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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4.5|2 \[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V: TM]  
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, @W"KVPd  
Jh!I:;/  
W~7A+=&  
", KCCis  
  class filler $cU!m(SILQ  
  { YF>m$?;  
public : #6HA\dE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2$ze= /l  
} ; wG-HF'0L  
85Otss/mM  
R[hzMU}KB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4J/}]Dr5  
7\s"o&G  
>]vlkA(  
2OVRf0.R~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); waj0"u^#  
=E#%'/ A;c  
2KYw}j|5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sW'2+|3"  
+Z !)^j  
.Z `av n  
x#xFh0CA  
二. 战前分析 j~jV'f.:H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =*c7i]@}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .7avpOfz  
A#J`;5!Sc  
lHPd"3HDK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SPY|K  
  /* --------------------------------------------- */ Ssou  
vector < int *> vp( 10 ); mQ|v26R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !u[eaLxV  
/* --------------------------------------------- */ +b3RkkC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &&8IU;J  
/* --------------------------------------------- */ `n @*{J8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VKG&Y_7N  
  /* --------------------------------------------- */ ijK"^4i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'R'*kxf  
/* --------------------------------------------- */ V8C:"UZ;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pUQ/03dp  
($;77fPR  
`-J%pEIza  
TE7nJ gm  
看了之后,我们可以思考一些问题: L>aLqQ3  
1._1, _2是什么? YSic-6z0Ms  
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。 lJ}_G>GJ  
2._1 = 1是在做什么? q=Sgk>NA  
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。 %Q fO8P  
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]$}-i@#  
sHt].gZ  
y[)>yq y  
三. 动工 koZ*+VP=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jD<{t  
uXJ;A *  
/-_h1.!   
)f[ B6Y  
template < typename T > =C8?M  
class assignment SwTL|+u  
  { }J:U=HJ  
T value; ,*&:2o_r  
public : _u5#v0Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} Mb|a+,:>3  
template < typename T2 > :toh0oB[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zuJ@E=7  
} ; KWowN;  
e478U$  
/'l{E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `(ue63AZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _/-jX  
4U+xb>  
7vrl'^1  
S >X:ZYYC  
  class holder M3c$=>  
  { e.7EU  
public : @s ?  
template < typename T > l1OE!W W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P2BWuh F  
  { jjw`Dto&  
  return assignment < T > (t); }@'$b<!B  
} ]6(N@RC  
} ; )U7t  
a!7A_q8M  
dJeNbVd  
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: ~J wb`g.  
; >hNt  
  static holder _1; &5fJPv &  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .w=/+TA  
r ~jm`y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cu7hBf j  
而不用手动写一个函数对象。 AN8`7F1  
|:nOp(A\*  
lT(WD}OS  
V@e?#iz  
四. 问题分析 ZM !CaR  
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。 )t0$qd ]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 {5U{8b]k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o{* e'4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QdH\LL^8R4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V:In>u$QJ!  
); !eow  
五. 问题1:一致性 s C%&cRQD  
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?| 42_`+Vt]d7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;f0I 8i,JN  
"pi=$/RD9  
struct holder ]HKQDc'  
  { c }Ft^Il  
  // OE_XCZ!5P  
  template < typename T > S!jTyY7e  
T &   operator ()( const T & r) const [')m|u~FS4  
  { "CSsCA$/  
  return (T & )r; A-Sv;/yD_  
} L-jJg,eY  
} ; bhTb[r  
u)X=Qm)  
这样的话assignment也必须相应改动: r?+%?$  
H*RC@O_hv  
template < typename Left, typename Right > AK,J7  
class assignment 4IB9 ,?p  
  { #I{h\x><?  
Left l; :1cV;gJ  
Right r; A-H&  
public : FcR=v0),  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T6O::o6  
template < typename T2 > /\ y?Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3KR d  
} ; b3&zjjQ  
Y>|B;Kj0(  
同时,holder的operator=也需要改动: lP[w?O  
Y}t \4 di  
template < typename T > 1tEgl\u\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wKtl+}}  
  { 2#KJ asX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mq aHwID  
} rHC>z7+z.  
