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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;/3/R/^g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `'.x*MNF  
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, gH55c aF<  
TZyQOjUu  
7kpW 1tjY  
FS+^r\)  
  class filler rAw1g,&  
  { NKhR%H  
public : m$qC 8z]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?JTyNg4<  
} ; >d V@9  
Cj\+u\U#  
KrG6z#)Uz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .ehvhMuG|  
Vy~$%H94  
fQ4$@  
<7] Y\{+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ioCkPj  
R+hS;F nh%  
nJH%pBc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (jFE{M$-  
lj*913aFh  
m1i$>9,  
c} ET#2,  
二. 战前分析 { (,vm}iFL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 dk`!UtNNRa  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 H).5xx[`  
;iNx@tz4  
'[8jm=Q#'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gc) 3  
  /* --------------------------------------------- */ tvxcd*{  
vector < int *> vp( 10 ); u3brb'Y+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #e269FwN  
/* --------------------------------------------- */ 0-f-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E'6P>6l5  
/* --------------------------------------------- */ DC7}Xly(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =U`c }dhS  
  /* --------------------------------------------- */ >g0@ Bk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'X<uG x  
/* --------------------------------------------- */ &YKzK)@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); me^Gk/`Em  
Vho0f<`E  
=8_TOvSJ4p  
vqZM89 xY  
看了之后,我们可以思考一些问题: 31Mc<4zI8  
1._1, _2是什么? *sVxjZvV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 { F8,^+b|  
2._1 = 1是在做什么? "*\3.`Kd  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 f(o`=% k8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Lf M(DK  
rqJj!{<B  
A|Gqjy^;@  
三. 动工 ^:ngHue8~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e91d~  
.]c:Zt}P  
Utp\}0GZY  
)/N! {`.9  
template < typename T > RUh{^3;~  
class assignment y36aoKH  
  { 7Apbi}")  
T value; "T=LHjE  
public : %'O(Y{$Y.  
assignment( const T & v) : value(v) {} x:lf=D lA  
template < typename T2 > lf# six  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]+9:i!s  
} ; )!72^rl  
dsuW4 ^ l  
s>I}-=.(Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =ab}.dWC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JdEb_c3S  
_'a4I;  
+t{FF!mL  
x^BBK'  
  class holder 0k<%l6Bq  
  { 6I![5j  
public : [~S0b  
template < typename T > _lqAxWH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HX*U2<^  
  { 3$;v# P$%N  
  return assignment < T > (t); \vQ (  
} U6PUt'Kk@  
} ; WfZ#:G9  
y&]D2"I  
xGL"N1  
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: QLl44*@  
D40VJ3TUc  
  static holder _1; MWf%Lh;R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !!%F$qUd\  
H/f= 2b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &pl;U\dc*a  
而不用手动写一个函数对象。  sOmYQ{R  
)dcGV$4t[  
*A`^ C  
6j#5Ag:  
四. 问题分析 Qz;" b!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q1Mk_(4oJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 i%w'Cs0y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %SXqJW^:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;ecF~-oku  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ElxbHQj6  
n1h+`nsf  
五. 问题1:一致性 |lY8u~%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -tZb\4kh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AWcP OU  
m^KkS   
struct holder ?zqXHv#x  
  { Gr?gHAT  
  // <o}t-Bgg  
  template < typename T > *L_wRhhk  
T &   operator ()( const T & r) const a3[aXe  
  { '/?&Gol-  
  return (T & )r; /qG?(3  
} 4esf&-gG  
} ; HtlXbzN%)  
(aLnbJeJ  
这样的话assignment也必须相应改动: akoILX~u  
59u7q(  
template < typename Left, typename Right > isqW?$s  
class assignment d1N&J`R\1  
  { j!pxG5%  
Left l; @P/{x@J  
Right r; &bb*~W-  
public : UPsh Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :T2K\@  
template < typename T2 > 'WoX-y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Sob+l'U$  
} ; hQO~9mQ+!  
