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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `6rLd>=R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z"6o|]9I  
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, Y's=31G@  
}P2*MrkcHB  
7Ydqg&  
N)(m^M(~0  
  class filler p7+{xXf  
  { 1 k!gR  
public : "pt[Nm76)8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UusAsezm:  
} ; NL.3qx  
ok--Jyhv#  
I 6WHC*  
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: ;FlDRDZ%  
@IL@|Srs8  
y6am(ugE  
Q8HNST($?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0^{Tq0Ri[  
+!@xH];  
/;_$:`|/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gB#!g@  
${Lrj}93  
~/4j&IG  
~JZLWTEe  
二. 战前分析 eZ) |m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 CMC p7- v  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 GGHMpQ   
|%4nU#GoB  
h(2{+Y+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gad&3M0r  
  /* --------------------------------------------- */ []\-*{^r  
vector < int *> vp( 10 ); tqA-X[^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oItC;T  
/* --------------------------------------------- */ f$ /C.E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g?1bEOA!  
/* --------------------------------------------- */ [ GknE#p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UHY)+6qt]  
  /* --------------------------------------------- */ {(-TWh7V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *)r_Y|vg  
/* --------------------------------------------- */ (q"S0{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #d8]cm=  
bIt{kzuQC  
qUe2(/TQu  
<mLU-'c@  
看了之后,我们可以思考一些问题: v-$X1s  
1._1, _2是什么? !6.LSY,E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bjUe+ #BL  
2._1 = 1是在做什么? "7 alpjwb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2aivc,m{r  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pC 4uar  
fk^DkV^<  
3Mh_ &%!O  
三. 动工 o)\EfPT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [Qkj}  
Pd:tRY+t/  
]I~BgE;C9  
Jv2V@6a(  
template < typename T > %Y`)ZKh  
class assignment ADP[KZO$ 4  
  { ke*&*mx"L  
T value; ygm=q^bV]s  
public : -}qay@cDt  
assignment( const T & v) : value(v) {} ),;h  
template < typename T2 > On4Vqbks  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 09Oe-Bg  
} ; Xa8_kv_  
!H^R_GC  
PClwGO8'&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4>=Y@z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GB >h8yXH  
Ft2 ZZ<As  
yOjTiVQ9  
.R+n}>+K  
  class holder USf;}F:-C  
  { KG5B6Om5'  
public : ng2yZ @$  
template < typename T > 78z/D|{"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D//Ts`}+n  
  { My9fbT  
  return assignment < T > (t); p'SY 2xq-,  
} \LS s@\$ g  
} ; bir tA{q  
)Z?\9'6e4  
imS&N.*3m  
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: MM+nE_9lV  
~xZ )btf  
  static holder _1; am WIA`n=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qa16x<Xlm  
xJzO?a'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {-c[w&q  
而不用手动写一个函数对象。 .Wyx#9  
wCr+/" t  
i V%tn{fc  
@n=FSn6 c  
四. 问题分析 5#? HL  
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。 [VB\ T|$  
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。 6v -2(Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `_e1LEH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $uNYus^vS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }WkR-5N  
T8QRO%t  
五. 问题1:一致性 :'dH)yO  
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?| W{'tS{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ! +Hc(i  
!Ys.KDL  
struct holder x:Tm4V{  
  { Ps MCs|*  
  // _1Iw"K49Qx  
  template < typename T > nIP*yb}5  
T &   operator ()( const T & r) const Z"<tEOs/En  
  { tO QY./I  
  return (T & )r; 'r`-J4icX  
} tTrue?  
} ; 78+PG(Q_M  
Q[F$6m%o  
这样的话assignment也必须相应改动: zw X 1&rN  
w0t||qj^>"  
template < typename Left, typename Right > xqzdXL}  
class assignment PAXdIh[]  
  { UG9 Ha  
Left l; ,}#l0 BY  
Right r; PT`gAUCw  
public : l7JY`x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V-iY2YiR  
template < typename T2 > {@[z-)N7\,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z4Qq#iHZR  
} ; 5AT[1@H(_  
m]U`7!  
