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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n1;V2k{uV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m3|,c[M1  
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, U>I#f  
9B%"7MVn  
tr'95'5W.  
mC93 &0  
  class filler Q;^([39DI  
  { y-Ol1R3:c#  
public : uV\=EDno  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vu#:D1/BB  
} ; <w:fR|O  
lq9c2xK  
(>Yii_Cd  
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: B}!n6j`  
2KzKNe(  
1R:h$* -z  
+22[ h@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nrxN_0 R%  
@a3<fmJ  
*Js<VR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5_i&}c23Vn  
~_oTEXT^O  
}Jtaq[y\r  
`}=Fw0  
二. 战前分析 TfxKvol'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3)eeUO+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6Q>w\@lF  
oJR!0nQ  
?O3 G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~/Ry=8   
  /* --------------------------------------------- */ +tA rH C]  
vector < int *> vp( 10 ); 9wwvh'T&NK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,onv `  
/* --------------------------------------------- */ ~KNxAxyVi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3&zmy'b*:  
/* --------------------------------------------- */ =o-qu^T^u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C1nQZtF R  
  /* --------------------------------------------- */ ew0 )  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U?rfE(!  
/* --------------------------------------------- */ 2Hd6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iN)@Cu7  
v0y7N_U5n  
#" OKO6]  
<zUmcZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: TRiB|b]8Q#  
1._1, _2是什么? +GGj*sD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *%8us~w5/  
2._1 = 1是在做什么? iVl"H@m/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K~E]Fkw!;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !XicX9n  
!hc7i=V ?  
- Z|1@s&  
三. 动工 `2Z=Lp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /bb4nM_E/  
{.2C>p  
yQW\0&a$  
rm cy-}e  
template < typename T > 1,mf]7k$  
class assignment o60wB-y  
  { Jw^+t)t  
T value; V:+}]"yJ,  
public : X >**M  
assignment( const T & v) : value(v) {} {u1t .+  
template < typename T2 > *83+!DV|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +`4|,K7'  
} ; 1ERz:\  
+g;G*EP7*  
vB,N6~r>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6SmSu\lgV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FJ!>3V;}  
^ 1g6(k'  
*rbH|o8  
8sIGJ|ku   
  class holder Gmwn:  
  { vJ{\67tK  
public : AD5tuY  
template < typename T > \}2Wd`kD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }6KL   
  { 6xOR,p>E  
  return assignment < T > (t); `?$R_uFh:  
} -R8RAwsLG  
} ; a[u8x mH  
UxW>hbzr&V  
r`krv-,O$  
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: %iGME%oXr  
e 9:l  
  static holder _1; `b2 I)xC#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ALG #)$|  
}cP 3i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x|Ei_hI-  
而不用手动写一个函数对象。 v|"{x&I.  
=:2V4H(F  
B|%;(bM2C  
qle\c[UM5  
四. 问题分析 dV5 $L e#y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /yOd]N;$  
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。 khIh<-s!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J3zb_!PPE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =y4g. J\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kSJWQ  
F3qi$3HM  
五. 问题1:一致性 !9!N s(vUM  
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?| ecF I"g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "au"\}   
z XvWo6  
struct holder z[';HJ0O;  
  { ZNUV Bi  
  // 0>'1|8+`(z  
  template < typename T > s9Xeh"  
T &   operator ()( const T & r) const k/LV=e7  
  { -0kwS4Hx2  
  return (T & )r; tSm|U<  
} ?;*mSQA`J  
} ; z!1j8o2  
S:5Nh^K  
这样的话assignment也必须相应改动: $+mmqc8  
,4\vi|  
template < typename Left, typename Right > -ZuzJAA  
class assignment e L(T  
  { X23TS`  
Left l; hcBfau;r  
Right r; 0VbZBLe  
public : *s!8BwiE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ x7Vyy5  
template < typename T2 > :4WwCpgz,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WOwIJrP  
} ; lfGiw^  
3!d|K%J  
同时,holder的operator=也需要改动: We9mkwK7C  
fEpY3od  
template < typename T > ja:%j&:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (YR] X_  
  { X{ Nif G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sz)3 z  
} Og,,s{\  
U,]z)1#X|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9 ROKueP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~MXPiZG?  