^=BTz9QM  
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。 `YFtL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ''q@>  
O,+1<.;+  
return l(rhs) = r; $? m9")  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 rXmn7;B}g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *]ly0nP  
04LI]'  
template < typename Tp > <{dVKf,e  
class constant_t r@72|:,  
  { Ed0QQyC@9  
  const Tp t; _(_a*ml  
public : j@W.&- _  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '-r).Xk  
template < typename T > mC4zactv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e}D3d=6`  
  { S@jQX  
  return t; K,Ef9c/+K  
} ^!<U_;+  
} ; }6p@lla,%]  
03|PYk 6EW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \l'm[jy>  
下面就可以修改holder的operator=了 Lz`E;k^  
#+:9T /*>0  
template < typename T > %}SGl${-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0ZT5bg_M  
  { 5m*iE*+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WQ~;;.v#  
} <Y*+|T+&d  
v0 nj M  
同时也要修改assignment的operator() Upc+Ukw  
fL_4uC i\  
template < typename T2 > wg7V-+@i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zcel|oz)  
现在代码看起来就很一致了。 "W=AB&  
u8gS< \  
六. 问题2:链式操作 ;9[fonk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <LmIK  
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}+.U<V  
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。 ebm])~ZL  
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。 Uddr~2%(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p31NIf `  
VvvRRP^q  
template < typename T > 4H,`]B8(D  
struct result_1 n(b(yXYm]  
  { 4~k\j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]p _L)  
} ; 2"0es40;0  
N^#ZJoR  
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: I(]}XZq  
J@^8ko  
template < typename T > ~T ]m>A!  
struct   ref 88VZR&v   
  { 8J=? 5  
typedef T & reference; {v=T [D  
} ; vX{J' H]u  
template < typename T > $&y%=-]|  
struct   ref < T &> !g?|9  
  { *?Lv3}E  
typedef T & reference; (*Z)(O*z  
} ; '[U8}z3  
{\S+#W\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >/:" D$  
JI?rL  
template < typename T > NMW#AZVd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kjW+QT?T&  
  { DQNnNsP:M-  
  return l(t) = r(t); 3 *d"B tg  
} ?{\nf7Y  
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。 ^$%S &W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M9Cv wMi  
8I-u2Y$Sr  
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 `NnUyQ;T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :j5n7s?&=y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TkE 8D n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ST2.:v;lb  
最后的布局是: @Py/K /  
                Add 6FUw"|\u{  
              /   \ N96jJk  
            Divide   5 ~Fe${2   
            /   \ g'p K  
          _1     3 +1Vjw'P  
似乎一切都解决了?不。 B.wYHNNV  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *meZ8DV2DH  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c;%_EN%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: wmk *h-  
>NqYyW,%  
template < typename Right > 8MK>)P o)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l\BVS)  
Right & rt) const p`mS[bxv!  
  { _.>QEh5"5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2{]`W57_=  
} aiQ>xen5C5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P::TO-C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9iXeBC  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G3{Q"^S"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,/YF-L$(t  
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。 BS /G("oZ[  
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? ^g*pGrl#  
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: il}%7b-  
<DMl<KZ  
template < class Action > ~u)}ScTp  
class picker : public Action @xQgY*f#  
  { V\6=ySx  
public : VOKZ dC-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kv8Fko  
  // all the operator overloaded DamC F  
} ; WzAb|&?  
JCz@s~f\y  
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。 F ;{n"3<  
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: Yb:\a/ y  
P#pn*L*"T  
template < typename Right > E>&n.%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H]Cy=Zi"  
  { P6E3-?4j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &/mA7Vf>eR  
} nS/)P4z  
A&s:\3*Kh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B,M(@5wz  
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。 UV5Ie!\nm  
cYFiJJLG]  
template < typename T >   struct picker_maker jH19k}D  
  { |w_7_J2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WEFlV4/  
} ; 0="%Y ^N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &Q+Ln,(&L  
  { z|=}1; (.  
typedef picker < T > result; kV?y0J.  
