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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wg^#S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3^q,'!PfB  
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, 4} 'Xrg  
O;ZU{VY  
7]d396%  
6LL/wemq  
  class filler ul/=1]1?  
  { _Z.lr\  
public : Km8btS]n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I.Co8is  
} ; TOn{o}Y B  
l] WV gu  
#w*1 !  
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: 1 <.I2\^  
\2U^y4K.  
ED"@!M`1  
<>A:Oi3^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a k@0M[d  
@j`_)Y\  
g[@Kd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2JYp.CJv  
4wX{N   
mwZesSxB_  
XPd>DH(Yc  
二. 战前分析 pAtHU(}  
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。 p H5IBIf'  
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 Op,Ce4A  
bENfEOf,  
=#&K\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hc5M)0d  
  /* --------------------------------------------- */ &}nU#)IX  
vector < int *> vp( 10 ); }5RfY| ;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i^ G/)bq  
/* --------------------------------------------- */ J<p<5):R;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '(5 &Sj/C  
/* --------------------------------------------- */ |Pz-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @%IZKYf c~  
  /* --------------------------------------------- */ p \; * :  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SGZOfTcY  
/* --------------------------------------------- */ A,W-=TC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [V  T&  
zawU  
RU,f|hB 4  
e,={!P"f  
看了之后,我们可以思考一些问题: K%Mm'$fTw  
1._1, _2是什么? WiH%URFB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a^ <  
2._1 = 1是在做什么? ({yuwH?tH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Cmm"K[>Rx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 LU_@8i:  
ilw<Q-o4(  
KM g`O3_16  
三. 动工 8Z4d<DIJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [y\ZnoB  
X1]&j2WR  
d;|e7$F'  
8X!UtHml  
template < typename T > /wK5YN.em  
class assignment [`_&d7{-4b  
  { 30*^ERO  
T value; /,"Z^=  
public : $JypVA(CX  
assignment( const T & v) : value(v) {} p^&' C_?  
template < typename T2 > Cfyas'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f-y4V}  
} ; -OB72!sKU  
}Jk.c~P)  
7ks09Cy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Gnj;=f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ge`)sB,  
9bPQD{Qb  
SIKy8?Fn  
3I^KJ/)A  
  class holder brb8C%j}9  
  { zid?yuP  
public : #E2`KGCzW  
template < typename T > bS3qX{5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c,Zs. kC  
  { "6~pTHT  
  return assignment < T > (t); U> (5J,G  
} aa_&WHXkt  
} ; hQ i[7r($8  
2xZg, \  
t ^&:45~Q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Oo`P +S#  
(s %T1 8  
  static holder _1; z tHGY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &jl'1mZ  
}H?8~S =  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HPCzh  
而不用手动写一个函数对象。 l#7,<@)  
oB-&ma[ZS  
Xl#vVyO  
o$\ {&:y  
四. 问题分析 ?|%^'(U}  
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。 /R''R:j  
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。 H:`W\CP7_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HyiuU`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VD,F?L!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6.6~w\fR8  
si/F\NDT   
五. 问题1:一致性 % rdW:  
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?| C0jmjZ%w@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -fj;9('YJ  
CJJ 1aM  
struct holder @ ~ N:F~  
  { 4(R O1VWsb  
  // 5hB&]6n  
  template < typename T > ~B:Lai4"  
T &   operator ()( const T & r) const %+w>`k3(N  
  { req=w;E:  
  return (T & )r; ?f1%)]>   
} YdV5\!  
} ; j^1T3 +  
tRS^|??  
