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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda etf ft8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ih `/1n  
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, (PGmA>BT  
L1BpkB  
3M{!yPlj  
^ vI|  
  class filler :{4G= UbAI  
  { 1W~-C B>  
public : 3iYz<M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MSeO#X  
} ; )xQxc.  
y:4Sw#M%(  
1E$Z]5C9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p@i U}SUaE  
N(Y9FD;H  
jbIWdHZ/US  
.u7d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d!8q+FI  
}#!o^B8  
_zh}%#6L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :Tuy]]k  
(m;P,*  
R'dF<&Kj|  
?]fBds=  
二. 战前分析 w2]1ftY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &8"a7$  
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 ?P`wLS^;  
0O-p(L=  
H'gPGOd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?Tuh22J{Q  
  /* --------------------------------------------- */ Jr17pu(t  
vector < int *> vp( 10 ); /bCrpcH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); um ,/^2A  
/* --------------------------------------------- */ uzp !Y&C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rp`}"x9  
/* --------------------------------------------- */ oeIB1DaI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9q* sR1  
  /* --------------------------------------------- */ /SMp`Q88  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aF'Ik XG d  
/* --------------------------------------------- */ GQF7]j/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X0vkdNgW  
A1Q]KS@  
-8 &f=J)  
D<xPx  
看了之后,我们可以思考一些问题: "#4PU5.  
1._1, _2是什么? AO']Kmm  
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。 #{h4lte  
2._1 = 1是在做什么? O)9T|, U  
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。 JC=Bxv  
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。  h@W}xT  
WX0@H[$i#  
tOspDPSXX  
三. 动工 p~3CXmUc~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ny=CtU!z  
#h r!7Kc;N  
h+Q ==  
d9Q%GG0]  
template < typename T > Pi8U}lG;  
class assignment @F,HyCSN  
  { p^L6uM  
T value; l,v:[N  
public : <M$hj6.tn  
assignment( const T & v) : value(v) {} >Mvt;'c  
template < typename T2 > |_w*:NCV5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C62<pLJf  
} ; CiMy_`H  
5T   
z4f5@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7PisX!c,h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :\bttPw5  
@x=CMF15  
MiSFT5$v6  
|Pj _L`G  
  class holder -Z;:_"&9  
  { o<g (%ncr  
public : .7kVC  
template < typename T > \\/X+4|o'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *=sU+x&X  
  { d->b9  
  return assignment < T > (t); }Ns_RS$  
} 9Q.j <  
} ; ~z aV.3#  
{==Q6BG*  
mWGT (`|~/  
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: 6Edqg   
'PO1{&M  
  static holder _1; d")r^7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &G"]v]V  
~}M{[6!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G6J3F  
而不用手动写一个函数对象。 1u` Z?S(  
5$#<z1M.&  
brVT  
6@$[x* V  
四. 问题分析 _E "[%  
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。 utTek5/  
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。 ^Gyl:hN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /J6CSk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1rKR=To  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~ACB #D%  
O:U@m@7  
五. 问题1:一致性 K:Ap|F  
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?| +|0m6)J]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c49#aN R  
K)14v;@  
struct holder >2|#b  
  { $K iMu  
  // 3LTO+>, |"  
  template < typename T > 8%NX)hZyq}  
T &   operator ()( const T & r) const ;'Y?wH[  
  { lfKknp#B/O  
  return (T & )r; L"Gi~:z  
} J\%:jg( m  
} ; G]SE A  
ZN)/doK  
这样的话assignment也必须相应改动: mA."*)8VNg  
;e{2?}#8&  
template < typename Left, typename Right > z~BB|-kp1  
class assignment [X I5Bu ~  
  { +-Dd*yD6<  
Left l; l:ED_env:  
Right r; Q?>#sN,  
public : EvYw$ j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I*ej_cFQ^  
template < typename T2 > 4 hj2rK'y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]`NbNr]K  
} ; DYl^6 ]  
w(yU\ N  
同时,holder的operator=也需要改动: `%=Jsi0.Nq  
^DH*@M  
template < typename T > ~;+vF-]R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D6vn3*,&  
  { e\dT~)c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U\[V !1O  
