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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Il2DZ5- )  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4v3y3  
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, DG8$zl5  
$ 8_t.~q  
LoOyqJ,  
V J){@  
  class filler &|%z!x6f  
  { d`StBXG!  
public : R" 5/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~Cks)mJs  
} ; Z@ h<xo*r  
?@|1>epgd  
QoDWR5*^D  
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: ^*A/92!yF  
+hY/4Tx<  
miuJ!Kr'  
]j*o&6cQf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AbZ:AJ(  
X^_,`H@  
 1k2Ck  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bsM`C]h&  
Br]VCp   
LAw X9q`  
BRQ9kK20  
二. 战前分析 PHfGl  
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。 aC]~   
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 ?P<&8eY  
)pr pG !  
(S5'iks x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }w8h^(+B  
  /* --------------------------------------------- */ q*DR~Ov  
vector < int *> vp( 10 ); |1g2\5Re  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g.DgJX&i  
/* --------------------------------------------- */ akm)X0!-}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xVfJ ]Y  
/* --------------------------------------------- */ QlJCdCSy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "uGJ\  
  /* --------------------------------------------- */ J9/9k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q5lRc=.b[  
/* --------------------------------------------- */ Cd7 j G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Se"\PxBR  
K_]LK  
rM[Ps=5  
*Ei~2O}  
看了之后,我们可以思考一些问题: XZd !c Ff  
1._1, _2是什么? F!pUfF,&  
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。 {zbH.V[  
2._1 = 1是在做什么? WHbvb3'  
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。 ?aSL'GI  
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。 3WPMS/  
VxjHB?)  
b ";#qVv C  
三. 动工 8C,?Ai<ro  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "kP.Kx!  
=:~~RqHl  
@#VxjXW^  
"~]9}KM}3W  
template < typename T > Ma-^o<{  
class assignment 2(\>PN-  
  { `~@BU  
T value; LE1&atq  
public : Pl1:d{"d  
assignment( const T & v) : value(v) {} jf/;`br  
template < typename T2 > D-ug$ZRg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5 Nl>4d`  
} ; .4_ ~ku  
g'pE z  
=C`v+NPM)|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &[ 3y_,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]d$)G4X 1  
Oq+C<}eg  
V_+3@C  
gl]{mUZz}  
  class holder c0Q`S"o+  
  { yc%AkhX*  
public : gP/]05$e  
template < typename T > fD,#z&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3XL0Pm  
  { QR4v6*VpD  
  return assignment < T > (t); eWwSD#N#  
} @q^WD_k  
} ; >#!n"i;  
DKK200j  
zc/S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: JG/sKOlA  
Z]9 )1&  
  static holder _1; Dm 'Q&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 50_%Tl[  
O "{o (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (6 0,0|s  
而不用手动写一个函数对象。 BAm{Gb  
!o*oT}6n  
9oc[}k-M  
4+v~{  
四. 问题分析 jS R:ltd  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ShCAkaj_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 SvI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  zKT \i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N66jFRA;x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r\Man'h$  
WqYl=%x"{V  
五. 问题1:一致性 %eD&2$q*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  4jG@ #  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z2"2Xqy<U  
R?l>Vr  
struct holder &p=~=&g=  
  { bE0S) b)  
  // m1+DeXR_g  
  template < typename T > W9eR3q  
T &   operator ()( const T & r) const !>>$'.nb@~  
  { L Q;JtLu1  
  return (T & )r; .' X$SF`  
} E"V|Plf c  
} ; 4=q\CK2^A  
{`J7>K  
这样的话assignment也必须相应改动: \;P Bx &  
-Ep-v4}  
