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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J ++v@4Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oF:v JDSS  
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, X]j)+DX>  
U>qHn'M  
ODw`E9  
Xq#Y*lKVD  
  class filler 2)0b2QbQ  
  { z!wDpG7b  
public : M4f;/`w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  #@.-B,]  
} ; !X^Ce)1K  
cNK)5- U  
nhT(P`6  
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: ).412I  
)r6EW`$  
PRu&3BP  
|CD"*[j]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $K}DB N; 4  
DT(d@upH  
" {de k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l$Gl'R>>*  
o+O}Te  
S]/b\ B.h+  
n%%7KTqu  
二. 战前分析 5p"BD'^:  
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。 Zk-~a 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 hlJpElYf  
7 h=QW5  
#(;<-7M2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A$/\1282  
  /* --------------------------------------------- */ 0JyVNuHn  
vector < int *> vp( 10 ); HM[klH]s=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "E*e2W  
/* --------------------------------------------- */ "9y( }  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K7TzF&  
/* --------------------------------------------- */ j f~wBm d7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lTRl"`@S  
  /* --------------------------------------------- */ ,I.WX,OR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VRng=,  
/* --------------------------------------------- */ -%c<IX>z9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6cS>bl  
Do7=#|bAM  
Vzlh+R>c  
u0s8yPA  
看了之后,我们可以思考一些问题: T/r#H__`  
1._1, _2是什么? P 1>AOH2yG  
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。 JgRYljQi2  
2._1 = 1是在做什么? ?V(^YFzZ  
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。 zU5Hb2a  
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 eb-2[=  
CON0E~"  
)Di \_/G  
三. 动工 L5fuM]G`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d3Di/Iej   
)U t5+-UK  
N5U)*U'-u  
MmTC=/j  
template < typename T > D1s4`V -  
class assignment .3qu9eP   
  { .Nm su+s  
T value; T? ,P*l  
public : b-5y9K  
assignment( const T & v) : value(v) {} zDOKShG  
template < typename T2 > \6I +K"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l{c]p-  
} ; ?Ke eHMu  
wEW4gz{s  
!]` #JAL7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VaONd0Z I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zy'D!db`Z  
&} 6KPA;  
ksR1k vTm  
}YhtUWz].  
  class holder DPn=n9n2  
  { ?DV5y|}pj  
public : ~ Hy,7  
template < typename T > ,FzeOSy'p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2;3f=$3  
  { Kn;D?ioY  
  return assignment < T > (t); &BE  g  
} vV?rpe|%  
} ; c"tJld5F_  
{No L  
a `Q ot  
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: d@C&+#QDF  
 )v4b  
  static holder _1; \00DqL(Oj`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vxQ8t!-u  
~p0c3*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); una%[jTc  
而不用手动写一个函数对象。 nKr9#JebRC  
K4Dp:2/K%  
|]=2 }%1w  
Q _iO(qu 6  
四. 问题分析 ti5HrKIw  
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。 \G@wp5  
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。 UO Ug4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K5t0L!6<+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !5@_j,lW(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Os%n{_#8  
-f1k0QwL  
五. 问题1:一致性 a&{X!:X  
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?| i+3fhV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vl E z9/H  
 $!@\  
struct holder -Ng'<7  
  { EpJ4`{4  
  // K0+.q?8D|  
  template < typename T > 7xo4-fIuT  
T &   operator ()( const T & r) const RC#C\S6  
  { NSA F4e  
  return (T & )r; y&[y=0!  