同时,holder的operator=也需要改动: ny~~xQ"  
n.xW"omN  
template < typename T > ?g'? Ou  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *e05{C:kS  
  { "(d7:!%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -z4pI=  
} vvG#O[| O  
DbkKmv&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %,*{hhfu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /e}NZo{)g  
p[%FH?  
return l(rhs) = r; [& &9F};  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P\CT|K'P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R oWGQney  
pTJJ.#$CEF  
template < typename Tp > h{cJ S9e}  
class constant_t toCT5E_0=  
  { * <_8]C0>  
  const Tp t; VS\~t  
public : paW7.~3 R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +O @0gl  
template < typename T > It@.U|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZtfPB  
  { mMvt#+O  
  return t; B@Q Ate7   
} 4`7:gfrO,  
} ; h~ =UFE%'  
]MP6VT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @ zE>n  
下面就可以修改holder的operator=了 x;Jy-hMNl  
q~=]_PMP  
template < typename T > _ZfJfd~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rBZ 0(XSZQ  
  { FHS6Mk26  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y  ZsC>  
} 5[Yzi> o[  
eZm,K'/!  
同时也要修改assignment的operator() +mN]VO*y  
$;dSM<r  
template < typename T2 > ]I#yS=;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Tn qspS2;R  
现在代码看起来就很一致了。 Hinz6k6!  
viT/$7`AI  
六. 问题2:链式操作 >I3#ALF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {? jr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O&?i8XsB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 IgOo2N"^l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h+! Ld^'c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct : YU_ \EV  
Xj&fWu A  
template < typename T > --S2lN/:T  
struct result_1 z5v)~+"1  
  { 7N / v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Nj_h+=UE!  
} ; Z`23z( +  
~g+?]Lk}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: kmm1b (  
h`OX()N  
template < typename T > dw8Ce8W  
struct   ref uFIr.U$V  
  { ^E8XPK]-~  
typedef T & reference; @O/-~, E68  
} ; %W=S*"e-  
template < typename T > <8>gb!DG  
struct   ref < T &> MkG3TODfHB  
  { X9#;quco@  
typedef T & reference; AAE8j.  
} ; Tt.wY=,K  
?A /+DRQ(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wG4=[d  
QcGyuS.B  
template < typename T > V_?5cwZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :;S]jNy}j)  
  { $UAmUQg)}_  
  return l(t) = r(t); CxC&+';  
} |"vUC/R2&  
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。 N246RV1W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -gl7mO*  
-aPvls   
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 `g&<7~\=A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y_:i'Ri.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E4aCL#}D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oX@0+*"  
最后的布局是: #y"E hwF  
                Add Re**)3#gn  
              /   \ b/='M`D}#G  
            Divide   5 %l!Gt"\xm  
            /   \ f:gXXigY,  
          _1     3 xioL6^(Qk,  
似乎一切都解决了?不。 K)c`G_%G  
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。 |T~C($9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 C3 ^QNhv  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5 iUT#  
1CFTQB>  
template < typename Right > o/bmS57  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {%ZD ^YSA  
Right & rt) const }U K<tUO  
  {  &y/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lV/-jkR  
} 6C>"H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c8I : jDk:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Nh7+Vl  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A\9Q gM  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 R87-L*9B^0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xwr<ib:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i>w'$ {  
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: >L F y:a  
!N--  
template < class Action > &)@|WLW  
class picker : public Action B>}=x4-8  
  { :gMcl"t--  
public : fGDR<t3yiQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sf\p>gb  
  // all the operator overloaded 47b=>D8  
} ; g/&`NlD  
6\ g-KO  
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。 2`qO'V3Q  
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: Zb<IZ)i#1  
|X/ QSL  
template < typename Right > ,b2YUb]U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7yGc@kJ?  
  { m?I$XAE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i#o:V/Z .  
