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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M61xPq8y5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wLH>:yKUU  
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, ~O0 $Suv  
y/{fX(aV  
)3}9K ^jS  
ZR B)uA)5=  
  class filler nI-w}NQ  
  { g" DG]/ev  
public : *boR`[Ond  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SiRaFj4s"  
} ; KIf dafRL  
gMmaK0uhS  
eS\Vib  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Y'S%O/$  
- q1?? u  
5h-SCB>P  
Y0@"fU35  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GqvpA# i  
'&tG?gb&  
zuad~%D<I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 85:=4N%  
XbKYiy  
r&JgLC(   
4y?n [/M/  
二. 战前分析 u(>^3PJ+  
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!7FpxZY  
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 XB^'K2  
,{u yG:  
<I\/n<*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Uw. `7b>B  
  /* --------------------------------------------- */ nbD*x|  
vector < int *> vp( 10 ); 3vN_p$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^R7lom.  
/* --------------------------------------------- */ rdP[<Y9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :'-/NtV)o?  
/* --------------------------------------------- */ gjwn7_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^e_hLX\SW  
  /* --------------------------------------------- */ x7&B$.>3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @s;;O\  
/* --------------------------------------------- */ H?vdr:WlTN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IqaT?+O\?r  
3 *"WG O5  
{0wIR_dGX  
XkE`U5.  
看了之后,我们可以思考一些问题: JV^=v@Z3  
1._1, _2是什么? rNWw?_H-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。 $oID(P  
2._1 = 1是在做什么? |`2RShu  
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。 !}#8)?p  
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。 q]ku5A\y  
kW Ml  
EReZkvseC  
三. 动工 3tIVXtUCUk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @]%IK(|  
&tLgG4pd  
#uG%j  
kX7C3qdmt  
template < typename T > WYm\)@  
class assignment nLZTK&7}  
  { pk$l+sNZ=  
T value; SumF  2  
public : rxvx  
assignment( const T & v) : value(v) {} {l1.2!  
template < typename T2 > ifMRryN4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2>xF){`  
} ; np"\19^  
X; \+<LE  
&ZlVWK~v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =vCY?I$P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zII|9y  
SuJ aL-;  
u^ +7hkk  
C\Wmq [  
  class holder }_M~2L?i  
  { ~?Qe?hB  
public : S}m)OmrmA  
template < typename T > YW,tCtI0_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Cx@);4arj  
  { UJAv`yjG  
  return assignment < T > (t); 1y@i}<9F  
} ]b:Lo  
} ; abmYA#  
17%,7P9pg  
Pe_W;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: wtQ++l%{G  
\R9(x]nZ%  
  static holder _1; z1 | TC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v!-/&}W)1  
36&e.3/#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B:yGS*.tu  
而不用手动写一个函数对象。 ;s= l52  
J@HtoTDO3  
Q2w_X8  
-n~1C {<  
四. 问题分析 ios&n)W&  
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。 WtsFz*`)y  
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。 r4b 6 c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7?!d^$B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ed{ -/l~j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z [}v{  
.]Y$o^mf  
五. 问题1:一致性 bivuqKA  
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?| MO]F1E?X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6RU~"C  
#>("CAB02T  
struct holder ~|D Ut   
  { UawyDs  
  // YlJ@XpKM  
  template < typename T > lV3x*4O=  
T &   operator ()( const T & r) const e{'BAj  
  { Fc)@,/R"v  
  return (T & )r; \g`\`e53?  
} d=$Mim  
} ; Z!a =dnwHz  
PfAgM1   
这样的话assignment也必须相应改动: 7FP*oN?  