} =?lT&|"  
rNAu@B  
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。 epL[PL}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4Rm3'Ch  
cjR.9bgn  
return l(rhs) = r; ^M9oTNk2  
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。 2mO#vTX4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +wSm6*j7=  
pxbNeqK@p  
template < typename Tp > +E:(-$"R  
class constant_t M~Slc*_%  
  { {q)B@#p  
  const Tp t; Z:hrrq9  
public : p^:Lj9Qax  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J*Hn/m  
template < typename T > L8zqLD i&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gB(W`:[  
  { "6d bRo5%  
  return t; -IS9uaT5  
} aX%Zuyny  
} ; {t:ND  
%MJ7u}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 713M4CtJ  
下面就可以修改holder的operator=了 EM*Or Ue  
F"H!CJJu&  
template < typename T > XgKG\C=3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5)7mjyo%  
  { W~F/ZrT3A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :\J bWj_j  
} 1^#Q/J,  
%m) h1/l  
同时也要修改assignment的operator() "T u[n\8  
} XU:DE  
template < typename T2 > *F*fH>?C#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4 .B*B3  
现在代码看起来就很一致了。 ~ p.W*skD  
$-?5Q~  
六. 问题2:链式操作 b DS1'Ce  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DB%AO:8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !s*''v*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 FTnQqDuT  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Qsxkw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >Mz|e(6  
T;r];Y(b*  
template < typename T > p}DF$k%`  
struct result_1 0,$-)SkT  
  { ~: <@`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {dx /p-Tv  
} ; N8YBu/  
6q[!X0u  
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: HL}~W}!j  
eQVPxt2N  
template < typename T > F2`htM@,  
struct   ref E:4P1,%01+  
  { $:E}Nj]{&  
typedef T & reference; QcG5PV  
} ; 1|WpKaMoq  
template < typename T > o+_/)c  
struct   ref < T &> U?F^D4CV\  
  { Eh@T W%9*  
typedef T & reference; Ym.l@(  
} ; (d'j'U:C  
Dyk[u g5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q$?7 ~*M;x  
]6B mCh  
template < typename T > 3']:1B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HCx%_9xlm  
  { =tc`:!$  
  return l(t) = r(t); Z&]+A,  
} ~0F9x9V  
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。 w38c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [CDXCV-z  
Z cTL#OTP  
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 xZP>g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (~7m"?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0^&(u:~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mS:j$$]u  
最后的布局是: DN"S,  
                Add Oj"pj:fB  
              /   \ :otY;n-  
            Divide   5 O2q=gYX>\  
            /   \ Db#W/8 a8k  
          _1     3 8|5Gv  
似乎一切都解决了?不。 m@G<ZCMZ  
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。 ']IT uP8  
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。 @.Z[M  
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: >[|GC/C  
< QDr,Hj  
template < typename Right > b(#"w[|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HPtTv}l  
Right & rt) const @ ],6SKbG6  
  { pcI&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lL(p]!K'  
} - E8ntY-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `1fJ:b/M  
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。 E!zd(  
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。 5JBB+g  
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+A<g(Xu  
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。 L_THU4^j  
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? UAsF0&]  
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: UF&0 & `@  
I.^X2  
template < class Action > Ws-6W!Ib%  
class picker : public Action l|08  
  { Js\-['`  
public : (3 IZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k{gl^  
  // all the operator overloaded T@;! yz}Pf  
} ; CfPXn0I  
)KSisEL  
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。 BFBR/d[&  
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: q';&SR#"`K  
xS= _yO9-  
template < typename Right > U91 &|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _PK}rr?"7O  
  { 8[8|*8xqs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E rr4 %-  
} r5t;'eCe a  
