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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {Z;W|w1t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =_cWCl^5  
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,  ]\P  
?"AcK" v  
a(Z" }m  
K@*m6)  
  class filler 'rf='Y  
  { 3uRnbO-  
public : M 0->  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |6\ ?"#  
} ; _}Jz_RS2`  
Yl1@ gw7  
Fw:s3ON9}  
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_PCL9G{p  
9>le-}~  
7K9+7I&C  
`Pl=%DR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `Y.RAw5LrE  
J#@ "Yb  
"DWw1{ 5/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I?-9%4 8iM  
Ltcr]T(Ic  
V0JoUyZ  
 [.z1  
二. 战前分析 #f/-iu=L  
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。 aqs']  
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 Q8Usyc'3  
@R}L 4  
$yaE!.Kc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @c$mc  
  /* --------------------------------------------- */ }9P)<[>  
vector < int *> vp( 10 ); U$VTk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f{ S)wE>;  
/* --------------------------------------------- */ 1t!Mg{&e[x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0; V{yh  
/* --------------------------------------------- */ BY,%+>bc)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1[3"|  
  /* --------------------------------------------- */ vR1%&(f{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zZ-e2)1v  
/* --------------------------------------------- */ &;9<a^td  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KU33P>a"[k  
 Mw'd<{  
"@` mPe/  
,\}V.:THF  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;5y4v  
1._1, _2是什么? "cJ5Fd:*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Vzbl* Zmx  
2._1 = 1是在做什么? `p1`Sxz?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 J+DuQ;k;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 LZ&CGV"Z-  
#3u8BLy$Q  
=K8`[iH  
三. 动工  ^r ;}6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |7%$+g  
Y!&dj95y  
>47,Hq:2  
C UBcU  
template < typename T > BzWmV .5  
class assignment 9lTA/-  
  { 7Ox vq^[  
T value; _IpW &  
public : (2qo9j"j/Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} HTx7._b  
template < typename T2 > ]]%C\Ryy}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0TA/ExJ-LT  
} ; nsgNIE{>gO  
Vp5qul%  
s?%1/&.~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YVW!u6W'[6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8-8= \  
f"Iv  
Fd'Ang6"  
)sNtw Sl^  
  class holder A ;kAAM  
  { 3'&]v6|  
public : 5@ ZD'  
template < typename T > 7^Onq0ym T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |Q:`:ODy`5  
  { ]Dx?HBM"DC  
  return assignment < T > (t); u4+VG5.rhT  
} cVulJ6  
} ; ^O892-R  
2N)vEUyDV  
k7W8$8 v  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8%nTDSp&t  
g>f(5  
  static holder _1; ;utjW1y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MF E%q  
i, RK0q?>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kP;Rts8JD  
而不用手动写一个函数对象。 z5Nw+#m| i  
RPp_L>&~<  
54 }s:[O  
.-Ao%A W  
四. 问题分析 Lwv9oa|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +U6! bu>C  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #),QWTl3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qvk?5#B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {I2jLc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kc "U)>  
PiH#9X B  
五. 问题1:一致性 *Li;:b"t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2,_BO6 !d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n!tCz<v  
9U;) [R Mb  
struct holder )(!vd!p5  
  { hR{Fn L  
  // }:hdAZ+z  
  template < typename T > u-k*[!JU  
T &   operator ()( const T & r) const  R6AZIN:  
  { mfx 'Yw*{  
  return (T & )r; O>k.sO <  
} DTr0u}m  
} ; i,bFe&7J  
'x6Mqv1W  
这样的话assignment也必须相应改动: "ht2X w  
7x1jpQ -  
template < typename Left, typename Right > zxsnrn;|  
class assignment \< z{ @  
  { ul% q6=f)  
Left l; cCj}{=U  
Right r; 8H{@0_M  
public : m$O@+;>l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .+M4P i  
template < typename T2 > }QC: !e,yG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /Hd\VI  
} ; O~xc> w  
7qh_URt@  
同时,holder的operator=也需要改动: %l5J  
* |,V$  
template < typename T > v4S|&m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'rCwPsI&4  
  { =RQ>q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K): )bL(B  
} m*a0V  
e1'_]   
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。 rP>5OLP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^Nc\D7( l  
"dkvk7zCP  