>n/QKFvV5  
同时,holder的operator=也需要改动: Y&?]t  
@VFg XN  
template < typename T > +dRTHz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TkykI  
  { pQD8#y)`C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h#>67gJV  
} JaEyVe  
&Jz%L^  
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_S fFsY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3? "GH1e  
Ghz)=3  
return l(rhs) = r; @EvnV.  
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。 h fNBWN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nr}H;wB  
v{+*/NQ_  
template < typename Tp > mz''-1YY$  
class constant_t [z?XVl<  
  { 2C>PxA6l  
  const Tp t; }v{F9dv  
public : F-t-d1w6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~ lS3+H  
template < typename T > Z(FAQ\7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >r3Wo%F'  
  { s_|wvOW)'  
  return t; {^v50d  
} LQ._?35r  
} ; );C !:?  
b^ZrevM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ' x|B'  
下面就可以修改holder的operator=了 : f Wh7X3  
f3O3pIA  
template < typename T > U i;o/Z3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6Dch+*4*@  
  { 3j2}n o8O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H$ v4N8D8I  
} n*V^Q f  
7@ZL(G  
同时也要修改assignment的operator() /3fo=7G6  
k0,~wn\#h  
template < typename T2 > LY"/ Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [}Nfs3IlBw  
现在代码看起来就很一致了。 (jXgJ" m  
.w`8_v&Y  
六. 问题2:链式操作 kZ2+=/DYN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eL],\\q  
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。 uE>}>6)b  
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。 tG6 o^  
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@.1P<:h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5D'8 l@7  
A ="h}9ok  
template < typename T > JprZ6 >  
struct result_1 jtA Yp3M-$  
  { n '&WIf3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; St?vd+(>  
} ; ^+pmZw9 0  
aJ2-BRn  
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: *`\>J.  
j1g^Q$B>m  
template < typename T > y|X[NSA  
struct   ref dJ$}]   
  { lA{Sr0f TP  
typedef T & reference; ~-,<`VY  
} ; - Q,lUP  
template < typename T > 5dhRuc  
struct   ref < T &> ^<< Wqmx  
  { ^LZU><{';  
typedef T & reference; " jy'Dpy0m  
} ; z19y>j  
+* &!u=%G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \2T@]!n  
@wB$qd;v  
template < typename T > % Dya-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #<)u%)`  
  { EF}Z+7A  
  return l(t) = r(t); \wM r[_LW  
} H>VuUH|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S\Q/ "Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TkK- r(=  
M6?*\ 9E  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !X8:#a(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "g0L n5&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w+Ag!O}.L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~6R| a  
最后的布局是: |n0 )s% 8`  
                Add {BgGG@e  
              /   \ m'Wz0b^BO  
            Divide   5 8c#u"qF  
            /   \ gXG1w>  
          _1     3  IF uz'  
似乎一切都解决了?不。 s`&8tP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 FFPO?y$  
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。 RTSg=    
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: G<$UcXg  
JGJQ5zt  
template < typename Right > .HMO7n6)8l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H!,#Z7s  
Right & rt) const <V9L AWeS  
  { 6kHAoERp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iN_G|w[d  
} !J.qH%S5   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m7fmQUk  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U$qSMkj6RK  
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。  ;A1pqHr  
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。 Ig]Gg/1G  
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。 qbmy~\ZY  
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? ;g*ab  
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: S.BM/M  
?DA,]aa-  
template < class Action > OLlNCb#t  
class picker : public Action HA>b'lqBM  
  { /9;)zI  
public : (@mvNlc:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?-Fp rC  
  // all the operator overloaded <$_B J2Z  
} ; CpO!xj +  
Wn<3|`c  
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。 ,qyH B2v  
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: y$7<ZBG  
9)'L,Xt4:T  
template < typename Right > m8fxDepFA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J6Cw1Pi  
  { lQY?!oj&q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5nQ*%u\$Z  
} byoDGUv  
[P407Sa"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a6fMx~  
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。 8v_HIx0xu  
6;k#|-GU&  
template < typename T >   struct picker_maker $s$z"<  
  { A2!7a}*1(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 94LFElE3  
} ; '*|Wi}0R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pS;jrq I#  
  { Jn-iIl  
typedef picker < T > result; ul1#_xp  
} ; ng^`s}?o  
Z[s{   
下面总的结构就有了: kT t;3Ia  
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。 W/OZ}ky}^  
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。 TIYI\/a\;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YD 1u  
至此链式操作完美实现。 Vnlns2pQl  
UF3WpA  
aPWlV= oG  
七. 问题3 _py%L+&{  
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。 ;"Q{dOvp  
;JFy 8Rj  
template < typename T1, typename T2 > QG$LbuZ`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tn8Z2iC  
  { FT!|YJz<K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q ;1]M[&  
} y".uu+hL`  
l 2y_Nz-;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [RTB|0Q  
AtGk _tpVZ  
template < typename T1, typename T2 > ;<O Iu&,*  
struct result_2 3~iIo&NZ  
  { |9$K'+'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t 5g@t0$  
} ; 9X/c%:)\=  
uW },I6g  
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? l1 fP@|  
这个差事就留给了holder自己。 `D6Bw=7  
    p(fYpD  
m_wBRan  
template < int Order > 0.Pd,L(  
class holder; OB FG!.)  
