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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [D4SW#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E KLyma&}Y  
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, ]MitOkX  
kfY}S  
DU/]  
)_S(UVI5  
  class filler Hk.TM2{w  
  { ;))+>%SGCt  
public : c9u`!'g`i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l4YJ c  
} ; {@{']Y  
Vaw+.sG`AP  
XJ| <?   
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: 7WS p($  
%RRNJf}z  
G@X% +$I  
051 E6-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zt{[ *~  
L48_96  
A[{yCn`tM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  {Gk1vcq  
ZG8DIV\D7  
7# Kn8s  
/{n-Y/j p  
二. 战前分析 eJX9_6m-  
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。 )g%d:xI  
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 `e&Suyf4B  
{ROVvs`  
Vv=. -&'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |3"KK  
  /* --------------------------------------------- */ PB*&aYLU  
vector < int *> vp( 10 ); ~P **O~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )}Kf=  
/* --------------------------------------------- */ #r\4sVg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .|fH y  
/* --------------------------------------------- */ Y)2,PES=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p]+Pkxz]'  
  /* --------------------------------------------- */ >@_^fw)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J<h $ wM  
/* --------------------------------------------- */ Kn;"R:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I-(zaqp@  
SZ'R59Ee<  
flbd0NB  
;$wVu|&  
看了之后,我们可以思考一些问题: !?h;wR  
1._1, _2是什么? >SHhAEF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ul>3B4  
2._1 = 1是在做什么? z$. 88 ^  
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。 K Z91-  
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。 n 0L^e  
S|N_o   
=X:Y,?  
三. 动工 E*K;H8}s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )F]]m#`  
zHRplm+ i  
xfe+n$~ c  
jm/`iXnMf  
template < typename T > `1fY)d^ZS  
class assignment >0TxUc_va  
  { 0 /U{p,r6`  
T value; Kis"L(C  
public : yWo; a  
assignment( const T & v) : value(v) {} [sj osV  
template < typename T2 > tg4pyW <  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +iRh  
} ; /7^4O(iG  
yN(%-u"  
hhc,uJ">!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R-d:j^:f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y766; X:J  
=GMkR+<)  
.}~_a76  
v`Oc,  
  class holder c,+:i1IAy  
  { 'I6i ,+D/q  
public : M%P:n/j  
template < typename T > ,w4V?>l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aj{Y\ 3L  
  { m~0/&RA  
  return assignment < T > (t); $B5aje}i  
} g (CI;f}y  
} ; Txb#C[`  
kUrkG80q|  
j{+.tIzpq[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Y&Z.2>b  
GH$pKB  
  static holder _1; bP&]!jZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S3 Xl  
'e'cb>GnA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @<EO`L)Z  
而不用手动写一个函数对象。 {fT6O&br  
srrgvG,  
z5*'{t)  
JOeeU8C  
四. 问题分析 1?+St`+{B-  
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。 @Qt{jI !  
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。 $}<e|3_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k>si5'W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _g"<UV*H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i2SR{e8:GF  
H9Q&tl9  
五. 问题1:一致性 O5T{eBo\  
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?| *_\_'@1|J)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yufc{M00  
$suzW;{#  
struct holder -;WGS o  
  { CryBwm  
  // U26}gT)  
  template < typename T > |z^^.d~a0  
T &   operator ()( const T & r) const .V8Lauz8  
  { z1X`o  
  return (T & )r; <*cikXS  
} LG#t<5y~  
} ; {9.|2%a  
suDQ~\ n  
这样的话assignment也必须相应改动: hf&9uHN%7m  
f x+/C8GK  
template < typename Left, typename Right > CB}2j  
class assignment SSMHoJGm  
  { J)p l|I  
Left l; @_}P-h  
Right r; j3E7zRm] \  
public : LyFN.2qw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kc`Tdn  
template < typename T2 > 1tFNM[R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HY:7? <r  
} ; tf`^v6m%]  
ds[|   
同时,holder的operator=也需要改动: g}(L;fy>7  
!%%6dB@%t  
template < typename T > Se =`N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,.FxIl ]  
  { %6f*{G w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3AN/ H  
} I^$fMdT  
$*=<Yw4  
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。 bY~pc\V:`w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PALc;"]O  
oe-\ozJ0  
return l(rhs) = r; 0oIe> r  
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。 {;6`_-As%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &6nWzF  
~oY^;/ j  
template < typename Tp > \z(gqkc 6  
class constant_t \(2sW^fY  
  { sD#.Oq4&]y  
  const Tp t; oW6XF-yM  
public : 40m-ch6Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P71Lqy)5}A  
template < typename T > -PR N:'T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WNrk}LFof  
  { r3UUlR/Do  
  return t; w ;^ra<*<+  
} 9~[Y-cpoi  
} ; kMN~Y  
< h *4Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &0JI!bR(  
下面就可以修改holder的operator=了 k@W1-D?  
