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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f&Meiu+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N,`<:'  
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, k12mxR/  
Lmyw[s\U  
s ,GGO3^  
5LxzET"P  
  class filler F}#=qBa[  
  { FDRpK 5cw  
public : mg4: N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SyR[G*djl  
} ; +JL"Z4b@R}  
e@{8G^o>D  
n!\&X9%[8  
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: RIxGwMi%  
@Tf5YZ*  
XZ&q5]PJI  
zDof e*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;+]GyDgVq  
JxLD}$I  
Nc:>]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \9dC z;  
9#niMv9  
}!RFX)T  
,LJX  
二. 战前分析 _p=O*$b.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K)t+lJ  
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 }))JzrqAe  
To19=,:  
m/W)IG>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %y;Cgo[  
  /* --------------------------------------------- */ F>A&L8  
vector < int *> vp( 10 ); kculHIa\.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |JH1?n  
/* --------------------------------------------- */ p)=Fi}#D\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Yv jRJ  
/* --------------------------------------------- */ bi[gyl#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lTpmoDa%  
  /* --------------------------------------------- */  $mG&4Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /S+gh;2OC  
/* --------------------------------------------- */ w">p 8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8z, |N#  
@[4Tdf  
fhp][)g;  
I 0}+}{M:  
看了之后,我们可以思考一些问题: n/5)}( }K  
1._1, _2是什么? q@x{6zj  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zy9# *gGq  
2._1 = 1是在做什么? L7tC?F]}SK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "b"Q0"w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 QeVM9br)m  
?5!>k^q  
;yO7!{_  
三. 动工 ~Xg@,?Zr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g2WDa'{L  
D'Gmua]I  
NK+iLXC  
@^$Xy<x  
template < typename T > gs_nUgcA  
class assignment 8L<GAe  
  { Y&k6Xhuao  
T value; eJrJ5mlI`  
public : V[Jd1T  
assignment( const T & v) : value(v) {} h@"dpmpe  
template < typename T2 > do9@6[{Sv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t YmR<^  
} ; Q2)z1'Wv  
 ajayj|h  
~)#JwY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6t|FuTC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H|H!VPof]  
sW B;?7P  
!'No5  
(ROurq"  
  class holder 0SXWt? }  
  { XU Hu=2F  
public : Pgs^#(^>  
template < typename T > O>z M(I+p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wY2#xD  
  { WVp7H  
  return assignment < T > (t); dIG(7 ~  
} \w!G  
} ; ki#O ^vl  
gg(^:`+  
*BYSfcX6  
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: /s>ZT8vaAs  
sY=fS2b#)  
  static holder _1; _'k?9eN`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =~% B}T  
7CzZHkTg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h5G>FPM-=  
而不用手动写一个函数对象。 SxYX`NQ  
?]081l7cd  
CE>RAerY  
sT9P  
四. 问题分析 #_}lF<k  
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。 &>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。 nKJJ7'$'3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N0GID-W!/~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2P8JLT*Tj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dcq\1V.e`W  
BW}^n  
五. 问题1:一致性 M=$y_9#  
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?| Cd.pMoS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O^I~d{M 5I  
,qak_bP  
struct holder &E$jAqc  
  { 6>)]7(B<d  
  // ` !HGM>  
  template < typename T > LMWcF'l  
T &   operator ()( const T & r) const 9}Tf9>qP>M  
  { kDJ5x8Q#  
  return (T & )r; t$8f:*6(*  
} _cx}e!BK#  
} ; 12aAO|]/~  
>~I~!i3  
这样的话assignment也必须相应改动: |<\L B  
KUVsCmiT  
template < typename Left, typename Right > dWE[*a\g  
class assignment J4h7] qt  
  { `,4"[6S  
Left l; . zv F!!z  
Right r; Pv{ {zyc  
public : =*qu:f\y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -<a~kVv  
template < typename T2 > YMwMaU)K,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eMVfv=&L<3  
} ; )'xTDi  
Xvm.Un< N  
同时,holder的operator=也需要改动: K Ii Vz<  
OB8fFd  
template < typename T > 'MPt K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8zGe5Dn9  
  { 'i_od|19~h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k/O|ia 6  
} =Z iyT$p  
;g: TsYwM  
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。 &F[/@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +/7UM x1  
{%@zQ|OO0  
return l(rhs) = r; }-k<>~FA  
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。 @0?Mwy!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |cJyP9}n  
[[QrGJr  
template < typename Tp > _wKFT>  
class constant_t *@l NL=%R  
  { Ooz+V;#Q  