H7{ 6t(0j  
return l(rhs) = r; qH-dT,`"{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;hg]5r_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jf})"fz-*  
CSD8?k]2  
template < typename Tp > "ex? #qD&  
class constant_t GoFC!nx  
  { "'PDreS  
  const Tp t; xLGAP-mx]  
public : P#yS]F/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >#kzPYsp  
template < typename T > eAl&[_o|S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #fFEo)YG  
  { LAr6J  
  return t; YY.;J3C  
} 2=#O4k.@  
} ; ?W#! S  
}R>g(q=N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VRxBi!d  
下面就可以修改holder的operator=了 S'A~9+  
MVTU$ 65  
template < typename T > p%G\5.GcJL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ckTnb  
  { u?aq' "t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B0YY7od  
} OixQlAb{  
Ck[Z(=b$$:  
同时也要修改assignment的operator() & XrV[d[>  
KDY~9?}TM  
template < typename T2 > <H 3}N!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :Ct} ||9/  
现在代码看起来就很一致了。 c\R! z&y~  
9(H8MUF0{  
六. 问题2:链式操作 K_My4>~Il  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7tyn?t0n  
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。 nVYh1@yLy  
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。 ]`|bf2*eA  
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。 ` "9Y.KU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pZWp2hj{X  
.AV--oA~  
template < typename T > Tn-H8;Hg  
struct result_1 XL"e<P;t  
  { }we"IqLb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jw86P=  
} ; 2x`# f0[  
m=n V$H   
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: l,d8% \  
ZkK +?:9  
template < typename T > Ru sa &#[  
struct   ref ?n_Y _)9  
  { W58 \V  
typedef T & reference; Xe%n.DW m  
} ; @c&)K^v8  
template < typename T > $i3/||T,9  
struct   ref < T &> htkyywv  
  { 7u!p.kN  
typedef T & reference; t%=ylEPW  
} ; [,fMh $t  
"PlM{ZI\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4[5Z>2w  
@4&sL](q  
template < typename T > .Oim7JQ8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sGzd c  
  { K{ 0mb  
  return l(t) = r(t); KRz\ct|  
} i1scoxX3\  
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。 O,DA{> *m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M,<%j  
*Fq Nzly  
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 yJgnw6>r2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^91k@MC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m6JIq}CMb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z?cRsqf  
最后的布局是: A]>0lB  
                Add @ VJr0  
              /   \ 0tl  
            Divide   5 lQ)8zI  
            /   \ K;YK[M1!  
          _1     3 =b; v:HC  
似乎一切都解决了?不。 8IVKS>  
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。 5[I 9/4,  
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 p1cVs  
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: T$'Ja'9Kj  
|_2O:7qe  
template < typename Right > 1 iE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0w\gxd~'  
Right & rt) const 'av OQj]`K  
  { ";xG[ne$Be  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s=28.  
} }-Zfl jj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;}:"[B3$  
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。 6KV&E8Gn  
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。 (?~F}u v  
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。 cU*7E39  
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。 ogPxj KSI  
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? }z[ O_S,X  
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: %Uuhi&PA-l  
=:#$_qR  
template < class Action > rj,Sk~0Q  
class picker : public Action VCh%v-/  
  { Amz7j8zJ  
public : {U&Mo97rzX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S6K aw  
  // all the operator overloaded N>@AsI  
} ; %(n4`@  
c?[A  
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。 A 8&%G8d  
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: r$*k-c9Bf  
XD*$$`+#  
template < typename Right > B9+oI c O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P 0,]Ud  
  { 9B<y w.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PN<Y&/fB  
} o%CBSm]  
4(o0I~hpB?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vrz<DB^-e  
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。 #E*jX-JT  
d<!bE(  
template < typename T >   struct picker_maker O@Xl_QNxc!  
