<J9 ~  
} ; ~QVH<`sn  
template < typename T > T^q 0'#/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T]$U""  
  { g\AY|;T  
  return (T & )r; BJ0?kX@  
} j+YJbL v  
template < typename T1, typename T2 > DV{=n C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )`}:8y?  
  { ,+ ~W4<f  
  return (T1 & )r1; :hA#m[  
} nj4/#W  
} ; \`"ht  
tnIX:6  
template <> tMe~vq[  
class holder < 2 > E} .^kc[(4  
  { :Q q#Z  
public : rLT!To  
template < typename T > |K~Nw&rZ]  
  struct result_1 B-ESFATc  
  { )}ROLe  
  typedef T & result; ?1".;foZ  
} ; L=h'Qgk%  
template < typename T1, typename T2 > Q=:|R3U/  
  struct result_2 r_.S>]  
  { t:c.LFrF  
  typedef T2 & result; O9p|a%o  
} ; 8r!zBKq2~  
template < typename T > Ct|A:/z(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Er[A X.3  
  { 6@Y|"b  
  return (T & )r; ?hM64jI|  
} Hr4}3.8  
template < typename T1, typename T2 > ,2)6s\]/b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R GX=)  
  { DeYV$W B  
  return (T2 & )r2; E!AE4B1bd  
} &-=5Xc+Z  
} ; 07$o;W@  
d5l UGRg  
39jG8zr=Z[  
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> >。 . [ mR M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9g?(BI^z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Lh<).<S  
8.~kK<)!  
return l(i, j) = r(i, j); #o2[hibq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]+$?u&0?w  
Y4(  
  return ( int & )i; sN wI 0o  
  return ( int & )j; 2Hv+W-6v  
最后执行i = j; ctJE+1#PH  
可见,参数被正确的选择了。 4Z,!zFS$`  
{}Za_(Y,]  
IqGdfL6[(  
4'Zp-k?5`  
zv"Z DRW  
八. 中期总结 ?R#)1{(8d~  
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;L6R!V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +2j AC r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H7j0K~U0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1!gbTeVlY  
_/K_[w 1  
yvYad  
O0y_Lm\  
"-J -k=  
i7>tU=  
九. 简化 bY0|N[ g  
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。 F@:'J\I}:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }Z,x~G  
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: I 2|Bg,e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '6Q =#:mc\  
  +-*/&|^等 uR r o?m<  
2. 返回引用。 Ez=Olbk  
  =,各种复合赋值等 {!dVDf_  
3. 返回固定类型。 :Z z '1C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uU25iDn  
4. 原样返回。 xUistwq  
  operator, \} :PLCKT  
5. 返回解引用的类型。 &IB|rw'9  
  operator*(单目) H DFOA  
6. 返回地址。 [1 9,&]z  
  operator&(单目) .h4 \Y A  
7. 下表访问返回类型。 J S_]FsxD  
  operator[] 5N&?KA-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xX4N4vb  
  operator<<和operator>> 7VFLJr t  
hFl^\$Re  
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。 Fun^B;GA:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ';=O 0)u  
?m? ::RH  
template < typename Left > DZ PPJ2}  
struct value_return )f<z% :I+Z  
  { }d}Ke_Q0  
template < typename T > C&rkvM8  
  struct result_1 _t #k,;  
  { R',rsGd`6j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hNmJ!Uo  
} ; @7j AL-  
(jl D+Y_  
template < typename T1, typename T2 > +s DV~\Vu  
  struct result_2 l&Q`wR5e  
  { zv,jM0-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =mp;.k95  
} ; >_"an~Ss  
} ; y ~!Zg}o  
FSW_<%  
Ks`J([(W&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {:$>t~=D  
9H`XeQ.  
下面我们来剥离functor中的operator() R3&Iu=g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S8j{V5R'  
MC.) 2B7  
return l(t) op r(t) xH"/1g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Cl8Cg~2  
return op l(t) /zVOK4BqN+  
return op l(t1, t2) {dMsz   
return l(t) op c?[I?ytl  
return l(t1, t2) op Jgd'1'FOs  
return l(t)[r(t)] dV$gB<iS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ywm8N%]v  
9u}Hmb  
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: SdxDa  
单目: return f(l(t), r(t)); ryUQU^v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ""F5z,'  
双目: return f(l(t)); r 8rgY42  
return f(l(t1, t2)); '3D XPR^B6  
下面就是f的实现,以operator/为例 'RYIW/a  
jrr*!^4|  
struct meta_divide q"sed]  
  { hwBfdZ  
template < typename T1, typename T2 > VfC<WVYiZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {|_M # w~&  
  { <?}-$  
  return t1 / t2; {xB!EQ"  
} Pz|>"'  
} ; oiT[de\S  
Z=Y& B>:[  
这个工作可以让宏来做: 1&evG-#<:  
MvHm)h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6/Xk7B  
template < typename T1, typename T2 > \ l2rd9 -T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '(yAfL 9}  
以后可以直接用 >j(_[z|v3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `nv~NLkl  
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 vkd.)x`J,  
(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。。。) Ou!2 [oe@M  
(%e .:W${  
}`QUHIF  
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 E+R1 !.  