$D~0~gn~  
template < typename Left, typename Right > jE.N ev/  
class assignment W s3)gvpPA  
  { 1Z/(G1  
Left l; 13$%,q)  
Right r; g]l'' 7G  
public : cN-?l7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gS!:+G%  
template < typename T2 > t9GR69v:?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^,lIK+#Elz  
} ; n:I,PS0H<  
c)6m$5]  
同时,holder的operator=也需要改动: ^KnU4sD  
.O5Z8 p  
template < typename T > kUL' 1!j7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RtkEGxw*^  
  { Y #ap*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :DK {Vg6  
} 8?B!2  
!]A  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "b~+;<}Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r Xt}6[S  
g>E LGG |Q  
return l(rhs) = r; TM__I\+Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n$A9_cHF7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: imhwY#D  
M!siK2  
template < typename Tp > 58}U^IW  
class constant_t 6IN e@  
  { wQ:)KjhHH  
  const Tp t; p}}R-D&K  
public : x xHY+(m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '|6]_   
template < typename T > <VMGTBVQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _b pP50Cu  
  { XAD- 'i  
  return t; t4."/ .=+  
} 9R!atPz9  
} ; 1 fp?  
VD;01"#'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )J o: pkM  
下面就可以修改holder的operator=了 F>SRs=_  
Co9^OF-k  
template < typename T > ;>%r9pz ~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (R,#a *CV  
  { @o].He@L<j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B-RjMxX4>  
} ].avItg  
Ko| d+  
同时也要修改assignment的operator() np|Sy;:  
M><yGaaX/  
template < typename T2 > `$Y.Y5mGtJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nUaJzPl  
现在代码看起来就很一致了。 ^)/0yB  
gi3F` m  
六. 问题2:链式操作 v4!VrI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 % "i(K@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d(ZO6Nr Q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^`i#$  
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。 z#9aP&8Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (q/e1L-S  
O#4&8>;=  
template < typename T > i'<[DjMDlm  
struct result_1 : g7@PJND  
  { +q<jAW A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^do9*YejX;  
} ; # " 6Qj'/h  
tH@Erh|%  
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: ^cC,.Fdw  
{S]}.7`l9(  
template < typename T > 93>jr<A  
struct   ref *g"Nq+i@  
  { 1/B>XkCJ  
typedef T & reference; U7,e/?a  
} ; |w~nVRb  
template < typename T > ZoW?nxY  
struct   ref < T &> AG nxYV"p  
  { vQG5*pR*w  
typedef T & reference; |u% )gk  
} ; Bpo4?nCl}  
5:[0z5Hww  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *uRBzO}  
]"As1"  
template < typename T > r.=K~A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R{`(c/%8  
  { 6?gW-1mY  
  return l(t) = r(t); q4h]o^+  
} x3=A:}t8  
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。 8.1c?S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'T;P;:!\  
_IHV7*u{;  
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 HQ_Ok `  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^rR1ZVY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v |,1[i{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _#E0g'3  
最后的布局是: {GT*ZU*  
                Add lWk>z; d  
              /   \ \##zR_%  
            Divide   5 BN5[,J  
            /   \ tyDU @M  
          _1     3 h|9L5  
似乎一切都解决了?不。  R Z?jJm$  
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。 \[i1JG  
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。  `,*3[  
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: CT <7mi!  
8}x:`vDK  
template < typename Right > tmYz R%i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y3Qsv  
Right & rt) const hp50J  
  { e(;,`L\*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z]y.W`i   
} ~8Fk(E_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =!A_^;NQf  
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。 Z9ZPr?C=  
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。 +4~_Ei[i  
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。 Q~]uC2Mw  
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。 F`W?II?  
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? c9 eM/*:  
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: T@B/xAq5!  
U[-o> W#  
template < class Action > 9MJG;+B~  
class picker : public Action H [\o RId  
  { oG?Xk%7&\  
public : _Kf%\xg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9wUkh}s  
  // all the operator overloaded <?.&^|kS  
} ; rl;~pO5R9  
yjX9oxhtL  
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。 (_]~wi-,  
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: A2Ed0|By  
',@3>T**  
template < typename Right > `:KY\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >Eto( y"q  
  { &-6Gc;f8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2 c{34:  
} ORw,)l  
`cUl7 'j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AM\'RHL  
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。 qS$Ox?Bw#u  
(NU NHxi5B  
template < typename T >   struct picker_maker !>&o01i  
  { `5.'_3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qx#"q'2  
} ; =z69e%.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ` p-cSxR_  
  { %p=M;  
typedef picker < T > result; } 9Eg=%0v  
} ; :Yh+>c}N  
UKvWJnz  
下面总的结构就有了: }B+C~@j  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "Ac-tzhE  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 DV-d(@`K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %s|Ely)  
至此链式操作完美实现。 ?Ep [M:,q  
K=k"a  
n M*%o-  
七. 问题3 }2.`N%[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /nNN,hz  
J=I:CD%  
template < typename T1, typename T2 > Y"aJur=`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xs bE TP?  
