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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'qiDh[ATa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^y<8 &ZFH  
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, xA]}/*  
H{VJ S Jc{  
{9<c*0l  
!9vq"J~hz"  
  class filler w)xfP^M#  
  { H.*aVb$  
public : m-MfFEZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^#)]ICV  
} ; 0{ !+N6MiR  
&W$s-qf".  
P8n |MN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \??20iz  
J6RzN'j  
ECr}7R%  
Gq0`VHAn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YzeNr*  
O("13cU  
tDn:B$*}W,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JbXd9AMh2  
=RjseTS  
}ISc^W) t  
Ktn:6=,  
二. 战前分析 l$g \t]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V&Q_i E  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 5 =Op%  
GtpBd40"  
}5]7lGR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nr- 32u  
  /* --------------------------------------------- */ b;I zK'  
vector < int *> vp( 10 ); hK 1 H'~c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !YENJJ  
/* --------------------------------------------- */ 't3&,:Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -xL^UcG0  
/* --------------------------------------------- */ s |!lw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F-%Hw  
  /* --------------------------------------------- */ X|dlVNL8p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h8hyQd$!  
/* --------------------------------------------- */ W=\45BJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XS=f>e1<W  
C zb: nyRj  
DAf0bh"  
BD?u|Fd,i:  
看了之后,我们可以思考一些问题: g+3_ $qIQ+  
1._1, _2是什么? {iYrC m[_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *NCkC ~4  
2._1 = 1是在做什么? <ZjT4><  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \Sv8c}8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |./{,",  
dheobD  
u{LtyDnik  
三. 动工 @K1'Q!S *  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RwUosh\W  
lx:.9>  
9xaieR  
gubw&W  
template < typename T > 1 RVs!;  
class assignment k|`Qk!tr  
  { W0XfU`  
T value; VWrb`p@  
public : jbWgL$  
assignment( const T & v) : value(v) {} %>Mcme>(W  
template < typename T2 > \hI|I!sDWy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L [&|<<c  
} ; yb!/DaCd  
+h@ZnFp3  
epgAfx-_OH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *yYeqm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^~^=$fz  
';xp+,'}\  
Jw0I$W/  
uc aa;zj  
  class holder mcTC'. 9  
  { ?-JW2 E"uT  
public : *#83U?  
template < typename T > l~mj>$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )=AWgA  
  { <Vl`EfA(  
  return assignment < T > (t); i,,mt_/,  
} o_a'<7\#i  
} ; O Ke 9/._  
E+cx 8(   
ce:wF#Qs  
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: Kx02 2rgDU  
YmD~&J  
  static holder _1; M[cAfu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E: Ul_m8  
dF7`V J2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IZuP{7p$  
而不用手动写一个函数对象。 5Gm8U"UR  
6Ev+!!znu  
NjKC{L5S:  
Z%JAX>v&B  
四. 问题分析 R)-~5"}~  
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。 b^A7R{G7  
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。 Q)\[wYMt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P|ftEF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %4})_h?j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5 %+epzy  
pm2]  
五. 问题1:一致性 JFq<sY!  
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?| D;z!C ys  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9'p*7o  
i!eY"|o  
struct holder h+}{FB 29  
  { G=l:v  
  // AoY!f'Z  
  template < typename T > 5"bg 8hL  
T &   operator ()( const T & r) const 1Se2@WR'  
  { j Q8 T  
  return (T & )r; u Yc}eMb  
} U+aiH U9  
} ; n`! 6EaD  
$ago  
这样的话assignment也必须相应改动: H9Vn(A8&`  
5Rp mR  
template < typename Left, typename Right > ^S 45!mSb  
class assignment ?v`24p3PC  
  { i=&]%T6Qk  
Left l; ?5F;4 oR2g  
Right r; / S@iF  
public : h-x~:$Z,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GC_c.|'6[  
template < typename T2 > GyV uQ51  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +pQ3bX  
} ; ( X+2vN  
0QyL}y2  
同时,holder的operator=也需要改动: &Lbwx&!0b  
/. H(&  
template < typename T > lqa~ZF*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RL H!f1cta  
  {  x$FcF8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rC_saHo>#R  
} d. ZfK  
(iIzoEpb8W  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tKds|0,j|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !#W3Q  
;f=.SJF  
return l(rhs) = r; 8L]Cc!~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f8G<5_!K_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wc\`2(  
/1uGsE+[  
template < typename Tp > +|x%a2?x:  
class constant_t &.PAIe.  