  const Tp t; QP)-O*+AA  
public : ',`iQt!Lx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1b E$x^P  
template < typename T > BV$lMLD{r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gQgG_&xkC  
  { g4P059  
  return t; <P ~+H>;  
} e//28=OH  
} ; Ttb @98  
p8Di9\}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ec[=~>;n{l  
下面就可以修改holder的operator=了 qi}HJkOq  
s%>>E!Qi_  
template < typename T > T.GY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M5HKRLt  
  { *f$mSI=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f GE+DjeA  
} Y.3]vno?X  
~!&WK,k6  
同时也要修改assignment的operator() ]]Ypi=<'  
aG8}R~wH&  
template < typename T2 > 3Tg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6gJy<a3  
现在代码看起来就很一致了。 |[}YM %e  
]nhLv!Co  
六. 问题2:链式操作 "wmQ,=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 41mg:xW(J  
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。 b[? 6/#N  
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。 /d9I2~}B  
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。 c~b[_J)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !v<r=u  
)?joF)  
template < typename T > l.\Fr+*ej  
struct result_1 Cq?l>  
  { {f3)!Pei`J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m'XzZmI  
} ; Hu|NS{Ke-  
R{\vOw:*  
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: C;}~C:aJ  
!`hjvJryw  
template < typename T > 6BRQX\  
struct   ref 1bF aQ50t  
  { ooref orr  
typedef T & reference; U")~bU  
} ; N?U;G*G  
template < typename T > 4~hd{8  
struct   ref < T &> D)8&v` L S  
  { a9mLPP  
typedef T & reference; I1BVqIt1i  
} ; *L%HH@] %_  
F(^vD_G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oqB(l[%z2  
JGX E{FT  
template < typename T > _W/s=pCh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f ySzZ  
  { hf^,  
  return l(t) = r(t); Y[i>  
} di>"\On-  
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。 2B3H -`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ! pR&&uG  
J"yO\Y  
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 >B U 0B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: thDQ44<#)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZK1d3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r@f8-!{s2h  
最后的布局是: >y"W(  
                Add q|b#=Af]g  
              /   \ '}e_8 FS  
            Divide   5 m"<0sqD;  
            /   \ >K1)XP  
          _1     3 RmY5/IYR|:  
似乎一切都解决了?不。 b %L8mX  
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。 TDs=VTd@Z  
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。 B/:q  
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: I!dA{INN  
CO%7^}xSE,  
template < typename Right > n@XI$>B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B^P)(Nu+  
Right & rt) const UX;?~X  
  { VUxuX5B3M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZZ?0%9  
} E?z3 D*U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [-_3Zr  
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。 IP7j)SM!  
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。 ?>cx; "xF  
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。 LdwWB `L  
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。 zR6,?Tzg  
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? >0DQ<@ot:  
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: t,#7F$t  
jOa . h  
template < class Action > ^=.R#zrc  
class picker : public Action /17Qhex  
  { u n\!K  
public : +%7v#CY &  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q [kbEhv;  
  // all the operator overloaded NQz*P.q  
} ; JGOry \  
@X+m,u  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %O B:lAeJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1PpZ*YK3z  
V zuW]"  
template < typename Right > :m]~o3KRy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f(:+JH<P~  
  { u,AP$+Qk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B(7oHj.i2  
} "XfCLc1 T  
y$|%K3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yhv(KI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Q@?8-  
ug{@rt/"Z  
template < typename T >   struct picker_maker ~~a,Fyko2  
  { ]$Pl[Vegy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x? tC2L  
} ; 1DgR V7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WvR-0>E  
  { \(2w/~  
typedef picker < T > result; (hNTr(z  
} ; `qnp   
Y[)b".K  
下面总的结构就有了: e+6mbJ7y  
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。 pFgpAxl  
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。 "BT*9N=|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _HF66)X7  
至此链式操作完美实现。 |a4cER.'2^  
a?jUm.  
|0ATH`{  
七. 问题3 "5 ;fuM1  
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。 w^z5O6   
,`PC^`0c}o  
template < typename T1, typename T2 > -{`8Av5)E%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \~ m\pf?  