U&p${IcEm  
template < typename T > O6^]=/wd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @b2aNS<T  
  { aAUvlb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r\^b(rNe  
} m!HJj>GEo  
RPRBmb940  
同时也要修改assignment的operator() Z/+#pWBI!  
6(ol1 (U  
template < typename T2 >  Mb~F%_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JZyAXm%  
现在代码看起来就很一致了。 $*fMR,~t&  
|@4' <4t  
六. 问题2:链式操作 20Wg=p9L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^k9I(f^c-_  
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。 wI/iuc  
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。 F7#JLE=  
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。 =B@2#W#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {R6ZKB  
$6SW;d+>n  
template < typename T > 1 ]b.fD  
struct result_1 8bld3p"^  
  { ~b8]H|<'Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?$4 PVI}  
} ; 9djk[ttA)  
E r?&Y,o  
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: %1+4_g9  
(SAs-  
template < typename T > TOQP'/   
struct   ref c{w2Gt!  
  { qlPT Ll  
typedef T & reference; 0LJv'  
} ; $6poFo)U+  
template < typename T > f ) L  
struct   ref < T &> >~0Z& d  
  { Mb*?5R6;  
typedef T & reference; I-l_TpM)  
} ; &{t,'[ u  
U&qZ"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h <<v^+m  
IW] rb/H  
template < typename T > ysY*k`5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fe_5LC"  
  { 6.yu-xm  
  return l(t) = r(t); G]&qx`TBK  
} - 1gVeT&  
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。 KVa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O0H.C0}  
{E|$8)58i  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 V(!V_Ug9.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  _6vW F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sK?twg;D*|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |M;7>'YNC*  
最后的布局是: BnF^u5kv%  
                Add 8zW2zkv2|#  
              /   \ =41?^1\  
            Divide   5 =Nr-iae#  
            /   \ g *+>H1}  
          _1     3  N4TV  
似乎一切都解决了?不。 _7_Y={4=`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 :?1Dko^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8'y$M] e9n  
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: 0?|<I{z2  
NL+N%2XG7  
template < typename Right > wi{3/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O+x!Bg7   
Right & rt) const F#5~M<`.o  
  { yyTnL 2Y9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /PXzwP_(A  
} G7/ +ogV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2&J)dtqz  
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。 {Ou1KDy#)  
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。 }3WxZv]I}  
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。 5L}/&^E#p  
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。 W=+ Y|R!  
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? m+z& Q  
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: =~LJ3sIX  
Z*6IW7#  
template < class Action > -"9  
class picker : public Action !^G\9"4A  
  { ]7c=PC  
public : R`-S/C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -jm Y)(\  
  // all the operator overloaded zX i 'kB  
} ; A?OQE9'  
J C}D` h  
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。 |-~Y#]  
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: Pr C{'XDlU  
a(ZcmYzXU  
template < typename Right > {Qj~M<@3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =:U`k0rn!  
