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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZCMB]bL-e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L&'0d$Tg8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, kI3-G~2  
HJ5m5':a  
T}[W')[s  
As (C8C<  
  class filler h& (@gU`A  
  { 2`vCQV  
public : rA9x T`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C<fNIc~.  
} ; 8'B\%.+"8e  
jl2nRo  
) ZOmv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: S_:(I^  
@6$r| :]G-  
ooIMN =  
>UJ&noUD#:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ),\>'{~5&  
`z)!!y  
NI(`o8fN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "`"j2{9|e!  
0mj=\j  
i:kWO7aP  
H]=3^g64  
二. 战前分析 0m`7|80#P  
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。 7"xd'\c@  
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 4'54  
n/?5[O-D]  
5.[{PJ]bq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9$Mi/eLG2N  
  /* --------------------------------------------- */ cJ8F#t  
vector < int *> vp( 10 ); 2c%}p0<;|?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !icpfxOpjQ  
/* --------------------------------------------- */ kFM'?L&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \-s) D#Y;r  
/* --------------------------------------------- */ 4&ea*w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sD{b0mZT  
  /* --------------------------------------------- */ }h_Op7.5D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sjTsaM;<  
/* --------------------------------------------- */ i8B%|[ nm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <YeF?$S}  
_;B!6cRLps  
7Xad2wXn  
kw-/h+lG  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2hJ{+E.m  
1._1, _2是什么? U*&ZQw  
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。 !W%HAlUAG[  
2._1 = 1是在做什么? m]-8?B1`Y  
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。 (C-z8R Z6  
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。 WQ5sC[&   
&YT7>z,  
Bd NuhV`0  
三. 动工 '-i tn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =|U2 }U;  
p fBO5Ys  
_kY5 6  
P/I{q s  
template < typename T > ^CK)q2K>[  
class assignment J.<%E[ z  
  { Ar<OP'C  
T value; 6ZG)`u".("  
public : owMH  
assignment( const T & v) : value(v) {} T![K i  
template < typename T2 > Oq[E\8Wn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L|q<Bpz  
} ; #h3+T*5} 6  
`90v~O F  
Eq8OAuN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?J~JQe42  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /5x `TT  
T) ,:8/  
huF L [  
 ,g,jY]o  
  class holder @zJI0_Bp  
  { BL8\p_U  
public : 5./ (fgx>  
template < typename T > -ufmpq.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7&At _l_  
  { sN C?o[9l!  
  return assignment < T > (t); ^X&9"x)4  
} *2AQ'%U~  
} ; i52R,hz  
R{[Q+y'E  
zJnVO$A'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Wl#^Eu\g1W  
_#gsR"FZ$  
  static holder _1; .u*].As=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mNeW|3a  
[*vN`AfE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +E [bLz^  
而不用手动写一个函数对象。 tbPPI)lu  
=a!6EkX *  
A$F;fCV*  
*h4m<\^U  
四. 问题分析 'i(p@m<'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _B1uE2j9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J:lwq@u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {@#L'i|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0l6iv[qu5w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /K!,^Xn  
}}1/Ede{5  
五. 问题1:一致性 =| !~0O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~1'468  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U9 59=e  
cx,A.Lc  
struct holder K D-_~uIF  
  { PbPP1G')  
  // ]= NYvv>H  
  template < typename T > Dq?HUb^X  
T &   operator ()( const T & r) const +zdkdS,2<  
  { .O#lab`:2  
  return (T & )r; YgiGI <U  
} 2A%T!9J3  
} ; N ACY;XQ%  
5dp#\J@  
这样的话assignment也必须相应改动: "J5Pwvs-  
Rdg0WT*;j  
template < typename Left, typename Right > M0zD)@  
class assignment W`'|&7~  
  { #(IMRdUf  
Left l; )M N yOj  
Right r; tKeO+6l  
public : Qg>GW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} erP>P  
template < typename T2 > Hm* vKFhz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9(F?|bfk  
} ; LQ@|M.$ A  
^R7zLHU;  
同时,holder的operator=也需要改动: (YJ AT  
>1U@NK)HfY  
template < typename T > B ^(rUR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4_%FSW8-  
  { e-cb?.WU?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c '+r[rSn1  
} 3t8H?B12ow  
&E &iaw!  
