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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $g0+,ll[6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L{-LX= G^  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, u\yVR$pQ  
w;6bD'.>;  
Lh.b 5Q|  
zi9[)YqxPH  
  class filler g4p  
  { RE2&mYt  
public : 6w8" >~)Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yr.sm!xA  
} ; "qz3u`[o  
rwLAW"0Qz  
ZBT1Y.qA  
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: 46@{5)Tq  
: 18KR*;p  
!9Z r;K~\  
m0n)dje  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r0;:t   
-a,-J]d0+  
"TyJP[/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u$#Wv2|mk  
q[q?hQ/b  
a' Ki;]q  
H,3\0BKk  
二. 战前分析 OJ|r6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :}8Z@H!KkY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .IBp\7W!?E  
'rp }G&m  
b V+(b9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Mq~T_S  
  /* --------------------------------------------- */ S{pXs&4O  
vector < int *> vp( 10 ); ~c^>54  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U4f5xUY0)  
/* --------------------------------------------- */ V&8Vw F^-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g9D^)V  
/* --------------------------------------------- */ 9vUO *D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !U9|x\BqJ2  
  /* --------------------------------------------- */ o1W:ox?kO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v\16RD  
/* --------------------------------------------- */ X+L) -d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @AHm!9?o  
c0B|F  
9{k97D/  
^k5ll=}  
看了之后,我们可以思考一些问题: f`9 b*wV  
1._1, _2是什么? 0sN.H=   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C2LL|jp*  
2._1 = 1是在做什么? An;MVA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5pr"d@.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m(RXJORI  
*n" /a{6>  
UcBe'r}G  
三. 动工 \PDd$syDA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NI#X @  
NH$r Z7$  
\^ghdU  
Dd;Nz  
template < typename T > kB?al#`  
class assignment @1*ohdHH  
  { Bm&kkx.9P  
T value; ~|<WHHN (  
public : \fA{1  
assignment( const T & v) : value(v) {} Eskb9^A  
template < typename T2 > 7VcmVq}X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 06$!R/K  
} ; ST\$=  
0#w?HCx=  
}cT_qqw(f%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,0x y\u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .>Ljnk  
DXz} YIEC  
H*#s }9=kZ  
]|`C uc  
  class holder *`ZH` V  
  { 64hk2a8  
public : Q+g!V5'  
template < typename T > b Q]/?cCYV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2M# r]  
  { 3nZo{p:E  
  return assignment < T > (t); ,%\o4Rc'o  
} t#q<n:WeYU  
} ; pZ/>[TP(%F  
': N51kC  
FQ g~l4WX  
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: EEGy!bff  
ZPbpp@,  
  static holder _1; KII *az  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6iCrRjY*  
B6wRg8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <n]x#0p  
而不用手动写一个函数对象。 D9j3Xu  
%Gt .m  
J,Ks0M A  
=[F<7pvE  
四. 问题分析 f=)2f =  
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。 (SKVuR%Jj  
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。 aN"DkUYZM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /yM:| `tT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L!=QR8?@E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~gGZmT b  
6Cn+e.j@  
五. 问题1:一致性 _i/t?7  
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?| _YF%V;X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `FoxP  
H^YSJ 6  
struct holder oWYmj=D~2z  
  { a'z)  
  // $@UN4B?y  
  template < typename T > :=J,z,H_U  
T &   operator ()( const T & r) const jQ:OKh<Y  
  { d/i`l*  
  return (T & )r; &197P7&o  
} =}.EY iD  
} ; m 9/}~Y#k  
4'0Dr++  
这样的话assignment也必须相应改动: qK)73eNSR  
66fO7OJs  
template < typename Left, typename Right > ~8lwe*lNV  
class assignment qi_Jywd:w  
  { D9z|VIw8  
Left l; &L^+BQ`O?  
