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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k ))*z FV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \gkajY-?  
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, }v,THj  
l'T0<  
02[II_< 1  
5KR|p Fq  
  class filler BT3O_X`u  
  { .}N^AO=  
public : 0Q>|s_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !@ {[I:5  
} ; a7\L-T+  
M[u3]dN  
"ru1;I  
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: [Z\1"m  
I%919  
;/ KF3 %  
p,\bez  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tq[",&K  
 /kU@S  
[; ?{BB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q 02??W  
G!Oq>7  
H)T# R?  
f^sb0nU  
二. 战前分析 P8,jA<W  
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。 ioa_AG6B  
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 s k6|_  
"rDzrz  
7WfirRM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1qKxg  
  /* --------------------------------------------- */ 1fhK{9#  
vector < int *> vp( 10 ); `pAp[]SfQd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^=Tu>{uD  
/* --------------------------------------------- */ nBIv{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \v P2B  
/* --------------------------------------------- */ hOLy*%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h:Mn$VR,  
  /* --------------------------------------------- */ `MYKXBM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OK2/k_jXN'  
/* --------------------------------------------- */ l)rvh#D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); - Zoo)  
))69a  
%)hIpxOrX  
U>B5LU9&  
看了之后,我们可以思考一些问题: yw Q!9 \  
1._1, _2是什么? =.f +}y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 voej ~z+  
2._1 = 1是在做什么? OxHw1k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #9hXZr/8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uM#U!  
oB{}-[G  
hKzBq*cV  
三. 动工 wp]7Lx?F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J.e8UQ@=5  
Sv ~1XL W  
&DbGyV8d"|  
[,o5QH\Etq  
template < typename T > d0}%%T  
class assignment K7[AiU_I  
  { QC\g%MVG  
T value; 1y)$[e   
public : gM;)  
assignment( const T & v) : value(v) {} =@1R ozt  
template < typename T2 > 74}eF)(me  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 94'k 7_q  
} ; =ve*g&  
n$OE~YwP{  
l#5~ t|\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !}L~@[v,uL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2Pem%HE~P  
iBtjd`V*  
Hlt8al3  
kY'<u  
  class holder ySixYt  
  { EZ%w=  
public : T<TcV9vM  
template < typename T > .0Iun+nUD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  ^6)GS%R  
  { LL= Z$U $  
  return assignment < T > (t); m?D <{BQ;  
} s FQ4O- SM  
} ; nOAJ9  
H[ BD)  
M#\  <  
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: c-4m8Kg?L  
A9\]3 LY  
  static holder _1; _pz,okO[V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 heE}_,$|  
HE#,(;1i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K3vseor  
而不用手动写一个函数对象。 X,C*qw@  
GVmC }>z  
KQG-2oW  
G'ij?^?  
四. 问题分析 IDy_L;'`*  
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。 S~KS9E~\  
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。 A /q2g7My  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XD PL;(?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 , N53Iic  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?b||Cr  
!Y ( apVQ  
五. 问题1:一致性 6iG(C.b  
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?| 9<yAQ?7 L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q,{^S,s<   
>~_J q|KBB  
struct holder t/}L36@+  
  { U^MuZ  
  // kw*)/$5]  
  template < typename T > a6%@d_A  
T &   operator ()( const T & r) const xq}-m!nX  
  { oL]mjo=jN  
  return (T & )r; ~g6"'Cya?k  
} zDD4m`2  
} ; jpRBER_X  
SxJ$b  
这样的话assignment也必须相应改动: we3tx{j  
^i+[m  
template < typename Left, typename Right > l _+6=u  
class assignment ^T:gb]i'Qa  
  { afHaB/t{R  
Left l; r`j Wp\z  
Right r; re^Hc(8M  
public : WK0C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =7%o E[  
template < typename T2 > F30 ]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qj!eLA-aD  
} ; |S&5es-yW  
9xFO]Y"  
同时,holder的operator=也需要改动: +f>cxA  
WkP +r9rT  
template < typename T > Z o=]dBp.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S|em[D[Y^  
  { KL [ek  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c3)C{9T](  
} "B{ECM;  
@?kM'*mrZM  
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。 `y^sITr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UG;Y^?Ppe5  
2;$ k(x]  
return l(rhs) = r; qQ0C?  
