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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !`JHH&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sb_oD{+gW  
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, ^g1f X1  
g1E~+@  
fc=Patg  
&.13dq  
  class filler 4BYE1fUzd  
  { Gl %3XdU  
public : pL=d% m.W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]M>9ULQ  
} ; rPNb\Ri  
tY${M^^<J  
?^mi3VM  
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: W W2Ob*  
WL,&-*JAW  
hf/2vt m  
`O?TUQGR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0 S_':r   
c}*2$1  
|s#'dS;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '3]p29v{  
p9U?!L!y  
r"2V  
>SN|?|2U/  
二. 战前分析 unJid8Lo  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 N..j{FE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )Au6Nf  
4h!f/aF'  
_I`,Br:N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )D'^3) FF  
  /* --------------------------------------------- */ :WI.LKlo~  
vector < int *> vp( 10 ); 07Gv*.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g*)K/Z0pJ$  
/* --------------------------------------------- */ V@7KsB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )VCzn~uf  
/* --------------------------------------------- */ .@-9'<K?~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @~<j&FTT  
  /* --------------------------------------------- */ I1X /Lj=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); scuHmY0  
/* --------------------------------------------- */ >-_d CNZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |py6pek|  
I)q,kP@yY  
B/5=]R  
j*e6 vX  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8Y0"Cejq  
1._1, _2是什么? FJ*i\Q/D  
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。 4L-:*b_v\  
2._1 = 1是在做什么? I/VxZ8T  
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。 J$4wL F3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e{;OSk`x  
_A<u#.yd  
fP3_d  
三. 动工 Y+4o B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /&u<TJ4  
i{!T&8  
{T"0DSV   
EF pIp4_Y  
template < typename T > ZYf2XI(_"  
class assignment ug{R 3SS  
  { vA$o~?a]/  
T value; UA[,2MBp  
public : \BWyk A>  
assignment( const T & v) : value(v) {} =fm]Dl9h*  
template < typename T2 > $^&ig  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QDpEb=|S  
} ; =#mTfJ   
0Io'bF  
T!wo2EzE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mh<=[J,%p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IHgeQ F ~  
K:' q>D@  
]$U xCu  
| ohL]7b<  
  class holder o!:8nXw  
  { yq+!czlZ  
public : J5h+s-'  
template < typename T > [D5t{[i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !6Sd(2  
  { qQ!1t>j+H  
  return assignment < T > (t); &z"krM]G  
} SuZ&vqS  
} ; :V2bS  
@!&}}"<  
9N%JP+<89  
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: T[= S$n -'  
\5Vde%!$Z  
  static holder _1; I\qYkWg7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IrMl:+t\  
x{NX8lN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UpXz&k  
而不用手动写一个函数对象。 TO2c"7td  
[ofqGwpDG  
65ly2gl  
DO7W}WU  
四. 问题分析 s4_/&h  
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。 1 nvTce  
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。 nUq<TJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p;?*}xa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _2btfY1U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Og;-B0,A  
O4<g%.HC6  
五. 问题1:一致性 iqnJ~g  
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?| ^I KO2Ft  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V|)>{Xdn  
gPC*b+  
struct holder  `[zQf  
  { `V[!@b:  
  // "m{,~'x  
  template < typename T > 1Y_w5dU  
T &   operator ()( const T & r) const vd`}/~o  
  { uS&| "*pR  
  return (T & )r; ( 6(x'ByT  
} F_xbwa*=  
} ; HE<1v@jW  
 s95vK7I  
这样的话assignment也必须相应改动: crO@?m1  
BQ^H? jo  
template < typename Left, typename Right > s<x1>Q7X~  
class assignment Z%Z9oJ:  
  { 7=@jARW&  
Left l; `P Xz  
Right r; rzp +:  
public : ZxGP/D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dk8wIa"K`  
template < typename T2 > j QU"Ved  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @eqeN9e  
} ; ,wwZI`>-  
jClj_E  
同时,holder的operator=也需要改动: @{h?+ d  
T+LJ* I4  
template < typename T > 9*6]&:fm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]E3U J!!  