  { WPMSm<[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )9`qG:b'  
} KL57# gV  
AJ`h9 %B  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BM .~ 5\  
JIOR4'9  
template < typename T1, typename T2 > 06Sceq  
struct result_2 v%z=ysA  
  { ChPmX+.i_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Be2DN5)  
} ; [D4SW#  
"$^ ~!1~  
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? %_W)~Pv{+  
这个差事就留给了holder自己。 ucW-I;"  
    kfY}S  
DU/]  
template < int Order > )_S(UVI5  
class holder; 9IfmW^0  
template <> N +_t-5  
class holder < 1 > c9u`!'g`i  
  { | rtD.,m   
public : Yu^4VXp~M%  
template < typename T > Vaw+.sG`AP  
  struct result_1 m nX2a  
  { 7WS p($  
  typedef T & result; %RRNJf}z  
} ; G@X% +$I  
template < typename T1, typename T2 > BG]#o| KW  
  struct result_2 YfKdR"i+.  
  { 8^+%I/S$  
  typedef T1 & result; WO>nIo5Y  
} ; D8?Vn"  
template < typename T > s$`0yGmQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CxW>~O:  
  { c]o'xd,T8\  
  return (T & )r; T_5H&;a  
} D.u{~  
template < typename T1, typename T2 > mL{6L?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "&?kC2Y|  
  { ^A&1^B  
  return (T1 & )r1; q{LF>Wi  
} G}raA%  
} ; Z0", !6nS  
R.1.)P[  
template <> +lcbi  
class holder < 2 > 4p;`C  
  { -- 95Jz  
public : qt"m  
template < typename T > MH\dC9%p  
  struct result_1 \V~eVf;~  
  { Moza".fiN  
  typedef T & result; H40p86@M  
} ; XK@E;Rv  
template < typename T1, typename T2 > HBXOjr<,{  
  struct result_2 3;{kJQ  
  { v$wIm,j  
  typedef T2 & result; ;'@9[N9  
} ; <<5(0#y#  
template < typename T > U$A]8NZ$S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^k">A:E2  
  { #h ]g?*}OJ  
  return (T & )r; Y]2A&0  
} qfm|@v|De5  
template < typename T1, typename T2 > n 0L^e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /7F:T[  
  { _Q4)X)F  
  return (T2 & )r2; YPk fx  
} _A9AEi'.  
} ; N S[l/0F&  
 d{3QP5  
}|NCboM^_  
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> >。 `1fY)d^ZS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e6$WQd`O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y_-0tI\J  
o 3P${Rq  
return l(i, j) = r(i, j); h3 }OX{k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?%[@Qb=2  
c`w}|d]mC  
  return ( int & )i; 4vB<fPN  
  return ( int & )j; 7;wd(8  
最后执行i = j; `|& O*`  
可见,参数被正确的选择了。 @lrztM  
A$0fKko  
Pu$Tk |  
;85>xHK  
]Q)OL  
八. 中期总结 DsCcK3 k  
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: uz jU2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c 3)jccWTc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R!gEwTk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )1`0PJoHE  
j'"J%e]  
.p" xVfi6  
$DaNbLV  
r52gn(,  
6mxfLlZ  
九. 简化 00~mOK;1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9EibIOD^/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I:1C8*/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ` 7V]y -  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M-Y_ Wb3  
  +-*/&|^等 !wh8'X*  
2. 返回引用。 =MDys b&:  
  =,各种复合赋值等 ],Do6 @M-  
3. 返回固定类型。 P{ lB50  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sWnLEw  
4. 原样返回。 ;+ hH  
  operator, v;D~Pa  
5. 返回解引用的类型。 K`fuf=  
  operator*(单目) =$JET<(  
6. 返回地址。 )=_,O=z$K  
  operator&(单目) HvJs1)Wo&  
7. 下表访问返回类型。 _ *Pf  
  operator[] +Q"4Migbe@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VQOezQs\  
  operator<<和operator>> >@ .  
