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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %:] ive]e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nx'D&, VX  
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, ;bt%TxuKb  
D~JrO]mi  
Sy`7})[  
3At%TA:  
  class filler niJtgK:H^  
  { <-m[0zg q  
public : UgZuEfEGve  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -eoXaP{[  
} ; s8 0$   
S6Fn(%T+9  
q'[q]  
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: J9*$@&@S  
6` @4i'.  
\$[S=&E  
W~FM^xR?p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `Kq4z62V  
i"o %Gc  
"_  i:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .a`(?pPr,  
[kyIF\0  
1US4:6xX_  
o79EDPX  
二. 战前分析 2^$Ha|  
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。 1x~dsM;q  
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 =Hwlo!  
u =%1%p,  
jou741  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tjTnFP/=  
  /* --------------------------------------------- */ +GqUI~a  
vector < int *> vp( 10 ); iSg^np  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^9*kZV<K  
/* --------------------------------------------- */ [b6P }DW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~*Kk+w9H<  
/* --------------------------------------------- */ P4S]bPIp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q9h;`G 7t  
  /* --------------------------------------------- */ of k@.TmO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ga1(T$ |H  
/* --------------------------------------------- */ iy\ 6e k1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qTUyax  
OkaN VTB  
eQqx0+-0c  
TcM;6h`  
看了之后,我们可以思考一些问题: $(8CU$gi=  
1._1, _2是什么? FH}2wO~_  
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。 (!B1} 5"  
2._1 = 1是在做什么? (B:+md\Q  
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。 _gl7Ma  
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。 85GU~.  
6_wj,7  
Oq3]ZUVa  
三. 动工 :sL?jGk\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QpZ CU]  
lqoJ2JMy  
T@)|0M  
5.3=2/  
template < typename T > 84eqT[I'  
class assignment LaCVI  
  { 2j <Y>Y  
T value; |qFCzK9tD/  
public : _ ^ny(zy(  
assignment( const T & v) : value(v) {} mW&hUP Rx  
template < typename T2 > r(VznKSx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q^k\q  
} ; Ufr,6IX  
/\0g)B;]  
?6T\uzL +%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M\rZr3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p.|NZXk%%a  
cA8A^Iv:0  
+9!=pRq  
GI _.[  
  class holder ]w;!x7bU(  
  { e"O c  
public : |.EC>D /  
template < typename T > "F+m}GJ=a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n/Fx2QC{  
  { {|D7H=f  
  return assignment < T > (t); 8%Eau wAx  
} #<*=)[  
} ; 'YTSakNJ}  
&b:SDl6  
64R~ $km  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: B9h'}460H  
qb 1JE[2F  
  static holder _1; tEFbL~n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b[s=FH]#N  
`ZhS=ezgr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ')#!M\1,HQ  
而不用手动写一个函数对象。 ews{0  
=Y`e?\#`  
dlJc~|  
G~nQR qv  
四. 问题分析 O@-|_N*;K  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k|D =Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (R|Ftjs .  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }u?DK,R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =Hf`yH\#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fuao*L]  
Pof]9qE-y  
五. 问题1:一致性 }2+*E}g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /JbO$A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '?)<e^  
}$X/HK  
struct holder 'S#D+oF(1~  
  { w6&p4Jw/H?  