  { dp#JvZb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7f|8SB  
} ?lq  
lC/1,Z/M  
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: |_."U9!Z^  
8C]K36q  
template < typename T1, typename T2 > )Tjh  
struct result_2 @W}cM  
  { Q2yD4>qy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eyW8?:  
} ; &H8wYs  
[As9&]Bv5  
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? F-AU'o *  
这个差事就留给了holder自己。 scX'>\w&c  
    #lAC:>s3U  
_PT5  
template < int Order > ?M!Mb-C[  
class holder; 94^)Ar~O  
template <> T5nBvSVv'  
class holder < 1 > 9gq+,g>E_  
  { J,4,#2M8  
public : QO2@K1Y  
template < typename T > (xpt_]Q!H  
  struct result_1 J^<Gi/:*^  
  { Drm#z05i[g  
  typedef T & result; RO+ jVY~H-  
} ; Ov8^6O  
template < typename T1, typename T2 > QN47+)cVt"  
  struct result_2 Vu.VH([b]Q  
  { Gyx4}pV  
  typedef T1 & result; /tm2b<G  
} ; n(I,pF  
template < typename T > "DaE(S&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "&Hr)yyWG  
  { a-e_q  
  return (T & )r; "I)/|x\G*  
} V>Dqw!  
template < typename T1, typename T2 > ^h\(j*/#X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #[ f]-c(!  
  { :eIi^K z[  
  return (T1 & )r1; Z8C~o)n9  
} e"oTlB  
} ; /H4Z.|@  
/RVwhA+c  
template <> lfvt9!SJ+/  
class holder < 2 > Tp46K\}Uf  
  { R [ZY;g:p  
public : rn^cajO^  
template < typename T > )]}G8A  
  struct result_1 /< k&[  
  { X)e#=w!fi3  
  typedef T & result; O22Q g  
} ; e ,kxg^  
template < typename T1, typename T2 > ZnKjU ]m  
  struct result_2 s&hJ[$i  
  { E1r-$gf_  
  typedef T2 & result; }7non  
} ; b5Q|$E   
template < typename T > hrNB"W|?x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {FQ@eeU  
  { @E 8P>kq  
  return (T & )r; @An}  
} 0=0,ix7?#  
template < typename T1, typename T2 > \sMe2OL#z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zu3Fi = |0  
  { H )51J:4  
  return (T2 & )r2; Y5CDdn  
} XGuxd  
} ; +0}z3T1L  
i0:1+^3^U  
7s0\`eXo/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =cpUc]~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: },n?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WNY:HH  
NnH]c+  
return l(i, j) = r(i, j); NSa6\.W)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zO`4W!x&  
@(bg#  
  return ( int & )i; 3k3 C\Cw  
  return ( int & )j; 6r|=^3{  
最后执行i = j; W#)X@TlE  
可见,参数被正确的选择了。 F r!FV4  
0G31Kou  
&szYa-K*  
V408u y-M  
]]0Yh  
八. 中期总结 PYBE?td  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Fc#Sn2p*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A XhP3B]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F\, vIS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [~PR\qm  
Ur]/kij  
o%bf7)~s  
|1GOm=GNK  
6Df*wi!jI  
%x.du9  
九. 简化 ]1FLG* sB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 TjDtNE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'hE'h?-7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qA;Gl"HF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &wAVO_s  
  +-*/&|^等 Kt](|  
2. 返回引用。 m/Erw"Z  
  =,各种复合赋值等 hq&|   
3. 返回固定类型。 @DIEENiM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #dKy{Q3he  
4. 原样返回。 Vm8@ LA  
  operator, )X;051Q  
5. 返回解引用的类型。 Y)@Y$_  
  operator*(单目) EK= y!>  
6. 返回地址。 [UXN= 76N  
  operator&(单目) T/A2Y+@N;  
7. 下表访问返回类型。 2"HTD|yy  
  operator[] ZNne 8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /vq$/  
  operator<<和operator>> dQ:F5|p  
P1AC2<H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 KF6C=,Yc%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~o#mX?'7  
NT0n [o^  
template < typename Left > ]J[d8S5  
struct value_return S)g:+P  
  { Fgi`g{N  
template < typename T > }K8e(i6z  
  struct result_1 >+Ig<}p  
  { Um}AV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7O'.KoMw  
} ; K-~gIlbQ`  
JO*/UC>"  
template < typename T1, typename T2 > BPa,P_6(  
  struct result_2 Fsm6gE`|n  
  { J$sBfO D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~+j2a3rv-{  
} ; P3`$4p?  
