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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h]vEXWpG]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -qBdcbi|x)  
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,  % s@  
L)qUBp@MW  
r4d#;S9{o  
$)$_}^.k  
  class filler B4*uS (  
  { $y{.fjy3  
public : ilyF1=bp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +F.@n_}p-I  
} ; wYLodMaYH  
UXh%DOq   
_GM?`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mDk6@Gd@U  
qMoo#UX  
d|8-#.gV  
rGrR;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QNXoAx%I  
s>W :vV@  
>I-rsw2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g W_E  
4|\  
WX]O1Y  
@t0T+T3  
二. 战前分析 |~#A?mK-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "G,,:H9v  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `$XB_ o%@  
hk$I-  
)a5ON8?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ZpMv16  
  /* --------------------------------------------- */ @eDs)mY  
vector < int *> vp( 10 ); y^[t3XA6Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aX zb]">  
/* --------------------------------------------- */ uF1&m5^W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sSc~q+xz  
/* --------------------------------------------- */ P#Whh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T 1R~^x1  
  /* --------------------------------------------- */ )wXE\$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,CN (;z)  
/* --------------------------------------------- */ NpCQ4 K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z9MR"!0  
KFRf5^%  
m 9\"B3sr  
Ux{0)"fj  
看了之后,我们可以思考一些问题: `.dwG3R  
1._1, _2是什么? 8'_MCx(  
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。 KhP_U{)D  
2._1 = 1是在做什么? >56fa6=3@  
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。 Bo14t*(  
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。 N=7iQ@{1   
|@d}O8  
^FQn\,  
三. 动工 7&/1K%x9;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'rS\9T   
jKo9y  
Qa\,)<'D:  
u!HX`~q+A  
template < typename T > "FhC"}N  
class assignment HG< z,gE 2  
  { BTYYp1  
T value; r> Xk1~<!  
public : Slj U=,  
assignment( const T & v) : value(v) {} M2RkrW#  
template < typename T2 > YJ-<t6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -QR]BD%J*[  
} ; hoM%|,0  
ya5HAs  
9<iM2(IW{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $tXW/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k@s<*C  
(d@(QJ  
=hd0Ui>x  
FGie*t  
  class holder \ykA7Y%  
  { 1Y;.fZE  
public : X[dH*PV  
template < typename T > yiXb<g+B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lj8ficANo  
  { m8x?`Gw~jw  
  return assignment < T > (t); ^+-]V9?+  
} {Y=k`t,  
} ; #`= >Mza  
AS:k&t  
:w Y%=  
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: oOLA&N-A~  
T][c^K*  
  static holder _1; $bF+J8%D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QmGK! H>3  
bG*l_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iRcac[uV  
而不用手动写一个函数对象。 } _];yw  
xXI WEZA  
$!!y v'K  
VKu_ l  
四. 问题分析 L0H^S)g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #lSGH 5Fp?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kB5y}v.3 S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7<(U`9W/q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \>EUa}%xn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DIvxut  
B=X_c5  
五. 问题1:一致性 ; +Ie<oW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| LS# _K-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sn.I{~  
VzcW9'"#  
struct holder X.q#ZpK  
  { n4"xVDL  
  // #a8i($k{e  
  template < typename T > ]i `~J  
T &   operator ()( const T & r) const 7-9HCP  
  { ashVV~\8A  
  return (T & )r;  M[R'  
} dGR #l)  
} ; SQuW`EHBgs  
,qdZ6bv,]|  
这样的话assignment也必须相应改动: _.,"`U; H  
ty9(mtH+  
template < typename Left, typename Right > :?#wWF.  
