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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2wO8;wiA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QN;5+p[N  
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, pGU .+[|(  
*# <%04f  
3VU4E|s>  
$-^& AKc  
  class filler w!*ZS~v/r  
  { EyR/   
public : V %[t'uh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _fgsHx>l7  
} ; \="U|LzG  
prM)t8SE  
M&=SvM.f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: vC]r1q.(  
[ {"x{;  
|63uoRr  
uN?Lz1W\;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vD2(M1Q  
N (\n$bpTt  
'N6oXE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q%k&O9C2]  
((AK7hb  
= ZoNkj/^,  
[e\IHakj  
二. 战前分析 `tO t+>YWn  
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。 $#%R _G]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 > mCH!ey  
(e_p8[x  
8d1qRCIz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Rl?)_)1HE  
  /* --------------------------------------------- */ {B#w9>'b  
vector < int *> vp( 10 ); <:(;#&<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V@RdvQy  
/* --------------------------------------------- */ 2T%sHp~qt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |0p@'X1  
/* --------------------------------------------- */ z+M{z r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vnf2Z,f%  
  /* --------------------------------------------- */ ,d!@5d&Zi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5s%e9x|kP  
/* --------------------------------------------- */ lZkJ<*z#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sJQ~ :p0e  
,6^Xn=o #  
3GL?&(eU;  
-#<{3BJTrz  
看了之后,我们可以思考一些问题: g>7i2  
1._1, _2是什么? V"gKk$j7  
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。 1W.oRD&8j/  
2._1 = 1是在做什么? ~T9QpL1OJ  
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。 ZJFF4($qN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Q|VBH5}1O  
o3GZcH?  
'lEIwJV$  
三. 动工 GM8>u O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %#EzZD  
| h"$  
',|OoxhbK  
'9qyf<MlY  
template < typename T > jpXbFWgN  
class assignment iBWEZw)  
  { f]sR4mhO  
T value; v9TIEmZ  
public : M/xm6  
assignment( const T & v) : value(v) {} AfZGI'%4[a  
template < typename T2 > V2;Nv\J\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W7.RA>  
} ; +|<bb8%  
#PC*l\ )  
yI!W658$6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cJSwA&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mx# P >.  
+?QHSIQo  
"-5FUKI-  
Gw6Od j  
  class holder vy7?]}MvV  
  { 1n*"C!q  
public : 1Qjc*+JzO.  
template < typename T > AjO{c=d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?!c7Zx,(  
  {  YO fYa  
  return assignment < T > (t); U3M;{_g  
} 9Ns%<FRO@  
} ; gtY7N>e  
fI.X5c>WK  
m<;MOS  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: HFYe@2r  
  LR4W  
  static holder _1; V.+a}J=Cw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iH dX  
jrm^n_6};  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ) 5x$J01S  
而不用手动写一个函数对象。 b ts*qx&)  
zQGj,EAM}  
8H3O6ro  
q}E'x/s2m  
四. 问题分析 96gaun J  
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。 f7%g=0.F  
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。 ,&@FToR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i4SWFa``  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G 8tK"LC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ?f5||^7  
'1G0YfG}n  
五. 问题1:一致性 OaByfo<S  
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?| }$@K   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Pi%-bD/w  
:X1Y  
struct holder :19s=0  
  { N B8Yn\{B  
  // lZ,$lZg9Z  
  template < typename T > f\:I1y  
T &   operator ()( const T & r) const Lk)TK/JM)  
  { {PL,3EBG  
  return (T & )r; K$$%j"s  
} )_ l( WF.  
} ; a=[|"J<M  
(+TL ]9P  
这样的话assignment也必须相应改动: 6fT^t!<i  
fKs3H?|  
template < typename Left, typename Right > %VrMlG4hx  
class assignment q}&+{dN\1  
  { H .sfM   
Left l; s%N6^}N  
Right r; ]\J(  
public : @|Hx >|p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X0%BE!  
template < typename T2 > U{-[lpd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _." X# }W  
} ; LwEc*79  
>4AwjS }H  
同时,holder的operator=也需要改动: .h;X5q1  
vjXCArS  
template < typename T > F}_Zh9/$(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R~XNF/QMl  
  { 4fdO Ow  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q|R$A8)L.  