  { KC e13!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U=bEA1*@0  
} \Mv":Lm1  
'2hbJk  
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。 N__H*yP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dj\e@?Y  
#G9 ad K5  
return l(rhs) = r; G;gJNK"e  
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。 r%Rs0)$yj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M8w5Ob  
QD{:vG g  
template < typename Tp > HEK-L)S. *  
class constant_t ]43[6Im  
  { /EwGW  
  const Tp t; lA>\Ko  
public : F{k+7Ftc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \(I6_a_{  
template < typename T > 7#;vG>]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eT"Uxhs-}  
  { <<MjC5  
  return t; JM0I(%Z%  
} E_ $z`or  
} ; 3l!NG=R  
]T O/kl/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EruP  
下面就可以修改holder的operator=了 8U~.\`H-PT  
D)='8jV7  
template < typename T > (k-YI{D3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~WVO  
  { lp&!lb`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Bt^K]F\  
} .M|>u_<Qd  
Mjpo1dw  
同时也要修改assignment的operator() jSt mS2n  
+R$?2  
template < typename T2 > `ZHP1uQ<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g;F"7 ^sg  
现在代码看起来就很一致了。 M\/XP| 7  
p|6v~  
六. 问题2:链式操作 lH BI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XOr fs sj  
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。 )&NAs  
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。 s(@h 2:j  
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。  :,]S}R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?z`MPdO  
^,s?e.u$8`  
template < typename T > (;o*eFC F  
struct result_1 Q/_#k/R  
  { N} />rD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "mj^+u-  
} ; oC dGQ7G}  
DMgBcP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: vx0UoKX  
&a~=b,  
template < typename T > ?#[)C=p]z  
struct   ref y]qsyR18i  
  { tbj=~xYf  
typedef T & reference; 4_Rdp`x#J  
} ; 2RNrIU I2  
template < typename T > >S&U.  
struct   ref < T &> fp !:u  
  { lJ/6-dP  
typedef T & reference; u*R7zY  
} ; 4 eh=f!(+  
??xlA-E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [!+D <Y  
 ]6~k4  
template < typename T > .j 'wQ+_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z.jCera.  
  { lSCY5[?  
  return l(t) = r(t); nk08>veG  
} {g=b]yg\o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Z;*`f d?8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _Xh=&(/8@  
Z`xyb>$  
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 oI$V|D3 9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q]i[.ME  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9eSRCLhgD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n&7@@@cA  
最后的布局是: MSB%{7'o  
                Add i7v/A&Rc  
              /   \ +{vQS FW  
            Divide   5 5Fe-=BX(  
            /   \ rt;gC[3\  
          _1     3 i+U51t<  
似乎一切都解决了?不。 %F3}/2  
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。 # ITLz!g E  
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。 &!#2ZJ}{  
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: .HDebi  
$~o3}&az  
template < typename Right > lm &^tjx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r`>~Lp`  
Right & rt) const Q0SW;o7  
  { >Jiij  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lxOqs:b  
} R`3x=q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >0M:&NMda  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 % &+|==-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }wG|%Y#+r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I$Eg$q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5F03y`@ u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? xOgq-@`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ])68wqD  
}{#7Z8   
template < class Action > 9<~,n1b>x  
class picker : public Action 8tC+ lc  
  { , Z4p0M  
public : q4zSS #]A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K9}jR@jy$  
  // all the operator overloaded 2}|vWKej{  
} ; \|Y{jG<cu  
jiOf')d5  
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。 8}J(c=4Gk  
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: >pa\n9=Q^  
@u<0_r t  
template < typename Right > k~ZBJ+ 94  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h#;?9DP  
  { "1\(ZKG8^Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DZF[dxH  
} @b8X%0B7  
]&/0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ > cdHv  
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。 !HbqbS22  
`7F@6n   
template < typename T >   struct picker_maker S54gqc1S]  
  { i<0D Z_rub  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NH<Y1t  
} ; '=-s1c@^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JIB?dIN 1  
  { ;}n|,g>  
typedef picker < T > result; B?!9W@  
} ; fc["  
m`[oT\  
下面总的结构就有了: WFQ*s4 R(  
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。 AfuXu@UZ_/  
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。 p3{x<AO/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EaJDz`T}  
至此链式操作完美实现。 >2 FAi.,  
@Pd) %'s  
'nC3:U  
七. 问题3 6@*5! ,  
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。 BLWA!-  
ecM4]U  
template < typename T1, typename T2 > 5B8V$ X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b EoB;]  
  { ]Y?{$M G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hP,b-R9\  
} /8 e2dw: \  
p} t{8j >  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >DPds~k  
tjBh$)  
template < typename T1, typename T2 > -lJx%9>  
struct result_2 !V$6+?2   
  { CwTS/G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o|zrD~&$  
} ; u|]mcZ,ZW  
;:#?~%7>  
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? .( TQ5/ ~  
这个差事就留给了holder自己。 $gj+v+%N  
    +0oyt?  