template < typename Left, typename Right > ?5/Sa  
class assignment a 2).Az  
  { N18Zsdrp  
Left l; B623B HwS  
Right r; &<!I]:Y  
public : >TL0hBaaR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `0 .5aa  
template < typename T2 > [bGdg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q^mJ_~  
} ; Nb B`6@r  
Kx<bVK4"  
同时,holder的operator=也需要改动: QV?\?9(  
F~* 5`o  
template < typename T > N:&^ql4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i(U*<1y  
  { rRsLl/d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u_:" u  
} 7&T1RB'>  
u9VJ{F  
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。  Y9PG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6'qs=Ql  
B&.XGo)  
return l(rhs) = r; B3I< $  
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。 j\Q_NevV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Gia_B6*Y[  
oq0G@  
template < typename Tp > ZYL]|/"J9  
class constant_t B}*xrPj  
  { N2~DxVJ5cT  
  const Tp t; L\n_q6n  
public : 6.K)uQgjmv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vk[Km[(U'  
template < typename T > 1}V_:~7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #]:nQ (  
  { }dB01Jl '  
  return t; s6KZV@1  
} q$H'u[KQ06  
} ; iLS' 47  
*!.'1J:YJ(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 meIY00   
下面就可以修改holder的operator=了 L {\B9b2  
$=H\#e)]Ug  
template < typename T > Lww0LH >  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {){i ONd  
  { 8[zP2L!-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]1p&*xX:Bj  
} }hl# e[$  
u^:!!Suo  
同时也要修改assignment的operator() fv`%w  
^iTjr$hQ;  
template < typename T2 > >gVR5o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KeXQ'.x5O  
现在代码看起来就很一致了。 0! !pNK%(  
JO1c9NyKr  
六. 问题2:链式操作 .\1XR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NFc< %#H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 neOR/]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [g<6i.<I  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0~^opNR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [nflQW6  
=zI eZ7  
template < typename T > b]*9![_  
struct result_1 <Ep P;  
  { E#_}y}7JY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zFv>'1$  
} ; 2&5"m;<  
{mueP6Gz@J  
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: "4L' 2w+  
}HXNhv-K  
template < typename T > ]M= 3Sn8}  
struct   ref x{&Z|D_CM  
  { .eJ4F-V  
typedef T & reference; Vh'H5v^  
} ; +hK Qha!*  
template < typename T > (MbI8B>  
struct   ref < T &> {)jQbAr(G  
  { tQUp1i{j\  
typedef T & reference; Y_f6y 9?ZE  
} ; &AlVJEI+  
PsLuyGR.<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7eh}Je8  
QbS w<V  
template < typename T > S{J$[!F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %.<w8ag  
  {  aA0aW=R  
  return l(t) = r(t); eK3J9 ;X  
} !XgkK k  
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。 hv7!x=?8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1LcQ*d  
ggX'`bK  
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 :9K5zD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2rD`]neA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o),i2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [O(78n$$  
最后的布局是: U2+CL)al^  
                Add QJ pUk%Wj  
              /   \ .$S`J2Y  
            Divide   5 K+Ehj(eF  
            /   \ d<: VoQM6M  
          _1     3 {v~&.|  
似乎一切都解决了?不。 8a e]tX5$  
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。 }%_x T  
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。 ?u 9) GJO[  
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: t</Kel|D  
/koNcpJ  
template < typename Right > !L-.bve!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lty`7(\  
Right & rt) const bxEb2D  
  { q4(&.Al\@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2{**bArV  