} ZZF\;  
^NOy: >  
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。 BjbpRQ,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <x1H:8A  
x\6i(k-  
return l(rhs) = r; {]:B80I;2  
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。 O6r.q&U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =`BPGfC b  
eq Wb>$  
template < typename Tp > Qx !! Ttd{  
class constant_t :vy./83W  
  { 2/FH9T;e".  
  const Tp t; ?anKSGfj  
public : jT q@@y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Nx4X1j?-n  
template < typename T > {_*$X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .(8eWc YK  
  { `_H^k !^  
  return t; g4>1> .s  
} DYvg^b  
} ; AA0zt N  
]$96#}7N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 834dsl+U  
下面就可以修改holder的operator=了 H!ISQ8{V  
.TWX,#  
template < typename T > @](\cT64i3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /2PsC*y  
  { HxH=~B1"P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ( -rw]=Qu  
} PyfOBse}r  
i#y3QCNqf^  
同时也要修改assignment的operator() )Y+?)=~  
)IP{yL8c  
template < typename T2 > cxQ8/0^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /!Kl  
现在代码看起来就很一致了。 5&*B2ZBzH  
tqo!WuZAj  
六. 问题2:链式操作 x2g P, p-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pu*vFwZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 nob^ I5?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j?n:"@!G/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5U/1Z{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r'ydjy  
]xIfgSq  
template < typename T > Tse Pdkk  
struct result_1 UPkD^D,  
  { gZr/Dfy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;hLne0|)}  
} ; /8` S}g+  
-f-2!1&<3h  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: a/wkc*}}/  
O$=)  
template < typename T > q:1_D>  
struct   ref sm>Hkci%  
  { R]Q4+  
typedef T & reference; d>Z{TFY  
} ; q(yw,]h]{  
template < typename T > \ns#l@B  
struct   ref < T &> \k|ZbCWg  
  { a,U =irBA  
typedef T & reference; ^Q?I8,4}  
} ; q_N8JQg  
h,V#V1>Hu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^m   
),-4\!7  
template < typename T > $[Fh|%\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }>:x  
  { ^J>jU`)CJ  
  return l(t) = r(t); w%1B_PyDg  
} ?~a M<rcZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 URW'*\Xjb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t p.qh]2c  
9k^;]jE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 D(&${Mnac  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <)]B$~(a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iw(\]tMt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >29eu^~nh  
最后的布局是: y)v'0q  
                Add $2^V#GWo  
              /   \ A]{8 =  
            Divide   5 V&_5q`L  
            /   \ nYuZg6K  
          _1     3 0rT-8iJp4P  
似乎一切都解决了?不。 P,O9On  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 F,e_`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 XQk9 U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q5[%B K  
~R)Km`t  
template < typename Right > 1C=}4^Pu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cJm!3X  
Right & rt) const CPGXwM=   
  { { >Y<!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EPr{1Z  
} 3;j?i<kM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xGqe )M>8?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /wCeeG,<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;=6 ++Oq  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :f^O!^N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 P7 E}^y`e  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? slHlfWHq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @}x)>tqD  
S]1+tj  
template < class Action > PF!Q2t5c3  
class picker : public Action C|W_j&S65  
  { .Kq>/6  
public : GA6Z{U{XS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Os8]iNvW\  
  // all the operator overloaded S53 [Ja  
} ; ,US~p_M!  