} ; =6qTz3t  
rf-yUH]&S  
}NoP(&ebz*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R)BXN~dQ  
e@qH!.g)  
下面我们来剥离functor中的operator() -$?t+ "/E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `vMhrn  
y+T[="W  
return l(t) op r(t) 9@ YKx0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zBlv?JwG  
return op l(t) I ^m  
return op l(t1, t2) ax>j3HKi  
return l(t) op m3BL  
return l(t1, t2) op 5L:-Xr{  
return l(t)[r(t)] ^ZO! (  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Nf^<pT [*  
Vi:^bv  
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: W^H3=hZ  
单目: return f(l(t), r(t)); 9sT5l"?g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $:%E<j 4Dn  
双目: return f(l(t)); =qc+sMo  
return f(l(t1, t2)); hrtz>qN  
下面就是f的实现,以operator/为例 ! ig& 8:  
GLyPgZ`|  
struct meta_divide :^ WF% X  
  { 4MS#`E7LrC  
template < typename T1, typename T2 > s :7/\h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h Fik>B#!  
  { 0W}qp?  
  return t1 / t2; =V]0G,,\  
} 7]xDMu'^&f  
} ; R?O)v Lmd  
?9a%g\`?:  
这个工作可以让宏来做: F^'$%XKV  
YO.+-(   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {='Bd6_=  
template < typename T1, typename T2 > \ eFG(2OVg}M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?/"|tuQMW  
以后可以直接用 cd1G.10  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R8k4?_W?T  
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 R__:~ uv,  
(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。。。) E Izy  
.dk<?BI#H  
7Vsp<s9bj  
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 HK8sn1j  
gr SF}y!3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _yv#v_Z  
class unary_op : public Rettype c%C6d97q  
  { >i,_qe?V:w  
    Left l; 1*9.K'  
public : &K\80wGK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :${tts2g  
# G 77q$  
template < typename T > '1:)q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WN+i3hC  
      { !Fp %2gt|  
      return FuncType::execute(l(t)); /T)E&=Ds  
    } /7 Tm2Vj8  
PQkw)D<n]_  
    template < typename T1, typename T2 > ^" X.aksA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U_(>eVi7F  
      { qU7_%Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6sSwSS  
    } <'~m1l#2  
} ; [&n[p?  
h9)fXW  
%`yfi+e  
同样还可以申明一个binary_op m+hI3@j  
k?14'X*7yu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n(J>'Z  
class binary_op : public Rettype RyJy%| \-S  
  { xKG7d8=  
    Left l; gHLI>ew*QR  
Right r; JP5e=Z<  
public : E(P 6s;LZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FKTF?4+\U  
;"Kgg:K>W  
template < typename T > 5, 1<A@H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z}ar$}T  
      { cK+TE8ao  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y=P*   
    } 'd+fGx7i  
e~SK*vR%]  
    template < typename T1, typename T2 > Nnl3r@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YpDJ(61+  
      { 25)9R^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eo0-aHs  
    } 4w^o !  
