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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |08tQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -869$  
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, ~YlbS-  
UB|Nx(V s  
8 fVI33  
@+syD  
  class filler j()_ VoB1  
  { M< *5Y43  
public : >9esZA^';  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ',z'.t  
} ; (toGU  
1MRt_*N4  
xh#ef=Bw  
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: JZD27[b  
uDafPTF  
FGr0W|?v  
fH`P8?](x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "#rlL^9v  
S!#7]wtbP  
?%JH4I2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qK:.j  
+@cf@}W6QC  
4_&$isq  
U2ecvq[T  
二. 战前分析 r1}OlVbK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @=K> uyB  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]QtdT8~  
5[al^'y  
x|U]x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ti`z:8n7  
  /* --------------------------------------------- */ m589C+7  
vector < int *> vp( 10 ); )cUc}Avg}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bNFX+GA/  
/* --------------------------------------------- */ &Km?(%?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 59$mfW o>  
/* --------------------------------------------- */ 7_E+y$i=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6^mO<nB   
  /* --------------------------------------------- */ HMgZ& v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q6MDhv,  
/* --------------------------------------------- */ _R8)%<E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :&2RV_$>=  
.o:Pe2C  
QP7EPaW  
s8WA@)L  
看了之后,我们可以思考一些问题: MGX,JW>L  
1._1, _2是什么? L G,XhN  
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。 Y_p   
2._1 = 1是在做什么? &%f y  
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。 g5V9fnb!d  
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。 ;g^QH r  
?.v!RdM+  
X~P0Q  
三. 动工 [k@D}p x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gw~^6(Qu  
J^ P/2a#a  
cP$b>3O  
G&/}P$  
template < typename T > fyYv}z  
class assignment . 2.$Rq  
  { feIAgd},  
T value; wx}\0(]Gl  
public : =(Mv@eA"  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~)tMR9=wX  
template < typename T2 > OrPIvP<w@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u`gy1t `  
} ; mXz-#Go(  
$Fc*^8$ryC  
lLmVat(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ? RB~%^c!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]B3 0d  
MO9}It g  
xPQO}wKa  
]o6yU#zn~e  
  class holder #bsRL8@  
  { -g IuL  
public : udp&U+L  
template < typename T > miZ{V%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A. U<  
  { ]pB0bJAt  
  return assignment < T > (t); :&6QKTX  
} 1 YMaUyL 1  
} ; &^ =t%A%#  
0AJ6g@ t[  
asQ pVP  
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: z ]o&^Q  
TkWS-=lNH0  
  static holder _1; K&BlWXT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p|(910OEQ  
E2X KhW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w][ ;  
而不用手动写一个函数对象。 _? 1<  
!ye%A&  
;L(W'+  
?7^('  
四. 问题分析 .N_0rPO,Kw  
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。 *S~. KW[  
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。 )\`TZLR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^w8H=UkP!+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u$t*jw\fHg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LP@Q8{'  
XXuU@G6Z7$  
五. 问题1:一致性 cX7xG U  
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?| L.U [eH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gWy 2$)  
}= s@y"["  
struct holder ukS@8/eJ  
  { Bwb3@vNA  
  // %L/Wc,My  
  template < typename T > ppb]RN|)  
T &   operator ()( const T & r) const wA.YEI|CSj  
  { 4)JrOe&k  
  return (T & )r; (LL4V 3)  
} n@T4z.*~lA  
} ; m`nv4i#o  
u\Fq\_  
这样的话assignment也必须相应改动: _m3PAD4  
s,K @t_J  
template < typename Left, typename Right > +wD--24!(  
class assignment [g=yuVXNZZ  
  { }4cLU.L8O  
Left l; U g]6i+rp  
Right r; d";+8S  
public : cFGP3Q4{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !uO|1b  
template < typename T2 > swi|   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UgSSZ05Lq  
} ; LNXhzW   
MCL?J,1?r  
同时,holder的operator=也需要改动: Y_Ej-u+>{  
#96E^%:zL  
template < typename T > ecA0z c~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B wtD!de$  
  { COJqVC(#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -HZvz[u  
} O:xRUjpL  
HxU.kcf  
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。 sb4r\[?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b=K    
6D{|!i|r4  
return l(rhs) = r; W zy8  
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。 NkNw9?:#4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bi#o1jR  
o2a`4K  
template < typename Tp > Kk9 JZ[nT'  
class constant_t 7S2Bm]fP  
  { A3$ rPb8  
  const Tp t; &IXr*I  
public : sKn>K/4JZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :E4i@ O7%  
template < typename T > cU%#oEMf<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uZm<:d2%)  
  { A-ir   
  return t; > ^n'  
} f`/JY!u j{  
} ; ;P5\EJo  
[rqq*_eB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lQi2ym?  
