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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ax<0grK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 01Aa.i^d(  
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{/nO)  
{^qc`oF  
=[WccF  
gUMUh] j  
  class filler _,}Ye,(^=  
  { _i 8oWy1  
public : \rJk[Kec  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,]d}pJ}PX`  
} ; s)V^_@Z 9  
q=bXHtU  
Z(Vrmz2.  
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: K(p1+ GHC  
"FU|I1Xz  
roKiSE`  
y.nw6.`MR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V)]&UbEL|  
*+IUGR  
*M*k-Z':.*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v<) }T5~r  
)Q8Q#S  
ei5S<n  
JG_7G=~  
二. 战前分析 ()?)Ybqss  
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。 pv T!6+  
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 %%_90t  
[bp"U*!9P  
,QQ:o'I!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *<hpq)  
  /* --------------------------------------------- */ 2Zm*f2$xM  
vector < int *> vp( 10 ); JB-j@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :$WRV-  
/* --------------------------------------------- */ N_ >s2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #0R;^#F/  
/* --------------------------------------------- */ xv2;h4{<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ReRRFkO"2  
  /* --------------------------------------------- */ ]X5*e'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +bSv-i-  
/* --------------------------------------------- */ n33SWE(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'G^=>=w|Nv  
H)p{T@  
\yxr@z1_b  
 lG{J  
看了之后,我们可以思考一些问题: I;7{b\t Q  
1._1, _2是什么? UJZa1p@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。 {R#nGsrt;  
2._1 = 1是在做什么? pM=vW{"I/  
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::T,Z  
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。 f`cz @  
g R6:J  
LD NpEX~  
三. 动工 J+TYm%A;-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qknd^%  
i et|\4A  
aql*@8 )m  
1a' JNe$  
template < typename T > ;)kBJ @  
class assignment 2P|-V};9  
  { yG_#>3sD+%  
T value; s:_5p`w>  
public : jIl-}/2  
assignment( const T & v) : value(v) {} x:2_FoQ  
template < typename T2 > BgRiJFa.d[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z+}SM]m  
} ; +vuW 9  
lz(9pz  
wEp/bR1=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6Q`ce!~$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \-B>']:R4  
|gaZq!l  
zL|^5p`K  
7#&s G  
  class holder 4qMHVPJv\  
  { ge` J>2  
public : 9\;EX  
template < typename T > V *] !N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #4Z$O(  
  { Vlf@T  
  return assignment < T > (t); ]* Hz'  
} 6nDx;x&Q  
} ; pif8/e  
VjnSi  
LgaJp_d>9*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q-0[l/A}a  
)dV.A IQ+  
  static holder _1; v6r w.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <s:Xj  
<@yyx7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NUU}8a(K  
而不用手动写一个函数对象。 9O)>>1}*S  
@@$ _TaI  
oM VJ+#[x  
=FKB)#N  
四. 问题分析 ( u _ sz  
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。 )CB?gW  
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。 u-W=~EO5#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $D89|sy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HaSH0eTw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &>/nYvuq-  
3S9~rLrn?  
