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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tJZc/]%`H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l[Z)@bC1   
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, O.+9,4A(  
8<&EvOk  
i@$*Csj\9*  
d,F5:w&  
  class filler P%>?[9!Nt  
  { n^9  ?~  
public : CjZ2z%||=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =nRuY '  
} ; Qi=*1QAkr  
8tc*.H{^+  
?y%t}C\W  
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: uHM@h{r  
"> 90E^  
Sp?NfJ\Ie  
AtHS@p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 284zmZZ  
SI-X[xf  
PZ OKrW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o /p-!  
`a4 $lyZ  
kBsXfVs9  
v Xcy#  
二. 战前分析 Ijo(^v@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K0fv( !r{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kX;$}7n  
|nxdB&1n  
j%tEZ"H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R@`rT*lJ  
  /* --------------------------------------------- */ r6Nm!Bq7  
vector < int *> vp( 10 ); &8?`<   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8LrK94  
/* --------------------------------------------- */ IN!02`H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ( $d4:Ww  
/* --------------------------------------------- */ l)|lTOjb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O|z%DkH[  
  /* --------------------------------------------- */ ti_u!kNv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TOT PzB  
/* --------------------------------------------- */ k0ItG?Cv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >FFVY{F  
6 =>G#  
^.HWkS`e  
YoSQN/Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: JAP (|  
1._1, _2是什么? |63Y >U"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 BKb<2  
2._1 = 1是在做什么? 5~}!@yzc  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \E hr@g  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n|KKby.$  
#7W.s!#}Dd  
-c={+z "  
三. 动工 fusPMf *[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CeW7Ym  
K51fC4'{  
s[V `e2O  
0wvU?z%WK  
template < typename T > z,+m[x=/N  
class assignment L82NP)St  
  { cU | _  
T value; - L`7+  
public : Qj!d^8  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qp+lJAY  
template < typename T2 > sU%" azc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'j#a%j@{  
} ; `A{'s %$?!  
_85E=  
UK:M:9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P>W8V+l![  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `7_n}8NVC  
3@HIpQM3  
v=MzI#0L  
|"\lL9CT  
  class holder }AAbhr9d}  
  { Y_lCcu#OA  
public : OR~GOv|  
template < typename T > OfLM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /cY[at|p  
  { opnkmM&[  
  return assignment < T > (t); V*uEJ6T  
} UP*yeT,P,  
} ; d<?X3&J  
dw99FA6  
44|03Ty  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F]SIT\kBm  
_<Vg[ -:1  
  static holder _1; 0k7"H]J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4sQ~&@[Q+  
c0hdLl;5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dcR6KG8  
而不用手动写一个函数对象。 4SBLu%=s%  
5Wl,J _<F  
7t+]z)  
EKJH_!%  
四. 问题分析 EK.c+Or,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8ZzU^x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 qG*_w RF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *<;&>w8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "rf\' 9=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ":z@c,  
su%Z{f)#  
五. 问题1:一致性 k0=|10bi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| v@]6<e$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '> 4+WZ1w5  
X.:_"+I;  
struct holder #C'o'%!(  
  { %PSz o8.l  
  // X%*brl$D  
  template < typename T > ~F=#}6kg_  
T &   operator ()( const T & r) const }.w#X   
  { /XbY<pj  
  return (T & )r; >^sz5d+X  
} b^@`uDb6  
} ; U8Cw7u2  
B44]NsYks~  
这样的话assignment也必须相应改动: 1\=pPys)  
5J?bE?X  
template < typename Left, typename Right > lu<Np9/5<  
class assignment o&*1U"6D  
  { +D6-m  
Left l; /0X0#+kn  
Right r; Y!Usce  
public : <7@mg/T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MM/BJ  
template < typename T2 > xuw//F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &8IWDx.7}  
} ; _ +0uju?o}  
1"*Nb5s  
同时,holder的operator=也需要改动: v GulM<YY  
~x76{.gT  
template < typename T > >Lo6='G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (e>RNn\  
  { 7H/! rx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KzxW?Ji$S  
} KE }o  
'Y,+D`&i)  
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。 )&g2D@+{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ft*G*.0kO  
Oi+Qy[y2  
return l(rhs) = r; IIYX|;1}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。 B' P,?`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vr8J*36{  
38zR\@'j]4  
template < typename Tp > q[Sp|C6x  
class constant_t W0p#Y h:{_  
  { 64IeCAMVo  
  const Tp t; eB}sg4  
public : [:/7OM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :7 s#5b  
template < typename T > 3P=Eb!qtdD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h|$zHm  
  { 'Sb6 w+  
  return t; bUZ&}(/  
} $u0+29T2O  
} ; k;AV;KWI'  
f%(e,KgW=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :IOn`mRYu  
下面就可以修改holder的operator=了 b ?=  
`tUeT[  
template < typename T > _bvtJZ3i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [|P]St-  
  { PN)TX~}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >cU*D:  
} .DM1Knj  
"O"^\f  
同时也要修改assignment的operator() hVQ+ J!qD  
oM? C62g\  
template < typename T2 > ix_$Ok  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } joSr,'x  
现在代码看起来就很一致了。 z; z'`A  
?\/dfK:!  