*s?&)][  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 S,3e|-&$  
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: X&M4 c5Li  
& HphE2 h  
template < typename Right > r em&F'x0V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "a`0s_F,^  
  { &N*S   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jL%-G  
} ED"5y  
.rG Rdb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [4Glt>Nj>  
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。 VuJth  
tJ.LPgfZ  
template < typename T >   struct picker_maker u;& `_=p  
  { x7Ly,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;b cy(Fp,\  
} ; U`<EpO{j|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u/ y`M]17  
  { U`:#+8h-}  
typedef picker < T > result; '/;#{("  
} ; A0O$B7ylQ  
qg:1  
下面总的结构就有了: s4MP!n?gB  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  vxr3|2`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 l%fnGe` _  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kZ`60X%wE  
至此链式操作完美实现。 _h@7>+vl~  
gl.P#7X  
bU2)pD!N  
七. 问题3 Gk799SDL  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &E {/s  
mN3%;$ND7  
template < typename T1, typename T2 > %Dsa ~{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gu*;z% b2  
  { &}:Hp9n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]4uIb+(S  
} i0p"q p  
}6C&N8 f  
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: ?h K+h.{  
\+Qx}bS{  
template < typename T1, typename T2 > OYG8%L  
struct result_2 Ha)w*1&w"  
  { S:rW}rJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kc~Z1  
} ;  `U(A 5  
<&l3bL  
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? D9#e2ex]  
这个差事就留给了holder自己。 f} } Bb8  
    KQ3)^J_Z  
8"8sI  
template < int Order > 2',t@<U  
class holder; kwGj 7'  
template <> vhWj_\m  
class holder < 1 > us`hR!_  
  { (X>r_4W$  
public : _i}6zxqw  
template < typename T > bhe|q`1,E  
  struct result_1 )_xM)mH  
  { Sm+Ek@Ax  
  typedef T & result; 3gv>AgG  
} ; Q9%N>h9  
template < typename T1, typename T2 > m]7yc>uDy  
  struct result_2 xOTm-Cm9L  
  { G_j` 6v)  
  typedef T1 & result; =B<g_9d4  
} ; bG.aV#$FIg  
template < typename T > C@]Z&H;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VCbnS191*  
  { gyI5;il~  
  return (T & )r; apGf@b  
} & r\z9!   
template < typename T1, typename T2 > %0:  (''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5"XcVH4g  
  { g%4|vA8  
  return (T1 & )r1; ;zSh9H  
} 1!vR 8.  
} ; _4%+TN6z  
] MUuz'<  
template <> BszkQ>#6  
class holder < 2 > H~||]_q|  
  { jw(v08u >  
public : _5.7HEw>/  
template < typename T > !n)2HDYhx,  
  struct result_1 hz\7Z+$L_  
  { ajkRL|^  
  typedef T & result; ~2rZL  
} ; lv$tp,+  
template < typename T1, typename T2 > T:na\y/{j  
  struct result_2 HlI*an  
  { bh uA,}  
  typedef T2 & result; 9O@ eJ$  
} ; sEhdkN}6  
template < typename T > QabF(}61  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -] J V  
  { %G\rL.H|  
  return (T & )r; 1{nXmtvr  
} j>?c]h{-  
template < typename T1, typename T2 > NsWyxcty  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qy@chN{eP  
  { x\x>_1oP  
  return (T2 & )r2; roW8 4x  
} u4#BD!W  
} ; Cd6^aFoK!  
Q> @0'y=s  
g-Z>1V  
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> >。 MlS<txFPS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *PZNZ{|m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FS`{3d2K +  
mj S)*@F  
return l(i, j) = r(i, j); =$Xdn'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mv<z%y?Oj  
hof ZpM  
  return ( int & )i; AP/5, M<  
  return ( int & )j; \f@PEiARG7  
最后执行i = j; 3x 'BMAA+  
可见,参数被正确的选择了。 ).-B@&Eu%  
,$W7Q  
k gWF@"_  
r-&4<=C/N  
}MXZ  
八. 中期总结 65s|gfu/  
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: y\r8_rBo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {gK i15t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 . (Q;EF`_U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ihf5`mk/$  
ykX}T6T  
p4HX83y{  
[S-NGip  
8Ay#6o  
3V LwMF?  
九. 简化 rK}*Uwut  
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。 _%z)Y=Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _@jl9<t=_  
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: ZDcv-6C)B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $*L@y m  
  +-*/&|^等 >Y)jt*vQ  
2. 返回引用。 B.Ic8'  
  =,各种复合赋值等 )bw^!w)  
3. 返回固定类型。 w*$nG$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 552c4h/T  
4. 原样返回。 )5Gzk&|  
  operator, 2syKYHV  
5. 返回解引用的类型。 $PHKI B(  
  operator*(单目) Lt|k}p@]  
6. 返回地址。 {C|#<}1  
  operator&(单目) zrD$loaW.'  