  { 4N= gl(  
  const Tp t; ?{xD{f$  
public : M#Q"h5l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8k+k\V{  
template < typename T > : %uaaFl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (y1S*_D  
  {  m3^D~4  
  return t; wA6E7vi'  
} hegH^IN M  
} ; ):A.A,skf  
[Dmf.PUe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nc1?c1s,f  
下面就可以修改holder的operator=了 `cIeqp  
"z= ~7g  
template < typename T > r;E5e]w*-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }J2f$l>R  
  { /!y;h-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {xOzxLB;  
} t< RPDQ>  
zU!d(ge.E  
同时也要修改assignment的operator() M 9NT%7Il  
nZG zez  
template < typename T2 > . ~a~(|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bH:C/P<x  
现在代码看起来就很一致了。 73_-7'^mQ  
~QUN O~  
六. 问题2:链式操作 XQmg^x[,A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 06v'!M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1]vDM&9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "L8Hgwg  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 f9+6gY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N P5K1:  
x?od_M;*8;  
template < typename T > oq b(w+<  
struct result_1 cIK4sOTJ&  
  { K@:Ab'(P^|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  +ZFN8  
} ; +}:2DXy@  
t**d{P+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `.]oH1\  
^t$uDQ[hA  
template < typename T > yS3or(K  
struct   ref "9N;&^ I  
  { =.J cIT'  
typedef T & reference; ,f<J4U:Y  
} ; _'^_9u G  
template < typename T > C)UU/4a;  
struct   ref < T &> ]86*k %A  
  {  -rT#Wi  
typedef T & reference; 2Uu!_n}tNF  
} ; &qIdT;^=I  
ic l]H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a=vH:D  
FPPl^  
template < typename T > Uv~|Xj4.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oiD{Z  
  { %c%`< y<~L  
  return l(t) = r(t); kpNp}b8']  
} F IB)cpo  
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。 WMWUP ZsGS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nKI?Sc  
#q-fRZ:P  
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 tCPK_Wws?Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -"^xg"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xVN!w\0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {kb7u5-  
最后的布局是: #7}YSfm^6  
                Add p _3xW{I  
              /   \ z+CX$.Z  
            Divide   5 .M ID)PY-  
            /   \ Q("4R  
          _1     3 !\O!Du  
似乎一切都解决了?不。 2^w{Hcf  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ={;+0Wjb8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /-WmOn*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :_=YH+bZ  
H<P d&  
template < typename Right > :VLYF$|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K8_\U0 K  
Right & rt) const A..`?oGj  
  { j%J>LeTca  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1?.NJ<)F  
} |2rOV&@l9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4x@W]*i  
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。 Z)@[N 6\?  
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。 p{ ``a=  
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}2  
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:T9&_|  
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? F~bDg tN3  
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: GdrVH,j  
2iOYC0`!  
template < class Action > M=SrZ,W  
class picker : public Action "V`DhOG&  
  { |YfJ#Agm+  
public : I:YgKs)[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D,(:))DmR  
  // all the operator overloaded s B^ejH  
} ; %=\*OIhl  
Nw-U*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。 Kxz|0l  
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: _ sy]k A  
"}H2dn2n  
template < typename Right > )@y7 qb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2$A"{2G  
  { K\s<<dRa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BW`;QF<  
} ]#G1 ]U  
2t45/:,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _9Rj,  
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。 lIO#)>  
~C3Ada@4  
template < typename T >   struct picker_maker 9|OOT[  
  { ,]das  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?|!m  
} ; /g!Xe]Ss  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CJs ~!ww  
  { h]&~yuI>  
typedef picker < T > result; (XFF}~>B.  
