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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !xMyk>%2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SPL72+S`,  
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, N40.GL0s  
q:-8W[_  
$qy%Q]  
'R~x.NM  
  class filler zb~!> QIz{  
  { d>  Y9g  
public : jh`&c{#*)M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} El0|.dW  
} ; Og%qv Bj 6  
K|Std)6  
A7-QOqST(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !yH&l6s  
?D\6CsNp(2  
VbK| VON[  
j0o_``  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8;.WX  
R3&W.?C T  
Bfaj4i ;_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zp"sM z]  
"sf8~P9qy  
rO 6oVz#x  
x!MYIaZ7  
二. 战前分析 of8/~VO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T\b e(@r  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 tp_*U,  
]gkI:scPA  
kwZ 8q-0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |>GtClL  
  /* --------------------------------------------- */ zXvAW7  
vector < int *> vp( 10 ); ;-@^G 3C:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w^NE`4 -  
/* --------------------------------------------- */ E@R7b(:*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  HlPf   
/* --------------------------------------------- */ Kw&J< H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LwkZ(Tt  
  /* --------------------------------------------- */ ^ {-J Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +QuaQ% lA  
/* --------------------------------------------- */ P$Xig  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Am!$\T%2  
&BCl>^wn}  
c&AA< 6pkv  
Tw`^  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jp xJZJ  
1._1, _2是什么?  hPx=3L$  
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。  MI!C%  
2._1 = 1是在做什么? EG59L~nM  
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。 }Hrm/Ni  
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。 O@'/B" &  
CG@ LYN  
S*IF/ fu  
三. 动工 ]gHw;ry  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %-i2MK'A  
m /JpYv~  
 EP'2'51  
5)2lZ(5.A#  
template < typename T > :Y0*P  
class assignment U=QV^I Qm  
  { eL#pS=  
T value; }9aYU;9D  
public : -j`tBv)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5"c#O U  
template < typename T2 > (m\PcF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @.a[2,o_  
} ; 0tC+?  
g,7`emOX  
?^Q!=W<7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |jk"; h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bf-.SX~  
&o= #P2Qd  
5<GC  
=" #O1$  
  class holder V"#ie Y n  
  { ),mKEpf  
public : +tkDT@ `  
template < typename T > ,sn ?V~)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BEx? bf@|]  
  { dG'aJQw  
  return assignment < T > (t); weU'3nNN  
} >>Z.]  
} ; "b8<C>wY  
z^T/kK3I  
.v9#|d d+  
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: >93vMk~hU  
vXAO#'4tm%  
  static holder _1; 6UG7lH!M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =66dxU?}  
'0[D-jEr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0hn N>?  
而不用手动写一个函数对象。 !=3[Bm G  
/9,!)/j  
2)Grl;T]s  
uwXquOw  
四. 问题分析 TIbiw  
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。 t4/d1qW0  
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。 #;)Oi9{9;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (y[+s?;WyB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xqs{d&W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ztKmB  
4%LGP h  
五. 问题1:一致性 %YlL-*7 L  
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?| fr#Y<=Jo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "G].hKgbk*  
)pJ} $[6  
struct holder / Of*II&  
  { J70#pF  
  // (, /`*GC  
  template < typename T > __fa,kK{?  
T &   operator ()( const T & r) const )q 8w+'z  
  { JcL4q\g  
  return (T & )r; 1N{}G$'Go  
} 5 >S #ew  
} ; l E=(6Q  
yl/-!  
这样的话assignment也必须相应改动: zRd^Uks  
?n)d: )Ud"  
template < typename Left, typename Right > ~1]4 J(+  
class assignment w=Ac/ 12  
  { <u]M):b3  
Left l; ?`bi8 Ck  
Right r; `w` f[dU-  
public : C#d .3t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [APwHIS  
template < typename T2 > VNBf2Va  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %nk]zf..  