下面就可以修改holder的operator=了 f+fF5Z\  
?ohLcz  
template < typename T > 1i bQ'bZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *bmk(%g  
  { S3)JEZi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yfxc$ub  
} Mgcq'{[~Y=  
2}~1poyi>  
同时也要修改assignment的operator() ',m,wp`  
`j_R ?mY  
template < typename T2 > <| Xf4.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uDH)0#  
现在代码看起来就很一致了。 <JF78MD\  
#vLDNR  
六. 问题2:链式操作 N7+K$)3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0)k%nIhj  
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。 4?jhZLBU  
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。 OaU} 9&  
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。 rZ:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?kE2 S6j5  
*=^_K`y  
template < typename T > 'qQ DM_+  
struct result_1 !Aunwq^  
  { ?D57HCd`n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \m5:~,p=  
} ; <C# s0UX  
[RC|W%<Z>  
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: I>L lc Y  
>=C)\Yfu)  
template < typename T > kJJQcjAP:  
struct   ref LEyn1d  
  { {:S{a+9~  
typedef T & reference; ;bP7|  
} ; c?jjY4u  
template < typename T > ;PG'em  
struct   ref < T &> clG3t eC  
  { asPD>jc  
typedef T & reference; Lm-}W "7  
} ; OSfwA&  
-s:JD J*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 97F$$d54T  
O=c&  
template < typename T > |])%yRAGQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,1^)JshZ~  
  { zs[t<`2  
  return l(t) = r(t); OjrQ[`(E  
} MW'z*r|,  
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。 /R9>\}.y J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [h%_`8z  
7F}I.,<W  
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 rrbCg(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -W+dsZ Sv8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e<iTU?eJM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q.Z0Q  
最后的布局是: Nm OQ7T  
                Add I0Wn?Qq=@  
              /   \ "]zq<LmX  
            Divide   5 @OwU[\6fc}  
            /   \ >6jy d{  
          _1     3 R`TM@aaS:  
似乎一切都解决了?不。 _@?]!J[  
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。 yU .B(|  
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。 ~@itZ,d\  
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: {) Y &Vr5  
tH>%`:  
template < typename Right > V+Cb.$@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const My)}oN7\z  
Right & rt) const u"C`S<c  
  { TN/I(pkt1B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L d#  
} 9&rn3hmP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b-~`A;pr  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :4(7W[r6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 e5veq!*C?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 prIq9U|@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /91H! s  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &^&k]JBaV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: MzJ5_}  
"uZ'oN  
template < class Action > 8&dmH&  
class picker : public Action  0A pvuf1  
  { M{O2O(  
public : 5 0~L(<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s2w .V O  
  // all the operator overloaded VMen:  
} ; {/R4Q1  
9;h 1;9sC|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 EWH'x$z_q  
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: 7J$ ^R6rh  
K")-P9I6-f  
template < typename Right > m#%5H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #;?z<  
  { L$7v;R3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sjShm  
} %9Ulgs8=  
.bL{fBTT~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LR9dQ=fHS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T(ponLh  
`33h4G  
template < typename T >   struct picker_maker %o^'(L@z  
  { 6pr}A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OaU$ [Z'8  