Right r; 9uGrk^<t  
public : O BN2 ) j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {)-aSywe  
template < typename T2 > 3-&QRR#p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [7[0^ad  
} ; Y.*y9)#S6  
/iX+R@  
同时,holder的operator=也需要改动: 0{= `on;  
)oyIe)  
template < typename T > *8LMn   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >Z1sb  n  
  { xD6@Qk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Rz.?i+  
} L21VS ,#I  
9=UkV\m)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 '_V2!?+RU+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z?\2F%  
p\bDY  
return l(rhs) = r; ~$~5qwl  
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。 p\<u6v ~J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Nqu>6^-z0  
}K&7%N4LZ  
template < typename Tp > kXf'5p1  
class constant_t ]w.;4`l*  
  { 78/Zk}I]  
  const Tp t; XHK70: i  
public : W VI{oso#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bua+I;b  
template < typename T > gM _hi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]wtb-PC  
  { *NG+L)g  
  return t; Bro9YP4<  
} B&@?*^.  
} ; oZAB_A)[-  
<TP=oq?I/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !P -^O  
下面就可以修改holder的operator=了 IP(Vr7-v  
)gMG#>up@  
template < typename T > ~P@Q7T*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ypy68_xyW  
  { -:na: Vsi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PbmDNKEh{  
} % ClHCoyA  
; d J1  
同时也要修改assignment的operator() f\jLqZY  
G%s 2P.cd  
template < typename T2 > Iu <?&9t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F F|FU<  
现在代码看起来就很一致了。 QDhOhGK  
yr lf+tl  
六. 问题2:链式操作 Y 1t\iU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Wr( y)D<y}  
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。 = 17t- [  
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。 D}mjN=Y  
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。 "OdXY"G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WS`qVL]^&  
'L8' '(eZ^  
template < typename T > R.yC(r  
struct result_1 i{`;R  
  { fP. 6HF_p_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NB8/g0:=n&  
} ; (,8$V\  
H(Z88.OM  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: MerFZd 1  
Gy6l<:;  
template < typename T > /@,j232  
struct   ref ]4pkcV P  
  { EUxGAj$-  
typedef T & reference; @ g&ct>@y  
} ; 8/=L2fNN[  
template < typename T > eY|  
struct   ref < T &> z[3L2U~6  
  { +w+} b^4  
typedef T & reference; lhBT@5Dm9  
} ; pNKhc#-w  
#n#@fAY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /|D*w^ >  
tQBRA/  
template < typename T > , T8>}U(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6e[VgN-s  
  { |563D#?cR  
  return l(t) = r(t); o*o/q],C9-  
} GhIKvX_N  
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。 SgS~ {4Zx*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 28UU60  
JW3B'_0  
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 HlH64w2^R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (w}H]LQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P7{gfiB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }#n;C{z2e  
最后的布局是: orjj' +;X  
                Add LyAn&h}  
              /   \ ZR(x%ews  
            Divide   5 ,.}]ut/Tm  
            /   \ w.\&9]P3~  
          _1     3 0Nnsjh  
似乎一切都解决了?不。 1q,{0s_kp  
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。 23DiW#o'  
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。 OUhqM VX9C  
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: 9R7 A8  
z}MP)|aH:  
template < typename Right > /,g,Ch<d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r(RKwr:m  
Right & rt) const pLLGus+W  
  { Bi @2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %>g3~yl  
} `#;e)1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m>MB7,C;N  
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。 Ndi9FD3im  
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。 34Kw!  
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。 a_'2V;  
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。 //s:5S<Z  
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? ;{KV /<3  
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: N _86t  
'*"vkgN  
template < class Action > =*r]) Vg^  
class picker : public Action CnG+Mc^  
  { 3_MS.iM  
public : i? K|TC`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }x07^4$j  
  // all the operator overloaded ! q M=a3  
} ; yFtd=AI'E  
%nV]ibp2)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `Ch9~*p  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q+W1lv8R  
LC'{p  
template < typename Right > !BOY@$Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A m>cd;  
  { Fd[zDz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4}eepJOn  
} NbU[l  
d\jPdA.a=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r}mbXvn  
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。 =9fajRFTt  
CTZh0 x  
template < typename T >   struct picker_maker U qFv}VsnF  
  { }wHW7SJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6{^E{go  
} ; Is{KN!Hw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,Q HU_jt  
  { u (em&M  
typedef picker < T > result; &8g?4v  
} ; LQngK7>  
6 1F(<!  