} ; yT='V1  
W ,v0~  
下面总的结构就有了: y-gXGvZ  
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。 F}1._I`-  
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。 )a `kL,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %[azMlp<  
至此链式操作完美实现。 o& $lik  
s|TO9N)pO  
>*n4j:  
七. 问题3 }LLQ +  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'R42N3|F  
soX^$l  
template < typename T1, typename T2 > "I{Lcn~!@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2d  YU  
  { yF+mJ >kj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jJ,y+o  
} =e9<.{]S/  
X;#Ni}af  
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: NdX  C8  
B7o US}M  
template < typename T1, typename T2 > roe_H>  
struct result_2 s ;]"LD@  
  { u^WZsW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jyidNPLm4  
} ; 1' dZ?`O  
%*IH~/Ld;]  
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? :&2% x  
这个差事就留给了holder自己。 F5M|QX@-  
    L6ypn)l  
K5??WB63B  
template < int Order > Q7/Jyx|  
class holder; Vf=,@7  
template <> ~SsfkM"  
class holder < 1 > #'RfwldD9  
  { rL?{+S]&^)  
public : w=0zVh_`(  
template < typename T > `1y@c"t  
  struct result_1 ![MtJo5  
  { V!e*J,g  
  typedef T & result; 'A1y~x#2B  
} ; {Hv kn{{'  
template < typename T1, typename T2 > 47A[-&y*X  
  struct result_2 Y$+v "  
  { ]5MT-qU  
  typedef T1 & result; dwiLu&]u  
} ; ft iAty0n  
template < typename T > k RSY;V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r'XWt]B+[  
  { Kf)$/W4  
  return (T & )r; v`:!$U* H=  
} %%h.`p1  
template < typename T1, typename T2 > RtDTcaW/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W v,?xm  
  { Vn_>c#B  
  return (T1 & )r1; [DTe  
} <Oy2 JjY  
} ; c^5fhmlt  
th0>u.hJ  
template <> 6k+tO%{~  
class holder < 2 > V warU(*  
  { .PuxF  
public : 6r[pOl:  
template < typename T > ?;w\CS^Qu  
  struct result_1 Z1 (!syg  
  { M[_Ptqjb  
  typedef T & result; UyF;sw  
} ; t!>0^['g4  
template < typename T1, typename T2 > +|4olK$[  
  struct result_2 `1FNs?j  
  { " ;\EU4R  
  typedef T2 & result; VHL[Y  
} ; n~i^+pD@  
template < typename T > jo0XOs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XqcNFSo)  
  { e >7Ka\  
  return (T & )r; M?['HoRo  
} @Qqf4 h  
template < typename T1, typename T2 > cn9=wm\\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5xH*&GpL7  
  { zT hut!O  
  return (T2 & )r2; PK_2  
} ItAC=/(d  
} ; wMM1Q/-#  
160BgFM  
oL9ELtb ]s  
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> >。 =knBwjeD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dcE(uf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +]Z *_?j9{  
hm1.UE  
return l(i, j) = r(i, j); owO &[D/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pT;xoe   
SNHAL F  
  return ( int & )i; W:2]d  
  return ( int & )j; `0R>r7f)H  
最后执行i = j; \@_?mL@=  
可见,参数被正确的选择了。 F@ZB6~T~.  
$^#q0Yx  
tZr_{F@  
UXHtmi|_:  
X(C=O?A  
八. 中期总结 C{V,=Fo^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sWP_fb1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (IAR-957pN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 miY=xwK&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,Fu[o6x<^  
*uF Iw}C/  
pq]>Ep  
`O?j -zR  
S Fqq(K2u  
4&B|rf  
九. 简化 3 gW+|3E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \Oe8h#%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m;u:_4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p.vxrk`c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _^F%$K6  
  +-*/&|^等 Z&GjG6t  
2. 返回引用。 1]7v3m  
  =,各种复合赋值等 D#X&gE  
3. 返回固定类型。 NcIr; }  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Qgl5Jr.  