class assignment 3);W gh6  
  { ,/Y$%.Rp  
Left l; q&wv{  
Right r; Psjk 7\  
public : H<`7){iG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ` B+Pl6l)F  
template < typename T2 > `{S4_'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ob(~4H-  
} ; ]=]`Mnuxb  
S'AS,'EnY  
同时,holder的operator=也需要改动: Yp9%u9tNq  
^c>ROpic  
template < typename T > #w)D ml  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3 W?H^1t  
  { (R{z3[/u&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5U JMiwP{  
} mC`U"rlK~  
"eKM<S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N*>&XJ#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YR68'Sft[  
DYL\=ya1  
return l(rhs) = r; j|(bdTZY:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AaJnRtBS~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d0 yZ9-t  
s!K9-qZl<  
template < typename Tp > 3=kw{r[2lM  
class constant_t -gLU>I7wV  
  { VaylbYUCT/  
  const Tp t; ::G0v  
public : >]l7AZ:,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EcmyY,w  
template < typename T > QU^?a~r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q!}LtR$  
  { ;!/g`*?  
  return t; L)/^%/!  
} L@LT*M  
} ; uze5u\  
#jR1ti)p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CjlA"_!%E  
下面就可以修改holder的operator=了 Qx}hiv/  
2o9IP>#u  
template < typename T > LDq(WPI1#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RkXW(T`  
  { \{M/Do:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &IgH]?t  
} gpzZs<ST  
2*@.hBi  
同时也要修改assignment的operator() H;rLU9b  
?>o|H-R~5Z  
template < typename T2 > .LHzaeJCX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "?TKz:9r  
现在代码看起来就很一致了。 piKR*|F  
#R$[?fW  
六. 问题2:链式操作 W0>fu>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %oEvp{I  
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。 \Zms  
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。 b!xm=U  
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。 fE/|U|5L[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `SSUQ#@  
tM;S )S(=  
template < typename T > sOLR*=F{  
struct result_1 o@g/,V $  
  { nH^RQ'19  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &SE+7HXw  
} ; 8cyC\Rs  
|;6l1]hk6  
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: qo" _w%{  
S0<m><|kl  
template < typename T > vAMr&[  
struct   ref v lsS  
  { kGX;x}q  
typedef T & reference; hMiuv_EO!  
} ; ib%x&?||  
template < typename T > H\Jpw  
struct   ref < T &> d4#Ra%   
  { {? dW-  
typedef T & reference; GxIw4m9  
} ; #)xg$9LQb  
)d|hIW]7(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *t+E8)qL  
>O{/%(9  
template < typename T > An%V>a-[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const igW>C2J  
  { cs%NsnZ  
  return l(t) = r(t); mJ%r2$/*  
} [,|Z<  
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。 m9Uoq[1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e]+ [lq\p@  
",ic" ~  
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 63$ R')  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ibOXh U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W`PK9juu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +(3PY  e\  
最后的布局是: 3o'SY@'W  
                Add A/U tf0{3"  
              /   \ C3%,pDh  
            Divide   5 /rNY;qXM  
            /   \ hfvs' .  
          _1     3 ?nFT51 t/4  
似乎一切都解决了?不。 B%Yb+M&K  
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。 Pc]c8~  
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。 nDvny0^a  
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:  \~  
 <C4^Vem  
template < typename Right > l!ye\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @T1 >%oi  
Right & rt) const p Nu13o~  
  { ftq~AF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }}qR~.[  
} \Mlj 7.u]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r/Pg,si  
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。 y|KDh'Y  
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。 0;TMwE  
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。 xiRTp:>  
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。 &V( LeSI  
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? !9o8v0ZI  
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: &TbnZnv  
RpLm'~N'  
template < class Action > v *:m|wl  
class picker : public Action rMlbj2T  
  { v%aD:%wlY@  
public : ]Ly)%a32  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n.l p ena  
  // all the operator overloaded bM^'q  
} ; L761m7J]B  
sCb?TyN'n  
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。 Q)a*bPz  
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: k5xirB_  
v!`M=0k  
template < typename Right > db%`- UST  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6ldDt?iSg  
  { r9vC&pWZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9DtSYd/  
} 0\Oeo8<7)~  
GV[[[fu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Nq~bO_-I  
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。 sox 90o 7  
orU4{.e  
template < typename T >   struct picker_maker jA]xpf6}  
  { rfPJBD{Ve  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E>V8|Hz;  
} ; o`sn/x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L,kF]  
  { N]=.I   
typedef picker < T > result; aVtwpkgZ  
} ; MoF Z  
Ahebr{u  
下面总的结构就有了: h'jnc.  
