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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?F AsV&y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S &s7]  
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, ;L(W'+  
?7^('  
.N_0rPO,Kw  
*S~. KW[  
  class filler jt Q2vJ-  
  { |A'8'z&q  
public : ygT,I+7\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} saYn\o"m  
} ; ]3Mm"7`  
F~<$E*&h@  
I"Y?vj9]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A}[Lk#|n  
/T*{Mo{B  
vC+mC4~/(  
RI-whA8+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o$Hc5W([Z  
DHm$gk  
v)rN] b]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \/{qE hP  
S.M< (  
jZ.+b j >  
+ ZGOv,l  
二. 战前分析 NE3G!qxL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +.[#C5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gy~M]u{  
:n>:*e@w%  
r\_aux^z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'VR5>r  
  /* --------------------------------------------- */ l.b  
vector < int *> vp( 10 ); .r]n<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .hZ =8y9  
/* --------------------------------------------- */ =a7m^e7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aLhTaB-va  
/* --------------------------------------------- */ o3}12i S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `| R8WM  
  /* --------------------------------------------- */ *1%=?:$(r6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P),%S9jP;  
/* --------------------------------------------- */ NL2n\%n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zw"6-h4  
M,y='*\M  
]FQ4v.7  
E2%7v  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9-pd{Z~l  
1._1, _2是什么? pmHd1 Wub  
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。 QIo|t!7F  
2._1 = 1是在做什么? 7Zr jU {  
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。 <%) :'0q&  
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。 u%v^(9z  
s7df<dBC  
h'T\gF E%  
三. 动工 UDuKG\_J<y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WDgp(Av!  
nE::9Yh8z  
 '6 w|z^  
zCPjuS/~ Q  
template < typename T > 1NJ*EzJ~?  
class assignment Ya\G/R  
  {  0fNWI  
T value; KGK8;Q,O  
public : _H:SoJ'  
assignment( const T & v) : value(v) {} Na3tK}x  
template < typename T2 > xp><7{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?55('+{l  
} ; PS \QbA  
EA?:GtH  
qWQJ>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xZ4\.K\f]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >+1^XeeS  
c WK@O>  
\U~ggg0h  
VO++(G)  
  class holder zA-?x1th&  
  { }qb z&%R  
public : s?OGB}  
template < typename T > F"B!r-J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?Vt$  
  { r+$ 0u~^  
  return assignment < T > (t); etGquW.  
} ?V*>4A  
} ; MV=.(Zs  
5dYIL`  
& +%CC  
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: Z<ke!H  
oJXZ}>>iT  
  static holder _1; tDIzn`$ z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [iL2c=_  
jY ^ndr0;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nnv&~ D>  
而不用手动写一个函数对象。 P+"#xH  
_k6N(c2Nd  
/D)@y548~~  
/<|J\G21  
四. 问题分析 mc9$"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <-FZ-asem  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kC LeHH|K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j|+B|   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r("7 X2f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Wy4v~]xd%  
~zYp(#0op  
五. 问题1:一致性 'HOcK8}b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E*RP8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hkW"D<i i-  
T 0^U ]C  
struct holder U0)(k}Q)  
  { Qy4AuMU2  
  // Z/Mp=273  
  template < typename T > Za=<euc7  
T &   operator ()( const T & r) const :Z1_;`>CT  
  { yd>kJk^~/  
  return (T & )r; Z\dILt:#z  
} lzm9ClkfH  
} ; b\^Sz{  
)OjbmU!7  
这样的话assignment也必须相应改动: UDp"+nS  
K8e>sU.  
template < typename Left, typename Right > |wK)(s  
class assignment cH2 nG:H  
  { TR ]lP<m  
Left l; {9C(\i +  
Right r; v SWqOv$  
public : {/B) YR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s'LG3YV-<  
template < typename T2 > R`s /^0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )NyGV!Zuu  
} ; lG jdDqi  
$,6=.YuY  
同时,holder的operator=也需要改动: 6 t A?<S  
QW~o+N~~  
template < typename T > N#ex2c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EH4WR/x  
  { :_^9.`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %J+$p\c  
} "gK2!N|#  
sy>Pn  
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。 q$EVd9aN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q8[Nr3.  
xES+m/?KlZ  
return l(rhs) = r; 6EPC$*Xp!  
