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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D#9W [6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w4+bzdZ  
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, cE= v566  
fx4X!(w!B  
hE/y"SP3  
I-q@@! =  
  class filler #P6;-d@a  
  { C>7k|;BvF  
public : `qsn;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v4< x 4  
} ; /SD2e@x{U  
e{9(9qE"  
A d7=JzV  
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: 5G=CvGu  
Hv>Hz*s_I  
BO ^T :  
M:(k7a+[^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UIv 2wA2  
71w$i 4  
\h"QgHzp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z5{M_^  
MgLz:2 :F  
qx/GioPU  
!'C^qrh  
二. 战前分析 *K\/5Fzl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *%cI,}%   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I|$_[Sw  
[H)p#x  
nmN6RGx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A! 1>  
  /* --------------------------------------------- */ }g _#.>D+  
vector < int *> vp( 10 ); B)"WG7W E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~c3CyOab  
/* --------------------------------------------- */ ZA ii"F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Kc\0-3 Z  
/* --------------------------------------------- */ ziy~~J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zn3i2MWS  
  /* --------------------------------------------- */ )5X7|*LP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?z60b=f8  
/* --------------------------------------------- */ BiHBu8<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _"F(w"|  
rC<m6  
NzRL(A6V  
rReZ$U  
看了之后,我们可以思考一些问题: y?aOk-TaRA  
1._1, _2是什么? v1zJr6ra9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (85F1"Jp  
2._1 = 1是在做什么? J74 nAC%J^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 crC];LMl/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZWVcCa 3  
'89D62\89  
Hj;j\R >2  
三. 动工 YrgwR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G0//P .#  
KFCzf_P!  
yZ+o7?(2p  
tL;;Yt  
template < typename T > 7IZ(3B<87t  
class assignment q^dI!93n|  
  { ScfW;  
T value; 12E@9s$Z  
public : +2W#= G  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8'#%7+ "=!  
template < typename T2 > R{6.O+j`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Tj*zlb4  
} ; -D.6@@%Kc}  
JT<Ia  
>1mCjP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o,Ew7~u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XUUS N  
wEzLfZ Oz/  
k2*^W&Z  
6576RT  
  class holder g >-iBxml  
  { |vWx[=`o  
public : z6FG^  
template < typename T > Jp5~iC2d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D@4hQC\  
  { A"z')   
  return assignment < T > (t); P RX:*0  
} <6n(a)L1  
} ; Yq) wE|k/  
kS?!"zk>  
Pd^ilRB  
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: -\>Bphu,y  
";",r^vr\  
  static holder _1; Fz)z&WT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~"}-cl,  
{v]A`u)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c+|,2e 0T  
而不用手动写一个函数对象。 %qfEFhRC  
>48zRi\N  
R0\E?9P  
Yw+_( 2 9=  
四. 问题分析 {n%F^ky+7  
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。 Ql\{^s+  
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。 K-_e' )22.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z10#6v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pU`Q[HOs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vD}y%}  
}L@!TWR-Qu  
五. 问题1:一致性 0=(5C\w2  
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?| ?exV:OKLb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WZ"x\K-;  
r#3_F=xL5  
struct holder m]Z& .,bA  
  { LfrS:g  
  // &HZ"<y{j  
  template < typename T > 7PP76$  
T &   operator ()( const T & r) const i6(y Bn  
  {  +<AX 0(  
  return (T & )r; `;4zIBJ  
} jcOxtDTSW  
} ; .#J'+LxFr  
(? YTQ8QR  
这样的话assignment也必须相应改动: s'fHh G6  
}r*t V)  
template < typename Left, typename Right > R^fVw Dl\  
class assignment ) <^9`  
  { (+bk +0  
Left l; U{n 0Z  
Right r; ~N_\V  
public : D`r:`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ZOo%"M_Y  
template < typename T2 > <q%buyQna  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d5+ (@HSR  
} ; SS@# $t:  
RP z0WP  
同时,holder的operator=也需要改动: SgFyv<6>:  
Y-@K@Zu]?  
template < typename T > p?=rQte([  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +!dIEt).U  
  { (PE"_80Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pvP|.sw5G  
} ezCsbV;. [  
JTQ$p*2]  
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。 KDwjck"5;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8GV$L~i  
 [L] ca*  
return l(rhs) = r; "+r8izB  
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。 .0cm mpUNq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wp-*S}TT  
-GDX#A-J  
template < typename Tp > -`FTWH  
class constant_t KE&Y~y8O\  
  { \ d+&&ns  
  const Tp t; BRFA%FZ,  
public : %{5mkO&,2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FSIV\ u  
template < typename T > d1D{wZ3g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RAR"9 N .  
