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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B2C$N0R#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U$_xUG  
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, Hm%;=`:'  
+\F'iAs@  
&(xH$htv1  
{ S3ZeN,kZ  
  class filler A29gz:F(  
  { NiU2@zgl  
public : ]%?YZn<{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G>1eFBh }  
} ; F W/W%^  
M#As0~y  
] :BX!<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: sB c (gr  
Q\ U:~g3  
;|vpwB@B  
<gJU?$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?kB2iU_f+  
W9D86]3Y  
j( RWO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j^^Ap  
=jX8.K4]  
1:f9J  
L1Iz<>  
二. 战前分析 }>VG~u8  
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。 ,PWgH$+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 v" OY 1<8  
XgLL!5`  
gG-BVl"59  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %we u 1f  
  /* --------------------------------------------- */ J|w\@inQ  
vector < int *> vp( 10 ); V>A .iim  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n~A%q,DmF  
/* --------------------------------------------- */ x)rM/Kq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {j:hod@-:5  
/* --------------------------------------------- */ <xgTS[k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bpKZ3}U  
  /* --------------------------------------------- */ ~~SwCXZ+b^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >i5acuth  
/* --------------------------------------------- */ ;S57w1PbVA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &:, dJ  
jF=gr$  
:yeq(o K,  
dv.(7Y7.x  
看了之后,我们可以思考一些问题: b+f'[;  
1._1, _2是什么? mxz-4.  
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。 BbgnqzU  
2._1 = 1是在做什么? 1#0{@35  
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。 ZE2$I^DY-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0IfKJ*]M  
jC7&s$>Q"g  
IFDZfx  
三. 动工 AO=h 23ZI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *T~Ve;3h;  
}MHCd)78b  
mw='dFt  
\>7^f 3m  
template < typename T > O }(VlR2  
class assignment UmQ?rS8d  
  { 6bBB/yd  
T value; [L:o`j  
public : |=$-Wu  
assignment( const T & v) : value(v) {} +eX@U;J,g  
template < typename T2 > qeL5D*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V\^EfQ  
} ;  }(1JaG  
~fT_8z  
m<0&~rg   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WV#%PJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v7DE  
wyQzM6:,yX  
OujCb^Rm  
iv>SsW'p_  
  class holder 4*'pl.rb>  
  { T)Y=zIQ1]7  
public : hNd}Y'%V  
template < typename T > lhw()u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x}Aw)QCh+r  
  { /yZQ\{=  
  return assignment < T > (t); |Tm!VFd  
} DBT&DS  
} ; '*?WU_L(g  
-*m+(7G\  
}b0; 0j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >&p0d0  
t$A%*JBKm  
  static holder _1; #:^YI c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I;Bjfv5  
UGuxV+Nwf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x >^Si/t  
而不用手动写一个函数对象。 JM\m)RH0  
r%.do;5  
sRrzp=D  
|"9 #bU  
四. 问题分析 <]b7ZF]  
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。 =<NljOR4`  
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。 ijdXU8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "B8"_D&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ns[ym>x#2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DNj "SF(J  
WN_pd%m  
五. 问题1:一致性 Hx\H $Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h<SQL97N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ko/ I#)  
jMN[J|us51  
struct holder Xixqxm*8  
  { v0ES;  
  // [w&$|h:;  
  template < typename T > +C(/ Lyo}  
T &   operator ()( const T & r) const zBJ7(zh!  
  { ea 00\  
  return (T & )r; LbZ:&/t^y8  
} w&B#goS  
} ; hweaGL t0  
ZJ 77[  
这样的话assignment也必须相应改动: #~.w&~ :  
!Wy[).ZAf  
template < typename Left, typename Right > O=dJi9;`#_  
class assignment }LijnHH.  