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。 Aio0++ r-  
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。 be@MQ}6>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tIvtiN6[|l  
至此链式操作完美实现。 dvj`%?=  
HxM-VK '  
l;;:3:  
七. 问题3 igQyn|  
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。 1IsR}uLh  
[,e_2<   
template < typename T1, typename T2 > eX$Biv1N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ``\H'^{B  
  { L`p[Dq.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Gce_gZH7{  
} %q!nTG U~  
/;>EyWW  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: bVrvb`0  
 )Ob{]  
template < typename T1, typename T2 > >]`x~cE.5  
struct result_2 a&<<X:$Hy  
  { oc?VAF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r#j*vO '  
} ; 9PBmBP ~  
SW=p5@Hy{  
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? ["7}u^z@<+  
这个差事就留给了holder自己。 n#R!`*[  
    {F4:  
,8 .`;  
template < int Order > ~+g5?y  
class holder; TvP# /qGgG  
template <> BOG )JaDW  
class holder < 1 > _Dv^~e1c  
  { v 7R&9kU{  
public : E5 dXu5+ye  
template < typename T > Ob6vg^#  
  struct result_1 )>/c/ B  
  { Gg+>_b{S5T  
  typedef T & result; j{PX ~/  
} ; F, "x~C  
template < typename T1, typename T2 > (!b: gG  
  struct result_2 bODl q  
  { oK>,MdB  
  typedef T1 & result; 7~16letQ  
} ; 76m[o  
template < typename T > j.6kjQN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =bDG|:+  
  { aI<~+]  
  return (T & )r; }:%pOL n  
} gU?)  
template < typename T1, typename T2 > sa`Yan  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q@8[ql1l  
  { Vo%d;>!G\;  
  return (T1 & )r1; qj1z>,\  
} -: ,h8JyMP  
} ; "jHN#}  
|(S W  
template <> dc05,Bz  
class holder < 2 > BUb(BzC  
  { zCHr  
public : B /W$RcV  
template < typename T > P5>CSWy%  
  struct result_1 j1ZFsTFMWp  
  { ]c)SVn$6  
  typedef T & result; _#C}hwOR>X  
} ; z+*Z<c5d  
template < typename T1, typename T2 > z7q2+;L  
  struct result_2 FT~^$)8=  
  { L3AwL)I   
  typedef T2 & result; 'T[zh#v>S  
} ; i.sq^]j  
template < typename T > {Fi@|'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RY{tX`  
  { aJ8pJ{,P  
  return (T & )r; #E9['JnZ  
} {n]sRz  
template < typename T1, typename T2 > x1wxB 1)2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {0 ~0  
  { X}(0y  
  return (T2 & )r2; Rs`a@ Fn  
} { ZX C%(u  
} ; ?N*0 S'dY  
d 4]%Wdvf  
$]kg_l)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 v=tj.Vg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yys~p2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bSf(DSqx  
/BM1AV{s6  
return l(i, j) = r(i, j); `fZD%o3l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AiZFvn[n8  
Hc]1mM  
  return ( int & )i; W(h8!}  
  return ( int & )j; ;YDF*~9u  
最后执行i = j; Eap/7U1Q  
可见,参数被正确的选择了。 pFTlhj)1  
IY6_JGe_w  
~lqGnNhh 7  
NRisr  
| ",[C3Jg  
八. 中期总结 ex \W]5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ( 'n8=J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]M;6o@hq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -fJ@R1]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  YX`=M  
TE%#$q  
m SzpRa  
~9r!m5ws  
[!@oRK=~  
U}w+`ZLN  
九. 简化 |90 +)/$4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :KSor}t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t*d >eK`:N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: HDVl5X`j'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3;MjO*-  
  +-*/&|^等 RP,:[}mPl  
2. 返回引用。 s S5fd)x  
  =,各种复合赋值等 s!ZW'`4!z  
3. 返回固定类型。 xs'kO=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y[p$/$bgC5  
