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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WxW7qt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bIGHGd  
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, 4Yxo~ m(  
^w(p8G_-w  
s<*XN NE7  
0F@"b{&0  
  class filler 7 ]^M>#  
  { (>F%UY  
public : SLO%7%>p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6Ca(U'  
} ; C2@,BCR  
,pqGX3  
`%CtWJ(e  
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: '=[?~0(B  
"nZ*{uv  
wyp|qIS;  
Q&MZN);.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g$( V^  
qi;f^9M%  
q/4YS0CqE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I*LknU@  
Rz (QC\(  
-9"['-WH,  
*j]9vktH  
二. 战前分析 eL^.,H0  
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。 M9EfU  
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 Lk~ho?^`  
OTC!wI g  
pF&(7u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pcau}5 .  
  /* --------------------------------------------- */ 9v?N+Rb  
vector < int *> vp( 10 ); LAVAFlK5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &F\?  
/* --------------------------------------------- */ Em?d*z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }xBc0g r  
/* --------------------------------------------- */ }tsYJlh5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tYZ[6 8  
  /* --------------------------------------------- */ }Mo=PWI1?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @|<<H3I  
/* --------------------------------------------- */ Is]aj-#r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]GN7+ 8l  
sW)Zi  
t0z!DOODZP  
~ (x;5{  
看了之后,我们可以思考一些问题: O?U'!o=  
1._1, _2是什么? XID<(HBA"!  
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。 |3F02  
2._1 = 1是在做什么? A6GE,FhsG  
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。 cU ? 0(z7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 M(jgd  
Wm_4avXtO  
x 8Retuv  
三. 动工 i7ISX>%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K3m]%m2\  
5nv<^>[J  
|_o=^?z'  
qP{/[uj[K  
template < typename T > 7nHF@Y|*"  
class assignment .%.9n\b  
  { ,stN  
T value; +6UVn\9Q  
public : :/:.Kb  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8aO~/i:(.  
template < typename T2 > *:>"q ej  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =:DaS`~V  
} ; D@.tkzU@E  
7h6,c/<  
!O-C,uSm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P8^hBv*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oo.!.Kv  
_cy2z  
{z(xFrY  
.uyGYj-C  
  class holder YGv<VOWG2  
  { &07]LF$]  
public : A$#p%y b  
template < typename T > 6fd+Q  /  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const , #U .j  
  { GytXFL3`:  
  return assignment < T > (t); s:p[DEj-  
} }| J79s2M  
} ; {Z3dF)>  
F;=4vS]\  
"`M?R;DH  
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: >tO`r.5u9  
nA P.^_K  
  static holder _1; L,mQ   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q2 zjZC*'%  
} @K FB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `D`sr[3n  
而不用手动写一个函数对象。 [[>wB[w  
x%+aKZ(m)  
?_"+^R z  
j7sKsbb  
四. 问题分析 U>V&-kxtV  
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。 >=UF-xk;  
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。 2P/K K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c6nflk.l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A,\6nO67  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k$H%.l;E  
)Psb>'X  
五. 问题1:一致性 %^I88,$&L  
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?| {Zh>mHW3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G 16!eDMt  
)K,F]fc+O  
struct holder H2 $GIY  
  { L:_bg8eD#  
  // u:m]CPz  
  template < typename T > ogL EtqT  
T &   operator ()( const T & r) const cU{e`<xjA  
  { PQK(0iCo4  
  return (T & )r; k]5Bykf`Ky  
} z;A>9vQ_J  
} ; Vs%|pIV  
Row)hx8  
这样的话assignment也必须相应改动: S+'rG+NJ  
L]d-hs  
template < typename Left, typename Right > ]Ar\c["  
class assignment D8>enum  
  {  EI_  
Left l; ,z;ky5Ct  
Right r; .k 3 '  
public : Mk=mT3=#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %g1,N k  
template < typename T2 > ^ <Pq,u%k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KN t t  
} ; cx}Q2S  
(FJ9-K0b{n  
同时,holder的operator=也需要改动: L=q+|j1>  
}0u8r`  
template < typename T > 4hAl-8~Q6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D\[h:8k  
  { ~er\~kp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oP!;\a( SL  
} -O&CI)`;B  
2RN)<\P  
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 4F!Rb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^5A t?I8  
'ihhoW8  
return l(rhs) = r; Qu} W/j|3  
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。 1Wm)rXW[x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^s@8VAwi  
c)A{p  
template < typename Tp > HsnLm67'  
class constant_t br0++}vwL  
  { 7\f\!e <  
  const Tp t; Ee@4 %/v  
public : zN{K5<7o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \0mb 3Q'  
template < typename T > c>/. ;p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~v'3"k6  
  { {_Lg tu  
  return t; ' Hi : 2Wh  
} -i4&v7"  
} ; I!>\#K  
{X[ HCfJd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 # eCjn  
下面就可以修改holder的operator=了 *P 3V  
:^Fh!br==  
template < typename T > oyNSh8c7c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C_4)=#@GU  
  { nK$X[KrV'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B*~5)}1op  
} NvHJ3>"%  
:.?gHF.?  