  { $2 ~RZpS  
  return t; 6|rqsk  
} 2zh?]if  
} ; b,$H!V *  
#ZRQVC;b;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QOcB ]G  
下面就可以修改holder的operator=了 G?8LYg!-  
ePa1 @dI  
template < typename T > \ :1MM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~z^VMr  
  { iO,0Sb <y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z#SBt`c  
} Pj8s;#~u  
TfDx> F$  
同时也要修改assignment的operator() QROe+:  
qeb:n$  
template < typename T2 > E@7";&\-8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oXK`=.\  
现在代码看起来就很一致了。 b`PAOQ  
@w[WG:-+  
六. 问题2:链式操作 _hMMm6a|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qi.|oL9p  
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。 ;mu9;ixZ  
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。 cx&jnF#$  
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。 Gyw@+(l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `QC{}Oo^  
n1a;vE{!  
template < typename T > 3YR6@*!f/  
struct result_1 Y<#WC#3=  
  { s3W35S0Q3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PBTGN;y  
} ; h$_Wh(  
&-470Z%/  
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: !r,ZyJU  
Jb#*QJ=  
template < typename T > |)} F}~&  
struct   ref 7,d^?.~S  
  { $C##S@  
typedef T & reference; A5Qzj]{ba  
} ; dur}3oS0p  
template < typename T > TSt-#c4B  
struct   ref < T &> .1XZ9M  
  { Hz`rw\\Xq  
typedef T & reference; B)Hs>Mh|W  
} ; ! %S9H2Lv  
.[? E1we  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \( LKLlam  
\_#0Z+pX  
template < typename T > WOZf4X`[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n6ETWjP  
  { ^VR1whCrx  
  return l(t) = r(t); 8*;G\$+  
} :CV!:sUm  
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。 E<1^i;F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 is}o5\JEL  
#r `hK)  
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 5H1SC8+B,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IpXg2QbN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $h0]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OY*BVJ^  
最后的布局是: yb2*K+Kv  
                Add 9t(B{S  
              /   \ ]F r+cP  
            Divide   5 i,NN"  
            /   \ N'+d1  
          _1     3 L[)+J2_<  
似乎一切都解决了?不。 H'-Fv!l?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7 6~x|6)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "!i7U2M'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :c"J$wT/  
mHE4Es0  
template < typename Right > Z~F% K~(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T {a%:=`  
Right & rt) const c>{6NSS -  
  { #IDDKUE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .^N+'g  
} *,-)4)7d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -@b&qi7&S  
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。 %;(+s7  
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。 W@GcE;#-  
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。 Sdz!J 1  
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。 ^2[0cne  
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? U5jY/e_  
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: 6*Qn9Q%p-  
lY[>}L*H8  
template < class Action > yL^1s\<ddW  
class picker : public Action 0|9(oP/:  
  { `9B xDp]I  
public : Z`v6DfK}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O66\s q  
  // all the operator overloaded &ME[H  
} ; %?J\P@  
2/RK pl &  
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。 Z%\9y]zs  
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: dt{ |bQLu3  
<~!7?ak  
template < typename Right > -q[T0^e S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ne,7[k  
  { ;XSRG*3j~4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t(VG#}  
} #dE#w#=r  
N6=cqUM wt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TKvUBy  
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。 yc8FEn!)&  
1 h|cr_  
template < typename T >   struct picker_maker 2w)0>Y(_  
  { }P#%aE&-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X0^gj>GI|  
} ; b[$%Wg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wxB?}   
  { B3@   
typedef picker < T > result; $]:I1I  
} ; z[b,:G  
T5)Xl'Q  
下面总的结构就有了:  V7%G?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C(b"0>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .*:SZ3v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f/H rO6~k%  
至此链式操作完美实现。 s@OCj0'l  
X ~%I(?OX  
daE/v.a4|  
七. 问题3 aDb@u3X@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 L^yQb4$&M  
E D*=8 s2  
template < typename T1, typename T2 > h']R P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YN_#x  
  { d?Gf T$1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ v44Vmfz  
} nS"K dPM  
o<1e-  
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: " E72j.  