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。 JGDUCb~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DsW`V~ T  
$ XsQ e  
return l(rhs) = r; *z"1MU  
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。 ~}0hN]*G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f5GR#3-h(  
,N7l/6  
template < typename Tp > pt cLJ]+)  
class constant_t n{Qh8"  
  { ; 9 &1JX  
  const Tp t;  q3-;}+  
public : T:S{3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} } o"_#\6  
template < typename T > xFm{oJ!]&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SxW}Z_8x  
  { aho<w+l@  
  return t; khN:+V|  
} K aQq[a  
} ; `?o1cf A  
):fu   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R`C_CsXir  
下面就可以修改holder的operator=了 %M)oHX1p  
7YXXkdgbd  
template < typename T > T3t~=b>&L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d!QD vO  
  { h GA0F9.U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h>^jq{yu  
} mf]( 3ZL  
So\|Ye  
同时也要修改assignment的operator() X|damI%  
Q"6hD?6.  
template < typename T2 > e7bT%h9i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &^ 3~=$  
现在代码看起来就很一致了。 ?` eYW Z">  
K!D_PxV  
六. 问题2:链式操作 `/wq3+?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G\:psx/  
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。 M*~v'L_sI  
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。 H8<7#  
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。 :&1=8^BY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rGn5Q V  
%hQMC'c  
template < typename T > ;x3 ]4^  
struct result_1 J<($L}T*$  
  { ]~ #+ b>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `^&15?Wk  
} ; Bsu=^z  
bDZKQ&  
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: D=82$$  
'e<HPNi)  
template < typename T > [zh4W*K_cq  
struct   ref o3i,B),K  
  { 6h:?u4  
typedef T & reference; PK 2Rj%  
} ; @O<@f8-  
template < typename T > #lyM+.T  
struct   ref < T &> K[#v(<)  
  { v/aPiFlw  
typedef T & reference; KT lP:pB;  
} ;  *_ {l  
5v !DYx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]w_  
"%}Gy>;  
template < typename T > TJyH/ C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Gdf1+mi  
  { XAQ\OX#  
  return l(t) = r(t); %TW% |"v  
} ^z*):e  
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。 r(,= uLc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 da9*9yN  
(pT(&/\8  
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 co$Hi9JE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yBPt%EF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }rKJeOo^x?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,#P,B ;r~  
最后的布局是: 0\EpH[m}-  
                Add k%Ma4_Z  
              /   \ <m Ju v  
            Divide   5 z<yNG/M1>U  
            /   \ e>?_)B4  
          _1     3 7Ykj#"BZ  
似乎一切都解决了?不。 DnG/ n  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &O+sK4 P  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 f!M[awj%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: h V|v6 _  
O?nPxa<  
template < typename Right > F_Z&-+,*3t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z)58\rtz  
Right & rt) const QD.zU/F~>  
  { {[M0y*^64$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .0nn0)"  
} p4m^ ~e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d]O_E4X*  
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。 Sk6b`W7$  
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。 toS(UM n  
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。 tr6jh=  
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。 4 [R8(U[g  
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? /v}P)&  
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: E;6Y? vJ  
G$?|S@I,  
template < class Action > g  ,/a6M  
class picker : public Action Hv8SYQ|  
  { iGG6Myp-  
public : zY7*[!c2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ioB|*D<U2  
  // all the operator overloaded 82j'MgGP  
} ; ,vY)n6  
1%$d D2  
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,St h7y  
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: vOos*&  
mgi,b2  
template < typename Right >  Jt##rVN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 38[)[{G)Hv  
  { O0@w(L-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `^v4zWDK  
} gKmX^A5<  
|BwRlE2CFO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k4S} #!  