} ; :Mb%A  
w<zIAQN  
下面总的结构就有了: Ks=>K(V6  
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。 Z&ZP"P4  
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。 =NOH:#iQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [OHxonU  
至此链式操作完美实现。 UH]l9Aq$P  
dOqOw M.y  
AP[|Ta  
七. 问题3 %R@X>2l/_  
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。 &f!z1d-qg?  
bx<RV7>0  
template < typename T1, typename T2 > '#s05hr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0.dgoq 3u  
  { 5:O-tgig.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /3A^I{e74  
} HkQ*y$$  
W`K7 QWV4  
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: &Ts-a$Z7?S  
O_$m!5ug  
template < typename T1, typename T2 > j2Tr $gx<  
struct result_2 >"gf3rioW  
  { Is]aj-#r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]GN7+ 8l  
} ; sW)Zi  
ld3-C55  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~ (x;5{  
这个差事就留给了holder自己。 T;@;R %  
    HHiT]S9  
W- i&sUgy  
template < int Order > |3F02  
class holder; A6GE,FhsG  
template <> cU ? 0(z7  
class holder < 1 > XS`M-{f`  
  { s >e=?W  
public : Wi[~fI8^!  
template < typename T > ,$;yY)x7U  
  struct result_1 , FhekaA  
  { vN|l\!~  
  typedef T & result; {S,l_d+(  
} ; dlJbI}-v=  
template < typename T1, typename T2 > %FXfqF9  
  struct result_2 ObLly%|i  
  { I"Ms-zs  
  typedef T1 & result; r)Ap8?+  
} ; j;s"q]"x]  
template < typename T > !6s"]WvF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b'J'F;zh>  
  { D@.tkzU@E  
  return (T & )r; 7h6,c/<  
} VUVaaOmO  
template < typename T1, typename T2 > Ynp{u`?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _cy2z  
  { ,Vh.T&X5  
  return (T1 & )r1; bA\<.d  
} YGv<VOWG2  
} ; &07]LF$]  
^&bRX4pYo  
template <> vr0WS3  
class holder < 2 > xZ|Y ?R5m  
  { GytXFL3`:  
public : s:p[DEj-  
template < typename T > /rq VB|M  
  struct result_1 S|apw7C  
  { m>4ahue$  
  typedef T & result; GDu~d<RH  
} ; 2R=DB`3  
template < typename T1, typename T2 > bhkUKxd  
  struct result_2 SG-'R1 J  
  { }:u~K;O87  
  typedef T2 & result; FL(6?8zK  
} ; (S xR`QP?,  
template < typename T > vFE;D@bz:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ta`N8vnf  
  { $-#Yl&?z9  
  return (T & )r; 58%#DX34M  
} S:TgFt0  
template < typename T1, typename T2 > e*@{%S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A-,up{g  
  { Zm=(+ f  
  return (T2 & )r2; (>`5z(X  
}  `)GrwfC  
} ; ~=8uN<  
{Zh>mHW3  
G 16!eDMt  
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> >。 6&bY}i^K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H2 $GIY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %Eb%V($  
i/~1F_  
return l(i, j) = r(i, j); S}$r>[t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ms!ref4`+  
e*bH0';q  
  return ( int & )i; BNd^qB ?  