  // 'LW~_\  
  template < typename T > w)7s]Ld  
T &   operator ()( const T & r) const |B~^7RHXo  
  { ^={s(B2  
  return (T & )r; @T@lHc  
} -ztgirU  
} ; _oAWj]~rO  
>\4"k4d}  
这样的话assignment也必须相应改动: h6~ H5X  
'<-F3  
template < typename Left, typename Right > uG,*m'x']  
class assignment B6J <  
  { Bm4fdf#A]  
Left l; !&#5 *  
Right r; )y"8Bx=x4  
public : UR<a7j"@2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N4rDe]JnPR  
template < typename T2 > 7;r Jr&.)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /0z#0gNp  
} ; Zt/4|&w  
n =qu?xu  
同时,holder的operator=也需要改动: mZ0'-ax   
v4Mn@e_#c  
template < typename T > *Eg[@5;QA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <:ptNGR  
  { R?5v //[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Cc&SHG*R  
} &3CC |  
9:JQ*O$  
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。 Yc p<N>)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kG>m(n  
XpIl-o&re  
return l(rhs) = r; :F`"CR^,  
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。 |] cFsB#G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S pIdw0  
eJ+@<+vr;x  
template < typename Tp > [5i }C K_=  
class constant_t Q/]t $  
  { /vNHb _-  
  const Tp t; B2T=O%  
public : Aq;WQyZ2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gn)>(MG  
template < typename T > y#v<V1b]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e+O502]  
  { 9^g?/8  
  return t; wq:"/2p1  
} Xv2Q8-}w  
} ; 8>AST,  
V(wANvH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ex -?[Hq  
下面就可以修改holder的operator=了 iCIU'yI  
`EWQ>m+  
template < typename T > rcUJOI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pE381Cw  
  { nA#N,^Rr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9CPr/q9'  
} QE4TvnhK  
]=]fIKd  
同时也要修改assignment的operator() _"h1#E  
ICD; a  
template < typename T2 > O#n=mJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e N^6gub  
现在代码看起来就很一致了。 } e]tn)  
"@(Sw>*o  
六. 问题2:链式操作 &F~97F)A)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `h='FJ/!  
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。 kK_9I (7c  
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。 CfEACH4_  
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。 Nq"J[l*+g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %`\=qSf*  
>)6k)$x%%  
template < typename T > $ #bWh  
struct result_1 w,1&s}; g\  
  { .f-s+J&ED  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w`X0^<Fv  
} ; -9; XNp  
J936o3F_  
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: ub9,Wd"^  
:0'vzM  
template < typename T > #tN!^LLi  
struct   ref IiM=Z=2  
  { o}e]W,  
typedef T & reference; &f-x+y  
} ; +o|I@7f  
template < typename T > !`0 El',gY  
struct   ref < T &> a[ yyEgm2  
  { y`a]##1j$M  
typedef T & reference; F*p@hl  
} ; @cB6,iUr  
)-^[;:B\k"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #n.XOet<\  
,'%*z  
template < typename T > ->)0jZax  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~n;U5hcB  
  { j7yUya&  
  return l(t) = r(t); KJi8LM  
} NeR1}W  
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。 n8Rsle`a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =y0h\<[  
F4$9r^21r  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 A7R [~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :aR_f`KMm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k-I U}|Xz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {r?+PQQ#  
最后的布局是: ?U3~rro!  
                Add K'oy6$B  
              /   \ <Y)Aez  
            Divide   5 O #5`mo  
            /   \ O{Y*a )"  
          _1     3 t#2szr+  
似乎一切都解决了?不。 51 "v`O+  
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。 oT i$@q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 G2w0r,[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Zp+orc7  
F7\nG}#s  
template < typename Right > r#B{j$Rw   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9a]JQ  
Right & rt) const 6ag0c&k  
  { I]Ws   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'o|=_0-7W  
} OjsMT]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FL[w\&fp  
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。 "c*#ZP  
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。 <~  ?LU^  
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。 x.>&|Ej  
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。 Q*8efzgs|  
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? ZM_-g4[H  
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: $|VD+[jSV  
'5\?l:z  
template < class Action > 7ZFd;-  
class picker : public Action m%U$37A 1  
  { Q1RUmIe_&  
public : zO((FQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} { {+:Vy  
  // all the operator overloaded ntn ~=oL  
} ; VLC=>w\,  
[ Q[ac 6f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 yAQ)/u[|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  h 3V; J  
9s#*~[E*  
template < typename Right > 3w8v.J8q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :.crES7<[X  
  { e#^ vA$d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,e{1l   
} C,$7fW{?  
