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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2z0HB+Y}x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,C&h~uRi#f  
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, jcq(=7j  
:jp?FF^j;  
?783LBe  
'12|:t&7  
  class filler wmo'Pl  
  {  QV .A.DK  
public : ` V^#Sb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bk6$+T=>  
} ; ^Y'J0v2  
{]D!@87  
x ;Gyo  
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: p+8]H %  
[7I|8  
iU%Gvf^?'5  
HENCQ_Wra  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sM5 w~R>Y  
^G2vA8%  
3l L:vD5(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !%s7I ^f*  
"apv)xdW  
Qgx~'9   
TJ; v}HSo  
二. 战前分析 $\^]MxI  
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。  V'mpl  
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{V|  
e#nTp b  
3&y u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3@"VS_;?  
  /* --------------------------------------------- */ --^D)n  
vector < int *> vp( 10 ); rXm!3E6JL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }?fa+FQGp  
/* --------------------------------------------- */ ~36c0 =  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *(>$4$9n  
/* --------------------------------------------- */ wj'iU&aca  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0x`:jz`  
  /* --------------------------------------------- */ ycE<7W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @nT8[v  
/* --------------------------------------------- */ (QRl -| +  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #[[p/nAy}A  
NXmj<azED  
$Ilr.6';  
=u'/\nxCF  
看了之后,我们可以思考一些问题: @H_LPn  
1._1, _2是什么? ZDDwh&h  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,@!d%rL:4]  
2._1 = 1是在做什么? WX=+\`NyJ(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 P)\f\yb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3\WES!  
RsOK5XnQn  
" LxJPt\  
三. 动工 H~~(v52wD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yv:NH|,/y  
>u/yp[Ky  
(w^&NU'e  
;< ][upn  
template < typename T > dY|jV}%T  
class assignment F"F(s!  
  { /Z@.;M  
T value; CTP%  
public : cq=R  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2 sOc]L:9  
template < typename T2 > 4dok/ +Ec  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qdn:4yk  
} ; )Z_i[1V  
uB^]5sqfk  
nx +& {hn(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *7vPU:Q[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6,h<0j{  
jF5JpyOc  
U^YPL,m1  
8)tyn'~i  
  class holder .cabw+& 7  
  { b;O+QRa  
public : 8&;dR  
template < typename T > co@8w!W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lz*2wGI9  
  { @t^ 2/H ?O  
  return assignment < T > (t); <|_Ey)1 6  
} JQ1VCG  
} ; >I!(CM":s$  
zc{C+:3$^  
2~4C5@SxL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P>kx{^  
4HHf3j!5  
  static holder _1; ;'Q{ ywr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (j /O=$mJ  
Y5opZ G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <@=NDUI3*,  
而不用手动写一个函数对象。 C;ye%&g>  
#.='dSj  
gi6_la+  
i,HAXPi  
四. 问题分析 ,@;<u'1\G  
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。 [y:LA ~q  
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。 =ht@7z8QM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EAkP[au.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L!G3u/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \[&]kPcDl  
')aYkO{%sb  
五. 问题1:一致性 ?`XKaD! f  
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?| DXGO-]!!0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y*D 8XI$  
W{h7+X]Y  
struct holder RW)C<g  
  { l*u@T|Fc$  
  // 4jW{IGW  
  template < typename T > O`=Uq0Vv  
T &   operator ()( const T & r) const FdqUv% (Em  
  { U_~~PCi  
  return (T & )r; f,#xicSB*  
} E*l"uV  
} ; x'qgpG}?]  
)'g vaT  
这样的话assignment也必须相应改动: GND[f}  
g;h&Xkp  
template < typename Left, typename Right > 9T1G/0k-  
class assignment 0d2%CsMS"D  
  { tFQFpbI  
Left l; z|2liQrf+  
Right r; KOQTvJ_#  
public : V_pBM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vh8uE  
template < typename T2 > iiTUhO )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e'Pa@]VaC  
} ; Cw}\t!*!  
+=_Pl7?  