六. 问题2:链式操作 u3ri6Y`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O#89M%  
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。 SgQmYaa&  
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。 dwsy(g7  
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。 Z<m'he  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J{'zkR?Lr  
/:c,v-  
template < typename T > E6KBpQcd[  
struct result_1 &VBD2_T  
  { #Z3I%bkw H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "e!$=;5  
} ; |^&2zyUj/  
Wb-'E%K  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Fw8X$SE"  
/ hj9Q!  
template < typename T > <@;xV_`X+  
struct   ref +cplM5X  
  { xhoLQD  
typedef T & reference; 8G^B%h]  
} ; &rtz&}ZB;  
template < typename T > l Ib>t  
struct   ref < T &> <` VJU2  
  { ;V(}F!U\z  
typedef T & reference; Ga/\kO)x_  
} ; `OpC-Z&  
YH'.Yj2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ia>th\_&  
zdQu%q  
template < typename T > x_^OS"h-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Fn0LE~O}-8  
  { 0:(dl@I)@  
  return l(t) = r(t); !gH.st  
} BtBt>r(*  
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。 mDt",#g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6"c!tJc7j  
K &~#@I;  
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 =.2cZwxX$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #z54/T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #mFAl|O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2|H'j~  
最后的布局是: Spw=+z<<Ub  
                Add .6-o?=5  
              /   \ Env}gCX  
            Divide   5 c3 ]^f6)?  
            /   \ FXwK9 %  
          _1     3 Tee3U%Y  
似乎一切都解决了?不。 j`-y"6)  
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。 x?& xz;  
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。 */h 9"B  
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: Ku,A}5-6  
Tqh Rs  
template < typename Right > _EBDv0s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vy"^]5  
Right & rt) const fi@+swfc  
  { dM;WG;8e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #a>!U'1|  
} NGD2z.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &ZFAUE,[  
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。 03jBN2[!  
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。 >" 8j{ s  
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。 :1  
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。 [ESs?v$  
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? `-`iS?  
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: |(8h:g  
'r <BaL  
template < class Action > ">^]^wa08  
class picker : public Action D`ge3f8Wi  
  { 31\^9w__8  
public : <^Nj~+G'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Kt7x'5  
  // all the operator overloaded $7 Uk;xV  
} ; 9 3I9`!e  
]ZATER)jq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 -H;y_^2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: PP`n>v=n  
C)kQi2T  
template < typename Right > ,H1~_|)<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6242qb  
  { oeKc-[r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V2* |j8|  
} 0'}?3/u-  
*}&aK}h}I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !\ukb  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NUtyUv  
*<j@+Ch  
template < typename T >   struct picker_maker EqluxD=  
  { hjT1SW\I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @ ]3Rw[% z  
} ; dz9-+C{m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8dB~09Z7  
  { B)`X 7uG  
typedef picker < T > result; B.WkHY%/  
} ; <\mc|p"  
v w;  
下面总的结构就有了: }d]8fHG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Wc G&W>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N^N?!I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PyF4uCn"H  
至此链式操作完美实现。 9F4|T7?  