} ; &?zJ|7rh@|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @iWIgL  
  { Q#:,s8TW[  
typedef picker < T > result; To=1B`@-  
} ; Zu~ #d)l3N  
puMpUY  
下面总的结构就有了: ';b/D   
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。 (qB$I\  
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。 QdDdrR^&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8i X?4qj{P  
至此链式操作完美实现。 N15{7 ,   
1s!hl{n<~  
H6'xXS  
七. 问题3 w="I*7c@  
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。 tYmWze. j  
A!iV iX &y  
template < typename T1, typename T2 > C7qbofoV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const of{wZU\J+9  
  { 8?I(wn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q&n  
} `' 6]Z*  
E$8GXo00v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gDAA>U3|$  
].:S!QO  
template < typename T1, typename T2 > (M5=8g%>d  
struct result_2 >@T ZYdl  
  { V=E9*$b]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #a}fI  
} ; =A=er1~%  
c*1B*_08  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v\\Z[,dK  
这个差事就留给了holder自己。 sfVtYIu  
    5F <zW-;  
;t*45  
template < int Order > xj%h-@o6  
class holder; b.ow0WYe  
template <> (A(d]l  
class holder < 1 >  D&N5)  
  { t3U*rr|A  
public : nC[L"%E|se  
template < typename T > zL)m!:_  
  struct result_1 w_\niqm<y  
  { fE_QB=9 cz  
  typedef T & result; 2} 509X(*  
} ; P8;|>OLZ)  
template < typename T1, typename T2 > )+cP8$n6L  
  struct result_2 | L fH,6  
  { A")B<BK  
  typedef T1 & result; p^~lQ8t  
} ; ? )0U!)tK  
template < typename T > +J+]P\:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m=j7 vb  
  { ds7I .Q'  
  return (T & )r; 2ht<"  
} dwJ'hg  
template < typename T1, typename T2 > =@{H7z(p&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W13$-hf9  
  { UY)YhXW  
  return (T1 & )r1; JH<q7Y6!y  
} Ybd){Je"z  
} ; 6,s@>8n  
a.c2ScXG  
template <> N}\$i&Vi  
class holder < 2 > 3go!P])  
  { rq2XFSXn  
public : o.Q |%&1  
template < typename T > >JC.qjA  
  struct result_1 F/@#yQv?  
  { N:gS]OI*  
  typedef T & result; d!w32Y,.  
} ; `2S%l, >)#  
template < typename T1, typename T2 > ~Bj-n6QDE  
  struct result_2 q3D,hG_  
  { &r!jjT  
  typedef T2 & result; g6h=Q3@  
} ; ^3C%&  
template < typename T > , _bG'Hmt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >&JS-j Fg  
  { ^V"08  
  return (T & )r; z J V>;  
} Dc3bG@K*G  
template < typename T1, typename T2 > @Ll^ze&HI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \98|.EG  
  { {A\y 4D@  
  return (T2 & )r2; UAds$ 9  
} hM[I}$M&O  
} ; -+Z&O?pSH  
loD:4e1  
S Q`KR'E  
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> >。 J@IF='{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^ x_+ &  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RWZjD#5%Z  
)gG_K$08?  
return l(i, j) = r(i, j); W"g@*B'|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'kekJ.wJ;  
8*sP  
  return ( int & )i; Sr-!-eC  
  return ( int & )j; T9AFL;1  
最后执行i = j; 8ZNwo  
可见,参数被正确的选择了。 X1="1{8H  
`8D'r|=`Eh  
+2m\Sv V  
Cdc=1,U(  
w"!zLB&9[  
八. 中期总结 mSp;(oQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CMfR&G,)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -V52?Hq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Px`z$~*B:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor > M4QEv  
(o8?j^ -v  
b|U3\Fmc  
b(_PV#@$  
)z7+%nTO  
{ pu .l4nk  
九. 简化 '.zr:l  
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。 !%'c$U2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gal.<SVW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0{>P^z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *%QTv3{  
  +-*/&|^等 zg{  
2. 返回引用。 1y.!x~Pi,  
  =,各种复合赋值等 y73@t$|  
3. 返回固定类型。 ]ChN]>o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s ]Db<f  
4. 原样返回。 w]Ci%W(  
  operator, Q".AmHn  
5. 返回解引用的类型。 MU~nvs;:  
  operator*(单目) mTZgvPJ!  