} zrWkz3FN  
T >X nVK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zi5d"V[}T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 IKx]?0sS  
/ E~)xgPM<  
template < typename T >   struct picker_maker =c 3;@CO  
  { Ww&~ZZZ {  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Nf(Np1?;c  
} ; !iBe/yb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Sq"O<FmI  
  { *5'U3py  
typedef picker < T > result; cs[_5r&:  
} ; BFP (2j  
f$vWi&(  
下面总的结构就有了: 9~8 A>  
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。 f>\guuG  
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。 :=qblc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R#OVJ(#  
至此链式操作完美实现。 ?-mDvW  
Enu/Nj 2  
#p@8m_g  
七. 问题3 $\BRX\6(-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kk_$j_0  
v0762w  
template < typename T1, typename T2 > l<fZt#T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $e66jV  
  { n#,<-Rb-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =SJwCT0;  
} QJ2V&t"3  
j{00iA}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !;'#f xW[  
>*#clf;@p  
template < typename T1, typename T2 > WqX#T  
struct result_2 zs! }P  
  { Id`?yt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |_q:0qo  
} ; : tKa1vL  
h/u>F$}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? NjT#p8d X  
这个差事就留给了holder自己。 ts BPQ 8Ne  
    "RPX_  
VJ1(|v{D4[  
template < int Order > r[>4b}4s  
class holder; ~Q7)6%  
template <> u2=gG.  
class holder < 1 > >iefEv\  
  { 1T(:bM_t`7  
public : Wez"E2J`  
template < typename T > ?M'_L']N[  
  struct result_1 x2gnB@t  
  { t Dx!m~[  
  typedef T & result; 6")co9  
} ; q:A{@kFq_  
template < typename T1, typename T2 > .yp"6S^b  
  struct result_2 |BrD:+  
  { oNV5su  
  typedef T1 & result; V_Owi5h  
} ; WU oGIT'  
template < typename T > -P!_<\q\l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d0(GE4+/  
  { BPAz.K Q  
  return (T & )r; 56!>}!8!  
} -]=-IiC#  
template < typename T1, typename T2 > rN3i5.*/t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sDV*k4  
  { utk'joo  
  return (T1 & )r1; Vg1! u+`<  
} _ PC}`Y'&  
} ; =Rnx!E  
Al?LO;$Pa?  
template <> s^nPSY!  
class holder < 2 > ni @Mqb  
  { CV <@Rgoa  
public : 6*@\Qsp615  
template < typename T > I{Pny/d`  
  struct result_1 /rRQ*m_  
  { b}P5*}$:9"  
  typedef T & result; w3j51v` 0'  
} ; Z,~"`9>Ss  
template < typename T1, typename T2 > pPztUz/.  
  struct result_2 p)M\q fZ  
  { ~z''kH=e  
  typedef T2 & result; J:M)gh~#  
} ; F12tOSfu*  
template < typename T > xW84g08_,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TF %8pIg>Z  
  { :Uu Py|>  
  return (T & )r; B Z:H$v  
} }NQx2k0  
template < typename T1, typename T2 > l@}BWSx&ms  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !6:q#B*  
  { F">>,Oc)U"  
  return (T2 & )r2; <,S0C\la=  
} i?^C c\gH  
} ; |.D_[QI  
5u ED  
ypxqW8Xe  
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> >。 D7Y5q*F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <&'Ye[k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QC:/xP  
{Kp<T  
return l(i, j) = r(i, j); q9n0bw^N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  YM9oVF-  
A[juzOn\  
  return ( int & )i; h3^ &,U  
  return ( int & )j; amI$0  
最后执行i = j; l 6.#s3I['  
可见,参数被正确的选择了。 Ov{fO  
bTzVmqGY  
1m-"v:fT5D  
lu @#)  
H~~I6D{8  
八. 中期总结 Ty]/F+{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !=#230Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mfu >j,7l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g;(r@>U.r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w;$@</  
X-di^%<  
ZyqTtA!A  
JL1%XQ i  
 z"BV+  
rVkoj;[  
九. 简化 |Iy55~hK`  
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。 OwGl&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fi{~UOZg  
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: (sw1HR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \\jB@O  
  +-*/&|^等 ?MhRdY  
2. 返回引用。 sY,!Ir`/`  
  =,各种复合赋值等 ;_0)f  
3. 返回固定类型。 d#T8|#O"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P[{w23`4  
4. 原样返回。 pj,.RcH@o  
  operator, _C?<re3*  
5. 返回解引用的类型。 V|NWJ7   
  operator*(单目) JbYv <  
6. 返回地址。 [|{yr  
  operator&(单目) d"78w-S  
7. 下表访问返回类型。 [~)i<V|qJ  
  operator[] =$5[uI2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *?oQ6g(Nz  
  operator<<和operator>> ~MY7Ic%  
aDa}@-F&a  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &sL5 Pt_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z]>aWH}$  
a34'[R  
template < typename Left > 1W;3pN  
struct value_return 3m4?l ~  
  { HSx~Fs^J  
template < typename T > c1/G yq  
  struct result_1 Sm#;fx+  
  { vII&v+C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U-TwrX  
} ; H<`[,t  
32:,g4!~6  
template < typename T1, typename T2 > W0$G 7 s  
  struct result_2 :EyH'v  
  { pooi8" G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :^kP?  