*xC '  
o$ k$  
七. 问题3 L?(rv.lb  
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。 ijYLf.R<  
Z`KmH.l!  
template < typename T1, typename T2 > ge8zh/`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Mh\!rMg  
  { F# wa)XH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'b,D;'v  
} !Esiq<Yh  
Fgk/Ph3r  
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: PBv43uIL  
W'$~mK\  
template < typename T1, typename T2 > mY( _-[W  
struct result_2 `yXy T^  
  { Hd`RR3J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3MVZ*'1QM\  
} ; K_}a cU  
t |hmEHUk  
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? uBgHtjmae  
这个差事就留给了holder自己。 GAlO<Mu  
    }tPl?P'`  
^D|c  
template < int Order > 4+gA/<  
class holder; ]FBfh.#X@  
template <> 3!L)7Z/  
class holder < 1 > ENzeVtw0  
  { ffVYlNQ7L  
public : Z}wAh|N-  
template < typename T > ! N p  
  struct result_1 L\[jafb_`  
  { enj2xye%Y  
  typedef T & result; {xX|5/z  
} ; FzIA>njt  
template < typename T1, typename T2 > ijB,Q>TgO  
  struct result_2 ]Y?$[+Y  
  { .R,8<4  
  typedef T1 & result; .Yx. Lm}  
} ; (XH)1 -Z!  
template < typename T > u4'Lm+&O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b4wJnmC8  
  { :xV&%Qa1  
  return (T & )r; 67eo~~nUtg  
} HChewrUAn  
template < typename T1, typename T2 > 8] *{ i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~6nQ-  
  { V1G]LM  
  return (T1 & )r1; wkGF&U  
} r%m2$vx#  
} ; ^9nM)[/C?  
QQ9Q[c  
template <> r4sR5p]|  
class holder < 2 > QWkw$mcf  
  { 9maw+c!~  
public : a#1X)ot  
template < typename T > 9=SZL~#CE  
  struct result_1 LtQy(F%8/  
  { , ]MX&]  
  typedef T & result; UgP5^3F2  
} ; ZS-9|EA<  
template < typename T1, typename T2 > w~9gZ&hdp  
  struct result_2 /iK )tl|X  
  { U uys G\  
  typedef T2 & result; "J9+~)e^!  
} ; 580t@?  
template < typename T > 0-9&d(L1g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =aCv Xa&,  
  { 2I7P}=  
  return (T & )r; -=RXhE_{  
} O6pjuhMx  
template < typename T1, typename T2 > Q pX@;j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sDiYm}W  
  { w-2]69$k  
  return (T2 & )r2; {1Qwwhov  
} (<CLftQKg  
} ; 1pK7EK3R  
!EFd- fk  
uzo}?X#  
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> >。 S4_Y^   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QNo}nl /N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i<bs{Cu_S  
rT#QA=YB  
return l(i, j) = r(i, j); m0P5a%D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |'.SOm9)*  
mF1oY[xa_  
  return ( int & )i; Ov9.qNT  
  return ( int & )j; ^Ni)gm{?k  
最后执行i = j; ^K"`k43{  
可见,参数被正确的选择了。 oGM.{\i  
5&>(|Y~I  
JG_7G=~  
Cfj*[i4  
\|(;q+n?k  
八. 中期总结 yH`xk%q_  
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: IFgF5VG6g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6Z"%vrH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aX|`G]PhdI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;f><;X~KX  
'L,rJ =M3  
HCu1vjU(]  
AL;"S;8  
Li'T{0)1)  
iTX.? *  
九. 简化 !y),| #7P  
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。 S HvML  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {R#nGsrt;  
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: [bcqaT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Rl(b tr1w  
  +-*/&|^等 k\[2o  
2. 返回引用。 uJWX7UGuz  
  =,各种复合赋值等 QIw.`$H+  
3. 返回固定类型。 ,&k 5Qq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e7;]+pN]J  
4. 原样返回。 ?>&8,p17  
  operator, ABSeX  
5. 返回解引用的类型。 x:2_FoQ  
  operator*(单目) i.< }X  
6. 返回地址。 0'~ ?u'  
  operator&(单目) j]P|iL  
7. 下表访问返回类型。 VcP#/&B|  
  operator[] JdAjKN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 we@bq,\w  
  operator<<和operator>> jzV#%O{`  
ux }DWrR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 LU]~d< i99  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QQw^c1@  