} ; yV!4Im.>  
Cy]=Y  
IC0L&;En  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dT|f<E/P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tp] 5[U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V:kRr cX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .J)TIc__|A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T;/GHC`{Y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |#@7$#j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `F7]M  
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) =\oH= f  
下面是修改过的unary_op }tW-l*\U  
0 N,<v7PX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s1D<R,J|H  
class unary_op ={O ~  
  { b# N"} -\^  
Left l; jmID@37t  
  32[}@f2q  
public : KdR4<qVV}  
h=7q;-@7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b_31 \  
*y*tI}  
template < typename T > "CT}34l  
  struct result_1 N-M.O:p  
  { Tn}`VW~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }=^ ,c  
} ; r%PWv0z_c  
Jj-\Eb?  
template < typename T1, typename T2 > 5?k5J\+  
  struct result_2 6{y7e L3!  
  { fCr2'+O"b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t1FtYXv`/  
} ; exb} y  
86r"hy~  
template < typename T1, typename T2 > !g|O.mt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b/'bhE=  
  { d05xn7%!{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,Xn2xOP  
} n%&L&G  
y&NqVR=   
template < typename T > M~taZt4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /t0L%jJZ  
  { fu "cX;  
  return OpClass::execute(lt(t)); kamQZzPe  
}  )d2Z g  
1B~O!']N<  
} ; Rd#R}yA  
Y!<m8\  
W{}$c`,R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rVz.Ws#  
好啦,现在才真正完美了。 ED&nrd1P  
现在在picker里面就可以这么添加了: C?z S}ob  
kTb$lLG\xk  
template < typename Right > 7rjl-FUA~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :; +!ID_  
  { \;{ ]YX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~:a1ELqVw  
} UM7@c7B?  
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。 {[H_Vl@  
C*Vm}|)  
{D4FYr J  
tIuM9D{P  
9-42A7g^C  
十. bind *()['c#CC  
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。 g*V.u]U!i  
先来分析一下一段例子 (T%F^s5D  
46:<[0Psl/  
u H[WlZ4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aCG rS{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +4?Lwp'q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {iD/0q  
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。 <]rayUyaf  
我们来写个简单的。 tu -a`h_NJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #1<m\z7l  
对于函数对象类的版本: t+?Bb7p,H  
P7drUiX  
template < typename Func > |qNe_)  
struct functor_trait S#/BWNz|  
  { 8}'iEj^e  
typedef typename Func::result_type result_type; ';I}6N  
} ; \ "O5li3n  
对于无参数函数的版本: sVFO&|L  
P#O" {+`  
template < typename Ret > .(@=L1C<}J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fd)8lK[KJ"  
  { R]"Zv'M(AM  
typedef Ret result_type; /@9Q:'P  
} ; pv]@}+<Dt  
对于单参数函数的版本: g NI1W@)  
t ed:]  
template < typename Ret, typename V1 > zj`c%9N+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kF|$oBQ  
  { PL:(Se%  
typedef Ret result_type; '.Y,VJaL  
} ; %KQ1{"  
对于双参数函数的版本: #HcQ*BiF3  
,P~e)<.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J}V4.R5d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I-#!mFl  
  { u+)!C*ho  
typedef Ret result_type; mY 1l2  
} ; TNu% _ 34  
等等。。。 EavBUX$O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B7\4^6Tx  
K?l|1jez(#  
template < typename Func > gfL :SP8  
struct func_return ('z=/"(l  
  { 7Jb&~{DVk  
template < typename T > $[T ~<I  
  struct result_1 db )2>  
  { =D(a~8&,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6qZQ20h  
} ; \]x`f3F  
3! P^?[p3  
template < typename T1, typename T2 >  Q6 *n'6  
  struct result_2 {\$S585  
  { >k @t.PeoV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?'V78N sA  
} ; RRO@r}A!y  
} ; 01n!T2;yW}  
D^r g-E[L  
e@hPb$7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :DH@zR  
`gl?y;xC  
template < typename Func, typename aPicker > yCjc5d|tT  
class binder_1 e#}t am  
  { 2f(`HSC'  
Func fn; 3U6QYD55]]  
aPicker pk; G"r{!IFL  
public : tY_=[6?Zu  
S]H[&o1o  
template < typename T > I"]E}nd)  
  struct result_1 YdI6 |o@vc  
  { >\JP X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oIrc))j,$  
} ; BFNO yv  
/qQx~doK  
template < typename T1, typename T2 > ir^d7CV,   
  struct result_2 N<#J!0w  
  { 4W>DW`{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4f j}d.?  