fg!__Rdi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7>Ouqxh21  
class unary_op : public Rettype A8fOQ  
  { Z/;(f L  
    Left l; w QH<gJE/:  
public : &<5zqsNJ\a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &(G\[RWp\  
YY((V@|K  
template < typename T > ceh j;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZaDyg"Tw+  
      { '4Ixqb+  
      return FuncType::execute(l(t)); THbh%)Zv+  
    } qL&[K>2z  
W5lR0)~#*  
    template < typename T1, typename T2 > o"Euwh!!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YEs&  
      { 9T}pT{~V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S)k*?dQ##R  
    } {M$1N5Eh  
} ; T`.O'!  
5k3n\sqZA  
BNl5!X^{  
同样还可以申明一个binary_op Av$^  
,p@y] cr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +EAsW(F1  
class binary_op : public Rettype pb?c$n$u*  
  { 5C*Pd Wpl  
    Left l; ;%5N%0,  
Right r; _AYK435>N  
public : V>%rv'G8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5\sd3<:+  
vNY{j7l/W  
template < typename T > # E^1|:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g^2OkV(  
      { }6}l7x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yZ(zdM\/sL  
    } @=Uh',F  
D/B8tf+V  
    template < typename T1, typename T2 > | y# Jx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y3cMC)  
      { cLJ$M`e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fZzoAzfv2  
    }  E`0?  
} ; [M}{G5U.  
7Lc]HSZo,  
Mj?`j_X  
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 q&- `,8#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W$;,CU.v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V-2(?auZd  
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。 Rz:]\jcIT/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,~$p,ALwN7  
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。。。 VUGmi]qd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6|%?tex  
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) LTCb@L{^i  
下面是修改过的unary_op x8\?}UnB  
PfD.:amN7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  #ut  
class unary_op $q{!5-e  
  { f=Gg9bnm3  
Left l; rjAn@!|:+  
  J26 VnK  
public : "'.UU$]d  
9Cp-qA%t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nFe<w  
?V.cOR`6  
template < typename T > $am$ EU?s  
  struct result_1 cN6X#D  
  { |\t-g" ~sN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7wqK>Y1a  
} ; u8g~  
"ycJ:Xv49  
template < typename T1, typename T2 > mh #a#<  
  struct result_2 e4_rC'=  
  { cn3\kT*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .bg~>T+<  
} ; o4,6.1}  
[Ek7b *  
template < typename T1, typename T2 > , WYPU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `?@}>.  
  { n\D&!y[]F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gzT*-  
} yYYSeH  
At>DjKx]O  
template < typename T > NB#OCH1/9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j0aXyLNX  
  { hH 3RP{'=  
  return OpClass::execute(lt(t)); rfg'G&A(  
} 5m 4P\y^a  
Lv7(st%`  
} ; 4f@rv^f(X  
P>D)7 V9Hh  
q:0N<$63  
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 Rsk4L0  
好啦,现在才真正完美了。 "m8^zg hL  
现在在picker里面就可以这么添加了: aFm_;\  
p)-^;=<B3  
template < typename Right > #q$HQ&k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4.aZ# c91_  
  { !i}w~U<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y\P8 v  
} ueWEc^_>  
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。 [ l??A3G  
P3=G1=47U  
;xj?z\=Pg  
bsli0FJSh'  
J!(<y(l  
十. bind /Cr%{'Pzk  
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。 8kIksy  
先来分析一下一段例子 J yK3{wYS  
I$G['` XX/  
pah'>dAL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~G&dqw/.-U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 | YWD8 +  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _;y9$"A  
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。 ]s'as9s9  
我们来写个简单的。 RbnVL$c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +\]\[6  
对于函数对象类的版本: *N<]Xy @  
T?0eVvM  
template < typename Func > h(dvZ= %  
struct functor_trait F/{!tx  
  { ?l{nk5,?-Y  
typedef typename Func::result_type result_type; t3_O H^  
} ; M|h3Wt~7  
对于无参数函数的版本: $h"\N$iSq  
PC8Q"O  
template < typename Ret > >tr}|>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uGGt\.$]s  
  { .`eN8Dl1  
typedef Ret result_type; FVKTbvYn  
} ; CAhXQ7w'Z  
对于单参数函数的版本: 2%m BK  
_V6ukd"B~  
template < typename Ret, typename V1 > \M^bD4';>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U8?mc  
  { cm+Es6;  
typedef Ret result_type; tyFzSrfc  
} ; Lqa4Vi  
对于双参数函数的版本: k4J+J.|  
vk^xT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r,p%U!S<hV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8nV+e~-w  
  { a1lh-2x X  
typedef Ret result_type; l ymCH  
} ; _Fl9>C"u  
等等。。。 Vc Z3 X4/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >y 3=|  
~f98#43  
template < typename Func > ZFL~;_r  
struct func_return q2E_ A  
  { wmLs/:~  
template < typename T > Dp9+HA9t  
  struct result_1 q/,O\,  
  { :vbW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kuP(r  
} ; 6i/(5 nQ  
F)eelPZ+,  
template < typename T1, typename T2 > %'pgGC"|  
  struct result_2 I!K6o.|1  
  { 3!]rmZ-W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xA*<0O\V  
} ; =Xr.'(U  
} ; KZf+MSq? B  
Q~Wqy~tS  
s$j,9uRr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 InI$:kJ  
dy[X3jQB  
template < typename Func, typename aPicker > YT,{E,U;  
class binder_1 (4nq>;$3  
  { ckCE1e>s  
Func fn; D0f]$  
aPicker pk; 0g8NHkM:2a  
public : y:uE3Apm  
gB33?  
