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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A#;6~f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hEUS&`K  
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, ~Cc%!4f'  
;w>Dqem  
KZrg4TEVi  
011 N  
  class filler x-27rGN  
  { )aSj!X'`;  
public : RP[^1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O?\UPNb:K  
} ; (zbV-4C  
{zzc/!|  
dpAj9CX(  
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: (bhMo^3/*  
5i71@?q;  
QFekj@  
oKyl2jg+,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cdd6*+E  
WxPu{N  
'O>p@BEK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P+ ejyl,  
B ]*v{?<W  
^.3(o{g  
78M%[7Cq<i  
二. 战前分析 A-"2sp*t  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PmjN!/  
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 +az=EF  
<TN+-)H6  
d23;c )'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n[[2<s*YJ  
  /* --------------------------------------------- */  9}-;OJe  
vector < int *> vp( 10 ); Sb QM!Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >o/+z18x  
/* --------------------------------------------- */ ZNfQM&<d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K&"ZZFd_  
/* --------------------------------------------- */ TmviYP gb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ] 6Y6q])Z  
  /* --------------------------------------------- */ DXF>#2E^+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N1D{ %  
/* --------------------------------------------- */ >DM^/EAG{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $I0&I[_LzK  
oaac.7.fV  
"!S7D >2y#  
Wf!u?nH.5  
看了之后,我们可以思考一些问题: R6cd;| fan  
1._1, _2是什么? to9X2^  
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。 F_I.=zQr  
2._1 = 1是在做什么? N({0"7  
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。 qtR/K=^i  
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。 PenkqDc}  
j{$2.W$  
QnJd}(yN  
三. 动工 fK/|0@B8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o? LJ,Z  
`RlMfd  
aG&t gD{  
mI> =S  
template < typename T > 1xTNrLW  
class assignment )+ (GE  
  { 1j_ 6Sw(  
T value; )NLjv=ql  
public : u>\u}c  
assignment( const T & v) : value(v) {} d_1uv_P  
template < typename T2 > [QDM_n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `E2RW{$A  
} ; RW`+F|UbE  
 9dCf@5]  
b"JX6efnN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2cQG2N2*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $!goM~pZ  
s}lp^Uh=  
Ba}<X;B}  
K+<F, P  
  class holder !g[UFw  
  { F\2<q$Zn+  
public : *v#Z/RrrA  
template < typename T > =))VxuoN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?_`X8Ok  
  { jaL#  
  return assignment < T > (t); :h8-y&;  
} Yn5a4  
} ; ja&S^B^@  
pGcijD  
|>/m{L[  
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: 24I\smO  
=rN_8&  
  static holder _1; 3S"kw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 , Y^GQ`~#  
Ksff]##H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Z0Y8y8)  
而不用手动写一个函数对象。 xM:9XhH1  
H~; s$!lG  
avb'dx*q>  
| Zj=E$  
四. 问题分析 /s Bs eI  
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。 7|DPevrk  
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。 LMaY}m>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JIXZI\Fk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `s8!zy+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ldWrv7. P  
{JtfEna  
五. 问题1:一致性 @ r/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?| -eFq^KP2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /DX6Hkkj%  
7g.3)1  
struct holder e=Q{CsP  
  { Q\ pI\]p:  
  // o)+Uyl   
  template < typename T > :+Tvq,/"  
T &   operator ()( const T & r) const >JHQA1mX  
  { s:*" b'  
  return (T & )r; Lnc>O'<5P9  
} bE1@RL  
} ; evlz R/  
78kT}kgW  
这样的话assignment也必须相应改动: g]9A?#GyE  
pwmH(94$0  
template < typename Left, typename Right > bG/[mZpRT  
class assignment tr<0NV62>  
  { S?u@3PyJm  
Left l; )KKmV6>b  
Right r; {Z1^/F v3  
public : O"emse}Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sEx`9_oZ  
template < typename T2 > a H *5(E]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HG&rE3@  
} ; `|e3OCU  
j'q Iq;y  
同时,holder的operator=也需要改动: :ywm4)  
)BmO[AiOM  
template < typename T > 1{?5/F \ +  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bn5$TiTcl  
  { p]x9hZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); en-HX3'  
} "U*6?]f  
5?-@}PL!Y  
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。 z<,-:=BC"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,_I#+XiXY  
*d&+? !  
return l(rhs) = r; ?K= X[  
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。 aS&,$sR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,Kwtp)EX  
jn+BH3e  
template < typename Tp > &'oZ]}^ 0  
class constant_t b>f{o_  
  { x?RYt4S  
  const Tp t; oE&#Tl?Vt  
public : +K7oyZg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /Gvd5  
template < typename T > !EB[Lut m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d< b,].  
