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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EV}c,*);y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :J|t! `  
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, F ] e]  
& 5!.!Z3  
:"Vfn:Q  
 jpc bW  
  class filler YK[PC]w  
  { Q/oel'O*x  
public : ai7*</ls  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ob:}@jj  
} ; 1'c  
(1`z16  
)/BI :)  
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: `N8?F3>  
C-Q]f  
s8,{8k  
YGRv``(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ][b_l(r$?  
AV"fOK;#A  
v%_5!SR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0/7y&-/(  
zJE$sB.f  
OR4ZjogzY  
Q{hXP*5  
二. 战前分析 o"5Bg%H  
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。 \`:X37n)0q  
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 2&st/y(hs  
2b|$z"97jj  
%d..L-`]ET  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); da c?b (  
  /* --------------------------------------------- */ [ D[&aA  
vector < int *> vp( 10 ); Z^AOV:|m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5^"T `,${  
/* --------------------------------------------- */ }!tJ3G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `m N*"1p-  
/* --------------------------------------------- */ =|lw~CW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?]i.Zi\[f  
  /* --------------------------------------------- */ so~vnSQ!x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +8tdAw  
/* --------------------------------------------- */ 86[/NTD<-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,2H@xji [  
mez )G|  
[ugBVnma  
wYxnKm~f  
看了之后,我们可以思考一些问题: !+qy~h  
1._1, _2是什么? K)m\xzT/  
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。 *82f {t]  
2._1 = 1是在做什么? >"^H"K/T  
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。 ?.&]4z([  
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。 >Ux5UD  
L B:wo .X  
U#=Q`  
三. 动工 U%2[,c_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _wa1R+`_  
H{Zfbb  
W'f{u&<  
Ey5E1$w%&  
template < typename T > !}u'%  
class assignment crV2T  
  { r^<W$-#  
T value; ?k$3( -  
public : qT( 3M9!  
assignment( const T & v) : value(v) {} }Wxu=b  
template < typename T2 > 2yYq/J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J(CqT/Au-  
} ; J|k~e,C  
jOuz-1x,&  
1aC ?*,e?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7x *]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !<psK[  
o<\CA[   
ZJL[#}*  
l56D?E8  
  class holder [12^NEt  
  { Vx1xULdY  
public : }"?v=9.G  
template < typename T > ?eUhHKS5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *ujn+0)[  
  { `WDN T0@M  
  return assignment < T > (t); _e/>CiN/  
} 'je=.{[lWt  
} ; 7<W7pXDp  
<VB;J5Rv  
$_N<! h*\  
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: 1:I47/  
Z-(Vfp4  
  static holder _1; l`s_Id#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9Ra_[1  
y99 3uP   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 16q"A$  
而不用手动写一个函数对象。 'Wv=mBEfZ  
vh8{*9+  
Eeem y*U  
vAW+ ,Rfj  
四. 问题分析 _KSYt32N  
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。 N :E7rtT,M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h(aF>a\Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VH3 j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `@MY}/ o.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n GE3O#fv  
ht8%A 1|  
五. 问题1:一致性 we6']iaV  
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?| b<UZD yN~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K * Tj;  
gie}k)&M  
struct holder X9^a:7(  
  { &M$s@FUY  
  // O9>& E;`5  
  template < typename T > t\2Lo7[Pu  
T &   operator ()( const T & r) const $E;`Y|r%WK  
  { qV57P6<  
  return (T & )r; x%kS:!  
} SWujj,-[  
} ; q.L0rY!  