5s8S;Pb]<  
template < typename T1, typename T2 > 3hab51J  
struct result_2 k:4 Z c3  
  { MB" uJUk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; okoD26tK  
} ; ji? 0;2Y  
`* "u"7e  
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? Yd~K\tX :n  
这个差事就留给了holder自己。 25BW/23}e  
    Q2cF++Q1  
v Q[{<|K  
template < int Order > #B8`qFpQC  
class holder; D QP#h5O  
template <> 2!\y0*}K  
class holder < 1 > >&TSz5Q  
  { g_G?gO  
public : SKuZik_  
template < typename T > bM;yXgorU  
  struct result_1 jWLZ!a3+  
  { Bwjd/id q  
  typedef T & result; qGuz`&i  
} ; ,pa,:k?  
template < typename T1, typename T2 > 0 lXV+lj  
  struct result_2 0*L|r Jf  
  { `!S5FE"-  
  typedef T1 & result; D@uw[;Xb5  
} ; `Gx"3ZUn  
template < typename T > j|FGb:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fkuq'C<|Y  
  { D;Fvd:  
  return (T & )r; >9a%"<(2#  
} oo) P(_"u  
template < typename T1, typename T2 > a3?Dtoy'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -b~MQ/, 2  
  { I{<6GIU+  
  return (T1 & )r1; kQC>8"  
} B}X   C  
} ; N?Mmv|  
7U:,:=  
template <> 2_vE  
class holder < 2 > (9';zw   
  { pu=T pSZ  
public : a({qc0+UK  
template < typename T > ^%~ztn 51  
  struct result_1 x,E#+ m  
  { 0t}=F 4@&a  
  typedef T & result; [#V"a:8m}  
} ; _55T  
template < typename T1, typename T2 > ,r{*o6  
  struct result_2 k^Tu9}[W1  
  { O}NR{B0B3&  
  typedef T2 & result; qnW5I_]  
} ; XtT;UBE  
template < typename T > ~ i1w,;(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l"}W $3]u$  
  { z~4L=tA(  
  return (T & )r; _S8]W !c  
} ,Ot3N\%yn  
template < typename T1, typename T2 > idGkX ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &_,^OE}K_:  
  { -yg9ug  
  return (T2 & )r2; _E)xR  
} n]ar\f  
} ; d`StBXG!  
86/CA[Y-  
[4kx59J3b  
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> >。 :|<D(YA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lcJ`OLG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]SBv3Q0D7  
fTY@{t  
return l(i, j) = r(i, j); 9Vzk:zOT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s.1(- "DU  
;s"m* 4N  
  return ( int & )i; zN].W\("\  
  return ( int & )j; P{(m:`N  
最后执行i = j; 9Lk.\.  
可见,参数被正确的选择了。 EM vV  
LAw X9q`  
BRQ9kK20  
:eQ@I+  
3, ,Z  
八. 中期总结 $7TYix8=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: cIl^5eE^Pq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `!qWHm6I*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?-#w [J'6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i.cSD%*  
uFSgjWJ#~  
Xe=@I*  
7Yk6C5C  
UbC)X iO  
85 "DS-+e  
九. 简化 dAEz hR[=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /,Ln)?eD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zx}=c4I(y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: kC|tv{g#>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xw%?R=&L  
  +-*/&|^等 yu#Jw  
2. 返回引用。 .Yha(5(  
  =,各种复合赋值等 feNr!/  
3. 返回固定类型。 6 Y&OG>_\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F__DPEAc_  
4. 原样返回。 l:+tl/  
  operator, . Nog.  
