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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CxG#"{&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }YNR"X9*)/  
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, thM4vq   
D"?fn<2  
r^a7MHY1  
$LFYoovX  
  class filler ssxzC4m  
  { y6, /:qm  
public : 9!}8UALD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $!yW_HTx  
} ; 1@1U/ss1  
=i*;VFc  
0dh aAq`k  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %)I{%~u0  
h*$y[}hDuv  
b8SHg^}  
g^{@'}$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m(#LhlX  
?fjuh}Q5h  
#[~pD:qqM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zk"eA'"\  
[^e%@TV>d  
ft KTnK.  
kB|B  
二. 战前分析 $m1z-i;/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 j4`0hnqI  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d0Qd$ .%A  
W=vP]x >J  
IrhA+)pdse  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QPg8;O  
  /* --------------------------------------------- */ fNt`?pW H  
vector < int *> vp( 10 ); {~s DYRX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A}N?/{y)G  
/* --------------------------------------------- */ SY^t} A7:/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7KL v6]b  
/* --------------------------------------------- */ A '5,LfTu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZR]25Yy  
  /* --------------------------------------------- */ pDIVZC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f@DYN!Z_m  
/* --------------------------------------------- */ NzSoqh{R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5^lxj~ F  
au=o6WRa  
>eB\(EP  
f[a}aZ9)  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^,8)iV0j_  
1._1, _2是什么? .my0|4CQ#@  
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。 $yYO_ZBiy  
2._1 = 1是在做什么? 0#&5.Gr)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s4SG[w!d  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gy0haW   
%i-c0|,T4  
O#k6' LN?  
三. 动工 7-T{a<g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  Q&g^c2  
J}+6UlD  
H {k^S\K  
M&U j^K1  
template < typename T >  %. ,=maA  
class assignment  H77"  
  { \\7ZWp\fN  
T value; }36QsH8  
public : xAe~]k_D  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9 ;Ox;;w  
template < typename T2 > Z1Z1@2 T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u1PaHgi$  
} ; c|62jY"$-2  
[E JQ>?D  
YY!6/5*/]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +0q>fp_K(+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nwaxz>;  
qt 2d\f  
/_Z652@  
j;3[KLmuK%  
  class holder `Ru3L#@  
  { `poE6\  
public : yH*6@P4:0=  
template < typename T > sWblFvHqrU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XW s"jt  
  { i?e`:}T  
  return assignment < T > (t); _Bp1co85MQ  
} <_Q:'cx'  
} ; ?Cg>h  
% v7[[U{T  
=xJKIu  
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: Gkv{~?95  
ZMLg;-T.&4  
  static holder _1; deixy. |  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9n5<]Q (  
Bk\Gj`"7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O Wj@< N  
而不用手动写一个函数对象。 1=a>f "cyf  
R% ,<\d7  
${nX:!)  
}~h(w^t  
四. 问题分析 ] 0m&(9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AT)a :i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h=_0+\%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V{&rQ@{W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x5WW--YR+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n?urE-_  
dG71*)<)t  
五. 问题1:一致性 ^~HQC*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~ Yngkt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [kgdv6E  
\ y{Tn@7  
struct holder Uyr3dN%*r  
  { :4T("a5aM  
  // 0W()lQ   
  template < typename T > rJInj>|{=  
T &   operator ()( const T & r) const 'vaLUy9]  
  { D\YE^8/  
  return (T & )r; NAzX". g  
} n%\ /J  
} ; FsGlJ   
I;?X f  
这样的话assignment也必须相应改动: n7YEG-J  
3o|I[!2.  
template < typename Left, typename Right > ,mL !(US  
class assignment k%op> &  
  { v^7LctcVm  
Left l; EK$Kee}~  
Right r; vHE^"l5v  
public : K!mOr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &h,5:u  
template < typename T2 > ,*@AX>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'XUKN/.  