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。 drb_GT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7a@V2cr@  
eeL%Yp3+  
template < typename Tp > ~r>WnI:vg  
class constant_t gb@!Co3  
  { IP{Cj=  
  const Tp t; Bv9;q3]z-  
public : -B`;Sx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;>Z#1~8  
template < typename T > >n` OLHg;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [a+?z6qI\}  
  { j- A S {w  
  return t; b*p,s9k7  
} av`b8cGg  
} ; zb;2xTH+  
;q$<]X_S)}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6] <?+#uQ  
下面就可以修改holder的operator=了 J'B;  
I s8|  
template < typename T > \&e+f#!u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HkrNh>^=  
  { M{nz~W80  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UejG$JyHP  
} B]]M?pS  
6j` waK  
同时也要修改assignment的operator() MJ92S(  
4@8i,q>  
template < typename T2 > `w~ 9/sty  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -3w? y  
现在代码看起来就很一致了。 AY! zXJ_$  
?BWWb   
六. 问题2:链式操作 3QXGbu}:h!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KTf!Pf?g  
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。 2etlR  
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。 7:1Hgj(  
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。 ?m~x%[Vn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *b.>pY?2|  
ShSh/0   
template < typename T > x,p|n  
struct result_1 | sQ5`lV?  
  {  OSSMIPr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +}^} <|W6  
} ; _IgG8)k;  
"%}PVO!  
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: I7[+:?2  
e?f[t*td  
template < typename T > *b7v)d#  
struct   ref hcN$p2-  
  { _L: /2  
typedef T & reference; *$hO C%(  
} ; - iJ[9O  
template < typename T > xQmk2S` y  
struct   ref < T &> Kvk;D ]$  
  { if `/LJsa  
typedef T & reference; :$9 4y{  
} ; }4bwLO  
bk>M4l61  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G1P m!CM=  
k@wT,?kD  
template < typename T > 9Y/c<gbY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <'gCIIa2  
  { sL!6-[N  
  return l(t) = r(t); xE0+3@_>>  
} _$, .NK,6  
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。 G=b`w;oL:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !\"C<*5  
!CsoTW9C:  
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 SJy?^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &Nec(q<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QDgOprha  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _`;6'}]s  
最后的布局是: QY{f=  
                Add b[u_r,b  
              /   \ ,:,c kul  
            Divide   5 9OTw6  
            /   \  0J_Np  
          _1     3 40:YJ_n  
似乎一切都解决了?不。 Q)Ppx7)  
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。 NIYAcLa@n8  
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。 ^K;,,s;0  
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: 9MGA#a  
73]%^kx=  
template < typename Right > {yfG_J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S:t7U %  
Right & rt) const p R~PB  
  { jo"[$%0`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]")i~-|R  
} vKI,|UD&-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "+7~C6[s  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i5)trSM|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m =opY~&h  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %K/rPhU  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Bp4QHv9xqL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? KH@M & >=^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0"<g g5  
n#x{~oQc  
template < class Action > 3[8'pQ!&  
class picker : public Action <xc"y|7X  
  { q WP1i7]=/  
public : fTH?t_e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [#)$BXG~y  
  // all the operator overloaded N"2@y aN  
} ; 8LkC/  
.11iulQ  
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。 m_St"`6 .  