  { 8"C[sRhz  
  return t; fm$)?E_Rp  
} @q+X:K5b  
} ; -p[!C I  
`R,g_{M j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;lc/FV[/  
下面就可以修改holder的operator=了 OtZc;c  
><H*T{ Pg  
template < typename T > Q8^g WBc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ms14]M[\  
  { `,$PRN"]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cCO2w2A[*  
} z65Q"A  
]B3f$;W  
同时也要修改assignment的operator() 9;R'Xo=y  
vY!'@W  
template < typename T2 > a}[ 1*_G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J3c8WS{:  
现在代码看起来就很一致了。 NM4b]>   
CZw]@2/JuQ  
六. 问题2:链式操作 lB*HL C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #b94S?dq  
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。  |: ,i  
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。 ZiaHLpk  
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。 f]48>LRE8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d'k99(vy  
5aJd:36I  
template < typename T > AI#.G7'O  
struct result_1 D]+]Br8  
  { <3!Q Xc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2k M;7:  
} ; %![3?|8~  
bDjm:G  
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: RiiwsnjC  
 ,$(a,`s)  
template < typename T > R3hyz~\x&  
struct   ref uUJH^pW  
  { ;}}k*< Z  
typedef T & reference; 7& 'p"hF  
} ; CkR 95*  
template < typename T > _*fOn@Vwo  
struct   ref < T &> Q/`W[Et  
  { Hv-f :P O  
typedef T & reference; Td 5yRN! ?  
} ; [Zne19/  
jJyS^*.X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (O"-6`w[  
S#*aB2ZS  
template < typename T > *AJYSa,z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7x#."6>Dy  
  { WB5M ![  
  return l(t) = r(t); C_;A~iI7  
} QC6:ZxP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tL]T_]z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !OV+=Rwdx  
Igh=Z %  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 L~E|c/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =w ! 6un  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yq12"Rs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N#GMvU#R  
最后的布局是: /kAbGjp0  
                Add /" @cv{  
              /   \ H1r8n$h  
            Divide   5 S,f:nLT  
            /   \ Y2$xlqQd"  
          _1     3 "'~&D/7  
似乎一切都解决了?不。 LAY~hF"  
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。 |O{kv}Y Z  
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。 +LF`ZXe8l  
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: 6 -BC/  
4 {+47=n  
template < typename Right > cUr5x8<W).  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kL"Y>@H  
Right & rt) const HL%|DCo  
  { 2%vG7o,#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t'[`"pp=  
} S]?I7_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R|[gEavFl  
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。 {R?VB!dR  
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。 )i<Qg.@MX  
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。 w d6+,B  
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。 byPqPSY  
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? \: R Akf<  
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: _8e0vi!~2  
BK1I_/_!  
template < class Action > {bNVNG^  
class picker : public Action {J-Ojw|Y b  
  { ^bECX<,H  
public : |y4j:`@.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A'n{K#  
  // all the operator overloaded _|7bpt9  
} ; o,'Fz?[T%  
NXOcsdcZu  
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。 yC7lR#N8j0  
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: $pauPEe  
B?9"Ztb  
template < typename Right > Z  GrDa  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JhvT+"~  
  { >3&9Wbv>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1cD  
} 4xgfm.9I^  
;&XC*R+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T3PwM2em_`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V0xO:7G^  
F!P,%Jm I<  
template < typename T >   struct picker_maker t(UdV  
  { d'[q2y?6N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =d/$B!t{  
} ; ;<#=|eD2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (?ZS 9&y}  
  { 7#C3E$gn?  