这样的话assignment也必须相应改动: Ve2z= 6(  
3rZFN^  
template < typename Left, typename Right > Fw+JhI VP  
class assignment o2 W pi  
  { +IuV8XT2(  
Left l; k!xi (l<C  
Right r; (iP,F]  
public : fm;1Iu#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OZbwquF@  
template < typename T2 > .Y&_k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7WiVor$g-  
} ; 6](vnS;  
37ll8  
同时,holder的operator=也需要改动: 1UJ(._0hR  
vPi\ v U{  
template < typename T > ( ]AErz+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #"O9\X/B  
  { O!d^v9hM,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +; C|5y  
} tW|B\p}  
&& ecq   
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。 Wv77ef  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9K#.0  
P;VR[d4e/  
return l(rhs) = r; 3a:(\:?z  
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。 BNyDEFd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nv{ou [vQ  
L -b~#  
template < typename Tp > $B~a*zZ7  
class constant_t yZb@  
  { bC$n+G>6k  
  const Tp t; #Jy+:|jJ  
public : /_*:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |O+R%'z'<  
template < typename T > E5jK}1t4V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /Or76kE  
  { %saTyF,  
  return t; -njxc{b  
} vO]gj/SaT  
} ; ,T|iA/c  
oFoG+H"&7\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *gMuo6  
下面就可以修改holder的operator=了 Y;e@ `.(  
4-E9a_  
template < typename T > GE Xz)4[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sG}}a}U1  
  { 2a5yJeaIv*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G2;Uv/vR  
} *B#OLx  
E"#<I*b  
同时也要修改assignment的operator() uji])e MN~  
/# 0@C[9  
template < typename T2 > 5;`([oX|_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k,X)PQc  
现在代码看起来就很一致了。 j+_g37$:  
i2N*3X~  
六. 问题2:链式操作 :7W5R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S&_ZQLiQ$  
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。 _]j=[|q 9  
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。 cn<9!2a  
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。 `WWf?g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4yQ4lU,r  
VY=~cVkzS  
template < typename T > GY@Np^>[a  
struct result_1 9rn!U2  
  { ,{J2i#g<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QdUl-(  
} ; M[<O]p6  
t^8#~o!%  
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: hh+GW*'~  
QdO$,i'  
template < typename T > %04>R'mN  
struct   ref Y +HVn0~qz  
  { -<ZzYQk^h  
typedef T & reference; tDy1Gh/c  
} ; fN0D\Mu!)b  
template < typename T > aR}NAL_`w  
struct   ref < T &> #xYkG5`lm  
  { BzTm[`(h  
typedef T & reference; $T;3*D90  
} ; GZI[qKDfB  
aFIet55o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y)BKRS~  
<u4GIi <sm  
template < typename T > %m+Z rH(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h=`rZC  
  { lba*&j]w=  
  return l(t) = r(t); G`6U t  
} eC[g"Ef  
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。 168U-<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {sX*SbJt  
:JW~$4  
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 2q2wo&uK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HFo}r~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [USXNe/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7:bqh$3!s  
最后的布局是: BOt\"N  
                Add /V7u0y  
              /   \ {7(h%]  
            Divide   5 f}Uw%S=w,  
            /   \ 8P5xRUkV  
          _1     3 b <=K@I.=  
似乎一切都解决了?不。 "_?^uymw  
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。 S'ikr   
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。 7-^df0  
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: #GWQ]r?  
[POy" O  
template < typename Right > KxJJ?WyM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >x!N@G  
Right & rt) const I]I5!\\&[  
  { {W `/KU?u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !p0FJ].g,  
} r9b`3yr=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BOh&Db*  
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。 r>z8DX@  
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。 ORfA]I-u  
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。 jg%D G2  
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。 3P #1fI(c  
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? &qe:|M  
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: foL`{fA  
d^lA52X6P  
template < class Action > y{v*iH<  
class picker : public Action aQRZyE}  
  { $f)Y !<bC  
public : 4pc=MR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L` Qiu@  
  // all the operator overloaded 8nZPY)o  
} ; ipU"|{NK  
%mI`mpf  
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。 -Tz9J4xU&  
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: i uN8gHx  
2t(E+^~  
template < typename Right > $}HSU>,%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >6rPDzW`Dx  
  { %/sf#8^m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %ecg19~L/}  
} E~N}m7kTl/  
xNm<` Y?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .@[+05Yw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M rVtxzH  
&}P62&  
template < typename T >   struct picker_maker RS$:]hxd>_  
  { V qYe0-^=P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9D 0ujup  
} ; HPt"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T> 1E  
  { Yoaz|7LS  
typedef picker < T > result; "}ZD-O`!  
