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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W)V"QrFK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SMgf(N3]  
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, >i]r,j8!  
!:`QX\Ux  
J']1^"_'  
&oYX093di  
  class filler /g'F+{v  
  { 0<Px 2/  
public : @g""*T1:$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gy 'l;2  
} ; 1c,$D5#  
,a< !d  
8:-[wl/@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J}KATpHs  
@y9_\mX!s  
-sGfpLy<6  
R#Id"O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a)4.[+wnRf  
L]kSj$A  
" 9 h]P^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vhZpYW8  
V?HC\F-  
O} QTg  
2M= gpy  
二. 战前分析 _7]* 5Pxo  
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。 j* g5f  
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 2@1A,  
sju. `f>-r  
{Rjj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [1dlV/  
  /* --------------------------------------------- */ RMmDcvM"k  
vector < int *> vp( 10 ); <;+&`R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N4}/n  
/* --------------------------------------------- */ Z|uUE   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >I8R[@  
/* --------------------------------------------- */ ?^2(|t9KU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5>"$95D  
  /* --------------------------------------------- */ O|#^&d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )fpZrpLXE  
/* --------------------------------------------- */  hPx=3L$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); : UD<1fh  
EG59L~nM  
}Hrm/Ni  
O@'/B" &  
看了之后,我们可以思考一些问题: \NS\>Q+d  
1._1, _2是什么? ?H0 #{!s  
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。 &I:5<zK{  
2._1 = 1是在做什么? 3F[z]B  
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。 1N1MD@C?P  
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。 4{X5ZS?CkI  
C* b!E:  
yiSv#wD9  
三. 动工 <:2El9l!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \$V~kgQ0  
z(aei(U=  
'F?T4  
l^%Ez?-:s  
template < typename T > &2Q4{i  
class assignment tV9nC   
  { I/<aY*R4  
T value; UOZ"#cQ  
public : N{tNe-5  
assignment( const T & v) : value(v) {} My76]\Psh  
template < typename T2 > .4Jea#M&x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G  2+A`\]  
} ; zdzTJiY2[Z  
ZTVX5"#Q  
a"0Xam  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S j)&!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e54wAypPOl  
BYyR-m  
vp 1IYW  
weU'3nNN  
  class holder A|I7R -  
  { PR|F-/o  
public : "b8<C>wY  
template < typename T > z^T/kK3I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .v9#|d d+  
  { >93vMk~hU  
  return assignment < T > (t); MVs@~=  
} xJa  
} ; 0g,;Yzm  
Nj5Mc>_   
y>3Zh5=  
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: 3u^U\xB  
Jv %, v?  
  static holder _1; Z O5_n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .EM0R\q  
G?jKm_`L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <3m_} =\  
而不用手动写一个函数对象。 M^AwOR7<  
%# ?)+8"l  
?]]> WP  
R7r` (c!  
四. 问题分析 WId"2W3M  
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。 NBwxN  
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。 $d3al%Uo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GF*8(2h2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X9K@mX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ) gYsg  
0D+[W5TB  
五. 问题1:一致性 ?{NP3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zt/b S/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?'Y\5n/*$  
(/Lo44wT  
struct holder W,9. z%  
  { $l@nk@  
  // xeF0^p7Z  
  template < typename T >  s!X@ l  
T &   operator ()( const T & r) const 0?8O9i  
  { (/UW}$] h  
  return (T & )r; ijEMS1$=7  
} <u]M):b3  
} ; ?`bi8 Ck  
`w` f[dU-  
这样的话assignment也必须相应改动: C#d .3t  
+F.{:  
template < typename Left, typename Right > VNBf2Va  
class assignment thy)J.<J  
  { *pK bMG#  
Left l; `U?" {;j {  
Right r; +!h~T5Ck  
public : {+%|n OWV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z0uo. H@.N  
template < typename T2 > }^U7NZn<"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %N$,1=0*  
} ; D!Pv`wm  
@/FE!6 |O  
同时,holder的operator=也需要改动: (KtuikJ32^  
2fFZ70Yh  
template < typename T > ?~X*\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vikA  
  { ;rXkU9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }K':tX?  