7. 下表访问返回类型。 BLuILE:$  
  operator[] Qh%7RGh_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uTBls8  
  operator<<和operator>> :$dGcX}  
6>SP5|GG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Y-gjX$qGo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <y(>z*T;  
>bEH&7+@_'  
template < typename Left > h,rGa\X~0  
struct value_return |Tf}8e  
  { `c(,_o a{  
template < typename T > n"(n*Hf7b  
  struct result_1 &}YB!6k h^  
  { X./8 PK?&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Uk6Y6mU V  
} ; @X\Sh>H  
S-Ryt>G  
template < typename T1, typename T2 > `-qSvjX  
  struct result_2 ,BOB &u  
  { M)V z9,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; it D%sKo  
} ; ( y'i{:B  
} ; /vD5C  
=@G#c5H*  
+2|X 7wA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rV[#4,}PF  
yL_-w/a  
下面我们来剥离functor中的operator()  &5O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s7D_fv4e  
M5: f^  
return l(t) op r(t) t A\N$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9kH~+  
return op l(t) ;!Ojb  
return op l(t1, t2) vXq=f:y4  
return l(t) op Xi4!7IOm o  
return l(t1, t2) op Haaungb"  
return l(t)[r(t)] R^f~aLl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j<R,}nmD3\  
%0Ulh6g;Dt  
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+[9) B)a?  
单目: return f(l(t), r(t)); .hSacd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jf$6{zO6j  
双目: return f(l(t)); xQk]a1  
return f(l(t1, t2)); !5? #^q  
下面就是f的实现,以operator/为例 jF Bq>  
agM.-MK  
struct meta_divide jt S+y)2  
  { (+>+@G~o  
template < typename T1, typename T2 > 67<zBw2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \-#~)LB]M  
  { $io-<Z#Q  
  return t1 / t2; (=QaAn,,R  
} {iYu x;(  
} ; b+OLmd  
gK-:t  
这个工作可以让宏来做: wkdd&Nw;  
9RE{,mos2v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !_?<-f(  
template < typename T1, typename T2 > \ p<Ah50!B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /A9Mv%zjk  
以后可以直接用 d?v#gW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l^u P?l"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 HsR#dp+s~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) prlB9,3|C  
k]qZOO}  
SR*%-JbA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9x;/q7  
zv@'x nY]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^n@iCr9  
class unary_op : public Rettype Zv7@  
  { R`76Ae`R8  
    Left l; q[M7)-  
public : [9BlP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \S=!la_T@m  
IywovN Tr  
template < typename T > >u*woNw(XM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hX`WVVoF  
      { \#LKsQa  
      return FuncType::execute(l(t)); Kp ~k!6x  
    } D8m?`^Zz  
#7lkj:j4  
    template < typename T1, typename T2 > qt^%jIv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 66p_d'U  
      { Q, #M 0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qc[[@=S%  
    } }td+F&l($V  
} ; 2O<S ig=  
2mu~hJ  
Mky$#SI11  
同样还可以申明一个binary_op Wn0r[h5t  
F|xXMpC.f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )tFFa*Z'  
class binary_op : public Rettype oxO}m7 ULH  
  { &U4]hawbOU  
    Left l; g?`D8  
Right r; j@GMZz<  
public : '3+S5p8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B susXW$  
3C_g)5 _:  
template < typename T > VZAdc*X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]3d&S5zU  
      { (g7nMrE$j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hXz"}X n  
    } 1 _5[5K^  
Wv=L_E_  
    template < typename T1, typename T2 > 7Mo O2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Q\yem  
      { Y] P}7GZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g:[&]o} :9  
    } HS(<wI  
} ; JiI(?I  
xZ;';}&pj  
e% 5!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 * +OAc `8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .*Hv^_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tCc}}2bC&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V{d"cs>9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dcHkb,HsO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]nfS vPb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6@l:(-(j2A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V 8n}"  
下面是修改过的unary_op c$e~O-OVD?  