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。 .fYZ*=P;c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eq[Et +  
D)@XoM(  
template < typename Tp > l@JSK ;  
class constant_t "*z_O  
  { l;A,0,i  
  const Tp t; a4 MZ;5  
public : ;CHi\+` 5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I$t3qd{H&  
template < typename T > &HW1mNF9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %+)o'nf"U  
  { L!Cz'm"Nl  
  return t; !7bw5H  
} X-LA}YH=tS  
} ; |RkcDrB~  
=sJ _yq0#R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &MZ$j46  
下面就可以修改holder的operator=了 # ]?bLm<!  
/iC;%r1L  
template < typename T > |{r$jZeE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Kv'n:z7Md  
  { $''?HjB}T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 57a2^  
} im7nJQ^H$q  
.nu @ o40  
同时也要修改assignment的operator() @ V08U!  
Migd(uw'  
template < typename T2 > =*qD4qYA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?"#%SKm  
现在代码看起来就很一致了。 VErv;GyV  
%W,D;?lEo>  
六. 问题2:链式操作 hz;|NW{u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <!-sZ_qq  
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。 9)xUA;Qw?z  
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。 SG}V[Glk  
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。 iovfo2!hD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %75xr9yOP  
/525w^'pd  
template < typename T > !USd9  
struct result_1 J"=1/,AS  
  { 1Je9,dd6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *  tCS  
} ; DeR='7n  
,+`61J3W  
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: `V)Z)uN{0  
hcVJBK  
template < typename T >  ^p n(=4  
struct   ref qE'9QQ>:b  
  { #%J5\+ua  
typedef T & reference; 1&fc1uYB4  
} ; G'YH6x,  
template < typename T > )54%HM_$k  
struct   ref < T &> %|G"-%_E  
  { ,=?{("+  
typedef T & reference; XeBP`\>Ve  
} ; $}")1|U,X  
qfcYE=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }|%eCVB  
f|u#2!7  
template < typename T > ]*7Y~dO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2lL,zFAq  
  { Kscd}f)yx?  
  return l(t) = r(t); yV)la@c  
} 8w({\=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 r-,e;o>9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A.UUW  
:!zl^J;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d GP*O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G\NPV'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 02BuX]_0g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b,8{ X<  
最后的布局是: ah~Y eJp  
                Add !nAX$i~  
              /   \ If%/3UJ@  
            Divide   5 HYmn:?H  
            /   \ wj[$9UJb  
          _1     3 ExRe:^yU\  
似乎一切都解决了?不。 +VQ\mA59  
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。 !Ra*)b "  
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。 z2Z^~, i  
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: H ty0qr3  
F`9]=T0  
template < typename Right > >3&O::]3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *-xU2  
Right & rt) const -kbg\,PW  
  { }- Wa`t7U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V\6]n2  
} K(q-?n`<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FN[{s  
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。 P\_`   
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。 dXnl'pFS  
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。 tr7<]Hm:  
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。 Bp@v,)8*  
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? Y/7 $1k  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: NB<A>baL*  
-I=l8m6L  
template < class Action > Qca&E`~Q  
class picker : public Action 6&/T@LQYrh  
  { w}=5ElB  
public : ~s5SZK*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8Ac:_Zg  
  // all the operator overloaded 71\xCSI1w&  
} ; /i77  
y99mC$"Ee`  
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。 C 9t4#"  
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: cb}[S:&|  
R2 V4#  
template < typename Right > ukUGvK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /gG"v5]  
  { 1@-Ns  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wH@Ns~[MA  
} ^- d%r  
q7E~+p(>(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zOiu5  
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。 g?ULWeZg5  
X)% A6M  
template < typename T >   struct picker_maker 8#g1P4  
  { ?pd8w#O  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  .P"D  
} ; # }y2)g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )'+8}T]xQ  
  { RtM8yar+sn  
typedef picker < T > result; (:> ,u*x%  
} ; W@I|Q -  
Iepsz  
下面总的结构就有了: u@cYw:-C  
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。 c$yk s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?m\t| /0Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &n8_0|gK  
至此链式操作完美实现。 i=oU;7~zK  
M,\:<kNI  
`M^= D&Bf  
七. 问题3 oV|4V:G q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2so!  