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。  Sa%zre@  
k/df(cs  
template < typename T >   struct picker_maker {F'Az1^I=  
  { 3LKB;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }X=87ud  
} ; +p13xc?#j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :ar?0  
  { d!`lsh@tF  
typedef picker < T > result; sC% b~  
} ; "kX`FaAhY  
{I`B[,*  
下面总的结构就有了: BR;QY1  
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。  OQ6sv/  
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。 :bwM]k*$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U);OR  
至此链式操作完美实现。 >[a FOA  
$Z/klSEf  
HeCcF+  
七. 问题3 `8,w[o oC2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SC'BmR"ox  
CoJ55TAW  
template < typename T1, typename T2 > (B&h;U$HAH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NUMi])HkN  
  { .Y!:x =e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Qu`n&  
}  JX{KYU  
1  o|T  
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: 9UP:J0 `  
kBbl+1{H  
template < typename T1, typename T2 > _ENuwBYW-  
struct result_2 ^ |aNG`|O  
  { ,<sm,!^<r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9RxO7K  
} ; J^fm~P>.  
6yI}1g  
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 R*CS  
这个差事就留给了holder自己。 0qv$:w)g+v  
    .jU Z  
j5\$[-';  
template < int Order > %,|ztH/ Q  
class holder; ~s#e,Kav"  
template <> $M':&i5`,  
class holder < 1 > t}Ss=0dJO  
  { O% -h&C3  
public : ^uW%v2  
template < typename T > [Uli>/%JB  
  struct result_1 /BpxKh2p  
  { x l0DN{PG  
  typedef T & result; &x0C4Kh  
} ; ,-'4L9  
template < typename T1, typename T2 > DZe}y^F  
  struct result_2 w(B H247`  
  { )p8I @E  
  typedef T1 & result; o9Sn*p-.  
} ; HM&1y ubh#  
template < typename T > <tbZj=*O/o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xMI+5b8  
  { knT.l"  
  return (T & )r; Q> 8pP\ho  
} sS!w}o2X  
template < typename T1, typename T2 > j$x)pB3]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zoP%u,XL  
  { VXm[-  
  return (T1 & )r1; F98i*K`"  
} H9` f0(H  
} ; G#[* |+f8  
pm US F #u  
template <> 0xpx(T[  
class holder < 2 > KWhZ +i`  
  { *Msr15  
public : Y ?'tUV  
template < typename T > :gI.l1  
  struct result_1 c8A`<-\MfB  
  { }+R B=#~o  
  typedef T & result; X=~V6m  
} ; lIf(6nm@  
template < typename T1, typename T2 > 7*s8 ttX  
  struct result_2 +.Bmkim  
  { R1ktj  
  typedef T2 & result; V U~Dk);Bv  
} ; & ,L9OU  
template < typename T > ~`eHHgX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S>Z|) I  
  { Owf.f;QR  
  return (T & )r; P<;7j?  
} #[ -\lU|  
template < typename T1, typename T2 > 4MW ]EQ-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |(% u}V?  
  { eThy+  
  return (T2 & )r2; KhaYr)&~  
} HIf{Z* mb  
} ; 0ys~2Y!eH  
m)&znLA  
RL}KAGK  
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> >。 .T.5TMiOSq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {G*QY%j^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bw< rp-  
H+Z SPHs  
return l(i, j) = r(i, j); BC/_:n8O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {3edTu  
KN[d!}W:  
  return ( int & )i; {'bip`U.  
  return ( int & )j; R+=a`0_S  
最后执行i = j; 85]SC$  
可见,参数被正确的选择了。 `M@Ak2gcR+  
|)U|:F/{@  
3|kgTB-  
8cVzFFQP  
fA^Em)cs2  
八. 中期总结 <GIwRVCU  
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: jqcz\n d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CjL<RJR=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /c-nE3+rn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >Da~Q WW|  
faJM^u  
f3PMVf:<  
%XRN]tsu  
3h=8"lRc  
Cmd329AH  
九. 简化 .;I29yk\XS  
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。 ps1@d[n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q~,YbZ-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: KSqTY>%fnv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WjMRH+  
  +-*/&|^等 e<=;i" |  
2. 返回引用。 j, u#K)7{T  
  =,各种复合赋值等 IF_DZ   
3. 返回固定类型。 :BZ0 7`9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !,&yyx.  