5. 返回解引用的类型。 4I:Jb;k>  
  operator*(单目) 8k_,Hni  
6. 返回地址。 S wC,=S  
  operator&(单目) *sAoYx  
7. 下表访问返回类型。 xhUQ.(S`r6  
  operator[] 8Y5* 1E*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rRT9)wDa  
  operator<<和operator>> b\=0[kBQw  
;a{ Dr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C9gF2ii|?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: deHBY4@  
ywq{9)vq  
template < typename Left > Esw&ScBOP  
struct value_return )/ s 9ty  
  { ,:>>04O  
template < typename T > 4yRT!k}o  
  struct result_1 >:OOuf#  
  { YI%7#L7C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Oq+C<}eg  
} ; V_+3@C  
%3xH<$Gq5  
template < typename T1, typename T2 > p@cPm8L3  
  struct result_2 M_9|YjwS  
  { Kwh3SU=L}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (5km]`7z  
} ; aEZl ICpU7  
} ; Aba6/  
YXV![gw0  
K<|b>PI.s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kZz;l(?0  
i"JF~6c<  
下面我们来剥离functor中的operator() c?q#?K aF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s<<vHzm  
z W+wtYV4  
return l(t) op r(t) ,0-   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4RTEXoXs  
return op l(t) IH>+P]+3"3  
return op l(t1, t2) !vImmhI!I  
return l(t) op D#(A?oN  
return l(t1, t2) op AqN(htGvx  
return l(t)[r(t)] ld9 zOq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .YS[Md{  
LgBs<2  
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: dR$P-V\y`%  
单目: return f(l(t), r(t)); HO' ELiZ_q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WqYl=%x"{V  
双目: return f(l(t)); I9Z8]Q+2"  
return f(l(t1, t2)); ge[\%  
下面就是f的实现,以operator/为例 D;Az>]>q  
UKX'A)$  
struct meta_divide F+hsIsQ  
  { 3*8#cSQ/6o  
template < typename T1, typename T2 > <~:  g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @&,r|-  
  { "}PmAr e  
  return t1 / t2; "B+M5B0Z  
} -$e\m] }Z  
} ; i g?]kZ  
It]CoAo+  
这个工作可以让宏来做: 1 #EmZ{*  
#wC4$y<>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ anl?4q3;9  
template < typename T1, typename T2 > \ k U3] eh\I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bz}T}nj  
以后可以直接用 iT.hXzPzr*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) + FLzK(  
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 N4HnW0  
(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。。。) ss,6;wfX  
&<!I]:Y  
>TL0hBaaR  
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 VaQ}XM  
4AP<mo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :=~([oSNW"  
class unary_op : public Rettype r-'j#|^tz  
  { R \`,Q'3  
    Left l; \UNw43EL  
public : n'M}6XUw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8dL(cC  
!sR`]0  
template < typename T > E; RI.6y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +j`*?pPD(.  