} ; { >4exyu6  
$/pd[H[{  
下面总的结构就有了: IS8ppu&E  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2I#fwsb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^WUF3Q**OU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KU$.m3A>  
至此链式操作完美实现。 Q+ uYr-  
vU~#6sl  
YZmD:P  
七. 问题3 GMiWS:`;v`  
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。 _#-(XQa  
G>H&M#7K  
template < typename T1, typename T2 > .@xwl}o$OL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B)Gm"bLCOZ  
  { XmXHs4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y]@_DL#J=  
} 9]d$G$Kv9  
tAaFIIvY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @BBqH&<`  
o&X!75^G>  
template < typename T1, typename T2 > kw1PIuz4&  
struct result_2 < FN[{YsA  
  { fxyPh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lN^L#m*@  
} ; .|_+>){$w  
RdvJA:;q  
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? Zcdt\;HKr  
这个差事就留给了holder自己。 w3B*%x)  
    E8)C_[QJ`  
s>_ne0  
template < int Order > z3>}(+  
class holder; kgYa0 e5  
template <> scrNnO[3j  
class holder < 1 > #~ / -n&#  
  { )5e}Id  
public : C}W/9_I6Uo  
template < typename T > BQ".$(c q  
  struct result_1 s8 3_Bd  
  { m]&d TZV  
  typedef T & result; (bZ)pW/iw  
} ; GyT{p#l  
template < typename T1, typename T2 > tl0_as  
  struct result_2 \N7 E!82  
  { Yuh t<:`  
  typedef T1 & result; 5 {'%trDEy  
} ; y 37n~~%  
template < typename T > +#n[55d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \Mt(9jNK  
  { i7Y 96]  
  return (T & )r; Mi S$Y  
} $ V}s3  
template < typename T1, typename T2 > 9\|3Gm_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \@tt$ m%  
  { f{ENSUtCrR  
  return (T1 & )r1; E Sb  
} %*:-4K  
} ; n,n]V$HFGh  
L?0dZY-"  
template <> &]uhPx/  
class holder < 2 > ,mjwQ6:Ny  
  { "r.pU(uxt  
public : %6*xnB?  
template < typename T > 1<ZvHv  
  struct result_1 ")cdY) 14"  
  { OTalR;:]r  
  typedef T & result; ^Cpvh}1#  
} ; 8n1Sy7K!;  
template < typename T1, typename T2 > He&dVP  
  struct result_2 ]< TgBo|  
  { K4A=lD+  
  typedef T2 & result; ! QP~#a%  
} ; .:$%3#N$(Y  
template < typename T > }1Q]C"hY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &Zq43~  
  { I gA0RY1  
  return (T & )r; 2&06Db(  
} yO$]9  
template < typename T1, typename T2 > TzerAX^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uFG]8pj2V1  
  { l}Jf;C*j1z  
  return (T2 & )r2; kS3wa3bT  
} (<2PhJ|  
} ; +KXg&A/^  
HWD  
Oh-HfJyi  
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> >。 Vc c/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: StaX~J6=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c7P"1  
[%z~0\lu8  
return l(i, j) = r(i, j); P\N$TYeH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  +'Tr>2V  
JdFMSmZ@  
  return ( int & )i; lhJT&  
  return ( int & )j; g]z,*d  
最后执行i = j; ?$ o9/9w  
可见,参数被正确的选择了。 TfVB~"&  
uu]<R@!J  
}-YD_Pm K-  
5\RKT)%X  
pA4oy  
八. 中期总结 ;lnh;0B  
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: ;R 'OdQ$o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j<wWPv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RcMW%q$dG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YD7i6A  
v-_K'm  
`R=8=6Z+$q  
<~vamim#K  
F;5.nKo  
 :v8j3=  
九. 简化 %/-Z1Nv*#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >*B/Wy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m3\lm@`)O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0KU,M+_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )z$VQ=]"  
  +-*/&|^等 uFL~^vz  
2. 返回引用。 O=u.PRNT8  
  =,各种复合赋值等 69TQHJ[  
3. 返回固定类型。 Y)g<> }F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kbBX\*{yh  
4. 原样返回。 7bCTR2e\@w  
  operator, M[@).4h  
5. 返回解引用的类型。 (X QgOR#  
  operator*(单目) & /UcFB  
6. 返回地址。 ?L+@?fVN  
  operator&(单目) ,8cw jS2E  
7. 下表访问返回类型。 fG2\p&z  
  operator[] N1zB; -0t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 srO {Ci0  
  operator<<和operator>> HG5|h[4Gt  
0:Yz'k5  
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。 c7L#f=Ot?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  s>76?Q:i  
Qte=<Z)  
template < typename Left > \y"!`.E7\d  