return l(rhs) = r; P|64wq{B8  
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。 5$O@+W!?@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u37+B  
;xj^*b  
template < typename Tp > ?EtK/6dJZt  
class constant_t 4l z9z>J.V  
  { 2 K` hH  
  const Tp t; g4~{#P^i  
public : NVOY,g=3X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q04N  
template < typename T > g/T`4"p[H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +i K.+B  
  { _/PjeEm $p  
  return t; `@Qq<T}V  
} p-Q1abl  
} ; ^LnCxA&QH  
r?[Zf2&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wRWN]Vo  
下面就可以修改holder的operator=了 vmk c]DC  
=MoPOib\n  
template < typename T > Ejn19{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M'[J0*ip  
  { ;H}? 8L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ==Y^~ab;K  
} i  #8)ad  
t/nu/yz5E  
同时也要修改assignment的operator() >pn?~  
[Si`pPvl  
template < typename T2 > <ZCjQkka>r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xe_c`%_  
现在代码看起来就很一致了。 %)]{*#N4  
7MBz&wE^f  
六. 问题2:链式操作  H'2pmwk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $e0sa=/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 AC 3 ;i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =G*<WcR  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 m}8c.OJ>K`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Thz&wH`W  
,.DU)Wi?}  
template < typename T > X4 xnr^  
struct result_1 `@eQL[Z9x  
  { l$z-'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V<(cW'zA/  
} ; M`S >Q2{  
6&h,eQ!  
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: B 6|=kl2C  
bY]aADv\  
template < typename T > A.(Z0,S-i  
struct   ref >a]{q^0  
  { X $J  
typedef T & reference; d+z8^$z"  
} ; gX]?`u  
template < typename T > %}2 s74D*Z  
struct   ref < T &> o_jVtEP  
  { O-q [#P  
typedef T & reference; i]YH"t8GY  
} ; ^|OxlfS  
&(irri_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J4=~.&6  
%~G)xK?W*  
template < typename T > Y+lZT4w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y1@{(CDp"  
  { I+ydVj(Op  
  return l(t) = r(t); wR\%tumk  
} kOeW,:&65  
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。 EtKy?]i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M/>^_zG  
KN_3]-+B  
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 U H `=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a$"3T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  w8$8P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qK,rT*5=  
最后的布局是: Me2%X>;  
                Add ?>DN7je  
              /   \ ,n^{!^JW  
            Divide   5 mM!Gomp  
            /   \ =5',obYN>c  
          _1     3 :[,-wZiT~6  
似乎一切都解决了?不。 D8G5,s-.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;MR8E9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 f{G ^b&x  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: AwUcU;"9>  
h 5<46!P  
template < typename Right > RMDzPda.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Wi)Y9frE  
Right & rt) const F7x]BeTM  
  { iTwb#Q=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =YOq0  
} 5$d>:" >  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Rcc9Tx(zvQ  
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。 \0). ODA(  
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。 fl9`Mgu  
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。 3fM8W> *7  
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。 I w~R@,  
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? C[6} 8J|  
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: :Ugf3%sQ  
kZ>_m &g  
template < class Action > X@RS /  
class picker : public Action kc-=5l  
  { ,K 8R%B  
public : h'jc4mu0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "m4. _4U  
  // all the operator overloaded <Z5-?wgf9  
} ; j4k\5~yzS  
u%!/-&?wF  
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。 tp*.'p-SI  
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:  k{d]  
.o8Sy2PaV  
template < typename Right > E2K{9@i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m Q4(<,F  
  { Vdd HK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iO+,U}&  
} ,sI<AFI  
ti'B}bH>'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Bs)'Gk`1  
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。 <-;/,uu  
,cE yV74  
template < typename T >   struct picker_maker `,QcOkvbC  
  { _t&` T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @QteC@k  
} ; 0v+ -yEkw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l0 =[MXM4  
  { J/LsL k  
typedef picker < T > result; *IX<&u#  
} ; v|\3FEu@  
:^7>kJ5?  
