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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Uop`)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EYD24  
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, 1rLK1X  
Q^k\q  
;bhD:$NB X  
zIT)Hs5  
  class filler g`9`/  
  { ev"f@y9Do  
public : Z_.xglq{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |b'}.(/3i  
} ; rZSD)I  
0c6Ea>S[  
U1^3 &N8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !5XH.DYq!  
M!)~h<YL  
#M~6A^)  
Hru~Y}V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wX Kg^%t\  
k ^(RSu<  
d$T856  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B9h'}460H  
2{;~Bg d  
0hr4}FL8  
dn}'B%  
二. 战前分析 VkJBqRzBOa  
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。 ;5PBZ<w  
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 sf5F$  
~,O&A B  
cy @",z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %-J} m  
  /* --------------------------------------------- */ ;:A/WU.^  
vector < int *> vp( 10 ); 3s B9t X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .TpM3b#r  
/* --------------------------------------------- */ /=IBK`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &~{0@/  
/* --------------------------------------------- */ IJ E{JH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yYN_]& ag  
  /* --------------------------------------------- */ _k O<|ev  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \;bDDTM  
/* --------------------------------------------- */ 8qF OO3c\V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *1c1XN<7  
e61e|hoX\  
'?)<e^  
]7DS>%m Y(  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yx"un4  
1._1, _2是什么? ]b'" l  
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。 gO%o A} !i  
2._1 = 1是在做什么? p|9Eue3j2  
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。 %s* F~E  
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。 .6HHUy  
$3)Z>p   
e.VR9O]G  
三. 动工 q:ah%x[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s)9d\{  
O~DdMW  
}>$3B5}  
sX[k}=HCK  
template < typename T > u%b.#!  
class assignment PSREQK@}E  
  { -?vII~a9y  
T value; Bm4fdf#A]  
public :  SodYb  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ow2tfylV  
template < typename T2 > 'Hv=\p4$1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } teX)!N [  
} ; wzf%~ats  
L<W2a(  
n =qu?xu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iOXsj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hZwJ@ Vm#  
%Rm`+  
>e M> Y@8=  
A3eus  
  class holder b`& :`  
  { &3CC |  
public : 6BH P#B2j  
template < typename T > @5tGI U;1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %Fp 1c K  
  { p,K!'\  
  return assignment < T > (t); JDP/vNq  
} D/&nEMp6  
} ; T0v{qQ  
G7SmlFn?  
;GV~MH-F  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: QA=mD^A  
GD@|X wK){  
  static holder _1; RG e2N |  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,%d?gi"&  
fV o7wp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bvF-F$n%F  
而不用手动写一个函数对象。 u#)ARCx,w  
6Ij'z9nJw  
AR3v,eOs  
9^g?/8  
四. 问题分析 I4(z'C  
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。 2F#DJN#  
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。  1 .Nfl@]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >SHP,><H/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X[J?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bwyj[:6l  
z$Z{ LR  
五. 问题1:一致性 \'.|7{Xu  
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?| s6(bTO.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p5`={'>-  
AQjf\i  
struct holder TxP8&!d  
  { _"h1#E  
  // ICD; a  
  template < typename T > $SfYO!n7Q  
T &   operator ()( const T & r) const /pQUu(~h_  
  { ,d@FO|G#pt  
  return (T & )r; VI k]`)#  
} H>Q X?>j  
} ; b*TQKYT  
`h='FJ/!  
这样的话assignment也必须相应改动: ;.{J>Q/U,  
j]'ybpMT"  
template < typename Left, typename Right > l]~mB~  
class assignment 71G\b|5  
  { fb?YDM  
Left l; >)6k)$x%%  
Right r; su0q 2.  
public : JmF:8Q3H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]/[$3rPwZ  
template < typename T2 > IN?6~O p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~nRbb;M  
} ; i;fU],aK!  
