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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $,~D-~-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :vkTV~  
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, ix]t>2r  
.d>TU bR;  
wR=WS',  
11(:#4Y,  
  class filler %^$7z,>;  
  { %0!!998  
public : td#B$$[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S @ MO  
} ; cRhu]fv()  
&%Lps_+fJ  
Akbt%&  
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: Ma,2_oq+  
]V K%6PQ0  
.`3O4]N[  
==\Qj{ 7`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~SRK}5E  
]FNqNZ  
hc;8Vsa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RrGFGn{  
MIJ^ n(-G  
&6`h%;a/&  
58@YWv Ak  
二. 战前分析 EBX+fzjQo  
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。 >qBQfz:U>  
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 hY@rt,! 8  
Io81zA  
M_wj>NXZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #DI%l`B  
  /* --------------------------------------------- */ U- UD27  
vector < int *> vp( 10 ); S_VZ^1X]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u2G{I?  
/* --------------------------------------------- */ :mwJJIjUW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y7quKv7L}  
/* --------------------------------------------- */ *|T]('xwC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Xv%1W? >@/  
  /* --------------------------------------------- */ ,MxTT!9Su  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NM;0@ o  
/* --------------------------------------------- */ ;ctJ9"_g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1webk;IM  
<n)J~B^  
Az}.Z'LJ  
5mxYzu;#]  
看了之后,我们可以思考一些问题: u._B7R&>  
1._1, _2是什么? `EUufTYi  
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。 &]'{N69@d?  
2._1 = 1是在做什么? oWu2}#~z_  
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。 T5g}z5~"  
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。 x9s 7:F  
=skw@c ^  
ur,!-t(~t  
三. 动工 2|KgRk|!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V kA$T8  
[!ghI%VK  
LK}Ih@ f  
&G)I|mv  
template < typename T > ?~vVSY  
class assignment 0GtL6M@pP  
  { ^}+qd1r  
T value; iz&$q]P8  
public : avmuI^LLs  
assignment( const T & v) : value(v) {} S4m??B  
template < typename T2 > ,F,\bp}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ' DZYN {}  
} ; 6 K+DgNK  
=r3%jWH6  
H6Mqy}4W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E,S[3+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6V"|  
3++}4%w  
R aVOZ=^-  
hmRnr=2N  
  class holder =ZE]jmD4P  
  { OD*\<Sc  
public : csceu+ IA  
template < typename T > ;#F/2UgHB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #mI{D\UR  
  { 5/vfmDt3'G  
  return assignment < T > (t); INi9`M.h  
} CWP),]#n  
} ; o=t@83Fh5  
\>T+\?M  
`OL@@`'^{S  
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: Xu4C*]A>  
dr|>P*  
  static holder _1; B}PT-S1l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "$->nC.  
3D"2yTM(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nl[]8G};  
而不用手动写一个函数对象。 e7m>p\"  
oNyVRH ZH  
7,MDFO{n  
[g bYIwL.  
四. 问题分析 0zQ^ 6@  
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。 ne]P-50  
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。 c>_tV3TDA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >Mu I-^ 3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fgiOYvIS2m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ZA u=m  
DqfWu*  
五. 问题1:一致性 \3M<_73  
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?| ,buSU~c_Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S(B$[)(  
qXOWCYqs  
struct holder ae1?8man  
  { PQl^jS  
  // y /$Q5P+o  
  template < typename T > /6=IL  
T &   operator ()( const T & r) const eP d  
  { Q]JWWKt6rV  
  return (T & )r; iKJ-$x_5  
} 1JRM@!x  
} ; rq>}] U  
BBV"nm_(/  
这样的话assignment也必须相应改动: Ic 5TtN~/>  
|fL|tkGEa  
template < typename Left, typename Right > mH1T|UI  
class assignment N\,[(LbA&  
  { P3 Wnso  
Left l; PykVXZ7j;  
Right r; ;6 ?a8t@  
public : @q98ac*{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9nM_LV  
template < typename T2 > /|<Pn!}J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,Wv@D"4?  