同时也要修改assignment的operator() om |"S  
t=u  Qb=  
template < typename T2 > ?gPKcjgoH!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q}!mx7b0]  
现在代码看起来就很一致了。 ^)?d6nI  
#7ov#_2Jd  
六. 问题2:链式操作 M/q E2L[y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^{xeij/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 .[Ap=UYI>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c-g)eV|)S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @FC"nM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' j6gG  
9elga"4:'  
template < typename T > OKi\zS  
struct result_1 k6Uc3O  
  { u ~3%bJ]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vk>b#%1{  
} ; l#lF +Q;  
&q`q4g&7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,(.MmP`  
2MATpV#BT  
template < typename T > 0vVV%,v  
struct   ref {0;3W7  
  { P ~#>H{  
typedef T & reference; LY[~Os W  
} ; %0$qP0|`3I  
template < typename T > l3Lyea:  
struct   ref < T &> i~3u>CT  
  { 3d-%>?-ee  
typedef T & reference; DhX#E&  
} ; ?7 M.o  
q~@]W=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eeHP&1= 7  
6<'rG''  
template < typename T > M[z)6 .  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3Wwj p  
  { +3a?` Z  
  return l(t) = r(t); Wm H~m k"  
} F  q!fWl  
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。 y!5$/`AF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TZt jbD>B  
>7roe []-|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 e5.h ?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <,AS8^$X[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _DrJVC~6@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d/}SAvtt  
最后的布局是: etd&..]J  
                Add *26334B.R  
              /   \ rJa$9B*^  
            Divide   5 "+zCS|   
            /   \ xil[#W]7Ge  
          _1     3 9}c8Xt^&  
似乎一切都解决了?不。 XxDaz1  
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。 _:+ KMR  
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。 %?aS#4jI  
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: -QyhwG =  
gPu2G/Y  
template < typename Right > sHcTd>xS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]`bQW?  
Right & rt) const 2kv7UU#q2  
  { `)qVF,Z}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  PlYm&  
} oG7q_4+&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wBQF~WY  
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。 *xE,sj+(  
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。 >|6iR%"f#  
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。 U:MPgtwe  
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。 +525{Tj  
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? @Kf_z5tm:  
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:  be e5  
/T,Z>R  
template < class Action > RUr=fEH  
class picker : public Action >HPdzLY?  
  { DAg58 =qJ  
public : , * ]d~Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 66#"  
  // all the operator overloaded sz-- 27es  
} ; kQaSbpNmH  
Mc-)OtmG[  
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。 R.LL#u};  
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: ? <Y+peu  
p#SY /KIw  
template < typename Right > <xJ/y|{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #wc \T  
  { ^ FZ^6*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w'X]M#Q><  
} oo=#XZkk  
l{VSb92f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'xv8Gwf"  
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。 =&!HwOnp  
tA$)cg+.  