} Q#w mS&$f  
&YC Z L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *(wkgn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 > Dy<@e  
ix4O-o{  
return l(rhs) = r; #JMww  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  kDbDG,O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m}ZkNWH  
E[q:65xl  
template < typename Tp > H3\4&q  
class constant_t .' foS>W=t  
  { tljZE)  
  const Tp t; XrP'FLY o  
public : B_R J;.oH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p}H:t24Cr5  
template < typename T > }p,#rOX:A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =h5&:?X  
  { S:2M9nC  
  return t; _=0%3Sh  
} )45~YDS;t  
} ; >f+qImH  
NZT2ni4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WV5z~[  
下面就可以修改holder的operator=了 <L'!EcHm%]  
4SRjF$Bsz  
template < typename T > eb1WTK@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _G3L+St  
  { dpAj9CX(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qp>'V<%m-  
} 1i=lJmr  
4`E[ WE:Q  
同时也要修改assignment的operator() s/Ne,v  
>-8r|};+  
template < typename T2 > QIl=Ho"c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  -c%#Hd  
现在代码看起来就很一致了。 ,~8&0p  
03N|@Tu  
六. 问题2:链式操作 C_> WU   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 , e^&,5b  
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。 ~dc o  
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。 9;2{=,  
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。 <&w(%<;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zXX =WH  
kXW5bR  
template < typename T > CE,0@%6F*  
struct result_1 78M%[7Cq<i  
  { !m]_tB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7sypU1V6  
} ; ]bcAbCZ@  
up_Qv#`Q  
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: +"}#4  
B`{7-Asc1  
template < typename T > Oq3aboAt  
struct   ref D[jPz0  
  { ,8.Fd|#L  
typedef T & reference;  9}-;OJe  
} ; (JMk0H3u  
template < typename T > Gx)U~L$B  
struct   ref < T &> =;L44.,g  
  { ,I|3.4z  
typedef T & reference; bi{G :xt  
} ; o|7ztpr  
pu-X -j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t[e`wj+qz  
k2-+3zx  
template < typename T > P~}Yj@2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xg(* j[ff3  
  { My6a.Kl  
  return l(t) = r(t); .gQYN2#zb  
} eP(|]Rk  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !l9i)6W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q"LE6?hs  
:,Zs {\oI3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R6m6bsZ`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }[;{@Zn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R1cOUV,y[/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )L+>^cJI<  
最后的布局是: J;DTh ]z?:  
                Add bVxbQ$  
              /   \ to9X2^  
            Divide   5 aM5Hp>'nI  
            /   \ L l$,"}0T  
          _1     3 Vq&}i~  
似乎一切都解决了?不。 * lo0T93B  
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。 #i;y[dQ  
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。 MSqW {  
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: U{,:-R  
b?U2g?lN:  
template < typename Right > [iXkv\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 61SbBJ6[  
Right & rt) const 2#81oz&K  
  { ~J:qG9|]}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zhZ!!b^6<  
} @@W-]SR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SX)o0v+  
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。 =D3K})&  
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。 B;64(Vsa8  
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。 2}uSrA7n]  
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。 2rGg  
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? 4k_y;$4WN  
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: [gaB}aLn  
j&-<e7O=  
template < class Action > )NLjv=ql  
class picker : public Action 0/5{v6_rG  
  { ugV/#v O  
public : %#7 ]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wbQs>pc  
  // all the operator overloaded _aP 2gH  
} ; ~ugyUpY"  
aY8QYK ;?^  
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。 jdf3XTw  
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: 3D-VePM=`  
&gdhq~4#  
template < typename Right > 7Z< 2`&c7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2n3!p Z8  
  { ]KM3G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RI2/hrW  
} ':d9FzGKa  
cGM?r}zJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YZy%]i=1  
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。 2TccIv  
E#n=aY~u-  
template < typename T >   struct picker_maker /?%1;s:'  
  { =m-nvXD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {d '>J<Da  
} ; &BxZ}JH=k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > je;|zfe]  
  { ^wlo;.8Y  
typedef picker < T > result; ,1 ^IFBJ  
} ; K3^2;j1F Q  
LEd@""h  
下面总的结构就有了: )|,Zp`2/  
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。 T@R2H&L  
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。 !j%#7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W`F?j-4  
至此链式操作完美实现。 pGcijD  
888"X3.T  
ms6dl-_t  
七. 问题3 /_mU%fl  
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。 :Aa5,{v _  
$O^"O Q_@  
template < typename T1, typename T2 > 9Pql\]9"o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6KE?@3;Om  
  { U>hpYqf_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "ph[)/u;  
} )v+\1  
rqTsKrLe  
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: IFbN ]N0  
x31Jl{x8\?  