} ; sG[v vm  
T2<?4^xN  
同时,holder的operator=也需要改动: {VtmQU? cJ  
d]{wZ#x  
template < typename T >  S {oW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dmI~$*  
  {  +:k Iq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b;G3&R]  
} g X75zso  
@M-i$ q[4  
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。 F7P?*!dx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KX D&FDkF  
rp^= vfW  
return l(rhs) = r; ~~>`WA\G5,  
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。 : 8dQ8p;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %Hx8%G!  
]CHO5'%,$  
template < typename Tp > 1BK!<}yI{  
class constant_t h+=xG|1R[5  
  { ecaEWIOG  
  const Tp t; N3O3V5':!  
public : @{N2I$%6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;,2i1m0"  
template < typename T > v;m`d{(i2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o81RD#>E)  
  { 6a6;]lsG  
  return t; sdN@ZP  
} cCx@VT`0  
} ; ~Cc%!4f'  
nb-]fa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zG-pqE6  
下面就可以修改holder的operator=了 8_ byS<b8  
5:y\ejU  
template < typename T > S:2M9nC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _=0%3Sh  
  { )45~YDS;t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >f+qImH  
} NZT2ni4  
WV5z~[  
同时也要修改assignment的operator() <L'!EcHm%]  
4SRjF$Bsz  
template < typename T2 > eb1WTK@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _G3L+St  
现在代码看起来就很一致了。 dpAj9CX(  
Qp>'V<%m-  
六. 问题2:链式操作 1i=lJmr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )(b, v/:  
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。 s/Ne,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。 >-8r|};+  
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。 QIl=Ho"c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]hE%Tk-  
,~8&0p  
template < typename T > 03N|@Tu  
struct result_1 qZQB"Q.*  
  { m q#8 [D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *<r\:g  
} ; P+ ejyl,  
hA=.${uIO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: WO;2=[#O;  
lU?8<X  
template < typename T > CE,0@%6F*  
struct   ref 78M%[7Cq<i  
  { .X1xpi%  
typedef T & reference; 7sypU1V6  
} ; ]bcAbCZ@  
template < typename T > 7Eb | AR  
struct   ref < T &> +"}#4  
  { B`{7-Asc1  
typedef T & reference; ?,XrZRF  
} ; D[jPz0  
\B/!}Tn;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zX]4DLl,  
813t=A  
template < typename T > Rtywi}VV2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r0^*|+   
  { ,zF^^,lO7  
  return l(t) = r(t); Cx~,wk;=  
} ZNfQM&<d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 eewlK]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'kuLkM,  
hl} iw_e  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cQzUR^oq,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cnw?3/J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x)+ q$FB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  " fXs!  
最后的布局是: Pk ?M~{S  
                Add 4H9mKR  
              /   \ WRCf [5  
            Divide   5 a~*wZJ  
            /   \ .@KI,_X6,  
          _1     3 oaac.7.fV  
似乎一切都解决了?不。 z:1"d R   
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) ep1X^  
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。 6Pp3*O`/V  
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: %2@O,uCo@  
R6cd;| fan  
template < typename Right > $G<!+^T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const } *:H\GL  
Right & rt) const }Y~<|vZ  
  { <nvzNXql  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D4OJin^}  
} 2 xE+"?0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q2+`a;_S  
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。 MA1y@  
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。 sq rY<@%  
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。 S7v# `#  
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。 }'`iJ b\  
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? SD  _P=?  
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: h"}c_l Y9  
 u> @@  
template < class Action > %/n#{;c#  
class picker : public Action M o?y4X  
  { |=u }1G?  