=;'ope(?S  
template < int Order > 7/5NaUmPTt  
class holder; v^ y}lT  
template <> CF4Oh-f  
class holder < 1 > ~#HH;q_7m  
  { kR`6s  
public : glOqft&>`  
template < typename T > 9^#zxmH)  
  struct result_1 =hZ&66  
  { o=QRgdPD  
  typedef T & result; (R;) 9I\  
} ; i?&4SG+2~K  
template < typename T1, typename T2 > K4h-4Qbn  
  struct result_2 ZTgAZ5_cz  
  { >Rl0%!  
  typedef T1 & result; =:CGl   
} ; h=i A;B^>  
template < typename T > ,Do$`yO+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (7rz:  
  { lzr>WbM{{p  
  return (T & )r; VrnK)za*H  
} +7lRP)1R  
template < typename T1, typename T2 > Hz!U_?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HiS,q0  
  { [pRVZV  
  return (T1 & )r1; 8zWBXV  
} & 8:iB {n  
} ; r+V(1<`2X  
/`j  K  
template <> U:pLnNp`  
class holder < 2 > NXWIE4T>*^  
  { n8;G,[GM80  
public : 'EH  
template < typename T > bz}AO))Hk  
  struct result_1 c^dl+-{Mc  
  { =JySY@?9  
  typedef T & result; F-reb5pt.=  
} ; L[QI 5N  
template < typename T1, typename T2 > k?|zIu  
  struct result_2 6%tiB?  
  { 1=o(sIeA  
  typedef T2 & result; A Eyr_!G,  
} ; 1TD&&EC  
template < typename T > [V#&sAe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +hKPOFa'  
  { ,mE]?XyO  
  return (T & )r; [r~rIb%Zj  
} G7kFo6Cb  
template < typename T1, typename T2 > O7<V@GL+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6_`eTL=G  
  { 8HH.P`Vk#  
  return (T2 & )r2; 5x1jLPl'  
} $Zu4tuXA  
} ; M;Mdz[Q  
IpaJ<~ p  
U0|j^.)  
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> >。 -)->Jx:{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RAx]Sp Q-S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EJ &ZZg  
$Bwvw)(%  
return l(i, j) = r(i, j); I +4qu|0lA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hoD[wAC  
dE9aE#o  
  return ( int & )i; cdU >iB,  
  return ( int & )j; hwol7B>   
最后执行i = j; @1qUC"Mg  
可见,参数被正确的选择了。 MgK(gL/&[  
1 FIiX  
$m%/veD k  
{D2d({7  
D<L{Z[  
八. 中期总结 :-'ri Ry  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fS$Yl~-m?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z )}wo3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #( Yb lY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fO}1(%}d  
 S~5 =1b  
8#JyK+NU  
WE8L?55_Au  
apWrcaj  
Z YO/'YW  
九. 简化 ;>hPHx  
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。 E":":AC#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F9G$$%Q-Z  
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: U?m?8vhR6(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lV*&^Q8.  