下面总的结构就有了: 93` AWg/T  
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。 3v5%y '  
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。 ,^eYlmT>6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \ywXi~+kUv  
至此链式操作完美实现。 iC9 8_o_9  
2 -C!jAfd  
 wv\w;'  
七. 问题3 L;'"A#Pa  
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。 ]y1OFKYv  
Vp3ZwS  
template < typename T1, typename T2 > h3z{(-~y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?6fnpGX@a  
  { ?MgUY)X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \\u<S=G  
} S&b*rA02zp  
\4-"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: A8oo@z68n>  
+gJ8{u!=k  
template < typename T1, typename T2 > o!{w"K  
struct result_2 Ns7(j-  
  { Q2F+?w;,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O4^8jK}  
} ; t ]_VG  
 Pyb Z)5u  
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? LRb{hUt=  
这个差事就留给了holder自己。 TiO"xMX  
    jN6uT &{T  
~==>pj  
template < int Order > FMClSeO7  
class holder; p4-o/8rO  
template <> uoX:^'q   
class holder < 1 > EB2!HpuQ3  
  { |>tKq;/  
public : OG~6L4"  
template < typename T > < F`>,Pm  
  struct result_1 G}:lzOlMH  
  { m6[0Kws&  
  typedef T & result; Od %"B\  
} ; [N#, K02mk  
template < typename T1, typename T2 > 49dd5ddr  
  struct result_2 b#hDHSdZ,  
  { or';A'k  
  typedef T1 & result; ~XWQhIAM4  
} ; lJis~JLd`  
template < typename T > ;[ u%_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] 0B2# d  
  { jkt_5+S  
  return (T & )r; -< &D  
} L&%s[  
template < typename T1, typename T2 > !VI]oRgP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I.94v #r  
  { -U/c\-~fU  
  return (T1 & )r1; tjluk  
} A#95&kJpy  
} ; i*NH'o/  
Y[K*57fs  
template <> $l|qk  z  
class holder < 2 > HLZ;8/|48m  
  { Gq }U|Z  
public : ;o 0&`b?  
template < typename T > Ksy -e{n  
  struct result_1 j&Wl0  
  { >w^YO25q  
  typedef T & result; ~?FpU  
} ; Ju :CMkv  
template < typename T1, typename T2 > s! }ne"&0  
  struct result_2 KNLfp1!  
  { nEkR1^30  
  typedef T2 & result; e[ /dv)J  
} ; 3 YFU*f,  
template < typename T > Vy938qX   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <-D0u?8  
  { w$`5g  
  return (T & )r; e^[H[d.WMC  
} }t%!9hr5D  
template < typename T1, typename T2 > /S(zff[at  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vbD{N3p)?n  
  { YGPy@-,E  
  return (T2 & )r2; Wv/%^3  
} ( m:Zk$  
} ; Oms. e  
8_6Q~  
~tR~?b T  
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> >。 pD01,5/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j(k: @  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 70;Jl).\{  
[.S#rGYk  
return l(i, j) = r(i, j); S4h:|jLUF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *?Kr*]dnLl  
;F~LqC$  
  return ( int & )i; K/3)g9Z&io  
  return ( int & )j; 3T}izG]  
最后执行i = j; }woo%N P  
可见,参数被正确的选择了。 mA*AeP_$  
eZdu2.;<  
JZD[NZ<  
=<X?sj5  
.NvQm]N0.  
八. 中期总结 a8i]]1Blz  
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: W034N[9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |<.lW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +{W>i;U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3rcKzS7  
X90J!  
r.>].~}4  
TT4./R:  
JA'h4AXk  
%JHGiCv|  
九. 简化 R%qGPO5Z\c  
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。 d\61; C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 },>pDeX^P  
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: Qkd<sxL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qLT>Mz)$ %  
  +-*/&|^等 3`ELKq  
2. 返回引用。 v {jQek4  
  =,各种复合赋值等 .Jrqm  
3. 返回固定类型。 G1"zElug  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0DmMG  
4. 原样返回。 (h5'9r  
  operator, G_k~X"  
5. 返回解引用的类型。 W81E!RyP`  
  operator*(单目) OZTPOz.  