public : rtxG-a56Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \yhj{QS.k  
  // all the operator overloaded 1xTNrLW  
} ; FZBdQhYF  
L#k`>Qn2  
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。 ]q`'l_O  
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: cj;k{ Moc  
P. Kfoos  
template < typename Right > 'z9}I #  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Xmny(j)g  
  { d-{1>\-_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s&d!+-\6_  
} wbQs>pc  
_aP 2gH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~ugyUpY"  
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。 aY8QYK ;?^  
jdf3XTw  
template < typename T >   struct picker_maker 3D-VePM=`  
  { &gdhq~4#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7Z< 2`&c7  
} ; GZ1c~uAu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &{e:6t  
  { PfN[)s4F{R  
typedef picker < T > result; 7pO/!Lm  
} ; >&[q`i{  
2TccIv  
下面总的结构就有了: Sa9p#OQ  
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。 FY9nVnIoI  
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-nvXD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {d '>J<Da  
至此链式操作完美实现。 yvCX is  
\AOHZ r  
\R[f< K%  
七. 问题3 P`L, eYc  
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。 ePo :::  
*&BS[0;  
template < typename T1, typename T2 > X:JU#sI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rVM?[_'O  
  { !j%#7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'FM_5`&  
} #i  5@G*  
888"X3.T  
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: 9j>LU<Z  
Z8I0v$LjR  
template < typename T1, typename T2 > =rN_8&  
struct result_2 9Pql\]9"o  
  { 6KE?@3;Om  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U>hpYqf_  
} ; UO( ?EELm  
SnVb D<  
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? ~o27~R ]  
这个差事就留给了holder自己。 .#{m1mr  
    xM:9XhH1  
O ]!/fZ;(  
template < int Order > :yFmCLZaQ  
class holder; l.uW>AoLh  
template <> 5ajd$t  
class holder < 1 > tHmV4H$  
  { "R0(!3  
public : 1StaQUB  
template < typename T > b[^|.>b  
  struct result_1 glomwny  
  { 2CRgOFR  
  typedef T & result; /Jc54d  
} ; cuQAXqXC@  
template < typename T1, typename T2 > IoCi(N;  
  struct result_2 mJ'5!G  
  { yk/BQ|G  
  typedef T1 & result; &%;K_asV;  
} ; YSr u5Q  
template < typename T > }K|40oO5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ' 1D1y'  
  { 7e=s`j  
  return (T & )r; rLE5fl5W  
} 5@^['S4%8*  
template < typename T1, typename T2 > _n+ 5{\z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -'uz%2 {  
  { qa,i:T(w  
  return (T1 & )r1; #@:GLmD%  
} /TScYE:$HE  
} ; ^]TYS]C  
Cznp(z  
template <> }3=^Ik;x  
class holder < 2 > 1q/Q@O  
  { )#v0.pE  
public : k3UKGP1  
template < typename T > zh Vkn]z~*  
  struct result_1 Qsg([K  
  { wZb7 7  
  typedef T & result; eT@, QA(3  
} ; -J^t#R^$`  
template < typename T1, typename T2 > (3N;-   
  struct result_2 ok/{ w  
  { #T08H,W/  
  typedef T2 & result; QBLha']'%  
} ; O"emse}Z  
template < typename T > 'a=' (,%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C%Fc%}[  
  { Rz"gPU4;`  
  return (T & )r; .Lp\Jyegs  
} Pk^W+M_)~  
template < typename T1, typename T2 > +&.wc;mi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RP%7M8V){B  
  { THmmf_w@  
  return (T2 & )r2; b$N&sZ  
} 6$ ag<  
} ; ;` ! j~  
]::g-&%Um  
u%AyW  
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> >。 tB<|7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Qn`Fq,uvL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v|wO qS  
.NT9dX  
return l(i, j) = r(i, j); -$o4WSd~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5?-@}PL!Y  
{xCqz0  
  return ( int & )i; G'(8/os{  
  return ( int & )j; /XXy!=1J  
最后执行i = j; ~ ":}Rs  
可见,参数被正确的选择了。 kGW4kuh)/q  
/yFs$t >9  
66|$X,  
C]NL9Gq`  
|WsB0R  
八. 中期总结 tQ Ia6c4|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: L]{1@~E:q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M`tNYs]V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NH;.!x q:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QN^AihsPi  
x?RYt4S  
O9R[F  
9;tY'32/  
{v U;(eN  
0 ![  
九. 简化 0%"sOth  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Q3 yW#eD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #L 9F\ <K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @<C<rB8R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 abkt&981K+  
  +-*/&|^等 }S6"$R  
2. 返回引用。 &z?:s  
  =,各种复合赋值等 rixt_}aE  
3. 返回固定类型。 @h!nVf%fe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /7hC /!@  
4. 原样返回。 WO{E T  
  operator, D\k'Eez  
5. 返回解引用的类型。 mcq.*at  
  operator*(单目) 48RSuH  
6. 返回地址。 zaG1  
  operator&(单目) Q8^g WBc  
7. 下表访问返回类型。 C!}t6  
  operator[] 6Ej.X)~'K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  I6rB_~]h  
  operator<<和operator>> R>R8LIZZc  
y-lBaTE9  
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。 dQJ)0!B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `!@d$*:'  
 r0,XR  
template < typename Left > cc{^0JT  
struct value_return BMYvxSsm  
  { kR65{h"gZT  
template < typename T > :4/37R(~l8  
  struct result_1 wAF<_NG#  
  { WnL7 A:sZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uO5y{O2W  
} ; ;- 6   
kn&>4/')  
template < typename T1, typename T2 > `XrF ,  
  struct result_2 :EV*8{:aLU  
  { <CGABlZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zy'cf5k2  
} ; JXq l=/%  
} ; >$G'=N:=X&  
B3'-:  
!dGSZ|YZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f7?IXDQ>!  