4. 原样返回。 FOuPj+}F  
  operator, NF_[q(k'  
5. 返回解引用的类型。 ^O3p:X4u  
  operator*(单目) +?0r%R%\  
6. 返回地址。 H$xUOqL  
  operator&(单目) Kr%O}<"  
7. 下表访问返回类型。 en16hd>^W:  
  operator[] ov'C0e+o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #2qv"ntW  
  operator<<和operator>> d-#yN:}0  
oX6()FR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !f# [4Xw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -$(2Z[  
2 57q%"  
template < typename Left > Jrx]/CM  
struct value_return L!:;H,  
  { Bvz& p)(  
template < typename T > bHmn0fZ9  
  struct result_1 _RG2I)P  
  { cb_nlG!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b|g=&T:pp  
} ; (.9H1aO46|  
|`@7G`x  
template < typename T1, typename T2 > >F;yfv;  
  struct result_2 l gTw>r   
  { iiV'-!3w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :ZU-Vi.b  
} ; E <h9o>h  
} ; Dmn{ppfyb  
lAPPn g`  
&=v5M9GR]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zex`n:Wl?j  
ROr|  <  
下面我们来剥离functor中的operator() jxDA+7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8,?*eYNjb  
wL" 2Cm  
return l(t) op r(t) a |0f B4G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zs}EGC~&  
return op l(t) 5OHF=wh  
return op l(t1, t2) 604^~6  
return l(t) op r$;u4FR  
return l(t1, t2) op $ Q*^c"&  
return l(t)[r(t)] cmbl"Pqy1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8fQaMn4V  
(Z at|R.F  
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: pL{:8Ed  
单目: return f(l(t), r(t)); D? FWSv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t3;QF  
双目: return f(l(t)); k3r<']S^  
return f(l(t1, t2)); H@ .1cO  
下面就是f的实现,以operator/为例 8jU6N*p/  
L ^{C4}x=  
struct meta_divide AR5)Uw s  
  { 2B=+p83<  
template < typename T1, typename T2 > 7>yb8/J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0`"DYJ}d  
  { SI/p8 ^  
  return t1 / t2; qiyJ4^1  
} !_j6\r=  
} ; vK8!V7o~h%  
SSa0 x9T  
这个工作可以让宏来做: f&`yiy_  
e^Glgaf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wlfq$h p  
template < typename T1, typename T2 > \ >Gxh=**F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6B`,^8Lp  
以后可以直接用 khfWU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :V:siIDn  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PZO8< d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) PgwNEwG  
&cB +la\_  
</)QCl'd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 h&:6S  
0;x<0P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x @uowx_&m  
class unary_op : public Rettype 3B[u2o>  
  { 2U`g[1  
    Left l; i$S*5+  
public : (pkq{: Fs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Vmx<w  
}R2afTn[;  
template < typename T > Ebytvs,w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vy1N, 8a  
      { $z'_Hr'  
      return FuncType::execute(l(t)); Cw]bhaG g  
    } JzuP A I  
k|[86<&[  
    template < typename T1, typename T2 > f&L8<AS Fo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qBXIR }  
      { ;0]s:0WD0P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K8g9IZ*lT  
    } ()%;s2>F  
} ; EGJrnz8  
A!fRpN  
)b;}]C  
同样还可以申明一个binary_op C&-]RffA  
wBIhpiJX0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @c^g<  
class binary_op : public Rettype >19j_[n@VC  
  { Qvhz$W[P>  
    Left l; &<oDl _^  
Right r; "|W``&pM  
public : EawtT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /F7X"_(H  
%E`=c]!  
template < typename T > F@u>5e^6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g"Gj8QLDz  
      { n`2LGc[rP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^9A,j} >o-  
    } +a!uS0fIJi  
!S5_+.U#  
    template < typename T1, typename T2 > mUjM5ceAXO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k9 NPC"  
      { ,G!mO,DX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h\PybSW4s  
    } vD p|9VY?  