下面总的结构就有了: ttOk6-  
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。 G?kK:eV  
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。 MH=7(15R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P q0 %oz  
至此链式操作完美实现。 .V4-  
(Zg'])  
50_[n$tqE  
七. 问题3 xt_:R~/[  
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。 aD]! eP/)  
wg%g(FO  
template < typename T1, typename T2 > "i#aII+T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % IHIXncv[  
  { "!+gA&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <Pzy'9  
} Lq|>n Y  
 J3`0i@  
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: :of(wZa3Q  
p8Z?R^$9H  
template < typename T1, typename T2 > |Dt_lQp#  
struct result_2 (\0 <|pW  
  { jr,N+K(@T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b9-IrR4h  
} ; nr2 Q[9~  
_Jy7` 4B.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F~q(@.b  
这个差事就留给了holder自己。 N=AHS  
    Kv<f< >|L  
pO_IUkt  
template < int Order > #x;,RPw5  
class holder;  />Q}0H g  
template <> \yl|*h3  
class holder < 1 > @- }*cQ4u?  
  { !_vxbfZO  
public : SE'!j]6jI  
template < typename T > +D@5zq:5  
  struct result_1 \ ?pyax8  
  { tI1OmhNN  
  typedef T & result; R&9FdM3K`:  
} ; lD[37U!  
template < typename T1, typename T2 > Fvf |m7  
  struct result_2 ~: {05W  
  { m>%b4M  
  typedef T1 & result; !$A/.;0$  
} ; 3/>7b (  
template < typename T > h%:rJ_#Zl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CHsg2S  
  { >!6|yk`GJ  
  return (T & )r; U@M3.[jw  
} w8XCU> |  
template < typename T1, typename T2 > In?=$_p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;I&VpAPx  
  { I]^>>>p$  
  return (T1 & )r1; L8 L1_  
} wqhktgG  
} ; oQ 2$z8  
1>"-!ADm  
template <> <%HRs>4  
class holder < 2 > G@.MP| 2  
  { CmZayV  
public : CuWJai:nQ;  
template < typename T > I|U'@E  
  struct result_1 HR}O:2'  
  { DsejZ&  
  typedef T & result; lj (y  
} ; Ut;`6t  
template < typename T1, typename T2 > HwFX,?  
  struct result_2 Iko]c_W0  
  { VG);om7`PD  
  typedef T2 & result; |5bLV^mv]i  
} ; Ttt'X<9  
template < typename T > uMJ \  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /]_t->  
  { <7M-?g:vj  
  return (T & )r; } o%^ Mu B  
} L5-|-PP|;  
template < typename T1, typename T2 > MKl0 d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TxX=(7V  
  { s_'&_>D  
  return (T2 & )r2; /8FmPCp}r  
} _y@].G  
} ; mHxR4%i5  
Fl-\{vOn  
c-sjYJXKM*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,~1"50 Hp@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d9K8[Q5^3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qhEv6Yxfw6  
FQ]/c#J  
return l(i, j) = r(i, j); zaqX};b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fSkDD>&  
>?, Zn  
  return ( int & )i; ;]u9o}[ 2  
  return ( int & )j; Rff F:,b  
最后执行i = j; FJ:^pROpm  
可见,参数被正确的选择了。 ']r8q %  
pk :P;\  
WMSJU/-P  
JZ:@iI5>+  
Ao\xse{E  
八. 中期总结 CkT(\6B-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JE=t e(a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X\AH^I6S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G0E5Y;YIN$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bqq=2lj  
an"&'D}U  
*MP.YI:h  
: ?>7Z6  
CD$#}Id  
TSlB.pw%v  
九. 简化 #Wk=y?sn  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e-nA>v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @^P^- B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: CKYg!\g(:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +0'F@l  
  +-*/&|^等 fw%`[( hK  
2. 返回引用。 CSO'``16  
  =,各种复合赋值等 m`/Nl<  
3. 返回固定类型。 EB~]6.1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WsI`!ez;D  
4. 原样返回。 !@xO]Jwv  
  operator, Vy\Vpp  
5. 返回解引用的类型。 -V2\s  
  operator*(单目) l<6u@,%s  
6. 返回地址。 @(3F4Z.i%.  