3!|;iJRH  
template < typename T1, typename T2 > cmU1!2.1E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =*c7i]@}  
  { 9 %I?).5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]\hSI){  
} jk[1{I/  
b((M)Gz  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 'O_3)x5  
q(.sq12<<W  
template < typename T1, typename T2 > TE7nJ gm  
struct result_2 .yqM7U_  
  { xRzFlay8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~O oidKT  
} ; bB1UZ O  
[ 0KlC1=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rrBsb -  
这个差事就留给了holder自己。 8"2=U6*C  
    ;5S9y7[i|  
 #~2%)  
template < int Order > i1NY9br  
class holder; 7vrl'^1  
template <> aW)-?(6>  
class holder < 1 > N~goI#4  
  { (:TjoXXiY  
public : Zw5Ni Xj  
template < typename T > ~J wb`g.  
  struct result_1 QwJV S(Gs4  
  { >z{d0{\  
  typedef T & result; r@h5w_9  
} ; CrC^1K  
template < typename T1, typename T2 > X0bN3N  
  struct result_2 ([\  
  { -3t7*  
  typedef T1 & result; `#F{Waww'  
} ; D/Z6C&/I  
template < typename T > fHE <(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p4.wh|n  
  { bhTb[r  
  return (T & )r; .zA^)qgL  
} ~ -4{B  
template < typename T1, typename T2 > 8;b( 0^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mXRB7k  
  { W98i[Q9A7  
  return (T1 & )r1; q+H%)kF  
} @TLS<~  
} ; E ]A#Uy  
^=BTz9QM  
template <> q}`${3qQ3  
class holder < 2 > CY 4gSe?  
  { nHnK)9\N  
public : r@72|:,  
template < typename T > <;9 I@VYK  
  struct result_1 mC4zactv  
  { *?5*m+  
  typedef T & result; l7XUXbYp&=  
} ; kW2sY^Rg  
template < typename T1, typename T2 > oiF}?:7Q7  
  struct result_2 l Q'I  
  { 5QW=&zI`=  
  typedef T2 & result; ]9YJ,d@J  
} ; @G BxL*e  
template < typename T > M`. tf_x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3*]eigi)  
  { >sfRI]OG  
  return (T & )r; B( ]M&  
} gD,1 06%  
template < typename T1, typename T2 > OglEt["  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DNOueU  
  { qOe+ZAJ{%N  
  return (T2 & )r2; 1_o],? Q  
} gi(H]|=a  
} ; I CZ4 A{I  
*}]Nf  
M3J#'%$  
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> >。 VO,!x~S!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ks3`3q 7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  !;EjB*&  
m`IC6*  
return l(i, j) = r(i, j); )i~cr2Hk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (hTCK8HK  
{FO;Yg'  
  return ( int & )i; #hW;Ju73  
  return ( int & )j; stG~AC  
最后执行i = j; R?v>Q` Qi  
可见,参数被正确的选择了。 sC27FVwo  
M8INk,si  
Wc,_RN-  
V\6=ySx  
$@sEn4h  
八. 中期总结 JCz@s~f\y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &yGaCq;0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~oI1 zNz/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IKABBW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4S,`bnmB  
jH19k}D  
=2[7 E  
-0?~  
"nZ*{uv  
6726ac{xz  
九. 简化 SPN5dE.@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9!T[Z/}T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y(Y!?X I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /[O(ea$U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GMMp|WV|  
  +-*/&|^等 wm]^3q I2  
2. 返回引用。 }tsYJlh5  
  =,各种复合赋值等 ElS9?Q+  
3. 返回固定类型。 yMyE s8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [E+$?a=  
4. 原样返回。 Nndddk`  
  operator, +u!0rLb  
5. 返回解引用的类型。 )p T?/ J  