五. 问题1:一致性 8}0 D?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "~ `-Jkm   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^?A+`1-  
-Av/L>TxlI  
struct holder :Y'nye3:  
  { =f["M=)ZJ  
  // ,t[D1KZt  
  template < typename T >  ^ "f  
T &   operator ()( const T & r) const f]lDJ?+ M  
  { zPXd]jIwV  
  return (T & )r; :JS} (  
} *vb)d0}P  
} ; (UM+?]Qwy  
#i,O "`4  
这样的话assignment也必须相应改动: Jq!($PdA  
`Ctj]t  
template < typename Left, typename Right > Y}6)jzBV  
class assignment UvI!e4_  
  { aZ^lI 6@+4  
Left l; ^>" ?!lv  
Right r; aJF`rLm  
public : |WX4L7yrhK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i!iODt3k  
template < typename T2 > v!uLd.(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BE2{qO{  
} ; ,..b)H5n  
[q@%)F  
同时,holder的operator=也需要改动: 5YCbFk^  
4EK[gM8  
template < typename T > $X?V_K;9/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P TP2QAt  
  { D%A-& =  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XVfQscZe  
} Hke\W'&  
7[)(;-  
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。 ?/wloLS47  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dmw,Bi*  
f[RnL#*xJU  
return l(rhs) = r; <ZiO[dEV  
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。 7^L&YV W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S]N4o'K}q  
"f3>20}  
template < typename Tp > PEWzqZ|!;  
class constant_t $Yka\tS'  
  { ]'G7(Y\)f  
  const Tp t; d !H)voX  
public : }pA4#{)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} twn@~$  
template < typename T > tFwlx3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \ C^D2Z6  
  { ka*UyW}  
  return t; GZ={G2@=I  
} ".\(A f2  
} ; #cs!`Ngb+  
N_<n$3P\?f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >O _  
下面就可以修改holder的operator=了 u v5@Alm  
E;sltl  
template < typename T > }FXRp=s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3XRG"  
  { D6t]E)FH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U`Zn*O~/  
} q~3&f  
R<=t{vTJ5  
同时也要修改assignment的operator() Q ZlUUj\  
6D0,ME#  
template < typename T2 > 4!jHZ<2 Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ($s{em4L  
现在代码看起来就很一致了。 }dz(DP d  
;W].j%]L e  
六. 问题2:链式操作 k-U/x"Pl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =N c`hP  
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。 ;vitg"Zh>  
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。 d1-p];&  
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。 93\,m+-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >MT)=4 9q  
g6V*wjC  
template < typename T >  AMdS+(J  
struct result_1 hs4r5[  
  { wOOPWwk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }#J}8.  
} ; S\A[Z&k 0  
hd~rC*I  
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: rx/6x(3  
s<b7/;w'  
template < typename T > 6,PL zZ5  
struct   ref 3[0:,^a  
  { je-s%kNlJ  
typedef T & reference; Q 1Ao65  
} ; l&B'.6XKs  
template < typename T > .Dm{mV@*T  
struct   ref < T &> H~Cfni;  
  { ^= G+]$8  
typedef T & reference; 9x!y.gx  
} ; %u}sVRJ  
vknFtpx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Vd4osBu{fY  
;"Y6&YP<  
template < typename T > #F@7>hd1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U:r2hqegd  
  { 5MJ'/Fy(  
  return l(t) = r(t); _u$K Lqt/,  
} ;>N ~ ,Q  
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。 z3]U% y(,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 639k&"V  
Mk[`HEO  
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 YqgW8 EM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /5Loj&!=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  4&D="GA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @:B1  
最后的布局是: >gJWp@6V  
                Add qgNK!(kWpr  
              /   \ 3;:V1_JA  
            Divide   5 ^q\zC%.  
            /   \ LS'=>s"  
          _1     3 s`RJl V  
似乎一切都解决了?不。 '9@R=#nd  
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。 "[yiNJ"kt  
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。 vuBA&j0C  
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: *\",  qMp  
8BDL{?Mu  
template < typename Right > GwBQ p Njy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |T*qAJ8c  
Right & rt) const P hu| hx<  
  { n bk(F D6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [[Z>(d$8  
} `x)bw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |m- `, we  
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。 1#"Q' ,7  
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。 4a!7|}W  
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。 UI C? 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。 ,~(}lvqVH  
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? G`"Cqs<  
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: <>_Wd AOuD  
)AXH^&  
template < class Action > }3w b*,Sbz  
class picker : public Action ~b0qrjF;O  
  { WmUW i{  
public : A#&qoZ(C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (p=GR#  
  // all the operator overloaded R"`{E,yj  
} ; :'~ gLW>j  
=fK'Ep[  
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。 om?CFl  
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: ~-wJ#E3g  
X:&p9_O@  
template < typename Right > lVtn$frp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7"ps#)O  
  { ]xEE7H]\h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yuEOQ\!(u  
} p]Zabky  
shIi,!bZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #%b()I_([  
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。 F  t/ x 5  
s$x] fO  
template < typename T >   struct picker_maker )Cvzj<Q0  
  { X@U 1Ri  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CL :M>(  
} ; c0q)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4!vUksM  
  { O7'3}P;  
typedef picker < T > result; 2EwWV 0BS  
} ; k=2l9C3Z  
Cf[F`pFM  
下面总的结构就有了: Gj`Y2X2r  
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。 cE5Zxcn  
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。 ?^ezEpW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h./vTNMc  
至此链式操作完美实现。 )=nPM`Jn.  