} ; MgUjB~)Y  
#>\%7b59>  
&1$|KbmV4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZIikDi h1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9>hK4&m^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %hH@< <b(s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RLr^6+v)U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! '(!U5j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m vLqccL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *ci%c^}V  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fs6 % M]u  
下面是修改过的unary_op (|U|>@  
z< ,rE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Rg6/6/ IN  
class unary_op ,ou&WI yC  
  { Lm"zW>v  
Left l; iK3gw<g  
  z]bcg$m  
public : ,%EGM+  
6 P U]I+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '5 kSr(  
JPGEE1!B{b  
template < typename T > p~NFiZ,  
  struct result_1 :to1%6  
  { 0;avWa)Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2V)qnMxAZJ  
} ; `=JGlN7  
$KMxq=  
template < typename T1, typename T2 > ? fmW'vs  
  struct result_2 4NxI:d$&*  
  { ] R-<v&O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P2>Y0"bY  
} ; uPQrDr5  
odNHyJS0  
template < typename T1, typename T2 > CGY,I UG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D;QV`Z% I  
  { OXIy0].b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SJXP}JB_  
} \>nY%*  
A&/VO$Y9wp  
template < typename T > G0&'B6I>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6V^KOG  
  { Fooa~C"  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fb&WwGY,P  
} =VOl  *  
1G62Qu$O  
} ; PuoN<9 #  
TSHH=`cx  
gPz p/I  
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 L$4nbOu\~  
好啦,现在才真正完美了。 f%cbBx^;  
现在在picker里面就可以这么添加了: +U= !svE  
9G"-~C"e3  
template < typename Right > 1H]E:Bq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 19# A7  
  { vg ^&j0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >S=,ype~G  
} \(a!U,]LM  
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。 ^#)M,.G^  
N_qKIc_R  
>$dkA\&p  
QQIU5  
Hg%8Q@  
十. bind > g=u Y{Rf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M +Jcg b]  
先来分析一下一段例子 Ad]oM]  
**L3T3$)  
?)V}_%fVv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J0a#QvX!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'p:L"L}Q?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5'hQ6i8  
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。 jFThW N  
我们来写个简单的。 <;.->73E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ps=+wg?]  
对于函数对象类的版本: %zA$+eT  
&6}] v:  
template < typename Func > .e8S^lSl  
struct functor_trait Q1(6U6L  
  { gdVajOAu  
typedef typename Func::result_type result_type; wM#BQe3t#  
} ; P2^((c  
对于无参数函数的版本: 0nOp'Ky\k  
a{%]X(';  
template < typename Ret > ":upo/xN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *S$`/X  
  { BpQ/$?5E"  
typedef Ret result_type; Z6XP..  
} ; Wr+1G 8  
对于单参数函数的版本: \r+8}8  
KB^i=+xr  
template < typename Ret, typename V1 > WJN}d-S=^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [6Nw)r(a(  
  { J)xc mK  
typedef Ret result_type; "t\gkJyK  
} ; "TgE@bC  
对于双参数函数的版本: :$"L;"  
V*U*_Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :x<'>)6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d|8iD`sZz  
  { fsDwfwil*  
typedef Ret result_type; H!NyM}jsr  
} ; 30Z RKrW"~  
等等。。。 '9#O#I &J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [# '38  
P5*~ Wi`  
template < typename Func > :W\xZ  
struct func_return $MT'ZM  
  { ~<, QxFG5  
template < typename T > bqt*d)$  
  struct result_1 lV0\UySH  
  { uM^eoh_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 02~+$R]L  
} ; S^Z[w|1  
Vp'Zm:  
template < typename T1, typename T2 > 9w=GB?/  
  struct result_2 }(r%'(.6  
  { x{X(Y]*1S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z|V5/"  
} ; 1.Ximom  
} ; 2h6<'2'o1  
MxY~(TVPK  
K;u<-?En  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R`F54?th  
w< hw>e^.  