E~ +g6YlT  
同时,holder的operator=也需要改动: ub9,Wd"^  
T;sF@?  
template < typename T > :=?od 0]W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9s&dN  
  { MeDlsO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CPci 'SO  
} Mn TqWC90  
;( [^+_/  
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。 tvcM< e20  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D]?yGI_  
F*p@hl  
return l(rhs) = r; V6kJoSyde  
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。 *]*0uo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xq%ijo  
"@UyUL  
template < typename Tp > Dd'J"|jF38  
class constant_t pcNpr`  
  { >l^[73,]L  
  const Tp t; z-JYzxL9  
public : "L+NN|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J[al4e^  
template < typename T > #L+ZHs~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "{x+ \Z\  
  { 1s-=zs  
  return t; "Bl6 ) qw  
} =3|5=ZU034  
} ; ?U3~rro!  
]iry'eljy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <lP5}F87  
下面就可以修改holder的operator=了 >!PCEw<i  
p%-;hL!  
template < typename T > g3TqTs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uJU;C.LX  
  { TJUYd9O4[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PQXCT|iJ  
} an)Z.x  
Zp+orc7  
同时也要修改assignment的operator() Cuc+9  
7_`_iymR  
template < typename T2 > juEH$7N !  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lyw)4;wt\  
现在代码看起来就很一致了。 gg@Ew4L&  
s&M#]8x;x  
六. 问题2:链式操作 r#(*x 2~,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iQvqifDmh  
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。 M3s:B& /  
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。 ,U.|+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。 <~  ?LU^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4F,RlKHBl  
c/}-pZn<  
template < typename T > nU/x,W[}  
struct result_1 |?\2F   
  { XGAR8=tic  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uQ3W =  
} ; Ygc.0VKMR  
8Ud.}< Zi  
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: Q1RUmIe_&  
KouIzWf.  
template < typename T > <G#Q f|&  
struct   ref nG7E j#1  
  { <x1,4a~  
typedef T & reference; #YK=e&da  
} ; Rts.jm>[  
template < typename T > I @ D<rjR  
struct   ref < T &> Qn \=P*j  
  { Z9 zsvg  
typedef T & reference; &:#"APX  
} ; )JOo|pr-K  
C,$7fW{?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xG|lmYt76  
gW^0A)5  
template < typename T > OySn[4`(i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e?<$H\  
  { TE-(Zil\  
  return l(t) = r(t); ;RS^^vDm  
} f<v Z4 IU  
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。 / gP"X1.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m0]Lc{  
9,$ n 6t;  
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 y-_IMu.J`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4YA1~7R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !-tVt D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K}QZdN']  
最后的布局是: @gi / 1cq  
                Add E+P-)bRa  
              /   \ QLb!e"C  
            Divide   5 95*=& d  
            /   \ 7upN:7D-  
          _1     3 `FByME  
似乎一切都解决了?不。 bf/z T0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Xbc:Vr  
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。 ;M5]XCP k  
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: P]H4!}M  
vY]7oX+  
template < typename Right > C:RA(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \iAs  
Right & rt) const :U6Q==B$_  
  { 8>'vzc/* >  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7*@BCu6  
} V-lp';bD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yK w.69.  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `Gh#2 U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,p6o "-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^`fqK4<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G],W{<Pe  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |t_SN,)dd  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q\aC:68  
),Igu  
template < class Action > AizLzR$OG  
class picker : public Action JxlZ,FF$@  
  { lz(}N7SLa  