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: < 27e7H*6  
7dW9i7Aj  
template < typename Right > (s"_NUj6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dnN"  
  { JQ.ZAhv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nYE_WXY3V  
} qk:F6kL\`  
43 |zjE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Oj<2_u  
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。 Ujw ^j  
Gb8LW,$IT-  
template < typename T >   struct picker_maker q A G0t{K  
  { 4;j #7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;E##bdSCA  
} ; wd1*wt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fV;&Ag*ZiV  
  { ;2bG-v'4vO  
typedef picker < T > result; eo,m ^&  
} ; ,ZH)[P)5P  
ef|Y2<P  
下面总的结构就有了: W_M]fjL.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 EJL45R>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iVmf/N@A|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f2yc]I<lr~  
至此链式操作完美实现。 b7"pm)6  
SHh g&~B  
A #ZaXu/:X  
七. 问题3 *d(wO l5[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )Hw;{5p@  
[q_Yf!(m-  
template < typename T1, typename T2 > ~6@~fhu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const auS$B %  
  { AbfLV942  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Url8Z\;aM  
} Te5_T&1Z  
GO`X KE  
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: #%+IU  
g ,Q!F  
template < typename T1, typename T2 > {Y\hr+A  
struct result_2 ,`H=%#  
  { 'jmcS0f -  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dJCu`34Y'|  
} ; t}TtWI  
M*0&3Y Z  
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? J }JT%S W  
这个差事就留给了holder自己。 1R,n[`}h  
    ty/jTo}  
\r<&7x#j  
template < int Order > ] niWRl  
class holder; nA+[[(6  
template <> S: /ShT  
class holder < 1 > l*%?C*  
  { |=GRPvvi  
public : pY-iz M L  
template < typename T > |nocz]yU$  
  struct result_1 E<~/AReo  
  { a}e7Q<cGj  
  typedef T & result; )[zyvU. J3  
} ; )5]z[sE  
template < typename T1, typename T2 > orTTjV]_m  
  struct result_2 -6)ywq^{z  
  { YM#XV*P0 q  
  typedef T1 & result; xcoYo  
} ; y )/d-  
template < typename T > u4Vc:n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \ fwf\&  
  { )\^%w9h  
  return (T & )r; l;?.YtMg  
} M: `FZ}&L  
template < typename T1, typename T2 > 0&EX -DbV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TcRnjsY$  
  { L{(r@Vu  
  return (T1 & )r1; 7N'F]x  
} b6]M}ixK  
} ; Z$[A.gD4  
BH*vsxe  
template <> *TMg.  
class holder < 2 > {\0R[+d  
  { /:%^Vh3XF  
public : q^12Rj;H  
template < typename T > q2,@>#  
  struct result_1 v~@Y_ `l  
  { >A1Yn]k  
  typedef T & result; Y&gfe8%5N  
} ; =OjzBiHR  
template < typename T1, typename T2 > /=Xen mmS  
  struct result_2 +mxsjcq0  
  { 6W#+U<  
  typedef T2 & result; /$q;-/DnTZ  
} ; YQ?|Vb U  
template < typename T > gg8T],s1!a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hefV0)4K  
  { _X@:- _  
  return (T & )r; MjG .Ili$m  
} !!` zz  
template < typename T1, typename T2 > 2$3BluK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mzb_o2^(  
  { O;,k~  
  return (T2 & )r2; JWxPH5L  
} 2TAy'BB;)  
} ; 8q0f#/`v  
I>P</TE7  
&[3!Lk`.0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 EA8(_}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ye )(9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mexI }  
h]'fX  
return l(i, j) = r(i, j); v4Nb/Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dxASU|Yo9  
TyK; q{  
  return ( int & )i; ~I'Z=Wo  
  return ( int & )j; *X<De  
最后执行i = j; jCa{WV:K}  
可见,参数被正确的选择了。 }hBv?B2/1  
0+S:2i/G  
VK|!aqA{b  
T;FzKfT|  
(@&|  
八. 中期总结 wvq<5gy}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _Juhl^LM;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6XX5K@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +_`F@^R_   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Th!S?{v   
=jG3wf*  
|E?%Cj^W  
,2?C^gxt  
}  g  
}B]FHpi  
九. 简化 pXQ&2s$  
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。 ^Jkj/n'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -D V;{8U4  
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: 3^`bf=R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zZE?G:isR  
  +-*/&|^等 -R\}Q"  
2. 返回引用。 )s^XVs.-  
  =,各种复合赋值等 L\"=H4r  
3. 返回固定类型。 s5z@`M5'm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :;|x'[JoE?  