} U3%!#E{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^vo^W:   
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。 USe"1(|E  
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。 K3'`!Ka*  
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。 PX(Gx%s|  
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。 {"'W!WT 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? hRGK W  
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: c9i CH~  
#). om*Xh  
template < class Action > /3rt]h"  
class picker : public Action 3}n=od=  
  { WynHcxC  
public : 4d9i AN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uXu'I  
  // all the operator overloaded q^Oq:l$s  
} ; (!{_O_&  
/gXli)  
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。 . |KxQn}  
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: -twIF49  
GVn7#0x  
template < typename Right > ,GZ(>|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yq\)8Fe  
  { %=\h=\wt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h Sr#/dw&  
} p;BdzV>  
4$d|}ajH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d/Fjs0pt  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `;5UlkVZ5  
az0( 54M  
template < typename T >   struct picker_maker !tHqF  
  { 18V*Cu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; esbxx##\  
} ; +JBhw4et;.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0O"GI33Mg  
  { BP*gnXj  
typedef picker < T > result; HC}D<FX |  
} ; D@5&xd_@4  
: bT*cgD{  
下面总的结构就有了: 8r)eiERv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 % NX  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #qm<4]9 1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ks sXi6^  
至此链式操作完美实现。 U-X  
n4(w?,w }  
ANp4yy+  
七. 问题3 1H-R-NNJ:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 dg/7?gV  
(!DH'2I[  
template < typename T1, typename T2 > 9v 0.]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =5I1[p;  
  { 6DR@$fpt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _(J- MCY\  
} Pw hs`YGMF  
R 5bt~U  
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: G-bG}9vc]  
7:{4'Wr@6|  
template < typename T1, typename T2 > pRUN [[L  
struct result_2 c{rX7+bN  
  { zO9|s}J8q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WO^sm Ck  
} ; ./J.OU1  
l yO_rZT  
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? G\Toi98d*  
这个差事就留给了holder自己。 B58H7NH ;G  
    /Eh\07p  
)0fQ(3oOg  
template < int Order > peR=J7  
class holder; .Eh~$wm  
template <> 1Qhx$If~  
class holder < 1 > ;oWhTj`  
  { o9q%=/@,  
public : ~e,  
template < typename T > (3{'GX2c  
  struct result_1 =u${2=  
  { #e+%;5\  
  typedef T & result; &Mo=V4i>  
} ; Nd^9.6,JU  
template < typename T1, typename T2 >  .;iXe  
  struct result_2 4xe:+sA.N  
  { `H+ 7Hj  
  typedef T1 & result; Q*(]&qr"E  
} ; {XAm3's  
template < typename T > @}k5rcQ*/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [+<lm 5t  
  { [(Ss^?AJW  
  return (T & )r; W'WZ@!!  
} j#mo Vq  
template < typename T1, typename T2 > BM9J/24  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y ,e# e`  
  { ,$BbJQ5  
  return (T1 & )r1; O}5mDx  
} {}!`v%z  
} ; </~!5x62Oy  
&qKJN#NM@  
template <> \@8j&],dl  
class holder < 2 > 8D7 = ]  
  { ',`GdfAsH  
public : Y~@@{zP  
template < typename T > d;1%Ei3K  
  struct result_1 z2p@d1  
  { <d!_.f}v  
  typedef T & result; qXC>D Gy  
} ; &} %rZU  
template < typename T1, typename T2 > =w&JDj  
  struct result_2 J;"66ue(d  
  { aF2vw{wT}  
  typedef T2 & result; Tv2d?y  
} ; &cy @Be}|T  
template < typename T > 0RmQfD>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pV`?=[h9  
  { 67<Ym0+ =  
  return (T & )r; Qxb5Y)/jn  
} X;`XkOjk  
template < typename T1, typename T2 > eaSf[!24"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GddP)l{uCF  
  { gYb}<[O!  