  { LI6hE cM=  
Left l; Iz{R}#8CZ  
Right r; sPb=82~z  
public : S.d^T](  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?w+Ix~k  
template < typename T2 > j`*#v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,57`D'  
} ; !DI{:I_h(  
pKjoi{ Z  
同时,holder的operator=也需要改动: wj1{M.EF\  
o)[2@fRC(  
template < typename T > }oKG}wgY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sqS=qC  
  { XxaGp95so  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~35U]s@v  
} /2HN>{F^Y  
?l$Nf@-  
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。 7zv1 wb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]+m/;&0  
jOyvDY9\  
return l(rhs) = r; j $TwL;  
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。 ]d]JXt?)i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j* *s^Sg  
vUnRi=:|  
template < typename Tp > !QT'L,_  
class constant_t PT5AA8F  
  { G_dsrpI=N  
  const Tp t; wprX!)w<i  
public : ]Bm>-*@0N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !xKJE:4/,m  
template < typename T > W.1As{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C^z\([k0er  
  { 4j!]:ra  
  return t; a!mf;m  
} A;O~#Chvd  
} ; iK IOh('G  
7]%Ypv$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %c1#lEC2xN  
下面就可以修改holder的operator=了 ;_(PVo  
F5 ]C{  
template < typename T > Z-B%'/.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v*qQ? S  
  { u^j {U}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MCP "GZK6W  
} `W-&0|%Ta  
& BvZF  
同时也要修改assignment的operator() [*Z`Kc  
gn{=%`[  
template < typename T2 > @Kgl%[NmX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7 lo|dg80  
现在代码看起来就很一致了。 _6Eu2|vM&  
7'-j%!#w  
六. 问题2:链式操作 " sgjWo6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P/ oXDI8  
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。 rO:u6."_  
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。 cf7v[ZZ}  
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。 w?,M}=vg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y=T'WNaL)0  
}rdIUlVO\  
template < typename T > c0Dmq)HK?  
struct result_1 }I!hOD>]O  
  {  P N*JR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }BmS )J q  
} ; q,2]5 '  
.Xdj(_&  
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: _7D_72  
AC.A'|"]i  
template < typename T > dk==?  
struct   ref 1'4J[S\cM  
  { nCKbgM'"  
typedef T & reference; gs W0  
} ; YUdxG/~'  
template < typename T > ,b$2=JO'f  
struct   ref < T &> f):~8_0b  
  { R4<lln:[  
typedef T & reference;  YOAn4]j  
} ; Cj*-[ EL<  
Q#Y k?Kv~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ft@Wyo`^  
!%Y~~'5 h  
template < typename T > ZE `lr+_Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ==cd>03()  
  { 60Z]M+8y8  
  return l(t) = r(t); ?Mp1~{8  
} E&B{5/rv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 to6;?uC+|i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SjdZyJa  
F.)!3YE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 J@9}`y=K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L;QY<b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D0;tcm.$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !?[oIQ)h  
最后的布局是: U4Nh  
                Add g8'DoHJ*  
              /   \ M3zDtN  
            Divide   5 D^Ys)- d  
            /   \ t!_x(u  
          _1     3 r Db>&s3  
似乎一切都解决了?不。 o/,NGU  
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。 > 4oY3wk8  
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。 M_``'gw  
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: {?{U,&  
2BzqY`O  
template < typename Right > $cVi;2$p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'xFYUU]#T^  
Right & rt) const -s$<Op{s  
  { :Au /2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hFvi 5I-b  
} @rb l^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z v0C@r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 h<+ |x7u  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o7+>G~i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q&M'=+T  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Zwe[_z!*D  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? k*-NsNPw$  
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: x:t<ZG&Xwg  
Ewo*yY>  
template < class Action > N*DhjEU)[  
class picker : public Action [$ :  
  { e@F|NCQ.9  
public : r-w2\2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tLcEl'Eo  
  // all the operator overloaded !5x Ly6=}  
} ; WP-jtZ?!"  
A6ewdT?>,  
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。 Qrz4}0  
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: # X.+  
s>z2  k  
template < typename Right > oj}"H>tTp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LEh)g[  
  { !k~z5z'=py  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zzvlI66e  
} r dj@u47  
%B EC] h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S*%iiD)  
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。 #  nfI%  
7SI)1_%G  
template < typename T >   struct picker_maker Vos?PqUi 4  
  { ew#T8F[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GoE#Mxhxo  
} ; >kdM:MK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OR+A_:c.D  
  { oTOfK}  
typedef picker < T > result; 6T^lS^  
} ; Uq X1E  
vW' 5 ` %  
下面总的结构就有了: b2h":G|s  
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。 >uHS[ _`nM  
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。 F ,G,b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '=} Y2?(  
至此链式操作完美实现。 Ohl} X 1  
NcL =z o<  
lVeH+"M?  