&Hs!:43E-<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3 {sVVq5Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T'Dv.h  
_ZSR.w}j/  
template < typename Left > wgGl[_)  
struct value_return Y\g3h M  
  { pG;U2wE  
template < typename T > 3"~!nn0;  
  struct result_1 &E5g3lf  
  { t&e{_|i#+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %YqEzlzF  
} ; p947w,1![  
gT6jYQ  
template < typename T1, typename T2 > O k=hT|}Y  
  struct result_2 5M*:}*  
  { Wt~BU.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \ta?b!Y),?  
} ; JYHl,HH#z  
} ; SSMHoJGm  
J)p l|I  
-=\c_\O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j3E7zRm] \  
LyFN.2qw  
下面我们来剥离functor中的operator() V1B5w_^>h'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p9{mS7R9T  
>(t6.=  
return l(t) op r(t) 89(Q1R ?:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ds[|   
return op l(t) d5:c^`  
return op l(t1, t2) j*r{2f4Rt  
return l(t) op !'*-$e  
return l(t1, t2) op *VxgARIL  
return l(t)[r(t)] i?^L/b`H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T{[=oH+  
WCixKYq  
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: ] >E s4 s  
单目: return f(l(t), r(t)); ^.QzQ1=D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k~1?VQ+?M  
双目: return f(l(t)); >}6%#CAf  
return f(l(t1, t2)); 3L}A3de'  
下面就是f的实现,以operator/为例 St*h>V6  
PB\x3pV!}  
struct meta_divide u.xnOcOH!  
  { \(2sW^fY  
template < typename T1, typename T2 > sD#.Oq4&]y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oW6XF-yM  
  { 40m-ch6Q  
  return t1 / t2; ^Xh^xL2cn  
} v mk2{f,g  
} ; nZYBE030  
TAW/zpps$  
这个工作可以让宏来做: 7WZ+T"O{I  
ePo}y])2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ { 9q4)R}G  
template < typename T1, typename T2 > \ k~nBiV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k~w*W X'  
以后可以直接用 ]~3V}z,T*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -6B4sZpzD  
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 r mg}N  
(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。。。) 7J<5f)  
QhJiB%M  
Wvf ^N(  
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 o!A+&{  
E hMNap}5"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z-)O9PV  
class unary_op : public Rettype Lw>N rY(Y  
  { BnasI;yWb  
    Left l; #S"nF@   
public : *gWwALGo5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?.BC#S)q1  
p0vVkdd  
template < typename T > c5GuM|*7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :"/d|i`T  
      { ;NITc  
      return FuncType::execute(l(t)); 9'bwWBf7  
    } R8'RA%O9J  
Ds:'Lb  
    template < typename T1, typename T2 > rFL;'Cj@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P/_['7  
      { j&qub_j"xX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }*]-jWt1J\  
    } gRcQt:  
} ; Rnq7LGy  
)+9Uoe~6  
$~T4hv :  
同样还可以申明一个binary_op <wD-qTW  
[/8%3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S30%)<W  
class binary_op : public Rettype |&i<bqLw:  
  { {"KMs[M  
    Left l; 7-fb.V9  
Right r; kE1TP]|  
public : }k.Z~1y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >fQMXfoY  
*\F~[  
template < typename T > m ~$v;?i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X!EP$!  
