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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !M8_PC*a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x[lIib1s  
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, {Lal5E4-  
;<0vvP|  
Q &W>h/  
7R6B}B?/  
  class filler n5C,Z!)z  
  { R*pPUw\yn  
public : kFE9}0-   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *{VC<<`  
} ; cRs.@U\{R\  
_p8u &TZ  
0s-K oz  
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: nnn\  
zd%f5L('  
iYBc4'X  
FQ 0&{ulb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QD0x^v8  
KWo Ps%G  
JE}VRMNr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5, ,'hAq_  
!@lx|= #  
bK6^<,~  
6MM\nIU)/  
二. 战前分析 BR|0uJ.M  
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。 i&H^xgm  
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 j-BNHX  
 jfK&CA  
ifS#9N|8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >rlUV"8jY;  
  /* --------------------------------------------- */ ynw(wSH=  
vector < int *> vp( 10 ); xY]q[a?cy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9^DAlY,x.  
/* --------------------------------------------- */ 1Z ~C3)T=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?jz\[0)s  
/* --------------------------------------------- */ |kh{EUE ;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >N al\  
  /* --------------------------------------------- */ _yAY5TIv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -6J <{1V  
/* --------------------------------------------- */ 3:xx:Jt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l| uiC%T  
Njg87tKB  
mTsyVji8  
[<,7LG<  
看了之后,我们可以思考一些问题: v76P?[  
1._1, _2是什么? Ra53M!>]  
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。  d;>G  
2._1 = 1是在做什么? 47(_5PFb#  
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。 Y `8)`  
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。 jR}EBaI}  
Psf'^42(v  
B~]6[Z  
三. 动工 $,:mq>]![{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2p9^ =  
Y7+c/co  
tXA?[ S  
\dU.#^ryp  
template < typename T > p#qla'  
class assignment MS#"TG/)  
  { jY\z+lW6A  
T value; 6h5g!GQD  
public : ! (lF#MG}  
assignment( const T & v) : value(v) {} @D-I@Cyl  
template < typename T2 > 7WH'GoBh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'qEw]l  
} ; w_>\Yd[  
r'nPP6`  
9O&m7]3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z*.G0DFw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L/Kb\\f  
, poc!n//  
<D:q4t  
!X: TieyVu  
  class holder Sr Nc  
  { s@&3;{F6D  
public : VDOC>  
template < typename T > ,j>FC j>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @7"n X  
  { 9=$ pV==  
  return assignment < T > (t); ' *XIp:  
} 0`.&U^dG  
} ; |WS@q'  
l8(9?!C  
&8f/6dq  
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: xU%]G .k  
@su<_m6'  
  static holder _1; zjA#8;h~w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ShVR{gIs  
BZhf/{h[@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +}at#%1@  
而不用手动写一个函数对象。 CvRCcSJM\2  
|qguLab(  
I 2AQ G  
g&$5!ifgi  
四. 问题分析 KsTGae;ds  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5N>flQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \C~6 '  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c}$>UhLe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  nm`( ;<W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %JPr 7 }  
hj"JmF$m  
五. 问题1:一致性 rD$5]%Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| kuBtPZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2{WZ?H93a  
0TV16 --  
struct holder &k|EG![  
  { `qd5+~c  
  // m Qx1co  
  template < typename T > {?^ES*5  
T &   operator ()( const T & r) const 7hx^U90K  
  { indbg d  
  return (T & )r; @I1*b>X~<  
} b(mZ/2,B  
} ; :(OV{ u  
WwoT~O8R  
这样的话assignment也必须相应改动: &FRf-6/  
}8l+Jd3"  
template < typename Left, typename Right > E`HA0/  
class assignment c"k nzB vy  
  { h*KDZ+{)  
Left l; `}P9[HP  
Right r; fA?Wf[`x  
public : .$d:c61X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +KExK2=  
template < typename T2 > 3,i`FqQa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y:+:>[F  
} ; %r6_['T  
=; n>#<  
同时,holder的operator=也需要改动: ^"4?Q  
jJYCGK$=  
template < typename T > }Gb^%1%M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ()8=U_BFz  
  { <oP`\m   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PDc4ok`)  
} $=>:pQbBVX  
=&-.]| t  
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。 ZR3sz/ulLd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gjK: a@{  
tculG|/  
return l(rhs) = r; NI:OL  
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。 |9 *$6Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yTbtS-  
vm*9xs  
template < typename Tp > h$~$a;2cR  
class constant_t P*Jk 8MK#G  
  { .ozBa778u  
  const Tp t; 2y$DTMu  
public : uU$/4{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3- d"-'k  