} RkeltE~u  
} ; )D-c]+yt  
YZ$ZcfXDW  
这样的话assignment也必须相应改动: qZEoiNH(Tj  
tirIgZ  
template < typename Left, typename Right > c?2MBtnu  
class assignment w2O!M!1  
  { o\otgyoh  
Left l; ''OfS D_g  
Right r; =,!\~`^  
public : -~" :f8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \<0B1m  
template < typename T2 > `p kMN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =VLS/\A  
} ; x3ERCqTR  
_/*U2.xS  
同时,holder的operator=也需要改动: 4F3x@H'  
wu9=N ^x  
template < typename T > I:V0Xxz5t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D<i[LZd  
  { ow=UtA-^O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); # {fTgq  
} +z9@:L  
P|2E2=G  
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。 &M/0g]4p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *Oc.9 F88"  
|]Z:&[D]i  
return l(rhs) = r; YKbCdLQ  
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。 f~OU*P>V@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kPBV6+d~  
MF3b{|Z  
template < typename Tp > -V"22sR]  
class constant_t l+][V'zL  
  { b*fgv9Kh'  
  const Tp t; WnwhSr2  
public : R:JX<Ba  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8l?piig#  
template < typename T > &0TVi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YJS{i  
  { *{undZ?(>  
  return t; dUgrKDNyA  
} K'iIJA*Sn  
} ; aKUS5jDu  
thO ~=RB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j#~Jxv%n  
下面就可以修改holder的operator=了 5 )2:stT73  
=@u 5|:  
template < typename T > b5IA"w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const be5,U\&z  
  { r!P}u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =K&\E2kA4  
} "x941 }  
P X;Ed*y  
同时也要修改assignment的operator() +5.t. d  
PN~@  
template < typename T2 > LAx4Xp/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vhvdKD  
现在代码看起来就很一致了。 Iu~\L0R427  
8,O33qwH  
六. 问题2:链式操作 ODc9r }  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OI} &m^IOo  
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。 obK*rdg ,  
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。 ,U )"WLmY  
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。 d_S*#/k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a"/#+=[  
Q "oI])r  
template < typename T > vN4Qdpdb  
struct result_1 juAMAplf  
  { h0?2j)X_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %pu Lr'Y  
} ; jUj<~:Q}3o  
~,D@8tv  
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: J68j=`Y  
UV}73Sp  
template < typename T > Sj'ht=  
struct   ref J" j.'.  
  { IYWjH E+)d  
typedef T & reference; syx\gz  
} ; ERUt'1F?]  
template < typename T > JB</euyV  
struct   ref < T &> cN! uV-e  
  { M)?dEgU}M  
typedef T & reference; [w -{r+[  
} ; |CgnCUv+  
QQk{\ PV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QU{Ech'  
?6Cz[5\  
template < typename T > "HD+rmUEH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xy+QbD T  
  { nmlPX7!{$  
  return l(t) = r(t); F Kc;W  
} HhA -[p  
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。 qZ@0]"h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  <VjJAu  
[MX;,%;;  
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 He0=-AR8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O <9~Kgd8h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =9L$L|W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {-9jm%N  
最后的布局是: nU+tM~C%a  
                Add g}&hl"j  
              /   \ k.h`Cji@  
            Divide   5 Z>F^C}8f  
            /   \ C7T(+Wd!,  
          _1     3 \u`)kJ5o1  
似乎一切都解决了?不。 : Ud[f`t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]u-SL md  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :&}odx!-!C  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: '"pd  
3[p_!eoW  
template < typename Right > 0uVv<Q~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K*K1(_x=  
Right & rt) const Vi! Q  
  { Xog/O i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jsg I'  
} 8B!aO/Km  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :/YO ni1h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 JnD {J`:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .=9 s1 ~]  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 y$ Zj?Dd#  
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。 0?7XtC P<  
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? t^=U*~  
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: mIZwAKo  
O|kKwadC  
template < class Action > JL}\*  
class picker : public Action !yjo   
  { BUUf;Vv  
public : 0m[dP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RKd  
  // all the operator overloaded ydl jw  
} ; W!$zXwY}(  
UbJ*'eoX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vY6W|<s  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: wbbqt0un  
 hRaf#  
template < typename Right > 5FvOznK^e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FHy76^h>e  
  { u%|zc=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |YJCWFbs8  
} ;SwC&.I  
CDMfa&;T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tury<*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 78#!Q.##  
: 2V^K&2L  
template < typename T >   struct picker_maker -P=g3Q i  
  { h SqY$P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &Y|Xd4:  
} ; Rz%e>)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @}FAwv^f  
  { V|Tud  
typedef picker < T > result; !KS F3sz  
} ; XY7Qa!>7j  
Ar9nBJ`  
下面总的结构就有了: [um&X=1V8  
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。 }m]q}r  
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。 wWW~_zP0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q.-*7h8  
至此链式操作完美实现。 4C_c\;d  
huFz97?y(  
9~AWng  
七. 问题3 /  YiQ\  
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。 hp!d/X=J_  
iCG`3(xL  
template < typename T1, typename T2 > `ue[q!Qq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~d>%,?zz  
  { `linG1mF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8"'x)y  
} C.a5RF0  
TT!ET<ciN  
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: Hy; Hs#  
Y8s;w!/  
template < typename T1, typename T2 > 7l8[xV  
struct result_2 E +_&HG}a  
  { ;Kxbg>U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OTvROJP  
} ; $j` $[tX6l  
%(m ])  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Id8wS!W`7  
这个差事就留给了holder自己。 Os),;W0w4  
    V}8$p8#<@  
#m. AN  
template < int Order > eBB:~,C^q.  