E :=KH\2f  
)+4}Ix/q  
七. 问题3 E(kpK5h{  
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。 SoU'r]k1x  
% 3-\3qx*  
template < typename T1, typename T2 > IC.<)I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &iy(oM  
  { I{e^,oc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vr;Br-8  
} w })Pedg  
fhIj+/{_O  
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: }lUpC}aq_  
c_$&Uii  
template < typename T1, typename T2 > p[F=LP  
struct result_2 ^.kAZSgO  
  { }"B? 8T@_~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tW"ptU^9)  
} ; 1idjX"'  
'oZn<c`  
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? kJi&9  
这个差事就留给了holder自己。 tr9Y1vxo{  
    {-N90Oe  
pkfOM"5'  
template < int Order > 2vdQ&H4  
class holder; *a,.E6C*  
template <> )  v5n "W  
class holder < 1 > 7h9[-d6  
  { 4O_+4yS  
public : [S&O-b8A  
template < typename T > fwv T2G4  
  struct result_1 <&s)k  
  { +M O5'z  
  typedef T & result; J*~2 :{=%  
} ; gq_7_Y/  
template < typename T1, typename T2 > A='+tJa  
  struct result_2 Z F yX@#B9  
  { *RbOQ86vP  
  typedef T1 & result; (&S[R{=^j  
} ; x$?7)F&z  
template < typename T > LF)a"Sh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y:!/4GF  
  { ]VG84bFm  
  return (T & )r; ?~JxO/K  
} pY!dG-;  
template < typename T1, typename T2 > |8qK%n f}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N' $DE  
  { v7<S F  
  return (T1 & )r1; 5*wApu{2A  
} h9BD ^j  
} ; a;'E}b{`F  
x #X#V\w=  
template <> .1}rzh}8  
class holder < 2 > ]AZ\5C-J  
  { g[wP!y%V  
public : *JY`.t  
template < typename T > D PS1GO*  
  struct result_1 J={OOj  
  { iPY vePQ  
  typedef T & result; <m /b]|  
} ; _{*$>1q  
template < typename T1, typename T2 >  @6YBK+"  
  struct result_2 Pm#x?1rAj  
  { ~r>EF!U`h  
  typedef T2 & result; ;;w6b:}-c  
} ; #ON#4WD?  
template < typename T > 3aE[F f[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }]g95xT  
  { ]Z$TzT&@%  
  return (T & )r; ,hTwNVWI9  
} '6.>Wdd  
template < typename T1, typename T2 > VU`z|nBW@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mzV"G>,o  
  { aEEz4,x_  
  return (T2 & )r2; uVq5fT`B  
} k99gjL`  
} ; b1+hr(kMRM  
-_EY$ ?4  
)`s;~_ZZ  
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> >。 >^H'ZYzw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Cwsoz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hViprhC  
=|gJb|?w  
return l(i, j) = r(i, j); s la*3~ ?*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ])QO%  
jV4hxuc$  
  return ( int & )i; WpJD=C%  
  return ( int & )j; +Y5(hjE  
最后执行i = j; R?bn,T>  
可见,参数被正确的选择了。 ~X~xE]1o|U  
iz9\D*or  
}c35FM,  
Z[})40[M  
UVT >7  
八. 中期总结 VA=#0w  
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: A{4G@k+#d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S_|9j{w)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2;%#C!TG;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )RA\kZ"  
jiwpDB&[  
9 wSl,B-  
CQBT::  
1#> &p%P!  