template < typename T > R(y`dQy<K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A ?~4Pe  
  { *WzPxQ_  
  return t; +LWgby4q  
} # 6?2 2Os  
} ; GQ.akA_(  
gQ '=mU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "lA$;\&  
下面就可以修改holder的operator=了 YP"%z6N@v  
]Zay9jD}c-  
template < typename T > {az LtTh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OB(~zUe.R  
  {  wN0?~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kz#x6NXj  
} Z'^.H3YvL  
;SA+| ,  
同时也要修改assignment的operator() @ohJ'  
'@hnqcqXq  
template < typename T2 > Um/ g&k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JZyEyN  
现在代码看起来就很一致了。 8BS$6Pa  
:/Y4I)'  
六. 问题2:链式操作 Ax!@vL&@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TxkvHiq2  
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。 I[ZWOi\- ;  
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。 .b*-GWx  
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。 JK XIxw>q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aC'#H8e|j  
CS"k0V44}  
template < typename T > 1*@Q~f:Uk  
struct result_1 MhFj>t   
  { qP%[ nY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $U_1e'  
} ; H:1F=$0I9  
7BA9zs392  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h7]>b'H  
5FNf)F   
template < typename T > k|_ >I  
struct   ref  mxvV~X %  
  { OHF:E44k  
typedef T & reference; 79lG~BGE  
} ; Me,AE^pgL'  
template < typename T > /8(t:  
struct   ref < T &> 7 Uu  
  { 9JC8OSjJ  
typedef T & reference; v}z{OB  
} ; )i.\q   
zpxy X|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ? v@q&  
]7dal [i  
template < typename T > \l;H !y[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D>q?My  
  { ;}4e+`fF|  
  return l(t) = r(t); @)@hzXQ  
} !.={p8X-x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <J1$s_^`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j7&0ckN&G  
b(g?X ( &  
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 J&b&*3   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^UpwVKdP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (e{pAm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +@oo8io  
最后的布局是: x(88Y7o.t  
                Add 2! bE|  
              /   \ VrRBwvp-K  
            Divide   5 }"chm=b  
            /   \ )N&v. w  
          _1     3 3PZwz^oRh9  
似乎一切都解决了?不。 ;6zp,t0  
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。 ? #;zB  
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。 @)wNINvD  
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: Ne,u\q3f  
=gr3a,2  
template < typename Right > {~d8_%:b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }NJ? .Y  
Right & rt) const Vt," 5c  
  { I:#Es.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nR~L$Wu5_a  
} (hX}O>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 & 5YI!; q,  
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。 xSHeP`P^X  
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。 '| |),>~  
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,Tv8;  
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。 # OQ(oyT  
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? YVLaO*( f  
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: V0WFh=CM@  
t[L'}ig!q  
template < class Action > wq&TU'O  
class picker : public Action KEj-y+  
  { Z)zmT%t  
public : [HhdeLOX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gobqS+c  
  // all the operator overloaded Z66@@?`  
} ; S}*%l)vfR  
(Sg52zv  
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。 ^E8eW  
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: FPPGf!Eq  
nMHs5'_y  
template < typename Right > $.@)4Nu!_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ztS'Dp}q<  
  { O8:,XTAN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LA^H213N|  
} A5ps|zidI  
&Qdd\h#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xem:#>&r  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 bP 2IX  
"i1~YE  
template < typename T >   struct picker_maker >m{)shBX  
  {  HRKe 7#e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3E361?ubM  
} ; B/CP/Pfb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;2;Kq)j_=  
  { ^*]0quu=z  
typedef picker < T > result; :bgi*pR{  
} ; UI 7JMeV  
yVM 1W"Q  
下面总的结构就有了: Y<S,Xr;J:  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @kLpK  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?9801Da#/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0 .dSP$e  
至此链式操作完美实现。 r`L$[C5I  
)LwB  
Mc6?]wDB]  
七. 问题3 AjZ@hid  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 JtU/%s  
^kMgjS}R  
template < typename T1, typename T2 > b&Sk./ J6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bg)yl iX  
  { ^8nK x<&5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,wlh0;,  
} )S|}de/a2  
bewi.$E{  
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: 1qb 3.  