  +-*/&|^等 *q 9$SDm  
2. 返回引用。  u^eC  
  =,各种复合赋值等 =8 1Xt1,  
3. 返回固定类型。 C&K(({5O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ha'm`LiX  
4. 原样返回。 .;sPG  
  operator, eMMiSO!3  
5. 返回解引用的类型。 z&G3&?Z  
  operator*(单目) \Hx#p`B%  
6. 返回地址。 O pX  
  operator&(单目) sU3V)7"  
7. 下表访问返回类型。 8i 'jkyInT  
  operator[] .\\#~r`t3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :r+ 1>F$o  
  operator<<和operator>> ;@\J scNJ|  
W${sD|d-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hzVr3;3Zn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7`n8 OR4  
R_&V.\e_  
template < typename Left > Gi_X+os  
struct value_return pNme jz:  
  {  ^*>no=A  
template < typename T > c^UM(bW  
  struct result_1 BiAcjN:Z  
  { *VAi!3Rx;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d`*vJ#$> 2  
} ; dKG<"  
9GOyVKUv  
template < typename T1, typename T2 > u"3cSuqy  
  struct result_2 N^j''siB  
  { u9%:2$[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _e^V\O>  
} ; hIHO a  
} ; ~0  t'+.  
:njUaMFoMA  
RLr-xg$K-t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N1t:i? q&  
>@\-m  
下面我们来剥离functor中的operator() SQRz8,sqkw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1%{(?uz9  
!S<~(Ujyw  
return l(t) op r(t) 8XE0 p7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t)ry)[Dxv  
return op l(t) 4iPg_+  
return op l(t1, t2) 3<SC`6'?  
return l(t) op @J)vuGS  
return l(t1, t2) op U%olH >1K  
return l(t)[r(t)] {uG_)GFr0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y`RfE  
w/@%xy  
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: d":{a6D*d  
单目: return f(l(t), r(t)); Z/;SR""wa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !pXz-hxKT  
双目: return f(l(t)); L*38T\  
return f(l(t1, t2)); Ke!O^zP92  
下面就是f的实现,以operator/为例 UJ&,9}L8  
EORAx  
struct meta_divide `_ L|I s=n  
  { [J#(k`@  
template < typename T1, typename T2 > pu#<qD*w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C$; ~=  
  { e4P.G4  
  return t1 / t2; f# + h_1#  
} C\[UAxZ3X  
} ; Q^OzFfR6  
YG|T;/-  
这个工作可以让宏来做: YWdvL3Bgk,  
Ks-><-2+N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YKk%;U*  
template < typename T1, typename T2 > \ 2:yv:7t/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '` "&RuB  
以后可以直接用 "/=x u|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SfR_#"Uu  
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 PGDlSB^O  
(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。。。) X35hLp8 M  
v]>(Ps )R  
 w4mL/j  
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 4RNzh``u  
zrM|8Cu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &~EOM  
class unary_op : public Rettype %qhaVM$]  
  { FE.:h'^h  
    Left l; G.8ZISN/  
public :  LvaF4Y2v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D]REZuHOI  
Y`v&YcX;  
template < typename T > [o6d]i!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pe8MG(V  
      { f32nO  
      return FuncType::execute(l(t)); FrS>.!OFn  
    } z!tHn#  
\} 5\^&}_  
    template < typename T1, typename T2 > {^F_b% a4z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VlH9ap  
      { *!r8HV/<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mb/Y  
    } (Y%}N(Jg  
} ; q :gH`5N  
/C"E*a  
BTB,a$P/  
同样还可以申明一个binary_op ugz1R+f_4{  
ouuj d~b+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m T;z `*  
class binary_op : public Rettype YB[P`Muj  
  { }0I! n@  
    Left l; Z(#a-_ g  
Right r; y3vOb, 4  
public : iVA_a8}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C M(g4fh  
`#~@f!';  
template < typename T > ?AR6+`0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I>:'5V  
      { T ^uBMDYe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *ood3M[M^  
    } jd#{66:  
iC 2:P~  
    template < typename T1, typename T2 > U7O2.y+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 18~j>fN  
      { /IgTmXxxj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QJxcH$  
    } >[[< 5$,T  
} ; Gz`Zp "i%0  
MYu-[Hg  
^#;2 Pd>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Te;`-E L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7#Mi`W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qr :[y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dz?:)5>I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zdtzR<X   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Hc}(+wQN%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B<i1UJ5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) t1xX B^.M{  