6. 返回地址。 ]&i.b+^  
  operator&(单目) 2GWMlI  
7. 下表访问返回类型。 'iGzkf}j  
  operator[] $;/}?QY(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MV\|e1B}  
  operator<<和operator>> =}v}my3y"  
lI-L` x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 H N.3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &*7?)eI!i  
zSSB>D  
template < typename Left > j^;I3_P  
struct value_return ywb4LKD  
  { +S R+x/?z  
template < typename T > kRTwaNDOD  
  struct result_1 _%B^9Yl3(  
  { @H7Wb}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'C:>UlzLy  
} ; %ix)8+Eb  
|kvC H<F'  
template < typename T1, typename T2 > =7C%P%yt  
  struct result_2 <oWB0%  
  { DWID$w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &/uu)v  
} ; t@R ?Rgu3  
} ; -GqT7`:(H4  
ltgc:&=|@  
*r=:y{!Yd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %c [F;ug  
BwBm[jtP  
下面我们来剥离functor中的operator() YQpSlCCo 3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h~p>re  
o4%y>d)  
return l(t) op r(t) g"?Y+j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >layJt  
return op l(t) +> WM[o^I  
return op l(t1, t2) AwTJJ0>  
return l(t) op \uXcLhXN  
return l(t1, t2) op j~+>o[c  
return l(t)[r(t)] g-e #!(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A%^w^f  
1xbK'i:-S  
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: w7FW^6Zl  
单目: return f(l(t), r(t)); lK4M.QV ?\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t\ 7~S&z  
双目: return f(l(t)); g+ MdHn[  
return f(l(t1, t2)); ]6{*^4kX  
下面就是f的实现,以operator/为例 W3;#fa:[L  
@EDs~ lPv  
struct meta_divide B"v.* %"&/  
  { KGWyJ  
template < typename T1, typename T2 > 9(L)&S{4K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s.x&LG  
  { L W;heO"  
  return t1 / t2;  k0  
} X*,%&6O*  
} ; sL@U  
sPpsq  
这个工作可以让宏来做: Wa1, p  
dpFVN[\oK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,uPJ_oZs  
template < typename T1, typename T2 > \ y /BJIQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xritonG/F  
以后可以直接用 #~=hn8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <]T`3W9  
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 gCN$}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Qed.4R:o  
4mHvgnT!WA  
gt ";2,;X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hTEx]# (  
UH"#2< |b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -CR?<A4mud  
class unary_op : public Rettype /MF! GM  
  { hTM[8 ~<^  
    Left l; ~O]]N;>72"  
public : 4<?8M vF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PNA\ TXT  
\T\b NbPn  
template < typename T > V%_4%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m1IKVa7-\}  
      { 6sE{{,OGB  
      return FuncType::execute(l(t)); !p[9{U->o;  
    } g(Io/hyj  
#!$GH_  
    template < typename T1, typename T2 > `c69 ?/5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sj8~?O  
      { Ht-t1q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w~ ;I7:  
    } eh,~F   
} ; H> '>3]G  
Hzhceeh_+  
r 3M1e+'fc  
同样还可以申明一个binary_op DwV4o^J:l  
`zR+tbm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kv rX{F=  
class binary_op : public Rettype cPl`2&p  
  { ) gzR=9l  
    Left l; hx f'5uc  
Right r; 8srBHslI  
public : #!9S}b$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kv@e I$t5  
[J C:  
template < typename T > /c$\X<b);  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r&2~~_d3y  
      { D!oc>K$B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U^.4Hy&D  
    } )OLq_':^ @  
qU,c~C=Qf  
    template < typename T1, typename T2 > nZ_v/?O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,j?.4{rHJ  
      { SR8qt z/V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #k$)i[aI-  
    } X/; p-KX  
} ; c=;:R0_'t  
N,J9Wu ZJ\  
* FeQ*`r  