  operator&(单目) >f(?Mxh2  
7. 下表访问返回类型。 k }=<51c  
  operator[] kZ40a\9 Ye  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A,}M ^$@  
  operator<<和operator>> %FO{:@CH  
Q7 BbST+  
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。 fB+L%+mr8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y&/IJst&aq  
C($l'jd&  
template < typename Left > !"rPSGK*  
struct value_return xa>| k>I  
  { =>jp\A  
template < typename T > J:xGEa t  
  struct result_1 Ql*zl  
  { wA) Hot  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Lc3&\q e  
} ; JU 9GJ"  
4,9$udiGY  
template < typename T1, typename T2 > 6Sr]<I +:  
  struct result_2 *{g3ia  
  { 3H,E8>Vd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jvzioFCt  
} ; #36Q O  
} ; g^AQBF  
N[%u>!  
T$4{fhV \  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zWHq4@K  
(]|h6aI'}  
下面我们来剥离functor中的operator() x9_mlZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ei;tfB  
C|'DKT4M&  
return l(t) op r(t) ([>ecS@eO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hXW` n*Zw  
return op l(t) nM,:f)z  
return op l(t1, t2) O'y8q[2KE  
return l(t) op i+_LKHQN  
return l(t1, t2) op SQKhht`M  
return l(t)[r(t)] dmFn0J-\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NYm"I`5w  
!`DRJ)h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: I \:WD"  
单目: return f(l(t), r(t)); &V"oJ}M/a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QV;o9j  
双目: return f(l(t)); e+ xQ\LH  
return f(l(t1, t2)); Sj9fq*  
下面就是f的实现,以operator/为例 !jCgTo y  
i?00!t  
struct meta_divide v+c>iI  
  { d2k-MZuT6  
template < typename T1, typename T2 > K/Q"Z*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _( W@FS  
  { dG\ wW@}J  
  return t1 / t2; YeH!v, >  
} 7_0 p& 3  
} ; |)-kUu  
j8Z,:op  
这个工作可以让宏来做: U1RU2M]v  
Q$jEmmm%V[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Dk1& <} I  
template < typename T1, typename T2 > \ s#2t\}/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %fS9F^AK  
以后可以直接用 Oy6fl'FIt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n3^(y"q  
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 ho]:)!|VY  
(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。。。) +y7z>Fwl  
%@$UIO,(  
0I}e>]:I  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'B@`gA  
m[hL GD'Fi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %!aU{E|@_  
class unary_op : public Rettype oA1_W).wJ  
  { TP }a9-9?  
    Left l; fi+}hGj(r  
public : .[|UNg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SZykG[  
&|yLTx  
template < typename T > IwYeKN6s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rK3kg2H  
      { 3jmo[<p*x  
      return FuncType::execute(l(t)); .@1+}0  
    } -m@o\9Ic  
h`[$ Bp  
    template < typename T1, typename T2 > ,75)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *~rj!N?;  
      { Q eeV<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "wUIsuG/p  
    } pYr"3BwG  
} ; J<) qw  
tbrU>KCBD  
tgRj8 @  
同样还可以申明一个binary_op jhu &Wh  
1? >P3C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^-o{3Q(w  
class binary_op : public Rettype /:dLqyQ_V  
  { }nmlN  
    Left l; yR}. Xq/  
Right r; V<ESj K8  
public : XLh)$rZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b)w cGBS  
2u{~35  
template < typename T > w)btv{*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k"wQ9=HP7  
      { :]3X Ez  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Vl^(K_`(  
    } ~!S3J2kG{  
)^(*B6;z5  
    template < typename T1, typename T2 > A5l Cc b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7ZcF0h  
      { ycA<l"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QM$UxWo-  
    } 2"/MM2s  
} ; l#)X/(?;  