b]|7{yMV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jU4Ir {f  
class unary_op kQ'G+Kw~F  
  { }DZkCzK  
Left l; D(h|r^5  
  %'g/4I  
public : w~Y#[GW  
2ZE4^j|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JBoo7a1  
IloHU6h'  
template < typename T > u[dI81`  
  struct result_1 q5HHMHB  
  { 0hNc#x6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2l\Oufer"  
} ; >Zr/U!W*?  
VFYJXR{  
template < typename T1, typename T2 > 0f-gQD  
  struct result_2 ,%,}[q?]d  
  { C}00S{nAZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~&yaIuW<  
} ; Eydk64 5:3  
ol:_2G2xQ  
template < typename T1, typename T2 > nZ%<2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WrG)&&d  
  {  MT&i5!Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q g%<>B&"  
} Zmp ^!|=X!  
RKBtwZx>f  
template < typename T > lq%s/l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^T<<F}@q  
  { 54'z"S:W  
  return OpClass::execute(lt(t)); FvvF4 ,e5  
} ;XTP^W!6f  
Z#Zk)  
} ; 1= <Qnmw  
rsc8lSjH  
c3Mql+@  
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 e{?~ m6  
好啦,现在才真正完美了。 ].Et&v  
现在在picker里面就可以这么添加了: M"V?fn'  
IB?5y~+h  
template < typename Right > _y8)jD"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "0]i4d1l  
  { R_ Z H+@O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2?m'Dy'JE  
} zx\?cF  
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。 >Vg<J~[g  
bx5X8D  
#PFf`7b,z  
\Hy~~Zh2  
eR;cl$  
十. bind yTmoEy. q  
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。 Dpof~o,f  
先来分析一下一段例子 .ipYZg'V  
km8[azB o  
lJ}lO,g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SFh6'v'1N@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7 bpV=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ymzlRs1^Ct  
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。 tTP"*Bb  
我们来写个简单的。 }t]CDa_n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W**a\[~$  
对于函数对象类的版本: ^S[Mg6J  
:;]6\/ky  
template < typename Func > b~cN#w #  
struct functor_trait (uRAK  
  { p5Y"W(5_  
typedef typename Func::result_type result_type; sH#UM(N  
} ; ]3C7guWz  
对于无参数函数的版本: +]Ydf^rF  
1'Kn:I  
template < typename Ret > ^TnBtIU-B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Joe k4t&0<  
  { dRt]9gIsx  
typedef Ret result_type; Eiwo== M  
} ; HP&+ 8  
对于单参数函数的版本: j@Z4(X L  
41,Mt  
template < typename Ret, typename V1 > ] S]F&B M|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n|3ENN  
  { @ Al\:  
typedef Ret result_type; !SEg4z  
} ; 2et7Vw  
对于双参数函数的版本: :SziQQ  
L)J0T Sh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {_l@ws  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a\aJw[d{  
  { \h?C G_|]  
typedef Ret result_type; KR%DpQ&{'  
} ; -AJe\ J 2  
等等。。。 5c! ~WckbJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9UZKL@KC  
pjWqI 6,  
template < typename Func > n<uF9N<   
struct func_return !z$.Jcr1  
  { CsJw;]dYI  
template < typename T > b_:]Y<{> f  
  struct result_1 C /\)-^  
  { Bc`jkO.q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tc.R(F96  
} ;  w:#yu  
V*2uW2\}  
template < typename T1, typename T2 > .B+R+2uY3  
  struct result_2 n0:'h}^  
  { B{PI&a9~s%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :]v%6i.  