template <> *W~+Nho.A  
class holder < 1 > 4{7O}f  
  { Pfj{TT.#L  
public : CA, &R <]  
template < typename T > pn<M`,F~q  
  struct result_1 x >hnH{~w  
  { +ffs{g{  
  typedef T & result; %}t.+z(S  
} ; rZm|7A)i  
template < typename T1, typename T2 > h(*!s`1  
  struct result_2 why;1z>V  
  { :80!-F*\  
  typedef T1 & result; 4 IuQQ  
} ; C(qqGK{  
template < typename T > uU=O0?'zq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x<W`2Du  
  { Y; JV9{j  
  return (T & )r; <iDqt5)N  
} R] L|&{   
template < typename T1, typename T2 > 7vax[,a I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t`1E4$Bb\  
  { @=B'<&g$Xv  
  return (T1 & )r1; *J&XM[t  
} LT']3w  
} ; l( /yaZ`  
1$vsw  
template <> dP}=cZ~  
class holder < 2 > KAH9?zI)M  
  { Op%}.9ed  
public : H*BzwbM?  
template < typename T > 8DHohhN  
  struct result_1 +dIDFSd  
  { ('BFy>@  
  typedef T & result; ?UuJk  
} ; cD5c&+,&I  
template < typename T1, typename T2 > (lBgW z  
  struct result_2 ASME~]]?  
  { :d\ne  
  typedef T2 & result; 7/%{7q3G>  
} ; oju)8H1o#  
template < typename T > qP@d)XRQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4 qMO@E_  
  { IMjz#|c  
  return (T & )r; #Ux*":  
} GAG=4 g  
template < typename T1, typename T2 > huVw+vAA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .4P5tIn\  
  { DdJ>1504  
  return (T2 & )r2; Wm!lWQu7  
} RQiGKz5  
} ; }+";W)R  
/cM<  
S?_/Po|  
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> >。 Rrh?0qWs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rK 9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [^sv.  
0Yk@O) x  
return l(i, j) = r(i, j); 3{OY&   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H 6 i4>U*  
it V@U  
  return ( int & )i; {!h|(xqN+  
  return ( int & )j; $=?1>zvF  
最后执行i = j; U,Py+c6  
可见,参数被正确的选择了。 ;{'{*g[  
5MUM{(C  
mqxgrb7  
T4MB~5,i  
J?4aSssE  
八. 中期总结 Ws2SD6!4`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !}%,rtI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P>q"P1&{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `\!oY;jk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R&Mv|R   
.<ux Z  
=D88jkQe"  
/HCd52  
[]B9Me  
1HOYp*{#wP  
九. 简化 R1$O)A}k  
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。 ;e~Z:;AR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VK)1/b=yT  
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: UykOQ-2-n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2ZHeOKJ-  
  +-*/&|^等 3u]#Ra~5  
2. 返回引用。 fu3~W  
  =,各种复合赋值等 ,=o)R,[  
3. 返回固定类型。 AL*P 2\8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %J)n#\  
4. 原样返回。 d#~^)r  
  operator, Oa7x(wS  
5. 返回解引用的类型。 =~;SUO  
  operator*(单目) R1.No_`PHq  
6. 返回地址。 n27df9L  
  operator&(单目) =R+z\`2  
7. 下表访问返回类型。 v4_p3&aj  
  operator[] NR3]MGBKv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !=%E&e]  
  operator<<和operator>> wkSIQL  
XP#j9CF#.  