struct value_return TOeJnk  
  { c+ Ejah+  
template < typename T > `2Ju[P  
  struct result_1 #rF|X6P  
  { rhHX0+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -=s7Q{O8Z  
} ; "!9~77  
#4Xe zj,g*  
template < typename T1, typename T2 > wVP{R3  
  struct result_2 w}K<,5I>  
  { 0^?(;AK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :p%nQF,*f  
} ; VfAIx]Fa  
} ;  9 k)?-  
oslV@v F  
)g(2xUk-y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i/NY86A  
cRDjpc]  
下面我们来剥离functor中的operator() 5E+l5M*(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c<r`E  
''s]6Jjw  
return l(t) op r(t) )PVX)2P_C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 593D/^}D  
return op l(t) `7LN?- T  
return op l(t1, t2) 4?jXbC k~x  
return l(t) op {~.h;'m  
return l(t1, t2) op i$?i1z*c}  
return l(t)[r(t)] sX^m1v~N|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RYZh"1S;k  
pMHY2t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V+W,# 5  
单目: return f(l(t), r(t)); 66,?f<b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s>9w+|6Ji  
双目: return f(l(t)); #(?EL@5  
return f(l(t1, t2)); 8Tyf#`'I  
下面就是f的实现,以operator/为例 K!lGo3n]  
A=Q"IdK  
struct meta_divide /9/=]  
  { 3&/5!zOg)  
template < typename T1, typename T2 > @D[jUC$E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t.v@\[{ -  
  { S6*3."Sk  
  return t1 / t2; W1w)SS  
} 24}r;=U  
} ; gxycw4kz  
5#!pwjt~7  
这个工作可以让宏来做: !E'jd72O  
_1VtVfiZ{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;HlVU  
template < typename T1, typename T2 > \ Ie`kzssM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H^Ik FEVs  
以后可以直接用 _8)9I?jH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P#Z$+&)b)s  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )wQR2$x~  
(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。。。) O{y2tz3  
~3dBt@%0  
| y\B*P  
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 MS%xOB*6  
Q|rrbxb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^sY ]N77  
class unary_op : public Rettype Q7gBxp  
  { fT!n*;h  
    Left l; FZ DC?  
public : m jC6(?V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L NmsvU  
v[T5D:  
template < typename T > ~M6Q8Y9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Y<x-)R  
      { {e/Qs|a R  
      return FuncType::execute(l(t)); '-p<E"#4Z  
    }  ]O3[Te  
~9#\+[ d_  
    template < typename T1, typename T2 > X!2/cgU7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U-6b><  
      { )zkk%mE/IM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <v&>&;>3  
    } R;,+0r^i  
} ; }rz}>((ZHF  
yHT8I  
{ aqce g  
同样还可以申明一个binary_op ( ?3 )l   
[~,~ e   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y&")7y/uE  
class binary_op : public Rettype J 6U3}SO=y  
  { rLGh>bw#`3  
    Left l; r4D*$H-rR  
Right r; |_{-hNiz0  
public : y,v*jE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lj6$?(x}  
~rN~Ql%S  
template < typename T > GxL5yeN@(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #uVH~P5TM  
      { i=#<0!m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'Pk ( 1:  
    } } :P/eY  
!run3ip`Z  
    template < typename T1, typename T2 > BY.' 0,H=k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]e@'9`G-'  
      { )=V0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %,Xs[[?i  
    } N%'=el4L  
} ; *aT3L#0(  
3#}5dO  
?u{y[pI6  
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  ~,Ck  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ho9 a#9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O+A/thI%*S  
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。 TXD\i Dq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n,SDJsS^  
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。。。 JL45!+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  T},Nqt<  
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) OV8Y)%t"  
下面是修改过的unary_op q$7WZ+Y\  
^\Gaf5{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 48nZ H=(Eh  
class unary_op ,Ua`BWF  
  { H@GiHej  
Left l; Ufd{.o[{-  
  6|+I~zJ88  
public : ;0(|06=  
*6=2UJcJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,{MA90!  