} ; ,xT?mt}P  
|J~eLh[d  
同时,holder的operator=也需要改动: x/ :4 {  
:ECi+DxBK  
template < typename T > M8b4NF_&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 56Z\-=KAU  
  { GBC*>Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vkRi5!bR  
} `:G%   
z>[tF5  
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。 1lnU77;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7gS1~Q4\V2  
$8BE[u|H2  
return l(rhs) = r; U`x bPQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q\3 Z|%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1Fi86  
qJ_1*!!91  
template < typename Tp > Sm2>'C  
class constant_t 8Z2.`(3c[  
  { -n? g~(/P  
  const Tp t; N6[i{;K@N{  
public : Gj /3kS~@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jUqy8q&  
template < typename T > -)y%~Zn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #9LzY  
  { 2_t=P|Uo  
  return t; -6Mm#sX  
} i NWC6y  
} ; VZIR4J[\.  
<39!G7ny  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7CB#YP?E  
下面就可以修改holder的operator=了 8S;CFyT\n  
[W,-1.$!dM  
template < typename T > ;#G%U!p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s-V SH  
  {  !=*.$4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qsg>5E  
} '?GQ~Bf<>  
.#5l$['  
同时也要修改assignment的operator() DjW$?>  
r5/R5Ga^  
template < typename T2 > .%0ne:5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1:= `Y@.S  
现在代码看起来就很一致了。 3An(jt$%Q  
=<<3Pkv7@  
六. 问题2:链式操作 J%dJw}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H"+c)FGi  
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。 $~'Tf>e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xNN@1P[*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }G1&]Wt_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M'1HA  
uf@U:V  
template < typename T > X$wehMBX  
struct result_1 '0+$ m=   
  { En9R>A;`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +CTmcbyOi  
} ; <Ns &b.\h6  
"~p+0Xws9  
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: ZcZ;$*  
,{j4  
template < typename T > h}=M^SL  
struct   ref t^@T`2jL  
  { =wA5P@  
typedef T & reference; mpef]9  
} ; H(\V+@~>AD  
template < typename T > bx(w :]2  
struct   ref < T &> |ft:|/^F&  
  { ( D}" &2  
typedef T & reference; &jJckT  
} ; $au2%NL  
\X@IkL$r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?*K<*wBw#  
 a8h]n:!  
template < typename T > zeTszT)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PqhlXqX9  
  { s-Y+x  
  return l(t) = r(t); SLA#= K  
} >RR<eYu7m  
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。 4Vx+[8W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /w~C~6z @!  
xzK>Xi?  
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 $j !8?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /;+,mp4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cj$H[K}>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h>tsis'N9  
最后的布局是: v>^jy8$  
                Add {Tx 3$eU  
              /   \ eG^z*`**  
            Divide   5 aL$j/SC  
            /   \ /'+4vXc@  
          _1     3 Y~GUR&ww0n  
似乎一切都解决了?不。 4(iS-8{J  
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。 8OBF^r44R  
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。 !47A$sQ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7xR|_+%~K  
WH;xq^  
template < typename Right > G4"lZM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g)N54WV  
Right & rt) const mdt ?:F4Q  
  { 2HVCXegq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q @*UUj@   
} [+7"{UvT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I~'gK8<e7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 I tgH>L'  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |3|wdzV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (>r|j4$  
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。 vF+YgQ1H  
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? o5V`'[c  
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: ty9rH=1  
SZI7M"gf/+  
template < class Action > -|$*l Q  
class picker : public Action u-1@~Z  
  { Q+/R JM?3@  
public : e)b r`CD%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $;ch82UiX  
  // all the operator overloaded ]uJM6QuQ  
} ; hX %s]"  
% M+s{ l  
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。 j@_nI~7f}  
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: -D$3!ccX  
KdS eCeddW  
template < typename Right > d[yrNB6|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2;O  c^  
  { ~S! L!qY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^]KIgGv\  
} |@OJ~5H/{  
[3GKPX:OA/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $To 4dJb  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 a_xQ~:H  
M3)v-"  
template < typename T >   struct picker_maker |c]> Q  
  { fHW-Je7mG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D1"1MUSod  
} ; !Jh*a *I}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wYC9 ~ms-  
  { mMn2(  
typedef picker < T > result; IQ o]9Lx  
} ; _QD/!~O  
1 VPg`+o  
下面总的结构就有了: ngtuYASc  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aA7S'[NjB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #tCIuQ,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B'NS&7+].  