class holder; :1fagaPg  
template <> oT+(W,G  
class holder < 1 > }F1s tDx  
  { wJ"ev.A)  
public : }Ag|gF!_  
template < typename T > AMlV%U#  
  struct result_1 1IH[g*f  
  { uF(k[[qaiN  
  typedef T & result; /9ZcM]X B  
} ; 9G+f/k,P  
template < typename T1, typename T2 > 64oxjF)  
  struct result_2 ,cHU) j  
  { 'UwI*EW2S  
  typedef T1 & result; .CV _\  
} ; Rc$h{0K8  
template < typename T > AY2:[ 5cm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \^532FIw6  
  { zok D:c  
  return (T & )r; t\y-T$\\  
} ma8wmQ9JR  
template < typename T1, typename T2 > S)\8|ym6!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9/TY\?U  
  { a<Uqyilm  
  return (T1 & )r1; 9w^zY ;Y  
} - V) R<  
} ; 3P=w =~e  
s${_K*g6  
template <> =G>(~+EA  
class holder < 2 > $3 8gs{+  
  { 2hOPzv&B  
public : zhEo(kU!  
template < typename T > /)#8)"`nT  
  struct result_1 ziL^M"~2  
  { _vYzF+  
  typedef T & result; <)#kq1b?  
} ; U{1z;lJ  
template < typename T1, typename T2 > us{nyil1  
  struct result_2 O]=C#E{  
  { ?C;JJ#Ho  
  typedef T2 & result; D[Iq n  
} ; w+UV"\!G)Q  
template < typename T > h8}8Lp(/'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g'lT  
  { 8OAg~mQ15(  
  return (T & )r; H~9=&p[Q  
} Z!\@%`0$  
template < typename T1, typename T2 > xfHyC'?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ! Tfij(91  
  { F>Jg~ FD*  
  return (T2 & )r2; !oMt_k X  
} C ?7X"~ ~  
} ; b~Z=:'m8  
D s-`  
y4F^|kS) [  
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> >。 #ooc)),  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f'{>AKi=C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'h *Zc}Q:  
TlPVHJyt  
return l(i, j) = r(i, j); n(&*kfk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) * BOBH;s  
~mH+DV3  
  return ( int & )i; MW@DXbKVl  
  return ( int & )j; XVUf,N,  
最后执行i = j; $L{7%]7QC  
可见,参数被正确的选择了。 ^ }#f()  
:R+],m il  
\C/z%Hf7-  
g _ M-F  
a!t V6H  
八. 中期总结 *T4ge|zUc  
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: 5u,sx664  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R;THA!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YNM\pX'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8~5|KO >F  
S}gD,7@  
XZO<dhZX:  
OV|Z=EwJ  
yX9B97XyC  
*Mi6  
九. 简化 1q!sKoJ<  
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。 M {xie  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eTZ`q_LfI1  
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: lIq~~cv)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O,9X8$5H-a  
  +-*/&|^等 >eo8  
2. 返回引用。 k+\7B}7F  
  =,各种复合赋值等 q3\!$IM.  