template < typename Func, typename aPicker > SJtQK-%wK>  
class binder_1 \P;%fN  
  { E2s lpo  
Func fn; =Kv*M@  
aPicker pk; 4X@ <PX5  
public : V^P]QQ\ )  
3K/32Wi  
template < typename T > "i\rhX  
  struct result_1 <#s=78 g.3  
  { ' {L5 3cH=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :K ^T@F5n  
} ; ] {r*Z6bs  
J2$L[d^  
template < typename T1, typename T2 > Z.b}   
  struct result_2 'E{n1[b  
  { @hlT7C)xK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3iHUG^sLW  
} ; ?mJNzHrq;  
F_9eju^|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JC~L!)f  
kCXQHX  
template < typename T > vps</f!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Une,Y4{u  
  { 7cGc`7  
  return fn(pk(t)); >~-8RM  
} B \U9F5  
template < typename T1, typename T2 > YRXXutm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ak`7f$z  
  { '~HCYE:5  
  return fn(pk(t1, t2)); )~ {T  
} Q k e8BRBn  
} ; ~C1lbn b  
_d#1muZ?p|  
UQ;ymTqdc  
一目了然不是么? *9#6N2J$M  
最后实现bind WoVPp*zlX  
kiLwN nq  
DQ '=$z  
template < typename Func, typename aPicker > (yjx+K_[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u^DfRd&P0  
  { \K$9r=!(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D# ZzhHHP  
} e6E{l  
J<g$hk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s}8(__|  
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。 woCmpCN*I  
`SdvX n  
十一. phoenix YP*EDb?f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {MP8B'r-6  
!c}?u_Z/  
for_each(v.begin(), v.end(), "gD]K=  
( , %8keGhl  
do_ p(B^](?  
[ !hMD>B2Z  
  cout << _1 <<   " , " N>zpx U {  
] !?AgAsSmc  
.while_( -- _1), 9i6z  p'  
cout << var( " \n " ) D8OW|wVE  
) (]_smsok  
); /nPNHO>U  
D)O2=aQ;]  
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: <\44%M"iC-  
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 I{/}pr>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g6AEMer  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5L?_AUL  
+'-i(]@!'  
pB;U*lt  
template < typename Cond, typename Actor > [:hTwBRF  
class do_while 8QJ^@|7  
  { "dkDT7  
Cond cd; ES4[@RX  
Actor act; 0Z.X;1=  
public : 5WlBe c@  
template < typename T > q0m> NA   
  struct result_1 _?}[7K!~d  
  { $D][_I  
  typedef int result_type; nB|m!fi<  
} ; *GZ7S m  
De<kkR{4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M?gc&2 Y  
lH%%iYBM  
template < typename T > +A;AX.mr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kB! iEoIBA  
  { ["u:_2!4P  
  do Jan~R ran  
    { +|w%}/N  
  act(t); 2Wx~+@1y  
  } x/d(" Bb  
  while (cd(t)); srGF=1_  
  return   0 ; 2ophh/]  
} %a=^T?8  
} ; ev4f9Fhu  
(teK0s;t5k  
(i.7\$4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "9v4'"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 lf9mdbm  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _'}Mg7,V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j /)A<j$  
下面就是产生这个functor的类: l+r3|b  
KsDovy<  
2v\<MrL  
template < typename Actor > !+)5?o  
class do_while_actor X(npgkVP\  
  { WbwS!F<au  
Actor act; (7 O?NS  
public : eJy}W /  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^Z>Nbzr{  
T1U8ZEK<iu  
template < typename Cond > jr2wK?LbB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %jh gKq  
} ; hRI?>an  
.jv#<"DW  
O$(#gB'B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O!k C  
最后,是那个do_ x>Gx yVE  
w{"ro~9o  
7?p>v34A  
class do_while_invoker RQ;}+S  
  { V'8Rz#Gc5  
public : r!&}4lHYi  
template < typename Actor > 1a tQ9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c2Yrg@) [  
  { 9CFh'>}$  
  return do_while_actor < Actor > (act); .YlhK=d4  
} nU,~*Us  
} do_; 0]Qk*u<  
ly::?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1'!%$D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0gsRBy  
最后来说说怎么处理break和continue YZZog6%  
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。 %cl{J_}{&  
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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