      { 8YSAf+{FtK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R0*|Lo$6  
    } X#^[<5  
LZxNAua  
    template < typename T1, typename T2 > om:VFs\U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "VMz]ybi^  
      { 6(-N FnT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KVa  
    } bV3|6]k^  
} ; KoT%Mfu  
FfT`;j  
.8JTe 0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5\VWCI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c@L< Z`u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;Q`lNFa  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 a0H+.W+]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 67FWa   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7WzxA=*#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )zDCu`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4;2uW#dG"  
下面是修改过的unary_op [j+sC*  
PLBr P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  O*P.]d  
class unary_op 5*u+q2\F  
  { =>~:<X.,  
Left l; E|shs=I  
  8P\Zo8}v  
public : `C'H.g\>2Q  
j8:\%|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J\=*#*rJ1  
+] {G@pn  
template < typename T > &s>Jb?_5Mx  
  struct result_1 S)"Jf?  
  { ,f?*{Q2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tw)mepwB  
} ; ^E>3|du]O  
~WF\  
template < typename T1, typename T2 > 7D_=  
  struct result_2 /&J T~M  
  { s_p!43\J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +k R4E23:  
} ; [AJJSd/:  
&m;*<}X  
template < typename T1, typename T2 > Bdpy:'fJn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0a3<6@4  
  { aw&,S"A@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '8kP.l  
} ~6md !o%i  
)NT*bLRPQ  
template < typename T > (A.C]hD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h 'nY3GrU  
  { EU Fa5C:  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]A_`0"m.U  
} j3ls3H&  
0jWVp- y  
} ; 4E}Yt$|  
-m#)B~)  
SUK?z!f <i  
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 lPAQ3t!,  
好啦,现在才真正完美了。 SSzIih@u  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,|/f`Pl  
X2'0PXv>!  
template < typename Right > &mM0AA'\?H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ti,d&c_7  
  { Q\0'lQJdy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E' uZA  
} ;}p  
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。 kD"{g#c  
NvX[zqNP_R  
E _|<jy$`  
)D%~` ,#pQ  
WUTowr  
十. bind :.`2^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u9p$YJ  
先来分析一下一段例子 j![\& z  
ql~J8G9  
+1!ia]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >+T)#.wo&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f* wx<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fI|$K )K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +LJ73 !  
我们来写个简单的。 bW+:C5'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "d}Gp9+$VY  
对于函数对象类的版本: GTxk%   
MiX43Pk]  
template < typename Func >  4Wp=y  
struct functor_trait uhq8   
  { bcz:q/f}@  
typedef typename Func::result_type result_type; 9: lFo=  
} ; -trkA'ewZ  
对于无参数函数的版本: F((4U"   
0<*<$U  
template < typename Ret > Vi|#@tC'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {Y1Ck5  
  { dDGQ`+H9  
typedef Ret result_type; -$g#I  
} ; r: :b  
对于单参数函数的版本: 62NsJ<#>  
PQE =D0  
template < typename Ret, typename V1 > ]/{)bpu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q1ma%eiN  
  { PZzMHK?hP  
typedef Ret result_type; iU:cW=W|M\  
} ; 3$ PV2"  
对于双参数函数的版本: TkF[x%o  
bW:!5"_{H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !d T4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5~S5F3  
  { l Nv|M)I  
typedef Ret result_type; s,_m{ to  
} ; Ew$C ;&9  
等等。。。 NX&_p!_V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5`_SN74o  
qcRs$-J  
template < typename Func > f?)-}\[IR{  
struct func_return @E8+C8'  
  { HE\K@3-  
template < typename T > UGatWj  
  struct result_1 H%{+QwzZ[j  
  { 2>59q$ |  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JsS-n'gF'  
} ; ^kSqsT"  
0IWf!Sk ]  
template < typename T1, typename T2 > Gp\ kU:}&  
  struct result_2 Kf-JcBsrT  
  { 7x8  yxE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7PF%76TO  
} ; 51.%;aY~z  
} ; 8l">cVo]T  
[.}oyz; }N  
;O #>Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T6kdS]4-  
. 'yCw#f  
template < typename Func, typename aPicker > $`'/+x"%  
class binder_1 ^/k*h J{  
  { >5 BJ3Hf  
Func fn; d0 /#nz  
aPicker pk; Z #m+ObHK1  
public : (Awm9|.{+  
G]aOHJ:.  