template < typename T >   struct picker_maker ~^ ^ NHq  
  { .)|a2d ~F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G pbC M~x  
} ; cECi')  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jKZt~I  
  { Y F:2>w<  
typedef picker < T > result; h;V,n  
} ; w[_x(Ojq;  
=SD\Q!fA  
下面总的结构就有了: \<vNVz7.D  
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。 fbFX4?-  
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。 Qp2I[Ioz3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yAL1O94  
至此链式操作完美实现。 ]NhS=3*i+  
8h<ehNX ^I  
$6F)R|  
七. 问题3 xsjO)))f  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >)_ojDO  
5]1leT  
template < typename T1, typename T2 > ?3Ij*}_O2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Fu>|2F|  
  { .+y>8h3{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Wk^RA_  
} l{ex?  
M}0eu(_|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M,3wmW&d6  
FFEfp.T1M  
template < typename T1, typename T2 > p.fF}B  
struct result_2 W9t"aZor  
  { BIf^~jAER%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "Lh  
} ; PN$ .X"D8  
m}$+Hdk+7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? BpO9As 1um  
这个差事就留给了holder自己。 ZyR_6n>L$  
    z"DkFvA  
A>NsKWf{  
template < int Order > X E}H3/2  
class holder; ig0u^BC  
template <> &X`u9 V  
class holder < 1 > _SZ5P>GIU  
  { 'mdMq=VI  
public : 'f/Lv@]a  
template < typename T > kqvow3u  
  struct result_1 %HtuR2#ca  
  { 6Ggs JU  
  typedef T & result; #$\fh;!W  
} ; :f'&z47  
template < typename T1, typename T2 > '#O_}|ZN  
  struct result_2 kE;O7sN   
  { ID1?PM  
  typedef T1 & result; !c<wS Q,  
} ; =He. fEy  
template < typename T > pz_e=xr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LT+3q%W.UC  
  { 'ul\Q `N3  
  return (T & )r; K8^kJSF\  
} Qq0l* )mX  
template < typename T1, typename T2 > b'x$2K;E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *i$ePVU  
  { Snf"z8sw  
  return (T1 & )r1; ID};<[  
} .g\6g~n  
} ; TTI81:fku  
=OTm2:j#yQ  
template <> i}TwOy<4s  
class holder < 2 > daZQz"PP  
  { )_jSG5k  
public : =Pe><k  
template < typename T > ED![^=  
  struct result_1 ARh6V&Hi-  
  { w#G2-?aj  
  typedef T & result; @?B6aD|jE  
} ; "oc$  
template < typename T1, typename T2 > N4^5rrkL  
  struct result_2 0vs0*;F;  
  { (7$$;  
  typedef T2 & result; }dSFAKI2dM  
} ; j!#O G  
template < typename T > (N~$x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^E>CGGS4  
  { ['X[qn  
  return (T & )r; x.DzViP/  
} ro| vh\y  
template < typename T1, typename T2 > I#A2)V0P)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (!K+P[g  
  { NVIWWX9?  
  return (T2 & )r2; c^I0y!  
} #] KgUc5B  
} ; 9\O(n>  
,8K'F  
3" Vd==oK~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,axDMMDI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _Sj}~ H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;q#]-^  
fu\s`W6f&  
return l(i, j) = r(i, j); ^nDal':*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6`nR5fh  
 #ch  
  return ( int & )i; }HZ{(?  