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。 7kDX_,i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d V+%x"[:  
Cm)_xnv  
template < typename Left > fa#xEWaFr  
struct value_return b(@[Y(_R  
  { B<)c{kj  
template < typename T > oy+``W~  
  struct result_1 "$)Nd+ny  
  { y k=o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QEd>T"@g  
} ; 'C=8.P?  
k&Z3v.  
template < typename T1, typename T2 > }9Yd[`  
  struct result_2 QP+zGXd}(  
  { > Y7nq\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8S;]]*cD~  
} ; ;O8Uc&:P  
} ; P_:A%T  
l!Bc0  
:=J~t@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w[g(8 #*  
lgR;V]^YX  
下面我们来剥离functor中的operator() }` &an$Mu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wPhN_XV  
ym*,X@Qg^  
return l(t) op r(t) (#zSVtZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rx';P/F0C  
return op l(t) R7'a/  
return op l(t1, t2) Vp3r  
return l(t) op |Ld/{&Qr  
return l(t1, t2) op 6k?,'&z|~  
return l(t)[r(t)] z}XmRc_Ko  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <hG=0Zcr  
KIt:ytFx  
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: Vs>/q:I  
单目: return f(l(t), r(t)); UsT+o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?sF<L/P0 F  
双目: return f(l(t)); !@ERAPuk  
return f(l(t1, t2)); ;Dl< GW3<  
下面就是f的实现,以operator/为例 "T>74bj_|Q  
{/f\lS.5g  
struct meta_divide FmU>q)  
  { *Q= 3v  
template < typename T1, typename T2 > iTb k]$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U}9B wr^  
  { A0L&p(i  
  return t1 / t2; q2qbbQ6H  
} t\[aU\4-7  
} ; uXxc2}  
^G5BD_  
这个工作可以让宏来做: }lN@J,q  
5k&tRg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k_A.aYe  
template < typename T1, typename T2 > \ 1UR ;}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [3Qu @;"&  
以后可以直接用 mDn*v( f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Vq7L:,N9  
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 9 C-!I,  
(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</;{}fL4  
L%D:gy9o  
RS`]>K3t  
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  '%! '1si  
lYZ5FacqC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CuE>=y- "I  
class unary_op : public Rettype _)4YxmK%  
  { J N5<=x5r  
    Left l; _ZgIm3p0A  
public : GWs[a$|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x50,4J%J'r  
WdXi  
template < typename T > C %l!"s^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KH4 5A'o  
      { PA5_  
      return FuncType::execute(l(t)); O0?.$f9 s  
    } |T53m;D  
],rtSUO  
    template < typename T1, typename T2 > d',OQ,~{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9v7l@2/  
      { *G{%]\s?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?t LJe  
    } h> K~<BAz'  
} ; IvLo&6swW  
-Fcg}\9  
}F=+*-SYZ  
同样还可以申明一个binary_op a<CN2e_Z  
&@E{0ZD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5<-_"/_  
class binary_op : public Rettype ]ZkhQ%  
  { j~+<~2%c  
    Left l; 4z~ fn9g  
Right r; 5B+>28G%  
public : >Le L%$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _c}@Fi+E  
R-Y|;  
template < typename T > *&VH!K#@{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZVo%ssVt  
      { chjXsq#Q^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -eKi}e  
    } FI,>v`  
P 19nF[A  
    template < typename T1, typename T2 > E|u#W3-:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ax[!7~s  
      { PZn[Yb:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i?R+Ul`Q  
    } xpo<1Sr>S  
} ; = ;sEi:HC  
(;1FhIi&  
:[#g_*G@p  
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 imcq H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cU\Er{ k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <{rRcFR  
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。 t#s?:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y,O)"6ev  