  return ( int & )j; {?J/c{=/P  
最后执行i = j; :4MB]v[K  
可见,参数被正确的选择了。 Ps%qfL\  
r*$Ner  
8zA=;~GHP  
({JHZ6uZ  
TjQvAkT  
八. 中期总结 ,WJH}(h"D  
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: vC1v"L;[o/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qduWzxB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nBHnkbKoy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UW9?p}F  
3}@_hS"^8  
iCW*]U  
6oLwfTy  
(9<guv  
Q$:![}[(  
九. 简化 ow0!%|fO  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rS4@1`/R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yU8{i&w4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: IkrF/$r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hGbj0   
  +-*/&|^等 VQ0fS!5'  
2. 返回引用。 q EP 4  
  =,各种复合赋值等 L0&RvI#  
3. 返回固定类型。 u%]shm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2gzou|Y  
4. 原样返回。 y`$Q \}fS  
  operator, FBpH21|/y  
5. 返回解引用的类型。 rg{9UVj  
  operator*(单目) i&vaeP25)  
6. 返回地址。 v.:3"<ur}  
  operator&(单目)  )$`wIp  
7. 下表访问返回类型。 [@Q_(LQ-U  
  operator[] TQ{Han!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }|5 V RJA  
  operator<<和operator>> -T&.kYqnb$  
:$_6SQ<?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7UL qo>j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N nk@h  
mcn 2Wt  
template < typename Left >  ~BDu$  
struct value_return nPs7c %  
  { ]~6_WE8L  
template < typename T > $Bj;D=d@V  
  struct result_1 -s|}Rh?Y  
  { &Ch#-CUE/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jL^](J>  
} ; UN%Vg:=  
^S)cjH`P  
template < typename T1, typename T2 > Ov UI@,Ef  
  struct result_2 'yV?*a  
  { b8%C *r7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WBNw~|DO]  
} ; >0dv+8Mn  
} ; M/q E2L[y  
MY/3] g<  
Zum0J{l h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c-g)eV|)S  
@FC"nM  
下面我们来剥离functor中的operator() (`6T&>(4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9elga"4:'  
OKi\zS  
return l(t) op r(t) vTaJqEE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $b<6y/"  
return op l(t) vk>b#%1{  
return op l(t1, t2) ~}!3G  
return l(t) op ?[& 2o|  
return l(t1, t2) op u$D*tqxG  
return l(t)[r(t)] F[4;Xq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MB%Q WU  
\~ BDm  
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: f8SL3+v  
单目: return f(l(t), r(t)); Dk+&X-]6x5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f+|$&p%  
双目: return f(l(t)); quvanx V-L  
return f(l(t1, t2)); Up:<=Kgci  
下面就是f的实现,以operator/为例 Gcb|W&  
H*bs31i{  
struct meta_divide @q"m5  
  { 25NTIzI@@  
template < typename T1, typename T2 > UjOB98Du  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }?&k a$rI  
  {  Y!WG)u5  
  return t1 / t2; ,R$u?c0>'&  
} <H0R&l\  
} ; ?-tVSRKQ  
6Z`R#d #I  
这个工作可以让宏来做: Cn>ADWpT&  
<5G{"U+ \  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .`7cBsXH  
template < typename T1, typename T2 > \ d/}SAvtt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $ ''9K  
以后可以直接用 +rIL|c}J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `;YU.*  
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 (ZL sB{r^  
(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。。。) A>[|g`;t  
a6:x"Tv  
3:{yJdpg  
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 U~W?s(Cy%  
ur vduE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (mtoA#X1:h  
class unary_op : public Rettype s;1]tD  
  { S,U Pl}KF  
    Left l; /B5-Fx7j3  
public : t6BHGX{o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \`, [)`  
bsd99-_(4  
template < typename T > -!0_:m3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kNT}dv]<  
      { VyRsPg[(  
      return FuncType::execute(l(t)); VdP`a(Yd;  
    } i/b'4o=8  
XX1Il;1G#  
    template < typename T1, typename T2 > l<Q>N|1#k%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |ou b!fG4  
      { d*oUfiW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DI`%zLDcY  
    } ,-+"^>  
} ; j F-v% ?  
hk/! 'd  
1xU3#b&2tC  
同样还可以申明一个binary_op 6{ ,HiY  
SlSM+F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mc-)OtmG[  
class binary_op : public Rettype m=Q[\.Ra  
  { P/JK$nb  
    Left l; l88A=iLgv  
Right r; kD) $2I?  
public : }pa9%BQI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4d_s%n?C  
M7>(hVEAW'  
template < typename T > Bm\qxQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _5MNMV LwW  
      { UZEI:k,dv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x f4{r+  
    } $ n,Z  
F`nb21{0y&  
    template < typename T1, typename T2 > QQe;1O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  KluA  
      { /H:I 68~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |3+m%;X  
    } 83cW=?UgA  
} ; .D4bqL  
>xA),^ YT  
8F)G7 H ,  
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 577:u<Yt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NZN-^ >  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^v9|%^ug  
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。 YpUp@/"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "4H8A =  
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。。。 5efxEt>U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g(O;{Q_  
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) ;WT{|z  
下面是修改过的unary_op m,')&{Rd  
24Z]%+b*E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Pv<FLo%u<  
class unary_op Jdy <w&S  
  { 1Uf*^WW4  
Left l; IMnP[WA!  