  return ( int & )j; v ahoSc;sw  
最后执行i = j; }VRv sZ  
可见,参数被正确的选择了。 hCc0sRp  
lxb8xY  
/NBTvTI  
H30OUrD  
@Jv# fr  
八. 中期总结 z%"Ai)W/{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \SYvD y]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LPE)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P2k7M(I_&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CJ w$j`k  
L`K;IV%;  
VQ |^   
p!"(s/=  
4~u9B/v  
G!-J$@P  
九. 简化 13f<0wg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lH1g[ ))  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ( )|3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !L\'Mk/=A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r+g jc?Ol  
  +-*/&|^等 |4SW[>WT:  
2. 返回引用。 VuWib+fT  
  =,各种复合赋值等 9D4-^M:a  
3. 返回固定类型。 != zx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *6*-WV6  
4. 原样返回。 QUP|FIpZ  
  operator, _PB@kH#  
5. 返回解引用的类型。 obGWxI%a  
  operator*(单目) !$kR ;Q"/  
6. 返回地址。 jXcNAl  
  operator&(单目) B?(4f2yE  
7. 下表访问返回类型。 oX|?:MS:  
  operator[] QrS$P09=\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #8?^C]*{0  
  operator<<和operator>> };SV!'9s?~  
YOw?'+8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sd!sus|( R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "3y}F  
k,_i#9 X  
template < typename Left > `jW 4H$D  
struct value_return :WX0,-Gn  
  { !C`20,U  
template < typename T > +i)AS0?d  
  struct result_1 $%He$t  
  { ,f<B}O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^ KAG|r9  
} ; (+MC<J/i  
f)Y  
template < typename T1, typename T2 > VD;j[~/Z  
  struct result_2 #]zhZW4  
  { W8* 2;F]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P6HGs? *  
} ; W78o*z[O  
} ; oyQ0V94j  
/.ZaE+  
M:|/ijp N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Yw^ Gti'<  
3]S`|#J  
下面我们来剥离functor中的operator() dpn3 (  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b`]M|C [5  
JN^bo(kb  
return l(t) op r(t) u+DX$#-n!]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j |td,82.  
return op l(t) 5B|,S1b  
return op l(t1, t2) 2FT-}w0;  
return l(t) op AfE%a-;:  
return l(t1, t2) op ZY Kd  
return l(t)[r(t)] G+C} <S}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n_;S2KM  
'z](xG<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y< ud('D  
单目: return f(l(t), r(t)); msG3 ~@q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j 0?>w{e  
双目: return f(l(t)); ?Ccw4]YO,=  
return f(l(t1, t2)); bX&e_Pd  
下面就是f的实现,以operator/为例 /s8/q2:  
MCd F!{  
struct meta_divide 9fCO7AE0#  
  { _#(s2.h~J  
template < typename T1, typename T2 > Y eO-gY [b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #^; s<YZ`  
  { MLeX;He  
  return t1 / t2; `:3&@.{T(  
} \CwtX(6.  
} ; j`Nh7+qs  
ITQ9(W Un  
这个工作可以让宏来做: kYtHX~@  
,4yG(O$)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -$m@*L  
template < typename T1, typename T2 > \ Zly-\ z_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3FY_A(+  
以后可以直接用 #nbn K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *+W6 P.K  
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 xv&S[=Dt  
(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。。。) oB}K[3uB:t  
%t{Sb4XZ4k  
\gP. \  
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 /pU|ZA.z'2  
k%!VP=c4s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v*XkWH5  
class unary_op : public Rettype uZ<%kV1B  
  { , | <jjq)  
    Left l; %A=|'6)k2  
public : F'ENq6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &|NZ8:*+#  
3FuCW  
template < typename T > _y"a2M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p4y6R4kyT  
      { LhZZc`|7t  
      return FuncType::execute(l(t)); -B,cB  
    } ZGzc"r(r:#  
Vp\80D&  
    template < typename T1, typename T2 > oL)lyUVT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =kF? _KN  
      { lh~<s2[R2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^+URv  
    } b.@H1L  
} ; Pm;I3r=R\  
u(8~4P0w  
bu_/R~&3{  
同样还可以申明一个binary_op YV4 : 8At1  
MN\i-vAL8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EZ*t$3.T  
class binary_op : public Rettype Dl&PL  
  { x g{VP7  
    Left l; +*: }p  
Right r; S;>4i!Mb ^  
public : C)U #T)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A3<^ U  
Xn PJC'  
template < typename T > =>e?l8`%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Z59<Ya&x  
      { f>O54T .L.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <3)|44.o&  
    } k+f1sV[4}  
t[/\KG8  
    template < typename T1, typename T2 > y~x#pC*w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |1lf(\T_  
      { gj[z ka0_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U{HyxZ|q<  
    } WI0QLR'  
} ; n}VbdxlN  
avmcGyL  
]&' jP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZMP?'0h=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3Hy%SN(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L,E-z_<p  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5 d>nIKW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @J kui  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =!(S<];  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W;q#ZD(;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %N7gT*B:  
下面是修改过的unary_op eSJAPU(D  
-<]\l3E&J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Av@& hD\  
class unary_op gHp'3SnS  
  { >c}:   
Left l; q|R+x7x  
  zoR,RBU6  
public : x`Vy<h 33  
4u@yJ?U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (6e!09P&  
9qnuR'BDu  
template < typename T > Tavtr9L0XY  
  struct result_1 TlM'g6SQS  
  { &"sX^6t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r(PJ~8)(=  
} ; *Ro8W-+  
qw9e) `3$  
template < typename T1, typename T2 > 9)ACgz&(  
  struct result_2 aIQrb  
  { !&'# a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k,a,h^{}j  
} ; Lr K9F^c  
"1_{c *ck  
template < typename T1, typename T2 > yW%&_s0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >oVc5}  
  { zC<'fT/rG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }*xC:A%aS  
} C<zx'lw!  