至此链式操作完美实现。 IJ+O),'  
_a?wf!4>P  
e-&L\M  
七. 问题3 {\ A_%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >1_Dk7E0D  
= ?y^O0v  
template < typename T1, typename T2 > I8XGU)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ju @%A@s  
  { OJh+[bf"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @^w!% ?J  
} ;igE IGR  
,C5@ P+A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _N[^Hl`\  
Lh8# I&x  
template < typename T1, typename T2 > p{('KE)  
struct result_2 &utS\-;G  
  { @]}Qh;a~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7lnM|nD  
} ; ?h>(&H jWV  
;jpw"-J`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SLbavP#G  
这个差事就留给了holder自己。  mP`,I"u  
    fSgGQ D4  
d#M?lS>  
template < int Order > +'{:zN5m  
class holder; #,Fx@3y\a  
template <> :$)aMEq  
class holder < 1 > VH$\ a~|  
  { z^SN#v$  
public : kiBOyC!r6  
template < typename T > r(`8A:#d  
  struct result_1 3l41r[\  
  { w|3fioLs  
  typedef T & result; 3 8ls 4v3  
} ; tL|L"t_5x  
template < typename T1, typename T2 > Z:}2F^6  
  struct result_2 8tB{rK,  
  { .*clY  
  typedef T1 & result; =r@ie>* U  
} ; 9h)P8B.>M  
template < typename T > o 2$<>1^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hyr5D9d  
  { jw6ng>9  
  return (T & )r; 1&x0+~G  
} @b(gjOE  
template < typename T1, typename T2 > jAK`96+D~b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :5qqu{GL  
  { r>D[5B  
  return (T1 & )r1; 2oNPR+ -  
} g^|_X1{  
} ; Yru1@/;  
z8rh*Rfxd  
template <> WLA_YMlA  
class holder < 2 > [~rk`  
  { v \L Ip  
public : OYCFx2{  
template < typename T > -$Z-hxs^  
  struct result_1 p>hCh5  
  { I n%yMH8  
  typedef T & result; %PNm7s4x2  
} ; OAQ O J'  
template < typename T1, typename T2 > _jI)!rfb  
  struct result_2 P#'DGW&W0  
  { 0yEyt7 ~@  
  typedef T2 & result; Y3F.hk}O  
} ; fCo2".Tk  
template < typename T > OA5md9P;d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /$N#_Xblr  
  { rD)v%vvr&`  
  return (T & )r; Ab|NjY:  
} Ik2szXh[J  
template < typename T1, typename T2 > u\\niCNA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )#TJw@dNf^  
  { !wufoK  
  return (T2 & )r2; 7=[O6<+o  
} OKH~Y-%<  
} ; 3lEU$)QA3  
iZqFVr&JF  
4Og GZ  
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> >。 i /U{dzZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~\(>m=|C:H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (E]K)d  
WYd,tGz  
return l(i, j) = r(i, j); !ES#::;z?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i!-sbwd7  
#]hkQo  
  return ( int & )i; CX2q7azG  
  return ( int & )j; f v7g93  
最后执行i = j; n`2"(7Wj  
可见,参数被正确的选择了。 ].+G-<.:  
&:{yf=  
dK`O,[}  
?At-   
ue2nfp  
八. 中期总结 Cjb p-  
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: PqeQe5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KTREOOu .t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x \{jWR%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0-O.*Q^  
~a|Q[tiV]  
!f2>6}hE  
B{u.Yc:  
T$B4DQ  
&3/H P)*<]  
九. 简化 Q%h o[KU  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J(*"S!q)6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p ;01a  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: / 1GZN *I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'vClZGQ1  
  +-*/&|^等 cjpl_}'L:  
2. 返回引用。 FCAu%lvZT  
  =,各种复合赋值等 bhT]zsBK  
3. 返回固定类型。 Ct33S+y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Nd)o1 {I  
4. 原样返回。 CK#PxT?"  
