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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "LaNXZ9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &5(|a"5+G  
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, S N?jxQ  
Tl8S|Rg  
e1~C>  
z|+L>O-8  
  class filler o7/_a/  
  {  7 g  
public : m?;)C~[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o%M~Q<wf  
} ; baR{   
%+gze|J  
H",yVD  
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: 73Mh65  
r$k *:A$%  
o$d; Y2K  
F8_pwJUpf-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P%' bSx1  
"!E(= W?  
fR6ot#b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :Q+ rEjw+  
9VV  
MukPY2[Am  
Z>o;Yf[  
二. 战前分析 nLto=tNUO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >9+@oGe(E  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~K:#a$!%,  
b[GZ sXD-  
a=p3oh?%-O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pUwx`"DrR  
  /* --------------------------------------------- */ MA(\ r  
vector < int *> vp( 10 ); wA.YEI|CSj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4)JrOe&k  
/* --------------------------------------------- */ *N\U{)b\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zclt2?  
/* --------------------------------------------- */ jGR_EE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0u'2f`p*  
  /* --------------------------------------------- */ TQE3/IL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hS*3yCE"8  
/* --------------------------------------------- */ zoC/Hm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >AN`L`%2  
yHr/i) c  
/  DeI s  
Ln[R}qD  
看了之后,我们可以思考一些问题: SQ>.P  
1._1, _2是什么? *Z|!%C  
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。 #OJ^[Zi<  
2._1 = 1是在做什么? S$BwOx3QF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2~R"3c+^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z(/jQ=ozQ  
vB/MnEKR  
ua`2 & ;T=  
三. 动工 ouVR[w>V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kn+`2-0  
^uIZs}=+  
wbd>By(T1  
{-Yp~HQF  
template < typename T > O:xRUjpL  
class assignment HxU.kcf  
  { q6H90Zb  
T value; !rTh+F*  
public : aWOApXJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} JaG<.ki  
template < typename T2 > (cNT ud$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Wf0ui1@  
} ; @L{HT8utK3  
+;:i,`Lmg  
Q&`$:h.~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LtejLCf/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "F"G(ba^  
!?O:%QG  
z[z'.{;D  
p*#SSR9<  
  class holder Wj.)wr!  
  { =]-!  
public : D~NH 4B  
template < typename T > dfc-#I p?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FEU$D\1y  
  { W`6nMFg  
  return assignment < T > (t); VIAj]Ul  
} (zk'i13#6  
} ;  EvTdwX.H  
e/#4)@]  
1i bQ'bZ  
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: WQiEQ>6(t(  
.LnXKRd{  
  static holder _1; dE/Vl/:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qs#v/r  
'(^p$=3|@D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _V-@95fK  
而不用手动写一个函数对象。 ;[g v-H  
+Nc|cj  
Gxm+5q  
|],{kUIXO  
四. 问题分析 ""CJlqU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 t!D=oBCro  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 fm&l 0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [#3:CDT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HmbTV(lC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .Zf#L'Rf  
8N ci1o  
五. 问题1:一致性 U NQup;#h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9XobTi3+'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?D57HCd`n  
\m5:~,p=  
struct holder 4\Y=*X  
  { [RC|W%<Z>  
  // W%0-SR  
  template < typename T > '~liDz*O   
T &   operator ()( const T & r) const vQu) uml  
  { .7~Kfm@2  
  return (T & )r; JXUO?9  
} hl6al:Y  
} ; C:EF(/>+-  
I?bL4u$\  
这样的话assignment也必须相应改动: %b@>riR(y  
LO# {   
template < typename Left, typename Right > -aKk#fd  
class assignment mUcHsCszH  
  { L?Wl#wP\;*  
Left l; -s:JD J*  
Right r; sDJ5'ul  
public : 6<rc]T'|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "i_tO+  
template < typename T2 > sE>'~ +1_O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d@8_?G}  
} ; 05|t  
//H+S q66  
同时,holder的operator=也需要改动: _or$^.='  
-?LSw  
template < typename T > _I5p 7X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ' nf"u  
  { >a_K:O|AJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <C${1FO7If  
} ?G!^ |^S*  
nez5z:7F  
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。 z0g$+bhy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bgYM  