同时,holder的operator=也需要改动: 7`}z7nk  
ZS+2.)A  
template < typename T > q|l|gY1g)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -{h[W bf  
  { (G VGoh&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?2TH("hV$  
} Z7^}G=*  
p"@|2a  
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。 X`b5h}c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t/Fe"T[,V  
UU;:x"4  
return l(rhs) = r; z#4g,)ZX  
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。 E'G>'cW;x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =-qsz^^a-  
/HRaX!|E#  
template < typename Tp > x _K%  
class constant_t ~ #CCRUhM  
  { J (h>  
  const Tp t; 1%,Z&@^j  
public : l_ c?q"X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y6/X!+3+  
template < typename T > CkU=0mcY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q~n2VU4L*  
  { g&>Hy!v,  
  return t; F?=u:  
} <B`V  
} ; 4lA+V,#  
ShpnFuH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lI 1lP 1  
下面就可以修改holder的operator=了 o1Ln7r.  
zTLn*?  
template < typename T > Pcs@`&}7r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q-v[O4 y~  
  { lND[anB!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T8-$[ 2  
} :3f2^(b~^  
' T]oV~H  
同时也要修改assignment的operator() `?x$J 6p  
&iZYBa  
template < typename T2 > kdC OcJB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s /M~RB!w  
现在代码看起来就很一致了。 J~q+G  
kP$g l|  
六. 问题2:链式操作 37xxVbik  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YW<2:1A|  
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。 F6p1 VFs  
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。 {%{GZ  
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。 aTsfl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J|-HZ-Wk|J  
sFK<:ka  
template < typename T > jhv1 D' >6  
struct result_1 cqx1NWlY  
  { \]xYV}(FO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h>:RCpC  
} ; >nQ yF  
{M/c!  
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: E,7~kd~y`  
T;@>O^  
template < typename T > ]'(7T#  
struct   ref rzDJH:W{2  
  { 4&e@>  
typedef T & reference; |@.<} /  
} ; BA,6f?ktXS  
template < typename T > s.'\&B[  
struct   ref < T &> RWFf-VA?  
  { G:`Jrh  
typedef T & reference; M%xL K7  
} ; 2< Bv=B  
 2p>SB/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y)}%SP>,  
OPW"AB J  
template < typename T > ,<b|@1\k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _~Vz+nT  
  { ~uadivli  
  return l(t) = r(t); e"#D){k#  
} 4Z9wzQ>  
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。 ~+C?][T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y,btL'[W  
f<Tz#w&6W  
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 a +yI2s4Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o '/C$E4W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;bZ*6-\!-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1Uk~m  
最后的布局是: vN:[  
                Add )C]&ui~1  
              /   \ *Ne&SXg  
            Divide   5 ROS"VV<  
            /   \ g ypq`F  
          _1     3 7CM03R[P  
似乎一切都解决了?不。 h6y4Ii  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ><Z3<7K9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {@__%=`CCS  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K#hYbDm  
Cfo 8gX*  
template < typename Right > Lo5@zNt%W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F*t_lN5{  
Right & rt) const Xj~EVD  
  { 3DC%I79  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |qcFmy  
} 2 BX GVo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P<!$A  
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。 (%yc5+f!  
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。 !]+Z%ed`%  
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。 5!jNL~M  
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。 > ' 0 ][~  
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? 6h6?BQSE  
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: F(9 Y/UXH  
.*-w UBr  
template < class Action > _iJXp0g  
class picker : public Action :dIQV(iW  
  { ;'QY<,p[e  
public : e ]o'i;I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =yX&p:-&  
  // all the operator overloaded igB rmaY'  
} ; o 7W Kh=  
gT&'i(c  
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。 #z!Hb&Qi\  
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: RB7AI !'a?  