=nJ{$%L\x,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {eEBrJJeB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =WIE>*3[  
/8f>':zUb  
template < typename T >   struct picker_maker L +L 9Y}  
  { aXMv(e+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZU=,f'bU  
} ; o^HNF+sm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TqIAWbb&  
  { x>}B#  
typedef picker < T > result; >BBl 7  
} ; Vwjk[ DOL  
9lKn% |=T  
下面总的结构就有了: Hal7 MP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 YPu9Q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 T YYp"wx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .:rmA8U[  
至此链式操作完美实现。 }*NF&PD5RU  
 Do|]eD  
2z4<N2! M  
七. 问题3 _}D%iJg#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 KE<kj$  
.Y;b)]@f  
template < typename T1, typename T2 > yH^f\u0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2+z1h^)W  
  { m+?N7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HN{zT&  
} :Zza)>l  
zxkM'8JC  
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: {;*}WPYb  
xOythvO  
template < typename T1, typename T2 > k0L] R5W  
struct result_2 TXjloGv^  
  { 3)3Hck  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n@hl2M6.x9  
} ; >L gVj$Z  
xRlYr# %  
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? B@ {&<  
这个差事就留给了holder自己。 n#4Gv|{XMD  
    I.1D*!tz  
Y6A;AmM8  
template < int Order > t0q_>T-kt  
class holder; OiF{3ae(  
template <> iwU[6A  
class holder < 1 > =Q-k'=6\  
  { );Z]SGd  
public : Ry?4h\UX5  
template < typename T > e # 5BPI  
  struct result_1 LEZ&W ;bCo  
  { ;$7v%Ls=  
  typedef T & result; PnA?+u2m  
} ; 8u>gbdU  
template < typename T1, typename T2 > dy2rkV.z  
  struct result_2 NgVR,G|1  
  { R(G\wqHUT3  
  typedef T1 & result; _1aGtX|W  
} ; <J&7]6Z  
template < typename T > D^+?|Y@N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <*<U!J-i  
  { z}+i=cAN  
  return (T & )r; ]!Oue_-;  
} Lu=O+{*8  
template < typename T1, typename T2 > je%ldY]/@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UX2lPgKdLz  
  { {:bN/zV#  
  return (T1 & )r1; -R0/o7  
} zT[6eZ8m  
} ; w^HjZV  
X`:'i?(yj  
template <> <^8*<;PaG  
class holder < 2 > (?>cn_m  
  { KxIyc7.  
public : Y.sz|u 1  
template < typename T > ~}'F887f  
  struct result_1 SJk>Jt=  
  { <uci9-eC  
  typedef T & result; &w85[zs  
} ; D//=m=  
template < typename T1, typename T2 > 8]bz(P#  
  struct result_2 bMm3F%FFq&  
  { 'c %S!$P  
  typedef T2 & result; F PR`tE  
} ; UV AJxqz%}  
template < typename T > /[=E0_t+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =sgdkAYwP  
  { 2'|8Q\,:4Z  
  return (T & )r; QA?oJ_}y  
} fDh] tua  
template < typename T1, typename T2 > .tnkT;T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;a r><w  
  { <+v{GF#R  
  return (T2 & )r2; o&SSv W  
} pf&ag#nr  
} ; t Rm+?  
s^hR\iY  
eGL<vX  
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> >。 (=u'sn:s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 94/BG0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )8,|-o=  
7K;!iX<d  
return l(i, j) = r(i, j); @?k J).  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :Ht; 0|[H  
28I^$> [  
  return ( int & )i; K pHw-6"  
  return ( int & )j; BPv>$ m+.  
最后执行i = j; cn`iX(ZgR  
可见,参数被正确的选择了。 !%)]56(  
`yO'[2  
[ f/I2  
2C=Q8ayvX  
"_1)CDqP  
八. 中期总结 I&VTW8jB  
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: W 7sn+g \  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F@YKFk+a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vB'>[jvA|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor viX +|A4gJ  
H t(n%;<  
!l@zT}i??  
neZ.`"LV  
0#_'o ,  
oUZoj2G1  
九. 简化 .a'f|c6  
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。 soRv1)el  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Kn`M4 O  
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: h^UKT`9vt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &7e)O=  
  +-*/&|^等 <ABX0U[*  
2. 返回引用。 +0Q,vK#j^  
  =,各种复合赋值等 ]6r;}1c  
3. 返回固定类型。 w"Y` ]2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) , t5 '  
4. 原样返回。 2_^aw[-  
  operator, E H:T  
5. 返回解引用的类型。 ED>prE0  
  operator*(单目) 8,P- 7^  
6. 返回地址。 /D&%v *~E  
  operator&(单目) l e4?jQQ@L  
7. 下表访问返回类型。 '7^M{y/dU  
  operator[] }je,")#W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s#~GH6/  
  operator<<和operator>> E>'a,!QPv  
IYn]U4P.  