  operator*(单目) ~2<7ZtV=  
6. 返回地址。 G:<`moKgL  
  operator&(单目) *F ? 8c  
7. 下表访问返回类型。 m<{< s T  
  operator[] ^dP KDrKxh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f` :i.Sr  
  operator<<和operator>> VUVaaOmO  
Ul2R'"FB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t'BLVCu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <,3^|$c%  
a["2VY6Eq@  
template < typename Left > e?_@aa9~@{  
struct value_return RE =`  
  { bhkUKxd  
template < typename T > } @K FB  
  struct result_1  Np'2}6P  
  { N5]0/,I}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'd+N Vj{C  
} ; 2>86oP&  
66.5QD0  
template < typename T1, typename T2 > 6&bY}i^K  
  struct result_2 LbaK={tR  
  { BT)X8>ct  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jy giG&H  
} ; .A-]_98Z  
} ; NZ/yBOD(  
DyeQJ7p  
%g1,N k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K'X2dG*  
:JfE QIN  
下面我们来剥离functor中的operator() <Q ?a=4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )//I'V  
_)]+hUw Y  
return l(t) op r(t) Eh =~T9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RRGWC$>?  
return op l(t) x.3J[=z=>  
return op l(t1, t2) J|X 6j&-  
return l(t) op ~v'3"k6  
return l(t1, t2) op p=C%Hmd5E  
return l(t)[r(t)] srYJp^sC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 05snuNt]-  
Mz1G5xcl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ] )F7)  
单目: return f(l(t), r(t)); *;m5'}jsy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hgLj<  
双目: return f(l(t)); Yr w$  
return f(l(t1, t2)); M/q E2L[y  
下面就是f的实现,以operator/为例 <c%W")0  
zCOgBT~p   
struct meta_divide `E!N9qI?t$  
  { cZ(elZ0~  
template < typename T1, typename T2 > ,(.MmP`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _[Vf547vS  
  { t ^[8RhD  
  return t1 / t2; i~3u>CT  
} gqR)IVk>%  
} ; eeHP&1= 7  
>yXN,5d[  
这个工作可以让宏来做: qim 'dp:  
dB+N\HBY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Wd0 [%`dq  
template < typename T1, typename T2 > \ K"u NxZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rJa$9B*^  
以后可以直接用 7},)]da>,'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YPzU-:3  
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 1yV: qp  
(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。。。) GZ{]0$9I'  
L{E^?iX  
Kf 2jD4z}  
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 6YuY|JD  
XyMG.r-,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > saU]`w_Z*  
class unary_op : public Rettype Sa"9^_.2#  
  { }Z TGi,P c  
    Left l; q~L^au8  
public : 0wFH!s/B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l;sy0S"DO]  
4t/&.  
template < typename T > AF43$6KZP$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hUz[uyt  
      { KOg?FmD  
      return FuncType::execute(l(t)); rdnRBFt   
    } E42eOGp9i  
6DL[ aD  
    template < typename T1, typename T2 > fWF |,A>>b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Q;#sJ?  
      { !:LJzROh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IMnP[WA!  
    } 1!p/6  
} ; fag^7rz  
7ou46v|m5  
NZu)j["  
同样还可以申明一个binary_op <DH*~tLp2  
IMQ]1uq0$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `\<37E\N}  
class binary_op : public Rettype "0jJh^vk  
  { f>$h@/-*  
    Left l; E?PGu!&u  
Right r; )[&_scSa  
public : `-B+JQmen  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &"uV~AM  
Aox3s?  