H(DI /"N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V Ku|=m2vB  
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。 v*^'|QyM7  
RY]jY | E  
template < typename T >   struct picker_maker dC?l%,W  
  { ?3do-tTp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Vkl]&mYRz  
} ; n!L}4Nmp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +oiuulA  
  { UQq Qim  
typedef picker < T > result; vs{xr*Ft  
} ; $u, ~183  
B:fulgh2ni  
下面总的结构就有了: !=]cASPGD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /U= ?D(>x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 &X)^G#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }8Nr .gY  
至此链式操作完美实现。 3-_`x9u*  
G!U `8R  
\N.Bx  
七. 问题3 'h>CgR^NM1  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =W"9a\m  
P]H4!}M  
template < typename T1, typename T2 > e\ ! ic  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uXVs<im  
  { jBJ|%K M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |fPR7-  
} 0>yu Bgh  
>+Y@rj2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: m">2XGCn  
h! w d/jR  
template < typename T1, typename T2 > WB\chb%ej#  
struct result_2 4#ZZwa]y  
  { u(g9-O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @UW*o&pGqL  
} ; uM2 .?>`X  
Iy@6cd,)S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4]no#lVRJ  
这个差事就留给了holder自己。 ap[Q'=A`  
    >Dq&[9,8  
qTV.DCP  
template < int Order > zZiga q"  
class holder; ZX0!BS  
template <> ;& zBNj  
class holder < 1 > ( \7Yo^  
  { BCt>P?,UO  
public : 838@jip  
template < typename T > _aw49ag;  
  struct result_1 dyt.( 2  
  { h-5] nL3  
  typedef T & result; +z+u=)I  
} ; p;)@R$*  
template < typename T1, typename T2 > 0(+dXzcwM  
  struct result_2 *u!l"0'\  
  { -Hg,:re2  
  typedef T1 & result; gCM(h[7A  
} ; #./8inbG  
template < typename T > Gy!bPVe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Im@Yx^gc   
  { g4GU28l  
  return (T & )r; 6eW9+5oL  
} Z"E2ZSa0  
template < typename T1, typename T2 > }kMKA.O"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] jycg@=B  
  { CFG(4IMx  
  return (T1 & )r1; qKNHhXi  
} ZvSEa{  
} ; 6bUcrw/# p  
z/|tsVK  
template <> cL:hjr"  
class holder < 2 > s;xErH@RA  
  { ]%[.>mR  
public : (ljoD[kZ  
template < typename T > Q=#Wk$1.  
  struct result_1 a@N 1"O  
  { Y |aaZ|+  
  typedef T & result; o.])5i_HV  
} ; @WP%kX.?  
template < typename T1, typename T2 > P*kC>lvSv  
  struct result_2 zJG=9C?  
  { cTL W}4m%g  
  typedef T2 & result; ig4mj47wJ  
} ; p0C|ECH  
template < typename T > A<{&?_U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WP4 "$W  
  { $rH}2  
  return (T & )r; lfte   
} 0-8'. C1v  
template < typename T1, typename T2 > !Z%pdqo`.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TTz_w-68  
  { ;%4N@Z  
  return (T2 & )r2; "PC9[i  
} }N@+bNh~  
} ; 89J7hnJC  
"^5%g%  
@T~~aQFk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yGlOs]>n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: og|~:>FmJo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pt~b=+bBm  
-{eI6#z|\A  
return l(i, j) = r(i, j); ?xtP\~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AmBLZ<f;  
6='x}Qb\H  
  return ( int & )i; !p(N DQm  
  return ( int & )j; M(<.f}yZQ  
最后执行i = j; vp`s< ;CA  
可见,参数被正确的选择了。 :xsNn55b  
AHn Yfxv_  
|\SwZTr  
a<&GsDw  
;%PI  
八. 中期总结 Kl w9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y\<\P8X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^(1S`z$  
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&@vwm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n<Z1i)  
1D)=q^\I  
?Z"<&tsZ  
o7v,:e:  
wQN/MYF[  
$@<cZ4  
九. 简化 zN,2 (v"  
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。 a fUOIM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zl!Y(o!@  
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: FuFA/R=x/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }Bn`0;]  
  +-*/&|^等 5VGr<i&A  
2. 返回引用。 '%[r9 w  