public : nw=:+?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |\N))K-2D  
  // all the operator overloaded du&9mOrr  
} ; 6,(S}x YDZ  
lGX8kAv?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 K*N8Vpz(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [q~3$mjQ  
3PEW0b*]Pf  
template < typename Right > "BvDLe':  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  5 c1{[  
  { 8YO` TgW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +[Q`I*C  
} ML7qrc;Rx  
K&up1nZ@(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h%!,|[|  
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。 -Hg,:re2  
gCM(h[7A  
template < typename T >   struct picker_maker YRU#/TP  
  { _s+_M+@et  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x n}HB  
} ; 3H`ES_JL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J:0`*7  
  { U8 n=Ro  
typedef picker < T > result; 9.Yn]O  
} ; .>^U mM  
0f"la=6  
下面总的结构就有了: >(a[b@[K  
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。 1Wz5Iv#Ez  
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。 **F-#",  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I1W~;2cK  
至此链式操作完美实现。 <Gz*2i  
NQ,2pM<*-  
F`57;)F  
七. 问题3 >H,PST  
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。 p&ZLd`[  
*zWf8X  
template < typename T1, typename T2 > j4E`O%@^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0y_c^x  
  { x_#'6H\1ga  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bOK0^$k  
} +6f[<^K#  
z}2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: CwsC)]{/o  
ig4mj47wJ  
template < typename T1, typename T2 > /086qB|  
struct result_2 yVH>Q-{  
  { ;D}E/' =  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lA,*]Mr~  
} ; RNb"O{3  
I1!m;5-c9k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HQV#8G#B  
这个差事就留给了holder自己。 E*8).'S%k  
    4?l:.\fB:  
;%4N@Z  
template < int Order > c)zwyBz  
class holder; Z)G@ahO Q  
template <> JvM:xy9  
class holder < 1 > E 7"`D\*  
  { "^5%g%  
public : :tX,`G  
template < typename T > idNg&'   
  struct result_1 Ui }%T]  
  { R9InUX"k  
  typedef T & result; ?$%2\"wX~7  
} ; E~1"Nh  
template < typename T1, typename T2 > cB}6{c$_sW  
  struct result_2 H`NT`BE  
  { 6='x}Qb\H  
  typedef T1 & result; #)( D_*  
} ; \(ju0qFqH  
template < typename T > 9^^:Y3j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Il$Jj-)  
  { 8Oo16LPD  
  return (T & )r; nH|7XY9"  
} g UA_&_  
template < typename T1, typename T2 > !k8j8v&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M[?0 ^ FBx  
  { "sUmke-#  
  return (T1 & )r1; y\<\P8X  
} Og(|bs!6  
} ; U$j?2|v-x  
B#[.c$  
template <> B S+=*3J  
class holder < 2 > "ac$S9@~  
  { @fI 2ZWN|  
public : QP!0I01  
template < typename T > E,7b=t  
  struct result_1 cGS7s 8U  
  { zN,2 (v"  
  typedef T & result; SsQg8d  
} ; `h$^=84  
template < typename T1, typename T2 > l6< bV#_qe  
  struct result_2 h|[oQ8)  
  { @tPptB  
  typedef T2 & result; d8M8O3  
} ; oVeC@[U  
template < typename T > 6|]e}I@<2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WXCZ }l  
  { | gP%8nh'C  
  return (T & )r; +%LR1+/%b  
} G*rlU  
template < typename T1, typename T2 > 1g_Dkv|D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~3qt<"  
  { #>O>=#Q  
  return (T2 & )r2; &\AW} xp  
} ZUaqv  
} ; OsNJ;B  
%lSjC%Z'd  
f}VIkx]X"  
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> >。 a,KqTQB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b1-'q^M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0v'!(&m  
wZKEUJpQ  
return l(i, j) = r(i, j); 8U7X/L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qBqh>Wo  
gR@,"6b3  
  return ( int & )i; yPVK>em5  
  return ( int & )j; #]lK!:  
最后执行i = j; ]% I|C++0  
可见,参数被正确的选择了。 t(=Z@9)]4F  
lIgAc!q(  
eX <@qa4<  
oE'Flc.  
D:Fi/JY~  
八. 中期总结 "UTAh6[3oD  
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: Fle pM*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jn)DZv8?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6G]hs gro  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c^`(5}39v  
w4j,t  
NLF6O9  
 g\=e86  
PR~9*#"v..  