]HoQ6R\E b  
这样的话assignment也必须相应改动: Z_&6 <1,H  
Fwn4c4-%  
template < typename Left, typename Right > wpw~[xd  
class assignment SOo/~ giz|  
  { Snx_NH#tA  
Left l; .VF4?~+M-  
Right r; ]m0MbA  
public : ,@2d <d]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >SA?lG8f%  
template < typename T2 > E]PHO\f-m}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 't3/< h<  
} ; -P+( =U  
Yn ZV.&4{  
同时,holder的operator=也需要改动: }0Isi G  
 S5RQ  
template < typename T > .Y.\D\>~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @C40H/dE  
  { L5C4#X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \& 6  
} MrIo.  
|1`|E- S=  
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。 M%H<F3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uZ mi  
z@hlN3dg  
return l(rhs) = r; Yrp WGK520  
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。 qv<[f=X9|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GJW>8*&&(  
Hf P2o5-  
template < typename Tp > f`@$ saFD  
class constant_t ^` N+mlh  
  { XYD}OddO  
  const Tp t; )]Xj"V2  
public : V[>MKB(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y=JfV  
template < typename T > (hTe53d<S?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ct[{>asun  
  { ^S*~<0NQ'  
  return t; aNgaV$|2a  
} L1#z'<IO  
} ; VZNMom,Wr  
;'!G?)PZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b;#Z/phix  
下面就可以修改holder的operator=了 mjUln8Jc  
`"J=\3->  
template < typename T > qYj EQz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X-Y:)UT  
  { 0sW=;R2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OgjSyzc  
} /5:C$ik  
N( 0G!sTI  
同时也要修改assignment的operator() gE^ {@^  
g1-^@&q  
template < typename T2 > D_r&B@4w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hR" j[  
现在代码看起来就很一致了。 C Sx V^  
U1<EAGo|  
六. 问题2:链式操作 ]v7f9MC'\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U CzIOxp}  
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。 FCxLL"))  
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。 r(./00a  
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。 E/9h"zowS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p b:mw$XQ7  
#|76dU  
template < typename T > 26|2r  
struct result_1 VH1PC  
  { /Y("Q#Ueq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dD@k{5  
} ; B:dk>$>uQ  
! 9B| `  
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: [80jG+6  
9dl\`zlA*  
template < typename T > iD=VNf  
struct   ref lNuZg9h  
  { *Iv.W7 [  
typedef T & reference; nsWenf  
} ; INZycNqm,  
template < typename T > 1qXqQA  
struct   ref < T &> lquY_lrri  
  { +9db1:  
typedef T & reference; !$r4 lu  
} ; $PA=7`\MP/  
;Hr FPx&d1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WvVHSa4{  
.RocENO0  
template < typename T > ')%Kv`hz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %O-RhB4q  
  { e<s56<3j  
  return l(t) = r(t); g#0h{%3A \  
} MJsz  
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。 dj,7lJy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9{bG @g  
'vKB]/e;  
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 w8E6)wF=7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e _\]Q-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @cNBY7=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Cw1Jl5OVZ  
最后的布局是: J9J[.6k8  
                Add /HR9(j6  
              /   \ 't".~H_V  
            Divide   5 Erz{{kf]1V  
            /   \ {B$cd?}  
          _1     3 "4N%I  
似乎一切都解决了?不。 .),%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。 EIO!f[]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。 J~7E8  
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: v%c r   
b'Cy!dr  
template < typename Right >  |/K+tH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $#ks`$v M  
Right & rt) const +tFm DDx=  
  { !{5jP|vo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \5UwZx\  
} (3YqM7cqt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F#S^Q`  
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。 ud xLHs  
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。 J{8_4s!Xt>  
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。 0&$+ CWSM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R=ddQ:W6g  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? P~n I6/r1  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]eA<  
Fhw:@@=  
template < class Action > P7r?rbO"  
class picker : public Action (5[|h  
  { fF !Mmm"  
public : AD$k`Cj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R:S Fj!W1  
  // all the operator overloaded Rz% Px:M  
} ; K|$Dnma^n  
^)=c74;;  
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。 Pnq[r2#]:  
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: ?Pz:H/ $  
l/[0N@r~  
template < typename Right > z#*M}RR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >xu}eWSz  
  {  `=b)fE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0JTDJZOz@#  
} ;8m_[gfw  
+k]9n*^uz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^luAX }*  
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。 5^'PjtW6  
0KqGJ :Ru  
template < typename T >   struct picker_maker '/+l\.z"&  
  { 4~-"k{Xt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b}'XDw   
} ;  Qj(q)!Ku  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >QRpRHtb  
  { 5_";EED  
typedef picker < T > result;  TA;  
} ; 8m Tjf Br  
`?VtB!p@x=  
下面总的结构就有了: :Bc)1^ I  
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。 U085qKyCw  
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。 ^44AE5TO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =KJK'1m9  
至此链式操作完美实现。 w^N xR,  
l +RT>jAmK  
lVY`^pw?  