J h"]iN  
template < typename Left > i^> RjR  
struct value_return <(iOzn  
  {  :DD4BY  
template < typename T > HP8pEo0Y  
  struct result_1 NUU}8a(K  
  { 4e(@b3y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5x: XXj"  
} ; KIS.4nt#d"  
OlK2<<  
template < typename T1, typename T2 > 51&T`i  
  struct result_2 spI{d!c  
  { {Xp.}c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p-}:7CXP  
} ; N+tS:$V  
} ; RS1oPY  
g %Am[fb  
 ^ "f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cu Gk?i  
#=tWCxf=  
下面我们来剥离functor中的operator() =_86{wlk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uqnZ  
Z`%;bP:  
return l(t) op r(t) %{{#Q]]&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aZ^lI 6@+4  
return op l(t) ; YRZg|Zw  
return op l(t1, t2) bcZonS  
return l(t) op Fzu{,b  
return l(t1, t2) op -K !-a'J  
return l(t)[r(t)] 3k/Mig T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7%'<}u  
qL#R XUTP  
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: S6QG:|#P  
单目: return f(l(t), r(t)); YU`{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NplSkv  
双目: return f(l(t)); &td#m"wI  
return f(l(t1, t2)); f[RnL#*xJU  
下面就是f的实现,以operator/为例 3LmHH =  
9+:Trc\%N  
struct meta_divide X}yYBf/R`  
  { `zL9d lZ  
template < typename T1, typename T2 > )\(pDn$W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #&Ee5xM=  
  { tFwlx3  
  return t1 / t2; r$7rYxFR  
} _=] FJhO  
} ; :-Pj )Y{I  
nAzr!$qbNv  
这个工作可以让宏来做: u v5@Alm  
9V&LJhDQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m ";gD[m  
template < typename T1, typename T2 > \ *.RVH<W=8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <wC1+/]  
以后可以直接用 Q ZlUUj\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R4/@dA0  
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 S%oGBY*Z  
(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。。。) `g=~u{ 0  
"DpQnhvbB  
S&*pR3,u  
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 v4$,Vt:7  
BP6Shc|C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0u_'(Z-^2  
class unary_op : public Rettype <c#[.{A}s  
  { msylb~^  
    Left l; 5IK@<#wE  
public : 2"O Y]d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pB./L&h  
oB9m\o7$  
template < typename T > > =H8>X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vz*'^=(o&  
      { n&]w* (,  
      return FuncType::execute(l(t)); 67x^{u7  
    } bed+Ur&  
Vd4osBu{fY  
    template < typename T1, typename T2 > wNZ7(W.U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4lCm(#T{,  
      { sXxO{aeev  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R{_IrYk  
    } N3p3"4_]fy  
} ; Ne 4*MwK  
1tdCzbEn+  
@{uc  
同样还可以申明一个binary_op $ *A3p  
+bW|Q>u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sLIP |i  
class binary_op : public Rettype ?sYjFiE  
  { b`zf&Mn  
    Left l; 7g9^Jn  
Right r; T*yveo &j  
public : N/BU%c ph+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9 NQq=@  
P hu| hx<  
template < typename T > 98^6{p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LnS >3$t*  
      { #LJ-IDuF!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .Er/t"Qs;  
    } "M^W:4_  
u2-7vudh  
    template < typename T1, typename T2 > )AXH^&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bw.&3efd  
      { i&)C,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RCXSz  
    } dRm'$ G9  
} ; B}+9U  
-FV'%X$i  
tL{~O=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]bb}[#AY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G6{A[O[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MXk. 2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 tY'QQN||  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N'P,QiR,z<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 - oBas4J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9X9zIh]JV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K"j=_%{  