typedef picker < T > result; mp8Zb&Ggb  
} ; V^_U=Ed@M  
zA| )9Dq  
下面总的结构就有了: IGo+O*dMw  
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。 1V-sibE  
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。 Dlz1"|SF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 czH# ~  
至此链式操作完美实现。 Y)7\h:LIg  
?L6wky{  
oG c9 6B%  
七. 问题3 `o21f{1]X&  
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。 dg&GMo  
G)&!f)6  
template < typename T1, typename T2 > 0@RVM|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3e1%G#fu  
  { MJU*Sq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N'Vj& DWC  
} DuIgFp  
)NO ,G  
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: -`5L;cxwk4  
VP*B<u  
template < typename T1, typename T2 > I>lblI$7  
struct result_2 O$X^Ea7~  
  { ,_ @) IN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ld#YXJ;P.k  
} ; "g5MltH  
E5Lq-   
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? r|y\FL  
这个差事就留给了holder自己。 q><wzCnRu~  
    \vE-;,  
vd/BO  
template < int Order > u]P9ip"Z  
class holder; $H6ngL  
template <> [?da BXS  
class holder < 1 > /q!_f!<q4x  
  { 7e{w,.ny!  
public : o+\?E.%%g  
template < typename T > s yb$%  
  struct result_1 f Qw|SW  
  { - @KT#  
  typedef T & result; 3>^B%qg6  
} ; YLV$#a3  
template < typename T1, typename T2 > Xg}~\|n  
  struct result_2 @VsK7Eo  
  { w!Z,3Yc)  
  typedef T1 & result; l%`~aVGJ  
} ; jQ(%LYX$  
template < typename T > d"+ _`d=`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , - _ReL  
  { prxmDI   
  return (T & )r; O^R ^Aw  
} ?!bWUVC)_  
template < typename T1, typename T2 > Z3iX^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /jOug>s  
  { S_Vquw(+  
  return (T1 & )r1; >*}m .'u  
} y{nX 6  
} ; O[ ^zQA  
ML X: S?  
template <> ";59,\6  
class holder < 2 > yF^)H{yx  
  { );^{;fLy%  
public : vpk~,D07yR  
template < typename T > &MP8.( u `  
  struct result_1 ' @j8tK  
  { ;] #Q!  
  typedef T & result; uC1v^!D  
} ; 4$v08z Z  
template < typename T1, typename T2 > x 0L,$Ol  
  struct result_2 R=HcSRTkA  
  { YZp]vlm~  
  typedef T2 & result; 3a,7lTUuB  
} ; U,$^| Iz  
template < typename T > ;p)fW/<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _NM=9cWd  
  { T<ekDhlr  
  return (T & )r; D5 ^WiQ<  
} -Cf< #'x_  
template < typename T1, typename T2 > U^$l$"~"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xdc>Z\0V  
  { skfFj&_T  
  return (T2 & )r2; l@%7] 0!T  
} *:V"C\`^n  
} ; L+" 5g@  
9=;ETLL "  
9Dy/-%Ut9  
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> >。 `LCxxpHi|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !8>tT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =nN&8vRH  
9#niMv9  
return l(i, j) = r(i, j); GvT'v0&+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qnR{'d  
cwA+?:Ry}  
  return ( int & )i; BM]sW:-v  
  return ( int & )j; 'm+)n08[  
最后执行i = j; c1p*}T  
可见,参数被正确的选择了。 p)=Fi}#D\  
kVe_2oQ_>  
"5R8Zl+  
?I.<mdhN#t  
n~k9Z^ $  
八. 中期总结 O486:tF  
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: D +vHl}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CzZm C]5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X6]eQ PN2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S_B;m1  
!jxz2Q  
-?WhJ.U  
T!N,1"r  
Ni[2 p  
} .cP  
九. 简化 +9mnxU>  
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。 v='h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !fcr3x|Y~M  
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: :jq   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2*K _RMr~  