下面是修改过的unary_op W Qe>1   
=5+:<e,&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *T 6<'a  
class unary_op p=p,sJ/@  
  { ,w c|YI)E  
Left l; V_h, UYN  
  5'6Oan7dL:  
public : *c.*e4uzF  
Xq9%{'9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (.Sj"6+  
RxcX\:  
template < typename T > NU81 V0:jG  
  struct result_1 %G>*Pez %  
  { fAXF_wj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~r+;i,,X  
} ; ?z p$Wz;k  
u`7\o~$  
template < typename T1, typename T2 > Iq(BH^K  
  struct result_2 `N;JM3 ck  
  { K%)u zP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WUZusW5s  
} ; :D;BA  
|}=xA%)  
template < typename T1, typename T2 > ?$%#y u#.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w_PnEJa9  
  { /GqW1tcO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ??)IPRv?yF  
} #,lJ>mTe4  
;5M I8  
template < typename T > qJj"WU5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s: pmB\  
  { W:' H&`0  
  return OpClass::execute(lt(t)); w`x4i fZ0q  
} c7Jfo x V  
) 7w%\i{M  
} ; "MOM@4\  
2Jm#3zFYz3  
Ia %> c  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug C/_Z9LL?F  
好啦,现在才真正完美了。 Lk#8G>U  
现在在picker里面就可以这么添加了: y<|8OTT  
k nTCX  
template < typename Right > b*Sw") #  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nz1u:D]  
  { *sz:c3{_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [&eG>zF"  
} RA^6c![  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WstX>+?'  
Bre:_>*  
m9Xauk$(  
<Ukeq0  
jEu-CU#:  
十. bind W<Ri(g-  
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。 xaI)d/  
先来分析一下一段例子 'nJ,mZx  
`]F}O \H  
vb.}SG>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $-AG $1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o3C GG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yi.GD~69  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L5DeLF+  
我们来写个简单的。 ?LSwJ @#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9w!PA-) L  
对于函数对象类的版本: 6v?tZ&, G  
_*w kTI+j  
template < typename Func > ,eSII2,r4  
struct functor_trait aE(DNeG-H  
  { #u"$\[G  
typedef typename Func::result_type result_type; '+&!;Jj,  
} ; )6b`1o!7  
对于无参数函数的版本: <g$bM;6%  
'IQ;; [Q  
template < typename Ret > <IBWA0A=8a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VV-%AS6;  
  { zD@RW<M  
typedef Ret result_type; x~?|bnM#3  
} ; B,b^_4XX$  
对于单参数函数的版本: *JArR1J  
W4#E&8g%  
template < typename Ret, typename V1 > E>c*A40=.n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =xjt PmZ5X  
  { m^$KDrkD  
typedef Ret result_type; d1}cXSQ1T  
} ; *4y0Hq  
对于双参数函数的版本: }xJ!0<Bs  
&SMM<^P.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o0kKf+[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h'B0rVQia>  
  { AzMX~cd  
typedef Ret result_type; <YAs0  
} ; 0`4Fa^o]h  
等等。。。 )1/J5DI @8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [{PmU~RMYf  
>p29|TFbV  
template < typename Func > !-Uq#Ea0/  
struct func_return b"(bT6XO!  
  { 9w<k1j  
template < typename T > o4H'  
  struct result_1 Mk/ZEyq^  
  { eB_ M *+^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fBLR  
} ; YR"IPyj  
P EMuIYm$  
template < typename T1, typename T2 > MtG~ O;?8  
  struct result_2 \|7Y"WEQ  
  { E9Hyd #A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FT h/1"a  
} ; ug?#Oa  
} ; vPsf{[Kr  
Wdp4'rB  
]g]~!":  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i%otvDn1  
Lu[xoQ~I  
template < typename Func, typename aPicker > J';XAB }  
class binder_1 O7xBMqMf  
  { eR!K8W  
Func fn; TnLblkX  
aPicker pk; 2(>=@q.1H  
public : pbNW l/|4  
u4~( 0  
template < typename T > pJ_>^i=  
  struct result_1 An=Q`Uxt/  
  { ~c'R7E&Bfa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PF] Vt  
} ; O;RNmiVoq  
'p4b8:X  
template < typename T1, typename T2 > C72btS  
  struct result_2 du^r EMb%  
  { (=w ff5U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7.(vog"I)  
} ; Eq'oy~.oV  
) q'~<QxI\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /[Sy;wn  
l&m'?. g f  
template < typename T > zNQ|G1o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Av%[G5=h#  
  { (1}"I RX.  