template < typename T > G>T')A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &[?CTZ  
      { lS{r=y_0.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >s*DrfX6  
    } Y9r3XhVI  
j<tq1?? [b  
    template < typename T1, typename T2 > ,:v&4x&=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Aj"7q  
      { 1M%S gV-#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0vs0*;F;  
    } H!IDV }dn  
} ; ){Mu~P  
"c`xH@D  
(!K+P[g  
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  v%{0 Tyk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EU`T6M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z YDK $  
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。 SHdL /1~t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AO 0!liQ  
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。。。 5vZ#b\;#V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~I_owCVZ  
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) Z>A{i?#m  
下面是修改过的unary_op o$_93<zc  
c{88m/;eP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -Wo15O"  
class unary_op \aSz2lxEHn  
  { G!-J$@P  
Left l; 6}&^=^-  
  `1'5j "v  
public : w7Dt1axB  
8 $ ~3ra  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %!W%#U0  
>[3X]n,0  
template < typename T > , {<Fz%  
  struct result_1 ~iTxv_\=6u  
  { i>GdRG&q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `jW 4H$D  
} ; w~-X>~}  
)Qr6/c 8}  
template < typename T1, typename T2 > !J# .!}3  
  struct result_2 %cj58zO |y  
  { P6HGs? *  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ar`\ N1a  
} ; )0|):g   
)>$^wT  
template < typename T1, typename T2 > .eTk=i[N-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JN^bo(kb  
  { !3x *k;0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hho%~^bn(  
} ?#ihJt,  
$3:X+X  
template < typename T > j 0?>w{e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T9y768%  
  { EE9vk*[@C  
  return OpClass::execute(lt(t)); <?4cWp|i  
} m+7`\|`jQ  
;_p fwa4  
} ; NxB+?  
EqQ3=XMUL@  
g z`*|h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,5:![  
好啦,现在才真正完美了。 ;%!tf{Si  
现在在picker里面就可以这么添加了: We\Y \*!v  
c _p[yS  
template < typename Right > k%!VP=c4s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AtT"RG-6  
  { !c."   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  )Oo2<:"  
} p4y6R4kyT  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )5'rw<:="  
IuDT=A  
i#tbdx#  
>mew"0Q  
InP[yFV-z  
十. bind Dl&PL  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b24di  
先来分析一下一段例子 C)U #T)  
i'Wcf1I-=  
2c"/QT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cB_pyX9Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZRX^^yN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F:M/z#:~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gO9'q='5l  
我们来写个简单的。 Y' 2-yB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F9v)R #u~  
对于函数对象类的版本: ?ISI[hoc  
,eyp$^2  
template < typename Func > o@Scz!"g  
struct functor_trait $  9S>I'  
  { yB 1I53E  
typedef typename Func::result_type result_type; ~wa%fM  
} ; H]Y#pL u|  
对于无参数函数的版本: *iPs4Es-  
u):X>??  
template < typename Ret > & 8ccrw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N-]\oMc2  
  { @=02  
typedef Ret result_type; (qNco8QKu3  
} ; p Z0=  
对于单参数函数的版本: 2qt=jz\s  
w g$D@E7  
template < typename Ret, typename V1 > e_YW~z=6t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3FGbQ_  
  { emGV]A%nss  
typedef Ret result_type; jXc5fXO N  
} ; zyIza@V(  
对于双参数函数的版本: p=:7 atE  
]s1TJw [B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > % <8K^|w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9nP*N`  
  { tXssejiE%  
typedef Ret result_type;  9OrA9r  
} ; >=.ch5h3J)  
等等。。。 ^N*pIVLC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |U;w!0  
mafAC73  
template < typename Func > &-EyM*:u!  
struct func_return ;XD>$t@  
  { Y/?DSo4G  
template < typename T > "B_5Y&pM`  
  struct result_1 hr/xpQW  
  { $g}/T_26  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pn ~/!y  
} ; f"} 0j|Gg  
RN cI]oJ  
template < typename T1, typename T2 > |zr)hC  
  struct result_2 J\Oc]gi\L  
  { 6 ^6uK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n]6w)wE (  
} ; l1`c?Y  
} ; MO(5-R`  
u:{. Hn`  
YA/H;707l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ay[9k=q]  
Q>+_W2~]  
template < typename Func, typename aPicker > $)i"[  
class binder_1 s>"WQ|;6  
  { e-T9HM&%P  
Func fn; O7L6Htya  
aPicker pk; QKL]O*  
public : G41$oalQ1  
6=[ PJM  
template < typename T > ' m# Ymp  
  struct result_1 \ [hrG?A  
  { ;Vtpq3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ov{B-zCA  
} ; _tg3%X]  
vr]dRStr  
template < typename T1, typename T2 > zfT'!kb,(  
  struct result_2 mhHm#  
  { ,"HpV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  =}1~~  
} ; jak|LOp  
{3 yws 4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9DocId.  