  +-*/&|^等 +;Jb)8  
2. 返回引用。 ^w XXx=Xf  
  =,各种复合赋值等 ,#42ebGHR  
3. 返回固定类型。 rSVU|O3m;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "7pd(p *C  
4. 原样返回。 NQ@."8  
  operator, zl j%v/9  
5. 返回解引用的类型。 \P_1@sH=  
  operator*(单目) J!o[/`4ib  
6. 返回地址。 .)>DFGb>H  
  operator&(单目) &Q[Y&vNn  
7. 下表访问返回类型。 $b/oiy!=|3  
  operator[] W|@/<K$V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (:>: tcE  
  operator<<和operator>> )0P>o]fWI  
d aIt `}s  
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。 ttPa[h{!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $gN1&K  
]3C&l+m$ot  
template < typename Left > <[2]p\rj  
struct value_return sW B;?7P  
  { zR_#c3o  
template < typename T > uJ4RjLM`  
  struct result_1 |:s 4#3  
  { "|S \J5-%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5Y 4W:S  
} ; ?3"bu$@8  
\ qc 8;"@  
template < typename T1, typename T2 > dIG(7 ~  
  struct result_2 I#D{6%~  
  { is%qG?,P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dQR2!yHEq  
} ; DT_HG|  
} ; N?H;fK4v  
UDHk@M  
+!6C^G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cjf}yn  
#_}lF<k  
下面我们来剥离functor中的operator() W;coi4   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9N|O*h1;u  
^.F@yo2}  
return l(t) op r(t) ur-&- G^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +d6/*}ht  
return op l(t) B&_62`  
return op l(t1, t2) &E$jAqc  
return l(t) op IBY3QG  
return l(t1, t2) op L=Q- r[  
return l(t)[r(t)] >De\2gbJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h[%`'(  
^9o;=!D!9  
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: x2.G1  
单目: return f(l(t), r(t)); KUVsCmiT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @c{=:kg5  
双目: return f(l(t)); '8~7Ru\KyX  
return f(l(t1, t2)); 8w~I(2S:#  
下面就是f的实现,以operator/为例 2i#wJ8vrF  
dRyK'Xr  
struct meta_divide OC9_EP\"  
  { _d&zHlc_  
template < typename T1, typename T2 > WS@b3zzN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nbMnqkNb  
  { ?@l9T)fF  
  return t1 / t2; zv!%u=49  
} vV-ATIf ^  
} ;  Z $Ynar  
h{S';/=8  
这个工作可以让宏来做: ZPn`.Qc  
=L9sb!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e~c;wP~cO  
template < typename T1, typename T2 > \ [kgT"?w=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3Ec5:Caz  
以后可以直接用 4s~Y qP{K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s2iR  }<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ot(U_rJCi  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3'O+  
49~5U+x;  
p-UACMN& c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?UoA'~=  
LC K   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *nluK  
class unary_op : public Rettype T.GY  
  { tQbDP!,A*=  
    Left l; =- ~82%  
public : :S0r)CNP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xaX3<V@S  
lz EF^6I  
template < typename T > *Eu ca~%=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g}@_ @  
      { Z_D8}$!  
      return FuncType::execute(l(t)); GptJQ=pV  
    } 1j# ~:=I  
,(}7 ST  
    template < typename T1, typename T2 > @a)@1:=Rm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "X g@X5BG  
      { _+N*4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gfw,S;  
    } Z$kff-Y4  
} ; `+1+0?9  
9kuL1tcY  
s\1h=V)!H  
同样还可以申明一个binary_op K_bF)6"  
LpeQx\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I1BVqIt1i  
class binary_op : public Rettype FF6[qSV  
  { SfyZ,0  
    Left l; )\l}i%L:  
Right r; 'W3>lAPx!  