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。 )L{ghy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X|f7K  
ULrr=5&8  
template < typename Left > }D411228  
struct value_return M>9-=$7  
  { gI^o U 4mq  
template < typename T > )a 9 ]US^  
  struct result_1 IN8>ZV`j)  
  { A1'hlAGF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <h%O?mkC  
} ; (~CLn;'  
`ps)0!L L`  
template < typename T1, typename T2 > /Jf.y*;  
  struct result_2 EVp,Q"V]  
  { L pR''`2BT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Bj k]ZU0T  
} ; JlMT<;7\  
} ; BdlVabQyKW  
Y<1QY?1sd  
/VmR<C?h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~P~  
0/S_e)U  
下面我们来剥离functor中的operator() IDnC<MO>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B<j'm0a>B  
pw7[y^[Qg  
return l(t) op r(t) Ee`1F#c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I%- " |]$  
return op l(t) Q+g!V5'  
return op l(t1, t2) O@p]KSfk  
return l(t) op LP MU8Er  
return l(t1, t2) op Fx-8M!  
return l(t)[r(t)] T&Lb<'f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `PY>Hgb  
EwOV;>@T?  
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: LpR3BP@At  
单目: return f(l(t), r(t)); D9j3Xu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PRz/inru-  
双目: return f(l(t)); cA%%IL$R  
return f(l(t1, t2)); H54 R8O$  
下面就是f的实现,以operator/为例 /_ `lz^  
fk_o@ G!0  
struct meta_divide DGzw8|/(  
  { ) $PDo 7#  
template < typename T1, typename T2 > =i~}84>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mn)@{^  
  { aH^RoG}  
  return t1 / t2; w8n|B?Sr  
} !?|Th5e   
} ; Nm |!#(L  
8MSC.0   
这个工作可以让宏来做: 5}`_x+$%(`  
&L^+BQ`O?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O BN2 ) j  
template < typename T1, typename T2 > \ ;<leKcvhQ&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T<XA8h*  
以后可以直接用 k1QpKn*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hla0 5N' 4  
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) c'#St  
(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。。。) Rz.?i+  
b[`Yi1^]%g  
y3h/ IpT  
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 '#k0a,<N  
mya_4I m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /kfgx{jZ  
class unary_op : public Rettype ]w.;4`l*  
  { x@*SEa  
    Left l; ~J P=T  
public : 2RX!V@z.G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /oriW;OF  
rnF/H=I/  
template < typename T > Bro9YP4<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vv ?-"\Z>  
      { [Nk3|u`h  
      return FuncType::execute(l(t)); ?:)]h c  
    } !1ED~3 /X  
8|" XSN  
    template < typename T1, typename T2 > % ClHCoyA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |>#{[wko  
      { :AE&Ny4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `b^Ru+(dM  
    } MgY0q?.S=  
} ; AT%u%cE-  
uB]b}"+l  
sIxTG y.  
同样还可以申明一个binary_op PBp^|t]E>  
HBMhtfWW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w$Rro)?}7  
class binary_op : public Rettype D8xmE2%  
  { aP/T<QZ~  
    Left l; s mnS DS  
Right r; 6=fSE=]DY  
public : urjjw.wZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -&-Ma,M?  