template < typename T1, typename T2 > .23Yqr'zT  
struct result_2 ?wVq5^ e  
  { gaU(ebsE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iE#I^`^V  
} ; tHmV4H$  
QV>hQ]L  
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? XP(fWRT1  
这个差事就留给了holder自己。 \:jJ{bl^A  
    `zOn(6B;U  
-Mzm~@_s]  
template < int Order > ,In}be$:  
class holder; <O3,b:vw  
template <> WesEZ\V  
class holder < 1 > AGV+Y 6  
  { TG6E^3a P  
public : Qe;R3D=T;  
template < typename T > .R _-$/ZP  
  struct result_1 ,.i)(Or  
  { #{g6'9PMz  
  typedef T & result; YhO-ecN  
} ; 8Z>=sUMQ  
template < typename T1, typename T2 > MI,kKi  
  struct result_2 F.iJz4ya_  
  { @DuSii#.S  
  typedef T1 & result; %I#[k4,N  
} ; rnP *}  
template < typename T > Gj&`+!\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S\0?~l"}  
  { :+Tvq,/"  
  return (T & )r; Xz!O}M{4  
} q|QkJr <  
template < typename T1, typename T2 > J3y4 D}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <_#a%+5d  
  { }CQ)W1mO"  
  return (T1 & )r1; .$zo_~ mR  
} &+")~2 +  
} ; H'?dsc  
!Q=xIS  
template <> ^oDSU7j5,  
class holder < 2 > UF;iw  
  { zXGi  
public : k3UKGP1  
template < typename T > zh Vkn]z~*  
  struct result_1 bG/[mZpRT  
  { j7qGZ"8ak  
  typedef T & result; N*'d]P2P`J  
} ; DS ^ `:^hv  
template < typename T1, typename T2 > ;oWak`]f  
  struct result_2 C!^[d  
  { l~ZIv   
  typedef T2 & result; {Z1^/F v3  
} ; /=g$_m@yWI  
template < typename T > u5A$VRMN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S3sxK:  
  { vJsx_ i\i  
  return (T & )r; a H *5(E]  
} 1? Im"  
template < typename T1, typename T2 > <CN+VXF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const - aQf( =  
  { Lz=GA?lk[\  
  return (T2 & )r2; j'q Iq;y  
} 7i88iT  
} ; Q6hWHfS  
dReJ;x4  
]::g-&%Um  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `:kI@TPI_C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hw 0u?++  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kB=\a(  
p]x9hZ  
return l(i, j) = r(i, j); 5^C.}/#>F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Yl"l|2 :  
cc:,,T /i  
  return ( int & )i; wg=-&-  
  return ( int & )j; b|nh4g  
最后执行i = j; Mcqym8,q|3  
可见,参数被正确的选择了。 :NXM.@jJ="  
,_I#+XiXY  
1Ts$kdO  
\kG;T=H  
T*qSk!  