      { D, 3x:nK  
      return FuncType::execute(l(t));  Y9PG  
    } $9hOWti  
T[<9Ty'^  
    template < typename T1, typename T2 > "G4{;!0C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1h)I&T"kZ  
      { ,Zs-<e"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  : [AW  
    } 0eUsvzz 15  
} ; B}*xrPj  
N2~DxVJ5cT  
$e<3z6  
同样还可以申明一个binary_op kA#>Xu/  
a&y%|Gs^f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y|1kE;  
class binary_op : public Rettype MNJ$/l)h  
  { L0uN|?}  
    Left l; BJ{mX>I(  
Right r; N %0F[sY6  
public : 8G{} r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jUjQ{eT  
B-eYWt8s  
template < typename T > 5ue{&z @T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 81aY*\  
      { ^Z}INUv]7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V1"+4&R^T_  
    } Ng;E]2"  
W%Ky#!\-  
    template < typename T1, typename T2 > .;$/nz6vk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j_ :4_zdBy  
      { ^iTjr$hQ;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KeXQ'.x5O  
    } A u(Ngq  
} ; gbKms ; :  
^*Rrx  
2Uk$9s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mtJI#P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8HTV"60hTs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |yQ3H)qB#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W~DY-;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c t,p?[Q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2&5"m;<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m: w/[|_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4$vya+mAk5  
下面是修改过的unary_op )e{~x u  
Pk*EnA)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FtE%<QHt  
class unary_op 6K* 7%8Y/G  
  { WO_cT26Y  
Left l; w{Dk,9>w)  
  yjN|PqtSV  
public : ,D~C40f  
(wvDiW5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +h[$\_y  
]36R_Dp  
template < typename T > eK3J9 ;X  
  struct result_1 eGnc6)x@C  
  { 3LX<&."z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '&s:,o-p  
} ; SAXjB;VH6  
_X;5ORH"  
template < typename T1, typename T2 > .$S`J2Y  
  struct result_2 0nA17^W  
  { 0$* z   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \+S~N:@><k  
} ; R-hqaEB  
[YJP  
template < typename T1, typename T2 > ;>|:I(l;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I)DLnnQQ  
  { 4$ejJaE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vNi7=3  
} _0^<)OSY  
Y@RPQPmIQ  
template < typename T > z26zl[.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qh)@-r3  
  { ToDN^qE+  
  return OpClass::execute(lt(t)); =^=9z'u"=  
} 3vmLftZE}  
7P!/jaw xb  
} ; q^Oq:l$s  
0Q%'vBX\`  
o&gcFOM22  
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 8R8J./i.K  
好啦,现在才真正完美了。 -Qqb/y  
现在在picker里面就可以这么添加了: |~rDEv3  
kw|bEL9!u  
template < typename Right > BI,K?D&W-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rWi9'6  
  { Og"50-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B>#zrCD  
} pg*'2AT  
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。 xg\M9&J  
Ri aO`|1  
D-A#{e _  
pShSK Rg  
#qm<4]9 1  
十. bind :#c?`>uV  
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'oVqA&  
先来分析一下一段例子 W[j =!o  
W&BwBp]K  
9v 0.]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v?n`kw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H*EQ%BLW^,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E=sBcb/v  
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。 Nki18ud#  
我们来写个简单的。 7:{4'Wr@6|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^*%p]r  
对于函数对象类的版本: X& O o1y  
(fm\kV  
template < typename Func > >sPu*8D40a  
struct functor_trait I?s)^'  
  { X f!Bsp#\g  
typedef typename Func::result_type result_type; k[y{&f,  
} ; ?VS {,"X  
对于无参数函数的版本: %49@  
7b:oz3?PI  
template < typename Ret > zu^?9k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {5^ 'u^E  
  { {B?%r[nW  
typedef Ret result_type; 0f;L!.eP  
} ; !ssE >bDa  
对于单参数函数的版本: $ 7O[|:Yv  
m5{Y  
template < typename Ret, typename V1 > b (;"p-^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  6:ZqS~-  
  { 5}e-\:J >B  
typedef Ret result_type; ~9h6"0K!  