o/+13C  
template < typename T > QC9eUYe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < Pky9o;  
      { <x<"n t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `a2n:F  
    } [@5Ytv H  
*^:N.&]  
    template < typename T1, typename T2 > CW,Wx:Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3G(miP6  
      { P7{gfiB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); orjj' +;X  
    } =fO5cA6Z  
} ; -}KC=,]vh  
w.?:SD  
 [D<1 CF  
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 ;N 0~;I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /,g,Ch<d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pLLGus+W  
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。 Z )SY.iK.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T Kg aV;92  
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。。。 "-vW,7y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -De9_0#R  
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) v#U"pn|M  
下面是修改过的unary_op W7 #9jo  
d'G0m9u2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ljp%CI[i  
class unary_op 3_MS.iM  
  { fmb} 2h  
Left l; YLiSbLz1  
  IVA mV!.z  
public : 2AO~HxF  
MM x9(`t*.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R]RZq+2 ^  
qa0 yg8,<  
template < typename T > fvdU`*|n)  
  struct result_1 Jc|6&  
  { e-"nB]n^/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t3&LO~Ye  
} ; 5*,f Fib  
9 mmCp&~Z  
template < typename T1, typename T2 > 6y9t(m  
  struct result_2 !U'QqnT  
  { Cc%LztP>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SU/BQ3  
} ; '>' wK.  
WYEKf9}  
template < typename T1, typename T2 > oaoU _V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (3{YM(  
  { 'VlDh`<W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X0haj~o[  
} "hzB9*"t  
7]||UuF<  
template < typename T > {:]9Q Tq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A.EbXo/  
  { /M3Y~l$  
  return OpClass::execute(lt(t)); CB/D4j;  
} ;I}kQ!q  
r?Wk<>%>  
} ; Z`KC%!8K  
RkBb$q9F]  
z2QP)150  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug b/{t|io{  
好啦,现在才真正完美了。 yl1gx  
现在在picker里面就可以这么添加了: IbP#_Vt  
/eOzXCSws  
template < typename Right > ZGYr$C~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2VE9}%i  
  { 7[5.> h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D IzH`|Y  
} 8F&=a,ps[  
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。 -Ty*aov  
I^8"{J.Q)[  
,~OwLWi-|X  
P%(O|  
v4.#;F.\m  
十. bind HFaj-~b  
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。 UmclTGn  
先来分析一下一段例子 yGPS`S  
%]8qAtV^3j  
7TDy.]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GP:77)b5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UM6(s@$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OSf}Q=BL  
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。 <RG|Dx[:=  
我们来写个简单的。 26k LhFS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5wh|=**/  
对于函数对象类的版本: Oms. e  
nC}6B).el  
template < typename Func > (;57Vw  
struct functor_trait km1~yQ"bH  
  { -OA?BEQ=I  
typedef typename Func::result_type result_type; .b-f9qc=  
} ; y1bbILWej  
对于无参数函数的版本: x\s|n{  
f' aVV!  
template < typename Ret > \&iP`v`K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g47-db"5  
  { e*;c(3>(  
typedef Ret result_type; (Xq)py9  
} ; Q'YH>oGh^  
对于单参数函数的版本: 'b#0t#|TM  
)p~BQ~eip;  
template < typename Ret, typename V1 > B,@c; K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C~N/A73gF  
  { zOqn<Y@  
typedef Ret result_type; RQ'H$r.7g  
} ; krC{ed  
对于双参数函数的版本: G_k~X"  
jp"JafS/E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |&[L?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w[ !^;#  
  { bVL9vNK  
typedef Ret result_type; sZL#xZ5 Df  
} ; a(9L,v#?  