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。。。 R:+2}kS5e{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]w!gv /;  
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) ]d#Lfgo  
下面是修改过的unary_op 3`@alhD'  
(eS/Q%ZGK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KjR^6v  
class unary_op w*.q t<rH)  
  { v,t&t9}/  
Left l; >t2E034_  
  2ye^mJ17  
public : 5m,{?M`  
)zK`*Fa az  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} neW_mu;~Z  
"kC uCc  
template < typename T > [jl'5ld  
  struct result_1 Uf^zA/33  
  { Kg0Vbzvb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G_EU/p<Q  
} ; %1Gat6V<'  
wN,DTmtD  
template < typename T1, typename T2 > m=&j2~<i  
  struct result_2 ,: X+NQ  
  { a/ !!Y@7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VO ^ [7Y  
} ; ~YO-GX(  
=|IB=  
template < typename T1, typename T2 > g+8j$w}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HA%% WSuf  
  { 6 W/S?F~{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @-dM'R6C  
} iTTe`Zr5y  
'0_Z:\ laU  
template < typename T > d#:&Uw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const olPV"<;+pO  
  { =w HU*mK  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0ra VC=[  
} UkrqHHpy  
W69 -,w/  
} ; l,Un7]*  
JpN]j`  
m%ZJp7C  
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 J_tj9+r^  
好啦,现在才真正完美了。 D*+uH;ws  
现在在picker里面就可以这么添加了: " @!z+x[8  
XHu Y'\;-  
template < typename Right > ]@OGp:Hz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n*-t =DF  
  { T^h;T{H2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bX#IE[Yp}  
} M0`nr}g  
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。 $3BCA)5:  
R }M'D15  
=jvM$  
Y(IT#x?p  
Vm.&JVb  
十. bind UF)rBAv(/  
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。 Zd@'s.,J  
先来分析一下一段例子 <VV./W8e9  
xq_%|p}y  
hNB;29r~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -o\$.Q3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %zE_Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lcgT9 m#  
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。 c;_GZ}8  
我们来写个简单的。 :+ksmyW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Tj@}O:q7:  
对于函数对象类的版本: GF5WR e(E  
/0QGU4=  
template < typename Func > dw,Nlf~*0  
struct functor_trait 2SU G/-P#  
  { 6GCwc1g  
typedef typename Func::result_type result_type; f!;i$Oif  
} ; BQWEC,*N  
对于无参数函数的版本: .#R\t 7m%  
Z!Sv/ 5xx  
template < typename Ret > ]T\K-;i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $2E n^  
  { md7Aqh  
typedef Ret result_type; ~Nf0 1,F  
} ; dq%N,1.F  
对于单参数函数的版本: PT4Xr=z =  
lJ@2N$w  
template < typename Ret, typename V1 > L%`~`3%n-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CBx1.xL  
  { H=]$9ZH!  
typedef Ret result_type; r,=xI` XH  
} ; e#Jx|Ej=  
对于双参数函数的版本: #.p^ S0\pw  
*leQd^47  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3/8o)9f.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DQW^;Ls  
  { 6Uq@v8mh  
typedef Ret result_type; quc?]rb  
} ; vPEL'mw/3#  
等等。。。 9Ue3 %?~c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1 GUF,A+_O  
r$=MBeT  
template < typename Func > _F xq  
struct func_return x.ZV<tDi7  
  { j Efrxlj  
template < typename T > .!0),KmkK  
  struct result_1 P ETrMu<  
  { V ~w(^;o@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pH.wCD:1n  
} ; 6}mbj=E`  
I1U{t  
template < typename T1, typename T2 > CYrVP%xRA  
  struct result_2 k:PO"<-U  
  { '5wa"/ ?w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uRG0} >]|U  
} ; Gxv@a   
} ; F.c`0u;=  
.$)'7  
#C,M8~Q7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4xhV +Y  
)hj77~{ +  
template < typename Func, typename aPicker > 6gwjrGje\  
class binder_1 {55{ YDqx  
  { )c5 M;/s  
Func fn; 6XUcJ0  
aPicker pk; RL |.y~  
public : 9Q- /Yh  
3 D,PbAd  
template < typename T > J]i=SX+ 9  
  struct result_1 cv;&ff2%?  