>8.o  
下面我们来剥离functor中的operator() qaiR329fx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,_z"3B)]  
]i Yp  
return l(t) op r(t) +jb<=ERV[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &9F(C R  
return op l(t) _m*FHi  
return op l(t1, t2) Mq52B_  
return l(t) op cjwc:3 CM  
return l(t1, t2) op ,racmxnv  
return l(t)[r(t)] kV:T2}]|H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UZx8ozv'  
!![HR6"Q  
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: ?g9oiOhnG  
单目: return f(l(t), r(t)); pB'{_{8aA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \EW<;xq  
双目: return f(l(t)); qu%}b>  
return f(l(t1, t2)); )Y:C'*.r  
下面就是f的实现,以operator/为例 .qS(-7<  
8 DPn5E#M1  
struct meta_divide HwZ"l31  
  { @7`=0;g  
template < typename T1, typename T2 > Z7dyPR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q/`W[Et  
  { V,&A? Y  
  return t1 / t2; qh#?a'  
} RX?y}BDo0  
} ; Cq[<CPAS  
OBL2W\{  
这个工作可以让宏来做: < Wm'V-  
*;[g Ga~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (O"-6`w[  
template < typename T1, typename T2 > \ ^NXxMC( e+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]h%~'8g,  
以后可以直接用 *AJYSa,z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]XEUD1N;I  
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 2:G/Oj h&]  
(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。。。) X.eocy  
?,w9e|  
 }~Ir &   
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 97vQM  
S!h=HE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LG;U?:\  
class unary_op : public Rettype B{!*OC{l  
  { W~j>&PK,?  
    Left l; e#!p6+#"  
public : 2?@Ozr2Uh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xx1eSX  
t&Jrchk  
template < typename T > 7gE/g`"#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c7A]\1 ~  
      { 9QHV%%  
      return FuncType::execute(l(t)); N#GMvU#R  
    } DLPg0>;jl  
)6{,y{5!  
    template < typename T1, typename T2 > x9\]C' *sO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ={\9-JJhE  
      { 4 }NCdGD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +}iuTqu5  
    } b<j*;n.  