/MKcS%/H/  
template < typename T > gF+Uj( d  
  struct result_1 !%>p;H%0  
  { PB*m D7"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /co^swz  
} ; CKeT%3  
'+LC.lM  
template < typename T1, typename T2 > Xn^gxOPM  
  struct result_2 ZG+8kt!w  
  { }t#uSz^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FWcE\;%yVg  
} ; >/k[6r5  
c,-3+b  
template < typename T1, typename T2 > oMk6ZzZ,>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cL}} ^  
  { $x#0m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4Ynv=G Qz  
} :^]rjy/|+  
Li)rs<IX;m  
template < typename T > o<Hk/e~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v#J 2yg  
  { |Y?1rLC  
  return OpClass::execute(lt(t)); C&?Z\$ -/  
} #lXwBfBMf  
:23w[vt=  
} ; -,+zA.{+W  
IGqg,OEAp  
#InuN8sI  
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 _3v6c  
好啦,现在才真正完美了。 }xXUCU<  
现在在picker里面就可以这么添加了: |#G.2hMFr  
]/&qv6D*d  
template < typename Right > 5'>DvCp%M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,xmmS\  
  { DtLga[M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VJquB8?H  
} %" kF i  
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。 w@,Yj#_9cx  
;cKN5#7  
o6L\39v_  
hq[;QF:B  
}n/6.%  
十. bind W u?A} fH  
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。 &f48MtE  
先来分析一下一段例子 [H ^ ktF  
/Ilve U`E  
H8@1Kt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gD`|N@W$5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  {}>s0B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i[,9hp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IL*Ghq{/  
我们来写个简单的。 .=@xTJh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |hHj7X <?k  
对于函数对象类的版本: IqEE.XhaK  
Ik W 8$>  
template < typename Func > I|&<!{Rq  
struct functor_trait pK/r{/>r  
  { oihn`DY {  
typedef typename Func::result_type result_type; ,i0Dw"/u  
} ; C]/]ot0%t  
对于无参数函数的版本: mmSC0F  
oN3DM;  
template < typename Ret > oY)xXx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > APye  
  { |7XPu  
typedef Ret result_type; V ,# |\  
} ; ]/31@RT  
对于单参数函数的版本:  rvP Y  
.tRp  
template < typename Ret, typename V1 > ?w/i;pp<,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V\Q=EsHj   
  { CYkU-  
typedef Ret result_type; F_C7S  
} ; PD,s,A  
对于双参数函数的版本: `X;'*E]e  
,v<GSiO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7nsn8WN[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ldFK3+V  
  { NA@<v{z  
typedef Ret result_type; pf&H !-M  
} ; w~+C.4=7  
等等。。。 mV~aZM0'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }J_"/bB  
4th*=ku  
template < typename Func > .5?e)o)  
struct func_return R*S9[fqC[  
  { "INIP?  