  { +:/%3}`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :7;@ZEe  
} as =fCuJ  
%^6F_F_jS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {?7Uj  
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。 w_VP J  
NDokSw-  
template < typename T >   struct picker_maker 9%obq/Lb  
  { YtLt*Ig%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 86a\+Kz%%L  
} ; Q\0'lQJdy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E' uZA  
  { ;}p  
typedef picker < T > result; kD"{g#c  
} ; hOK8(U0  
n~Lt\K:  
下面总的结构就有了: ]T) 'Hb  
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。 _DEjF)S  
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。 z`b,h\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7F.4Ga;  
至此链式操作完美实现。 .*Qx\,  
YuwI&)l  
|;{6& S  
七. 问题3 7 _[L o4_  
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。 -$Ih@2"6  
tfWS)y7  
template < typename T1, typename T2 > %\:Wi#w>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .x&%HA  
  { 8H`[*|{'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )=(kBWM  
} ;mi%F3  
bcz:q/f}@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M)(DZ}  
oxtay7fx  
template < typename T1, typename T2 > F((4U"   
struct result_2 b\,+f n  
  { tX~w{|k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /dIzY0<aO  
} ; dDGQ`+H9  
]eV8b*d6  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'Z]w^<  
这个差事就留给了holder自己。 g 0E'g  
    JlJ a #  
o5)<$P43  
template < int Order > e+=K d+:k  
class holder; iN.n8MN=I  
template <> $<OD31T  
class holder < 1 > HK% 7g  
  { Pc]HP  
public : y<.5xq5_3  
template < typename T > ez[Vm:2K  
  struct result_1 l}P=/#</T  
  { u$`a7Lp,n  
  typedef T & result; 9j Gu}V o  
} ; -F3-{E  
template < typename T1, typename T2 > EiaW1Cs  
  struct result_2 wdoR%b{M  
  { ,/U6[P_C5  
  typedef T1 & result; dD@(z: 5M\  
} ; J9 I:Q<;  
template < typename T > _(zG?]y0P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GKeU%x  
  { 3iU=c&P  
  return (T & )r; DW3G  
} #s9aI_  
template < typename T1, typename T2 > <{cQ2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CNx8] _2  
  { BL4-7  
  return (T1 & )r1; _WbxH  
} |V7*l1  
} ; 4b`=>X;W  
.eC1qWZJpd  
template <> UL9n-M =  
class holder < 2 > ,]/X\t5]D  
  { TJ*T:?>e  
public : \^1E4C\":  
template < typename T > . 'yCw#f  
  struct result_1 $`'/+x"%  
  { M'l ;:  
  typedef T & result; >5 BJ3Hf  
} ; #,v {Ihn  
template < typename T1, typename T2 > Z #m+ObHK1  
  struct result_2 .o}v#W+st  
  { NZz8j^  
  typedef T2 & result; .tr!(O],h  
} ; H%lVl8oQ  
template < typename T > W(/h Vt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HLi%%"'  
  { 7o}J%z  
  return (T & )r; JjS?  
} )=-szJjXZ  
template < typename T1, typename T2 > ] }X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J?$,c4;W2  
  { '4<1 1(U  
  return (T2 & )r2; P1f[% 1  
} -D~%|).'  
} ; |vzl. ^"-  
h@wgd~X9  
Z5]>pJFq,  
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> >。 Jfl!#UAD|n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6-ils3&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <=C?e<Y  
j_ 7mNIr  
return l(i, j) = r(i, j); t.C5+^+%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) < FAheE+  
{+b7sA3  
  return ( int & )i; p{dj~ &v  
  return ( int & )j; M rb)  
最后执行i = j; W=4FFl[  
可见,参数被正确的选择了。 m~ee/&T  
a"u0Q5J  
3HK\BS  
, 9 a  
J9S>yLQK  
八. 中期总结 6D_D';o  
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: oe~b}:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w@fi{H(R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (&x['IR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bi;1s'Y<D  
g< .qUBPKX  
13/]DF,S"^  
P{^6v=8)  
o#1 $q`Z  
Eu04e N  
九. 简化 BING{ew  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 El"Q'(:/U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zT-_5uZQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: lU8Hd|@-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K!l5coM  
  +-*/&|^等 lsNd_7k  
2. 返回引用。 -d:Jta!}{  
  =,各种复合赋值等 kylVH! @l  
3. 返回固定类型。 @pU)_d!pJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %ULr8)R;  
4. 原样返回。 Dv`c<+q(#  
  operator, \xoP)Ub>  
5. 返回解引用的类型。 u\nh[1)a)  
  operator*(单目) ^pk7"l4Xm  
6. 返回地址。 ;t`&n['N>  
  operator&(单目) U :_^#\p  
7. 下表访问返回类型。 \1Em`nvOX  
  operator[] r" ,GC]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sCHJ&>m5-  
  operator<<和operator>> NQ2E  
D. XvG_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 FzC'G57Kl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~61v5@  
~ W]TD@w  
template < typename Left > +=8VTC n?  