  operator, lO@Ba;x  
5. 返回解引用的类型。 >U.uRq  
  operator*(单目) D(GHkS*0q  
6. 返回地址。 L4-Pq\2  
  operator&(单目) 4x >e7Kf  
7. 下表访问返回类型。 t)+dW~g  
  operator[] sP8B?Tn1W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q)8t;Kx  
  operator<<和operator>> L0~O6*bk  
] lTfi0}g_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9_$Odc%]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'IszS!kY  
ShxX[k  
template < typename Left > ;I' ["k%  
struct value_return ybkN^OEJ  
  { exvsf|  
template < typename T > 8tk`1E8!j  
  struct result_1 JASn\z  
  { &GAx*.L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p^!p7B`qe.  
} ; !9NAm?Fw  
W=:+f)D  
template < typename T1, typename T2 > {5`?0+  
  struct result_2 6;DPGx  
  { .(ir2g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,)G,[ih  
} ; x.Y,]wis  
} ; ^DOcw@Z6HC  
RB!E>]   
:SGQ4@BV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f ;JSP  
Wi<Fkzj  
下面我们来剥离functor中的operator() t=#)3C`Q}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )2S\:&x  
5[k35 c{  
return l(t) op r(t) o6oYJ`PY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JZ [&:  
return op l(t) tK*f8X+q  
return op l(t1, t2) oxZ(qfjS  
return l(t) op w.\:I[  
return l(t1, t2) op +Gko[<  
return l(t)[r(t)] HYS7=[hv6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5ZLH=8L  
S6 *dp68  
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: 4m:E:zVn  
单目: return f(l(t), r(t)); e9hQJ 1{)x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #XZ?,neY  
双目: return f(l(t)); <G={V fr  
return f(l(t1, t2)); h pU7  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;A_QI>>  
R\^tr  
struct meta_divide OB%y'mo7]  
  { /+iaw~={"  
template < typename T1, typename T2 > lz>hP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o9CB ,c7]  
  { _F9 c.BH  
  return t1 / t2; uB BE!w_  
} %PpB$  
} ; #X+)  
c72/e7gV  
这个工作可以让宏来做: 0(n/hJ  
LS`Gg7]S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oKUJB.PF  
template < typename T1, typename T2 > \ P7 n~Ui~U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kf*+Ilq%L  
以后可以直接用 *-7O| ''  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `WVQp"m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )9$Xfq/  
(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。。。) $d'Gh2IGA  
<_+8c{G  
B N=,>-O%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VH/_0  
I'";  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8r5j~Df  
class unary_op : public Rettype WE3l*7<@  
  { <H.Ml>q:r  
    Left l; Z1&8 U=pax  
public : \6o ~ i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ppxu\a  
I<$lpU_H  
template < typename T > B}vI<?c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q8U]Hyp(`  
      { g$ h!:wW  
      return FuncType::execute(l(t)); J;qHw[6  
    } 0F"xU1z,  
MDRSI g  
    template < typename T1, typename T2 > z~F!zigNAc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 83@+X4ptp  
      { !e?\> '  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #8'%CUF*<8  
    } OHB!ec6W  
} ; oD.f/hi0|  
Fw|5A"9'a'  
| .PLfc;  
同样还可以申明一个binary_op B;EdLs}  
>y1/*)O9~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F](kU#3"S  
class binary_op : public Rettype rHMsA|xz6  
  { #JVcl $0Y  
    Left l; M$w^g8F27H  
Right r; B!,})F$x  
public : GDk/85cv0$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ih.o;8PpK  
_:{XL c  
template < typename T > IE3GM^7\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KNV$9&Z  
      { `jP6;i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3o6N&bQ b  
    } UlyX$f%2  
xX}vx hN  
    template < typename T1, typename T2 > bY#>   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mWtwp-  
      { =_,w<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $L?stgU  
    } *NDzU%X8  
} ; WFtxEIrl3j  
Hf#/o{=~}  
#[IQmU23  
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 Jyvc(~x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >zXw4=J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HdVGkv/  
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。 Fe: 0nr9;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NX$$4<A1  
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。。。 fY\QI =  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ky,+xq  
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) PZQ}G*p3  
下面是修改过的unary_op UA}k"uM  
|FH/Q-7[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a Z ^SK|E  
class unary_op U1dz:OG>  
  { FD[* mCGZ  
Left l; }*;Hhbox  
  Ju+r@/y%  
public : $KKrl  
0/;T\9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9J*m!-hOY  
wC;N*0Th  
template < typename T > @r'8<6hVO  
  struct result_1 }wz )"  
  { |0BmEF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5{VrzzOK}  
} ; W.{#Pg1Da  
^2XoYgv  
template < typename T1, typename T2 > p\~ lPXK  
  struct result_2 76(&O  
  { %/jm Q6z^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H;%a1  
} ; XV]`?  