^Ud`2 OW;2  
return l(rhs) = r; tet  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "TN}=^A\F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2R<1  ^  
Pvbw>k;  
template < typename Tp > RoJ&dK  
class constant_t *$^M E  
  { nU`vj`K   
  const Tp t;  "thfd"-  
public :  ^B1vvb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {nj\dU  
template < typename T > 8 hWQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;qG a|`#j  
  { LoBKR c2t  
  return t; JhB{aW>  
} M&Ycw XV:Z  
} ; q'  _  
|mMW"(~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tkNuM0  
下面就可以修改holder的operator=了 ':.d,x)  
LjxTRtB_  
template < typename T > F\,3z7s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z^Oiwzo  
  { Z [68ji]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jUBlIVl]  
} J )@x:,o  
~POe0!}  
同时也要修改assignment的operator() %pTbJaM\U  
4I{|M,+  
template < typename T2 > Eq'{uV:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QD\S E  
现在代码看起来就很一致了。 RsTpjY*Xb  
.z+QyNc:  
六. 问题2:链式操作 )I!l:!Ij*D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -#)xe W.d  
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。 n-H0cm  
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。 fFSW\4JD=  
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。 U$0#j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct __3Cjo^6&  
Z)6bqU<LQE  
template < typename T > $Fd9iJ!k  
struct result_1   ;h  
  { .bL{fBTT~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I"<~!krt%  
} ; ps<JKHC/c  
|mmIu_  
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: $XT&8%|*7  
/V&$SRdL*  
template < typename T > -qx Z3   
struct   ref Kj-:'jzW  
  { ijyj}gpWha  
typedef T & reference; nSd?P'PFg  
} ; X)~JX}-L  
template < typename T > I:mJWe  
struct   ref < T &> F_V~UX1D  
  { /xf %Rp4}  
typedef T & reference; _NqEhf:8  
} ; "%>/rh2Iq  
YW/YeID  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3f M  
N15{7 ,   
template < typename T > 1s!hl{n<~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H6'xXS  
  { 3R4-MK  
  return l(t) = r(t); wXNFL9F8  
} W P.6ea7k  
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。 4(B,aU>y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2psI\7UjA]  
m$[ \(Z(/  
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 u!{P{C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B;7L:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #C !8a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #kma)_X  
最后的布局是: m"+9[d_u  
                Add xx9qi^  
              /   \ tLV9b %i(  
            Divide   5 yt_?4Hc"  
            /   \ o{zo-:>Jp  
          _1     3 {I(Euk>lR  
似乎一切都解决了?不。 K6|*-Wo.  
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。 'lIT7MK  
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。 hiP^*5h  
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: -V4@BKI8  
o*r\&!NIw  
template < typename Right > v?d~H`L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JNX7]j\  
Right & rt) const "v ^Q !  
  { 8 kd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (h`||48d  
} gX6'!}G8]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m_(+-G  
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。 WW==  
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。 =xa`)#4(  
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。 \[Rh\v&  
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。 cB?HMLbG>  
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? >@y5R^B`  
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: >`s2s@Mx  
A")B<BK  
template < class Action > p^~lQ8t  
class picker : public Action !:e}d+F  
  { +J+]P\:  
public : X}Fc0Oo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tlvLbP*r  
  // all the operator overloaded r6MQ|@  
} ; M@{GT/`Pf  
X "1q$xwc  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }$iH 3#E8  
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: Ibpk\a?A{  
>Qt#6X|  
template < typename Right > mC J/gWDY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =_Qt&B)  
  { - n11L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n%Nf\z  
} a.c2ScXG  
]6$NU [  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r=qb[4HiV  
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。 yuKfhg7  
R.> /%o  
template < typename T >   struct picker_maker "t4~xs`~X  
  { ::adT=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2eb :(D7Cq  
} ; $Ce`(/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d!w32Y,.  