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 -@F fU2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `?y<>m*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p:OPw D+  
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。 2qHf'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >F@qpjoQE  
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。。。 ooj~&fu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?+t1ME|  
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) k78Vh$AA6%  
下面是修改过的unary_op _oB_YL;,*  
JI/_ce  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X>I)~z}9#  
class unary_op a|BcnYN  
  { $x#FgD(iI  
Left l; D&ve15wL  
  /oL;YIoQX  
public : /R LI,.%  
NJ MJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X]y )ZF26  
Dl&GJ`&:p  
template < typename T > <X_!x_x  
  struct result_1 !~ZP{IXyo  
  { jhGlG-^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S\wW)Pv8  
} ; ;c -3g]  
;&b%Se@#p  
template < typename T1, typename T2 > &5%dhc4&!&  
  struct result_2 cDrebU  
  {  2T)sXBu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6QNs\Ucb+  
} ; !'f3>W\   
/:\3 \{?0m  
template < typename T1, typename T2 > P(SZ68  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "{E q hR~  
  { vZ#!uU^a:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pz_NDI  
} tQ~WEC  
\]Dt4o*yZ  
template < typename T > I<=Df5M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &48_2Q"{  
  { 7dX/bzUVz8  
  return OpClass::execute(lt(t)); rxO2js  
} o+?r I p  
f&hwi:t  
} ; C*I(|.i@  
#Y93y\  
w# * 1/N  
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 %@R~DBS  
好啦,现在才真正完美了。 XMRNuEU  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z?^"\u-  
@ 2_<,;$  
template < typename Right > .9|u QEL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3_`szl-  
  { j}+5vB|0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [WB{T3j  
} 33~qgK1>  
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。 "Jy~PcJZ1  
n(lk dw  
Sg] J7;]  
S='syq>Aok  
O{k:yVb  
十. bind "%@uO)A /  
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。 plV7+?G  
先来分析一下一段例子 \;]kYO}  
15zrrU~D  
}Uf<ZXW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uD[ "{?H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *o' 4,+=am  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ecX/K.8l  
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。 R: aYL~  
我们来写个简单的。 ^+R:MBK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *mBJ? { !  
对于函数对象类的版本: x7RdZC  
l9/:FiJ_  
template < typename Func > 137Xl>nO  
struct functor_trait (\dK4JJ  
  { XNH4==4  
typedef typename Func::result_type result_type; >!9h6BoGV  
} ; ;t]|15]u  
对于无参数函数的版本: ?A7Yk4Y.?N  
c[0oh.  
template < typename Ret > )9P&=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >Jm"2U}lZW  
  { ewB!IJxh  
typedef Ret result_type; vN{-?  
} ; [}3cDR  
对于单参数函数的版本: V+w u  
hkW{88  
template < typename Ret, typename V1 > qSQ@p\O~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PMKb ]y  
  { o6?l/nJ  
typedef Ret result_type; 2[dIOb4b  
} ; +=8X8<Pu  
对于双参数函数的版本: FBsn;,3<W  
/qxJgoa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,.g}W~S)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o&^NwgRCF  
  { cD{8|B*  
typedef Ret result_type; 9B)lGLL}q  
} ; xaL#MIR"u"  
等等。。。 3:|-#F*k{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]@SU4  
]0D9N"  
template < typename Func > u fw cF*  
struct func_return DMkhbo&+  
  { ?En7_X{C?  
template < typename T > F@hYA  
  struct result_1 z/1hqxHl  
  { ma9ADFFT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q[s 2}Z!N;  
} ; +$(0w35V5  
h39e)%x1  
template < typename T1, typename T2 > =w <VT%  
  struct result_2 V_;9TC  
  { )&.!3y 660  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j 0 Y  
} ; w3#`1T`N  
} ; fr#Qz{  
yL"i  
WOO%YU =  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +8UdvMN  
pN$;!  