  =,各种复合赋值等 iU?xw@W R  
3. 返回固定类型。 #~6au6LMC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7/6%92T/B  
4. 原样返回。 'SnB7Y  
  operator, G*rlU  
5. 返回解引用的类型。 YF<U'EVU-  
  operator*(单目) #\gx.2W7  
6. 返回地址。 }Z8DVTpX}  
  operator&(单目) &\AW} xp  
7. 下表访问返回类型。 ]xN)>A2  
  operator[] d`4F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e2L4E8ST<  
  operator<<和operator>> *[b22a4H(  
I.u[9CI7HU  
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。 obSLy Ed  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [PL]!\NJ  
8U7X/L  
template < typename Left > ?eri6D,86w  
struct value_return (z IIC"~5  
  { `8G {-_  
template < typename T > qp55U*  
  struct result_1 T:!Re*=JJ  
  { n@y*~sG]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -)p| i~j^A  
} ; UGK,+FN  
Rge\8H/z  
template < typename T1, typename T2 > 03a<Cd/S  
  struct result_2 jQ9i<-zc  
  { e\' =#Hw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fle pM*  
} ; 8 J;\Z  
} ; L<_zQ  
c^`(5}39v  
!r`/vQ #  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eWTbHF  
's 'H&sa  
下面我们来剥离functor中的operator() L~ e{Vv8UR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jt6,id)&  
Q(h/C!rKe  
return l(t) op r(t) }g_\?z3gt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b0 y*}  
return op l(t) {Q AV  
return op l(t1, t2) > PONu]^  
return l(t) op l$3YJ.n|s~  
return l(t1, t2) op ~=Q Tv8  
return l(t)[r(t)] pX]"^f1?O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?$0t @E  
}WEF *4B!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: lbiMB~rwI  
单目: return f(l(t), r(t)); C !6d`|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RzN9pAe  
双目: return f(l(t)); X!!3>`|  
return f(l(t1, t2)); nbdjk1E`~  
下面就是f的实现,以operator/为例 0:q R,NW^#  
B dKD%CJ[  
struct meta_divide GNab\M.  
  { DE" Y(;S  
template < typename T1, typename T2 > <K  GYwLk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ##|]el%Y  
  { j xTYW)E   
  return t1 / t2; <-F[q'!C1  
} R&9Q#n-  
} ; K5EU?J&  
CCU<t Q  
这个工作可以让宏来做: J~k'b2(p3  
ysFp`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \cW9"e'  
template < typename T1, typename T2 > \ %rq/&#jC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hLF;MH@  
以后可以直接用 *PF=dx<8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I"bz6t\~|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g<PglRr"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) t$-!1jq  
C7xmk;c w  
eGj[%pk  
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 #0'%51Jcl  
mk]8}+^.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > > ,;<Bz|X  
class unary_op : public Rettype C] >?YR4  
  { ^Rc*X'Iz(!  
    Left l; RG y+W-  
public : p-JGDjR0G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t(:w):zE  
a+P Vi  
template < typename T > ] 8dzTEjk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XWv;l)  
      { .vWwYG  
      return FuncType::execute(l(t)); c[X:vDUX  
    } =U,mzY (  
OS sYmF  
    template < typename T1, typename T2 > ky=h7#wdv-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Eyinv  
      { *m*sg64Zw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %hCd*[Z}j  
    } R(on[g_1  
} ; <db>~@;X!  
^j]_MiA4  
SmVL?wf  
同样还可以申明一个binary_op _BHEK  
*:V+whBY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?3a:ntX h  
class binary_op : public Rettype }0~X)Vgm(  
  { g[$4a4X  
    Left l; &AP`k  
Right r; Zgt(zh_l  
public : Usq.'y/ o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )%vnl~i!  
<BjrW]pM  
template < typename T > Hp5.jor(k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cxra(!&  
      { 1"UHe*2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z#^;'nnw  
    } {B[ }}wX$  
B/Z-Cpz]  
    template < typename T1, typename T2 > 5&TH\2u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qrufnu5cC  
      { S pk8u4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '^%kTNn  
    } s"B2Whe  
} ; /_</m?&.U&  
+0g L!r  
DTvCx6:!  