  { #i:p,5~")  
typedef picker < T > result; M,cI0i  
} ; \? MuORg  
eFZ`0V0  
下面总的结构就有了: d \0K 3=h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _!w# {5~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Ak>RLD25_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =X-$k k  
至此链式操作完美实现。 0~n= |3*P  
CBi V':;  
Ig5J_Z^]b  
七. 问题3 }5DyNfZ]+0  
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。 (Rs<'1+>  
\<;/)!Nmw  
template < typename T1, typename T2 > O^sgUT1O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }t"!I\C  
  { p3sz32RX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0jj }jw  
} Hhfqb"2on  
80:na7$)#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [f- #pew  
Cn+TcdHX  
template < typename T1, typename T2 > c;(}Ih(#  
struct result_2 8kO|t!?:U  
  { .Jou09+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \N/T^,  
} ; PT>,:zY  
#pOW2 Uj8\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Sy8o/-  
这个差事就留给了holder自己。 !~>u\h  
    :Wb+&|dU  
S }fIZ1  
template < int Order > 6=|Q>[K  
class holder; M{hA`  
template <> '4N[bRCn  
class holder < 1 > !cWKY \lpv  
  { PJkEBdM.  
public : o7hjx hmC  
template < typename T > ))306*X\  
  struct result_1 o.y4&bC14;  
  { F+c*v#T  
  typedef T & result;  ) VJ|  
} ; &w LI:x5  
template < typename T1, typename T2 > s_E iA _  
  struct result_2 {^$rmwN  
  { {?eD7xL:-  
  typedef T1 & result; `q4\w[0+p  
} ; _gw~A {O  
template < typename T > _(oJ8h(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :) mV-(+o  
  { ?4gYUEM#  
  return (T & )r; ~~wz05oRG  
} Z(.p=Wg  
template < typename T1, typename T2 > l|5ss{llR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *3. ]  
  { FDpNM\SR1l  
  return (T1 & )r1; DAc jx:~  
} /z5j.TMs  
} ; qRB&R$  
Wp T.25  
template <> syBYH5  
class holder < 2 > o2F6K*u}  
  { coU`2n/  
public : zXp{9P\c  
template < typename T > LH0\SmhU  
  struct result_1 ` YIpZ rB  
  { 1.jW^sM  
  typedef T & result; [R& P.E7w'  
} ; rS6iZp,  
template < typename T1, typename T2 > MhJq~G p  
  struct result_2 1xcx2L+R  
  { E~{-RZNK  
  typedef T2 & result; /:C"n|P7Z  
} ; }2JSa8  
template < typename T > "&v?>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I,t 0X)  
  { GRlA 9Q  
  return (T & )r; &ec_jxF  
} zBqr15  
template < typename T1, typename T2 > 3$WK%"%T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N=:yl/M  
  { !"p,9  
  return (T2 & )r2; @Q TG  
} Z#^2F8,]  
} ; TC J\@|yw  
.6  
,!bOzth2>K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iTxn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IKAF%0[R|j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D`,@EW].  
C^l) n!fq  
return l(i, j) = r(i, j); evtn/.kDR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O`rrg~6#  
+h*&r ~T  
  return ( int & )i; RC\TPG/8!  