4. 原样返回。 |!*Xl) ]  
  operator, _N#&psQzw  
5. 返回解引用的类型。 hKe30#:v  
  operator*(单目) \C|cp|A*&  
6. 返回地址。 d>i13d AI  
  operator&(单目) *i%quMv  
7. 下表访问返回类型。 (Wj2?k/]  
  operator[] SS3-+<z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z;3NiY  
  operator<<和operator>> *y7 $xa4  
wyY*:{lZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 M<`|CVl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }DIF%}UK\  
v,1F-- v  
template < typename Left > *"9<TSU%m  
struct value_return =nRuY '  
  { C7qYiSv  
template < typename T > N}Vn;29  
  struct result_1 VXKT\9g3A  
  { nWgv~{,x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c@du2ICUc  
} ; (FVX57  
*HlDS22  
template < typename T1, typename T2 > 8jnz}aBd  
  struct result_2 l5O=VqCj  
  { L* |1/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RQ' H!(K  
} ; HOPqxI(k  
} ; Yp5L+~J[  
SG'JE}jzO  
=>LZm+P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T9jw X:n  
%a 8&W  
下面我们来剥离functor中的operator() z +VV}:Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }Ik1bkK  
la, h  
return l(t) op r(t) OyVm(%Z   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \{v,6JC  
return op l(t) &Ocu#Cb  
return op l(t1, t2) ]Yz'8uts  
return l(t) op ]+%=@mWYs  
return l(t1, t2) op oXGZK5w<l  
return l(t)[r(t)] ExrY>*v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <Dm Tj$  
_z"o1`{w  
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: dWpk='  
单目: return f(l(t), r(t)); =,:K)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HeS'~Z$  
双目: return f(l(t)); +/N1_  
return f(l(t1, t2)); }76.6=~  
下面就是f的实现,以operator/为例 "$)yB  
nCaLdj?  
struct meta_divide ]|LgVXEpx  
  { vm}G[  
template < typename T1, typename T2 > 8 /m3+5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !S,pRS+  
  { UR:n5V4  
  return t1 / t2; 0k1MKzi Q  
} 'NjSu64W  
} ; 'Y)/~\FI  
!5.v'K'  
这个工作可以让宏来做: ETelbj;0  
4ftj>O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^H!Lp[5c  
template < typename T1, typename T2 > \ RV92qn B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JtmQzr0>  
以后可以直接用 Z;J`5=TS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z7q%,yw3N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 P>W8V+l![  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .tp=T  
S7#0*2#[o  
e7|d=W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =,E'~P  
C->[$HcRa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wa/geQE1<  
class unary_op : public Rettype k4mTZ}6E  
  { Eq7gcDQ  
    Left l; opnkmM&[  
public : k>-'AWH^v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =U_ @zDD@V  
9/H^t* 5t  
template < typename T > 1eF@_Y^a!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v1K4$&{F  
      { ;]u1~  
      return FuncType::execute(l(t)); l~{T#Q  
    } gQCC>8  
|vT=Nnu  
    template < typename T1, typename T2 > lmp R>@o"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N$ *>suQ,  
      { 'F6#l"~/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b@F_7P%  
    } nu(eLUU  
} ; {{GHzW  
a6 * Y%?  
;pCG9  
同样还可以申明一个binary_op %rX\ P  
GdL4|xv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ua!D-0  
class binary_op : public Rettype 81cv:|"  
  { N6f%>3%1|.  