八. 中期总结 BL H~`N3U  
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: wD5fm5r=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h5}:>yc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =v7%IRP5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L]{1@~E:q  
M`tNYs]V  
NH;.!x q:  
:7)lgiM2  
V2IurDE  
p>= b|Qy|  
九. 简化 X*e<g=  
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-Y),  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e<r}{=1w  
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: T[eb<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !EB[Lut m  
  +-*/&|^等 #9(L/)^  
2. 返回引用。 3pjK`"Nmz\  
  =,各种复合赋值等 %SJFuw"  
3. 返回固定类型。 1Y{pf]5Wx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) abkt&981K+  
4. 原样返回。 }S6"$R  
  operator, &z?:s  
5. 返回解引用的类型。 rixt_}aE  
  operator*(单目) @h!nVf%fe  
6. 返回地址。 /7hC /!@  
  operator&(单目) 5?XIp6%x  
7. 下表访问返回类型。 o>Q=V 0?  
  operator[] OtZc;c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;ji[ "b  
  operator<<和operator>> PiF&0;  
agj_l}=gO  
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。 I:edLg1T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eKW^\  
"RLv{D<)J,  
template < typename Left > $n* wS,  
struct value_return cCO2w2A[*  
  { ;Miag'7  
template < typename T > !M;><b}=5  
  struct result_1 >wf.C%  
  { k@>y<A{;D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @w73U; 9\  
} ; G1G*TSf  
` *q>E  
template < typename T1, typename T2 > GDY=^r  
  struct result_2  $M|  
  { /<Yz;\:Jy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NM4b]>   
} ; +AYB0`X)  
} ; bz|-x"qk  
dT'd C  
?XB[awTD~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R_2T"  
H& !?c5  
下面我们来剥离functor中的operator() =pd#U  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  giORc  
-^$`5Rk  
return l(t) op r(t) Cnv?0to2l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !U4<4<+  
return op l(t) #}S<O_  
return op l(t1, t2) R?iC"s!  
return l(t) op T.pc3+B8N  
return l(t1, t2) op THY=8&x)  
return l(t)[r(t)] s5J?,xu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2k M;7:  
4x|\xg( l  
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: 4KB>O)YNg'  
单目: return f(l(t), r(t)); W[t0hbV w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1h#e-Oyff  
双目: return f(l(t)); L)X[$:  
return f(l(t1, t2)); 7~!F3WT{  
下面就是f的实现,以operator/为例 nd,2EX<bE  
`&URd&ouJD  
struct meta_divide .> 5[;  
  { GBYwS{4  
template < typename T1, typename T2 > DC(u,iW%6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  B6.9hf  
  { \k.W F|~  
  return t1 / t2; KZGy&u >`  
} rmJ`^6V  
} ; NM+ (ss'  
>>%E?'9A  
这个工作可以让宏来做: 3gs!ojG  
#83pitcc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q!AcM d\  
template < typename T1, typename T2 > \ (D2N_l(`<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .O6(QI*  
以后可以直接用 %/w%A:y#&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ni>!b6 Z`[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w@x||K=Z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v,d'SR.  
/wU4^8Hz  
M`p[ Zq  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  w\y)  
"Pa  y2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b=XXp`h~a  
class unary_op : public Rettype q aG8:  
  { dy3fZ(=q^  
    Left l; T\w{&3ONm  
public : }6!m Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _~bG[lX!  