七. 问题3 =LZ>s u  
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。 ]5|z3<K^  
1&|Dsrj  
template < typename T1, typename T2 > 2 X<nn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Tq "mw9P  
  { kqB\xlS7k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "@/ba!L+  
} ]Sta]}VQ  
p[YWSjf  
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: DY><qk  
=aow d4 t  
template < typename T1, typename T2 > Um ;kd&#x  
struct result_2 KR3-Hb4  
  { C<he4n.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K[ ?R[  
} ; KC Xwn  
R!{7OkC  
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? X Usy.l/  
这个差事就留给了holder自己。 oofFrAaT  
    J>v$2?w`w  
>rwYDT#m]  
template < int Order > N^B@3QF  
class holder; Ea`OT+#h(*  
template <> + x_ wYv  
class holder < 1 > y'rN5J:l  
  { L_*L`!vQA"  
public : ?@a$!_  
template < typename T > {v+a!#{c7  
  struct result_1 ^\YQ_/\~L  
  { ~t9$IB  
  typedef T & result; P,1exgq9  
} ; o5#,\Y[ g  
template < typename T1, typename T2 > ~yN(-I1P  
  struct result_2 ChIoR:y>  
  { e<'U8|}hc{  
  typedef T1 & result; *?Wtj  
} ; silp<13HN  
template < typename T > 5c~'!:7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '?R=P  
  { nx :)k-p_[  
  return (T & )r; I2*oTUSik  
} ^"`Z1)V  
template < typename T1, typename T2 > (^S5Sc=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `9EVB;  
  { L; C|ow^c  
  return (T1 & )r1; _z:Qhe  
} $Z7:#cZ Y  
} ; |B1Af  
{gIEZ{  
template <> [ i9[Mj  
class holder < 2 > /$OIlu  
  { ^4hc+sh0D  
public : ,'-?:`hP'  
template < typename T > pU[K%@sC  
  struct result_1 aa=b<Cd  
  { !@yQK<0  
  typedef T & result; 4H7Oh*P\j  
} ; IuWX*b`v  
template < typename T1, typename T2 > ~mcZUiP9  
  struct result_2 H8"tbU  
  { o@@w^##  
  typedef T2 & result; vUfO4yfdg  
} ; F=5kF/}x-z  
template < typename T > Ko-QR(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tz8t9lb[  
  { q5gP~*?  
  return (T & )r; coO.kTO;  
} ULbP_y>(Y  
template < typename T1, typename T2 > #x|VfN5f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >;.*  
  { MZiF];OY  
  return (T2 & )r2; |bvGYsn_#=  
} W[ "HDR  
} ; jrdtd6b}  
-~]^5aa5n  
4i96UvkZ  
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> >。 q]?+By-0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @_uFX!;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }Y$VB%&Hy  
W#Cq6N  
return l(i, j) = r(i, j); }amE6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *hl<Y,W(  
=KW|#]RB^  
  return ( int & )i; k^yy$^=<  
  return ( int & )j; tpz=} q  
最后执行i = j; ^X(_zinN"  
可见,参数被正确的选择了。 C0f[eA  
TQ2i{e  
$WM8tF?H  
`bi k/o=%  
?bCTLt7k  
八. 中期总结 nO%<;-=u\  
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: t3M0La&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KD9Ca $-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 td`wNy\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ur`V{9g  
9cbB[c_.  
H;X~<WN&AW  
G)K9la<p  
np&HEh 6  
5Wj5IS/  
九. 简化 }cyq'm i  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r}Q@VS% %  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VN!^m]0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 00R%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ir"* iL=  
  +-*/&|^等 =I{S;md  
2. 返回引用。 uJ7,rq  
  =,各种复合赋值等 W|FNDP0  
3. 返回固定类型。 ud!r*E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C=M?  