  return (T2 & )r2; kex4U6&OQB  
} ?VVtEmIN  
} ; 7S+_eL^  
h:%L% Y9z  
Y)="of  
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> >。 <Sw>5M!j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DLMM1 A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rZ}y'A   
(`%$Aa9J  
return l(i, j) = r(i, j); c!#DD;<Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (<y~]igy  
\Eqxmo  
  return ( int & )i; %C}TdG(C  
  return ( int & )j; b|_Pt  
最后执行i = j; VsLlPw{  
可见,参数被正确的选择了。 aN n\URR  
?8 dd^iX/  
;.Dm?J0  
w#ha ^4  
Ej |rf Y  
八. 中期总结 PU| X+V>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !@2L g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g?Jx99c;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HHd;<%q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FwD"Pc2  
doeYc  
=/_tQR~  
#|\w\MJamP  
Qe8F(k~k  
ey4RKk,  
九. 简化 %p?+r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ean_/E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K7o!,['W  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f;";P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2|Of$oMc  
  +-*/&|^等 3eOwy~  
2. 返回引用。 UvwO/A\Gv  
  =,各种复合赋值等 f]N.$,:$  
3. 返回固定类型。 T_T@0`7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !{hC99q6  
4. 原样返回。 |/Q7 o1i  
  operator, CVo2?ZQ  
5. 返回解引用的类型。 II=(>G9v  
  operator*(单目) T4H/D^X|  
6. 返回地址。 .aJ\^Fx  
  operator&(单目) J-Xw}|>@  
7. 下表访问返回类型。 QPL6cU$&R  
  operator[] d"h*yH@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CJ'pZ]\G  
  operator<<和operator>> G.#`DaP  
x+1Cs$E;  
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。 7r,s+u.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }r%Si  
vR;?~^{*s  
template < typename Left > xV]eEOiLM  
struct value_return 55aJ =T  
  { Atdr|2  
template < typename T > $?voQ&  
  struct result_1 >b6!*Lrhs  
  { T ~=r*4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?_hKhn%K9  
} ; )83UF r4kP  
<m") 2dJ  
template < typename T1, typename T2 > ?\_\pa/+  
  struct result_2 }cl~Vo-mp  
  { dS+/G9X^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p_ H;|m9  
} ; vUlGE  
} ; PAYbsn  
D/& 8[Z/Cn  
iR_j h=2{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HLD8W8  
6R.%I{x'  
下面我们来剥离functor中的operator() l+%2kR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :[hZn/  
e7T}*Up  
return l(t) op r(t) +`y{r^xD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ihv=y\Jt  
return op l(t) ly!vbpE_  
return op l(t1, t2) ]VuB2L[D  
return l(t) op O/Q7{5n  
return l(t1, t2) op wNNInS6  
return l(t)[r(t)] 0[/GEY@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] % s|` 1`c  
.?<M$38fv  
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: ?vnO@Bb/a  
单目: return f(l(t), r(t)); H> zX8qP+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n\X'2  
双目: return f(l(t)); >h!>Ll  
return f(l(t1, t2)); nU^-D1s{  
下面就是f的实现,以operator/为例 Jf#Ika&px  
7EI5w37  
struct meta_divide O %x<  
  { [:vH_(|  
template < typename T1, typename T2 > 4Lg!54P8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eootH K  
  { ]$4DhB  
  return t1 / t2; QQ*` tmy  
} o#p{0y  
} ; [i"6\p&  
#o>~@.S#:0  
这个工作可以让宏来做: c8@zpkMj/  
E:_m6 m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qdss(LZ  
template < typename T1, typename T2 > \ ,b b/ $   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n8FmIoZ&`  
以后可以直接用 Za"m;+H<E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V:YN!  
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 E~4d6~s  
(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。。。) QsO%m  
sxP1. = W  
z(o zMH  
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 t9QnEP'  
80'!XKSP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KxA ^?,t[  
class unary_op : public Rettype >'/KOK"  
  { fRt`]o:Om  
    Left l; EuJ_UxkG  
public : c[E "  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b +4x2{  
/QgU!:e  
template < typename T > +o ;}*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QEC4!$L^  
      { Qm(KvL5  
      return FuncType::execute(l(t)); $2kZM4  
    } :`Z'vRj  
MsD@pa  
    template < typename T1, typename T2 > u)hr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [( O*W  
      { a,/wqX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M^6!{c=MIi  
    } pm4'2B|)g  
} ; iVUkM3  
SK]"JSY`  
c %f'rj  
同样还可以申明一个binary_op Z'<I Is:J  
~%D=\iE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9aa cW  
class binary_op : public Rettype (+x!wX( x  
  { h!!7LPxt  
    Left l; d%(4s~y  
Right r; .Bs~FIe^  
public : o-ee3j.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B*-A erdH  
aSEzh7 8  