} ; |/qwR~  
 ?z hw0  
同时,holder的operator=也需要改动: `fnU p-  
{\1:2UKkr  
template < typename T > 1^f7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b< dwf[  
  { ',WnT:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "QKCZ8_C  
} og`rsl  
&$$o=Yg,  
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。 GI se|[p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AiP#wK;  
]u]BxMs  
return l(rhs) = r; Y3_C':r  
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。 S/itK3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: - w{`/  
y*G3dWb  
template < typename Tp > UmR\2 cs  
class constant_t `rLcJcW  
  { %O69A$Q[m  
  const Tp t; 8l1s]K qr  
public : uPT2ga]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :*=fGwIWS  
template < typename T > `!udU,|N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @A5'vf|2;.  
  { _VUG!?_D$5  
  return t; ){nOM$W  
} ^xyU *A}D  
} ; tx*L8'jlN  
mn].8 F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -wsoJh  
下面就可以修改holder的operator=了 7C&J88|\  
o7r7HmA@  
template < typename T > %`_Rl>@K=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pjN4)y>0  
  { }T5 E^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1dhuLN%Ce  
} e=cb%  
K8=jkU  
同时也要修改assignment的operator() Sx0/Dm  
b8 ^O"oDrp  
template < typename T2 > }@y(-7t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oH,{'S@q  
现在代码看起来就很一致了。 gTS} 'w{  
@*9c2\"k  
六. 问题2:链式操作 6MD9DqD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ao U Pq  
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。 2il`'X  
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。 o"V+W  
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。 $a01">q&y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QZm7 Q4  
I}jem  
template < typename T > 68UfuC  
struct result_1 B? aMX,1  
  { r) u@,P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *)(S}D\94  
} ; -O^R~Q_`w  
'ti~TG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7BS5Eq B=  
`53S[8  
template < typename T > q$;j1X^  
struct   ref *x &  
  { 'ln o#  
typedef T & reference; z:ZXdB)L)  
} ; r j.X"  
template < typename T > k\TP3*fD  
struct   ref < T &> yW)r`xpY  
  { h"y~!NWn  
typedef T & reference; k%TBpG:T  
} ; 6U0BP  
A+MG?k>yg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WM;5/;bB  
>B<#,G  
template < typename T > 1I awi?73  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cy(4g-b]@e  
  { <])]1r8  
  return l(t) = r(t); |vw],r6  
} =.qX u+  
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。 -@tj0OHg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Sy/Z}H  
*3KSOcQ  
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 =fy\W=c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `6P2+wf1j~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aX2N Qq>s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R.\]JvqO  
最后的布局是: 1=h5Z3/fj  
                Add iR!]&Oh  
              /   \ c{IL"B6>  
            Divide   5 zm{`+boH<  
            /   \ =axuLP))  
          _1     3 nMJ( tQ  
似乎一切都解决了?不。 f5Hv![x  
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。 >"+ ho  
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。 Q;s {M{u  
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: ]8htL#C  
kTcW=AXu  
template < typename Right > RrT`]1".  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D4N(FZ0~  
Right & rt) const 73_=CP" t  
  { .EReYZO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GkIhPn(d  
} 1% C EUE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w~q ]&  
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。 {;|pcx\L6~  
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。 D59q/@  
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。 n2~WUK  
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。 ORM3o ucP  
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? 5UJ ?1"J  
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: fk9q3  
Vh1y]#w  
template < class Action > *kpP )\P  
class picker : public Action XDAP[V  
  { { P,hH~!  
public : ,zuS)?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -\USDi(  
  // all the operator overloaded d!46`b$rd  
} ; teI?.M9r  
=''WA:,=h  
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。 *p=enflU  
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: #jzF6j%G  
rT=C/SKP  
template < typename Right > 6.a5%:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T*gG <8  
  { }& W=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~1E!Co  
} 7M _ mR Vh  
U?d  I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $)$ r  
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。 4:S]n19nq  
A'rd1"K  
template < typename T >   struct picker_maker O9zMD8  
  { \NMqlxp2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Wz #Cyjo  
} ; ^ >&#F[aT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =4'V}p  
  { +lfO4^V  
typedef picker < T > result; FNuE-_  
} ; SD:D8"8  
i-w$-2w  
下面总的结构就有了: tc/  
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。 j{r@>g;3  
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。 ?}v/)hjp=?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6WT3-@d  
至此链式操作完美实现。 mv#hy  
+v 3: \#  
n42\ty9  
七. 问题3 Pzq^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。 1KrJS(.  