七. 问题3 !fF1tW  
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。 D-*`b&i48  
S8;Dk@rr(y  
template < typename T1, typename T2 > ") kE 1D%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RE/'E?G  
  { ` oN~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w^tNYN,i  
} lC&U9=7W  
un|+YqLf  
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: 9?B}CCE<LR  
@f442@_4  
template < typename T1, typename T2 > f h05*]r  
struct result_2 IT& U%hw  
  { n1K"VjZk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {M: Fsay>p  
} ; cl4`FU  
5]cmDk  
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? [?u iM^&  
这个差事就留给了holder自己。 , Zs:e.  
    tWL3F?wd  
tcOgF:  
template < int Order > F VW&&ft  
class holder; 8 PI>Q  
template <> kQ4-W9u  
class holder < 1 > j|3p.Cy  
  { TS+itU62  
public : H@0i}!U64  
template < typename T > B$A`-  
  struct result_1 Lf_`8Ux  
  { `` (D01<  
  typedef T & result; 0/?V _  
} ; 1iBOf8  
template < typename T1, typename T2 > 5Z{i't0CQ  
  struct result_2 u'cM}y&  
  { @!/w'k 8  
  typedef T1 & result; vU&I,:72 H  
} ; HSHY0  
template < typename T > P!yE{_%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D?~`L[}I!}  
  { 82#7TX4  
  return (T & )r; :lz@G 4 =C  
} >#).3  
template < typename T1, typename T2 > (Qmpz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ju#/ {V;D  
  { em`z=JGG  
  return (T1 & )r1; )s^D}I(  
} EjLj5Z/q  
} ; zs!,PQF(  
.G#wXsJj  
template <> G3]TbU!!T  
class holder < 2 > zr%2oFeX,  
  { In)8AK(Hw  
public : e"HA.t[A  
template < typename T > j4H]HGHv  
  struct result_1 ]kUF>Wp  
  { BL1$ ~0  
  typedef T & result; EhDKh\OY5  
} ; nDx}6}5)  
template < typename T1, typename T2 > <PL94  
  struct result_2 SwHrHj  
  { o/273I  
  typedef T2 & result; MKIX(r( |  
} ; [5Zs%!Z;8N  
template < typename T > 0<"4W:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ``?] 13XjK  
  { 3u+A/  
  return (T & )r; c p.c$  
} iev02 8M  
template < typename T1, typename T2 > \k\ {S2SU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b*w izd  
  { ${\iHg[vZ  
  return (T2 & )r2; x]o~ %h$  
} v|Y:'5`V  
} ; guJS;VC6U  
"w}}q>P+sA  
?pq#|PI)  
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> >。 ^PDz"L<*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |r2 U4 ^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ! K:  
e= $p(  
return l(i, j) = r(i, j); x=(y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nojJGeW%  
l1*qDzb  
  return ( int & )i; #~]S  
  return ( int & )j; SSH))zJ  
最后执行i = j; H4DM,.04  
可见,参数被正确的选择了。 Q?df5{6  
E`68Z/%  
Ce 3{KGBw  
jG8W|\8  
( )K,~  
八. 中期总结 1#LXy%^tO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: r}>8FE9S'H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )EQWc0iKG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S8-3Nv'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <1i:Z*l.  
r(=  
yH}(0  
[Q(FBoI|  
49S*f  
GG0l\! 2)  
九. 简化 0X6|pC~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v%gkQa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9z>I&vcX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I =G3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >2Z0XEe  
  +-*/&|^等 Mrpz(})  
2. 返回引用。 N<&"_jzm  
  =,各种复合赋值等 >fG=(1"  
3. 返回固定类型。 -3-*T)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h"h3SD~  
4. 原样返回。 B",5"'id  
  operator, 9 t)A_}O  
5. 返回解引用的类型。 ko-|hBNv  
  operator*(单目) Mf'T\^-!  