J@ktj(  
九. 简化 -}_cO|kk  
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。 'NT#(m%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 waXDGdl0  
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: cyGN3t9`.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?#BZ `H  
  +-*/&|^等 JNxW6 cK  
2. 返回引用。 2AXF$YjY  
  =,各种复合赋值等 WyBQ{H{So  
3. 返回固定类型。 `jb0 +{08  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <TLGfA1bC  
4. 原样返回。 [}A_uOGEP  
  operator, P1)* q0  
5. 返回解引用的类型。 x1m8~F  
  operator*(单目) u}-d7-=  
6. 返回地址。 ;OQ'B=uK  
  operator&(单目) aQ!9#d_D  
7. 下表访问返回类型。 C3 gZ6m  
  operator[] B@cJ\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M>?aa6@0  
  operator<<和operator>> %;pD8WgJA  
C 'B4 mmC  
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。 j<l#qho{h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8qFUYZtY  
69[V <1  
template < typename Left > !y>lOw})Q  
struct value_return yfSiByU  
  { ,_.@l+BM.  
template < typename T > 6C:x6'5[  
  struct result_1 $kxu;I  
  { q3c*<n g#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Yw~;g: =  
} ; ",~ b2]ym  
]PR|d\O  
template < typename T1, typename T2 > K,x$c %  
  struct result_2 tr}KPdE  
  { Po Yr:=S?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QO5OnYh  
} ; sTKab :  
} ; ELN|;^-/|Q  
xNC* ]8d  
-d|BO[4j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5wzQ?07T_  
Hi]vHG(  
下面我们来剥离functor中的operator() ojN`#%X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a);O3N/*I  
{ A:LAAf[6  
return l(t) op r(t) H/^ ~<U#p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _, \y2&KT  
return op l(t) (g%JK3  
return op l(t1, t2) <)_:NRjBF&  
return l(t) op X!U]`Qh  
return l(t1, t2) op _wm~}_Q  
return l(t)[r(t)] McT\ R{/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ky'|Wk6   
}7iUagN  
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: 3xBN10R#  
单目: return f(l(t), r(t)); ..??O^   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #C"7 l6'a  
双目: return f(l(t)); b%3Q$wIJ6  
return f(l(t1, t2)); ,]f),;=  
下面就是f的实现,以operator/为例 6b%`^B\  
l*QIoRYFW  
struct meta_divide a4yOe*Ak,F  
  { CHPL>'NJzc  
template < typename T1, typename T2 > SW3wMPy&s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q8 -3RgAw  
  { ZvUp#8x(3  
  return t1 / t2; 2#'rk'X,K  
} | d~B]65t  
} ; V)2"l"Kt  
+7Sf8tg\  
这个工作可以让宏来做: zTkFX67)  
3sS=?q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !IO&&\5  
template < typename T1, typename T2 > \ jz %;4e~t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p9/bzT34.  
以后可以直接用 nA>*IU[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p:Iw%eZ:  
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 L5R `w&Up  
(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。。。) f8^"E $"  
(})]H:W7  
dj3|f{kg{  
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 ktN%!Mh\  
ah 4kA LO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cE^kpnVq|<  
class unary_op : public Rettype $X`bm*  
  { D._{E*vg  
    Left l; U%Dit  
public : j -#E?&2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0xN!DvCg>.  
(2: N;  
template < typename T > : @s8?eg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +:}kZDl@ X  
      { T:c7@^=  
      return FuncType::execute(l(t)); YQN.Ohtv*F  
    } Z#CxQ D%\  
3b#L17D3_  
    template < typename T1, typename T2 > j0AwL7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TKK,Y{{  
      { 1d`cTaQ-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K-Re"zsz  
    } 8098y,mQe  
} ; }(m1ql  
4/b(Y4$,[r  
J(4g4?  