M_Ag *?2I  
template < typename T1, typename T2 > EpNN!s=Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ex zB{ "  
  { $/C1s"C@O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1P[x.t#  
} -e}(\  
H7.l)'  
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: [|1I.AZ{  
ha$1vi}b  
template < typename T1, typename T2 > _~;%zFX  
struct result_2 l*z% Jw  
  { Lo_+W1+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )dX(0E4Td/  
} ; B7[d^Y60B  
*!$Z5Im  
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? [ 5}Q  
这个差事就留给了holder自己。 `j@1]%&z  
    pXl[I;  
C{pOGc@  
template < int Order > WYTqQqQk  
class holder; y)&K9 I  
template <> D0xQXC3$`  
class holder < 1 > ciN\SA ZY  
  { O# ZZ PJ"  
public : U< G2tn(  
template < typename T > f\dfKNm6  
  struct result_1 J??AU0 vh  
  { Jg[Ao#,==  
  typedef T & result; eNK +)<PK(  
} ; EZ .3Z`  
template < typename T1, typename T2 > 9D1WUUa  
  struct result_2 z``wqK  
  { ]5S`y{j1  
  typedef T1 & result; LZe)_9$  
} ; T8z?_ *k  
template < typename T > I_v}}h{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4($"4>BA  
  { j8&NscK)  
  return (T & )r; %r(WS_%K|  
} \OVtvJV]  
template < typename T1, typename T2 > j0mN4Ny  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D1xGUz2r  
  { X%5eZ"1{x  
  return (T1 & )r1; vlbZ5  
} q%d G>!  
} ; -Y/i h(I^  
h7"U1'b  
template <> $C\ETQ@  
class holder < 2 > pVy=rS-  
  { 3MQZ)!6  
public : c("|xe  
template < typename T > *pJGp:{6V?  
  struct result_1 B]"`}jn  
  { ~Xxmj!nOf  
  typedef T & result; J/4T=:\  
} ; %Gh5!e:$SI  
template < typename T1, typename T2 > RtMI[  
  struct result_2 v<!S_7h  
  { 29RP$$gR  
  typedef T2 & result; DQXUh#t\(]  
} ; ?8V.iHJk  
template < typename T > eTx9fx w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ux&"TkEp  
  { #4'wF4DR@  
  return (T & )r; pd'0|  
} K4!-%d$  
template < typename T1, typename T2 > l:V R8g[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F(HfXY3  
  { >s{I@#9  
  return (T2 & )r2; D9oNYF-V  
} tbRW6  
} ; Zok{ndO@|f  
/YvXyi>^"%  
Z ;.-UXat  
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> >。 CjQO5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'V:Q :  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dM-cQo:  
P9cx&Hk9  
return l(i, j) = r(i, j); !uEEuD#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BY6#dlDi  
AatSN@,~z  
  return ( int & )i; C 5.3[  
  return ( int & )j; lhN@ ,q  
最后执行i = j; ii)# (b:V  
可见,参数被正确的选择了。 K|7"YNohfG  
15g! Q *v  
,&t+D-s<f  
O^@8Drgc  
x4'@U<  
八. 中期总结 7s|'NTp  
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: b&z#ZY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lYx_8x2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zo3!Hs ZA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uYUFxm  
XQ]K,# i  
!/is+ xp  
OM\J4"YV$  
b{A[\ "  
~R!1{8HP  
九. 简化 ;t&q|}x"  
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。 l76=6Vtb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xsq@E#@S  
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: *'/,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4 mX(.6  
  +-*/&|^等 _gT65G~z  
2. 返回引用。 '$tCAS  
  =,各种复合赋值等 &GP(yj]  
3. 返回固定类型。 pp"X0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]at$ohS  
4. 原样返回。 5p0~AN)  
  operator, )0"Q h  
5. 返回解引用的类型。 d6luksO*9  
  operator*(单目) <|Td0|x _q  
6. 返回地址。 &`D$w?beg  
  operator&(单目) OdzeHpH3g  
7. 下表访问返回类型。 /%T/@y  
  operator[] ;,4*uU'vq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }%< ?]  