I9un  
template < typename Right > )|y2Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L'XdX\5  
  { bro  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3'*%R48P`  
} k\sM;bCv7  
Nv?-*&L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U5CPkH1  
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。 Ldhk^/+  
]]=fA 4(  
template < typename T >   struct picker_maker XL PpxG  
  { ?Wg{oB@(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M*|VLOo=v  
} ; }"?nU4q;S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p^igscPF6  
  { $@_t5?n``F  
typedef picker < T > result; J4v0O="  
} ; gZlw  
qJ+52U|z  
下面总的结构就有了: (;pi"/x[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 M ?xpwqu\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zf3:<CRX5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Va@6=U7c  
至此链式操作完美实现。 ur<eew@8@i  
 6Z&u  
S1^nC tSF  
七. 问题3 /ggkb8<3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Bug}^t{M  
R'I_xjC  
template < typename T1, typename T2 > hkwa""-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {!}F :~*r  
  { }\f(qw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G_M:0YI@  
} QGr\I/Y  
3g0u#t{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }#OqU# q|  
)?B~64N,+  
template < typename T1, typename T2 > }B=qH7u.K  
struct result_2 YWRE&MQ_  
  { |ck ZyDA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lH)em.#  
} ; 4W!\4Va  
-jxWlO  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sB( `[5I  
这个差事就留给了holder自己。 +[whh  
    4e+BqCriC*  
*5y W  
template < int Order > }F{C= l2  
class holder; G(As%r]  
template <> GG_^K#*  
class holder < 1 > XLZ j  
  { B:?#l=FL  
public : \f/#<|Hm  
template < typename T > *H5PT  
  struct result_1 CZJHE>  
  { z1f^p7$M?  
  typedef T & result; |^Ew<  
} ; }PI35i1!t  
template < typename T1, typename T2 > ik2- OM  
  struct result_2 &[5n0e[  
  { `RL,ZoYuu  
  typedef T1 & result; m<4s*q0\i  
} ; V$dJmKg  
template < typename T > G@!_ZM8h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g\o{}Q%X  
  { ~V2ajM1Z&O  
  return (T & )r; 4= Tpi`  
} 5S%C~iB  
template < typename T1, typename T2 > D3S+LV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -9OMn}w/*  
  { ImWXzg3@{  
  return (T1 & )r1; EO#gUv  
} Fn86E dFM  
} ; d7"U WY^  
bQwdgc),s{  
template <> {sC@N![  
class holder < 2 > T-9k<,>?  
  { YH[XRUa  
public : {*QvC g?  
template < typename T > T?X^0UdJj  
  struct result_1 >`7OcjLg  
  { pi`;I*f/  
  typedef T & result; ~`t%M?l  
} ; k> b&xM!  
template < typename T1, typename T2 > -3.UE^W2  
  struct result_2 61/)l0 <;  
  { ybZ}  
  typedef T2 & result; ]alh_U  
} ; [_WI8~g Y  
template < typename T > g4N%PV8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jHAWK9fa  
  { s$DGd T)  
  return (T & )r; i2$*}Cu  
} NW{y% Z  
template < typename T1, typename T2 > 6Z~Ya\~.g.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .zvlRt.zl  
  { &/s~? Iq  
  return (T2 & )r2; LthGZ|>  
} Dd| "iA  
} ; +0]'| tF>  
g<fDY6jt  
WP5VcBC  
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> >。 Bv^+d\*1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z^s+vi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3->,So0Y  
jip\4{'N  
return l(i, j) = r(i, j); f hQy36i@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {Q)dU-\  
^:qD.h>&  
  return ( int & )i; NMXnrvS&  
  return ( int & )j; hUVk54~l  
最后执行i = j; }6).|^]\'  
可见,参数被正确的选择了。 [UMLx  
9C_*3?6  
s=MT,  
-b cG[W3  
\a"i7Caa  
八. 中期总结 %yp5DD}|  
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: NZ>7dJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CoU3S,;*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =HVfJ"vK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R|iEvt  
dFQ o  
`gt:gx>a  
aD2*.ln><  
C\ vC?(n  
t9.,/o,  
九. 简化 j'+ELKQ  
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。 D?^540,b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wa!zv^;N*  
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: P+h6!=nD7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^|#>zCt^  
  +-*/&|^等 :c y >c2  
2. 返回引用。 Q!yb16J  
  =,各种复合赋值等 +'|{1gB  
3. 返回固定类型。 %tV32l=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SB TPTb  
4. 原样返回。 :X_CFW  
  operator, \eQ la8s  
5. 返回解引用的类型。 vQ 4}WtvA  
  operator*(单目) |zq4*  5  
6. 返回地址。 Bz+.Qa+  
  operator&(单目) 2{-!E ^g  
7. 下表访问返回类型。 Vo,[EVL  
  operator[] 4U?<vby  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QBoFpxh=  
  operator<<和operator>> -/>9c-F  