s'R~ r  
template < typename T > bMSD/L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8W(<q|t  
  { w g$D@E7  
  return OpClass::execute(lt(t)); V;M3z9xd  
} l :f9Ih  
7~nIaT  
} ; ['/;'NhdlY  
VC/R)%@%  
hdo+Qezu:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }".\ 4B$n  
好啦,现在才真正完美了。 tpN]evp|  
现在在picker里面就可以这么添加了: B)( p9]q  
nwZ[Ygl|  
template < typename Right > c2tEz&=G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~r(g|?}P  
  { _bN))9 3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0SAG6k~x  
} z4 4  
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。 oA(. vr  
]s1TJw [B  
:7HVBH  
~Da >{zHt  
'?&B5C  
十. bind 'e+-,CGdY\  
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。 {LR#(q$1  
先来分析一下一段例子 6|Ba  
>qSO,$  
z'5;f;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^4n2 -DvG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .F{}~K]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {Hktu|  
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。 a7QlU=\  
我们来写个简单的。 eyI-s9#t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &xPOp$Sx~  
对于函数对象类的版本: {jj]K.&  
;`X`c  
template < typename Func > J>,'P^  
struct functor_trait |U;w!0  
  { gJWlWVeq$  
typedef typename Func::result_type result_type; Mq rt-VPh  
} ; (H|%?F;{l  
对于无参数函数的版本: VWnu#_(  
8eg2o$k_,#  
template < typename Ret > F9>(W#aC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lW{I`r\]  
  { *so6]+)cU  
typedef Ret result_type; :X1`wBu  
} ; xEd#~`Jmr  
对于单参数函数的版本: <MI$N l  
*@b~f&Lx6  
template < typename Ret, typename V1 > b;&Yw-\nZ;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `Gy>tD.#V-  
  { XnNOj>!  
typedef Ret result_type; Z_eqM4{  
} ; Mt7X<?GZm  
对于双参数函数的版本: 1Ud t9$~T  
YyX^lL_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f_z2#,g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >X@.f1/5X  
  { zWKrt.Dg  
typedef Ret result_type; fzPgX  
} ; K284R=j -&  
等等。。。 }RC. Q`b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4nVO.Ud0$X  
V!yp@%D  
template < typename Func > Q!BkS=H30K  
struct func_return Q@3ld6y  
  { )VSGqYr#  
template < typename T > _zVbqRHlw  
  struct result_1 g*"J10hyP  
  { y$;zTH_6j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3V8j>&  
} ; ]8q%bsl+  
]ci|$@V  
template < typename T1, typename T2 > (<5'ceF )X  
  struct result_2 B8BY3~}]  
  { ]%ZjD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $AL|d[[T[  
} ; IAt+S-q0  
} ; N8/Au=De_  
Ed ?Yk* 4  
|?pYJkrYO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <7RkM  
l ")o!N?  