4. 原样返回。 7grt4k  
  operator, eKVALUw  
5. 返回解引用的类型。 g&+Y{*Gp  
  operator*(单目) hyb +#R  
6. 返回地址。 U2V^T'Y[  
  operator&(单目) >u5g?yzw  
7. 下表访问返回类型。 %,,`N I{  
  operator[] FU\/JF.j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'Z.OF5|eGT  
  operator<<和operator>> 9G#8 %[W  
E-sSRt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hA*Z'.[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N(:nF5>_  
e(~'pk"mZ  
template < typename Left >  .3a:n\tY  
struct value_return M_h8#7{G  
  { @1v3-n=  
template < typename T > cXS;z.M\_  
  struct result_1 5 [ ,+\  
  { UU iNR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eQU-&-wt0  
} ; eC6>yD6D  
4D^ M<Xn  
template < typename T1, typename T2 > &so-O90  
  struct result_2 ^^7L"je]g  
  { R2}kz.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?}'N_n ys  
} ; =U4f}W;  
} ; D:wnO|:  
9ZDVy7m\i-  
7_9+=. +X5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i`[#W(m  
N;-/wip  
下面我们来剥离functor中的operator() .E+OmJwD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [ rQMD^:M$  
1.'(nKoq  
return l(t) op r(t) F:M>z=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I@n*[EC   
return op l(t) x3Nkp4=Xd  
return op l(t1, t2) {(rf/:X!p  
return l(t) op P+Wm9xR2d  
return l(t1, t2) op ,YjxC p3  
return l(t)[r(t)] VmN}FMGN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q_ctX|.  
tww=~!  
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: 69>/@<   
单目: return f(l(t), r(t)); /0(%(2jIWl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V\0E=M*P  
双目: return f(l(t)); yO00I`5  
return f(l(t1, t2)); }MP>]8Aq  
下面就是f的实现,以operator/为例 Lbcy:E*g  
SAR= {/  
struct meta_divide K*1.'9/  
  { =J](.78  
template < typename T1, typename T2 > !}_b|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pe.Ml7o"  
  { p}uncIod  
  return t1 / t2; vwmBUix  
} >p0KFU  
} ; M 7rIi\4K4  
J/ vK6cO\  
这个工作可以让宏来做: cMaOM}mS  
TN\|fzj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \w%@?Qik  
template < typename T1, typename T2 > \ Huc|6~X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 49AW6H.JT  
以后可以直接用 Hkege5{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k2r3dO@q  
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 f"dSr  
(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。。。) L0L2Ns  
lj4o#^lC  
1Ipfw  
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 E8ta|D  
wksl0:BL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5wv fF.v  
class unary_op : public Rettype  .t =  
  { '1Y\[T*  
    Left l; ?T!)X)A#  
public : 2%]Z Kd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'RbQj}@x  
v7,$7@$:\  
template < typename T > V kjuyK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jxa4hM0  
      { -DjJ",h( $  
      return FuncType::execute(l(t)); n<7u>;SJQ  
    } |gx ~ gG<  
;j9\b9m  
    template < typename T1, typename T2 > ac8P\2{"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ok{!+VCB5  
      { BUsV|e\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /|u]Y/ *  
    } $*v20  
} ; mBpsgm:g^  
$?/Xk%d+  
"$E!_  
同样还可以申明一个binary_op O[hbu![  
]tdo&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N>}K+M>  
class binary_op : public Rettype .e _D3Xp<  
  { L(1,W<kYg  
    Left l; q*y9/HnI  
Right r; = C'e1=]  
public : MZP><Je&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3@cJ=   
X+gz+V/  
template < typename T > AINFua4A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MMA@J  
      { im?XXsH'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u<y\iZ[   
    } w[A3;]la  
r4NT`&`g?  