  { `yc .A%5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3~M8.{ U#V  
} ; $yOfqr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kx#G_N@  
  { nfl6`)oW  
typedef picker < T > result; hcM 0?=  
} ; oz@yF)/Sm  
h/PWi<R i  
下面总的结构就有了: #XNe4#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 I'J=I{p*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~!Onz wmO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^${-^w@,%V  
至此链式操作完美实现。 r@wWGbQ|L  
w_eLas%  
F*hs3b0Db  
七. 问题3 5>/,25 99  
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。 3wa }p^   
b8T'DY;~  
template < typename T1, typename T2 >  ~)WE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <r9J+xh*p  
  { U9kt7#@FDK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fz,8 <  
} 3+Xz5>"a  
KXYq|w  
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: \@gs8K#  
!) LMn  
template < typename T1, typename T2 > XKMJsEP sW  
struct result_2 t3G%}d?  
  { v@< "b U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FWPkvL  
} ; 5GC{)#4  
YAd.i@^  
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? aS:17+!  
这个差事就留给了holder自己。 @l BR;B"  
    ~9 K4]5K-  
7nfQ=?XNK  
template < int Order > H@'Y>^z?  
class holder; M="%NxuS  
template <> dht1I`i"B  
class holder < 1 > T4._S:~  
  { BL,YJM(y  
public : DKYrh-MN  
template < typename T > ,I'Y)SLx  
  struct result_1 Hd6Qy {,*-  
  { Pxy(YMv  
  typedef T & result; =suj3.   
} ; 8vc4J5  
template < typename T1, typename T2 > 5U%u S^%DP  
  struct result_2 tUL(1:-C  
  { pSay^9ZI  
  typedef T1 & result; wGAN"K:e  
} ; .(nq"&u-*  
template < typename T > 5qB>Song  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0Tg/R4dI  
  { #%B1, .A  
  return (T & )r; :^! wQ""  
} rzY7f: '  
template < typename T1, typename T2 > "X"DTP1b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A5B 5pJ  
  { M9 _h0  
  return (T1 & )r1; u6cWLV t  
} Cz m`5  
} ; o^7}H{AE  
^vJ08gu_W  
template <> WWH T;ST  
class holder < 2 > !dSY?1>U<  
  { f4]nz:2  
public : *#dXW\8qu  
template < typename T > pO GVD  
  struct result_1 Y KeOH  
  { i%v^Zg&FU  
  typedef T & result; R&=Y7MfZ  
} ; '<$(*  
template < typename T1, typename T2 > N2xgyKy~  
  struct result_2 7@|(z:uw  
  { 6^}GXfJAc  
  typedef T2 & result; e,|"9OK  
} ; ^cBA8 1  
template < typename T > x w]Zo<F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w,9$*=k  
  { X62z>mM  
  return (T & )r; + ECV|mkk  
} .K;*uq:0  
template < typename T1, typename T2 > \d%&_rp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ` _[\j]  
  { $Ob]JAf}  
  return (T2 & )r2; 23&;28)8  
} /Y%) Y  
} ; {#0B~Zr  
.lTU[(qwu  
+TA(crD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,Ix7Yg[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JKGUg3\~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jpT!di  
qdvGBdF  
return l(i, j) = r(i, j); =}u;>[3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ui'~d(F  
o7&Z4(V  
  return ( int & )i; pB h [F5  
  return ( int & )j; J6rXb ui$  
最后执行i = j; :G,GHU'/78  
可见,参数被正确的选择了。  H[fD >  
u;J9aKD  
R~[ u|EC}  
,|?B5n&  
wW]|ElYR=  
八. 中期总结 oI/@w  
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: * vEG%Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?r2Im5N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I&1h/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R qOEQ*k  
SL>>]A,E<`  
JrYpZ.Nh  
ZO W{rv]  
-GH#nF3G  
Xl@nv9m  
九. 简化 "JbFbcj  
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。 Uiv;0Tovl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g}L2\i688  
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: ;{j:5+'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K\,&wU  
  +-*/&|^等 !A&Vg #  
2. 返回引用。 >2Z:=HT  
  =,各种复合赋值等 pJK puoiX  
3. 返回固定类型。 NJLU +b yU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d #y{eV$Q  
4. 原样返回。 nLJ]tpw^DH  
  operator, h:Npi `y  
5. 返回解引用的类型。 t.485L %  
  operator*(单目) @_h/%>0  
6. 返回地址。 nYTI\f/8v  
  operator&(单目) }us%G&A2u  
7. 下表访问返回类型。 _dIv{L!  