下面是修改过的unary_op H^;S}<pxW  
gecT*^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &xroms"S=  
class unary_op g4aX  
  { UMQW#$~C{g  
Left l; UQ])QTrZFi  
  E(kpK5h{  
public : `)M\(_  
=v$s+`cP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ESjJHZoD(  
|#:dC #  
template < typename T > g*?+ ~0"`Y  
  struct result_1 gzCMJ<3!D  
  { Ny,A#-?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bye@5D  
} ; Bi :wP/>v  
1idjX"'  
template < typename T1, typename T2 > ?J@qg20z  
  struct result_2 " IkF/  
  { bSR+yr'?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 lCikS^c  
} ; |4> r"  
iSz@E&[X  
template < typename T1, typename T2 > C=aj&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D4O5@KfL  
  { -b\ V(@5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gq_7_Y/  
} )):22}I#  
PT@e),{~o9  
template < typename T > |5B,cB_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dFP-(dX#  
  { Y:!/4GF  
  return OpClass::execute(lt(t)); ddq 1NW  
} {&}/p-S  
+>:_kE]?nX  
} ; ^Ii  \vk  
h9BD ^j  
r>:L$_]L  
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 A6UdWK  
好啦,现在才真正完美了。 !E {GcK  
现在在picker里面就可以这么添加了: k CW!m  
 J"Y   
template < typename Right > Uq]EJu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yg-FJ/  
  { 8LQ59K_WX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mB^I @oZ*  
} Ih-3t*L  
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。 | 2.e0Z]k  
jQxPOl$-  
Fi?Q 4b  
0qL V(L  
uO_,n  
十. bind `gt&Y-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {GQ Aa  
先来分析一下一段例子 @W1WReK]f  
uH ny ]  
_/jUs_W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o[6vxTH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0/SC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e>,9]{N+$  
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。 $d2kHT  
我们来写个简单的。 }c35FM,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u 5Eo  
对于函数对象类的版本: YHO;IQ5  
Mm5U`mB  
template < typename Func > L_Y9+ e  
struct functor_trait 4/HY[FT  
  { i?a,^UM5n[  
typedef typename Func::result_type result_type; wuIsO;}/9  
} ; N#RD:"RS!  
对于无参数函数的版本: 'NT#(m%  
L,b|Iq  
template < typename Ret > h9<mThvgn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > to!mz\F  
  { q,;".3VQ  
typedef Ret result_type; BcZEa^^~os  
} ; ERfd7V<c>  
对于单参数函数的版本: 6K4`;  
tp1KP/2w[  
template < typename Ret, typename V1 > 4Q$j]U&b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jw:Fj {D  
  { X"hOHx5P  
typedef Ret result_type; 00`bL  
} ; qa 6=W  
对于双参数函数的版本: o{{:|%m3Q  
'GV&]   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }.fL$,7a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3AdP^B<  
  { 6C:x6'5[  
typedef Ret result_type; 9,S,NvSq  
} ; ee&nU(pK  
等等。。。 ~a'nHy1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UfK4eZx*`  
tXf}jU}  
template < typename Func > Wk/fB0  
struct func_return ELN|;^-/|Q  
  { Y)'!'J  
template < typename T > ZhGh {D[,  
  struct result_1 ?)!SmN/  
  { " t5 +*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z6p#fsD  
} ; sTd}cP  
D-Bv(/Pz]$  
template < typename T1, typename T2 > 'fS?xDs-v  
  struct result_2 ,(j>)g2Ob  
  { gXq!a|eH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #C"7 l6'a  
} ; H,(F1+~d  
} ; - ,R0IGS  
ge^!F>whr  
f|X[gL,B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IM[54_I  
8BHL  
template < typename Func, typename aPicker > Ezi' 2Sc  
class binder_1 (3AYy0J%  
  { C@ FxB[  
Func fn; "(0oP9lZ  
aPicker pk; PASuf.U$"  
public : I_:t}3s  
L5R `w&Up  
template < typename T > ov1Wr#s  
  struct result_1 UE"7   