    template < typename T1, typename T2 > NX""?"q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lj Q1ar\  
      { ? -F'0-t4%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]qza*ba  
    } ~Yz/t  
} ; TnU$L3k  
gAUQQ  
s^t1PfP(,  
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 ]o+|jgkt]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *T2&$W|_a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [ 6o:v8&3  
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。 ty< tv|p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7n 95>as  
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。。。 *-!ndbf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cf!k 9x9Z  
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) =]xk-MY"|R  
下面是修改过的unary_op gcCYXPZp  
Rw{v"n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (l P4D:X  
class unary_op GK+\-U)v  
  { PRlo"kN  
Left l; qf=[*ZY  
  fG$.DvJuK  
public : JiLrwPex[  
ftqW3VW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nW%=k!''  
vhEs+ j  
template < typename T > 1V3J:W#;  
  struct result_1 Aq]'.J =4  
  { RS02>$jo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n4&j<zAV{  
} ; /0B ?3&H  
HbSx}bM_9  
template < typename T1, typename T2 > 3&Rqz9W  
  struct result_2 $K fk=@  
  {  B4ze$#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >E=a~ O  
} ; @R{&>Q:.  
yqI|BF`  
template < typename T1, typename T2 > `BD`pa7.%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \s'6)_  
  { c'R|Wyf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^%JWc 3jZ  
} ^umAfk5r?H  
_*I6O$/>  
template < typename T > [?*^&[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {!h[@f4  
  { /p"R}&z  
  return OpClass::execute(lt(t)); a!]%@A6p  
} <~w#sIh  
9~I WGj?  
} ; e?WR={  
2Wtfx" .y  
7Y:s6R|  
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 kw'D2692  
好啦,现在才真正完美了。 ^)~M,rW8c  
现在在picker里面就可以这么添加了: E!M+37/  
+%v4Ci"%y  
template < typename Right > Q2JjBV<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BW 7[JD  
  { W9~datIh>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O~VUViS6$  
} $h9!"f[|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。 qa0Zgn5q  
v%^H9aK_  
Fu$sfq  
l1 S1CS  
NQ!F`  
十. bind ZxW V ,s&p  
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。 7Wu2gky3  
先来分析一下一段例子 NYeg,{q  
~@;7}Aag  
oL;/Qan  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZlzFmNe60  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O"Q=66.CR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 , +^db)  
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。 Jo0x/+?,+  
我们来写个简单的。 =[&Jxy>Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y6oDbwke  
对于函数对象类的版本: 2RCnk&u  
1Rh&04O>VL  
template < typename Func > :.,I4>b2  
struct functor_trait r[~$  
  { 3'wBX  
typedef typename Func::result_type result_type; 0% /M& N  
} ; mN`a]L'  
对于无参数函数的版本: "x11 YM{F  
I f(_$>  
template < typename Ret > :>k\uW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *QX$Mo^E  
  { 6FE[snw  
typedef Ret result_type; y~fy0P:T  
} ; e_I 8Jj4  
对于单参数函数的版本: Sa0\9 3oa  
sIpK@BQ'  
template < typename Ret, typename V1 > cW RY[{v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -vyC,A  
  { fCKcv |  
typedef Ret result_type; ":Q^/;D}U  
} ; - M]C-$  
对于双参数函数的版本: JF7T1T  
[,dsV d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?2M15Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]WG\+1x9  
  { 4ZIXG,@mZJ  
typedef Ret result_type; ll#PCgIm  
} ; 6=   
等等。。。 L4!$bB~L-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xiI!_0'  
pnD#RvmW2e  
template < typename Func > Lv_>cFJ}[  
struct func_return 46vz=# ,6L  
  { x~W&a*WNT  
template < typename T > [8"nRlXH  
  struct result_1 -+L1Hid.7  
  { U5klVl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6V)#Yf  
} ; &~j"3G;e  
V{npK(  
template < typename T1, typename T2 > 43eGfp'  
  struct result_2 dCHU* 7DS  
  { FUDM aI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i@2?5U>h  
} ; Z'EZPuZ!'  