  operator[] _H<ur?G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -Y2h vC  
  operator<<和operator>> 'R,1Jmx  
O BF5Tl4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  oC >^V5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #oJ9BgDry  
i!ejK6Q  
template < typename Left > r]kLe2r:B  
struct value_return <b{Le{QJ*  
  { eWW\m[k]}  
template < typename T > oIQor%z  
  struct result_1 T[~ak"M  
  { *`=V"nXw$|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +.b~2K1  
} ; gj$gqO`B  
PHT;%;m=  
template < typename T1, typename T2 > !@p@u;djJ  
  struct result_2 [ wr0TbtV  
  { Xp4pN{he  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D{PO!WzW  
} ; u`R  
} ; xa5I{<<U  
LtXFGPQf  
V~NS<!+q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8{epy  
fW <qp  
下面我们来剥离functor中的operator() 7?Xfge%\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e9o(hL  
q J@XVN4   
return l(t) op r(t) 0_,V}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'FO^VJ;ha  
return op l(t) O`rAqO0F  
return op l(t1, t2) ){icI <  
return l(t) op i[T!{<  
return l(t1, t2) op q71Tg  
return l(t)[r(t)] ;, 'eO i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p`T7Y\\#!  
.2Y"=|NdA  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Mp7r`A,6  
单目: return f(l(t), r(t)); Y[ a$~n^:n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vdh5s292h  
双目: return f(l(t)); &NB[:S =  
return f(l(t1, t2)); zl4Iq+5~6Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]geO%m  
^W3xw[{  
struct meta_divide s)8g4Yc*  
  { pn {Nk1Pl  
template < typename T1, typename T2 > `hY%<L sI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3' mQ=tKa  
  { YDz:;Sp\  
  return t1 / t2; sj0Hv d9  
} AL3zE=BL  
} ; B ,e3r  
AdKv!Ta5b  
这个工作可以让宏来做: 1`X{$mxw  
xpRQ"6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z_ak4C  
template < typename T1, typename T2 > \ ?.,..p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LmseY(i N  
以后可以直接用 P8:k"i/6J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q: ?6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cOxF.(L  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A@f`g[q  
xCiY jl$  
rcY[jF  
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 [8l8 m6  
vRVQ:fw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H+;>>|+:~  
class unary_op : public Rettype #q6jE  
  { _ ?xORzO  
    Left l; I[c/) N  
public : T%VC$u4F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }3V Q*'X>i  
OU/PB  
template < typename T > !QSL8v@c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jx.Jx~  
      { "tn]s>iAd=  
      return FuncType::execute(l(t)); pbl;n|  
    } E&7U |$  
l]uF!']f  
    template < typename T1, typename T2 > /MosE,7l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k-*H=km  
      { L|u\3.:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D0.7an6  
    } ^R! qxSj  
} ; K\,)9:`t  
dE%rQE7'  
?WKFDL'_0j  
同样还可以申明一个binary_op S)>L 0^M1  
;mjk`6p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [K9l>O  
class binary_op : public Rettype p>Qzz`@e  
  { -V%"i,t  
    Left l; 4`7N}$j#,  
Right r; <V5(5gx  
public : 9B{,q6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wJNiw)C  
O>IY<]x>L  
template < typename T > `gDpb.=Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J4;w9[a$  
      { SRRqIQz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kD8$ir'UYG  
    } ^yb3L1y  
Rr{mD#+  
    template < typename T1, typename T2 > 5N@k9x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; {iX_%  
      { y U =) g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TMpV .iH  
    } 1I{vB eMj  
} ; |Rd?s0u  