"V4Q2T T  
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。 vt.P*Z5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }taLk@T  
y}N&/}M:}8  
template < typename Left > S ZlC4=6c  
struct value_return 1Dq<{;rWb  
  { bhD ~ 4Rz  
template < typename T > Ry z?v<)h  
  struct result_1 R2rsJ  
  { %ISq>A)%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }B0sC%cm  
} ; rfs(#  
 GP+2/D  
template < typename T1, typename T2 > TnNWO+ kg  
  struct result_2 HY;9?KJ'  
  { .k@^KY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GRT] aw  
} ; ?`"n3!>bS  
} ; 8Atq,GcG  
jH>8bXQqZ  
;3;2h+U*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CvK3H\.&;k  
}3Y <$YL"R  
下面我们来剥离functor中的operator() _A{+H^,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (WRMaI72(  
,[isib3  
return l(t) op r(t) 6YmP[%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T|;@ T^  
return op l(t) {~N3D4n^  
return op l(t1, t2) Hz@h0+h  
return l(t) op IkDiT63]I  
return l(t1, t2) op ;~+]! U  
return l(t)[r(t)] lpy:3`ti  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bb;(gK;F  
Izn T|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: ~~nqU pK?v  
单目: return f(l(t), r(t)); JJ ?I>S N!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?^u^im  
双目: return f(l(t)); 2.-o@im0  
return f(l(t1, t2)); ?mx\eX{  
下面就是f的实现,以operator/为例 +-BwQ{92[:  
(}smW_ `5  
struct meta_divide [Atc "X$  
  { Fi2xr<7"  
template < typename T1, typename T2 > sN~\+_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pJBg?D  
  { +C+<BzR~A.  
  return t1 / t2; ez\eOH6  
} '\"G{jU@  
} ; O9s?h3  
icgJ;Q 5  
这个工作可以让宏来做:  D!F 2l_  
ObG=>WPJa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j6S"UwJjp  
template < typename T1, typename T2 > \ q0&$7GH4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oC*=JJe,  
以后可以直接用 gL3iw!7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pbn!KX~F~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W:`#% :C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %S@L|t  
M`7y>Ud  
bgF^(T35  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 BRS#Fl:  
O_;Dk W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SZhOm  
class unary_op : public Rettype h Dk)Qg  
  { jlqv2V7=/  
    Left l; /,s[#J   
public : }Fa%%}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5~H#(d<oZ  
ZmEEj-*7s  
template < typename T > S6xgiem  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 oQ[FdRn*  
      { mi,&0xDe a  
      return FuncType::execute(l(t)); 9\JQ7$B  
    } SA;#aj}rV  
Y?K{(szo ?  
    template < typename T1, typename T2 > d2N:^vvvR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }TB(7bbd;  
      { W!T"m)S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jr;jRe`4c  
    } VT%:zf  
} ; #_i`#d)  
4x;_AN  
ABh&X+YD  
同样还可以申明一个binary_op !w39FfU{  
p{D4"Qn+P9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;dR=tAf0$Q  
class binary_op : public Rettype ?D`T7KSe~D  
  { ?6^|ZtB  
    Left l; 7zemr>sIh  
Right r; W-efv  
public : n.}E5 %qK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cbm\h/PXl  
`aC){&AP(  
template < typename T > . pzC5Ah  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #,d I$gY  
      { c;2#,m^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YW/QC'_iC  
    } he(A3{'  
`=lc<T^  
    template < typename T1, typename T2 > "N?+VkZEv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u #w29Pm  
      { oU*45B`"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G\de2Q"d:O  
    } r|u MovnV  
} ; FRu]kZv2  
aj^wRzJ}zA  
P!G858V(  
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 0Hxmm@X2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jho**TQ P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Om;&_!i  
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。 !%)F J:p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $D'- k]E[H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (QoI<j""  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZyrI R  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (xHf4[[u  
下面是修改过的unary_op h:Gu`+D>W  
z`UhB%-?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >TkE~7?l  
class unary_op 6 5N~0t  
  { anMF-x4/*q  
Left l; R_XR4)(<  
  ?W^c4NtP  
public : UcOk3{(z$q  
R\@/U=iqR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /1mW|O>0  
1 i[\T  
template < typename T > {8)zg<rL+M  
  struct result_1 npJt3 Y_I  
  { D=m 'pL/pl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #P l~R  
} ; Ms~{9?  