4. 原样返回。 a~{St v  
  operator, 7,O^c +  
5. 返回解引用的类型。 oVsl,V  
  operator*(单目) $[]=6.s  
6. 返回地址。 QeQbO  
  operator&(单目) X5<L  
7. 下表访问返回类型。 bqLv81V  
  operator[] :m+:%keK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W``e6RX-  
  operator<<和operator>> &V2G <gm0  
Z1OcGRN!  
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。 gr-%9=Uq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |]B]0J#_  
$~9U-B\  
template < typename Left > ( NiuAy  
struct value_return oYqC"g&4Z  
  { m<076O4|`  
template < typename T > hA~}6Qn  
  struct result_1 .t}nznh  
  { UbuxD})  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wicg8[T=B  
} ; }M9'N%PU  
=+"XV8Fi,  
template < typename T1, typename T2 > ](0A/,#q6  
  struct result_2 "/\:Fdc^  
  { g6*}& .&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hpw;w}m  
} ; Gge"`AT  
} ; Uz62!)  
$[1 M2>[  
,Qh4=+jwqn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2 na8G  
H?B.Hp|  
下面我们来剥离functor中的operator() JE?XZp@V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h knobk  
FEP\5d>  
return l(t) op r(t) N.2rF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O0Z'vbFG  
return op l(t) + 6}FUi!"e  
return op l(t1, t2) */S ,CV  
return l(t) op Yhx~5p  
return l(t1, t2) op MQ,2v. vZ.  
return l(t)[r(t)] Sa@Xh,y Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZERd#7@m+  
%Ajf|Go0/G  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p~e6ah?1  
单目: return f(l(t), r(t)); Nls|R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); > h:~*g  
双目: return f(l(t)); 4b<:67 %  
return f(l(t1, t2)); b0&dpMgh:  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?}Mv5SO  
f< '~K  
struct meta_divide :{Y,Nsa  
  { KT|$vw2b  
template < typename T1, typename T2 > cq!> B{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D #A9  
  { T8RQM1D_s  
  return t1 / t2; 9^}GUJy?  
} GEvif4  
} ; +^"|FtKhE  
VWNmqeP  
这个工作可以让宏来做: E@N_~1  
LAvAjvRc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yC _X@o-n  
template < typename T1, typename T2 > \ Fs=nAn#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IYj-cm  
以后可以直接用 [` i;gx[^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jbg@CA*=C  
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 -MU^%t;-  
(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。。。) vu*08<M~i|  
SWmdU]  
`@:^(sMo  
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 4+uAd"  
E]e6a^J#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bZKK' d$I  
class unary_op : public Rettype \dCdyl6V  
  { $QY(7Z"  
    Left l; g,q&A$Wi  
public : a(<nk5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z?K+LTf8  
RLIugz{IH  
template < typename T > d:j$!@o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i .'f<z$<  
      { sNNt0q(  
      return FuncType::execute(l(t)); O c" 2|X  
    } gfp#G,/B  
L1J"_.=P  
    template < typename T1, typename T2 > i,V~5dE[I<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / AW]12_  
      { 19lx;^b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jgC/  
    } J M`uIVnNA  
} ; uL1-@D,  
D!y Cnq=8  
]~|zY5i!  
同样还可以申明一个binary_op u'iOa  
/njN*rhx&Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \75%[;.  
class binary_op : public Rettype rfK%%-  
  { ~Ipl'cE  
    Left l; :,cSEST  
Right r; `4$" mO>+  
public : e0aeiG$/0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '|6j1i0x  
Yr0%ZYfN  
template < typename T > V%3K")  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nGg>lRL  
      { UZXnABg,J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gTs5xDvJ  
    } 4sG^ bZ,  
Dzp9BRS 2f  
    template < typename T1, typename T2 > 1[^2f70n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ./[t'dgC  
      { F+}MW/ra@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  ;BpuNB  
    } ;Cv x48  
} ; G<>`O;i  
fUE jl  
2!l)% F`  
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 I*'QD)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S=o Ab&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j'v2m6/  
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。 xeZ,}YP)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A]W`r}  
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。。。 ?-Oy/Y K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I]zCsT.  