p' FYK|  
template < typename T1, typename T2 > Bk 1Q.Un  
struct result_2 PU^Z7T);  
  { s!2pOH!u   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f,Sybf/uHh  
} ; U:E:"  
&k?Mt #J  
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? <c{RY.1[  
这个差事就留给了holder自己。 RCq_FY  
    KutR l$,  
;Q2p~-0Q  
template < int Order > ts Zr n  
class holder; $IQ  !g  
template <> mYN|)QVKy  
class holder < 1 > QP?Z+P<  
  { ![iAALPNl  
public : m4 *Rr  
template < typename T > S3Tww]q  
  struct result_1 (+9_nAgZ,  
  { lV^sVN Z]  
  typedef T & result; xgtdmv%  
} ; d]k >7.  
template < typename T1, typename T2 > |YQ:4'^"  
  struct result_2 F[c;iM(^  
  { n}yqpW!%n  
  typedef T1 & result; q"A(l  
} ; d7u"Z5t  
template < typename T > h?DMrYk_%#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )=X8kuB~  
  { 1k\1U  
  return (T & )r; 3e:"tus~  
} ?(!$vqS`f(  
template < typename T1, typename T2 > ;{ Y|n_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UtiS?w6  
  { UPPDs"  
  return (T1 & )r1; y2^r.6"O  
} Bj J$I^  
} ; t.>vLzrU  
;EE*#"IJ  
template <> xk}YeNVj  
class holder < 2 > lBL;aTzo  
  { ^;$f-e  
public :   ]5'  
template < typename T > "S^;X @#v  
  struct result_1 9QI\[lT&  
  { ?jBna ~  
  typedef T & result; ~-6Kl3Y  
} ; s0.yPA  
template < typename T1, typename T2 > Hi9;i/  
  struct result_2 RIM"MR9qe=  
  { I, .`w/I+  
  typedef T2 & result; 9+SeG\Th  
} ; TjlKy  
template < typename T >  vu  YH+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u /cL[_Q  
  { ^&DHBx"J  
  return (T & )r; %n9}P , ?  
} ts%@1Y?  
template < typename T1, typename T2 > S0g5Ym ia  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ps.O.2Z5ZB  
  { uyxU>yHV<g  
  return (T2 & )r2; >u~ [{(d ,  
} >&aFSL,f  
} ; rGRxofi.  
IX^k<Jqr  
Jnm{i|6N  
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> >。 f 7et  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7^Jszd:c08  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }jfU qqFd  
MlsF?"H p  
return l(i, j) = r(i, j); 9 YU7R)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7 4aap2^  
$[[6N0}*:  
  return ( int & )i; FymA_Eq  
  return ( int & )j; OgS6#X  
最后执行i = j; qw0tw2|  
可见,参数被正确的选择了。 z(>{"t<C  
#v')iR"  
X c,UR .  