  { ''_,S,.a20  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M,&tA1CH  
} ; d0'7efC+  
O-i4_YdVt  
template < typename T1, typename T2 > Pg7>ce  
  struct result_2 +<gg  
  { IZ+ *`E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o(:{InpV%A  
} ; (gLea  
sjSi;S4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z#CxQ D%\  
M#ZT2~+CT  
template < typename T > <BZ_ (H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jh>N_cp  
  { 8098y,mQe  
  return fn(pk(t)); eUYZxe :6  
} 5n:nZ_D  
template < typename T1, typename T2 > Og +)J9#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ol50d73B  
  { %WZ$]M?q  
  return fn(pk(t1, t2)); u',b1 3g(  
} ^Fn%K].X  
} ; PVhik@Yoh  
>xZ5 ac I  
B\f"Iirw  
一目了然不是么? ^,Lt Ewd~Y  
最后实现bind >A<Df  
)GK+  
U4=]#=R~o  
template < typename Func, typename aPicker > 5~QhX22  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b)d^ `J  
  { 2H6:np |O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?gU}[]  
} ~)_K"h.DY  
/\d(c/,4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7aV$YuL)X~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P`tyBe#=  
0fA=_=A,  
十一. phoenix 9YAM#LBTWi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '(tj[&aL  
v_.HGG S  
for_each(v.begin(), v.end(), jKS!'?  
( w\Iqzpikr  
do_ oooS s&t  
[ w=|py>%  
  cout << _1 <<   " , " .8K6C]gw  
] B@"J]S  
.while_( -- _1), -;vT<G3  
cout << var( " \n " ) qIz}$%!A  
) 0t+])>  
); CG.,/]_  
b;*c:{W)  
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: >otJF3zw   
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 \X5 3|Y;=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Od-Ax+Hp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?,>5[Ha^?  
7k'gt/#up  
JYQ.EAsr!  
template < typename Cond, typename Actor > "b`7[;a  
class do_while |kseKZ3  
  { ; h85=l<8u  
Cond cd; `w+1C&>^[  
Actor act; 2QL?]Vo  
public : %A) 538F  
template < typename T > Lc%xc`n8B  
  struct result_1 x9&p!&*&IT  
  { (-(QDRxK  
  typedef int result_type; 8ljuc5,J  
} ; o<rsAe  
('JKN"3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `BjR.xMv  
X8Fzs!L`  
template < typename T > :v)6gz(p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *QE"K2\5  
  { [~)x<=H8{  
  do SO_>c+Dw  
    { q/x/N5HU  
  act(t); ]Jn2Ra"j  
  } c]NN'9G!{  
  while (cd(t)); >Nh`rkR2[  
  return   0 ; zSXA=   
} /NU103F yt  
} ; `XgFga)  
{m[Wyb(  
j^nu|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Du!._  
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。 O:YJ%;w  
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。 I .P6l*$  
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。 RX>2~^  
下面就是产生这个functor的类: G "brT5:  
kP^*h O!%  
" #v%36U  
template < typename Actor > RG}}Oh="v  
class do_while_actor *|KVN&#  
  { MUwxgAG`G  
Actor act; ;_N5>3C:  
public : F 7LiG9H6`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hZU 1O  
cz(G]{N  
template < typename Cond > Dr+Ps  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F0.zi>5  
} ; U&W"Ea=R/  
sLhDO'kM  
RRzP* A%=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VB"(9O]  
最后,是那个do_ th 2<o5  
taDQ65  
&S-er{]]  
class do_while_invoker |,sM ST%  
  { IaasHo\  
public : -Qb0:]sV#  
template < typename Actor > s)w9%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T 6HU*(  
  { 9/3;{`+[a  
  return do_while_actor < Actor > (act); bVK$.*,  
} IU9, (E  
} do_; niWx^gKb$  
,YB1 y)x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~Z/7pP+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @i1q]0  
最后来说说怎么处理break和continue fp;a5||5  
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。 V^rW?Do  
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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