mr>dZ)  
template < typename T > #+L:V&QE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nrKir  
      { `J %35  
      return FuncType::execute(l(t)); rIeOli:<  
    } c7A]\1 ~  
a/xnf<(H  
    template < typename T1, typename T2 > i-,_:z=J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =0mn6b9-=  
      { DLO2$d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ie(M9QMp  
    } cC]lO  
} ; Q!{,^Qb  
?*&5`Xh  
a+<{!+3v  
同样还可以申明一个binary_op sp6A* mwl  
EbnV"]1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <=]:ED $V@  
class binary_op : public Rettype )yUSuK(Vu  
  { 95sK;`rE+  
    Left l; `JcWH_[  
Right r; xM?tdQ~VHY  
public : 6 -BC/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^#]eCXv  
MH/bJtNq  
template < typename T > ~uu{ v')  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ /)%s3  
      { L:7 kp<E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TGGbO:s3  
    } 3&zcdwPj  
|?t}7V#[  
    template < typename T1, typename T2 > {_ {zs!r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vngn^2  
      { Y%^qt]u.8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \m#{ {SGm  
    } 28>/#I9/]  
} ; IQQ>0^Q~  
]v#T9QQN  
Bo0f`EC I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Z@0IvI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZhFlR*EQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X'p%K/-m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 NUh+ &M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yM*_"z!L  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Rbcu5.6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H@'u$qr$:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~:99 )AOM  
下面是修改过的unary_op Bh;N:{&^Eu  
{bNVNG^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }(!3)k7*  
class unary_op G%>M@nYUE  
  { |xrnLdng0R  
Left l; \lF-]vz*  
  Bw>)gSB5$k  
public : ?8YbTn1f)  
as"@E>a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @b{$s  
wZt2%+$6m  
template < typename T > \hP.Q;"MtO  
  struct result_1 2FQTu*p&B  
  { >aT~ G!y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7GRPPh<4  
} ; a}[rk*QmZ  
M/kBAxNIC|  
template < typename T1, typename T2 > iUlSRfrC$#  
  struct result_2 q^6l`JJ  
  { 8|tnhA]~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uP.dCs9-  
} ; T=':$(t  
gw<u dhk  
template < typename T1, typename T2 > P>'29$1'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lQpl8>  
  { D&1(qi=x&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]xPy-j6C  
} ^G NL:D%6d  
36}&{A  
template < typename T > V0xO:7G^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,,;vG6^a  
  {  NG?g(  
  return OpClass::execute(lt(t)); T>w;M?`9K  
} 8Yf=)  
cC9haxW  
} ; EPU3Jban  
[0lO0ik>G  
.:=5|0m  
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 rN'}IS@5  
好啦,现在才真正完美了。 \{= {{O  
现在在picker里面就可以这么添加了: w{ P l  
sLf~o" yb  
template < typename Right > '?T<o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0B"_St}3D  
  { >XW-W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oo|Nu+  
} S7b7zJ8A  
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。 OV`li#H  
f& Vx`oj  
goc; .~?  
<4TF ]5  
b1yS1i D  
十. bind Kf`/ Gc!  
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。 2yVQqwQ m  
先来分析一下一段例子 t:n$9WB)  
9&{HD  
?=b#H6vs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R| XD#bG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AI-ZZ6lzR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4GS:kfti  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x^McUfdr|  
我们来写个简单的。 TWdhl9Ot  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Bnw^W _  
对于函数对象类的版本: Lm+E?Ca  
NT{ 'BJ  
template < typename Func > 8F/zrPG  
struct functor_trait o)8VJ\ &  
  { H ahA} Q  
typedef typename Func::result_type result_type; le6eorK8  
} ; |}@teN^J*U  
对于无参数函数的版本: ~J >Jd  
(^m~UN2@~m  
template < typename Ret > t-Ble  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G<Urj+3/Xo  
  { -c#vWuLl  
typedef Ret result_type; n>,? V3ly  
} ; k=X)ax t1  
对于单参数函数的版本: yO@@-)$[y  
QV -ZP'e^  
template < typename Ret, typename V1 >  SPnW8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qA t#0  
  { xPJ @!ks9  
typedef Ret result_type; Mtn{63cK  
} ; >AWWwq -  
对于双参数函数的版本: K14v6d  
|#Q0UM|'Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e@PY(#ru  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rj/nn)vv;  
  { J\Tu=f)  
typedef Ret result_type; pxCQ=0k  
} ; Gsy'':u  