4. 原样返回。 FJ nG<5Rh  
  operator, I  *1#  
5. 返回解引用的类型。 wN$uX#W|  
  operator*(单目) KS8\F0q  
6. 返回地址。 _GRv   
  operator&(单目) 7?*~oVZW  
7. 下表访问返回类型。 wP+'04H0  
  operator[] Lp~c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y&~5k;>'_  
  operator<<和operator>> V}p*HB@:  
9n-RXVL+  
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。 <`^>bv9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )vxVg*.Ee  
30e(4@!4vW  
template < typename Left > vBV"i9n   
struct value_return !Q\X)C  
  { 6k@[O@)  
template < typename T > YL_!#<k@  
  struct result_1 5Xla_@WLW  
  { oM m/!Dc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]ZBgE\[  
} ; `,<>){c|  
!<JG&9ODP  
template < typename T1, typename T2 > ^$3w&$K*  
  struct result_2 a^(S!I  
  { 8j({=xbg&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^2(";.m  
} ; Yk x&6M@t  
} ; D}3cW2!9  
wpJ^}+kF  
9LUP{(uq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +G>aj '\M|  
v #zfs'  
下面我们来剥离functor中的operator() >7eu'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 47$-5k30  
w4 >:uyE  
return l(t) op r(t) uBV^nUjS"m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KX&Od@cQ$  
return op l(t) )i?{;%^  
return op l(t1, t2) e{d_p%(  
return l(t) op 'bd=,QW  
return l(t1, t2) op 7~QwlU3n<F  
return l(t)[r(t)] zcbA)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9;'>\ImI  
V~tu<"%  
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: E9 :|8#b  
单目: return f(l(t), r(t)); Xb8:*Y1'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q|zE@nLS  
双目: return f(l(t)); C]{V%jU  
return f(l(t1, t2)); 5[0l08'D  
下面就是f的实现,以operator/为例 `3H?*\<(  
*&~sr  
struct meta_divide Bil;@,Z#  
  { M]pel\{M  
template < typename T1, typename T2 > X,Q 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |i jW_r  
  { _r^G%Mvy|  
  return t1 / t2; ]ys4  
} RJ7/I/yD|  
} ; 'ocwXyP,  
,L8I7O}A;  
这个工作可以让宏来做: cftn`:(&8  
!~VR|n-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mDe+ M {/  
template < typename T1, typename T2 > \ Ynt&cdK9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mw%[qeL V  
以后可以直接用 X.W#=$;$:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0n=9TmE  
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 r A&#>R`  
(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。。。) n[S41809<  
^y;OHo  
z;Gbqr?{{  
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 7m@^=w  
Z"PDOwj5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |M0,%~Kt  
class unary_op : public Rettype h)aWerzL  
  { D[FfJcV'$  
    Left l; 9# .NPfMF  
public : eo}S01bt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^me}k{x  
OM#OPB rB  
template < typename T > !ktA"Jx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UO7a}Tz<  
      { Iu)(Huv  
      return FuncType::execute(l(t)); =QO1FO  
    } 2*UE&Gp  
fQ?n(  
    template < typename T1, typename T2 > (J?}eb;>n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OD2ai]!v+  
      { :pV("tHE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PK|`}z9  
    } Z-;uzx  
} ; n?ZH2dI \0  
%V" +}Dr  
h-)A?%Xt  
同样还可以申明一个binary_op J 6d n~nPK  
@a7(*<".  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K:Xrfn{s  
class binary_op : public Rettype x4 A TK  
  { yz&q2  
    Left l; Qe=Q8cT  
Right r; O (sFs1  
public : 1x<rh\oo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =.=. \K  
\]d*h]Hms  
template < typename T > b~jvmcr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rc m(Y7  
      { "Jv,QTIcS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I! eSJTN  
    } H:nu>pz t  
=B 4gEWR  
    template < typename T1, typename T2 > 9W,}A Wf:Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8aIf{(/k  
      { 0m| Gp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xuH<=-O>ki  
    } gQcr'[[a  
} ; Qak@~b  
F|3FvxA  
z$im4'\c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u=UM^C!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KzH}5:qI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RX<^MzCDV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 JNz"lTt>[g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {II7%\ya  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YF[!Hpzq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b<H6 D}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) jU9zCMyNF  