{UiSa'TR1b  
r(,U{bU<  
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 HC`0Ni1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5Xy(za  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;(Yb9Mr)z  
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。 "ra$x2|=}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9QZaa(vN  
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。。。 lu utyK!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qF)J#$4;6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) u?').c4  
下面是修改过的unary_op awLvLkQb{  
pEyZH!W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I&PJ[U#~a  
class unary_op )f8>kz(  
  { h]7_ N,  
Left l; c:Ua\$)u3,  
  h>Kx  
public : 1" '3/MFQ8  
Ple.fKu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kk4 |4  
!$I~3_c  
template < typename T > 5epI'D  
  struct result_1 a@}.96lStD  
  { iTxWXij  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  _"DC )  
} ; IsXNAYj  
_[:6.oNjIe  
template < typename T1, typename T2 > "8za'@D"f  
  struct result_2 D%>Bj>xQD  
  { i4D(8;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bpu`'Vx  
} ; Iu'9yb  
<,vIN,Kl8/  
template < typename T1, typename T2 > f-U zFlU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kBUkE-~  
  { D?Oe";"/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]4~Yi1]  
} U1 `5P!ov  
J"gMm@#C4  
template < typename T > D]]e6gF$e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zCs34=3 D[  
  { HcRw9,I'  
  return OpClass::execute(lt(t)); dCx63rF`G  
} uYW4$6S 3  
>`QBN1 Y  
} ; ,GOIg|51  
rFzNdiY  
W]4Z4&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug zDF Nx:h  
好啦,现在才真正完美了。 GrF4*I`q  
现在在picker里面就可以这么添加了: aZZ0eH  
^sv|m"  
template < typename Right > &X4anH>O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @52#ZWy  
  { w4 yrAj 2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S2X@t>u-  
} 1$cl "d`~  
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。 KXKT5E$  
VuLb9Kn  
Qt u;_  
rrIyZ@_d9  
A}fm).Wp@  
十. bind hs6pp/h>  
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。 M+"6VtZH  
先来分析一下一段例子 #p+iwW-  
0 kJ8H!~u  
Y e0,0Fpw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} We6eAP/Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?NE/ }?a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v^A+LZ*d  
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。 QQ?t^ptv  
我们来写个简单的。 z+Xr2B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fY]"_P  
对于函数对象类的版本: k(H&Af+  
V|Bwle  
template < typename Func > b'wy{~l@  
struct functor_trait . 0dGS  
  { Bzz|2/1y  
typedef typename Func::result_type result_type; e'b*_Ps'  
} ; lxd{T3LU  
对于无参数函数的版本: z ]f(lwo{  
#-|fdcb  
template < typename Ret > !7t&d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mG)5xD  
  { t?hfP2&6  
typedef Ret result_type; x'EEmjJ  
} ; Jm!,=} oP'  
对于单参数函数的版本: ?HG[N7=j  
08\w!!a:  
template < typename Ret, typename V1 > c b-IRGF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !mv5i%3  
  { QN*|_H@h  
typedef Ret result_type; '2X$. ^aW  
} ; ^%!{qAp}Z  
对于双参数函数的版本: [%k8l~ 6  
R*GBxJaw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H*]Vs=1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5V 2ZAYV  
  { T]wC?gQG  
typedef Ret result_type; 'VV U-)(8  
} ; 9!Av sC9  
等等。。。 _l{~O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B=Kr J{&!  
$SQ$2\iC  
template < typename Func > [IHo ~   
struct func_return 2 G.y.#W  
  { _DxHJl  
template < typename T > cs6oD!h  
  struct result_1 ti61&)(  
  { 0"7+;(\1Rk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2hV -h  
} ; gWgp:;Me  
/<_!Gz.@uG  
template < typename T1, typename T2 > WIU]>_$.  