6. 返回地址。 i=Nq`BoQf  
  operator&(单目) &sh5|5EC  
7. 下表访问返回类型。 kw,eTB<;R  
  operator[] y.h2hv]Bc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7.V'T=@x3)  
  operator<<和operator>> o< )"\f/,  
SrlTwcD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &>Zm gz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1< gY  
@E Srj[  
template < typename Left > aU&p7y4C@  
struct value_return 3$<u3Zi6  
  {  UZJ^ e$N  
template < typename T > L'1!vu *Rg  
  struct result_1 s2SxMFDP  
  { q [}<LU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }le}Vuy\s  
} ; Y~ku?/"6T  
e:W]B)0/e  
template < typename T1, typename T2 > `^3N|76Y  
  struct result_2 '0\,waEu  
  { Uk@du7P1k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ky2n%<0]  
} ; 'mwgHo<u  
} ; Q,pnh!.-c  
"==fWf  
\#)|6w-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <Wd#HKIG>l  
h2k"iO }  
下面我们来剥离functor中的operator() 6}z-X*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aCxF{>n  
,"6Bw|s  
return l(t) op r(t) & OO0v*@{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g=G>4Ua3  
return op l(t) .D X  
return op l(t1, t2) m5c=h  
return l(t) op Os)jfKn2  
return l(t1, t2) op 2A>s a3\  
return l(t)[r(t)] SSr#MIS?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &A/k{(.XP  
4F[4H\>'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7'IcgTWDZy  
单目: return f(l(t), r(t)); =()Vrk|uK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D*T*of G  
双目: return f(l(t)); Ms4~P6;%  
return f(l(t1, t2)); r6WSX;K  
下面就是f的实现,以operator/为例 KM-d8^\:  
7~zd % o  
struct meta_divide |B{@noGX  
  { fBj-R~;0  
template < typename T1, typename T2 > %P8*Az&]T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,J*C'#sW  
  { H18.)yHX  
  return t1 / t2; LyRbD$m  
} "O}u2B b  
} ; qV$\E=%fhM  
K*!qt(D&  
这个工作可以让宏来做: `;~A  
QsemN7B "<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *F:)S"3_~e  
template < typename T1, typename T2 > \ gT-"=AsxZQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \iP=V3  
以后可以直接用 NIo!WOi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0<3->uK  
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 }xa~U,#5  
(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。。。) L'?7~Cdls  
n0a|GZyO]  
!"d"3coQ?  
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 SH1S_EQ<  
@ajt D-_2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IGnP#@`5]  
class unary_op : public Rettype 5eLm  
  { SSQB1c  
    Left l; ,K W IuCU;  
public : .Qv H7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7 :C_{\(  
6 l,8ev  
template < typename T > -I0J-~#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JGHQzC  
      { S+ 3l X7  
      return FuncType::execute(l(t)); u7/]Go44  
    } :pH3M[7  
]t"X~  
    template < typename T1, typename T2 > 1IPRI<1U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '< .gKo  
      { {j8M78}3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [4 v1 N  
    } yM2}J s C  
} ; x DiGN Jc  
_LSp \{Z  
1w!O&kn  
同样还可以申明一个binary_op jct|}U  
Ur9L8EdC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8=MNzcA }  
class binary_op : public Rettype PjG^L FX  
  { H~NK:qRzK  
    Left l; 11iV{ h  
Right r; Y*QoD9<T?;  
public : wgUgNwd1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kNd(KQ<.17  
^wIg|Gc  
template < typename T > 64UrD{$o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oTN:Q"oK7?  