s)j3+@:#  
九. 简化 E  *{_=pX  
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。 pEX|zee  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ><"0GPxrx  
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: J|:Zs1.<d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {Q AV  
  +-*/&|^等 ^6FU]  
2. 返回引用。 wUcp_)aE|  
  =,各种复合赋值等 F]6$4o[  
3. 返回固定类型。 y rmi:=N(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n+:}p D  
4. 原样返回。 .0iHI3i^  
  operator, b]Z>P{ j  
5. 返回解引用的类型。 ^4[|&E:  
  operator*(单目) v7G&`4~  
6. 返回地址。 2*}qQ0J  
  operator&(单目) lbiMB~rwI  
7. 下表访问返回类型。 y(*#0fJrTV  
  operator[] fQ_(2+ FM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dIOi P\^  
  operator<<和operator>> n0tVAH'>  
+z?SKc  
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。 H:_R[u4r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c,_??8  
GNab\M.  
template < typename Left > IJv+si:k  
struct value_return >!%F$$  
  { 2~RG\JWTA  
template < typename T > .Fm@OQr  
  struct result_1 !TeI Jm/l  
  { R&9Q#n-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |}naI_Qudv  
} ; !\/J|~XZ  
G2 !J`}  
template < typename T1, typename T2 > @szr '&\%A  
  struct result_2 :XeRc"m<  
  { Tb<}GcwJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w^8i!jCy  
} ; fe!{vrS  
} ; ayh= @7*  
vw[i.af  
D=:O ^<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m+9~f_}  
s|d"2w6t  
下面我们来剥离functor中的operator() vmIt!x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Rxk0^d:sNi  
i;mA|  
return l(t) op r(t) H?tX^HO:q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .+$ox-EK8  
return op l(t) H/N4t Wk"  
return op l(t1, t2) 5:|=/X%#qp  
return l(t) op RG y+W-  
return l(t1, t2) op JpC_au7CX  
return l(t)[r(t)] -mY,nMDb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8KHT"uc'*J  
aYws{Vii  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @t4OpU<'*b  
单目: return f(l(t), r(t)); C9L_`[9DO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %2^wyVkq:  
双目: return f(l(t)); ?OF9{$m3?  
return f(l(t1, t2)); =U,mzY (  
下面就是f的实现,以operator/为例 yrQf PR  
W?X3 :1c9:  
struct meta_divide j-TRa,4bN  
  { #gSLFM{p  
template < typename T1, typename T2 > <Xl/U^B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qUKSo9  
  { G*%:"qleT$  
  return t1 / t2; ~NG+DyGa=  
} ^j]_MiA4  
} ; 9s&Tv&%VN  
5Sx.'o$  
这个工作可以让宏来做: l' 2C/#8F  
tzrvIVD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ki'CW4x  
template < typename T1, typename T2 > \ 0Ait7`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M*2 Nq=3  
以后可以直接用 (Fs{~4T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (0u(<qA\  
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 R(p3* t&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。。。) W(\ ^6S)  
3{9d5p|\i  
yoG*c%3V?  
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 ]_43U` [#  
j9~lf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AA<QI'6  
class unary_op : public Rettype aM YtWj  
  { 2B"&WKk  
    Left l; C1o^$Q|j  
public : p((a(Q/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aKz:hG  
OxqkpK&  
template < typename T > Ticx]_+~T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +aOQ'*g  
      { ;Q,, i  
      return FuncType::execute(l(t)); uYC1}Y5N  
    } ' r/xBj[Z  
:*Y2na)qQ  
    template < typename T1, typename T2 > DB3qf>@?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lRR A2Kql  
      { $[\\{XJ.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a'(B}B=h  
    } *USG p<iH  
} ; tE,& G-jU  
U=PTn(2  
?NR&3 q  
同样还可以申明一个binary_op m UUNR,  
 zPN:)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wKKQAM6P1  
class binary_op : public Rettype <iB5&  
  { H*Tzw,f~ v  
    Left l; )+|Y;zC9  
Right r; 6ZfL-E{  
public : H$.K   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (AZAQ xt  
@qEUp7W.?  
template < typename T > ,B'fOJ.2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _@W1?;yD  
      { %j.n^7i]^:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <~P!yLr  
    } w[C*w\A\M  
SDB \6[D  
    template < typename T1, typename T2 > DL uaM?7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4w)>}  
      { iBI->xU[U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &8?O ~X=/  
    } Lv#0-+]$Bt  
} ; Ec@cW6g(%  
QiK-|hFj  
n'0r (  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4:-x!lt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )Xa_ry7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Em !%3C1r  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %z=:P{0UQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [!4xInS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i&?\Pp;5-j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hz*T"HJ]t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wl&T9O;?  