6. 返回地址。 I@YX-@&7  
  operator&(单目) PxgLt2dXa  
7. 下表访问返回类型。 ,8@U-7f,  
  operator[] *Ui>NTl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XLFo"f  
  operator<<和operator>> E#,n.U>#)  
H_7X%TvXb  
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。 pAd SOR2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3o^  oq  
+7bV  
template < typename Left > A@OSh6/{h  
struct value_return M-NY&@Nj  
  { +FYhDB~m  
template < typename T > QfsTUAfR  
  struct result_1 e[J0+ x#;r  
  { 8}Su7v1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }P"JP[#E\  
} ; df!n.&\y!  
=]F15:%Z q  
template < typename T1, typename T2 > VTxLBFK;  
  struct result_2 hG.~[#[&6  
  { FrD,)Ad8Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ahm@ +/2  
} ; 2~SjRIpUw  
} ; j!QP>AM|`  
vq*)2.  
Zk n1@a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P7kb*  
@d=4C{g%o  
下面我们来剥离functor中的operator() @@Vf"o+S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~<w9a]  
}u8D5Q<(  
return l(t) op r(t) GHo=)NTjy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (eJYv: ^  
return op l(t) -4'yC_8t  
return op l(t1, t2) KRh95B GU  
return l(t) op IBr|A  
return l(t1, t2) op 4).>b3OhX  
return l(t)[r(t)] ~F9WR5}]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^ql+l~  
Ga} &%  
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: J2adA9R/,  
单目: return f(l(t), r(t)); nyR4E}@:O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7ezf.[{R  
双目: return f(l(t)); B0}f,J\  
return f(l(t1, t2));  mH*6Q>  
下面就是f的实现,以operator/为例 t&=]>blIs  
D$ +"n  
struct meta_divide Xm}~u?$3  
  { CJu3h&Rp  
template < typename T1, typename T2 > f,}]h~w\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wH Q$F(by  
  { e(m#elX  
  return t1 / t2; = A;B-_c  
} zg83->[  
} ; pg'3j3JW$  
\;Ywr3  
这个工作可以让宏来做: 53cW`F  
B!cg)Y?.bd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -(fvb  
template < typename T1, typename T2 > \ 7J@D})si  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D#n^U `\if  
以后可以直接用 1Q ^YaHzuW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yPqZ ,  
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 aj<=]=hr  
(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。。。) NuqWezJm&  
` 'y[i  
-5 YvtL  
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 ) b vZ~t+^  
v"&Fj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E)dV;1t  
class unary_op : public Rettype )m Uc !TP  
  { dT9!gNvQ  
    Left l; RjS&^u aP  
public : n(#159pZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -S"$S16D  
N{<=s]I%x  
template < typename T > s]=s|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d8? }69:h  
      { 1wpeYn7>W  
      return FuncType::execute(l(t)); duKR;5:  
    } YkKq}DXj  
L27i_4E,  
    template < typename T1, typename T2 > "38ya2*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .V?i3  
      { m1k+u)7kD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =-c"~4  
    } >}*i Qq  
} ; pGy(JvMw"  
u8Au `  
idf~"a  
同样还可以申明一个binary_op ^rc!X]C9  
!v2D 18(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q.OkZI0n   
class binary_op : public Rettype Et=N`k _gO  
  { @i9T),@  
    Left l; 5]&vs!wH  
Right r; =_`4HDr  
public : 0~\Dd0W/:`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9@-^! DBM  
P!{ O<P  
template < typename T > + (cTzY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -VESe}c:nQ  
      { mk;l;!*T8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zhDmZ  
    } hY.zwotH  
|-hzvuSX  
    template < typename T1, typename T2 > #KonVM(`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f.`noZN  
      { -O2ZrJ!q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CqUK[#kW(  
    } a(X?N.w  
} ; 'Dq!o[2y  
7B$iM,}.b  
 ?6!7fs,  
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 .pgTp X   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {ZH9W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nkt(1?:-'  
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。 -i@1sNx&'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \k1psqw^O  
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。。。 J(0.eD91v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h$p]#]uMb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H[guJ)4#@  
下面是修改过的unary_op i6zfr|`@  
Zi=Nr3b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?L$ Dk5-W  
class unary_op f~u]fpkz  
  { 4}{HRs?  