-r@fLkwg  
<v>^#/.0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )+OI}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @!"w.@ Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {P&{+`sov  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "3(""0Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  iVu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 G3 rTzMO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YC8wo1;Y!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J<'[P$D  
下面是修改过的unary_op lm i,P-Q  
]bLI!2Kr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u!hY bCB  
class unary_op gFizw:l  
  { GL-v</2'U  
Left l; A<fKO <d  
  ;4>YPH  
public : I 8TqK  
MKf|(6;~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?x1sm"]p'  
2Tec#eYe  
template < typename T > )CJXk zOX  
  struct result_1 *?x$q/a  
  { /99S<U2ej  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YcOPqvQ  
} ; O]3$$uI=QE  
EmNJ_xY  
template < typename T1, typename T2 > n=J~Rssp  
  struct result_2 (H5nz':  
  { Iv+JEuIi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X6)%2TwO  
} ; U6cpj  
1 j"G~TM  
template < typename T1, typename T2 > KSDz3qe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b+Sq[  
  { VwvL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N-Fs-uB  
} h;cl+c|B  
DB%}@IW"  
template < typename T > "jV :L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <+Eu.K&  
  { =1sGT;>  
  return OpClass::execute(lt(t)); fIe';a  
} '5V} Z3zJ/  
?1w{lz(P  
} ; \kWL:uU  
HVjN<HIqM  
Pt5"q3ec{T  
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 A0X'|4I  
好啦,现在才真正完美了。 mh#NmW>n  
现在在picker里面就可以这么添加了: &n$kVNE  
Iue}AGxu:{  
template < typename Right > nilis-Bk_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C2}n &{T  
  { V6Z~#=EQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $~7uDq  
} 3 @ahN2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Hi%)TDfv  
I\e/ Bv^  
=r|e]4  
idsBw!DB  
)|3BS`  
十. bind B|d-3\sn  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dynkb901s  
先来分析一下一段例子 {=K);z  
Nm$B a.Rg  
abMB-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @}; vl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \ SCi\j/a(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g y5^JL  
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。 GmhfBW?  
我们来写个简单的。 P* X^)R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oZ,J{I!L  
对于函数对象类的版本: x{DTVa 6y2  
K@%o$S?>z_  
template < typename Func > yz}ik^T  
struct functor_trait OSoIH`t A  
  { LV2#w_^I  
typedef typename Func::result_type result_type; |7%has3"  
} ; [}$jO,H5r  
对于无参数函数的版本: tJ Bj9{  
A1Ru&fd!  
template < typename Ret > sqXwDy+.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i%@blz:_Y  
  { 8c`E B-y  
typedef Ret result_type; [#@\A]LO  
} ; i+qt L3  
对于单参数函数的版本: n(uzqd  
b~$8<\  
template < typename Ret, typename V1 > |j}D2q=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b:WA}x V  
  { k3(q!~a:.}  
typedef Ret result_type; QmgO00{  
} ; >\br8=R  
对于双参数函数的版本: -7Bg5{FA  
&?[g8A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #| pn,/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !;3hN$5  
  { Y`NwE  
typedef Ret result_type; s(Y2]X4 (  
} ; `cQAO1-5  
等等。。。 'VpzB s#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]l7rM"  
~nJ"#Q_T  
template < typename Func > k"3@ G?JY  
struct func_return ;!S i_b2  
  { r01u3!  
template < typename T > *iX PG9XZ  
  struct result_1 4A0v>G`E*#  
  { >sjvE4s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j>8S,b=%  
} ; n'To:  
mE\)j*Nnv  
template < typename T1, typename T2 > mzRH:HgN?  