  operator<<和operator>> D p'urf\*$  
uC'-: t#  
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。 Ln& pe(c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9z7_D_yN2  
>ED;_L*_o  
template < typename Left > sf> E  
struct value_return  >G]JwO  
  { Ebnb-Lze,  
template < typename T > 7H6Ts8^S  
  struct result_1 "<CM 'R  
  { }. &nEi`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; clE9I<1v  
} ; VeA@HC`?"  
(Z),gxt  
template < typename T1, typename T2 > /UCBoQ$/]  
  struct result_2 ?JrUZXY  
  { ~MG6evm &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4 2Z:J 0  
} ; |9E:S  
} ; 8em'7hR9  
L AQ@y-K3  
7+jxf[(XQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wLV,E,gM  
ng1E'c]0@  
下面我们来剥离functor中的operator() k<9,Ypa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "-4|HA  
_}l(i1o,/  
return l(t) op r(t) |+cz\+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t~+M>Fjm?d  
return op l(t) <y6`8J7:  
return op l(t1, t2) ?%O>]s  
return l(t) op km %r{  
return l(t1, t2) op >F$9&s&  
return l(t)[r(t)] QQJGqM3a2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s9?mX@>h  
 {53FR  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H=/1d.p  
单目: return f(l(t), r(t)); TFSdb\g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #7uH>\r  
双目: return f(l(t)); +25}X{r$_  
return f(l(t1, t2)); JYdb^j2c  
下面就是f的实现,以operator/为例 >.?yz   
j+jC J<  
struct meta_divide ?JuJu1  
  { UF9={fN1  
template < typename T1, typename T2 > /X}1%p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z g7Q`  
  { UylIxd  
  return t1 / t2; l6'KIg  
} 1g;2e##)  
} ; }&v}S6T  
[@K'}\U^+  
这个工作可以让宏来做: B:zx 9  
5hE#y]pfN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1jC85^1Taq  
template < typename T1, typename T2 > \ zw<<st Bp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2CC"Z  
以后可以直接用 z%}"=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `I7s|9-=  
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 ]}`t~#Irz  
(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。。。) MTYV~S4/  
9SC1A-nF  
|$ PA  
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 7w73,r/D8A  
JuJW]E Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )CXlPbhY?  
class unary_op : public Rettype ~&:-c v  
  { Uz;^R@  
    Left l; a`Bp^(f}  
public : ;adZ*'6u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} | .+P ;g  
60{G 4b)  
template < typename T > m{>1# 1;$t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \J:+Wl.9A  
      { PTHxvml  
      return FuncType::execute(l(t)); MJX ny4n  
    } xxGm T.&  
\BBs;z[/  
    template < typename T1, typename T2 > Rd8mn'A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :{<|,3oNdR  
      { 0d[O/Q`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9@1n:X  
    } /CALX wL  
} ; @<DRFP  
C.4(8~Y=~  
Q]5_s{kiz  
同样还可以申明一个binary_op c Lyf[z)W  
/yU#UZ4;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,{IDf  
class binary_op : public Rettype `U0XvWPr[  
  {  XY)X-K$  
    Left l; kRggVRM  
Right r; +PPQ"#1pS  
public : z*HM_u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _"*vj-{-y  
G{?`4=K  
template < typename T > M_0f{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )h ,v(Rxa  
      { &fRz6Hd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'xd8rN %T  