下面是修改过的unary_op }_D5, k  
Iy 8E$B;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b-=[(]_$h  
class unary_op 0 Vgn N  
  { jKi*3-&  
Left l; T4, Zc  
  .$x[!fuuR&  
public : <OO/Tn'a  
oG_'<5Bv>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $@f3=NJ4k  
qYrGe  
template < typename T > $T%<'=u|E  
  struct result_1 zSM7x  
  { m$UT4,Ol  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q Fqv,B\<  
} ; })u}PQ  
es(LE/`e  
template < typename T1, typename T2 > n^(yW  
  struct result_2 gm8Tm$fY  
  { ).`a-Pv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RxeRO2  
} ; )A+j  
s^X/ Om  
template < typename T1, typename T2 >  DlkKQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .aH?H]^  
  { }Knq9cf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *B~:L"N  
} v{*X@)$  
_G*x:<  
template < typename T > c\rbLr}l)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ifCGNvDR  
  { _"Ke=v_5  
  return OpClass::execute(lt(t)); XI(@O)  
} h sw My  
Tb6x@MorP  
} ; "._WdY[  
+Y^F>/4=Y  
^znv[  
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 [(UqPd$  
好啦,现在才真正完美了。 k{w^MOHNg  
现在在picker里面就可以这么添加了: )Is*- W  
|g^W @.P  
template < typename Right > ovoI~k'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9i[2z:4HJ  
  { m%(JRh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `A{~}6jw  
} ;p"XCLHl  
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。 9i)mv/i  
<ORz`^27o  
=F-^RnO%\  
Ln%_8yth  
_SW a3O#'  
十. bind Br^b%12ZRS  
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。 } $c($  
先来分析一下一段例子 S_;:iC]B  
aJ_Eh(cF  
` i^1U O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "J:NW_U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )H, <i{80c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  M!DoR6  
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。 nhhJUN?8  
我们来写个简单的。 Kqu7DZ+W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0J-ux"kfI  
对于函数对象类的版本: WbzL!zLd!  
rbS= Ewk  
template < typename Func > !D5`8   
struct functor_trait S^n4aBm\+  
  { }4MG114j  
typedef typename Func::result_type result_type; sU!q~`; J  
} ; I}A#*iD  
对于无参数函数的版本: C:EoUu  
;mxT >|z  
template < typename Ret > `IQC\DSl/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :Lzj'Ij  
  { &.4a  
typedef Ret result_type; qr;" K?NX  
} ; L6 # d  
对于单参数函数的版本: UVU*5U~  
mpAh'f4$*  
template < typename Ret, typename V1 > LMzYsXG*[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DNO%J^  
  { ebVfny$D  
typedef Ret result_type; *Yjs$'_2  
} ; [B<{3*R_  
对于双参数函数的版本: ]F-6KeBc  
9'aR-tFun;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yiA\$mtO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > En_8H[<%  
  { },ZL8l{  
typedef Ret result_type; TrA Uu`?#  
} ; NU*6iLIq|F  
等等。。。 ]g!<5 w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V1qHl5"  
<v^.FxId  
template < typename Func > -e\kIK %  
struct func_return ~WLsqP5Y~a  
  { U]3JCZ{]0E  
template < typename T > _erH]E| [  
  struct result_1 LEa:{s<:  
  { NtL?cWct  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^i 7a2< z  
} ; `Yve  
4D$E  
template < typename T1, typename T2 > Q+N @j]'  
  struct result_2 <(%uOo$  
  { :9qB{rLi}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w]XBq~KO  
} ; k/Q]K e  
} ; >s~`K^zS  
h {btT  
j. cH,Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f& *E;l0  
r?7 ^@  
template < typename Func, typename aPicker > $a1.c;NE'  
class binder_1 o LRio.u*  
  { H#akE\,  
Func fn; uBJF}"4ej  
aPicker pk; M-t9zT  
public : D1a2|^zt  
eU*h qy?0  
template < typename T > Y?x3JU0_  
  struct result_1 c5u?\  
  { ,)8Hl[y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a r%Rr"  
} ; o*VQH`G*|g  
4Qs#ws])  
template < typename T1, typename T2 > S8t9Ms: k  
  struct result_2 J)f?x T*  
  { 0' t)fnI#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xRmB?kM3]5  
} ; EA72%Y9F  
W X9BS$}0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SY.V_O$l }  
y6\#{   
template < typename T > XZJx3!~fm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aqgSr|  
  { [;+YO)  
  return fn(pk(t)); xNU}uW>>T  
} 0jMrL\>C  
template < typename T1, typename T2 > Ft7l/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DoA f,9|_  
  { aQuENsB  
  return fn(pk(t1, t2)); gUl Z cb  
} E.brQx#}  
} ; n$9!G  
kQtl&{;k?  