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 cG,zO-H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZY=a[K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aKz:hG  
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。 ZaF9Q%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #jM-XK  
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。。。 v-DZW,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 58P[EMhL  
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) xQkvK=~$  
下面是修改过的unary_op V G|FjD  
tn}MKo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CaR-Yk   
class unary_op .?kq\.rQ  
  { `k`P;(:  
Left l; DB3qf>@?  
  i>e?$H,/  
public : ZQ{-6VCjl  
$[\\{XJ.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?z&5g-/b  
8]Q#P  
template < typename T > 9qUkw&}H  
  struct result_1 Oi<yT"7  
  { X}H?*'-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LB`{35b-  
} ; yt<h!k$ _P  
9;NXzO27  
template < typename T1, typename T2 > oI-,6G}  
  struct result_2 t~|J2*9l  
  { dozC[4mF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }:57Ym)7w  
} ; 3,-[lG@o  
<QD[hO^/  
template < typename T1, typename T2 > H*Tzw,f~ v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Gt.J*!s/  
  { k$ b)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); < n/ 2  
} /xj`'8  
-5JN`  
template < typename T > " =6kH,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8Qhj_  
  { in6*3C4  
  return OpClass::execute(lt(t)); .3&( Y  
} o59b#9  
i` Q&5KL  
} ; -e"A)Bpl(  
F^81?F i.  
:Iuc H%6V  
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 KD.|oo  
好啦,现在才真正完美了。 Jj?HOtaM  
现在在picker里面就可以这么添加了: Bj<s!}i{[  
fbD,\ rjT  
template < typename Right > 4w)>}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5Dzf[V^]`  
  { SP/'4m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eph2&)D}Ep  
} No`*->R  
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。 O_]hbXV0  
e;g7Ek3n  
LI].*n/v  
`]^W#6l  
XJ5@/BW  
十. bind '$),i>6gJ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 HQ]mDo  
先来分析一下一段例子 5RAhm0Op~.  
x"!`JDsS  
7hTpjox2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u`D _  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h ,n}=g+?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ja9=b?]0,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *jvP4Nz)k  
我们来写个简单的。 "=1gA~T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i&?\Pp;5-j  
对于函数对象类的版本: ',K:.$My  
{xeJO:M3/  
template < typename Func > Q-rG~O9-  
struct functor_trait zXD/hM  
  { *ow`}Q  
typedef typename Func::result_type result_type; v>j,8E  
} ; Va?i#<a  
对于无参数函数的版本: b b.UtoPz  
%P D}VF/Y  
template < typename Ret > UI"UBZZ$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I=:"Fqj'N  
  { *CPpU|  
typedef Ret result_type; mPHto-=fB  
} ; {Wi*B(  
对于单参数函数的版本: $v #  
K_~kL0=4  
template < typename Ret, typename V1 > _VVq&t}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J/ Lf(;C_  
  { NyT%S?@y<  
typedef Ret result_type; 3&CV!+z  
} ; zjh:jrv~  
对于双参数函数的版本: '%wSs,HD  
[N Afy~X*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Ry% K4$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <b .p/uA  
  { Q4_r) &np  
typedef Ret result_type; BGxwPJd  
} ; Rk7F;2  
等等。。。 -gm5E qi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DxwR&S{  
A]TEs)#*7)  
template < typename Func > S3l^h4  
struct func_return ox%j_P9@:  
  { }Nd1'BVf  
template < typename T > "w%:5~u 9  
  struct result_1 jU~ x^Y  
  { sOlnc6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tcT =a@  
} ; G;flj}z  
T.3{}230<  
template < typename T1, typename T2 > ?'Hd0)yZ  
  struct result_2 f}"eN/T  
  { ?&-1(&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T[)!7@4r  
} ; jLM([t  
} ; ,dR.Sac v  
?&;_>0P  
Ak,JPz T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kl]MP}wc  
2.I|8d[  
template < typename Func, typename aPicker > p]EugLEmG  
class binder_1 JRw,${W  
  { C1e@{>  
Func fn; !u@P\8M}  
aPicker pk; @fYVlHT%E  
public : DqT<bNR1*;  
Y|><Ls6Q  
template < typename T > *U,J Q  
  struct result_1 (_"Zbw%cJy  
  { Vy I\Jmr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A5J41yH  
} ; N|$9v{ j_  
@B (oq1i@  
template < typename T1, typename T2 > SMD*9&,  
  struct result_2 5{k,/Z[L  
  { P%lD9<jED  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q5T3  
} ; RSh_~qMX  
$] "M`h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !5(DU~S*@S  
F5RL+rU(h  
template < typename T > R|$AcNp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^n0;Q$\  
  { 4qp|g'uXT  
  return fn(pk(t)); /uX*FZ  
} o=_7KWOA  
template < typename T1, typename T2 > :\P@c(c{^C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %]&$VVVh  
  { I51]+gEN  
  return fn(pk(t1, t2)); MGsQF#6]  
} XDJE]2^52?  