} ; <C6/R]x#  
} ; lg;Y}?P  
`<t{NJ&f  
'O`jV0aa'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~0?p @8  
S$]:3  
下面我们来剥离functor中的operator() L4sN)EI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h_]3L/  
6K P!o  
return l(t) op r(t) 5S7`gN.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1 7{]QuqNF  
return op l(t) ,?B.+4CW\E  
return op l(t1, t2) ^iubqtT]  
return l(t) op %R;cXs4r  
return l(t1, t2) op ]T^m>v)X  
return l(t)[r(t)] 2Z@<llsi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aEdF Z  
<-Q0WP_^  
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: U^Z[6u  
单目: return f(l(t), r(t)); 0s0[U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [ H>MeeR  
双目: return f(l(t)); .mDqZOpf=4  
return f(l(t1, t2)); |]A{8BBC  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,-CDF)~G=3  
vyV n5s  
struct meta_divide RYE::[O7  
  { $},:z]%D  
template < typename T1, typename T2 > TFxb\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z/wh?K3y  
  { #2ZXYH}  
  return t1 / t2; QVn0!R{  
} `1EBnL_1  
} ; 8tA.d.8  
wt2S[:!p  
这个工作可以让宏来做: 3N+P~v)T'  
/F;*[JZIb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .F#mT h  
template < typename T1, typename T2 > \ Q77qrx3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  8k J k5  
以后可以直接用 '0 ( Bb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _$ixE~w-!  
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 T|.Q81.NE  
(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。。。) !u6~#.7  
cYR6+PKua  
bwVv#Z\r  
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 a #@Q.wL  
--.j&w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T]^F%D%  
class unary_op : public Rettype ?qO,=ms>-  
  { Sa,N1r  
    Left l; 'EZ[aY!);  
public : EE}NA{b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }#'KME4  
8@h zw~>  
template < typename T > 7Wb.(` a<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A^,(Vyd  
      { "fpj"lf-  
      return FuncType::execute(l(t)); ]nX.zE|F  
    } >.{ ..~"K  
(X!/tw,.  
    template < typename T1, typename T2 > %4 SREq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3]N}k|lb%  
      { M8[YW|VkP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @O45s\4-*  
    } :m&`bq  
} ; ~7 `x9MUc  
{6%uNT>|  
>t D-kzN  
同样还可以申明一个binary_op ik$wS#1+L  
$,aU"'D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =R>Sxaq  
class binary_op : public Rettype J.<eX=<  
  { p1?}"bHk  
    Left l; 3~cOQ%#]4  
Right r; A^K,[8VX  
public : =\XAD+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'oT}jI  
SAH\'v0  
template < typename T > NPoXz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,O[vxN1X*  
      { )D[ypuM&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BB%(!O4Dl  
    } (Wx)YI  
9d{W/t?NH  
    template < typename T1, typename T2 > =k$d8g ez  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q%eBm_r;  
      { ^1~/FU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pM46I"  
    } !r LHPg  
} ; Hzj*X}X#K  
$AXz/fGV  
.oK7E(QJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 O]Kb~jkd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p +T&9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /vPb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Iyc')\W&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mefmoZ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `PW=_f={  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 he+[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9Np0<e3p  
下面是修改过的unary_op |wLQ)y*  
6sZRR{'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xc/|#TC8?  