下面是修改过的unary_op 3dlY_z=0  
XwFTAaZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &,yF{9$G  
class unary_op %}e['d h  
  { UI"UBZZ$  
Left l; E- [Eg  
  8|^&~Rl4  
public : FSm.o?>  
+80bG(I_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a"X h  
DP0@x+`k  
template < typename T > 1Iy1xiP  
  struct result_1 :P/VBXh  
  { @_?2iN?4Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hi$R"O (  
} ; Hqs!L`oW)  
\Oq8kJ=  
template < typename T1, typename T2 > w^Yo)"6  
  struct result_2 /# ]eVD  
  { K4jHha  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tjt^R$[@  
} ; 9TQVgkW  
fLqjBG]<  
template < typename T1, typename T2 > R~T}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bm 4RRI  
  { .|^Gde  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0&j90J$`  
} Ak,JPz T  
*Z^`H!&  
template < typename T > ge1. HG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jw8?o/1D@  
  { U 7.kYu  
  return OpClass::execute(lt(t)); %~PcJhz  
} 8-NycG&)  
Lc5zu7ncg  
} ; ""jW'%wR  
[#mk TY  
in/~' u  
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 tiE|%jOzt  
好啦,现在才真正完美了。 :MY=Q]l  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q5T3  
6ICW>#fI`  
template < typename Right > !5(DU~S*@S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D<d, 9S,)  
  { !IdVg$7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <O 0Q]`i  
} Ao8ua|:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 RW+u5Y  
CTW\Dt5  
TDDMx |{  
Lm~<BBp.  
G~8BND[."  
十. bind zUL,~u  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /]3[|  
先来分析一下一段例子 BP@tI|  
P0}{xq'k9v  
FHQ`T\fC$@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B6 (\1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p"p~Bx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yiQ?p:DM  
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。 Pd~=:4  
我们来写个简单的。 } 7 o!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'wk,t^)  
对于函数对象类的版本: O*l,&5  
kZz'&xdv'.  
template < typename Func > I{cH$jt<  
struct functor_trait iVn4eLK^v  
  { H%@f ^  
typedef typename Func::result_type result_type; S[3"?$3S  
} ; yO1 7C  
对于无参数函数的版本: g77M5(ME  
~dr,;NhOLJ  
template < typename Ret > #j~FlY5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cZxY,UvYa  
  { w-pgtO|Us  
typedef Ret result_type; # -luE  
} ; tJ6@Ot  
对于单参数函数的版本: d=xjLbsZ  
~r.R|f]IQ  
template < typename Ret, typename V1 > >n09K8 A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TM(y%!\  
  { {1OxJn1hd  
typedef Ret result_type; pNb2t/8%%  
} ; a ~v$ bNu  
对于双参数函数的版本: PK2;Ywk`  
=:s`C,l.4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9-c3@ >v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pz2 b  
  { <l5i%?  
typedef Ret result_type; k)n b<JW|r  
} ; h+1|.d  
等等。。。 RJWO h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1X2j%q I&  
5j`xSG  
template < typename Func > 9S|sTf  
struct func_return d^}p#7mB\  
  { " !EnQB=  
template < typename T > <t"T'\3  
  struct result_1 T/'z,,Y  
  { 3@V?L:J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e-ta7R4  
} ; YbP @  
bZYayjxZ5i  
template < typename T1, typename T2 > f(|k0$EIu  
  struct result_2 C(XV YND3  
  { $t;:"i>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "u^Erj# /  
} ; oPmz$]_Z  
} ; fY00  
MIZdk'.U  
xQFY/Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l}uZxKuYx  
?y-^Fq|h  
template < typename Func, typename aPicker > x []ad"R  
class binder_1  =1Sny7G  
  { VP#KoX85  
Func fn; {nKw<F2  
aPicker pk; 5IF5R#  
public : C1D:Xi-  
inGUN??  