      { z&c|2L-u6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |)65y  
    } QOR92}yC  
/O}lSXo6E  
    template < typename T1, typename T2 > : i{tqY%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <MyT ;  
      {  JfsvK2I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]iY O}JuX  
    } o~{rZ~  
} ; Sby(?yg  
dKQu  
AM0CIRX$  
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[<x>?i D_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w9w=2 *  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nB;[;dC 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。 &+]-e;[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9e*o$)j_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m-2!r*(zt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nX_w F`n"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %x-`Y[  
下面是修改过的unary_op dczq,evp  
34,'smHi%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0j :u.x  
class unary_op 6rMXv0)  
  { TWM^5 L:U  
Left l; W#@6e')d  
  {.])' ~[U  
public : =o:1Rc7J  
/ K(l[M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N9#5 P!  
Z*+y?5+L"P  
template < typename T > Z<iK(?@O  
  struct result_1 &u!MI  
  { rI OKCL?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2f0mr?l)N  
} ; =pBr_pGz=  
9tWpxrig%  
template < typename T1, typename T2 >  (l-l Y  
  struct result_2 ZPG~@lU  
  { kni{1Gr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OFxCV`>ce  
} ; Px3I+VP  
PLJDRp 2o  
template < typename T1, typename T2 > \S_A e;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =q(?ALGc  
  { . H}R}^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PpLiH9}  
} =$y;0]7Lwi  
^-Rqlr,F;  
template < typename T > )3WUyD*UZN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^#t6/fY.#  
  { #^}s1 4n  
  return OpClass::execute(lt(t)); _<GXR ?  
} '0=mV"#H{  
t`Rbn{   
} ; `GSl}A  
qu\U^F  
6!HYx  
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 -,+~W#n  
好啦,现在才真正完美了。 yIC C8M  
现在在picker里面就可以这么添加了: I Z|EPzS  
<KJ|U0/jGd  
template < typename Right > ^u2x26].  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const / */"gz%  
  { #iQF)x| D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /BN=Kl]  
} }G "EdhSl  
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。 5IA3\G}+  
=w3cF)&  
e)y+]  
B@@tKn_CQ  
=te4p@  
十. bind di(H-=9G62  
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。 r0@s3/  
先来分析一下一段例子 xSqr=^  
,rjl|F* T  
2*< PmKI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dV{mmHL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H& $M/`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 njaKU?6%d2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *+k yuY J  
我们来写个简单的。 l_4 ^TYF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cd ]g+R}j  
对于函数对象类的版本: P 'o]#Az  
^ p7z3ng  
template < typename Func > A9KPU:  
struct functor_trait Qp7F3,/#  
  { YCVT0d  
typedef typename Func::result_type result_type; <(_Tanx9Q  
} ; {6O} E9  
对于无参数函数的版本: l$ kO%E'  
Ljiw9*ZI  
template < typename Ret > 6b%IPbb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ArjRoXDE  
  { (w#)|9Cxm  
typedef Ret result_type; 4 aE{}jp1  
} ; &'`ki0Xh;  
对于单参数函数的版本: NHQoP&OG  
yVQW|D0,j  
template < typename Ret, typename V1 > .<E7Ey#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1JJ1!& >  
  { upaQoX/C  
typedef Ret result_type; ;<GK{8  
} ; #k1IrqUp  
对于双参数函数的版本: L]H' ]wpn=  
N`{ 6<Z0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZNl1e'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vc6 >i|"-O  
  { .'.bokl/  
typedef Ret result_type; ?p/}eRgi  
} ; :0ltq><?  
等等。。。 ll[&O4.F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cq5^7.  