template < typename Func, typename aPicker > \ $;~74}  
class binder_1 Z5>V{o  
  { j, t~  
Func fn; Lp~^*j(  
aPicker pk; b~W)S/wF$P  
public : 8^w/HCC8O  
\|Qb[{<:,  
template < typename T > p^8 JLC  
  struct result_1 /{DaPqRa  
  { C|6{fd4?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;i9>}]6  
} ; >Me]m<$E;  
B~_Spp  
template < typename T1, typename T2 > >Zdi5') 5  
  struct result_2 UE)fUTS  
  { 99KVtgPm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [EGx  
} ; l<2oklo5  
aFG3tuaKrQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $WNG07]tU  
m;h<"]<  
template < typename T > C<t RU5|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1CiA 8  
  { S$K}v,8.sr  
  return fn(pk(t)); .b _?-Fv  
} W^(Iw%ek  
template < typename T1, typename T2 > o PaZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ! IgoL&=  
  { K_##-6>  
  return fn(pk(t1, t2)); H56 ^n<tg  
} %uEtQh[  
} ; .\)k+ R  
qsvpW%?aE  
OT+Ee  
一目了然不是么? i7f%^7!  
最后实现bind fqX~xp  
*')Q {8`  
o4'Wr  
template < typename Func, typename aPicker > (+x]##Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \=8=wQv  
  { #gI&lO*\gr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <Cr8V'c  
} 3q CHh  
wDZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~B*~'I9b*  
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。 .ujj:>  
{Ve D@  
十一. phoenix SJOmeN}4)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *pK lA&_  
Oh-Fp-v87  
for_each(v.begin(), v.end(), 0T1ko,C!,e  
( 2) ?  
do_ x?rbgsB5&  
[ m8u=u4z("  
  cout << _1 <<   " , " L^jaBl  
] Dh?vU~v(6  
.while_( -- _1), W[GQ[h  
cout << var( " \n " ) _^b@>C>O  
) +]_nbWL(%  
); u x#. :C|  
pEkOSG  
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: E+Im~=m$  
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 _lNC<7+#h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +.wT 9kFcc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )+*{Y$/U  
}z?xGW/k  
8Yxhd .  
template < typename Cond, typename Actor > &!6DC5  
class do_while T|!D>l'  
  { Y!;gQeC  
Cond cd; 4XD)E&   
Actor act; 33,;i E  
public : h*G#<M  
template < typename T > Gj5>Y!9  
  struct result_1 >j) w\i  
  { FXeV6zfrE  
  typedef int result_type; =Iy/cHK  
} ; Dw*Arc+3V  
-}<d(c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :;q>31:h  
&q"'_4  
template < typename T > R|$[U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xHm/^C&px  
  { 0FTRm2(  
  do (GnVwJ<v9V  
    { [\88@B=jXP  
  act(t); w/O<.8+  
  } erXy>H[;  
  while (cd(t)); Esb ?U|F4  
  return   0 ; y%2%^wF  
} a6k(9ZF  
} ; 6EZ1YG}  
)&XnM69~b  
q%DVDq( z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q5hb0O%a  
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。 0n\^$WY  
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。 w[e0wh`.  
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。 #jhQBb4?,  
下面就是产生这个functor的类: FT<H ]Nf  
6aRGG+H  
P$6W`^D Z  
template < typename Actor > 2rF?Q?$,B  
class do_while_actor \y[Bu^tk  
  { ^v ]UcnB0  
Actor act; `}[VwQ  
public : 1 pa*T!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nG!&u1*  
%A8Pkr<&E  
template < typename Cond > -QN1oK@\mE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BXNI(7xi  
} ; FwXKRZa  
T!Xm")d  
1]_?$)$T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1V-=$Q3 V7  
最后,是那个do_ C2CYIo k$&  
<%M\7NDWDA  
5?Uo&e  
class do_while_invoker Tt{U"EFO  
  { A*rZQh b[  
public : -)4uYK*  
template < typename Actor > U~oBNsU"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~g*Y, Y  
  { @bc[ eas  
  return do_while_actor < Actor > (act); >_&~!Y.Z=  
} J 5Wz4`'  
} do_; S&5Q~}{,  
mfu*o0   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g8LT7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 di"C]" ;  
最后来说说怎么处理break和continue Tld1P69(  
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。 P{"  WlJ  
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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