  return fn(pk(t)); x^JjoI2vf  
} fa;GM7<e)  
template < typename T1, typename T2 > eE[/#5tK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :@q9ll`6u  
  { l%9nA.M'  
  return fn(pk(t1, t2)); 2`w\<h  
} Y$6W~j  
} ; 1@A*Jj[R%  
s*W)BK|+?  
8v']>5S]#  
一目了然不是么? ^Sz?c_<2P  
最后实现bind xn)r6  
g@7j<UY  
i4oBi]$T  
template < typename Func, typename aPicker >  \ l8$1p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n)rF!a  
  { hX@.k|Yd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [/I1%6;  
} Rd.[8#7VE  
WS)u{ or  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "RJf2~(ZX  
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。 :cK;|{f  
B.J4}Ua  
十一. phoenix VClw!bm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _;+N=/l0  
tr\Vr;zd  
for_each(v.begin(), v.end(), v`$9;9  
( |79!exVMBp  
do_ s(I7}oRWsL  
[ kM\O2 ay  
  cout << _1 <<   " , " d/OIc){tD  
] ')w*c  
.while_( -- _1), KCed!OJ+  
cout << var( " \n " ) E$[\Fk}S  
) V ;)q?ZHg  
); [\&Mo]"0  
;pNHT*>u,  
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: :/IcFU~)M  
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 otO6<%/m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?%h JZm;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9c=_p'G3Fw  
)Oz( <vxw  
c])b?dJ*  
template < typename Cond, typename Actor > hoihdVjv  
class do_while )gCHwu  
  { (K+TqJw  
Cond cd; v;;X2 a1k  
Actor act; t?]6>J_V  
public : OR^Wd  
template < typename T > G1~|$X@@  
  struct result_1 @"HR"@pX  
  { u hP0Zwn  
  typedef int result_type; ;NRT a*  
} ; tGd<{nF%2  
v-) eT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZjEO$ ts=@  
!o4xI?  
template < typename T > +c\s%Gzrh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,/W< E  
  { @6$r| :]G-  
  do C)z[Blt  
    { [ylGNuy  
  act(t); }]zmp/;a  
  } M Zw%s(lv  
  while (cd(t)); H8K<.RY  
  return   0 ; `CK;,>i   
} <'~8mV1  
} ; ;^DUtr ;  
9$Mi/eLG2N  
>W'SG3Hmc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OqBw&zm  
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。 \Zf&&7v  
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。 cT0utR&  
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。  A ]U]  
下面就是产生这个functor的类: HxY,R ^  
o@LjSQ5!  
f aO8 &  
template < typename Actor > &ApJ'uC  
class do_while_actor 2 J4|7UwJ  
  { 6eDIS|/  
Actor act; j|`{ 1`'  
public : 3^Yk?kFE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} - Ez|  
k)v[/#I  
template < typename Cond > 0"2 [I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9x?;;qC"m9  
} ; \aZ(@eF@@Q  
^ Nsl5  
uAvs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5&X  
最后,是那个do_ =(n'#mV  
)%y~{j+M  
9uS7G*  
class do_while_invoker 6ZG)`u".("  
  { qz0v1057#  
public : /2@%:b)  
template < typename Actor > g Go  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 68HX,t  
  { +1)C&:  
  return do_while_actor < Actor > (act); b<F 4_WF  
} @^` <iTK&p  
} do_; \4j+pU  
N9n1s2;o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  Nr[Rp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?UfZVyHv+  
最后来说说怎么处理break和continue "q`%d_  
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。 ^X&9"x)4  
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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