3. 返回固定类型。 I7Zq}Pxa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kPJ~X0Fr{t  
4. 原样返回。 iEhDaC[e(b  
  operator, Yq;&F0paK  
5. 返回解引用的类型。 MVAc8dS  
  operator*(单目) ,k%8yK  
6. 返回地址。 M(S{1|,V  
  operator&(单目)  y h-9u  
7. 下表访问返回类型。 >4'21,q  
  operator[] VRhRwdC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8|<f8Z65!  
  operator<<和operator>> P%!q1`Eke(  
)dg UmN  
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。 0*{p Oe/u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ):E'`ZP!F  
$K=z  
template < typename Left > 6DZ2pT:  
struct value_return a}D&$yz2  
  { X,53c$  
template < typename T > t^$Div_%G  
  struct result_1 Ph\F'xROe  
  { DZAH"sb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \[E-:  
} ; v<fWc971  
2V<# Y  
template < typename T1, typename T2 > ST4(|K  
  struct result_2 H2]BMkum  
  { MZi8Fo'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bVOO)  
} ; *<3iEeO/R  
} ; EEg O  
-AeHY'T  
tQnJS2V"{u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F\P!NSFZV  
A?V<l<EAm  
下面我们来剥离functor中的operator() faJ8zX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z{16S=0  
bl9E&B/  
return l(t) op r(t) G[B*TM6$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -9i+@%{/  
return op l(t) :\T_'Shq  
return op l(t1, t2) /K&wr6  
return l(t) op 2c*2\93>  
return l(t1, t2) op >,w P! ;dh  
return l(t)[r(t)] Xa\]ua_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?/L1tX)  
T/3;NXe6E  
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: ceI [hM  
单目: return f(l(t), r(t)); 0Cv4/Ar(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4w2L?PDMi  
双目: return f(l(t)); EkV!hqs*  
return f(l(t1, t2)); 9 &[\*{  
下面就是f的实现,以operator/为例 '.xkn{c  
(Bh L/A 4  
struct meta_divide M%77u=m  
  { ~M(pCSJ[  
template < typename T1, typename T2 > a\|X^%2g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B)(w%\M4^  
  { N}1-2  
  return t1 / t2; .y(@Y6hO  
} ^W{eO@  
} ; Is~yVB02  
f(W,m >.;  
这个工作可以让宏来做: &<OMGGQ[h  
Kjvs@~6t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9Z}S]-u/  
template < typename T1, typename T2 > \ <C2c" =b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Xek E#?.  
以后可以直接用 m./*LXU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (jt*u (C&Y  
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 O/'f$Zj36  
(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。。。) Zr~"\llk  
aw;{<?*  
ZW`HDrP`  
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 LIc*tsl  
e1Dj0s?i~K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]oo|o1H87  
class unary_op : public Rettype H==X0  
  { ook' u }h  
    Left l; ;%lJD"yF  
public : HX z iDnj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r{c5dQ  
il<gjlyR]L  
template < typename T > zbdOCfA;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UeC 81*XZ  
      { uV#-8a5!  