    Left l; uk1v7# p  
Right r; :az!H"4W/  
public : #C'o'%!(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,at-ci\'  
Dt (:u,%  
template < typename T > yqC+P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bmSpbX\  
      { 7Im}~3NJG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));   -kV|  
    } J>/Ci\OB  
1h& )I%`?  
    template < typename T1, typename T2 > W[@"H1bVH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aJ% e'F[  
      { `W D*Q-&n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 38OIFT  
    } F9ZOSL 8Q  
} ; zvWO4\  
s}z(|I rH  
;e`D#khB  
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 Fwg#d[:u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xuw//F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LS*{]@8q  
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。 {^2({A#&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pqRO[XEp2  
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。。。 Z^jGT+ 2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ' |h./.K  
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) 6:8EZ' y  
下面是修改过的unary_op 1gf/#+$\  
KE }o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gs^UR6 D,  
class unary_op ?w c3 +?\J  
  { Oi+Qy[y2  
Left l; 'd~, o[x  
  s\F EA"w/  
public : h7Shl<f  
]JhDRJ\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FE^?U%:u@  
>@q2FSMf  
template < typename T > }V93~>  
  struct result_1 :BC<+T=  
  { 2J>A;x_?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u0(hVK`":  
} ; RBHqLg(  
'T #<OR  
template < typename T1, typename T2 > J~nJpUyP*  
  struct result_2 : .UX[!^  
  { sf|_2sI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s\n,Z?m  
} ; 7,&3=R <  
tCF0Ah  
template < typename T1, typename T2 > P+_\}u;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HY%6eUhj  
  { "pKGUM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :\ON+LQr  
} ^.><t+tM  
P(W\aLp  
template < typename T > mF$jC:Tb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AS/\IHZ\  
  { da7x 1n$D  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1)c=15^  
} &_Xv:?  
IhFw{=2*  
} ; V!aC#^  
CUTEp/+  
*T}dv)8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;74 DT  
好啦,现在才真正完美了。 nk?xNe4  
现在在picker里面就可以这么添加了: >GF(.:7  
NVM2\fs  
template < typename Right > 1.cUol nr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'yAoZ P\|  
  { c#4ZDjvm6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]jT[dX|?  
} \T#(rt\j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 hG0lR.:  
JOoLHZQ1v  
4s+J-l  
9FR1Bruf  
^9m]KEucd7  
十. bind 9zGKQ|X)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z ysUz  
先来分析一下一段例子 ]t!}D6p  
V IRv  
(? #U&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =S7C(;=4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vpr @  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VL,?91qwe  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 e+=G-u5}-  
我们来写个简单的。 = ,E(!Sp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E9+O\"e9  
对于函数对象类的版本: zdQu%q  
x_^OS"h-  
template < typename Func > l8 2uK"M  
struct functor_trait o\V4qekk  
  { ."@a1_F|  
typedef typename Func::result_type result_type; :|6D@  
} ; fw~%^*  
对于无参数函数的版本: 4!b'%)   
^eT>R,aB  
template < typename Ret > 7-0twq   
struct functor_trait < Ret ( * )() > >j~70 ?  
  { l\l]9Z6%  
typedef Ret result_type; {xb%P!o`  
} ; d4=u`2w  
对于单参数函数的版本: 0$dNrq  
|Btx&'m  
template < typename Ret, typename V1 > z&/ o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w5JC2   
  { $ax%K?MBD  
typedef Ret result_type; )( jNd&H  
} ; *gMP_I  
对于双参数函数的版本: lNnbd?D8  
KKTfxNxJn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F$.s6Hh.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DB= cc  
  { rQ-z2Pw  
typedef Ret result_type; lkJ#$Ik&  
} ; .&!{8jBX  
等等。。。 x/q$RcDOm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S{|)9EKw  
^RDXX+  
template < typename Func > \}Kp=8@nE  
struct func_return 1|$Rzt%ge  
  { hp%Pg &  
template < typename T > ;,hoX6D$  
  struct result_1 Z8_gI[Zn  
  { g<5Pc,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hl~F1"q )  
} ; dM$G)9N)K  
Qvg"5_26v  
template < typename T1, typename T2 > 4sgwQ$m)  