    } )fo0YpE^|  
['>ZC3?"h  
    template < typename T1, typename T2 > = 1veO0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %,$xmoj9O]  
      { [ 1G wcXr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L5UZ@R,  
    } G9&2s%lu.e  
} ; F<h+d917  
/IcGJ&;  
1z|bQ,5  
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 OL_#Uu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X<_HQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ; Ows8  
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。 oFp1QrI3k8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6yYjZ<  
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。。。 %qsl<_&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E el*P M  
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)  &I-T  
下面是修改过的unary_op f5M;q;  
hrJ(][8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s;Bh69  
class unary_op ]'n4e*  
  { Rkg)yme!N  
Left l; An}RD73!w  
  h+Lpj^<2a  
public : rYV]<[?~7  
aZo}Ix:/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Unwh1VG  
|3FGMg%  
template < typename T > 5'DY)s-K  
  struct result_1 B T}l"  
  { a Z)1SX`D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CN` ~DD{  
} ; [&P @0F n  
va QsG6q[  
template < typename T1, typename T2 > rF}Q(<Y86  
  struct result_2 <!G\%C  
  { gP|-A`y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,gpEXU p\  
} ; ;`xCfOY(  
2Y9u9;ah  
template < typename T1, typename T2 > tz?3R#rM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0datzEns`  
  { #: [F=2@,A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zC:Pg4=w]  
} =mX26l`B  
o=!_.lDF:  
template < typename T > UsA fZg8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E,ilJl\  
  { 5|jY  
  return OpClass::execute(lt(t)); a0k;way  
} ]iW:YNvXA  
QoUdTIIL  
} ; _R]0S  
|Wa.W0A  
'Qg!ww7O  
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 g - !  
好啦,现在才真正完美了。 *@^@7`W  
现在在picker里面就可以这么添加了: K:XP;#OsP  
E_'H=QN c  
template < typename Right > |RD )pvVM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R#YeE`K  
  { 9D`K#3}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PP\ bDEPy  
} u{HO6 s\S  
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。 Ri AMW|M"C  
I YtiX  
ckV\f({  
WB_BEh[>j  
{U>N*&_`  
十. bind qe(gKKA%q  
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。 7@g0>1Fz  
先来分析一下一段例子 RhB)AUAj  
%rhZH^2  
iF +@aA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }=\?]9`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CV=qcD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2[(~_VJ  
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。 WK?5`|1l:x  
我们来写个简单的。 3O-vO=D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nql9SQ'\\  
对于函数对象类的版本: oR~d<^z(  
K/Pw;{}  
template < typename Func > h*40jZ  
struct functor_trait YL!{oHs4  
  { ' =5B   
typedef typename Func::result_type result_type; sm Ql^ 6a  
} ; A15Kj#Oy  
对于无参数函数的版本: LjGZp"&{  
1,h:|  
template < typename Ret > 479X5Cl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M?My+ oT  
  { 2 z#S| $  
typedef Ret result_type; cNwH Y Z'  
} ; ~@6l7H6{  
对于单参数函数的版本: mj9sX^$ dE  
XC;Icr)  
template < typename Ret, typename V1 > gjz-CY.hz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _()1 "5{  
  { ?ZGsh7<k  
typedef Ret result_type; /W*Z.  