template < typename T > t3^&; &[  
  struct result_1 U`s{Jm  
  { V^~:F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xlt|nX~#;  
} ; >KKMcTOYY  
!1b;F*H  
template < typename T1, typename T2 > )WFr</z5bA  
  struct result_2 *gz{.)W  
  { E<*xx#p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S`]k>' l  
} ; YA5g';$H*  
[a<SDMR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _Bj":rzY  
wI "U7vr  
template < typename T > ??/ 'kmd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r,2g^ K)6  
  { rQ snhv  
  return fn(pk(t)); An/|+r\  
} Ef{Vp;]  
template < typename T1, typename T2 > UR5`ue ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;xn0;V'=  
  { J4U1t2@)9  
  return fn(pk(t1, t2)); [opGZ`>)j"  
} Qe(:|q _  
} ; ku M$UYTTX  
0Wp|1)ljA  
mRK>U$v  
一目了然不是么? @9|hMo  
最后实现bind ] @fk] ]R  
|(^PS8wG  
={Qi0Pvt  
template < typename Func, typename aPicker > | VDV<g5h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IO:G1;[/2L  
  { FML(4BY,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wh{tZ~c  
} (&x['IR  
bi;1s'Y<D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g< .qUBPKX  
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。 vY`s'%WV  
Ny)X+2Ae  
十一. phoenix C+&l< fM&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DLNb o2C  
j b!i$/%w  
for_each(v.begin(), v.end(), IV)j1  
( 18:%~>.!  
do_ n '6jou  
[ +X]vl=0  
  cout << _1 <<   " , " ENY+^7  
] .(2ik5A%9  
.while_( -- _1), 3"\lu?-E  
cout << var( " \n " ) Pj% |\kbNs  
) V Jll  
); 'H<\x  
mpJ#:}n  
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: x ]ot 2  
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 &b& ,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "" ZQ/t\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Aq7osU1B  
@7n"yp*"  
j"Pv0tehw  
template < typename Cond, typename Actor > h@@=M  
class do_while sCHJ&>m5-  
  { NQ2E  
Cond cd; D. XvG_  
Actor act; S>1Iky|  
public : -A!%*9Z  
template < typename T > 7Hu3>4<  
  struct result_1 J5jvouR  
  { K", N!koj  
  typedef int result_type; r]36z X v  
} ; jrh43 \$*  
v/=}B(TDF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ooy7*W';  
jo@J}`\Zt  
template < typename T > jW@Uo=I[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const du^J2m{f  
  { bA->{OPkT  
  do GR32S=\  
    { /&94 eC  
  act(t); ,zY$8y]  
  } 'uEl~> l7  
  while (cd(t)); #>+HlT  
  return   0 ; Y:a]00&)#Y  
} H7:] ]j1  
} ; ]OzUGXxo~  
]z9=}=If  
HyWCMK6b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?6Y?a2 |  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D}/vLw:v  
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。 \)|hogI|f  
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: $?oU  
下面就是产生这个functor的类: M =r)I~  
ekCC5P!  
J7p),[>I<  
template < typename Actor > yz8jw:d^-  
class do_while_actor ')3 bl3:  
  { gB'6`'  
Actor act; Q'0d~6n&{  
public : 6NHX2Ja  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} | %Vh`HT  
XOS[No~  
template < typename Cond > @MCg%Afw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,nm*q#R,0  
} ; [q #\D  
C~iL3C b  
Dm<A ^u8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ySDH "|0  
最后,是那个do_ n7-6- #  
<e</m)j  
y h9*z3  
class do_while_invoker {{p7 3 'u  
  { X}\:_/  
public : 3/n5#&c\4  
template < typename Actor > Jze:[MYS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RrQJ/ts7}  
  { )P|),S,;Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); "LTad`]<Ro  
} A~t j/yq9  
} do_; "a U aotx  
Y/zj[>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W:L AP R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (JFWna0@  
最后来说说怎么处理break和continue t{vJM!kdlQ  
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。 6V01F8&w  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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