struct value_return l1Fc>:o{  
  { M\Kx'N  
template < typename T > m`r(p"  
  struct result_1 3=ymm^  
  { u> 7=AlWF-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9'q*:&qq  
} ; <Q?F?.^e  
Xla~Yg  
template < typename T1, typename T2 > 65^9  
  struct result_2 _:27]K:  
  { x-3\Ls[I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !%0 * z  
} ; o{[YA} xc  
} ; IPo?:1x]s  
 ; 4~hB  
W5MTD]J   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q]>.b%s[  
q5:N2Jmo?z  
下面我们来剥离functor中的operator() pyvSwD5t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %84rL?S  
h.t-`k7  
return l(t) op r(t) E< fVZ,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a:6m7U)P#5  
return op l(t) Tnm.A?  
return op l(t1, t2) M =r)I~  
return l(t) op 5XB H$&Td  
return l(t1, t2) op TRq6NB  
return l(t)[r(t)] yz8jw:d^-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v_-dx  
c0u^zH<  
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: DR<9#RRD  
单目: return f(l(t), r(t)); G'A R`"F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0"bcdG<}  
双目: return f(l(t)); ea')$gR  
return f(l(t1, t2)); C3YT1tK  
下面就是f的实现,以operator/为例 w`zTR0`  
_5N]B|cO  
struct meta_divide N ?"]  
  { @sC`!Rmy'-  
template < typename T1, typename T2 >  kPLxEwl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W6/yn  
  { :6\qpex  
  return t1 / t2; ]?[fsdAQW  
} e^D]EA ]%  
} ; FJP-y5  
s-T\r"d=j  
这个工作可以让宏来做: 0:Ol7  
)P|),S,;Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "LTad`]<Ro  
template < typename T1, typename T2 > \ A~t j/yq9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BR yl4  
以后可以直接用 }U"&8%PZr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W:L AP R  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WI-1)1t  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #4 pB@_  
SI-Ops~e  
'SF<_aS(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^ (zYzd  
W9GVt$T7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %d<"l~<5;  
class unary_op : public Rettype '(|ofJe!  
  { _zi|  
    Left l; WEi2=3dV  
public : @2 fg~2M1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E09 :E  
iAIuxO  
template < typename T > | h#u^v3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W|63Ir67  
      { SKsKPqz  
      return FuncType::execute(l(t)); wD'SPk5S?  
    } Z}Ft:7   
DN57p!z  
    template < typename T1, typename T2 > o:Sa, !DK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z@PmM4F@S  
      { +!.^zp21  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F@B]et7  
    } ?+}_1x`  
} ; 'AS|ZRr/  
b2&0Hx  
vnZC,J `  
同样还可以申明一个binary_op U|Ta4W`k\  
[:SWi1cK2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <lE <f+  
class binary_op : public Rettype ]|P iF+  
  { p4 ^yVa  
    Left l; n]o<S+z  
Right r; %aVq+kC h  
public : x-&@wMqkc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |H+UOEiv,p  
8NAON5.!  