9"l%tq_  
template < typename T > A5 J#x6@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,'@ISCK^  
  { ?\ i,JJO  
  return fn(pk(t)); e[Ul"pMvS`  
} v+, w{~7RH  
template < typename T1, typename T2 > )}k`X<~k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "nS{ ;:  
  { @eD2<e  
  return fn(pk(t1, t2)); A 5\"e^>  
} ckkM)|kK  
} ; 1 </t #r  
7 5cr!+  
NhaeAD $e  
一目了然不是么? _O'rZ5}&  
最后实现bind UM;bVf?  
7.=s1~p  
*xX0]{49q  
template < typename Func, typename aPicker > QrRCsy70  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SOY#, Zu  
  { &ppZRdq]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JL+[1=uE1L  
} >WG91b<Xq  
K0bmU(Xxp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1 jd=R7  
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。 j;c ^pLUP  
rs)aEmvC  
十一. phoenix d3hTz@JY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g{.@|;d <p  
$zH 0$aOx  
for_each(v.begin(), v.end(), oEf^o*5(  
( Nd!=3W5?  
do_ >TVd*S  
[ Fd=`9N9  
  cout << _1 <<   " , " 'wHkE/ 83  
] Al;oI3  
.while_( -- _1), ~ZIRCTQ"  
cout << var( " \n " ) !q1^X% a  
) YZ+g<HXB  
); UjK&`a ;V  
uw&,pq  
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: s:.XF|e{  
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 `^Sq>R!;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z-V%lRQ=b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xJ.!Q)[  
r\D8_S_  
*XR~fs?/*W  
template < typename Cond, typename Actor > .OUE'5e p  
class do_while (KU@hp-\  
  { XOFaS '.  
Cond cd; Q*(C)/QW  
Actor act; 4(gf!U  
public : .k(_ j.v  
template < typename T > Wuz~$SU  
  struct result_1 AXI:h"so  
  { +.uk#K0o  
  typedef int result_type; K>6p5*&  
} ; TD9`S SpP  
Puh&F< B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g{(nt5|^l  
*5)!y d  
template < typename T > iHB)wC`u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2N]s}/l  
  { !}7m^  
  do kRPg^Fw"Vw  
    { _Ohq'ZgXm  
  act(t); G.T1rUh=  
  } U4JN,`p{  
  while (cd(t)); q4oZJ-`  
  return   0 ; A\Gw+l<h,  
} H2vEFnV  
} ; jEIL(0_H  
6np wu5!  
J;dFmZOk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D.?gV_  
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。 )3  
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。 "?SnA +)  
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。 QTH yH   
下面就是产生这个functor的类: M;R>]wP"V  
<*P1Sd.  
4tjRju?  
template < typename Actor > gN%R-e0  
class do_while_actor H'2 =yhtVh  
  { }- Sr@bE  
Actor act; Er)b( Kk  
public : *6L^A`_1]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "'Ik{wGc  
aF:LL>H  
template < typename Cond > U!4 ^;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uw]Jm"=w  
} ; C;` fOCz^  
Ts\7)6|F  
 f$3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1K>4 i. X  
最后,是那个do_ LPC7Bdjz  
r"+ WUU  
zv41Yv!x}  
class do_while_invoker kQ +   
  { deNU[  
public : eMs`t)rQ  
template < typename Actor > f5N~K>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q~qig,$Y  
  { sEoS|"  
  return do_while_actor < Actor > (act); I ?1E}bv  
} G 6][@q  
} do_; YXvKDw'95  
! `SR$dnE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z1Ms ~tch  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }Eav@3h6  
最后来说说怎么处理break和continue F?UL0Q|uv  
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。 !54%}x)3  
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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