  { q a#Fa)g*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6FG h=~{3,  
} ; t ),~w,7(J  
&W fs6g  
template < typename T1, typename T2 > <&TAN L  
  struct result_2 iZ#dS}VlJ  
  { Zoj.F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :gDIGBK,  
} ; owZj Q  
*#e%3N05_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vn3<LQ]  
'#xxjhF^  
template < typename T > 1"A1bK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qu BTRW9  
  { Lx,"jA/  
  return fn(pk(t)); l5Z=aW Q  
} 2NAGXWE  
template < typename T1, typename T2 > cyA|6Ltg%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CeS8I-,  
  { }!\NdQs  
  return fn(pk(t1, t2)); E4[ |=<  
} Xhtc0\0"(  
} ; 1;3oGuHj8  
[&t3xC,  
@=`Dw/13  
一目了然不是么? CCfuz&  
最后实现bind z*ZEw  
2\l7=9 ]\3  
pl Ii  
template < typename Func, typename aPicker > [VIdw 92  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) </tiNc  
  { Gnp,~F"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GjE/!6b  
} *XS@Ku  
P 482D)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iN+Dmq5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 j(F%uUpN  
QZef=  
十一. phoenix i0{pm q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4ao oBY$  
*CA|}l  
for_each(v.begin(), v.end(), l"RX`N@In  
( H`]nY`HYg  
do_ ESiNW&u2  
[ |;'V":yDs  
  cout << _1 <<   " , " YNc%[S[u^1  
] }Xyu" P  
.while_( -- _1), w7p%6m  
cout << var( " \n " ) XV1#/@H;  
) &tw.]3  
); r!V#@Md  
U`K5 DZ~  
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: uzG<(Q pu  
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 1c~c_Cc4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j+]>x]c0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _o~<f)E[9  
<8Nh dCO6  
}|H]>U&  
template < typename Cond, typename Actor > kNUbH!PO  
class do_while "6^tG[G%  
  { ,& =(DJ  
Cond cd; tf|/_Y2  
Actor act; #!rng]p  
public : j/3827jw=  
template < typename T > VF!?B>  
  struct result_1 RO'MFU<g  
  { ZJsc?*@  
  typedef int result_type; 4pV.R5:  
} ; tvP_LNMF  
c_}i(HQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rOyK==8/Fg  
IGEf*!  
template < typename T > 8wwqV{O7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yfk[mo  
  { '[I_Iu#,  
  do 8HX(1nNj}  
    { )+wBS3BC  
  act(t); 4LtFv)i  
  } wblEx/FqE^  
  while (cd(t)); "@W0Lk[  
  return   0 ; D^=_408\  
} L{bcmo\U  
} ; Nz#T)MGO`  
+ htTrHjt  
c 6}d{B[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G5ebb6[+  
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。 b=:AFs{  
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。 N/DcaHFYo  
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。 qW6a|s0}  
下面就是产生这个functor的类: 9@./=5N~3  
HC*=E.J  
H!4!1J.=xw  
template < typename Actor > ;TF(opW:  
class do_while_actor Bt[`p\p@  
  { z!)_'A  
Actor act; 3qiE#+dC  
public : a-4'jT:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _xI'p6C  
qw&Wfk\}  
template < typename Cond > />Tyiy]2uu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i]Lt8DiRq  
} ; C16MzrB}(N  
<oI{:KH  
w3PE.A"Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v#a`*^ ^  
最后,是那个do_ M<r' j $g  
(u@[}!  
.6xP>!E}Q  
class do_while_invoker ,E3"Ai sI  
  { ^6#FqK+{u  
public : S9 <J \`FG  
template < typename Actor > \U4O*lq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VmF?8Vi4  
  { ?Vb=W)Es  
  return do_while_actor < Actor > (act); JHwkLAuz  
} &1%W-&bc6  
} do_; 'j !!h4  
:t?9$ dL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -. L)-%wIV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N $M#3Y;  
最后来说说怎么处理break和continue Z%D*2wm4  
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。 e-,U@_B  
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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