} ; ]&P\|b1*g  
对于双参数函数的版本: {K"hlu[  
H"UJBO>$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f@hM^%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :] U\{;q2  
  { ,YvOk|@R  
typedef Ret result_type; /i27F2NQm  
} ; Nc4;2~XwRp  
等等。。。 h/|p`MP\1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vK+reXE  
A-uIZ zC  
template < typename Func > LWTPNp:"{w  
struct func_return z7AWWr=H  
  { flC%<V%'-  
template < typename T > ZQfPDH=  
  struct result_1 y9d"sqyh  
  { `#l3a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (57!{[J  
} ; o<3$|`S&  
$Z;/Sh  
template < typename T1, typename T2 > y2jw3R  
  struct result_2  3TCRCz  
  { Ic_NQ<8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >l AtfN='  
} ; w$9LcN  
} ; <,GVrVH=t"  
kD;pj3o&"2  
^Z;zA@[wt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \ B84  
QM 3DB  
template < typename Func, typename aPicker > z#o''  
class binder_1 Y2 J-`o$5  
  { v ;}s`P\"  
Func fn; EZ|v,1`e  
aPicker pk; 4LB8p7$|a3  
public : E}S%yD[  
51y"#\7  
template < typename T > <nqv)g"u0  
  struct result_1 mrnPZf i  
  { yCN_vrH>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :zKMw=  
} ; 4L8hn4F  
R^/SBrWve  
template < typename T1, typename T2 > 0stc$~~v  
  struct result_2 HrsG^x  
  { #L+:MA7H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bz#]>RD  
} ; =iKl<CqI$E  
cXqYO|3/M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C[ mTVxd  
KsOWTq"uj  
template < typename T > 77)WNL/ x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n8F5z|/  
  { /o m++DxV  
  return fn(pk(t)); RhHm[aN  
} &LAXNk2  
template < typename T1, typename T2 > =8?Kn@nMN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zX&SnT1~  
  { ?BfE*I$\h  
  return fn(pk(t1, t2)); (V jU,'h  
} Is7BJ f  
} ; w90YlWS#  
J>}J~[ap\J  
\/Mx|7<  
一目了然不是么? ,oA<xP-*  
最后实现bind esnq/  
f2;.He  
_i+@HXR &  
template < typename Func, typename aPicker > 8;DDCop 8L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MHK|\Z&e7  
  { y')OmR2h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,u2Qkw  
} ,?|$DY+=  
OA[e}Vn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DpgTm&}-  
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。 >UaQ7CRo  
vNv!fkl  
十一. phoenix (\{k-2t*^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [^5;XD:%&l  
_2!8,MX  
for_each(v.begin(), v.end(), aaFT   
( 8 XB[CbO  
do_ T[bCY 6  
[ RPW46l34  
  cout << _1 <<   " , " 7pyzPc#_  
] fu^W# "{  
.while_( -- _1), HYfGu1j?X  
cout << var( " \n " ) (h3L=  
) g F*AS(9  
); -d\sKc  
(.ir"\k1(  
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: Cd}^&z  
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 3=YpZ\l}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  oBkhb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Jay"  
aj1]ZT \  
@KQ.tF*  
template < typename Cond, typename Actor > %y6(+I #P  
class do_while l;lrf3  
  { c1yRy|  
Cond cd; J-v1"7[2GC  
Actor act; t}YcB`q)  
public : e73=*~kfR  
template < typename T > 5#K*75>  
  struct result_1 6:ettdj  
  { q>$MqKWM  
  typedef int result_type; 0[MYQl`  
} ; 9n& &`r  
v'W{+>.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yQK{ +w  
[.gk{> #  
template < typename T > n)e2?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \MP~}t}c  
  { x b,XI/  
  do PI9,*rOy  
    { xZ'fer`&  
  act(t); VdlT+'HF  
  } !g@K y$  
  while (cd(t)); *F\wWg'!B  
  return   0 ; ?jmP] MM  
} h  d3  
} ; 1BSd9Ydj  
+A| Bc~2!  
x4MmBVqp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PG&t~4QM`  
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。 D:z'`v0j  
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。 ,md_eGF  
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。 u8Ys2KLpL  
下面就是产生这个functor的类: ;TAj;Tf]H  
5\Q Tm;  
`i.BB jx`  
template < typename Actor > [o)K1>>7  
class do_while_actor 7he73  
  { cOVj @z  
Actor act; Coi[cfg0  
public : O~3 A>j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C[J9 =!t  
6{h\CU}"  
template < typename Cond > 2"IV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z`{sD]  
} ; gv*b`cl  
}y(t')=9  
M\]lNQA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `"5U b,~  
最后,是那个do_ CTIS}_CWd=  
6,>$Jzs)5E  
>?$2`I  
class do_while_invoker ^'`b\$km-0  
  { _{[6hf4p  
public :  r h*F  
template < typename Actor > qG9a!sj   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7^eyO&4z  
  { m#_BF#  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^ja]e%w#  
} [\8rh^LFi  
} do_; :?M_U;;z2+  
<ToS&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !0;AFv`\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p6DI7<C<H  
最后来说说怎么处理break和continue E7X6RB b  
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;,W ^#`  
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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