Left l; c,1Yxg]|  
  H'E >QT  
public : AlNiqnZ  
1pC!F ;9Oo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FrO)3 1z  
Vt:]D?\3  
template < typename T > m<wng2`NTv  
  struct result_1 hbhh m  
  { q"5iza__H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q&Sd+y&  
} ; _](vt,|L  
5Cd>p<  
template < typename T1, typename T2 > $ +h~VC  
  struct result_2 Vh:%e24Z  
  { I_J;/!l=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y88FT#hR|5  
} ; SUXRWFl  
udDhJ?  
template < typename T1, typename T2 > =yiRB?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zR/d:P?  
  { "w0>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (b Q1,y  
} P=eVp(/x  
F_=RY ]  
template < typename T >  4G&E?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ja}_u}:  
  { l;: L0(('  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z9s tB>?  
} U7.3`qd"  
<Brq7:n|  
} ; aEVBU  
pq7G[  
gvO}u2.:  
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 &IM;Yl  
好啦,现在才真正完美了。 Fd-PjW/E8  
现在在picker里面就可以这么添加了: SsfnBCVR  
yHl1:cf(y  
template < typename Right > "o/:LCE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ["4h%{.  
  { -Zd!0HNW1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )y(pd  
} ;1&%Wj"d  
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。 );V6YE  
yf+M  
9D++SU2 :}  
1u7Kc'.xc  
Oemi}  
十. bind s@K)RhTY  
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。 %geiJ z  
先来分析一下一段例子 _Iy0-=G  
D ::),,  
Tw"u{%t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BRbx.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K O"U5v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bl NJ  
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。 okJ+Yl.[?7  
我们来写个简单的。 xal+ buOiP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vO!p8r F  
对于函数对象类的版本: c1M/:*?%  
^%V'l-}/  
template < typename Func > jIwz G+)$P  
struct functor_trait bmVksi2b  
  { w~hO)1c],:  
typedef typename Func::result_type result_type; FjqoO.  
} ; g-"@%ps  
对于无参数函数的版本: oPP`)b$x  
GHeucG} ?  
template < typename Ret > %l{0z<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X0a)6HZ{  
  { ;ED` 7  
typedef Ret result_type; CshYUr -  
} ; m5i?<Ko@  
对于单参数函数的版本: (%p@G5GU  
tZ|0wPp  
template < typename Ret, typename V1 > t5t!-w\M$+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d2'1 6.lV  
  { {v3?.a$ u  
typedef Ret result_type; \PU7,*2  
} ; )>-94xx|  
对于双参数函数的版本: LT+QW  
":igYh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2iX57-6Ub  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e'nhP  
  { ^:hI bF4G  
typedef Ret result_type; Tj(DdR#w  
} ; I(rZ(|^A  
等等。。。 Ec2?'*s   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QVT|6znw  
#'<s/7;~  
template < typename Func > r?l7_aBv3  
struct func_return #A RQB2V  
  { |*w}bT(PfR  
template < typename T > nn0`A3  
  struct result_1 \ $PB~-Z  
  { v[O}~E7'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E>}(r%B  
} ; +oT/v3,  
XYM 5'  
template < typename T1, typename T2 > YgN:$+g5  
  struct result_2 [1\k'5rp  
  { !M&Qca2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .P|_C.3- l  
} ; 5/ee&sJR  
} ; jM'kY|<g;  
c9c_7g'q-  
%FDv6peH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N`JkEd7TT  
%%dQIlF  
template < typename Func, typename aPicker > aU)NbESu  
class binder_1 =y$|2(6  
  { :'pLuN  
Func fn; A=(<g";m  
aPicker pk; 'fqX^v5n  
public : *x;&fyR  
+@ FM~q  
template < typename T > z~S(OM@olJ  
  struct result_1 b85r=tm   
  { zB?} {@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 122%KS  
} ; 8-2e4^ g(  
yyj?hR@rZ  