} ; B#N(PvtE  
} ; @~qlSU&  
T'"aStt6  
Q &<:W4N*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yF0\$%H>$  
b*\K I  
template < typename Func, typename aPicker > s=h  
class binder_1 k^:)|Z  
  { 6*J`2U9Q  
Func fn; ? suNA  
aPicker pk; :GBWQXb G  
public : <,$(,RX  
n*D-01v YP  
template < typename T > u^8:/~8K  
  struct result_1 KuL2X@)}  
  { n,q+EZd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .DiH)  
} ; 4C\>JGZvq  
1JM EniB+9  
template < typename T1, typename T2 > a{v1[i\  
  struct result_2 rXPq'k'h#-  
  { 4 |9M8ocR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [p^N].K$  
} ; DK;p6_tT  
mtu/kd'(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]r8t^bqe  
~8L*N>Y  
template < typename T > rf^ Q%ds  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3z';Zwz &X  
  { v10p]=HmO  
  return fn(pk(t)); Y /$`vgqs  
} KE!aa&g  
template < typename T1, typename T2 > e=ZwhRP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QWz5iM  
  { $fES06%  
  return fn(pk(t1, t2)); =oQw?,eY  
} INtt0Cm9"  
} ; ?0 93'lA  
~b;l08 <  
= }0M^F  
一目了然不是么? 8s(?zK\  
最后实现bind feU]a5%XZ  
RP 'VEJ   
XHU&ix{Od  
template < typename Func, typename aPicker > -;9pZ'r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kzU;24"K  
  { '?7th>pC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DID&fj9m  
} >fHg1d2-  
3yg22y &l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;sJUTp5\h  
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。 ] AkHNgW  
>`L)E,=/  
十一. phoenix #vh1QV!Ho  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %{qJkjG  
uis;S)+  
for_each(v.begin(), v.end(), Xb +)@Y4h  
( 4bXAA9"  
do_ DwM4/m  
[ oEPO0O  
  cout << _1 <<   " , " vQf'lEFk  
] bU'{U0lM  
.while_( -- _1), u=^0n2ez  
cout << var( " \n " ) wXw pKm  
) KY'"Mg^!  
); gNk x]bm  
$mFsf)1]]?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: dv3+x\`9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L-ans2?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5<Mht6"H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lOp/kGmn+  
[P#^nyOh(  
2y; |6`  
template < typename Cond, typename Actor > 8\c= Un  
class do_while N}{CL(xi  
  { ^pz3L'4n  
Cond cd; u*_I7.}9  
Actor act; x" 21 Jh  
public : bm1+|gssn  
template < typename T > L8-  
  struct result_1 ]:TX> X!  
  { pAg;Rib  
  typedef int result_type; i(.c<e{v~  
} ; .&2pZ  
m(JFlO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xo{f"8}^  
rhFa rm4a  
template < typename T > U!m-{7s$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p '{ `Uvr  
  { $t5 0<1  
  do G3QB Rh{  
    { Q"c!%`\  
  act(t); -eAo3  
  } L^PZ\OC  
  while (cd(t)); q|m8G  
  return   0 ; 9R.IYnq  
} (?-5p;  
} ; wqo2iRql  
?QO)b9  
Re?sopg0r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 20gPx;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .K^'Q|?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @ [_I|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Db({k,P'Y  
下面就是产生这个functor的类: GEP YSp  
'N,3]Soi  
2L.UEAt  
template < typename Actor > Q6?+#}  
class do_while_actor g#FqjE|mx  
  { uF5d ]{Qt  
Actor act; 2^Gl;3  
public : G[u_Uu=>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nut;ohIh  
{(G@YG?  
template < typename Cond > %o< &O(Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ( _]{[dFr%  
} ; IBl}.o&]B#  
l/OG 79qq  
>j?5MIm03  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E*Vx^k$  
最后,是那个do_ YlOYgr^  
4@#1G*OO  
k1 >%wR  
class do_while_invoker Y5LESZWo  
  { l1`Zp9I  
public : OB3AZH$  
template < typename Actor > L.(T"`-i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aq"E@fb  
  { rBs7,h  
  return do_while_actor < Actor > (act); y5?T`ts,#  
} Cq1t[a  
} do_; t&SJ!>7_c  
uR)itmc?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'xZxX3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #l~ d  
最后来说说怎么处理break和continue _5M!ec  
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。 )?'sw5C  
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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