  struct result_2 63E)RR_Lh  
  { #V{!|Y'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M!YGv   
} ; 23d*;ri5  
} ; redMlHM  
Sx:JuK@  
`+h+X 9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mxnu\@}(  
dQn , 0  
template < typename Func, typename aPicker > {uDH-b(R  
class binder_1 qTrM*/m:]L  
  { 8-_atL  
Func fn; .],:pL9d  
aPicker pk; *Sg6VGP  
public : ){LU>MW{&  
HvR5-?qQ  
template < typename T > XuoyB{U  
  struct result_1 ;V?3Hwl  
  { 00B,1Q HP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 82)%`$yZw[  
} ; e'yw8U5E/  
g@'2 :'\  
template < typename T1, typename T2 > DH7]TRCMZ)  
  struct result_2 @;G%7&ps  
  { - lqD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oI5^.Dr FW  
} ; `>4"i+NFF8  
e ?7y$H-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $."D OZQ3U  
ekW#|  
template < typename T > n8E3w:A-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ce3``W/H3  
  { }hE!0q~MfM  
  return fn(pk(t)); /PVx  
} U2)?[C1q{  
template < typename T1, typename T2 > 2#   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P~#LbUP(  
  { b0sj0w/  
  return fn(pk(t1, t2)); 7g5Pc_  
} cA+T-A]  
} ; ef7BG(  
$O&N  
9?q ^yy  
一目了然不是么? @QMU$]&i]  
最后实现bind 8=@f lK  
x~i\*Ox^  
$ y(Qdb  
template < typename Func, typename aPicker > K5RgWP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]s0GAp"  
  { 194n   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O2":)zU.  
} ykRd+H-t  
 HzL~B#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %ikPz~(  
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。 ~|[i64V<^  
iSX HMp4V  
十一. phoenix 1LaJ hrp?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T_q M@/f  
]4/C19Fe!  
for_each(v.begin(), v.end(), KRX\<@  
( !3<b#QAXRG  
do_ p1[|5r5Day  
[ !<HF764@`  
  cout << _1 <<   " , " 1g,Ofr  
] u aYI3w@^  
.while_( -- _1), F >H\F@Wl  
cout << var( " \n " ) Wv%F^(R7  
) DQ}&J  
); o=RxQk1N  
TV|Z$,6l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: r:PYAb=g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &1Y7Ne  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uJ=d!Kn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H2xDC_Fs  
V*r/0|vd  
}+}Cl T  
template < typename Cond, typename Actor > Ga+Cb2$  
class do_while (0l>P]"n   
  { d}  5  
Cond cd; A#{I- *D[  
Actor act; p I.~j]*:{  
public : ^hsr/|  
template < typename T > G*=&yx."E  
  struct result_1 KzX)6 |g{"  
  { i03=Af3  
  typedef int result_type; mq}UUk@  
} ; uP$i2Cy  
o6RT4`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x[fp7*TiG  
7L!}F;yT  
template < typename T > 0$NzRPbH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nTw:BU4jd  
  { -]-0]*oAp  
  do &> _aY #  
    { j+>[~c;0)  
  act(t); -tx%#(?wH  
  } oGyoU#z#  
  while (cd(t)); }8ESp3~e_  
  return   0 ; _+)n}Se  
} 4uH} SG[  
} ; RameaFX8  
eoFG$X/PO  
dNCd-ep  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z:N?T0b(  
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。 \),zDO+  
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。 V)4?y9xZv  
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。 \ KsKb0sM  
下面就是产生这个functor的类: ?)[=>Kp  
Sj:c {jyJd  
Hq~SRc~  
template < typename Actor > ?r*}1WsH  
class do_while_actor ' R2*3<  
  { *>!-t   
Actor act; 1H\5E~X   
public : Ted tmX$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uhv_'Q  
Z"KrirZ  
template < typename Cond > :^qUr`)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VD $PoP  
} ;  %{UW!/  
)Jw$&%/{1  
oLtzPC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [S-#}C?~  
最后,是那个do_ /XA*:8~!  
9xK#( M  
4#t=%}  
class do_while_invoker AFeFH.G6Jr  
  { o.Bbb=*rZ  
public : |Om9(xT  
template < typename Actor > D><^7nr%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X{[$4\di{  
  { -<AGCiLz  
  return do_while_actor < Actor > (act); <[T{q |*  
} Nx+5rp  
} do_; 5Q:49S47  
t\PSB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (WP^}V5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7Bd=K=3u  
最后来说说怎么处理break和continue n 4co s  
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。 hQz1zG`z7  
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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