public : ~tn*y4uK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uDay||7^g  
! pR&&uG  
template < typename T > {*ATY+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UGj!I  
      { nZ>qM]">u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;U<;R  
    } D'ZR>@w@  
eZIqyw  
    template < typename T1, typename T2 > M9HM:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AIR,XlD  
      { n'9Wl'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MzL^u8  
    } EeG7 %S 5(  
} ; 6!bVPIyYO  
x5YW6R.<t  
tq H7M0Ry  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6x)7=_:0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?>cx; "xF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >N62t9Ll[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c [sydl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9u^PM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &YGd!Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 So{/V%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^[,Q2MHCT(  
下面是修改过的unary_op Q [kbEhv;  
@)1>ba  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wf/r@/ q  
class unary_op Bha#=>4FU  
  { z0+LD  
Left l; zsFzF`[k  
  ayfR{RYi  
public : ukpbx;O:hc  
n^B9Mh @  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q@?8-  
g>-pC a  
template < typename T > `ltc)$  
  struct result_1 ^ gMoW  
  { Yz]c'M@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SK [1h3d  
} ; DXBc 7J  
p.6C.2q~s]  
template < typename T1, typename T2 > =!)Ye:\Q  
  struct result_2 |a4cER.'2^  
  { h?R{5?RxK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H xs'VK*  
} ; ~k\Dde  
Su?e\7aj  
template < typename T1, typename T2 > U{i xok  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ${m;x:'  
  { lC/1,Z/M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #(swVo:+E  
} )Tjh  
7irpD7P>  
template < typename T > N8x[8Rp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Ej$o@PH  
  { _D~l2M  
  return OpClass::execute(lt(t)); "| Oj!&0  
} [NE|ZL~  
94^)Ar~O  
} ; )U12Rshl  
$B%wK`J  
m%zo? e  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L$L/5/  
好啦,现在才真正完美了。 A0hKzj  
现在在picker里面就可以这么添加了: ! Gob `# r  
Vu.VH([b]Q  
template < typename Right > fi%)520  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |w5m2Z  
  { F>Pr`T?>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (4o<U%3kGq  
} u7&q(Z&&O  
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。 YRg"{[+#]k  
:eIi^K z[  
Hg&.U;n  
/H4Z.|@  
Zd5Jz+f  
十. bind "C0?s7Y  
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。 [Ef6@  
先来分析一下一段例子 e5RF6roxO  
u9nJ;:  
:@uIEvD?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6am g*=]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :FTx#cZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p{ Xde   
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。 IR2=dQS  
我们来写个简单的。 M"Dv -#f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uMx6:   
对于函数对象类的版本: {N3&JL5\"E  
nw4 I<Q  
template < typename Func > |v:oLgUdH  
struct functor_trait lArKfs/   
  { Gv[s86AP,  
typedef typename Func::result_type result_type; GO?hB4 9T  
} ; kmUL^vF  
对于无参数函数的版本: cX!C/`ew>  
+GJPj(S  
template < typename Ret > u,V_j|(e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h1t~hrq  
  { {J1iheuS}  
typedef Ret result_type; Y-UXr8  
} ; 7nm'v'\u+V  
对于单参数函数的版本: NbC2N)L4  
h;@c%Vm  
template < typename Ret, typename V1 > q<j9l'dHG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;j.-6#n  
  { ZNVrja*  
typedef Ret result_type; a^={X<K|/  
} ; I8a3:)  
对于双参数函数的版本: jDb"|l  
HfZ^ED"}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "OwK-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nY7gST  
  { )=#e*1!b  
typedef Ret result_type; X%)~i[_DV  
} ; Gx %=&O  
等等。。。 GE`1j'^-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eF]8Ar1  
HKr}"`I.  
template < typename Func > [UXN= 76N  
struct func_return #i .,+Q  
  { m.p $f$A_  
template < typename T > (i L*1f   
  struct result_1 :hT.L3n,  
  { YA@MLZm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -%5#0Ogh M  
} ; ,f{w@Er  
Th$Z9+()  
template < typename T1, typename T2 > LPBa!fq  
  struct result_2 y>.t[*zT  
  { Q-<Qm?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gyMHC{l/B  
} ; d!w3LwZ  
} ; lP*n%Pn)  
WQ 2{`'z  
(BFwE@1"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O!%T<2i3  
 od{\z  
template < typename Func, typename aPicker > `3 i<jZMG  
class binder_1 d|oO2yzWv  
  { 3:MJKS02OD  
Func fn; E_En"r)y  
aPicker pk; g0bYO!gC r  
public : 6F!B*lr  
(ix.  