^Q4w<sX'  
||}|=Sz  
八. 中期总结 <Ky\ ^  
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: s+tS4E?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C%"h1zWE:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <k5FlvE2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $ZXy&?4  
r[ ' T.yo  
0d:t$2~C  
ay'= M`uO_  
#2I[F  
Fkz+Qz  
九. 简化 R',|Jf=`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YurK@Tq7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |I7P 0JqP  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3>0/WbA:7E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Xe*@`&nv@  
  +-*/&|^等 R?>a UFM  
2. 返回引用。 -t?S:9 [w  
  =,各种复合赋值等 &EmxSYL>  
3. 返回固定类型。 ]NuY{T&:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FI*.2rdSR  
4. 原样返回。 _w^p~To^  
  operator, C\.?3  
5. 返回解引用的类型。 ?;|$R   
  operator*(单目) W&z.O  
6. 返回地址。 >?b/_O  
  operator&(单目) @+ Berb  
7. 下表访问返回类型。 mh.0% 9`9  
  operator[] T6Ue\Sp'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gJ c5Y  
  operator<<和operator>> @p|[7'  
KHcf P7  
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。 ^P:9iu)+]~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `\q4z-<-  
j"_V+)SD  
template < typename Left > p."pI Bd  
struct value_return Zj~tUCc  
  { +tdt>)a  
template < typename T > w^p 'D{{  
  struct result_1 0d`s(b54;O  
  { RE oFP;H~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 27t:-O  
} ; =NF},j"  
05DK-Wh?  
template < typename T1, typename T2 > >B skw2  
  struct result_2 '8i np[_  
  { Kdx?s;i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,, ]y 8P  
} ; tV*g1)'zX  
} ; }.o rfW  
_9#4  
(LTm!"Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U&wVe$  
%=S^{A  
下面我们来剥离functor中的operator() ;r^8In@6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6g@j,iFy  
^z9ITGB~tV  
return l(t) op r(t) l0tMdsz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h k(2,z  
return op l(t) 3UD_2[aqN(  
return op l(t1, t2) wRnt$ 1  
return l(t) op e0j*e7$  
return l(t1, t2) op k-Jj k3  
return l(t)[r(t)] <|hvH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BA A)IQF  
}n:'@}  
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: b,KQG|k  
单目: return f(l(t), r(t)); T9RR. ng  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tp)-L0kD_k  
双目: return f(l(t)); 2ztP'  
return f(l(t1, t2)); bzk@6jR1  
下面就是f的实现,以operator/为例 1xL2f&bG  
-7'>Rw  
struct meta_divide {{SQL)yJ  
  { G0CmY43  
template < typename T1, typename T2 > _s|C0Pt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~hE"B) e  
  { V_Wv(G0-\  
  return t1 / t2; `-]*Qb+  
} i)+@'!6  
} ; D7[ 8*^  
 #XQEfa  
这个工作可以让宏来做: C[&  \Xq  
EtcAU}9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _;v4 ]MU  
template < typename T1, typename T2 > \ k/j]*~"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r<UZ\d -  
以后可以直接用 Xv]O1fcI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fk#SD "iJ  
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 EXS 1.3>  
(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。。。) y''`73U"  
p8%x@%k  
fg*IHha  
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 Iy8Ehwejd  
\uQ(-ji  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B3c rms['  
class unary_op : public Rettype Cbx/  
  { *S:^3{.m=  
    Left l; ;pBSGr 9  
public : ,kpk XK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,l&Dt,  
hG uRV|`  
template < typename T > BV9B}IV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?\(E+6tpP  
      { jXSo{  
      return FuncType::execute(l(t)); &}OaiTzEmc  
    } )f*&}SV  
uPr@xff  
    template < typename T1, typename T2 > +a"MSPC4w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x`WP*a7Fk]  
      { x: `oqbd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9K@`n:Rw  
    } +Z/ *=;  
} ; Cc$!TZq=  
VI74{='=  
% E3  
同样还可以申明一个binary_op (Z,v)TOXjV  
PUuxKW}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \WQ\q \  
class binary_op : public Rettype J)x-Yhe  
  { 4~P{H/]  
    Left l; A'c0zWV2  
Right r; aiF7\^aw$  
public : 4sP0oe[h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u+&BR1)C  
7!]$XGz[  
template < typename T > 0 x4Xs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K``MS  
      { 4fT,/[k?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JLT10c3  
    } =$X5O&E3'  
lr=? &>MXj  
    template < typename T1, typename T2 > iyB02\d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 ]c2ub7  
      { FWq+'Gk SV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WJ<nc+/v:  
    } M56^p ,  
} ; ]e$mTRi*  
M/EEoK^K@  
)iNM jg  
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 9s>q4_D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WldlN?[j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a:r8Jzr  
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。 f-F+Y`P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3=RVJb  
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。。。 |F=!0Id<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YiJnh47  
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) }%c2u/PQ  
下面是修改过的unary_op zflq|dW  
TD'RvTpl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *T-+Pm-Cq  
class unary_op FIL?nkYEO  
  { (0/,R  
Left l; LBq~?Q.e  
  3k.{gAZKh  
public : n sKl3}uU  
qjFz}6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  0w>V![  
`O?Kftv*  
template < typename T > VUpa^R  
  struct result_1 "1FPe63\*O  
  { DzydS=`w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V7[6jW gH  
} ; E (  
0x7F~%%2  
template < typename T1, typename T2 > 9UsA>m.  