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) ) |*HkdF`  
下面是修改过的unary_op QQ pe.oF  
;K`qSX;;c(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TqzkF7;k4  
class unary_op MQLa+I,S4  
  { qy.Mi{=~:  
Left l; RW%e%  
  #lF8"@)a-$  
public : s,lrw~17  
#W* 5=Cf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A LKU  
mKn:EqA  
template < typename T > yn`H}@`k  
  struct result_1 @ VVBl I  
  { v=@Z,-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \V}?K0#bt  
} ; #dU-*wmJ  
-2bu`oD `  
template < typename T1, typename T2 > uh@ZHef[l  
  struct result_2 # M%-q8  
  { O?rVa:\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P!1y@R>Ln  
} ; jsH7EhF{'  
]B\H  
template < typename T1, typename T2 > 7H9&\ur9+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "1WwSh}Z  
  { /tDwgxJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4IIe1 .{  
} T =_Hd  
Uz[#t1*  
template < typename T > 4E<iIA\x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 [w_ /X"  
  { D O#4E<]5  
  return OpClass::execute(lt(t)); \"|E8A6/  
} |3QKxS0  
A^*0{F?,)  
} ; &Z#g/Hc  
NRgNh5/  
FK{Vnj0  
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 R~PD[.\u  
好啦,现在才真正完美了。 yC(xi"!  
现在在picker里面就可以这么添加了: hZ[,.  
M9M~[[   
template < typename Right > R:fERj<s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MB%yC]w8  
  { {p=`"H>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'MVE5  
} Hj2E-RwG  
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。 s<h]2W  
:I[nA?d[&  
STtjkZ6  
sZxf.  
$!H;,Jxv  
十. bind .}=gr+<bf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s\@RJ[(<  
先来分析一下一段例子 Mj2`p#5wKh  
lhZXq!2p  
Eg$ I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GHaD32  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XOe)tz L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4"at~K` Q  
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。 Py_yIwQqg  
我们来写个简单的。 `O/1aW1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RoS&oGYqR  
对于函数对象类的版本: 0go{gUI  
Y HSdaocp  
template < typename Func > FhpS#, Y$  
struct functor_trait $pr\"!|z  
  { KP,#x$Bg  
typedef typename Func::result_type result_type; 1Tm,#o  
} ; 1wAD_PI|BH  
对于无参数函数的版本: bvzNur_  
q|r^)0W  
template < typename Ret > % 8u97f W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ymt.>8L  
  { (_1(<Jw  
typedef Ret result_type; 6&xpS9  
} ; z0!k  
对于单参数函数的版本: AWo\u!j  
76epkiz;=  
template < typename Ret, typename V1 > %k3A`ClW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $S(<7[Z  
  { (q o ?e2K  
typedef Ret result_type; x *:v]6y  
} ; !p #m?|Km  
对于双参数函数的版本: g6aIS^mU  
GO4IAUA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )d(F]uV:y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %La<]  
  { )seeBm-`  
typedef Ret result_type; BRSI g]  
} ; l5P!9P  
等等。。。 1z IX $A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U</Vcz  
`-Y8T\  
template < typename Func > IX+!+XC"U  
struct func_return Q%>6u@'  
  { D`hl}  
template < typename T > C}jFR] x)  
  struct result_1 l/xpAx  
  { ]8 vsr$E#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r_>]yp  
} ; T"IDCT'z  
!1m7^3l7j  
template < typename T1, typename T2 > h8XoF1wuw  
  struct result_2 |!m8JV|x  
  { kLE("I:7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9u?[{h.`B  
} ; }vK8P r%  
} ; >dK# tsp  
nz2`YyR  
W79Sz}):  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xTnFJ$RK2  
K]SsEsd  
template < typename Func, typename aPicker > OV2/?  
class binder_1 +khVi}  
  { .D3k(zZ  
Func fn; '><I|c}  
aPicker pk; h[ cqa  
public : tn 38T%  
u7nTk'#r  
template < typename T > W*;r}!ro  
  struct result_1 #=uV, dw  
  { mswAao<y&x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7?@ -|{  
} ; X*w7q7\8-:  
K0A[xkX6  
template < typename T1, typename T2 > u~8=ik n+T  
  struct result_2 %p;;aZG  
  { slnvrel  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (&i c3/-  
} ; ]WYddiF  
vJj}$AlI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yr)<1.K4,M  
<sTY<iVR  
template < typename T > `T,^os#6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s|vx2-Cu]  
  { Egt !N  
  return fn(pk(t)); }IRD!  