8_<4-<}P:  
template < typename T1, typename T2 > 9l,a^@Y:  
  struct result_2 ?=m?jNa;nC  
  { tg]x0#@s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 26&'X+n&  
} ; l&iq5}[n&  
s7Ub@  
template < typename T1, typename T2 > 6f')6X'x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "#[!/\=?:  
  { MjlP+; !  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $YN6<5R)  
} ),G=s Oo  
4RSHZAJg  
template < typename T > OQW#a[=WQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T}V!`0vKw  
  { x=ul&|^7D  
  return OpClass::execute(lt(t)); qlL`jWJ  
} TT =b79k  
]E\n9X-{  
} ; ;;L[e]Z  
[0"'T[ok  
d ,4]VE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug oE#d,Z  
好啦,现在才真正完美了。 ,lZB96r0  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,AxdCT  
QUu}Xg:  
template < typename Right > G:~k.1y[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nqInb:  
  { v?KC%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M$Zcn#A  
} E_vq  
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。 Z .92y  
UrqRx?#  
+=O5YR!{  
7;KwLT9  
anXc|  
十. bind 0g0i4IV  
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。 ;W>k@L  
先来分析一下一段例子 l c+g&f  
9 FB19  
=EHUR'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u(fm@+$^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G1vNt7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0aG ni|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rg^'S1x|  
我们来写个简单的。  -i0~]*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :A/d to  
对于函数对象类的版本: 5H*\t 7  
TWA-.>c  
template < typename Func > Z'"tB/=W  
struct functor_trait ILGMMA_2  
  { a(l29>  
typedef typename Func::result_type result_type; _d5QbTe  
} ; "wNJ  
对于无参数函数的版本: 9I}-[|`u  
Wf|Q$MHos  
template < typename Ret > gIjh:_ Pz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7@D@ucL  
  {  #"@|f  
typedef Ret result_type; *MKO I'  
} ; IZpP[hov  
对于单参数函数的版本: G"h'_7  
03q 5e  
template < typename Ret, typename V1 > < jJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OX\A|$GS  
  { I}1NB3>^  
typedef Ret result_type; wOU_*uY@6'  
} ; f|\onHI)>  
对于双参数函数的版本: C{U?0!^  
&5yV xL:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <g"{Wv: h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W"k"I vTW}  
  { %5(I/zB  
typedef Ret result_type; y*qVc E  
} ; #d6)#:uss  
等等。。。 hb}+A=A=+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ynthDE o  
;lE%M  
template < typename Func > ?8'*,bK  
struct func_return ~"nxE  
  { .+$ Q<L  
template < typename T > 'Gj3:-xqL  
  struct result_1 32&;`]C  
  { M/b Sud?@%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a<^v(r  
} ; ~E17L]ete  
6 (]Dh;gC  
template < typename T1, typename T2 > _852H$H\  
  struct result_2 KVclhT<F  
  { ]'&LGA`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '=b/6@&  
} ; ;r<^a6B  
} ; F1*>y  
ItNz}4o|d  
d3\qKL!~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pM4 :#%V  
Mk"^?%PxT  
template < typename Func, typename aPicker > H?yK~bGQ  
class binder_1 ,Lr. 9I.  