} ; nU)}!` E  
对于双参数函数的版本: 7ABHgw~?8r  
j4ypXPY``!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7{8!IcR #  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .Z'CqBr[:  
  { \ $X3n\  
typedef Ret result_type; 3(E"$Se,f  
} ; g0cCw2S  
等等。。。 H Y.,f_m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4kxy7] W  
dm)V \?b  
template < typename Func > @hQ+pG@s  
struct func_return _Dwn@{[(8  
  { PPPRO.y  
template < typename T > HR.S.(t[_  
  struct result_1 ehO F@IA_  
  { T/)$}#w0i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B/i,QBPF]  
} ; I;uZ/cZ|/  
8kH'ai  
template < typename T1, typename T2 > $M$oNOT}Y  
  struct result_2 aNv6 "  
  { &,{cm^*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s/`4]B;2U  
} ; 3ZC to[Y  
} ; nU[ROy5  
o Ep\po1  
wV W+~DJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8^c|9ow  
Vnv<]D zC  
template < typename Func, typename aPicker > &nZ=w#_  
class binder_1 ,yAvLY5 P  
  { XHlPjw  
Func fn; ]*sXISg1  
aPicker pk; 4LUFG  
public : '`/1?,=  
7 82NiVed  
template < typename T > p?0 a"5Q  
  struct result_1 5W 5\  *L  
  { '#u |RsZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p,]Hs{R  
} ; e,`+6qP{  
r}D`15IHJ  
template < typename T1, typename T2 > 1i2jYDB"  
  struct result_2 jW?.>(  
  { t#6gjfIi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Ww'wH'2  
} ; E-.M+[   
fCO!M1t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ks8S^77  
JS!rZi  
template < typename T > oKA8)~Xqou  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C Ij3D"  
  { ylmf^G@JC  
  return fn(pk(t)); Kn=P~,FaG3  
} @e$z Ej5  
template < typename T1, typename T2 > !;zacw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 224I%x.,  
  { {j ${i  
  return fn(pk(t1, t2)); LPO3B W  
} `)1_^# k  
} ; ZfL\3Mn  
<CzH'!FJN  
_4xX}Z;  
一目了然不是么? Tx`;y|  
最后实现bind "eZNci  
z)]_(zZ^  
Tj<W4+p{  
template < typename Func, typename aPicker > Ko>pwhR}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^3*/x%A,g  
  { |a3)U%rUEQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )z2Tm4>iql  
} \96?OC dr  
D0lgKQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `:-{8Vo7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L*D-RYW  
z"=#<C  
十一. phoenix C;G~_if4PR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WnvuB.(@3  
efl6U/'Ij  
for_each(v.begin(), v.end(), pWO,yxr:  
( o*'J8El\y^  
do_ l?pZdAE  
[ ,DXNq`24  
  cout << _1 <<   " , " &>*f J  
] ^r}^-  
.while_( -- _1), ~ NK w}6  
cout << var( " \n " ) 2\CFt;fk  
) Z[ZqQ` 7N  
); 8e[kE>tS._  
`GqS.O}C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t?QR27cs$  
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 ,Hch->?Og  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jF_K*:gQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aVM@^n  
K /g\x0  
,*@m<{DX)  
template < typename Cond, typename Actor > kJZBQ<^  
class do_while HZkC3$  
  { Ac^}wXp  
Cond cd; _F;(#D  
Actor act; FC.y%P,  
public : l`[*b_ Xt  
template < typename T > B&O931E7  
  struct result_1 m%qah>11  
  { ^z "90-V^  
  typedef int result_type; ,l.O @  
} ; ]+ XgH #I  
" <m)Fh;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vz#rbBY*;  
)?K3nr  
template < typename T > 6wqq"6w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bJx{mq  
  { \2L%%M  
  do }ytc oIuLf  
    { |9?67-  
  act(t); y4C_G?  
  } J 2v=b?NE  
  while (cd(t)); X%h1r`h&  
  return   0 ; L/"u,~[  
} #hH"g  
} ; >C*q  
gk>A  
|GA4fFE=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "6gu6f  
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。 z%hB=V!~91  
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。 dp&4G6Y<A  
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。 kgEGL]G>  
下面就是产生这个functor的类: :eo2t>zF-<  
\(cu<{=rU  
EZ8Ih,j9  
template < typename Actor > $f7#p4;}(  
class do_while_actor j;=+5PY  
  { l=Jbuc  
Actor act; vh"zYl`  
public : S =U*is  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;4z6="<Y  
Z h)Qq?H  
template < typename Cond > W=M]1hy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CKNC"Y*X  
} ; )|x) KY  
&y;('w  
|>gya&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^+Ie   
最后,是那个do_ #VgPg5k.<  
Dr^#e  
+#"CgZ]  
class do_while_invoker 'ZgrN14  
  { +Tf,2?O  
public : : tu6'X\k  
template < typename Actor > 63#Sf$p{v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t,]r%  
  { RC sQLKqF  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hq?-e?Nc  
} :D-My28'  
} do_; I: P/ ?-  
WtN o@e'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ; dPyhR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k#_B^J&d  
最后来说说怎么处理break和continue f\nF2rlu  
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。 |bk.gh  
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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