4, 8gf2  
template < typename T1, typename T2 > 8g^OXZ   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5,k&^CK}  
  { UPA))Iv>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BB>3Kj:|  
} pO4}6\1\  
' w!o!_T6  
template < typename T > j 8YMod=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R@u6mMX{N,  
  { 77.5 _  
  return OpClass::execute(lt(t)); 32:q'   
}  0'%R@|  
lmgMR|v  
} ; 7?dB&m6W  
;XRLp:y  
1B}6 zJ  
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 <{JHFU`^  
好啦,现在才真正完美了。 rX)PN3TD  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?yU|;my  
1.]#FJe  
template < typename Right > Da0E)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )UO:J7K  
  { [j`It4^nC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;Z%ysLA  
} IF(W[J  
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。 % Lhpj[C  
}[SWt3qV1  
s 'u6Ep/V  
-yy&q9  
50F6jj  
十. bind a]Bm0gdrO  
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。 |[)t4A"}  
先来分析一下一段例子 !-m (1  
6Y>MW 4q  
pej/9{*xg(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <=l!~~%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ) ^'Q@W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .DMeW 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。 Nq/,41  
我们来写个简单的。 be|k"s|6)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T2P0(rEz  
对于函数对象类的版本: Ia=wf"JS)  
rbHrG<+7zO  
template < typename Func > Xp[[ xV|  
struct functor_trait ; =ai]AYW  
  { mnzamp  
typedef typename Func::result_type result_type; |"8Az0[!  
} ; w}c1zpa  
对于无参数函数的版本: ^/47 *vcN5  
@Kd1|K  
template < typename Ret > 2Vxr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _ r0oOpE  
  { /pan{.< k  
typedef Ret result_type; Kn SXygT  
} ; \rY|l  
对于单参数函数的版本: W$O^IC  
BC ]^BKP  
template < typename Ret, typename V1 > UTGR{>=>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p+ SFeUp  
  { &PI}o  
typedef Ret result_type; d8`^;T ;}d  
} ; &W:Wv,3  
对于双参数函数的版本: a,b ;H(em  
;{ u{F L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g dT3,8`#[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =24)`Lyb  
  { H0Qpc<Z4/  
typedef Ret result_type; {";5n7<<)  
} ; H=?v$! i  
等等。。。 0N$tSTo.-<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <?kr"[cQeP  
@ +h2R  
template < typename Func > \Si@t{`O  
struct func_return !f-mC,d  
  { {(]B{n  
template < typename T > 7Oe |:Z  
  struct result_1 W Y_}D!O  
  {  *>j u1f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '31pb9@fH  
} ; D{'x7!5r  
d!7cIYVZ  
template < typename T1, typename T2 > `Jhu&MWg  
  struct result_2 . \M@oF  
  { b2u_1P\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uy)iB'st&  
} ; S1(. AI~  
} ; u6IEBYG ((  
GQhzQM1HS  
*X+T>SKL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H>AQlO+J  
I$xfCu  
template < typename Func, typename aPicker > &?YbAo_K  
class binder_1 vT"T*FKh:  
  { VFz (U)._  
Func fn; ^eQK.B(  
aPicker pk; *L7 ZyERs  
public : 0M(\xO  
mG@xehH  
template < typename T > EpSVHD:*  
  struct result_1 z1wy@1o'  
  { ' Z:FGSwT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -'3~Y 2#  
} ; SjV;& 1Z/  
G/>upnA{w  
template < typename T1, typename T2 > { %X /w'|  
  struct result_2 {r Q6IV3=  
  { &dp<i[ec^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4CVtXi_Y  
} ; (Em^qN  
CM?dB$AwX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -:b0fKn  
^55#!/9  
template < typename T > 0*S]m5#;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8sjAr.iT.  