  return ( int & )j; M!mTNIj8~  
最后执行i = j; A\k-OP]  
可见,参数被正确的选择了。 lzl4pnj  
ITq+Hk R  
Auv/w}zrr  
?Cmb3pX^\  
!)_5z<  
八. 中期总结 }RW4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: BOfO$J}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YHCXVu<.b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y 0M&Bh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %xWmzdn  
.{)b^gE  
Z&J417buk  
yTbBYx9Bi  
RwT.B+Onuy  
d|DIq T~{W  
九. 简化 ZYu^Q6 b3  
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。 0~BQ8O=+mn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zB 7wGl9  
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: :tR%y"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H$\?D+xlf  
  +-*/&|^等 hoSk  
2. 返回引用。 s7T=/SC54  
  =,各种复合赋值等 28Q`O$=v  
3. 返回固定类型。 4#4kfGoT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OM2|c}]ZQ  
4. 原样返回。 uyAhN  
  operator, c S{l2}E  
5. 返回解引用的类型。 iHQFieZ.E  
  operator*(单目) I%{U~  
6. 返回地址。 KAEf4/  
  operator&(单目) :GGsQ n  
7. 下表访问返回类型。 K\n %&w  
  operator[] $m{\<A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Wpj.G  
  operator<<和operator>> nc@ul')  
x-Xb4?{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6^|bKoN/ f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `qs'={YtU  
F)v+.5T1  
template < typename Left > ;|9VPv/  
struct value_return o)1wF X  
  { lywcT! <  
template < typename T > 1\zI#"b ^  
  struct result_1 Zj`eR\7~  
  { TX;OA"3=\-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %'^m6^g;  
} ; 5)&e2V',y  
vP&*(WfO)  
template < typename T1, typename T2 > t"RgEH@  
  struct result_2 X2sK<Qluql  
  { zA( 2+e 7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; APK@Oq  
} ; r+$ 0u~^  
} ; etGquW.  
?V*>4A  
LnR3C:NO k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +wT,dUin_<  
7 yF#G9,  
下面我们来剥离functor中的operator() EEaKT`/d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /R@(yT=t  
<|.S~HLTQ  
return l(t) op r(t) @LwhQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y^3tk}yru  
return op l(t) X3 a:*1N  
return op l(t1, t2) b/ZX}<s(1=  
return l(t) op S7N54X2JwL  
return l(t1, t2) op @,zBZNX y  
return l(t)[r(t)] $o]suF;3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EXb{/4  
%y8w9aGt  
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: Td8'z'  
单目: return f(l(t), r(t)); t(}&<<1Bz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S5bk<8aPP  
双目: return f(l(t)); KHF5Nt  
return f(l(t1, t2)); <<n8P5pXt  
下面就是f的实现,以operator/为例 F!aYK2  
HJ_xg6.x  
struct meta_divide ?A2EuvQH]  
  { a.w,@!7  
template < typename T1, typename T2 > %NxNZe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -Ca.:zX  
  { d@#=cvW  
  return t1 / t2; 5'oWd e  
} #9 } Oqm  
} ; EHo"y.ODg  
M c@p~5!M  
这个工作可以让宏来做: -4GSGR'L&y  
|,}QhR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eZ  ]6 Q  
template < typename T1, typename T2 > \ 6p1TI1(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >E)UmO{S  
以后可以直接用 I<[(hPQUf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qn4Dm ^  
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 B=n]N+  
(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。。。) 14zo0ANM  
fI}-?@  
r2U2pAy#  
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 ?:H9xJ_^  
sH+]lTSX6{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .:<c[EJ b  
class unary_op : public Rettype dcXtT3,kpX  
  { i37W^9 R  
    Left l; !pDS*{)E  
public : +cj NA2@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u&pLF%'EQ  
pRt )B`#  
template < typename T > gvwR16N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @^;\(If2  
      { uOougSBV,  
      return FuncType::execute(l(t)); 45ct*w  
    } 1X#`NUJ?2  
w8@MUz}/#  
    template < typename T1, typename T2 > XtQ3$0{*%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uiiA)j*!  