template < typename T > xU LcS :Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^}{`bw{  
      { ]nQC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |'SgGg=E  
    } b]oPx8*'  
r.vezsH  
    template < typename T1, typename T2 > * ak"}s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v K7J;U+cJ  
      { scZSnCrR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |%tI!RN):  
    } SmMJ%lgA6  
} ; 713)D4y}  
ixjhZki<  
D:I6nSoC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `9vCl@"IV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WWtksi,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wc~k4B9"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ][[\!og  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9bb 5?b/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +]*hzWbe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 An2Wj  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8)m  
下面是修改过的unary_op wF.S ,|  
*D:"I!Ho  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &`}8Jz=S  
class unary_op T/YvCbo  
  { IPxK$nI^  
Left l; \*r]v;NcP  
  "l7))>lL  
public : dp=#|!jc  
G@+AB*Eu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Lk8NjK6  
YYi:d=0<SO  
template < typename T > +=JJ=F)  
  struct result_1 W>2m %q U  
  { :WM[[LOaC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l6y*SW5+  
} ; +H `FC  
E==vk~cz  
template < typename T1, typename T2 > %.mHV7c)%  
  struct result_2 w.9'TR  
  { w`a(285s)i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZL^ svGy  
} ; "<^]d~a_  
JQde I+  
template < typename T1, typename T2 > 863PVce",}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =zX A0%  
  { TD"w@jBA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]fb3>HOTJ  
} W9A [Z  
v9S1<|jN  
template < typename T > fo$A c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bPhbd  
  { fd&=\~1_$  
  return OpClass::execute(lt(t)); YjTA+1}  
} kE*OjywN  
QmRE<i  
} ; XL2iK)A  
#->#mshd4  
qFwJ%(IQ  
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 r[votdFo  
好啦,现在才真正完美了。 \Bg?QhA_D  
现在在picker里面就可以这么添加了:  `xm4?6  
 `GQ'yv  
template < typename Right > Qf<@ :T*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r-]HmY x  
  { A3cW8 OClz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^cz;UQX~}  
} |d0,54!  
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。 [pgld9To  
mO~A}/je  
6d%'>^`(o-  
[T>a}}@  
<-%OXEG  
十. bind 7$HN5T\!  
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。 P3u,)P&  
先来分析一下一段例子 1~_&XNb&  
W%.ou\GN^t  
%@4/W  N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;~ , <8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >~)IsQ*%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *]]C.t-cd  
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。 du0]LiHV  
我们来写个简单的。 :Tu%0="ye  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :4'Fq;%C  
对于函数对象类的版本: D/7hVwMw:  
JAA{5@ST  
template < typename Func > Ei& Z  
struct functor_trait $Afw]F$  
  { [tEHr  
typedef typename Func::result_type result_type; B6hd*f  
} ; n>-"\cjV  
对于无参数函数的版本: ^+)q@{\8Y  
Gi*GFv%xB  
template < typename Ret > wEp*j+Mmce  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mE+  
  { n"P29"  
typedef Ret result_type; jh3X G  
} ;  SK&?s`  
对于单参数函数的版本: H;(|&Asq>  
klqN9d9k  
template < typename Ret, typename V1 > ~3F\7%Iqc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7\e96+j|f  
  { pS C5$a(  
typedef Ret result_type; ;{e=Iz}/  
} ; <>9zXbI  
对于双参数函数的版本: erQ0fW  
>QJfTkD$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zEu15!~   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &GetRDr  
  { KE k]<b=  
typedef Ret result_type; E 02l=M  
} ; k=o>DaEh(  
等等。。。 SFdSA4D"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nL[ zXl  
W<"{d  
template < typename Func > us,1:@a)a  
struct func_return {#Vck\&  
  { 2*<'=*zaQ  
template < typename T > 5/{";k)L+  
  struct result_1  #Lq{_Y  
  { ^%<t^sE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %C^%Oq_k  
} ; /Wqx@#  
jj&4Sv#>  
template < typename T1, typename T2 > FID4@--  
  struct result_2 O{F)|<L(G  
  { 7:>VH>?D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -Ze{d$  
} ; ED kxRfY2/  
} ; z%pD3J?>  
9^5D28y  
aTx*6;-PH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3>I   
8iDg2_l`G  
template < typename Func, typename aPicker > -< 0PBl  
class binder_1 Z;XiA<|  
  { AvNU\$B4aG  
Func fn; |y*-)t  
aPicker pk; *i>?YT  
public : k5=VH5{S  
V;V,G+0Re  
template < typename T > OSsxO(;g  
  struct result_1 aYyUe>  
  {  p@se 5~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ra'h\m  
} ; qXQ/M]  
k;?Oi?]  