等等。。。 l*kPOyB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L2pp6bW  
Okm{Xx  
template < typename Func > dz *7gL;7G  
struct func_return 3'c0#h@VD  
  { jGEt+\"/QJ  
template < typename T > B,K>rCZ/  
  struct result_1 yfx7{naKC`  
  { >9q&PEc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ka6,<C o  
} ; )~+e`q  
kIGbG;"_  
template < typename T1, typename T2 > q@@T]V6  
  struct result_2 t@R ?Rgu3  
  { /qx0TDB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \L(*]:EP  
} ; n< ud> JIb  
} ; P#_sg0oJF  
md q;R*`  
wmTq` XH)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "v`   
#ssN027  
template < typename Func, typename aPicker > VH(S=G5Yb  
class binder_1 LNa$ X5`  
  { .9"Y_/0   
Func fn; ]6{*^4kX  
aPicker pk; (vB<%l.&  
public : >zhO7,=,  
Z0*ljT5|  
template < typename T > ~,BIf+ \XF  
  struct result_1 Uv?|G%cD-  
  { KLL;e/Gf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e+j)~RBnu3  
} ; vk?skN@  
#~=hn8  
template < typename T1, typename T2 > q-`RI*1]  
  struct result_2 \igmv]G%  
  { rS?pWTg"8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^kgBa27  
} ; 2l F>1vH  
:Pg}Zz<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1|?05<8  
s-RQMK}H  
template < typename T > q-rB2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {XW Z<OjG  
  { \2(SB  
  return fn(pk(t)); C:uz6i1  
} Ht-t1q  
template < typename T1, typename T2 > h@@nR(<i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (__yh^h:m  
  { |hO~X~P  
  return fn(pk(t1, t2)); RC^9HuR&  
} Kv@e I$t5  
} ; 1O!/g  
dDD<E?TjD  
&%2*Wu;  
一目了然不是么? qU,c~C=Qf  
最后实现bind "ywh9cp  
A+&xMM2Wj  
37q@rDm2  
template < typename Func, typename aPicker > Cv*x2KF G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -@F fU2  
  { .,i(2^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pe_!?:vF  
} k;EPpr-{  
H Y ynMP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )g|xpb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 a|BcnYN  
20TCG0% x  
十一. phoenix KT.?Xp:z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ycJg%]F*5  
d$Y7u  
for_each(v.begin(), v.end(), &(a(W22O  
( jDRe)bo4  
do_ m))<!3  
[ Q*YYTmZ  
  cout << _1 <<   " , " H2r8,|XL  
] ==H$zmK  
.while_( -- _1), Vi]c%*k  
cout << var( " \n " ) vZ#!uU^a:  
) }Z`(aDH  
); RkuuogZ  
` r']^ ,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: oA tsUF+a  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C*I(|.i@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %vO<9fE|1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1P]de'-`j  
l+wc '= ]  
a45 ss7  
template < typename Cond, typename Actor > Hwm?#6\5  
class do_while tVqmn  
  { H<ZU#U0FZf  
Cond cd; (shK  
Actor act; DP7C?}(  
public : Ra3ukYG[  
template < typename T > ,}C8;/V  
  struct result_1 M8@_Uj  
  { 0+b 0<  
  typedef int result_type; ^+R:MBK  
} ;  uu%?K@Qq  
}t>q9bZ9z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]v5-~E!  
P` '$  
template < typename T > {$^SP7qV#>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )9P&=  
  { ); 6,H.v  
  do hN(L@0)  
    { 3AlqBXE"Z<  
  act(t); T 4|jz<iK]  
  } ~F#A Pt  
  while (cd(t)); 16@);Ot  
  return   0 ; 'H FKBp  
} =Mhg  
} ; /qxJgoa  
b Dg9P^<n  
>$ F:*lO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H/+{e,SW"  
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。 [[qwaI  
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。 u fw cF*  
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。 {TL +7kiX/  
下面就是产生这个functor的类: >IR$e=5$  
fQQ |gwVki  
ARx0zI%N  
template < typename Actor > i<u9:W  
class do_while_actor *?8RXer  
  { DuF7HTN[K  
Actor act; 3C"_$?y"  
public : F^'v{@C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (^H5EeGV{  
6s,2NeVWa  
template < typename Cond > 8U^D(jrz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /S/aUvN  
} ; +5*vABvCu  
9bEM#Hj  
6wpU6NU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e}Q>\t45  
最后,是那个do_ b5Q8pWZg,  
l^,qO3ES  
Ofm5[q=  
class do_while_invoker pb$fb  
  { q2!'==h2i  
public : kV 1vb  
template < typename Actor > -]QguZE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J"bD\%  
  { jvO3_Zt9  
  return do_while_actor < Actor > (act); ( 2zeG`  
} wA r~<  
} do_; l7Y8b`  
O!] ;_q/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bj&_IDs4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i7f%^7!  
最后来说说怎么处理break和continue M*H< n*  
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。 <N5rv3 s  
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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