      { @&h<jM{D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fnB-?8K<  
    } Uhg[#TUK  
} ; %e1<N8E4  
4H\O&pSS  
*NXwllrci  
同样还可以申明一个binary_op ;#f%vs>Y7i  
#*Mk@XrV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y{jv-&!xB  
class binary_op : public Rettype )03.6 Pvs  
  { +S3'ms  
    Left l; %81tVhg  
Right r; `_<AZ{&&  
public : CQv [Od  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -R&h?ec  
b_wb!_  
template < typename T > %lV>Nc|iz=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .h7b 4J  
      { BE3~f6 `  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CTPn'P=\C  
    } );,#H`'  
y`(z_5ClT  
    template < typename T1, typename T2 > *w@>zkBl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E]ZM`bex&  
      { G&3j/5V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4["}U1sG  
    } `w~ 9/sty  
} ; -3w? y  
AY! zXJ_$  
=}Cb?C[;  
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 wv?`3:co  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TFM}P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "KFCA9u-  
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。 <@zOdW|{:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Gjv'$O2_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \Dt0 } ?;k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *b.>pY?2|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,eZ'pxt  
下面是修改过的unary_op 6qH o$#iT  
h\.UUC&<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wx57dm+  
class unary_op BwL: B\  
  { 071w o7  
Left l; FPcgQ v;p  
  PE4{;|a }  
public : C?E;sRr0  
@${!C\([1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @j^qT-0M  
;9prsvf  
template < typename T > | C2k(  
  struct result_1 xt3IR0  
  { BJ&>'rc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `NGCUGQ_7  
} ; b LxV  
wS:323 !l$  
template < typename T1, typename T2 > <'gCIIa2  
  struct result_2 sL!6-[N  
  { wef QmRK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1p{\jCi, 2  
} ; ^&cI+xZ2Y  
mBnC]$<R  
template < typename T1, typename T2 > uF< F4m;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @V<tg"(c  
  { NghQ#c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2+Fq'!  
} 8, WQ}cC  
}Y-f+qX*  
template < typename T > wuh$=fya  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fa>Y]Y0r  
  { @c{Z?>dUc#  
  return OpClass::execute(lt(t)); 31bKgU{  
} "@Te!.~A.  
6aj)Fe'2  
} ; #G]s.by('  
O:u^jcXA  
:jUd?(  
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 {yfG_J  
好啦,现在才真正完美了。 kvo741RO6  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3z5,4ps  
/,B"H@ J  
template < typename Right > 0dnm/'L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const no;Yu  
  { 9|OQHy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^:DlrI$  
} P}aJvFlmP  
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。 T!/$ @]%\7  
.j;My%)?p  
us5`?XeX]  
O'!k$iJNb  
al" 1T-  
十. bind 2o/AH \=2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t#<q O6&B  
先来分析一下一段例子 @YT=-  
-@i2]o  
X?1 :Z|pJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x9@%L{*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m&; t;&#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >~ne(n4qy  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j)J4[j  
我们来写个简单的。 "e(OO/EZS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ss-Be  
对于函数对象类的版本: Q[g%((DL  
@gTpiV2  
template < typename Func > ,Q}/#/  
struct functor_trait 7OW;o mT`  
  { N;ssO,  
typedef typename Func::result_type result_type; X|8Y z3:o  
} ; Kj'm<]u  
对于无参数函数的版本: Rfgc^3:j  
VJ1si0vWtq  
template < typename Ret > VS 8|lgQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &5zUk++  
  { i 5-V$Qh  
typedef Ret result_type; gA.G:1v  
} ; W_kJb  
对于单参数函数的版本: YDDwvk H  
;rk}\M$+  
template < typename Ret, typename V1 > /'ybl^Km  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (*hA0&n  
  { Jk(b=j  
typedef Ret result_type; 5 bMVDw/  
} ; 6,oi(RAf  
对于双参数函数的版本: a2x2N_\=/D  
mu:Q2t^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hbN*_[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nY(jN D  
  { '6K WobXm  
typedef Ret result_type; na/t=<{  
} ; -h.' ]^I  
等等。。。 a0AIq44  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0w(<pNA  
 ~LkReQI  
template < typename Func > r^Gl~sX  
struct func_return lW7kBCsz#  
  { }3N8EmS  
template < typename T > GO`X KE  
  struct result_1 #%+IU  
  { {Y\hr+A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LfF<wDvXf  
} ; Lmj?V1% V  
N}s[0s  
template < typename T1, typename T2 > NUm3E4  
  struct result_2 BHU(Hd  
  { KnU"49  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EmY8AN(*  
} ; jixU9]  
} ; fzSZ>I0R  
I ][8[UZ  
4W^0K|fq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +IJpqFH  
/&ph-4\i  
template < typename Func, typename aPicker > A$|> Jt  
class binder_1 @NX^__ sa  
  { U:8^>_  
Func fn; 6G1Z"9<2*  
aPicker pk; @dcW0WQ\  
public : qf7.Sh  
C'mmo&Pd  
template < typename T > s-k-|4  
  struct result_1 eW\_9E)cY  
  { ir/2/ E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~\XB'  
} ; d9sgk3K  
WhK?>u  
template < typename T1, typename T2 > -?@ $`{-K  
  struct result_2 3)GXu>) t  
  { u}#rS%SF*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p>R F4  
} ; '8%aq8  
`DJIY_{-2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OE:t!66  
0aGfz=V&  
template < typename T > vy-{BH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J-u,6c  
  { S%Ja:0=}?  