F u)7J4Z  
一目了然不是么? ) Lv{  
最后实现bind iFnM6O$(  
yuWrU<Kw  
bK7DGw`1  
template < typename Func, typename aPicker > 8cl!8gfv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }z6HxB]$  
  { Y|bGd_j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F{S.f1Bsp  
} p*G_$"KpP  
z> SCv;Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =Vfj#WL  
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。 )U?W+0[=  
~ i,my31  
十一. phoenix [iz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TzjZGs W[V  
l1msXBC  
for_each(v.begin(), v.end(), '=5N?)  
( ]T1"3 [si  
do_ $vd._j&  
[ a&JAF?k  
  cout << _1 <<   " , " 0nX5 $Kn  
] %"tf`,d~3  
.while_( -- _1), gxiJ`. D=  
cout << var( " \n " ) 2]l*{l^ Bl  
) v%r!}s  
); f/xBR"'  
IdM ;N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \% (R~ H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor WO^h\#^n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xxYFWvi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1E(pJu'K  
G.;<?W  
6_7d1.wv9  
template < typename Cond, typename Actor > Ek:u[Uw\  
class do_while /V^S)5r  
  { *)Y;`Yg$  
Cond cd; q\\J9`Q$J  
Actor act; mmi~A<  
public : K)n(U9#  
template < typename T > =e63>*M|  
  struct result_1 & b%6pVj  
  { Wr;)3K  
  typedef int result_type; gS!M7xy  
} ; DWDe5$^{  
Zn/1uWO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q{RHW@_/  
@#p4QEQA  
template < typename T > ;:cM^LJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d-4u*>  
  { HO' HkVA  
  do *i|hcDk  
    { W`KkuQ4cM  
  act(t); m1TPy-|1  
  } qsLsyi|zG  
  while (cd(t)); ,v/C-b)I  
  return   0 ; DZvpt%q  
} dg-pwWqN  
} ; zx^)Qb/EL6  
IQ\`n|  
7Sokn?~i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~V<je b  
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。 ;^;5"n h  
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。 Zhw _L  
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。 *op7:o_  
下面就是产生这个functor的类: v / a/  
|Q$C%7  
)]>9\(  
template < typename Actor > {^~{X$YI  
class do_while_actor BD#4=u  
  { "l!"gc87  
Actor act; r`5;G4UI  
public : 0X@5W$x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F"LT\7yjyG  
Wd[XQZ<  
template < typename Cond > CN zK-,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #SL/Jr DZ  
} ; 9F3`hJZRy>  
r`lgK2r\  
zX3O_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8ciLzyrY*  
最后,是那个do_ +ISB"a  
Re=bJ|wo  
CnO$xE|{  
class do_while_invoker xx%WIY:}  
  { r+>9O  
public : S_^"$j  
template < typename Actor > 3p7*UVR"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const thOCzGJ$  
  { 0DN:{dJz  
  return do_while_actor < Actor > (act);  3o/f#y  
} uH`ds+Hp  
} do_; 0<e7!M=U1  
@NO&3m]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7"M7N^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }L@YLnc%  
最后来说说怎么处理break和continue E_$ ST3  
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。 BWd?a6nU}  
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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