} ; 5M\bH'1  
v]y=+* A  
y wmC>`0p  
同样还可以申明一个binary_op [:8+ +#KD  
),XDY_9K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uZa)N-=b2  
class binary_op : public Rettype ht2J, 1t  
  { }aL&3[>>  
    Left l; (BGflb  
Right r; SW7AG;c=  
public : UB w*}p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ` >[Offhd  
$l_\9J913  
template < typename T > ZMGC@4^F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gWfMUl  
      { pkc*toW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g`dAj4B  
    } y.gjs <y  
10CRgrZ  
    template < typename T1, typename T2 > H18pVh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t**MthnW  
      { 5%"sv+iO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m8Rt>DY  
    } $Y[C A.F  
} ; ~cSE 9ul  
)i<Qg.@MX  
>[S\NAE>  
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 (w`j?c1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UZ!It>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 03gYl0B  
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。 0~BZh%s< (  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A().1h1_k  
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。。。 B z? (?fyd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [JKLlR  
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) ]Xg7XY  
下面是修改过的unary_op 7n7UL0Oc1  
?@QcKQ@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~^l;~&  
class unary_op x#fv<Cj4  
  { ZQAiuea  
Left l; yT[)V[}  
  ,6aF~p;wI|  
public : o,'Fz?[T%  
cUTG! P\R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Va^(cnwa  
yC7lR#N8j0  
template < typename T > u5tUm  
  struct result_1 nnCz!:9p  
  { '^(qlCI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +|qw>1J(  
} ; PV-B<Y  
 tk+4noA  
template < typename T1, typename T2 > \"b'Z2g  
  struct result_2 %II o  
  { VYkUUp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @_ Tq>tOr&  
} ; =l>=]O~h  
VyWzb  
template < typename T1, typename T2 > zGa V^X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *RFBLCt  
  { r-,u)zf"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *9 (E0"  
} r |2{( +  
c"P:p%\m&u  
template < typename T > S}6xkX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T }Wse{  
  { 9JO1O:W  
  return OpClass::execute(lt(t)); TPmb]j  
} 3g5D[>J'  
A}i>ys  
} ; sLf~o" yb  
l_pf9 !z  
Z9j`<VgN  
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 G4uA&"OE  
好啦,现在才真正完美了。 ,; n[_f  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4jC7>mE  
>XW-W  
template < typename Right > D[` ~=y(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -fOBM 4  
  { @ X5#?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~'N+O K  
} zZP&`#TAy  
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。 ?L6wky{  
7h`t-6<!q  
Xt!wO W  
`o21f{1]X&  
nGxG!  
十. bind T$Z}1e]  
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。 ]j]<CqG  
先来分析一下一段例子 %`lLX/4~  
>]kZ2gVt  
ow;a7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s`=&l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s1p<F,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n>xuef   
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。 iB+ _+A  
我们来写个简单的。 R| XD#bG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -`5L;cxwk4  
对于函数对象类的版本: XI"IEwB  
L$^)QxH7  
template < typename Func > >J{e_C2ZS  
struct functor_trait zICrp  
  { zb.sh  
typedef typename Func::result_type result_type; @/xdWN!,  
} ; ,mM7g  
对于无参数函数的版本: <DhuY/o  
2\CZ"a#[  
template < typename Ret > ]PB95%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S$/SFB$)~W  
  { 60l!3o"p!  
typedef Ret result_type; MHS|gR.c  
} ; \vE-;,  
对于单参数函数的版本: $F6GCM3Cx  
gi+FL_8CzU  
template < typename Ret, typename V1 > $?On,U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y:k7eE"  
  { S";}gw?r6  
typedef Ret result_type; Eo@rrM:  
} ; t-Ble  
对于双参数函数的版本: t-SZBNb  
B/B`=%~5_^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H %ScrJ#V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nx!7sE*b$1  
  { ,My'_"S?  
typedef Ret result_type;  p4P"U  
} ; f'Rq#b@  
等等。。。 CIz_v.&:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &UAYYH  
HcpAp]L)  
template < typename Func > :0p$r pJP  
struct func_return HC"yC;_  
  { $|VdGRZ1  
template < typename T > qR kPl!5  
  struct result_1 D4*_/,}  
  { rr2^sQ;_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pv^:G;  
} ; RY\ 0dv>  
 {IT xHt  
template < typename T1, typename T2 > f]2;s#cu  
  struct result_2 f||S?ns_  
  { ~|ha9 1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wdIJ?\/763  
} ; rj/nn)vv;  
} ; 31N5dIi,  
fn8|@)J  
Q)5V3Q]@^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TXqtE("BDl  
!E^\)=E)P  
template < typename Func, typename aPicker > @ ZN@EOM$+  
class binder_1 +ijxv  
  { 2B+qS'OT  
Func fn; T%E/k# )q  
aPicker pk; 9ZDbZc  
public : :bkmm,%O  
-X-sykDm  
template < typename T > J^zB 5W,)  
  struct result_1 M]xfH*  
  { {uxTgX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I(j$^DA.  