class unary_op <GNOT"z  
  { l?R_wu,Q  
Left l; v PGuEfz  
  K[kmfXKu  
public : GDcV1$NA  
)_Oc=/c|f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mCE})S  
Dq?2mXOqD  
template < typename T > SRD&Uf0M  
  struct result_1 Rke:*(p*n;  
  { 8@A[ `5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :9`1bZ?a  
} ; IWWFl6$-  
kdHql>0  
template < typename T1, typename T2 > f9Xw]G9  
  struct result_2 u]2k%TUY  
  { sY6'y'a95  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; = ]@xXVf/  
} ; )/ZSb1!  
ZF t^q /pw  
template < typename T1, typename T2 > F0JFx$AoD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]OrFW4tiE  
  { r{TNPa6!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ck:J  
} amSyGQ2  
O.E0LCABC  
template < typename T > :I $2[K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {S}@P~H =  
  { Yo(B8}?0!  
  return OpClass::execute(lt(t)); i\ Vpp8<B  
} "EHc&,B`  
kb:C>Y8!sC  
} ; bn`zI~WS  
RnrM rOh  
j<KC$[Kt  
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 vj b?N  
好啦,现在才真正完美了。 m#ie{u^  
现在在picker里面就可以这么添加了: :mrGB3x{  
/trc&V  
template < typename Right > h+W^k+~(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )2$_:Ek  
  { GVM#Xl}w9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5ZcnZlOOQ  
} 0/6&2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]]Z,Qu#<-  
8bGq"!w-  
8<kme"% s  
#~+#72+x7  
asi1c y\  
十. bind oB\Xl)A<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nAg(lNOWN  
先来分析一下一段例子 zoJ;5a.3B  
UIl_& |  
TUaK:*x*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [:QMnJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (*RybKoaA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^ ?=K)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (<l2 ^H  
我们来写个简单的。 *[H+8/n_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XOCau.#  
对于函数对象类的版本: ay_D.gxz  
hNle;&*F  
template < typename Func > JB+pFBeY  
struct functor_trait 9NP l]iA)  
  { MuobMD}jqe  
typedef typename Func::result_type result_type; R`Lm"5w  
} ; p*0Ve21i,  
对于无参数函数的版本: #CPPdU$  
;}~=W!yz  
template < typename Ret > $5b|@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?I'-C?(t@1  
  { v-3zav  
typedef Ret result_type; Hl;p>>n  
} ; BFO Fes`>~  
对于单参数函数的版本: Oez}C,0  
.m?~TOR  
template < typename Ret, typename V1 > .( h$@|Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mr!I}I7x&x  
  { DQ\&5ytP  
typedef Ret result_type; yj~"C$s  
} ; E aD@clJS  
对于双参数函数的版本: =%\6}xPEl<  
EKPTDKut  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;J(,F:N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rcZ SC3  
  { ak) -OL1  
typedef Ret result_type; X~he36-+<  
} ; XO#)i6}G  
等等。。。 9|?Lz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~(j'a!#Vvk  
~5NGDT#L*  
template < typename Func > DOVX$N$3  
struct func_return (nD$%/uK'  
  { Wi?%)hur  
template < typename T > DME?kh>7  
  struct result_1 X-1Vp_(,TP  
  { Z9&D'n)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8-a6Q|   
} ; 7V{"!V5  
66<\i ltUQ  
template < typename T1, typename T2 > LU,"i^T  
  struct result_2 " ^baiN@ac  
  { i=UTc1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9r nk\`E  
} ; em [F|  
} ; "O[76}I+.q  
^<\} Y  
!t Oky  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +.]}f}Y  
G}#/`]o!K  
template < typename Func, typename aPicker > +MZO%4  
class binder_1 X8 )>}#:  
  { bH/pa#G(  
Func fn; 1?RCJ]e5  
aPicker pk; 8Wx@[!  