} ; yy=hCjQ)  
O^`EuaL  
fMg9h9U  
一目了然不是么? )g dLb}  
最后实现bind tngB;9c+w  
m..ajYSQ  
G |KA!q  
template < typename Func, typename aPicker > mdEJ'];AH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P?/JyiO }  
  { uAeo&|&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qsp.`9!  
} < ,0D|O ,Y  
olv?$]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0>Snps3*Z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 s{Qae=$Q  
u_$4xNmQ  
十一. phoenix Pd~=:4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZI!:  
d,Aa8I  
for_each(v.begin(), v.end(), 'wk,t^)  
( rZ `1G  
do_ {73V?#P4  
[ kZz'&xdv'.  
  cout << _1 <<   " , " B#S8j18M  
] [w'Q9\,p  
.while_( -- _1), ?h&XIM(  
cout << var( " \n " ) W+#Q>^Q>  
) ")No t$8  
); P-Y_$Nv0g  
W:]2T p  
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: {IJ;)<>&VE  
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 1v]%FC`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sQ#e 2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )~wKRyQff  
#j~FlY5  
Gy/w #4xj  
template < typename Cond, typename Actor > z qq  
class do_while iibG$?(  
  { ~Mn3ADIb=  
Cond cd; *uyP+f2O  
Actor act; /ovVS6Ai  
public : xKSQz  
template < typename T > nUP, Yd  
  struct result_1 A+RW=|:  
  { d#0:U Y%~  
  typedef int result_type; <3{MS],<<  
} ; ?Tc#[B  
Y 3ApW vS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gUru=p  
88osWo6rG  
template < typename T > C12UZE;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z)^|.  
  { XG.[C>  
  do R7Y_ 7@p  
    { :>fT=$i@  
  act(t); =Nt HV4=b  
  } hi[nUG(OI  
  while (cd(t)); ?z9!=A%<V~  
  return   0 ; G(a5@9F  
} R|C`  
} ; #-;W|ib%z  
[_'A(.  
T%eBgseS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k\#;  
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。 NbU`_^oC  
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。 ,~d0R4)  
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。 @v lP)"  
下面就是产生这个functor的类: 754MQK|g  
T o["o!(;z  
~9+01UU^  
template < typename Actor > 4$KDf;m@  
class do_while_actor L?[m$l!T}  
  { (I}owr5:  
Actor act; .kBkYK8*t  
public : >)ekb7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M 5sk&>  
[LnPV2@e  
template < typename Cond > /^.S nqk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; blgA`)GI  
} ; WVa%<  
,- AF8BP  
A O:F*%Q u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,' | J  
最后,是那个do_ 'Bue*  
&THtQ1D  
%b^4XTz  
class do_while_invoker srv4kodj  
  { [~{F(Le  
public : 72s qt5C]  
template < typename Actor > U80=f2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AZ3T#f![L@  
  { .|O T#"LP  
  return do_while_actor < Actor > (act); MIZdk'.U  
} ;W?#l$R  
} do_; RK!9(^Ja  
U4!KO;Jc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d~u=,@FK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k9x[( #  
最后来说说怎么处理break和continue RTc@`m3 M  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ev$:7}h=  
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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