template < typename Func, typename aPicker > Nt,]00S\w  
class binder_1 Q>+_W2~]  
  { hH|XtQ.n^  
Func fn; s]V{}bY`  
aPicker pk; $yxIE}  
public : CO6XIgTe  
zL[U;  
template < typename T > @N:3`[oB  
  struct result_1 m8j#{[NE  
  { :jN;l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G41$oalQ1  
} ; G1n>@Y'j''  
g'l7Jr3  
template < typename T1, typename T2 > O+3D 5*  
  struct result_2 (t"YoWA#m  
  { PHB\)/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *< SU_dAh  
} ; N]<~NG:6b  
F0o18k_"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ov{B-zCA  
y|2g"J  
template < typename T > Ug[F3J|Mu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2[bR6 T89  
  { hF{mm(qyv  
  return fn(pk(t)); L 52z  
} ,"HpV  
template < typename T1, typename T2 > n B|C-.F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ROI$;B(  
  { 4tN~UMw?  
  return fn(pk(t1, t2)); "MVN /Gl  
} DQHGq_unP  
} ; T=)L5Vuq<  
%@,:RA\pm  
H6+st`{  
一目了然不是么? BRQ5  
最后实现bind )F9V=PJE  
BM}a?nnoc  
t3h \.(mq  
template < typename Func, typename aPicker > !un"XI0`t<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $F==n4)  
  { s13 d*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rH9|JEz  
} {Ac3/UM/  
h: (l+jr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q?b)zeJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 R|^t~h-  
BtDgv.;GH  
十一. phoenix HoQ(1e$G-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8B(Q7Qj  
m$e@<~To  
for_each(v.begin(), v.end(), [E&"9%K  
( Tu T=  
do_ B\~3p4S  
[ jl|X$w  
  cout << _1 <<   " , " .~/;v~bL  
] }N=zn7W  
.while_( -- _1), I5AjEp  
cout << var( " \n " ) jq]\oY8y  
) ]{l O  
); m_Y}>  
|@uhq>&  
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: Hwi7oXP  
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 :Y&W)V-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?F:C!_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6(Rq R  
n$VPh/  
enO=-#  
template < typename Cond, typename Actor > Vf* B1Zb  
class do_while ]4pC\0c  
  { Y K62#;  
Cond cd; kKTED1MW&W  
Actor act; ;?[+vf")  
public : G;.u>92r|  
template < typename T > ZJ'H y5?  
  struct result_1 \~m%4kzG8J  
  { LHGK!zI  
  typedef int result_type; Xwqf Wd_  
} ;  7qdl,z  
"gVH;<&]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QrRCsy70  
(inwKRH  
template < typename T > v6(l#,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gl4 f9Ff  
  { )e$-B]>7z  
  do ~<Qxw>S#  
    { EwJn1Mvq  
  act(t); !haXO  
  } 5|H(N}S_  
  while (cd(t)); t@mw f3,  
  return   0 ; 5+PBS)pJ]%  
} /VOST^z!  
} ; RAJ |#I1  
Kwmo)|7uPU  
;bu;t#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). '48|f`8$  
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。 eh# (}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。 -cC(d$y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Q? |MBTo  
下面就是产生这个functor的类: k{&E}:A  
=cX"gI[  
X| 0`$f  
template < typename Actor > {.[,ee-)9  
class do_while_actor v}t :}M<;  
  { "h|0]y^2  
Actor act; E.*OA y  
public : GeR -k9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9!<3qx/  
-"b3q  
template < typename Cond > )1'_g4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T_ #oMXZ/  
} ; ."g5+xX  
faeyk]u  
8&iI+\lCy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cl){sP=8W  
最后,是那个do_ Z#t.wWSq  
E<[ bgL  
Hm[!R:HW,S  
class do_while_invoker 3^Q U4  
  { 1T^L) %&p_  
public : " ~hjB  
template < typename Actor > H s 3*OhK\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "!eT  
  { v[=E f  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]qT r4`.  
} Q ?<9  
} do_; !q1^X% a  
fu;B?mIn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -s84/E4Y*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 / 1@m#ZxA:  
最后来说说怎么处理break和continue mh SsOmJ5  
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。 vWga>IGM  
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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