  struct result_2 )_k"_VVcC  
  { t~U:Ea[gd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ls< ";QJc  
} ; @<=xfs  
Uy2NZ%rnt  
template < typename T1, typename T2 > *1"xvle  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 js!gJC  
  { x' >Nz{B,P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o=}}hE\H  
} a"SH_+T{  
2~dUnskyy  
template < typename T > {; #u~e(W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H=Scrvfx  
  { }{T9`^V:h  
  return OpClass::execute(lt(t)); %sxLxx_x!  
} 7r;7'X5  
Dk8 O*B   
} ; W; yNg  
"O{j}QwY  
rH*1bDL  
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 =lT~  
好啦,现在才真正完美了。 HK&Ul=^VN|  
现在在picker里面就可以这么添加了: .B?6  
3 <}\{jT  
template < typename Right > +Ysm6n '  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fa<>2KkOr  
  { W!vN (1:(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wNo2$>*  
} Q6blX6DWU  
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。 -FQ!  
Ne<={u%  
H'KCIqo  
P 4Vi~zMX  
<7'`N\a  
十. bind a%| I'r  
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。 tpu2e*n-|  
先来分析一下一段例子 7k,pUC-w7c  
,;;7+|`  
NwAvxN<R(f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jf&B5>-x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e_RLKFv7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9{[I|  
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。 TL&`Ywy  
我们来写个简单的。 Vw-,G7v&E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,LI$=lJ@  
对于函数对象类的版本: ?*DM|hzOi  
[v47_ 5O  
template < typename Func > q^!_jMN5  
struct functor_trait SnIH6k0T_  
  { f>*T0"\c  
typedef typename Func::result_type result_type; #b~B 0:U  
} ; -55[3=#  
对于无参数函数的版本: _y>mmE   
SeuC7!q{  
template < typename Ret > +cH,2^&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > di.yh3N$  
  { R[_Q}W'HG  
typedef Ret result_type; (~>uFH  
} ; =MR.*m{  
对于单参数函数的版本:  +kA>^  
1oKF-";u(  
template < typename Ret, typename V1 > .8o?`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h/oRWl0r  
  { X0:V5 e  
typedef Ret result_type; |Gp!#D0b  
} ; L`'#}#O l  
对于双参数函数的版本: OBb m?`[  
z<_&4)2{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ->Z9j(JU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1Vf?Rw  
  { v C23  
typedef Ret result_type; HQp\0NC]  
} ; D;nd_{%  
等等。。。 $4>(}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k1lo{jw`  
5Zf^cou  
template < typename Func > B":9C'tip  
struct func_return vEy0DHEE  
  { sNa Lz  
template < typename T > ^bM\:z"M  
  struct result_1 m^k$Z0  
  { TWzlF>4N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J`6IH#54  
} ; zH"a>+st=  
}K .Rv(m  
template < typename T1, typename T2 > @%lkRU)  
  struct result_2 gB _/(  
  { 1JQ5bB"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kM6i{{Q  
} ; J#.f%VJ  
} ; *wk?{ U  
D\:dn  
^VC /tJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 45.<eWH$*(  
}Q2v~eD  
template < typename Func, typename aPicker > 7xF)\um  
class binder_1 18^#:=Z  
  { l4s*+H$vd?  