  return fn(pk(t)); ^hbh|Du  
}  )?4m}  
template < typename T1, typename T2 > '}XW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }KZ/>Z;^  
  { b6Ntt Y!3  
  return fn(pk(t1, t2)); 8N|*n"`}  
} u,oxUySeG  
} ; `cZG&R  
SxQ|1:i%  
R[#5E|` `9  
一目了然不是么? \ iP[iE=  
最后实现bind zBc7bbK  
iY( hGlV  
G+5G,|}  
template < typename Func, typename aPicker > P.[>x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {uckYx-A  
  { # &M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nP0} vX)<  
} w7%N=hL1   
s/A]&! `  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q/0}AQO  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8uCd|dJ  
L8Z?B\  
十一. phoenix ;1eu8N8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -"a])- j  
Y}|78|q*  
for_each(v.begin(), v.end(), )8iDjNM<  
( iJsw:Nc  
do_ R>Zn$%j\  
[ 4.VEE~sH$  
  cout << _1 <<   " , " a(}jn|  
] 8q0f#/`v  
.while_( -- _1), I>P</TE7  
cout << var( " \n " ) &[3!Lk`.0  
) EA8(_}  
); Ye )(9  
mexI }  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: h]'fX  
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 t+?\4+!<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o-x_[I|@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X;}_[ =-  
+)7NWR\  
{0QA+[Yd&!  
template < typename Cond, typename Actor > WG^D$L:  
class do_while Rx'7tff%I  
  { O050Q5zy  
Cond cd; K1eoZ8=!  
Actor act; ^_<pc|1  
public : />n0&~k[h  
template < typename T > 3K#e]zoI  
  struct result_1 6 a$%  
  { tB1Qr**  
  typedef int result_type; ? 8~$du$  
} ; Um9=<*p  
Gn_v}31d%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -''vxt?7H&  
,2?C^gxt  
template < typename T > [hFyu|I !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z:n33xh=<  
  { =,?@p{g}  
  do ZW\h,8%  
    { |kVxrq  
  act(t); tPp }/a%D  
  } +osY iP5  
  while (cd(t)); 1 9)78kV{  
  return   0 ; Q!|71{5U  
} ,p 'M@[  
} ; S"_vD<q  
1}'Jbj"/  
QeQbO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X5<L  
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。 bqLv81V  
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。 :m+:%keK  
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。 W``e6RX-  
下面就是产生这个functor的类: LLU>c]a  
d3 N %V.w  
5aWKyXBIx  
template < typename Actor > z&- `<uV~  
class do_while_actor h?CNChRJs  
  { t8^*s<O  
Actor act; 0\ gE^=o[  
public : w$t2Hd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f,?7,?x  
DSnsi@Mi  
template < typename Cond > s ^}V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1yKf=LZ^  
} ;  x'  
I~mw\K{.3M  
[hiOFmMJZ-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XM_S"  
最后,是那个do_ h2tzv~  
\zoJr)  
iu:e>r  
class do_while_invoker }- +;{u  
  { VSSiuo'5w  
public : ;j52a8uE'}  
template < typename Actor > p4el9O&-tV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i?|SC=  
  { fmSA.z  
  return do_while_actor < Actor > (act); \ tQi7yj4  
} Ep'C FNbtW  
} do_; xt-;7  
B$lbp03z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u(lq9; ;Th  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。   () SG  
最后来说说怎么处理break和continue MQ,2v. vZ.  
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。 wDSU~\  
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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