同样还可以申明一个binary_op t5%TS:u  
TS1pR"6l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y^4q9?2G  
class binary_op : public Rettype Dq|GQdZ>o  
  { ya#RII']  
    Left l; I[@ts!YD  
Right r; ?vvG)nW  
public : %yeu"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} { AFf:[G  
Ocybc%  
template < typename T > V>6QPA^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1bd$XnU  
      { dQ,Q+ON>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ebzzzmwo  
    }  1y 7y0V  
Qy/uB$q{A  
    template < typename T1, typename T2 > #kj~G]QA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  +.=1^+a  
      { U4=]#=R~o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]7*kWc2  
    } ;3mL^  
} ; >8%M*-=p  
Ha?G=X  
lHcA j{6  
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 <&`:&7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Cb4_ ?OR0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ka/nQ~_#<  
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。 [8.-(-/;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w"1 x=+  
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。。。 7aV$YuL)X~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aFyh,  
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) ,}KwP*:Z  
下面是修改过的unary_op |hc\jb  
l(#1mY5!q8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [O(m/  
class unary_op 0',[J  
  { eap8*ONl  
Left l; (nq^\ZdF  
  "$r 1$mBi  
public : @$oZ|ZkZ  
w~]T<^fW~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @' d6iYk_  
"sD1T3!\)Q  
template < typename T > w=|py>%  
  struct result_1 RJ@\W=aZ  
  { JwB"\&'1ZS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ewpig4  
} ; @cPflb  
Vu%n&uF  
template < typename T1, typename T2 > 5} G:D  
  struct result_2 yWNOG 2qAP  
  { 0t+])>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7|Xe&o<n  
} ; p3 e|j  
%Uf'+!4l`  
template < typename T1, typename T2 > {tc57jsr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Q`&inwh  
  { PYu$1o9+N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z&-tMai;  
} 1\y@E  
Je 31".  
template < typename T > Od-Ax+Hp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nZxSMN0]  
  { V:OiW"/  
  return OpClass::execute(lt(t)); #~S>K3(  
} *!w25t  
68p R:  
} ; $R?@L  
Q(e{~ ]*  
O5M2`6|As  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4v Lw?_".  
好啦,现在才真正完美了。 >L=;"+B0U&  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^&NN]?  
e8-ehs>  
template < typename Right > t3a#%'Dv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e^8BV;+c  
  { *7Xzht&f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (-(QDRxK  
} Gc'M[9Mh  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lH6fvz  
Y& 5.9 s@'  
"Vy WT  
l sr?b  
H{%H^t>  
十. bind T pD;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *{|$FQnR>(  
先来分析一下一段例子 $ser+Jt=  
ceG&,a$\  
*QE"K2\5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *gDl~qNRoS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <h@]Ri  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^Q\XGl  
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。 G,|KL" H6  
我们来写个简单的。 CdL.?^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bb1  f/C%  
对于函数对象类的版本: #q;z8 @  
|z*>ixK  
template < typename Func > #x)8f3I  
struct functor_trait 6@YH#{~Zpv  
  { zSXA=   
typedef typename Func::result_type result_type; 7 >bMzdH  
} ; $w/E9EJ)3A  
对于无参数函数的版本: +>}o;`hPe  
R$d7\nBG  
template < typename Ret > |IN[uQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d@ (vg  
  { QD4:W"i  
typedef Ret result_type; o0mJy'  
} ; yLqF ,pvO  
对于单参数函数的版本: ?oKL &I@  
R5kH0{zM  
template < typename Ret, typename V1 > n"Z |e tZ4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y{+3}drJE  
  { *)D1!R<\,R  
typedef Ret result_type; :j,}{)5=  
} ; kP^*h O!%  
对于双参数函数的版本: X!c?CL  
w.^yP7:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +?AW>&68y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $8g42LR'  
  { p9iu:MucD<  
typedef Ret result_type; UP8{5fx'  
} ; U=QA  e  
等等。。。 l9J*um-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |r !G,  
f3#X0.':  
template < typename Func > hZU 1O  
struct func_return bo>E"<  
  { 8R?I`M_b  
template < typename T > c1#+Vse  
  struct result_1 7n&yv9"  
  { p+Lv=e)0u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &d,Wy"WPi  
} ; $3\,h; y  
D/:3R ZF  
template < typename T1, typename T2 > VB"(9O]  
  struct result_2 th 2<o5  
  { f^e&hyC   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8,*3zVk-  
} ; ;;Tq$#vd  
} ; -?fR|[\[U  
g~)3WfC$[  
NwpS)6<-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QBihpA 1;  
^l(^z fsZ  
template < typename Func, typename aPicker > ^P$7A]!  
class binder_1 FYl3c   
  { B^q<2S;  
Func fn; Z@M6!;y#  
aPicker pk; \fi}Q\|C  
public : Nfb`YU=  
X-/Ban  
template < typename T > q qvF-mDN  
  struct result_1 A[JM4x   
  { iLtc HpN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #jP/k.  