Func fn; ?F6L,  
aPicker pk; r` B(ucE  
public : D`|8Og  
$e~MKLd  
template < typename T > N#``(a  
  struct result_1 noNJ+0S  
  { M)F_$ ICE-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c,2OICj  
} ; tJG+k)EE  
g6 H}a  
template < typename T1, typename T2 > bO i-QD  
  struct result_2 6i+<0b}!/  
  { ~dO+kD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gt(^9t;  
} ; Pz^C3h$5_  
(ZPl~ZO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6"Ze%:AZZ  
F9} zt 9  
template < typename T > lw]uH<v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?gsPHPUS  
  { rp '^]Zx  
  return fn(pk(t)); )3IUKz%\6p  
} HNRAtRvnY  
template < typename T1, typename T2 > |.4>#<$__  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Vp7d  
  { S$O5jX 0  
  return fn(pk(t1, t2)); r|63T%q!  
} o)bKs>` U  
} ; SK5_^4  
1> v(&;K  
J9*i`8kU.  
一目了然不是么? ZEp>~dn;  
最后实现bind n^q%_60H   
|KR8=-!7  
lak,lDt]  
template < typename Func, typename aPicker > ~.tl7wKkR/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \.aKxj5  
  { 0HO'%'Ga*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _l"=#i@L  
} vM@8&,;  
pO/vD~C>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fN1b+ d~*6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /-knqv  
1COSbi]  
十一. phoenix ih|;H:"^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SiYH@Wma  
P L7(0b%  
for_each(v.begin(), v.end(), yH(3 m#  
( zs(P2$  
do_ o}&{Y2!x  
[ xHCdtloi?I  
  cout << _1 <<   " , " @Di!~e6  
] AdpJ4}|0  
.while_( -- _1), b^STegz  
cout << var( " \n " ) YQ@2p?4m  
) h<Ct[46,S  
); ? 'qyI^m@  
<O1os"w  
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: V|hwT^h  
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 cyLl,OA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .VR ~[aD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y"Pd>61h  
K5rra%a-7  
F( 4Ue6R  
template < typename Cond, typename Actor > `g_r<EY8/  
class do_while ]H aX.Z<  
  { A/"<o5(T(P  
Cond cd; BoQ%QV69%  
Actor act; ]%ewxF  
public :  @M OaXe  
template < typename T > '`YZJ  
  struct result_1 ]WzeJ"r {3  
  { UlWm). b;v  
  typedef int result_type; YV _ 7 .+A  
} ; 3GNcnb  
=it@U/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jXVvVv  
qqJghV$Oj  
template < typename T > M}j[{wW3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h56Kmxxk  
  { q9H\ $  
  do em95ccs'-  
    { LzJ`@0RrX  
  act(t); s q;!5qK  
  } ,N _/J4Us  
  while (cd(t)); wMw}3qX$j  
  return   0 ; U{KnjoS  
} o*artMkG  
} ; Y]=k"]:%  
oB%_yy+  
&qK:LHhj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JQ;.+5 N<K  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F\hVunPVx  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c:52pYf+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c3Gy1#f:#2  
下面就是产生这个functor的类: L }3eZ-  
d``wx}#Uk  
o<J6KTLv  
template < typename Actor > _-sFJi8B  
class do_while_actor !-N!Bt8;  
  { qe'ssX;  
Actor act; b\KbF/ T  
public : j74hWz+p4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q% d1O  
J2 /19'QE  
template < typename Cond > BG8/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a'`?kBK7`U  
} ; Ch3MwM5]  
]DU?N7J  
_Rb2jq(&0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ML MetRP  
最后,是那个do_ ,NvXpN  
yoJ.[M4q  
Q-!gO  
class do_while_invoker hkyO_ns  
  {  VM:|I~gJ  
public : 0{uaSR  
template < typename Actor > )#8g<]q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g~b$WV%  
  { _si5z  
  return do_while_actor < Actor > (act); &PH:J*?C}  
} DRR)mQBb  
} do_; =-_hq'il  
UX[s5#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FF#+d~$z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^<qi&*  
最后来说说怎么处理break和continue t1U+7nM  
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。 lz ::6}  
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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