  { "\w 7q  
Func fn; g6j?,c|y  
aPicker pk; 9jM}~XvV  
public : H\ F :95  
Lt64JH^lz  
template < typename T > <:+x+4ru  
  struct result_1 5?{ r  
  { +^60T$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TM%| '^)  
} ; m*&]!mM"0G  
o#3ly-ht  
template < typename T1, typename T2 > ^aItoJq  
  struct result_2 0"<H;7K#W  
  { p`olCp'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lXW%FH6c+  
} ; u^^[Q2LDU}  
BC^ :=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?:Uv[|S#>  
+%<(E  
template < typename T > mE+*)gb:Rd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dqU~`b9  
  { we;-~A5J  
  return fn(pk(t)); n] ._uza  
} xQ7l~O b  
template < typename T1, typename T2 > fDv2JdiU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -_=nDH  
  { ,LHn90S  
  return fn(pk(t1, t2)); .s?L^Z^  
} #NEE7'&S  
} ; L>jY.d2w=K  
]C!gQq2'a  
u-QB.iQ+s  
一目了然不是么? ha]VWt%}  
最后实现bind f\|w '  
BtkOnbz8X  
Ri<u/ ]oR"  
template < typename Func, typename aPicker > )1?y 8_B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3Z>Ux3[  
  { cuax;0{%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X8Bd3-B  
} h0g8*HY+}  
KI"#f$2&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z9v31)q(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 01 }D,W`  
hNC&T`.-~B  
十一. phoenix g|o,uD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qU \w=  
` 'DmDg  
for_each(v.begin(), v.end(), 5AFJC?   
( k =>oO9`  
do_ (p"%O  
[ 4>wP7`/+y  
  cout << _1 <<   " , " R$R *'l  
] !z\h| wU+  
.while_( -- _1), \1k79c  
cout << var( " \n " ) Hus)c3Ty7  
) '{cIAw/"n  
); E^ B'4  
L^1NY3=$  
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: ( >LF(ll  
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 ?tWaI{95I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Yj&F;_~   
那么我们就照着这个思路来实现吧: )v'WWwXY>  
0_jf/an,%  
Ki;*u_4{  
template < typename Cond, typename Actor > k$n|*kCh  
class do_while /J]5H  
  { 0Um2DjTCG  
Cond cd; d-oMQGOklb  
Actor act; |Tv#4st  
public : z<MsKD0Q  
template < typename T > 9Gvd&U  
  struct result_1 [*Z;\5&P  
  { =}~hWL  
  typedef int result_type; +Q/R{#O  
} ; =O~_Q-  
4S7v:1~xe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J"0`%'*/  
Sh/08+@+L:  
template < typename T > Lc}y<=P@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  0HZ{Y9]  
  { 6,pnw  
  do Fn wJ+GTu  
    { i}cRi&2[  
  act(t); ncaT?~u j  
  } atj(eg  
  while (cd(t)); u^&^UxCA  
  return   0 ; y5vvu>nd  
} R|'ybW'Y  
} ; AzPu)  
QFA8N  
rjK%t|aV^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hqD*z6aH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @ JGP,445  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 49eD1h3'X[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |44Ploz2b  
下面就是产生这个functor的类: |NlO7aQ>2H  
zOJ%}  
%7hrk  
template < typename Actor > }H53~@WP>  
class do_while_actor 9p]QM)M  
  { 59LG{R2  
Actor act; Usvl}{L[  
public : d z|or9&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 28-RC>,@}  
{$oj.V 4  
template < typename Cond > <NMEGit  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b 1c y$I  
} ; #`^}PuQ  
(&r. w  
[+^1.N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p:&8sO!m  
最后,是那个do_ "MeVE#O  
-abt:or  
*tA1az-jO  
class do_while_invoker a .#)G[*  
  { 9+|$$)  
public : Q3'llOx  
template < typename Actor > +w`2kv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w?L6!)oiz  
  { b1I]>\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZtNN<7  
} (g]!J_Z"  
} do_; Xg6Jh``  
soxc0OlN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yxPazz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2Ah#<k-gC;  
最后来说说怎么处理break和continue {p2!|A&a  
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。 +|3@=.V  
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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