template < typename T > T>B'T3or  
  struct result_1 H4y9\ -  
  { s:tX3X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a dqS.xs  
} ; \t!~s^Oox  
]<^2B?}  
template < typename T1, typename T2 > B"_O!  
  struct result_2 OE@[a  
  { ^K<3_D>1>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h <4`|Bg+  
} ; N#ggT9>X  
|P>7C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %hSQ\T<8[o  
%aNm j)L  
template < typename T > I}_}VSG(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d1cp=RbC  
  { M(a%Qk?]/  
  return fn(pk(t)); 9f! M1  
} Tgz=I4g  
template < typename T1, typename T2 > x4* bhiu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )h}IZSm  
  { i#la'ICwJ  
  return fn(pk(t1, t2)); -P}A26qB  
} hS,&Nj+  
} ;  ;2C  
EX8+3>)  
W0f^!}f(  
一目了然不是么? Rn?JMM]  
最后实现bind y > =Y  
!mxH/{+|n  
/ dJz?0  
template < typename Func, typename aPicker > s`$}xukT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (F&LN!Hn>p  
  { <[[yV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AIg4u(j  
} ;].X;Ky <  
G!Brt&_'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MDF_Xr-hZ  
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。 gF,=rT1:>r  
gML8lu0)  
十一. phoenix >Hnm.?-AWl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Uoe{,4T  
^.6yzlY  
for_each(v.begin(), v.end(), hP)Zm%@0f  
( fB+h( 2N~  
do_ zcP=+Y)YA  
[ gO8d2?Oh  
  cout << _1 <<   " , " w x]?D%l  
] :GIBB=D9  
.while_( -- _1), H0s*Lb  
cout << var( " \n " ) M[`[+5v  
) O]tR~a  
); ~LuGfPO^  
$bG*f*w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1O`V_d)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )J[m>tyY5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8H4NNj Oy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tBGLEeL/.  
Ca'BE#q  
9I/l+IS"X  
template < typename Cond, typename Actor > '6M6e(  
class do_while {g.YGO  
  { p9)YRLOh.  
Cond cd; rC!O}(4t%$  
Actor act; x eFx!$3  
public : ;d}>8w&tfy  
template < typename T > C7dq=(p&  
  struct result_1 tM]Gu?6  
  { 3`&FXgo  
  typedef int result_type;  $U?]^  
} ; g8.z?Ia#5Z  
SEM?vQ 0"}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 08xo_Oysq  
nook/7]  
template < typename T > w(V%EEk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z0rYzn?MR  
  { eE'P)^KV  
  do /O:4u_  
    { a_c(7bQ  
  act(t); [e` | <  
  } %Lh%bqGz  
  while (cd(t)); RyK~"CWT  
  return   0 ; #A5X ,-4G  
} +A?P4}  
} ; LVg#E*J  
+UDt2  
?7Cm+J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *1EmK.-'u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F9eEQ{L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Xr K29a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  `vH|P  
下面就是产生这个functor的类: -u@ ^P7  
JxinfWk  
FQ4R>@@5  
template < typename Actor > \H .Cmm^I  
class do_while_actor 3*I\#Z4p1  
  { w=XIpWl  
Actor act; iz=cjmV?  
public : eOb--@~8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;<0vvP|  
8?82 p  
template < typename Cond > `F/R:!v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xb:* KeZq  
} ; )tBz=hy#  
we _CF*zj  
t|'%0 W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iYBc4'X  
最后,是那个do_ 6qDt 6uB  
G4c@v1#%.  
LC]0c)v#  
class do_while_invoker 8|@) #:  
  { iN8[^,2H|  
public : f#&z m} t  
template < typename Actor > JL G!;sov  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eikZ~!@  
  { 2z{B  
  return do_while_actor < Actor > (act); +- qk\sQ  
} v_Vw!u  
} do_; )A*53>JV  
jywS<9c@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <O=0^V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +JYb)rn$^  
最后来说说怎么处理break和continue 8SRUqe[H]  
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。 k~AtnI  
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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