  struct result_2 !<TkX/O  
  { zgY VB}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nlpEkq  
} ; VL)<u"d4  
} ; H!*ypJ  
U/'l"N[  
G^B> C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RB4n>&Y  
.I_atv  
template < typename Func, typename aPicker > 7"eK<qJ  
class binder_1 89>}`:xS^  
  { af<h2 r  
Func fn; np2&W'C/i  
aPicker pk; p2Khfl6-  
public : *AV%=   
Uha.8  
template < typename T > +TbAtkEF*  
  struct result_1 )l9KDObis  
  { ECt<\h7}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OPN\{<`*d  
} ;  kNK0KL  
=F|9 ac9X  
template < typename T1, typename T2 > j-d&4,a:c  
  struct result_2 \^6[^\@[  
  { 2|x !~e.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hc\C0V<  
} ; UYxn? W.g  
SY|K9$M^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eL~xS: VT  
'IY?=#xr'`  
template < typename T > \ Bj{.jL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #czTX%+9(e  
  { hDi~{rbmc  
  return fn(pk(t)); 56 JQ h  
} 6 D Xja_lp  
template < typename T1, typename T2 > S'5)K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /e"iY F  
  { WzstO}?P(  
  return fn(pk(t1, t2)); tC|?Kl7  
} \dJhDR  
} ; T; tY7;<  
N&   
7;|"1H:cmw  
一目了然不是么? keC'/\e  
最后实现bind YzjRD:  
c#TY3Z|  
PS" rXaY  
template < typename Func, typename aPicker > |kK5:\H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mt+i0PIfj  
  { e_e\Ie/pDc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .;g kV-]  
} {ol7*%u  
s .p> ?U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7LU^Xm8  
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。 $M)SsD~  
W:8MqVm34  
十一. phoenix )T"Aji-hy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nQQHm6N  
.mfLHN%:  
for_each(v.begin(), v.end(), n 6 pJ]Ce  
( 9;Z{++z  
do_ -&D=4,#  
[ K@*+;6y@  
  cout << _1 <<   " , " I'*,<BPG  
] @Dfg6<0  
.while_( -- _1), rX)&U4#[m  
cout << var( " \n " ) v4hrS\M  
) C IMI?  
); ~588M 8~  
P!Fy kg  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VxDIA_@y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor kr+p&|.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Uk]jy>7;!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V<#KFm$>C  
Hmr f\(x  
t3<8n;'y:  
template < typename Cond, typename Actor > 27N;>   
class do_while ~(v5p"]dj  
  { a%.W9=h=M(  
Cond cd; 0e<>2AL   
Actor act; %d];h  
public : <[\I`kzq  
template < typename T > +# 'w} P  
  struct result_1 d)1gpRp  
  { AE>W$x8P  
  typedef int result_type; Bk\Y v0  
} ; Wz.iDRFl  
B>c$AS\5y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;>mM9^Jaf  
( jU $  
template < typename T > Ic4#Tk20i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BW)-F (v   
  { hhaiH i!$  
  do ]?+i6 [6U  
    { =S{OzF  
  act(t); :+DrV\)  
  } SI~jM:S}  
  while (cd(t)); jbipNgxkr  
  return   0 ; vN^.MR+<  
} V3ht:>c9qs  
} ; 1v|-+p42  
s>o#Ob@4'  
)KE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &*>.u8:r  
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。 :.ZWYze  
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。 h"+7cc@  
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。 *Z"`g %,;  
下面就是产生这个functor的类: &PE%tm  
Lq5xp<  
60^j<O  
template < typename Actor > >\[]z^J  
class do_while_actor OiQf=Uz\  
  { U.,S.WP+d  
Actor act; =_pSfKR;  
public : GqxnB k1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dvjj"F'Bf  
UgAp9$=z  
template < typename Cond > 0]bt}rh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fY9+m}$S$  
} ; exJc[G&t(  
^%,{R},s  
H9)n<r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rb-ao\  
最后,是那个do_ y#B=9Ri=z  
U\Vg&"P  
 j5/pVXO  
class do_while_invoker ,e43m=KhK  
  { 'Wnh1|z  
public : $ 6mShp9(  
template < typename Actor > QUW`Yc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const boEQI=!j\+  
  { S?b&4\:  
  return do_while_actor < Actor > (act); N_K9H1 r  
} O8 .xt|  
} do_; 7 2JwG7qh  
I}bu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %3qjgyLZ|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pFY*Y>6ar  
最后来说说怎么处理break和continue :@i+yN cV  
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。 ~'%d]s+q  
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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