      return FuncType::execute(l(t)); </~1p~=hAt  
    } __Vg/C!W  
XWJ0=t&}  
    template < typename T1, typename T2 > _y.mpX&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ni/|C19Z  
      { +lW+H12  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iOE9FW|e  
    } .kz(V5  
} ; ..sJtA8  
K>`m_M"LA  
~ly`u  
同样还可以申明一个binary_op $=X!nQ& Z|  
@faF`8LwA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =/)Mc@Hb  
class binary_op : public Rettype *(>F'>F1"  
  { i@sCMCu6  
    Left l; Z{j!s6Y@{  
Right r; 5QCw5N  
public : \Or]5ogT'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6uv'r;U]  
})Ix .!p  
template < typename T > C8O7i[uc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "@F*$JGT y  
      { OD>u$tI9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BIwgl@t!>  
    } @*AYm-k  
B`t)rBy  
    template < typename T1, typename T2 > 0EF,uRb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S8rW'}XJ=H  
      { 89?3,k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `XFX`1  
    } ~{kA) :  
} ; Uj y6vgU;  
x`b~ZSNJ%  
`Nxo0Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ej9/_0lt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W\ZV0T;<]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fwz5{>ON]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c=uBT K*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zi15wE  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1D#T+t`[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2\kC_o97  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4C2>0O<^s  
下面是修改过的unary_op @Wlwt+;fT  
i:NJ>b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1`7]C+Pv  
class unary_op +"*l2E]5  
  { 0DW'(#`  
Left l; l#< }|b  
  BHiw!S<  
public : S0X.8Bq  
?kG#qt]Q5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &z 1|  
^loF#d= s  
template < typename T > N69eI dl  
  struct result_1 Z:r$;`K/  
  { g6k&c"%IQ(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '=@H2T6=  
} ; >"m@qkh  
pfT`WT  
template < typename T1, typename T2 > 8z3I~yL_`+  
  struct result_2 -X6\[I:+A  
  { A$$R_3ne  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RLeSA\di  
} ; %<bG%V(  
Q:Nwy(,I  
template < typename T1, typename T2 > 2!"\;/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O_%PBgcJr  
  { J_((o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EzeDShN=J  
} 9cx!N,R t  
GwU>o:g"  
template < typename T > vb80J<4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b*F :l#  
  { AU${0#WV_  
  return OpClass::execute(lt(t)); MSrY*)n!>O  
} G Yy!`E  
e P,XH{s  
} ; GXAk*vS=G  
1zEZ\G  
cxF?&0[mY  
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 UVQa af  
好啦,现在才真正完美了。 %RK\Hz2q3  
现在在picker里面就可以这么添加了: SBYMDKZ  
WEY97_@  
template < typename Right > p7ns(g@9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !xx> lX5  
  { \p=W4W/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `!>dbR&1  
} Jr*S2 z<*  
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。 U{:(j5m  
Z2pN<S{5  
\w@_(4")Qb  
Rs( CrB/M  
| 9\7xT  
十. bind ZE3ysLk m  
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。 O+UV\  
先来分析一下一段例子 Eg- Mm4o  
6pdl,5[x-  
Kr}M>hF+|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c#4L*$ViF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B$[%pm`'2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $y]||tX  
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。 ?}lpo; $  
我们来写个简单的。 ~IJZM`gN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J#OE}xASoA  
对于函数对象类的版本: "}~i7NBB  
Hr8$1I$=  
template < typename Func > SpTORR8  
struct functor_trait bQ\-6dOtv  
  { g,GbaaXH  
typedef typename Func::result_type result_type; YO!7D5rV#  
} ; d ;7pri)B  
对于无参数函数的版本: xvz5\s|b  
q9]^+8UP  
template < typename Ret > :"+UG-S$6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > meVVRFQ2+  
  { QmkC~kK1.  
typedef Ret result_type; 8UY=}R2C  
} ; pQ-^T.'  
对于单参数函数的版本: 36A.h,~  
oTV8rG  
template < typename Ret, typename V1 > SAxa7B/U2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #* /W!UOu  
  { V]PhXVJ  
typedef Ret result_type; `J7Lecgo  
} ; f[I'j0H%  
对于双参数函数的版本: pN f9  
uW-- nXMs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _Ag/gu2-?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~FCSq:_  
  { JLV}Fw  
typedef Ret result_type; 0jZ{?  
} ; E["t Ccg  
等等。。。 { )GEgC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n#L2cv~Aj"  
@p` CAB  
template < typename Func > JE:n`l/p  
struct func_return m ?"%&|  
  { /zP)2q^  
template < typename T > T _9ZI|Jx  
  struct result_1 $$;2jX"I  
  { gwB> oi*OE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _x|8U'|Ce  
} ; sluZ-,zE  
j[Zni D  
template < typename T1, typename T2 > xW;[}t-QS  
  struct result_2 G~hILW^  
  { > FcA ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C05{,w?  
} ; 5!Mp#lO  
} ; C`T5d  
= Vr[V@  
TKBK3N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }/}`onRZ  
eHyuO)(xH1  
template < typename Func, typename aPicker > oYm{I ~"  
class binder_1 \V- Y,!~5  
  { j%y+W{Q[  
Func fn; #V,~d&_k  
aPicker pk; xjk|O;ak  
public : S^`9[$KH0  
Ty|c@X  
template < typename T > F*( A; N_y  
  struct result_1 | xI_aYv*  
  { } fMFQA)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dv}R]f'  
} ; O|TwG:!  