  M[~{Vd  
public : _ nP;Fx  
#'OaKt?Z)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xt4)Ya  
kCUT ^  
template < typename T > w6 2=06`@  
  struct result_1 Q,Z*8FH=  
  { `(0LK%w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bXYA5wG  
} ;  ==/n(LBD  
$jI>[%  
template < typename T1, typename T2 > TP1S[`nR  
  struct result_2 Gjz[1d  
  { Sd IX-k.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }.)s%4p8  
} ; z"DkFvA  
iRG?# "  
template < typename T1, typename T2 > k:A|'NK~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "0jJh^vk  
  { 4z:#I;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f>$h@/-*  
} Io2mWvu?5  
^IgY d*5  
template < typename T > O`cu_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~un%4]U  
  { #$\fh;!W  
  return OpClass::execute(lt(t)); R*1kR|*_)  
} 1u]P4Gf=  
*.f2VQ~H  
} ; 5;)*T6Y  
lf>nbvp  
BzpP7ZWV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :^C'<SY2Gs  
好啦,现在才真正完美了。 ,6<"  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZF#Rej?  
6S?x D5 (  
template < typename Right > OySy6IN]q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _-cK{  
  { < /p 8r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (L6Cy% KgV  
} W( *V2<$o  
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。 Em13dem  
!- ~ X?s~L  
\tJFAc  
7z~Ghz  
9x~-*8aw  
十. bind OIaYHA  
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。 3$M3Q]z  
先来分析一下一段例子 0?Yz]+{C  
E\2Ml@J  
Uhh l3%p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XOb}<y)r~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H!IDV }dn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %4>x!{jwV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~hN~>0O  
我们来写个简单的。 c"gsB!xh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 00vBpsZj2;  
对于函数对象类的版本: "c`xH@D  
xc'vS>&  
template < typename Func > 1 H4fJ3-  
struct functor_trait cep$_J a  
  { ~waNPjPRG  
typedef typename Func::result_type result_type; M<8ML!N0;t  
} ; )JgC$ <  
对于无参数函数的版本: |qjZ38;6  
#I\Y= XCY  
template < typename Ret > Mpx/S<Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z YDK $  
  { eS!C3xC;J]  
typedef Ret result_type; "/%89 HMD  
} ; iL?iz?+.%@  
对于单参数函数的版本: (fk5'  
"-i#BjZl/  
template < typename Ret, typename V1 > yFIIX=NC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /Ic[N&  
  { EO"C8z'al  
typedef Ret result_type; p6 xPheD  
} ; v"1Po_`  
对于双参数函数的版本: =fG:A(v%}  
J=WB6zi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > setL dEi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o$_93<zc  
  { [ x>  
typedef Ret result_type; z?.(3oLT  
} ; ^)\+l%M  
等等。。。 `ti8-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy delf ]  
r4k nN 2:  
template < typename Func > f{Qp  
struct func_return p!"(s/=  
  { 9R]](g#  
template < typename T > $iMC/Kym  
  struct result_1 ku.A|+Tn  
  { ,ECAan/@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ubGs/Vzye  
} ; Gbb \h  
INNAYQ  
template < typename T1, typename T2 > ^Vo"fI`=C  
  struct result_2 g6' !v  
  { IcoowZZ   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 70iH0j)  
} ; !EFBI+?&  
} ; y lL8+7W  
<f%/px%1  
\|+/0 USn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k ojG- M  
xh'^c^1  
template < typename Func, typename aPicker > #( uj$[o  
class binder_1 ePA;:8)_j  
  { G(OFr2M  
Func fn; z\Ui8jo:;  
aPicker pk; 9O >z4o  
public : i>GdRG&q  
T\3[F%?  