yJ `{\7Uqg  
template < typename Func > y>:U&P^  
struct func_return P_b!^sq9  
  { w ~"%&SNN  
template < typename T > E^gN]Z"O  
  struct result_1 ?bu=QV@  
  { p5py3k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GIT"J}b}  
} ; :xTm- L  
GY %$7   
template < typename T1, typename T2 > ..k8HFz>"  
  struct result_2 *_d N9  
  { a\ ~118 !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I(WIT=Wi<  
} ; ? HNuffk  
} ; @nMVs6  
KX3A|  
lWd@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,jtaTG.>  
+Wgfxk'{  
template < typename Func, typename aPicker > f& \ Bs8la  
class binder_1 LE)$_i8gX  
  { xX9snSGz  
Func fn; dz>Jl},`k  
aPicker pk; X 5X D1[  
public : H:9G/Nev  
1G67#L)USq  
template < typename T > #0Uz1[  
  struct result_1 o2hk!#5[4  
  { [clwmx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xt IF)M  
} ; #_`q bIOAj  
eMdf [eS  
template < typename T1, typename T2 > hSXJDT2  
  struct result_2 Jf0i$  
  { |:Maa6(W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0*9xau{(  
} ; ho B[L}<c  
nz'6^D7`r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KF5r?|8 M  
@|sBnerE  
template < typename T > {~j/sto-:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4eG\>#5  
  { LXsZk|IhM  
  return fn(pk(t)); TI<3>R  
} n)Cr<^j  
template < typename T1, typename T2 > 7-Oa34ba+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ERdf2  
  { KZ%us6  
  return fn(pk(t1, t2)); 1X`,7B@pz  
} =kzp$ i  
} ; aJtpaW@  
Jw&Fox7p  
Ziub%C[oV  
一目了然不是么? (fr=N5   
最后实现bind C@Go]*c  
,FH1yJ;Y&  
u??ti OK{  
template < typename Func, typename aPicker > #d*gWwnx"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vceD/N8  
  { u<N`;s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q,%Fvcmx+e  
} &l!T2PX!  
olA+B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C^;8M'8z0  
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。 r\FZ-gk}Q  
= &?&}pVF  
十一. phoenix rly%+B `/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HRjbGc|[  
~tV7yY|zr  
for_each(v.begin(), v.end(), o)n)Z~  
( D/ sYH0.V$  
do_ l?rLadvc  
[ q8-hbWNm4  
  cout << _1 <<   " , " _dz ZS(7M6  
] }p)Hw2  
.while_( -- _1), \=[j9'N>  
cout << var( " \n " ) NP.i,H  
) C984Ee  
); /988K-5k  
'6e4rn{  
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: )G?\{n-  
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 pwS"BTZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f-|zh#L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u*W! !(P/  
zJl;| E".  
,EVPnH[F~  
template < typename Cond, typename Actor > `-{? !  
class do_while surNJ,)  
  { 0s H~yvM5  
Cond cd; #gT"G18/!  
Actor act; )bL(\~0g~  
public : n-],!pL^  
template < typename T > ? daxb  
  struct result_1 TF5jTpGq  
  { o|y_j4 9  
  typedef int result_type; D)DD6  
} ; S@S4<R1{\  
ys>n%24qP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  bKK'U4  
%eW7AO>  
template < typename T > 5/i/. 0?n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0bc>yZ\R  
  { "+Ys}t~2  
  do }o7-3!{L!  
    { O"EL3$9V  
  act(t); #1\`!7TO3  
  } Bos} `S![  
  while (cd(t)); L(u@%.S  
  return   0 ; IGVq`Mxj  
} 1cMLl6Bp>  
} ; =EM<LjO  
5@ td0  
:t9![y[=|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5}Ge  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^ <`SUBI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vV$^`WY4  
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。 TOKt{`2}  
下面就是产生这个functor的类: _e ;b B?S  
*{j;LA.BR#  
67&Q<`V1*q  
template < typename Actor > DNqV]N_W  
class do_while_actor \lQI;b;$  
  { do.>Y}d  
Actor act; ::iYydpM  
public : %e0X-tXcmX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7UG c2J  
77sG;8HE  
template < typename Cond > vO&X<5?Qc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kONn7Itbu  
} ; 7][fciZN  
bp}97ZQ  
`Npo|.?=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kdlmj[=  
最后,是那个do_ fp\mBei  
P]y{3y:XxM  
<YEKbnw$o  
class do_while_invoker Lb<IEy77\  
  { x|Pz24yP9  
public : IemhHf ^l  
template < typename Actor > n7~4*B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B[EOz\?=m  
  { ;r~1TUKb  
  return do_while_actor < Actor > (act); %saP>]o  
} $6J22m!S4n  
} do_; lxgfi@@+h  
~MC 5rOA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 59SL mj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B hx.q,X  
最后来说说怎么处理break和continue Rs S:I6L  
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。 *y7 Yf7  
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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