} ; %l|\of7P2}  
T*+A.G@L"  
template < typename T1, typename T2 > ch })ivFP[  
  struct result_2 >nM%p4E  
  { x~+-VF3/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >r}Vf9 5[N  
} ; 9)lZyE}   
rQj~[Y.c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1exfCm  
0>@[o8  
template < typename T > Y /lN@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hSMV&Cs  
  { P%)b+H{$h  
  return fn(pk(t)); Le@? /  
} sfI N)jh  
template < typename T1, typename T2 > . \F7tc8?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '9q6aM/&  
  { OKPJuV`y6  
  return fn(pk(t1, t2)); E {>`MNj  
} *U_oao  
} ; q-IWRb0j%a  
v8'5pLt"  
>S.91!x  
一目了然不是么? =x H~ww (D  
最后实现bind 6N3@!xtpi  
%),!2_ x~  
*s\sa+2al  
template < typename Func, typename aPicker > /80YZ   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .'lN4x  
  { 3dm'xe tM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P4 6,o  
} ~ 5"J(  
[h HG .  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jVYH;B%%z  
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。 %g w{[ /[A  
g^j7@dum  
十一. phoenix Funj!x'uE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j@v-|  
TQ'e  
for_each(v.begin(), v.end(), 7cw]v"iv  
( KB+]eI-h  
do_ o](.368+4  
[ m[8 @Unt  
  cout << _1 <<   " , " /aOlYqM(>  
] SRf5W'4y  
.while_( -- _1), H\+-cvl  
cout << var( " \n " ) * nCx[  
) 9L  HuS  
); Tz` ,{k  
g+|Bf&_  
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: 4_Y!elH)  
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 5;Ia$lm=y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N-QCfDao  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `~nCbUUee  
=]b9X7}  
gZ`DT  
template < typename Cond, typename Actor > `bqzg  
class do_while |Fp'/~|w2d  
  { wd+O5Lr.R  
Cond cd; .bfST.OA  
Actor act; H,|YLKg-|  
public : 4z0L ke  
template < typename T > / O)6iJ  
  struct result_1 >{XScxaB`  
  { !Uy>eji}  
  typedef int result_type; e1 ^l.>2d6  
} ; uV77E*+7\  
c&e0OV\m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^Y 7U1I  
,8VXA +'_  
template < typename T > yVYkuO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >76 |:Nq  
  { [YE?OQ7#  
  do FL&dv  
    { TQ-KkH}y  
  act(t); LyP`{_"CM  
  } a}yR p  
  while (cd(t)); VDn:SGj5  
  return   0 ; )7AM3%z1?  
} <kbnu7?a*  
} ; q+%!<]7X  
UkfA}b^@v  
b1)\Zi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aAcKwCGq\  
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。 }) 7K S?  
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。 /7vE>mSY  
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。 0WXVc  
下面就是产生这个functor的类: E9R]sXf8  
<<<NXsH  
pVz*ZQ[]  
template < typename Actor > {(0Id!  
class do_while_actor fTgbF{?xh  
  { }4KW@L[g  
Actor act; '!@A}&]  
public : 8Fx]koP.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mu>] 9ZW  
A]xCF{*)&  
template < typename Cond > 0_HJ.g!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -XW8 LaQB  
} ; W5X7FEW  
O! (85rp/  
JZw^ 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。 DaCblX  
最后,是那个do_ [yF^IlSs  
g]4y AV<2  
M:(&n@e  
class do_while_invoker 8<c' x]~  
  { +C5#$5];  
public : GGM5m|4  
template < typename Actor > X+*<B(E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %ET # z!  
  { WL/5 oj  
  return do_while_actor < Actor > (act); R#LGFXUj  
} i'iO H|s  
} do_; g-|Kyhr?=  
Z9f/-|r5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NfqJ=9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I1i:}g/  
最后来说说怎么处理break和continue /N%zwj/*  
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。 g/B\ObY  
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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