  { ce-5XqzY@  
  return fn(pk(t)); p&~8N#I#  
} ]8FSs/4  
template < typename T1, typename T2 > bzD <6Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y ]&D;w  
  { >utm\!Gac  
  return fn(pk(t1, t2)); /\P3UrQ&]  
} Lpd q^X  
} ; m[7@l  
Y1?w f.  
xD+n2:I{  
一目了然不是么? Hh`x>{,|S  
最后实现bind Jk=E"I6  
N9@@n:JT  
s{x{/Bp(KK  
template < typename Func, typename aPicker > &6 .r=,BO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :MPWf4K2s  
  { at"-X?`d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F;$z[z  
} 9NXf~-V-  
:k9n 9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =yo?]ZS  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W&>ONo6ki  
kU^*hd ]  
十一. phoenix <^>O<P:v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {jB& e,  
w5zr Ek#  
for_each(v.begin(), v.end(), CqHCJ '  
( '4 T}$a"i  
do_ <j CD^  
[ rC )pCC  
  cout << _1 <<   " , " lS<T|:gz@  
] :: IAXGH)  
.while_( -- _1), b5WtL+Z  
cout << var( " \n " ) $&D$Uc`U>  
) 0'&N?rS  
); '?7?"v  
sXe=4`O  
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: cTlitf9  
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 hH Kd+QpI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #r{`Iv ?nn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >IZ|:lsxE  
-jN:~.  
: &! >.Y  
template < typename Cond, typename Actor > |S0]qt?  
class do_while OJX* :Q  
  { ;yd[QT<I<  
Cond cd; lM0`yh  
Actor act; m]}%Ag^x  
public : B_Qi  
template < typename T > gN"Abc  
  struct result_1 St9+/Md=jQ  
  { !a %6nBo  
  typedef int result_type; Um4$. BKD  
} ; `bXP )$  
rID_^g_tP8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uLr 9*nxd  
JjO="Cmk/  
template < typename T > wO\,?SI4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wXj!bh8\r  
  { Ed&;d+NM  
  do kd0~@rPL  
    { b \pjjb[  
  act(t); 4i<V^go"  
  } BNA`Cc1VV  
  while (cd(t)); YG AB2`!U  
  return   0 ; cSMiNR  
} |[%CFm}+?  
} ; Nd b_|  
MqA%hlq  
|ji={  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?U}Ml]0~  
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。 bKAR}JM&  
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。 6x6xv:\  
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。 c5KJ_Nfi  
下面就是产生这个functor的类: o>3g<- ul  
#HgXTC  
A'jw;{8NpF  
template < typename Actor > I\8f`l  
class do_while_actor :#yjg1aej  
  { g 0=Q>TzY  
Actor act; D7'P^*4_B  
public : (YOp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u0 & aw  
cwe@W PE2  
template < typename Cond > T*m;G(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O-5s}RT  
} ; ^N{Lau  
+x?_\?&Ks  
_b ~XBn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WKHEU)'!  
最后,是那个do_ ;JNI $DR  
x{Gdr51%  
xKo l  
class do_while_invoker Ng;K-WB\  
  { >icL,n"]  
public : "0ITW46n  
template < typename Actor > HOEjLwH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const > `uk2QdC  
  { !a(#G7zA  
  return do_while_actor < Actor > (act); wK0= I\WN9  
} dcK7Dd->  
} do_; #<^ngoOj  
Ax'jNol  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8ec6J*b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ."8bW^:  
最后来说说怎么处理break和continue AX {~A:B  
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。 %`o3YR  
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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