template < typename T > PBTnIU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CN8Y\<Ar  
      { *mvlb (' &  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t=W}SH  
    } mSl.mi(JiZ  
Trz@~d/[,n  
    template < typename T1, typename T2 > ok\vQs(a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q:d]imw!O  
      { 0[?Xxk}s0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A@{PZ   
    } PP33i@G  
} ; >V8-i`  
)cMh0SGcM1  
-**g~ty)  
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 Wf>R&o6tr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7} 5JDG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 68C%B9.b'  
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。 |"CZT#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nazZ*lC  
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。。。 Gm^U;u}=f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q ,]L$  
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) Zw S F^  
下面是修改过的unary_op U$D65B4=  
N]=q|D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8\A#CQ5b  
class unary_op eF-."1  
  { !9VY|&fHe  
Left l; -3Z,EaG^  
  O23k:=Av  
public : q Y? j#fzi  
m'=Crei  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e)? .r9pA;  
=|y9UlsD  
template < typename T > ,Ae6/D$h/  
  struct result_1 ytJ/g/,A0i  
  { xHLlMn4M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h(u8&MHx  
} ;  B Qxs~  
ag;pN*z  
template < typename T1, typename T2 > tGE$z]1c@  
  struct result_2 9`X\6s  
  { hT&Y#fh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >rmqBDKaQ  
} ; ZdWm:(nkU  
~t~k2^)|"  
template < typename T1, typename T2 > Q1I6$8:7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W/bQd)Jvk  
  { Ee%%d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `MN4uC  
} ,77d(bR<  
_FU_Ubkr  
template < typename T > $AjHbU.I{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ed df2;-.  
  { MKD1V8i  
  return OpClass::execute(lt(t)); )e=D(qd  
} +`3)oPV)  
' ;FnIZ  
} ; Ma']?Rb`  
S3*`jF>q  
h-K_Lr]  
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 vm7z,FfN  
好啦,现在才真正完美了。 @&3EJ1  
现在在picker里面就可以这么添加了: lc1(t:"[  
n&qg;TT  
template < typename Right > ;LPfXpR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^Hnb }L  
  { CMG&7(MR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #3@rS  
} g-</ua(j  
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。 N&+x+;Kx  
$)ijN^hV  
U175{N%3  
c&?m>2^6  
/}fHt^2H  
十. bind {{D)YldtA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *-=(Q`3  
先来分析一下一段例子 mt+Oi70  
7yH"l9Z  
}1c|gQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PI:4m%[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e L^ |v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )D5"ap]fX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ):68%,  
我们来写个简单的。 M2>Vj/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M l{Z  
对于函数对象类的版本: ,,&* :<Q  
kYqU9cB~  
template < typename Func > 6azGhxh  
struct functor_trait 2Aazy'/  
  { ~Z?TFg  
typedef typename Func::result_type result_type; j@U]'5EVB  
} ; Fa Qe_;  
对于无参数函数的版本: b_#m}yZ6  
 gmO!  
template < typename Ret > 9`A;U|~E@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H z1%x  
  { t?x<g<PJ4  
typedef Ret result_type; rq/yD,I,  
} ; r6MMCJ|G  
对于单参数函数的版本: ;4^Rx  
kHghPn?8]  
template < typename Ret, typename V1 > 2G67NC?+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RXpw!  
  { rb2S7k0{  
typedef Ret result_type; Jr ,;>   
} ; D3Ig>gKo?m  
对于双参数函数的版本: "$Z= %.3Q  
Vod\a 5c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dGYn4i2k?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ustv{:7v  
  { EyD=q! ZVZ  
typedef Ret result_type; q77;ZPfs8  
} ; jk; clwyz/  
等等。。。 +,T RfP Fb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 85|OGtt  
U0 Yll4E  
template < typename Func > (cAIvgI  
struct func_return ~q@|l3?$  
  { G_3O]BMKd)  
template < typename T > j^j1  
  struct result_1 \:# L)   
  { qPX~@^`9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sz)' ogl  
} ; 0_95|3kc  
=)H.c uc  
template < typename T1, typename T2 > w(*vj  
  struct result_2 '8RsN-w  
  { zUkgG61  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dUeN*Nq&(,  
} ; )BZ.Sv  
} ; KQaxvU)L  
@w#-aGJO  
q1$N>;&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p*R;hU  
uB]7G0g:  
template < typename Func, typename aPicker > $<dH?%!7  
class binder_1 ;v)JnbsH}  
  { ld|5TN1  
Func fn; G6q }o)[m)  
aPicker pk; fn jPSts0  
public : F 5bj=mI  
n71r_S*  
template < typename T > *KZYv=s,u  
  struct result_1 M)J5;^["  
  { NR 5gj-B[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =1FRFZI!j  
} ; o lR?n(v  
}W C[$Y_@  
template < typename T1, typename T2 > n Mq,F#`3N  
  struct result_2 KVoS C @w  
  { 5Md=-,'J!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sQ UM~HD\a  
} ; ="1Ind@w!  