  struct result_2 u\;dU nr  
  { v-aq".XQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a^1c _  
} ; Qy,qQA/   
} ; VNot4 62L  
1VsEic  
c|a|z}(/J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fmN)~-DV9`  
90v18k  
template < typename Func, typename aPicker > zt%Fvn4/pF  
class binder_1 f__WnW5h  
  {  F}4 0  
Func fn; dNt|"9~&  
aPicker pk; ty=?SZF  
public : &Rt]K  
]>i0;R ME  
template < typename T > V1U[p3J-S  
  struct result_1 vw6FvE`lC  
  { BC[d={_-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nx]b\A  
} ; \+A<s,x  
G{Q'N04RA  
template < typename T1, typename T2 > / kGX 6hh  
  struct result_2 X'4 Yofs  
  { zSXC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @z q{#7%z  
} ; ml 2z  
K)@Buu&,p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )5OU!c  
B+ sqEj-  
template < typename T > ?d)|vX3Uf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %lmRe(M  
  { /Q_\h+ `  
  return fn(pk(t)); T480w6-@  
} DNe^_v)]|  
template < typename T1, typename T2 > v[ '5X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q7%#3ML  
  { DyZ90]N  
  return fn(pk(t1, t2)); L?(rv.lb  
} #^V"=RbD  
} ; qm8RRDG  
k~dr;j  
s30_lddD  
一目了然不是么? S7Fxb+{6D  
最后实现bind TI  
Shd,{Z)-Tg  
`pUArqf  
template < typename Func, typename aPicker > 0^z$COCv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7mNskb|  
  { uSjMqfK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?Sxnq#r#  
} G9q0E|  
2[hl^f^%,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =1qkoc~  
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。 2ZeL  
)O Cr6UR  
十一. phoenix 1gJ!!SHPo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O=/Tx2i;  
_C\b,D}p  
for_each(v.begin(), v.end(), IWgC6)n@n  
( ^D|c  
do_ s_TM!LRUcw  
[  &i!]  
  cout << _1 <<   " , " ?_r"Fg;"  
] 'c D"ZVm1  
.while_( -- _1), \tqAv'jA|  
cout << var( " \n " ) 5KSsRq/8"  
) ;4IP7$3G  
); IM/\t!*7  
)%7A. UO)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: HvTQycG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor < lrw7T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m}(DJ?qP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ijB,Q>TgO  
OUPpz_y  
:O%O``xT  
template < typename Cond, typename Actor > @\R)k(F  
class do_while 5UbVg  
  { qC &<U  
Cond cd; y=Hl~ev`9  
Actor act; z4goa2@Z  
public : =`U[{3A_  
template < typename T > #a&Vx&7L  
  struct result_1 dEiX! k$#  
  { "<WS Es  
  typedef int result_type; |D~MS`~qd5  
} ; ajAEGD2Zq  
')+EW" e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4 C:YEX~  
ln.~>FO  
template < typename T > ;V GrZZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a lR}|ez  
  { JoYzC8/r  
  do l?q^j;{Dw  
    { m[pz u2R  
  act(t); `dK\VK^  
  } 9=SZL~#CE  
  while (cd(t)); u@HP@>V  
  return   0 ; ){} #v&  
} Ou%>Dd5|?  
} ; >X F@=J p  
SZPu"O\  
2gGJ:,RC$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SYL$ ?kl  
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。 -h_v(s2  
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。 ]~P?  
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。 K^S#?T|[9  
下面就是产生这个functor的类: 0[];c$r<  
aE"t['  
ICi- iX  
template < typename Actor > T2d pn%I  
class do_while_actor ,y.0 Cb0  
  { M3V[p9>  
Actor act; tL~|/C)d R  
public : ?|33Np)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X DX_c@U  
4aRYz\yT=  
template < typename Cond > F ;D_zo?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r?Vob}'Pt]  
} ; 7mN?;X33  
;kbz(:wA  
=p"0G%+%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iY2bRXA  
最后,是那个do_ k"Is.[I?^  
P(4[<'H O  
Hq9(6w9w  
class do_while_invoker nRGH58  
  { |'.SOm9)*  
public : S("bN{7nE  
template < typename Actor > &jJgAZ!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _RmrjDk  
  { ,[~EThcq  
  return do_while_actor < Actor > (act); q8oEb  
} ~i \69q%  
} do_; yE7pCgXt  
YJ9_cA'A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @sDd:> t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JG_7G=~  
最后来说说怎么处理break和continue -K0tK~%q  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 (|x->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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