template < typename T1, typename T2 > w4m)lQM  
  struct result_2 ds*N1[ *  
  { Hj>(kL9H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |\lsTY&2  
} ; / X #4  
O_M2Axm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9uNkd2 #  
kma)DW  
template < typename T > 0Q]ZS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xE2sb*  
  { ^{IF2_h"  
  return fn(pk(t)); 3($cBC  
} $E j;CN59  
template < typename T1, typename T2 > t 8}R?%u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r\+0J`  
  { 6dCS Gb  
  return fn(pk(t1, t2)); ~^{jfHTlv  
} 5-3.7CO$  
} ; Zt;dPYq>  
PLkwtDi+&  
cL]vJ`?Ih  
一目了然不是么? Q||v U  
最后实现bind N5yt'.d  
_\d[`7#  
)tq&l>0h  
template < typename Func, typename aPicker > _XO3ml\x@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j;GH|22  
  { vpS&w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f6I$d<  
} Qcy /)4Hfg  
LkUYh3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "}ms|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <? Z[X{  
\ r^#a  
十一. phoenix *[P"2b#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g[NmVY-o  
8zMt&5jD  
for_each(v.begin(), v.end(), ]f3[I3;K  
( W7F1o[  
do_ b-d{)-G{(  
[ =02$Dwr  
  cout << _1 <<   " , " B=>VP-:  
] O3YD jas  
.while_( -- _1), )}/ ycTs  
cout << var( " \n " ) ]tjQy1M  
) B#|c$s{  
); F1Jd-3ei  
fAMk<?  
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: X6hp}  
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 Skb d'j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ke*tLnO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vky@L!&,  
D <16m<b  
,esryFRG  
template < typename Cond, typename Actor > K4G43P5q`  
class do_while kE8\\}B7  
  { isG8S(}IW&  
Cond cd; u{6b>c|,X  
Actor act; t-;zgW5mwF  
public : iFJ1}0<(x  
template < typename T > R/_bk7o]H  
  struct result_1 \6{w#HsP8  
  { :aIS>6  
  typedef int result_type; >l0y ss)I  
} ; ;ewqGDe'3  
$oH?7sj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )zq sn  
O4Hc"v  
template < typename T > NEX{vZkgw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R]Pv=fn  
  { M`.v/UQn  
  do 4$jb-Aw  
    { "9yQDS:  
  act(t); #N `Z)}Jm  
  } WhN~R[LE_  
  while (cd(t)); BFMINq>  
  return   0 ; OqA#4h4^  
} OG}m+K&<  
} ; p*" H&xA@  
E=8$*YUW(g  
[78^:q-/0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uOprA`3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j43-YdCJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D$G:#z*  
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。 \*6Ld %:h$  
下面就是产生这个functor的类: :sXn*k4v  
W\JwEb9Y  
/|2 hW`G  
template < typename Actor > cSs??i D"q  
class do_while_actor hQ}B?'>  
  { N?krlR  
Actor act; @F0+t;  
public : U<mFwJ C]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x6B_5eF  
h[I~D`q)v  
template < typename Cond > 6$*ZH *  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v6`TbIq%  
} ; #&ZwQw  
2';f8JLY  
.@(9v.:_u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W=@]YI  
最后,是那个do_ <hSrx7o  
b6A]/290x  
*&lNzz5&  
class do_while_invoker %vFoTu)2  
  { i$!-mYi+Q!  
public : Kn+m9  
template < typename Actor > CP!>V:w%9!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $d _%7xx  
  { {P@OV1  
  return do_while_actor < Actor > (act); COk;z.Kn  
} 1Ydym2  
} do_; maR5hgWCHe  
([a[ fi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f|X./J4Bl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?oO<PR}y  
最后来说说怎么处理break和continue n; fUwon  
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。 9>na3ISh  
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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