GfxZ'VIn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fa jGZyd0:  
:KSV4>X[%a  
template < typename T > Thp[+KP>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #vz7y(v  
  { Q 04al=  
  return fn(pk(t)); y|C(X  
} qTRsZz@  
template < typename T1, typename T2 > er("wtM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .KB^3pOpx  
  { 2@n{yYwy  
  return fn(pk(t1, t2)); [`#CXq'  
} O%WIf__Q  
} ; 1![!+X:w  
e/KDw  
!fV+z%:  
一目了然不是么? Avge eJi  
最后实现bind j"t(0 m  
WrnrFz  
^H p; .f.  
template < typename Func, typename aPicker > @N>\|!1CC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4qb/da E:Z  
  { SXSgld2uS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i^/T  
} bQzZy5,  
1jmjg~W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JK7G/]j+Ez  
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。 EKYY6S2  
P>y@kPi   
十一. phoenix :(E@Gf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5N#aXG^9  
A]_7}<<N  
for_each(v.begin(), v.end(), mxvp3t \  
( b <tNk]7  
do_ >2Y=*K,:  
[ ]{;gw<T  
  cout << _1 <<   " , " $g^@AdE%  
] ]}>2D,;  
.while_( -- _1), 6B8VfQ9[  
cout << var( " \n " ) z 4e7PW|  
) =Pyj%4Rs  
); prUN)r@U   
P7[h-3+^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: lB8-Z ow  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lne|5{h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BwN0!lsF3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E'f{i:O "~  
juP7P[d$qW  
\ ,'m</o~,  
template < typename Cond, typename Actor > : p1u(hflS  
class do_while 7zl5yK N  
  { ] 7[ 3>IN  
Cond cd; D5gFXEeh  
Actor act; s-NX o  
public : mtpeRVcF  
template < typename T > CYf$nYR  
  struct result_1 Zcey|m*|  
  { 9sM!`Lz{  
  typedef int result_type; (=FRmdeYl1  
} ; . o6Or:L  
I:-Wy"i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P7ao5NP  
3 #n_?-  
template < typename T > O"+ gQXe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kl" hBK#D%  
  { "-M p_O]  
  do =?5]()'*n  
    { w$>u b@=  
  act(t); 8:q1~`?5"b  
  } L@rcK!s,lD  
  while (cd(t)); p . %]Q*8  
  return   0 ; #]-SJWf3  
} ;'gWu  
} ; JB\UKZXw  
p0]=QH  
mwO6g~@ `  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^23~ZHu  
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。 Q@=Q0  
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。 5G}?fSQ>  
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。 wC"FDr+  
下面就是产生这个functor的类: ~ \r*  
HGl|-nW>  
TbMW|0 #w  
template < typename Actor > \a<wKTkn  
class do_while_actor a1+oj7  
  { @s*-%N^:[L  
Actor act; *nd!)t  
public : UklUw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _OYasJUMG  
t <~h'U  
template < typename Cond > z,RhYm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]iVcog"T  
} ; 2y75  
NCveSP  
)',R[|<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q;Ak4 [  
最后,是那个do_ YH$-g  
53_Hl]#qZ  
pR<`H'  
class do_while_invoker SV4E0c>  
  { $+Z[K.2J  
public : WpDSg*fk=Y  
template < typename Actor > aNsBcov3O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W@>% {eE  
  { gE-tjoJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); UJUEYG  
} KV91)U  
} do_; \eTwXe]Pv  
G+9,,`2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0mp/Le5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _!#@@O0p/h  
最后来说说怎么处理break和continue =<C: 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。 XE RUo  
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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