} ; K46\Rm_:B;  
*"#>Ov>  
= *sP, 6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aAX 8m  
 I{E10;  
template < typename Func, typename aPicker > (]ORB0kl  
class binder_1 !v^D j']  
  { ?.T=(-  
Func fn; C}Khh`8@5.  
aPicker pk; P"- ,^?6  
public : Q>.-u6(&  
(\Dd9a8V-  
template < typename T > <_NF  
  struct result_1 ON=xn|b4  
  { U $+rlw}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c<e$6:|xM  
} ; -i58FJ`B  
?J>^X-z  
template < typename T1, typename T2 > ~2pctqMA  
  struct result_2 uy B ?-Y+  
  { 2LgRgY{Bl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U'@_fg  
} ; #Z fg  
p<$z!|7m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iJq}tIk#2'  
^7(zoUn:  
template < typename T > e'u 9 SpJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w;X-i.%`  
  { ?p/i}28=y  
  return fn(pk(t)); ')go/y`YK  
} Yh4e\]ql~N  
template < typename T1, typename T2 > sR#( \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k{9s>l~'  
  { 1MOQ/N2BR  
  return fn(pk(t1, t2)); TVKuvKH8U  
} HmQuRW  
} ; +HNQ2YZ  
0E bs-kP  
^f>+5G  
一目了然不是么? lB,.TK  
最后实现bind eRD s?n3F  
3 bGpK9M~  
#Jg )HU9  
template < typename Func, typename aPicker > ?(hdV ?8)P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (0^u  
  { 5&6S["lt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~`T3 i  
} ~g)gXPjke  
jiz"`,-},O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C 2FewsRz  
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。 _v<EFal  
]{Iy<  
十一. phoenix WM:we*k8h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K6_{AuL}4  
Q+gQ"l,95  
for_each(v.begin(), v.end(), +.5 /4?  
( ,+%$vV .g\  
do_ D.4=4"qMi  
[ <SOC  
  cout << _1 <<   " , " ABB4(_3E  
] ]uj6-0q){W  
.while_( -- _1), or>5a9pj  
cout << var( " \n " ) jbGP`b1_  
) V#=o<  
); (Z;-u+ }.  
b$H{|[  
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: I[G<aI!  
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 ^.M*pe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 do C8!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rmd;u g9  
,L_p"A  
q:nYUW o   
template < typename Cond, typename Actor > M)3h 4yQ  
class do_while >:wk.<Z-  
  { !})+WSs'"s  
Cond cd; GbZA3.J]yl  
Actor act; zHu:Ec7  
public : N 4,w  
template < typename T > L@[bgN`=v  
  struct result_1 5Z;Py"%  
  { $RF"m"  
  typedef int result_type; >GZF \ER  
} ; S liF$}J  
N*o+m~:y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VY![VnHsB  
S9xC> |<  
template < typename T > 3-_4p8OK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ExnszFX*  
  { :!aFfb["  
  do {`1zVTp[<  
    { {O!fV<Vx 9  
  act(t); A)VOv`U@2  
  } wV(_=LF  
  while (cd(t)); Ie+z"&0  
  return   0 ; 12k)Ek9  
} @c.QrKSaD  
} ; -|ee=BV  
ozGK -$  
5a_K|(~3I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L- =^GNh  
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。 4#=^YuKaF1  
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。 E7j]"\~i  
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:l; 2rW  
下面就是产生这个functor的类: `#9ZP  
JbG+ysn  
a:P% r  
template < typename Actor > 7AtJ6  
class do_while_actor BfhOe~+i  
  { f)gA.Rz  
Actor act; s<^UAdLnl  
public : ;,9|;)U?u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r)*KgGsk  
I-+D+DhRx  
template < typename Cond > TrHBbyqk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b%pLjvU  
} ; +fKLCzj  
iUSs)[]H>  
|ukEnjI`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。 i\,#Z!  
最后,是那个do_ _D z4 }:9  
K _y;<a]  
~9x$tb x-  
class do_while_invoker A "w 1GBx  
  { QDSB <0j  
public : 5w{_WR6,  
template < typename Actor > 'fZHtnmc0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +}*]9nG  
  { , gz:2UY#  
  return do_while_actor < Actor > (act); x/5%a{~j2  
} BcA:M\dK%  
} do_; %hOe `2#$  
8<IO X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `) K1[&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .PxtcC.K  
最后来说说怎么处理break和continue l"O=xt`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。 Tpkm\_  
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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