template < typename T > sc xLB;  
  struct result_1 L+R >%d s  
  { vfbe$4mH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TA)LPBG  
} ; k^*$^;z  
1X:&* a"5  
template < typename T1, typename T2 > h3 @s2 fK  
  struct result_2 p{C9`wi)  
  { _t.FL@3e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fOBN=y6x  
} ; T|+$@o  
|\{Nfm=:%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OOLe[P3J3  
pG28M]\  
template < typename T > JK^[{1 JI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8A/>JD3^  
  { on5 0+)uN  
  return fn(pk(t)); J#@lV  
} zPBfiK_hV  
template < typename T1, typename T2 > Xiju"Cup"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gb_X?j%p7  
  { 1f;or_f#k?  
  return fn(pk(t1, t2)); k/^g*  
} _80ns&q  
} ; vf_OQ4'G,  
t?.\|2  
u\5g3BH  
一目了然不是么? d$Em\*C  
最后实现bind {G.jB/  
Z:^3Fm->+  
^srs$ w]  
template < typename Func, typename aPicker > Mdm0g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '>]&rb09|  
  { `]&*`9IK{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uQ1jwYK`7  
} -$L(y@%X^  
X 7&U3v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @ RX`>r{_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w`Xg%*]}  
^BNp`x;;`  
十一. phoenix #NM JZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m+7`\|`jQ  
q\_DJ)qpn  
for_each(v.begin(), v.end(), /&QQ p3  
( kxy]vH6m  
do_ &%:*\_2s  
[ _/ Tlqzp  
  cout << _1 <<   " , " 25&nwz  
] -$m@*L  
.while_( -- _1), Zly-\ z_  
cout << var( " \n " ) 3FY_A(+  
) #nbn K  
); *+W6 P.K  
;"SZ}  
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: `$f2eB&   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ##2`5i-x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "B?R| Xg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i :EO(`  
c _p[yS  
o oDdV >  
template < typename Cond, typename Actor > A`Q >h{  
class do_while }bCK  
  { uDI}R]8~  
Cond cd; .xo_}Vw  
Actor act; 59~FpjJ  
public : r hZQQOQ  
template < typename T > lT3|D?sF  
  struct result_1 G V=OKf#  
  { a>?p.!BM  
  typedef int result_type; ]p\u$VY9  
} ; <oZ(ng@X  
Vp\80D&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]qMH=>pOsj  
)*Vj3Jx  
template < typename T > Tfr`?:yF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *F|i&2  
  { /Go>5 B>  
  do f!EOYowW  
    { IQ=CNby:  
  act(t); wn{]#n=|l  
  } InP[yFV-z  
  while (cd(t)); ~@?"' !U  
  return   0 ; )ph30B  
} C~{xL>I  
} ; K,G,di  
*^ey]),f54  
gUu&Vy\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =#b4c>  
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。 9n-T5WP  
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。 e"lD`*U8R  
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。 yr%yy+(.k  
下面就是产生这个functor的类: JR!Q,7S2!N  
-ywX5B  
"2%y~jrDN  
template < typename Actor > T^d#hl.U  
class do_while_actor y~x#pC*w  
  { |1lf(\T_  
Actor act; 87+.pM|t%  
public : F:M/z#:~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n$IWoIdbGN  
*&h6*zP?  
template < typename Cond > nrI"k2oA@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +< GrRYbC  
} ; }+*w.X}L  
3_C98ClE  
/i> ?i@O-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <|B$dz?r  
最后,是那个do_ Tm%WWbc  
aD?# ,  
;,mBT[_ZO  
class do_while_invoker ?rAi=w&c  
  { AL(n *,  
public : $^] 9  
template < typename Actor > 23)F-.C}j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E1^aAlVSD  
  { 0BT;"B1  
  return do_while_actor < Actor > (act); )o86lH"z  
} P_kaIPP  
} do_; -hQ96S8  
=_K%$y*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IES41y<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1d=0q?nH  
最后来说说怎么处理break和continue j~X j  
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。 6.k^m&-A  
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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