template < typename T > ;$g?T~v7  
  struct result_1 V'gh 6`v  
  { 5{,<j\#L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r~['VhI!;E  
} ; sW\!hW1*x  
S_H+WfIHV'  
template < typename T1, typename T2 > RViAwTvY  
  struct result_2 8}:nGK|kx  
  { h<QY5=S F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V0mn4sfs  
} ; ]`WJOx4  
Mi_$">1-W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )^hbsMhO  
#RLt^$!H  
template < typename T > JBZ@'8eqi]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WcGS9`m/  
  { _+MJ%'>S  
  return fn(pk(t)); GM<9p_ B  
} _Fg5A7or  
template < typename T1, typename T2 > Y'X%Aw;`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T)_hpt.  
  { >H ,*H;6  
  return fn(pk(t1, t2)); BiBOr}ZQ  
} 9M c ae 31  
} ; _yR^*}xJb  
K3uRs{l|  
u*9V&>o  
一目了然不是么? a 1*p*dM#  
最后实现bind ,a? o aPH  
veECfR;  
47/iF97  
template < typename Func, typename aPicker > tZo} ;|~'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '|=;^Z7.K  
  { zm;C\s rF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GC'O[q+  
} 2X&qE}%k S  
[2cD:JL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _@/8gPT*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。 j] [,J49L  
q@2siI~W  
十一. phoenix f*8DCh!r"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I%Z  
3Zh)]^  
for_each(v.begin(), v.end(), lu/ (4ED  
( BJ(M2|VH  
do_ OZ;*JR:  
[ =2x^nW  
  cout << _1 <<   " , " 7 X4LJf  
] 2:ylv<\$  
.while_( -- _1), \73ch  
cout << var( " \n " ) apxph2yvS  
) u]@['7  
); wz8yD8M  
^<AwG=  
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: +"VP-s0  
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 +"@ .8m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (7*}-Uy[C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SgOheN-  
;A[Q2(w+  
$ME)#(  
template < typename Cond, typename Actor > !|>"o7  
class do_while 0m ? )ROaJ  
  { ~Cjn7  
Cond cd; #e5\j\#.  
Actor act; T[j,UkgGo  
public : m l$o5&sN  
template < typename T > k VQ\1!  
  struct result_1 Aiea\j Bv  
  { Wm5 dk9&x  
  typedef int result_type; HpnWo DM  
} ; Rx}Gz$   
w%sT{(Vd`C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LreP4dRe  
Y nZiT e@  
template < typename T > BsJC0I(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4X|zmr:A  
  { xN%K^Tree  
  do ;bhT@aB1  
    { uW3!Yg@  
  act(t); WjqO@]P6  
  } v*yuE5{  
  while (cd(t)); |zE'd!7E  
  return   0 ; h)nG)|c  
} " 2Dngw  
} ; FxtI"g\0  
POR\e|hRT]  
VLN_w$iEq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !{41!O,K#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 G*v,GR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?0xgRe<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &jr3B;g!C  
下面就是产生这个functor的类: %u5]>]M+  
N,U8YO  
;jTN | i'  
template < typename Actor > 7"xd1l?zz  
class do_while_actor 6S\8$  
  { Y[S1$(K&*  
Actor act; >@AB<$ A  
public : RCLeA=/N@0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C{wEzM :  
M& CqSd  
template < typename Cond > \5cpFj5%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n{SJ_S#a.a  
} ; A. w:h;7  
5E_YEBO/  
2dgd~   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4nz35BLr  
最后,是那个do_ C2)2)  
YT8F#t8  
c6/=Gq{.  
class do_while_invoker sUm'  
  { W+1^4::+  
public : B,fo(kG  
template < typename Actor > FU<Jp3<%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7vj2 `+r.  
  { dGTsc/$  
  return do_while_actor < Actor > (act); :p6M=  
} O<W_fx8_'  
} do_; -s'-eQF J  
mlS$>O_aX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?b5 ^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !$>R j  
最后来说说怎么处理break和continue Nl(Foya%)  
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。 VOh4#%Vj  
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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