} ; >|mZu)HIY;  
8Ep!  
template < typename T1, typename T2 > 3teP6|K'g  
  struct result_2 xdMY2u  
  { g O/\Yi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QE721y   
} ; k{bC3)'$#R  
{gzVbZ#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CW FE{  
),2|TlQ  
template < typename T > Rpj{!Ia  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zX6Q7Bc  
  { 4r#4h4`y|  
  return fn(pk(t)); [J55%N;#1  
} TV/EC#48  
template < typename T1, typename T2 > BC#O.93`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (~fv;}}v  
  { ep{/m-h(!_  
  return fn(pk(t1, t2)); Xm<|m#  
} +]Ev  
} ; DeI3(o7  
u[nLrEnD  
^OK;swDW  
一目了然不是么? 9zm2}6r4  
最后实现bind QkYKm<b  
NTVaz.  
p[}~Z|(  
template < typename Func, typename aPicker > Ao\Im(?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8 EU/}Ym  
  { ,x?Jrcx~'C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); < Yc)F.:  
} @QE&D+NS  
VFKFO9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D58RHgY[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6_K7!?YG7  
AB<%GzW0(  
十一. phoenix NHe[,nIV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  3CPSyF  
Hx n#vAc  
for_each(v.begin(), v.end(), !t?5U_on  
( }/ Qj8l.  
do_ KGmAnN  
[ 5ka6=R(r  
  cout << _1 <<   " , " IA$=  
] ^-F#"i|Cn  
.while_( -- _1), h;R>|2A  
cout << var( " \n " ) G[n;%c~`+  
) P1 |3%#c  
); 9<o*aFgCa  
V7B%o:FZo  
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: h~O^~"jc  
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 WA.c.{w\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .vd*~U"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %AA -G  
5Ha(i [d  
V 7D<'!  
template < typename Cond, typename Actor > *;Z a))  
class do_while m ;wj|@cF  
  { %CqG/ol  
Cond cd; _|#P~Ft  
Actor act; m= %KaRI  
public : +o35${  
template < typename T > a6?t?: ~|  
  struct result_1 { T<[-"h  
  { {U4{v=,!I  
  typedef int result_type; @~FJlG(n  
} ; o\fPZ`p-m~  
RFq=`/>dG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X.ZG-TC  
i O$ ?No  
template < typename T > [7  t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C8=rsh  
  { /l8w b~vl  
  do l~[ K.p&  
    { 7^1K4%IPl  
  act(t); tH:?aP*2  
  } EJNHZ<  
  while (cd(t)); 5acC4v!T  
  return   0 ; #TcX5  
} yZb})4.  
} ; r]Lj@0F>8  
Oq(FV[N7t  
cQ3p|a `  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B_C."{G  
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。 0^6}s1d_  
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。 <SdOb#2  
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。 ygd*zy9  
下面就是产生这个functor的类: O9RnS\  
ry+|gCZ  
_>^Y0C[?5  
template < typename Actor > BM5)SgK  
class do_while_actor ~+PKWs'}F  
  { lB7/oa1]>  
Actor act; iz+,,UH  
public : }4Q3S1|U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hl2|Ec  
@KJmNM1]V  
template < typename Cond > &a6-+r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X5= Ki $+  
} ; s"~,Zzy@j  
4C3i  
Z=l2Po n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WGo ryvEx  
最后,是那个do_ ?P}) Qa  
X>Z83qV5d!  
I*pFX0+  
class do_while_invoker u3DFgl3-7  
  { "&\(:#L  
public : \aN5:Yy  
template < typename Actor > p*JP='p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @P[%6 d  
  { Psm9hP :m  
  return do_while_actor < Actor > (act); |T-Y tuy8  
} }S%}%1pG7  
} do_; ES#q/yab5  
rMJ4w['J=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 24f N3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9e&*+ +vf  
最后来说说怎么处理break和continue mXu";?2  
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。 J3'0^JP*  
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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