^F0jI5j).  
template < typename T1, typename T2 > $>s@T(  
  struct result_2 7MJ)p$&  
  { n ~i4yn=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8jGoU 9  
} ; `ip69 IF2*  
WK)k-A^q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R.'Gg  
_p2<7x i   
template < typename T > 9 @*>$6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N$\5%  
  { ]BD5+>;  
  return fn(pk(t));  %!h+  
} aYCzb7  
template < typename T1, typename T2 > 4xn^`xf9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a} 7KpKCD  
  { #UeU:RJ1  
  return fn(pk(t1, t2)); A8/4:>Is  
} yf^gU*  
} ; Tka="eyIj3  
ZoReyY2  
(lsod#wEMg  
一目了然不是么? E1w XG  
最后实现bind kV9NFo22  
/j\TmcnU^  
v86`\K*0Y  
template < typename Func, typename aPicker > {#Cm> @')  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c0p=/*s(  
  { SFNd,(kB*z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DOU?e9I2  
} 9TS=>  
buyz>IC P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b:I5poI3  
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。 -7VV5W  
1c~#]6[  
十一. phoenix .u3W]5M|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  o*1`,n  
I _G;;GF  
for_each(v.begin(), v.end(), HD|)D5wH|  
( LB+=?Mz V  
do_ pra&A2Y\  
[ <"%h1{V  
  cout << _1 <<   " , " %4K#<b"W  
] d/QM   
.while_( -- _1), iPYlTV  
cout << var( " \n " ) wf$ JuHPt  
) (W/UR9x)|d  
); ,dMi+c`ax  
dj**,*s  
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: ]>T/Gl1  
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 (2)9TpE;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~,7R*71  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k5 l~  
hKeh9 Bt  
o-Arfc3Q  
template < typename Cond, typename Actor > "evV/Fg (  
class do_while M)Q+_c2*  
  {  Vp4]  
Cond cd; swbD q  
Actor act; YHAg4 eb8  
public : $>m<+nai'  
template < typename T > a8c]B/  
  struct result_1 9oz)E>K4f  
  { " N4]e/.V  
  typedef int result_type; niBpbsO  
} ; L]")TQ  
4`]1W,t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1_]l|`Po  
e|y~q0Q$  
template < typename T > QV1%Zou  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M/;g|J jM  
  { ^Tmmx_Xw  
  do 6 nhB1Aei  
    { 8;rS"!qM  
  act(t); {4*%\?c,n  
  } \zyGJyy.  
  while (cd(t)); xbA2R4|  
  return   0 ; 3|3lUU\I  
}  }"tYb6*  
} ; XE\bZc  
]0E-lD0J  
T+hW9pa)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7X>3WF  
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。 c?S402M}  
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。 d a9 *>+[  
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。 TUr}p aw_  
下面就是产生这个functor的类: aH~"hB^e  
w+H=Xh4t  
 f;a6ux#  
template < typename Actor > U5=J;[w}N  
class do_while_actor Ccmbdw,Z 5  
  { [*v\X %+  
Actor act; x #g,l2_!  
public : Q5JeL6t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XwMC/]lK<  
d?.x./1[qi  
template < typename Cond > R\?!r4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _Qas+8NW  
} ; Jsl,r+'H  
R)z|("%ec  
s#3{c@^3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :8g \B{  
最后,是那个do_ oY:>pxSz<@  
[ Ma9  
]W,g>91m  
class do_while_invoker m\=u/Zip  
  { gE~31:a^  
public : GS%Dn^l  
template < typename Actor > 0Jr< >7Q1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X)+N>8o?N  
  { ^xrR3m*d  
  return do_while_actor < Actor > (act); &-A 7%"  
} 1;V5b+b  
} do_; g&V.o5jIhc  
Xqk$[ peS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oGZ9@Y)(T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DS fKUx&  
最后来说说怎么处理break和continue \ZB;K~BV&  
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。 OoNAW<  
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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