public : Om2X>/V%C  
_P<lG[V  
template < typename T > KWJgW{{v  
  struct result_1 :6$4K"^1  
  { bmVgTm&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %lJiM`a  
} ; 6 2`PK+  
NWHH.1|  
template < typename T1, typename T2 > Q|B|#?E==  
  struct result_2 ; eF4J  
  { G;HlII9x[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2c~?UK[1  
} ; ^i+ z_%V  
 g1wI/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kbYg4t]FH  
L-C/Luws  
template < typename T > %HF$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bp>ps@zFq  
  { ; G59}d p~  
  return fn(pk(t)); ^ wF@6e7/&  
} Q^Z<RA(C  
template < typename T1, typename T2 > ?>.g;3E$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9LEilmPs  
  { id tQXwa  
  return fn(pk(t1, t2)); te*Y]-&I|/  
} <,pLW~2-"  
} ; C6'*/wq  
8gtCY~m  
3.<6;?  
一目了然不是么? G#n^@kc*,  
最后实现bind Sd\IGy{a  
K-EI?6`xM  
@yn^6cE  
template < typename Func, typename aPicker > 4 ?@uF[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aT1CpY=T|.  
  { ah/6;,T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Hx2j=Q_dw  
} vYSetAd v  
d0A\#H_&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \ ~LU 'j  
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。 Iq0 #A5U%  
9{%g-u \  
十一. phoenix -hVv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'hlB;z|T  
c_G-R+  
for_each(v.begin(), v.end(), Jh&~/ntmm_  
( L_~I ~  
do_ e}R2J `7  
[ 9O=05CQ  
  cout << _1 <<   " , " o ?va#/fk  
] CS;W)F  
.while_( -- _1), K_&c5(-(_  
cout << var( " \n " ) A:.IBctsd  
) YoF\ MT]W  
); 1>@]@ST[:  
38U5^`  
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: 2u~c/JryN  
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 Xrj(,|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =tf@4_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GIC"-l1\  
2-6.r_  
/G)KkBC  
template < typename Cond, typename Actor > 7/&C;"  
class do_while -[f "r`  
  { T`g?)/  
Cond cd; 7TV>6i+7  
Actor act; EFRZ% Y  
public : B;z>Dd,Y_x  
template < typename T > #0?"J)  
  struct result_1 8g[ (nxI~  
  { Ho)t=qn  
  typedef int result_type; &N/|(<CB  
} ; yp[<9%Fi  
dThn?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d^Zo35X  
>?>ubM`,  
template < typename T > +Q SxYV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uv|eVT3jNs  
  { "$~}'`(]  
  do Ok}{jwJ%W;  
    { o\@ A2r3  
  act(t); agU%z:M{  
  } N"YK@)*Q  
  while (cd(t)); n&0mz1rw  
  return   0 ; ~{7zm"jN  
} `P^u:  
} ; B_SZ?o  
@tr&R==([  
|TB@@ 2Ky&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lBlSNDs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |t4Gz1"q=8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 MiSja#"+A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .N5h V3  
下面就是产生这个functor的类: s6uF5]M;2  
)|U_Z"0H^  
c y=I0  
template < typename Actor > 7oZ@<QP'  
class do_while_actor ig{A[7qN  
  { iUeV5cB  
Actor act; qs6Nb'JvQR  
public : 935-{h@k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MB ]#%g&  
~/j$TT"  
template < typename Cond > 4 ss&'h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &Pu+(~'Q  
} ; b$d J?%W  
=@xN(] (  
h^o+E2<]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l5FuMk-  
最后,是那个do_ K-2.E  
BW'L.*2  
wXr>p)mP  
class do_while_invoker aL8p"iSG9  
  { zyaW3th  
public : c=b+g+*xd  
template < typename Actor > "bD+/\ z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @T<ad7g-2J  
  { A#v|@sul  
  return do_while_actor < Actor > (act); q%OcLZ<,  
} 4 t&gW  
} do_; >EBZ$X  
WW//heJe-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [3t0M5x w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4=u+ozCG  
最后来说说怎么处理break和continue N@k3$+ls  
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。 d>lt  
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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