template < typename T > jQzl!f1c3  
  struct result_1 zPND $3&'  
  { C+uW]]~I)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #gqh0 2 7  
} ; }04mJY[  
I-Z|FKh_C  
template < typename T1, typename T2 > `:Gzjngc  
  struct result_2 MW6z&+Z  
  { |mE;HvQF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C6[W/,eS  
} ; =V]0G,,\  
^t5My[R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V0v,s^\H  
6_4 B!  
template < typename T > F'b%D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q8%_q"C  
  { \$ipnQv  
  return fn(pk(t)); _ Lb"yug  
} ?' .AeoE-  
template < typename T1, typename T2 > Cl`i|cF\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X0u,QSt' O  
  { 29,ET}~  
  return fn(pk(t1, t2)); 3}<U'%sd  
} 3y6\0|{1  
} ; R ,qQC<  
HKXC=^}x'  
u*G<?  
一目了然不是么? #dj?^n g  
最后实现bind B6Kl_~gT  
9Q%lS  
|MFAP!rycS  
template < typename Func, typename aPicker > b/'c h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +Cw_qS"=  
  { WHY/x /$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^;RK-)  
} tO 8\} u4c  
G n]qh(N>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JP5e=Z<  
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。 mkn1LzE|F  
rk W7;!  
十一. phoenix 3T)rJEN A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H\R a*EO~j  
a)JXxst  
for_each(v.begin(), v.end(), MqnUym  
( qT@h/Y  
do_ v 49o$s4J  
[ cjEqN8  
  cout << _1 <<   " , " sQa;l]O:NC  
] ^m w]u"5\  
.while_( -- _1), xmv %O&0^}  
cout << var( " \n " ) Ai < beUS  
) ^-_*@e*JE  
); `FMo; ,j  
F3}MM dX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5l6/5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ST*h{:u&A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W%!(kN&d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q H}8TC  
Jj-\Eb?  
2tq2   
template < typename Cond, typename Actor > + Q-b}  
class do_while :<qe2Z5k  
  { r<UVO$N  
Cond cd; V)^Xz8H_  
Actor act; i.Rl&t  
public : }%_|k^t  
template < typename T > f$o^Xu  
  struct result_1 0^ODJ7  
  { 7ftn gBv?  
  typedef int result_type;  )d2Z g  
} ; .EKlw##  
}>xwiSF?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]@&X*~c^Z  
(9]Uuvfp6"  
template < typename T > d&#_t@%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D\Ak-$kJ^  
  { [3m\~JtS  
  do #fuUAbU0X  
    { ,{_i{WV  
  act(t); *)Rm X$v3  
  } jrib"Bh3,  
  while (cd(t)); hd)Jq'MCS  
  return   0 ; X0.H(p#s  
} Xh@K89`uX  
} ; rnIj pc F  
V:n0BlZ,B  
7Jn%XxHq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rqamBm 5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t+?Bb7p,H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b"I#\;Ym  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .|,LBc!  
下面就是产生这个functor的类: \*$^}8  
r[L.TX3Ah=  
:U?g']`Z##  
template < typename Actor > LqWiw24#  
class do_while_actor C>Ik ;  
  { ?qjdmB|w  
Actor act; 7[m+r:y  
public : HMq}){=S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t!?`2Z5  
'LYDJ~  
template < typename Cond > J n.7W5v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uN%Cc12  
} ; S@qPf0dL<  
- nb U5o  
b<a3Ue%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KXPCkNIN!  
最后,是那个do_ 5{! fa  
w~]2c{\Qz  
ZdW+=;/#  
class do_while_invoker k \OZ'dS  
  { yhH2b:nY(9  
public : 5Q10Ohh  
template < typename Actor > a ,mgM&yD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;j0.#P:a  
  { $xu2ZBK  
  return do_while_actor < Actor > (act); [MeivrJ+  
}  ^*P?gG  
} do_; Y9abRr K  
[<B,6nAl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2zj` H9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yCjc5d|tT  
最后来说说怎么处理break和continue uI,*&bP  
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。 3U6QYD55]]  
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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