template < typename T1, typename T2 > \f AL:mJ  
  struct result_2 Z_F}Y2-w9  
  { ~SW_jiKM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }}VB#   
} ; -#nfO*H}  
ERE1XOe=D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [v!TQwMU  
^S'#)H-8C3  
template < typename T > ZPISclSA+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |=Mn~`9p  
  { NQD*8PGfj  
  return fn(pk(t)); Po: )b  
} BRx`83CK  
template < typename T1, typename T2 > J f,)Y>EI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rkW2_UTZE  
  { {0#p,l  
  return fn(pk(t1, t2)); WLTraB[?  
} -p:X]Ov  
} ; J}035  
RNJUA^{  
f#W5Nu'*!  
一目了然不是么? DjX*2O  
最后实现bind x\ pC&  
v .ftfL!  
,;2x.We  
template < typename Func, typename aPicker > J"x M[c2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x-e?94}^  
  { RQ1`k,R=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z !qHL$  
} i'Oh^Y)E#  
:.+?v*%;n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aFj)s?$4]K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 BK_x5mGu3  
+Y^_1  
十一. phoenix (v\Cv)OS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B`/c Kfg  
w;;.bz m  
for_each(v.begin(), v.end(), -cjwa-9 ~  
( Ikkv <uY  
do_ Y68T&swD  
[ 6L~tUe.G  
  cout << _1 <<   " , " gGiLw5o,  
] r# }`{C;+5  
.while_( -- _1), 9\|n2$H:  
cout << var( " \n " ) -F+dRzxH  
) qGE?[\t[6  
); 6tE<`"P!  
=/k*w#j  
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: O!b >  
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 COx<X\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;plzJ6>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I.<>6ISI@  
0#}@- e  
X:*Ut3"  
template < typename Cond, typename Actor > @+v;B:  
class do_while  [>'P  
  { 1!x-_h}  
Cond cd; dJhT}"x  
Actor act; WheJ 7~  
public : b ;Vy=f  
template < typename T > $?l?  
  struct result_1 sW":~=H  
  { ugM,wT&~Y  
  typedef int result_type; dz',!|>  
} ; v@43 %`"Gj  
tNskB`541  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ? U:LAub  
V01-n{~G  
template < typename T > K#=)]qIk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HS|X//]  
  { N{]|!#  
  do 4JTFdbx  
    { D3LW 49  
  act(t); C} #:<Jx  
  } u/5I;7cb  
  while (cd(t)); p",HF%  
  return   0 ; t} E 1NXW  
} mW_<c,3D.  
} ; /"t*gN=wrF  
x,\PV>   
a*}ZT,V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =H_|007C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t(4%l4i;X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 OBF2?[V~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %bnDxCj"  
下面就是产生这个functor的类: '"H'#%RU  
QD0upYG  
Z6}B}5@y  
template < typename Actor > -Bqn^ E  
class do_while_actor `}s$cgEG  
  { t@Qs&DZ7k  
Actor act; G[YbgG=9Y  
public : &)Fp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Oj# nF@U  
$1N_qu  
template < typename Cond > Hnwir!=7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %y~=+Sm%m  
} ; Kq|L: Z  
GM6Y`iU  
54kd>)|"ag  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S6 F28 d[j  
最后,是那个do_ nn@"68]g  
N\IdZX%u  
)#9R()n!  
class do_while_invoker kfo, PrW`A  
  { LI[ w?6B  
public : A*BIudli  
template < typename Actor > I=VPw5"E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JJ3(0 +  
  { (m[]A&u  
  return do_while_actor < Actor > (act); &L,zh{Mp  
} goi5I(yn^  
} do_; f1;Pzr  
,z1X{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @|xcrEnP}B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qlJP2Ig~  
最后来说说怎么处理break和continue 3F ;+ D  
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。 (5%OAjW  
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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