template < typename T > 5B:% ##Ug5  
  struct result_1 *yX5g,52-|  
  { VPC7Dh%.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TPE1}8p17  
} ; ?LxBH -o(  
%X|fp{C  
template < typename T1, typename T2 > kh7RQbNY<I  
  struct result_2 Z+8Q{|Ev  
  { kJP` C\4}f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E}qW'  
} ; d1[;~)  
} ; 3rdrNc  
/-FvC^Fj  
\}Hi\k+h':  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e@j&c:p(Y  
|XGj97#M  
template < typename Func, typename aPicker > 4DwQ7KX  
class binder_1 p+.xye U(  
  { I-glf?F)  
Func fn; ?R!?}7  
aPicker pk; ,`Yx(4!rR  
public : ;#)vw;XR  
RA_gj lJi  
template < typename T > D(X:dB50@  
  struct result_1 _n~[wb5J  
  { %tK^&rw%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `T#Jiq E  
} ; gRsV -qS  
t>KvR!+`g  
template < typename T1, typename T2 > )(/Bw&$  
  struct result_2 Ia@!Nr2  
  { @A.7`*i_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G~ONHXL  
} ; GEs5@EH  
?S8_x]E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5$PDA*]9  
5+Ld1nom  
template < typename T > |a|##/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lWyg_YO@  
  { n1Z*wMwC  
  return fn(pk(t)); ,5XDH6L1  
} H~1o^ gU  
template < typename T1, typename T2 > &Hj1jM'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oF(=@UL  
  { j6&q6C X  
  return fn(pk(t1, t2)); F?c : ).g  
} xoB "hNIX  
} ; w3>.d(Q  
[G<SAWFg7  
FgnS+c3W(  
一目了然不是么? N5F+h94z]  
最后实现bind AMSn^ 75  
uS|f|)U&  
b/]@G05>>  
template < typename Func, typename aPicker > 1nZ7xCDK98  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4qKMnYR  
  { ETQL,t9m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xw'Y &!z  
} IxU#x*  
@xkI?vK6  
2个以上参数的bind可以同理实现。  m1#,B<6  
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。 u-k!h  
FdE9k\E#/)  
十一. phoenix G0mvrc-(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lxh}N,  
_|C T|q  
for_each(v.begin(), v.end(), I AFj_VWC0  
( "t >WM  
do_ +'`I]K>  
[ $=ua$R4Z+  
  cout << _1 <<   " , " jQ X9KwSP  
] Egm-PoPe  
.while_( -- _1), d-ML[^G  
cout << var( " \n " ) Fu*Qci1Z  
) E/Adi^  
); ;/~%D(  
oFDJwOJ'Bj  
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: !4"<:tSO  
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 jlM %Y ZC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [E:-$R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~|R/w%*C  
qG8-UOUDt  
Wg[ThaZ  
template < typename Cond, typename Actor > Uv|^k8(  
class do_while E>L_$J-A-  
  { a-Ne!M[  
Cond cd; 3IYbgUG  
Actor act; rrc>O*>{i  
public : *<l9d  
template < typename T > m'"Ra-  
  struct result_1 I`KBj6n  
  { $[HpY)MSRw  
  typedef int result_type; Q^ |aix~ K  
} ; f' &  
lFc4| _c g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z\6/?5D#v  
k}908%w  
template < typename T > 0$I!\y\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 39Zs  
  { e*/ya8p?  
  do G}0fk]%\:  
    { A,f%0 eQR  
  act(t); 0qk.NPMB0  
  } 9 ?(P?H  
  while (cd(t)); nH(H k%~  
  return   0 ; fudLm  
} fS- 31<?  
} ; h@D</2>  
nk+*M9r|I  
xyaU!E*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SO}en[()O  
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。 m9li%p  
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。 HH aerc  
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。 c[E>2P2-_  
下面就是产生这个functor的类: MnT+p[.  
jY8u1z  
c69M   
template < typename Actor > VsR`y]"g  
class do_while_actor K$Yc!4M  
  { *EzAo  
Actor act; liG3   
public : '<KzWxuC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^bckl tSo  
]J6+nA6)  
template < typename Cond > bmu<V1[W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,';+A{aV  
} ; 5jBBk*/\  
_=oNQ  
gKay3}w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `@r#o&  
最后,是那个do_ y1zep\-D  
?.&?4*u  
uH?lj&  
class do_while_invoker wJF Fg :  
  { x1ID6kI[{*  
public : ky5gU[  
template < typename Actor > DozC>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uyDYS  
  { 4!r> ^a  
  return do_while_actor < Actor > (act); q'p>__Ox  
} %D:5 S?{  
} do_; 4uUR2J  
)B' U_*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? # pz{,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,9;d"ce  
最后来说说怎么处理break和continue w_ po47S4  
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。 N~A#itmdx  
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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