} .QW@rV:T  
template < typename T1, typename T2 > 7}L.(Jp9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lJ Jn@A  
  { @6kkt~>:  
  return fn(pk(t1, t2)); +[Izz~ _p  
} uOAd$;h@_Z  
} ; ~KYA{^`*  
NOSL b];  
Hb3..o:  
一目了然不是么? ku)/ 8Z`$  
最后实现bind kO/YO)g  
"cwvx8un  
MX"M2>"pT  
template < typename Func, typename aPicker > %RX!Pi}5+g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) : #OaE,  
  { 9 K>~9Za  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,7Dm p7  
} /H*[~b   
0nPg`@e.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G%fXHAs.+  
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。 6!@p$ pm)a  
>r>pM(h  
十一. phoenix  c?*x2Vk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KK?R|1VK9  
u p zBd]  
for_each(v.begin(), v.end(), V]Kk =  
( 0DaKd<Scv  
do_ 0 s@>e  
[ D}rnp wp{  
  cout << _1 <<   " , " N C3XJ 4  
] bg2r  
.while_( -- _1), vt#&YXu{A  
cout << var( " \n " ) zmg :Z p=  
) oXQI"?^+  
); \I7&F82e  
<u  ImZC  
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: _D{{C  
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 _xM}*_<VP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Lh-+i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tdxc%'l  
)`#SMLMy~  
(g>&ov(d  
template < typename Cond, typename Actor > * $|9e  
class do_while jA3xDbM  
  { v2ab84 C*  
Cond cd; ,Vy_%f  
Actor act; $\aJ.N6rb  
public : 4|hfzCjMI  
template < typename T > 7g4IAsoD  
  struct result_1 ~X-v@a  
  { |[@v+koq  
  typedef int result_type; 0?''v>%  
} ; :cA8[!  
Hv*+HUc(:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _4LDzVjNRe  
`^ )oVs  
template < typename T > v<ati c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nFjaV`6`@  
  { 2UMX%+ "J  
  do 8#|PJc  
    {  n[7=  
  act(t); @`nU=kY/  
  } z>HM$n`YD  
  while (cd(t)); ^qtJcMK+hq  
  return   0 ; [M?&JA_$}  
} (r-PkfXvIf  
} ; +hIMfhF  
NkxW*w%}l  
;Ouu+#s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bLC+73BjC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X CHN'l'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?^U1~5ff)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &g!yRvM!;Q  
下面就是产生这个functor的类: p@3 <{kLm  
iwfH~  
={I(i6  
template < typename Actor > qJK6S4O]  
class do_while_actor U3pMv|b  
  { ei @$_w*TH  
Actor act; Sj;:*jk!h  
public : qSQsY:]j0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5r^u7k  
2SYV2  
template < typename Cond > Cp]q>lM"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G C@U['  
} ; K>Tv M&  
w_#5Na}>d  
?V})2wwP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m$bNQ7  
最后,是那个do_ %`j2?rn  
@}tk/7-E  
Zv8G[(  
class do_while_invoker 8cbgP$X  
  { Ekz)Nh)vGR  
public : ~GjM:*  
template < typename Actor > B0!W=T\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G:;(,  
  { IJ6&*t wT  
  return do_while_actor < Actor > (act); t8B==%  
} %M-B"#OB7  
} do_; ys9MV%*  
Es+BV+x[.c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M!iYj+nrP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (C hL$!x  
最后来说说怎么处理break和continue p"q4R2_/jh  
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。 CQ#%v%  
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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