} ; {A}T^q!m]  
<(E)M@2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uz8eS'8  
C?. ;3 h  
template < typename T > RrLiH>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RlfI]uCDM  
  { U'jmgHq  
  return fn(pk(t)); -n:2US<  
} %[n5mF*`  
template < typename T1, typename T2 > (0`rfYv5.R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )F9IzR-&m  
  { Qe~C}j%  
  return fn(pk(t1, t2)); #|\|G3Si %  
} WGV]O|  
} ; {Lju7'5L  
pll5m7[  
Z{3=.z{&^=  
一目了然不是么? y95  #t  
最后实现bind eHx {[J?  
 o]0E  
.Z 7t E?  
template < typename Func, typename aPicker > Xp;'Wa"@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6~ET@"0uK  
  { ,5 ,r .  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [?z;'O}y  
} S> Fb'rJ3  
IlEU6Rs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hbXmIst  
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。 >u%Bn \G  
@kd$.7Y9  
十一. phoenix s\.r3U&6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2 zo>`;l  
qA}l[:F+#  
for_each(v.begin(), v.end(), , wk}[MF  
( n(A;:) W{  
do_ +46& Zb35  
[ i% 0 qN  
  cout << _1 <<   " , " %4VM"C4[  
] tli*3YIw  
.while_( -- _1), |QrVGm@2  
cout << var( " \n " ) O-AC$C[d  
) aeMj4|{\  
); E:}s 6l  
Njo.-k  
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: L `2{H%J`  
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 dsEvpa$?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k8Dk;N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QKk7"2t|  
,9OER!$y  
N#J8 4i;ry  
template < typename Cond, typename Actor > l2#~   
class do_while ml~ )7J  
  { p+I`xyk  
Cond cd; :t;\`gQoS  
Actor act; 6/a%%1c1  
public : .:-*89c  
template < typename T > i39_( )X  
  struct result_1 k]4CN  
  { z'Bvjul  
  typedef int result_type; iR4"I7J  
} ; TbqtT_{  
jxK `ShW=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HELTL$j,b  
be6`Sv"H  
template < typename T > $7-4pW$y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8pmWw?  
  { 7x*L 1>[`'  
  do 98}l`J=i  
    { ~ LH).\V  
  act(t); V(G{_>>  
  } [CnoMN  
  while (cd(t)); } BP.t$_  
  return   0 ; r*7J#M /  
} SM}& @cJ  
} ; H2_6m5[&,  
j"0TAYmXwu  
'mU\X!- 4<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =+e;BYD#!  
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。 9dg+@FS}=  
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。 `=TJw,q  
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。 CIR2sr0a  
下面就是产生这个functor的类: h#h)=;  
ud(w0eX  
enMHKN g  
template < typename Actor > Zf)<)o*  
class do_while_actor ?.I1"C,#VJ  
  { Y Odwd}M  
Actor act; -z/>W+k  
public : xG%O^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &I(3/u  
$a')i<m^g  
template < typename Cond > yX\~ {%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N8wA">u  
} ; uCFpH5>  
'kCr1t  
*xKY>E+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f <DqA/$  
最后,是那个do_ :JxuaM8  
\p izVt  
b<g9L4s  
class do_while_invoker h>NuQo*  
  { *fDhNmQ `  
public : L{1PCs36c  
template < typename Actor > Yv;iduc('  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6r5<uZ9w_X  
  { &-.2P!t  
  return do_while_actor < Actor > (act); ! "^//2N+,  
} orF8%  
} do_; |>p?Cm  
q-0( Wx9|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CwzDkr&QC_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o 3 G*   
最后来说说怎么处理break和continue :2&W9v  
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。 _nW#Cl~  
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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