等等。。。 ()<?^lr33  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \ *A!@T  
$5DlCN  
template < typename Func > azG"Mt |7Z  
struct func_return J^zB 5W,)  
  { )GOio+{H  
template < typename T > o+}G/*O8  
  struct result_1 j%gle%_  
  { xEufbFAN?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g O/\Yi  
} ; [@@EE> y  
'Jd*r(2d  
template < typename T1, typename T2 > wWM[Hus  
  struct result_2 Kp19dp}'b  
  { Dn`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "i&9RA! 1  
} ; znAo]F9=J"  
} ; PoLk{{l3  
:mt<]Oy3  
pDcGf7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B/Ltb^a  
V?~!Dp  
template < typename Func, typename aPicker > { PS0.UZ  
class binder_1 p[}~Z|(  
  { 24\^{3nOK  
Func fn; : Xu9` 5  
aPicker pk; .etG>tH  
public : tD,I7%|@  
6_K7!?YG7  
template < typename T > \5j#ad  
  struct result_1 #X0Xc2}{f  
  { *77Y$X##k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }|wC7*^)  
} ; )"_&CYnd  
o ^ 08<  
template < typename T1, typename T2 > lUw=YM  
  struct result_2 6NQ`IC  
  { QQD7NN>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5uJ!)Q  
} ; Bq,MTzxD  
O^_CqT%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ULO_?4}B  
h-U]?De5\  
template < typename T > PJ,G_+b!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _|#P~Ft  
  { {7` 1m!R  
  return fn(pk(t)); V;gC[7H  
} { T<[-"h  
template < typename T1, typename T2 > ]$Q@4=fb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'r1X6?d J  
  { yoz-BS  
  return fn(pk(t1, t2)); n6 wx/:  
} QHd|cg  
} ; 5UX-Qqr  
7^1K4%IPl  
=%|f-x  
一目了然不是么? 5acC4v!T  
最后实现bind N|8^S  
]hRs -x  
{MUO25s02  
template < typename Func, typename aPicker > z?GtC{L9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <SdOb#2  
  { j"+6aD/lv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #%{  
} #A:^XAU1Z@  
"2 D{X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q(BRJ(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Iz&d S?p_  
Z1p%6f`  
十一. phoenix Q+'fTmT[,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G]dHYxG  
F*Ul#yX  
for_each(v.begin(), v.end(), q?8#D  
( 2o 7o~r  
do_ IvI;Q0E-3  
[ {;o54zuKf  
  cout << _1 <<   " , " sosIu  
] '1zC|:,  
.while_( -- _1), S+?*l4QK  
cout << var( " \n " ) wQM( |@zE}  
) ssmJ?sl  
); MfA%Xep  
~se ;L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mA #^Pv*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jU}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (1'sBm7F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @JOsG-VW~  
) }k"7"  
@[1,i~H  
template < typename Cond, typename Actor > 9QkssI  
class do_while *48LQzc  
  { TLg 9`UA  
Cond cd; GT3}'`f B  
Actor act; m-q O yt  
public : CljEC1S#  
template < typename T > ^plP1c:  
  struct result_1 RG/P]  
  { Z7Nhb{  
  typedef int result_type; <!X]$kvG  
} ; V3axwg_  
@Q:?,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #Zn+-Ih  
.SBN^fq  
template < typename T > dhuIVBp!!e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uuy0fQQ8ti  
  { Iapzhy2l  
  do >_X(rar0  
    { wHQYBYKcd  
  act(t); 7K!n'dAi6  
  } HBw0 N?  
  while (cd(t)); /#}%c'  
  return   0 ; 7/\SN04l  
} / $'M  
} ; ])WIw'L!  
RC!T1o~L  
W#^p%?8pR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?MiMwVR  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 u7-0?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5jTA6s9zA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [U7r>&  
下面就是产生这个functor的类: DyQvk  
@!(V0-  
L.a~vk 1  
template < typename Actor > ],wzZhA  
class do_while_actor O^R ^Aw  
  { 8)J,jh9q  
Actor act; "||G`%aO+t  
public : =I+5sCF{g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &<C&(g{Z  
=gSACDTc  
template < typename Cond > ry4:i4/[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JZ-M<rcC  
} ; > 'JWW*Y!  
u_$Spbc]/  
>k u7{1)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mPi{:  
最后,是那个do_ ML X: S?  
d UiS0Qs}  
fy!,cK};  
class do_while_invoker jLBwPI_g  
  { o5NrDDH  
public : );^{;fLy%  
template < typename Actor > VF9-&HuC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hPUYq7B  
  { \0l"9 B.  
  return do_while_actor < Actor > (act); KYFkO~N  
} zrur-i$N+  
} do_; P"c7h7  
JI92Dc*o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *Rj*%S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hhOrO<(  
最后来说说怎么处理break和continue e#4 iue7U  
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。 !|#1z}(  
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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