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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qp8;=Nfa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3zkq'lZ  
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, 2P*O^-zRp  
 }#1g;  
i@6 kI C  
uQ}kq7gd  
  class filler : s35{K  
  { /T0|<r!c  
public : 5 X rn]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DuaOi1Gw  
} ; ,k4 (b  
BC3I{Y |  
d*(1t\  
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: }j QwP3eY  
QH eUpJ/^  
u<[Y6m  
l%fl=i~oN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;iWCV& >w  
W NCdk$  
RN;Tqq):  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zB4gnVhus|  
juM?y'A  
&j$k58mX  
o{/D:B  
二. 战前分析 y_w4ei  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l)zS}"F,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 on~rrSK  
gBN;j  
7_LE2jpC,5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lgy}Gm8u5  
  /* --------------------------------------------- */ }6\p7n  
vector < int *> vp( 10 ); 3Dy.mtP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P<U{jkM\/  
/* --------------------------------------------- */ FRr<K^M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +aMPwTF:3  
/* --------------------------------------------- */ 3j6$!89'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z;LntQZp-  
  /* --------------------------------------------- */ 4IVCTz[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &WIPz\  
/* --------------------------------------------- */ !GO4cbdQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N?aU<-Tn  
#qzozQ4  
^K8Ey#T  
3 ;&N3:,X  
看了之后,我们可以思考一些问题: p AD@oPC  
1._1, _2是什么? hP #>`)aNY  
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。 y3l sAe#  
2._1 = 1是在做什么? 6D>o(b2  
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。 sXAXHZ{  
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$3&r2vgi  
m]85F^R0  
aX~7NslR  
三. 动工 Vki3D'.7N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UGIyNMY  
J::dY~@  
{ Uh/ ~zu  
;Q ]bV52  
template < typename T > ]P-;]*&=  
class assignment h[Hw9$31  
  { `5 bHZ  
T value; >-Jutr<I"~  
public : ibh!8"[  
assignment( const T & v) : value(v) {} E0w>c'kH  
template < typename T2 > y5>H>NS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *9G;n!t  
} ; SJL?(S*  
9R!.U\sq  
WVKzh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Pr" 2d\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +<I>]J2  
1^vN?#K t  
Rgg(rF=K6  
4Vh#Ye:`  
  class holder  'y1=Z  
  { f>dWl$/_s  
public : 7JjTm^bu  
template < typename T > mIt=r_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !pgkUzMW  
  { |iU#!+zY  
  return assignment < T > (t); `Q,03W#GJ%  
} a *>$6H;  
} ; 'z@(,5  
?EdF&^[3rD  
wTG6>l]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: x5s Yo\  
P)4SrqW_  
  static holder _1; b:oB $E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gW RSS=8%  
>Qr(#Bt)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (Zp'|hx8o  
而不用手动写一个函数对象。 Fq:BRgCE  
S'q (Qo  
0I1bY]*  
E`$d!7O  
四. 问题分析 =98@MX%P  
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]m%W  
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。 |-bAz t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <a; <|Fm.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 46sV\In>?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rF'q\tJDz  
3nMXfh/  
五. 问题1:一致性 n1X7T0'  
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?| ZJ1 %  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ry0P\wY}  
!IF#L0z  
struct holder }9=VhC%J  
  { Bg {"{poy  
  // -Z9e}$q$,  
  template < typename T > JHBX'1GQa  
T &   operator ()( const T & r) const KFx4"f%  
  { zyTeF~_  
  return (T & )r; <;G.(CK@n  
} [5yLg  
} ; w,n&K6<  
edD19A  
这样的话assignment也必须相应改动: ~"xc 3(h  
[jU.58*  
template < typename Left, typename Right > ]hRCB=G  
class assignment K_;'-B  
  { J sde+G,N  
Left l; -pvF~P?8U  
Right r; llN#4D9s  
public : 0e-M 24,C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7M9Ey29f  
template < typename T2 > j&~`H:=E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =f4>vo}@k  
} ; teIUSB[  
8`M) r'5  
同时,holder的operator=也需要改动: 2N B/&60<  
(= #EJB1(  
template < typename T > zT4SI'r?f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ap,%)on^  
  { = wEU+R_#o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _9*3Mr)2N  
} ^VabXGzo#  
h)7hk*I  
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。 :@K 1pAh4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zg>4/10P1q  
O7vJ`K(!  
return l(rhs) = r; h'%iY6!fA  
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。 _[M*o0[@W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qu]F<H*Y|  
^26vP7  
template < typename Tp > I54`}Npp  
class constant_t iW oe  
  { |T3F:],`  
  const Tp t; m%7T ~  
public : I8M^]+c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7 G37V"''  
template < typename T > D[#6jJ Ab  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4b5'nu  
  { JlaT -j  
  return t; H.-VfROi2  
} cqXP}5  
} ; &RF*pU>  
lfTDpKz3D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [ H|ifi  
下面就可以修改holder的operator=了 Oc A;+}>  
A43 mX !g\  
template < typename T > q}x+#[Ef  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n06T6oc  
  { }*Z *wC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uPh/u!  
} 3FetyW l'  
xWR<>Og.  
同时也要修改assignment的operator() A-S!Z2m\  
 a>6@1liT  
template < typename T2 > mLGbwm'K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S1SsJo2\  
现在代码看起来就很一致了。 5|:t$  
4 s&9A/&pC  
六. 问题2:链式操作 $OGTHJA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s\/$`fuhx  
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。 J A!?vs  
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。 >/J!:Htk+K  
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。 0*y|k1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _|1m]2'9  
Wy:xiP  
template < typename T > MVDEVq0  
struct result_1 0vYHx V  
  { nNj<!}HvV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *gGL5<%T:  
} ; VelR8tjP  
ais@|s;  
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: crvq]J5  
<?h,;]U  
template < typename T > dAba'|Y  
struct   ref $-4 Zi  
  { A*x3O%zH  
typedef T & reference; `bAOhaB,/  
} ; 25R6>CXsi  
template < typename T > #]SiS2lM#  
struct   ref < T &> vXI2u;=y  
  { {)K H%  
typedef T & reference; "Qci+Qq  
} ; FV~ENpncP  
x%]5Q/|Ur  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vHmsS\\~9  
.G/>X%X  
template < typename T > )y#~eYn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;:Kd?Tz$  
  { A,fPl R  
  return l(t) = r(t); Gq)E,Ln&d  
} veq.48E]  
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。 <h"07.y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G _1`NyI  
hf('4^  
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 V(#z{!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P70]Ju  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .S{>?2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oj$^87KX  
最后的布局是: A(2!.Y 2?*  
                Add :*g3PhNE  
              /   \ xPp\OuwK  
            Divide   5 ?yNg5z  
            /   \ Z23*`yR  
          _1     3 (U?*Z/  
似乎一切都解决了?不。 Bk44 wz2 X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 g#}a?kTM@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 T*3>LY+bb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #Y>os3]  
I7C*P~32{n  
template < typename Right > RX\l4H5;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8n'"RaLQ8  
Right & rt) const d&G#3}kOb%  
  { \g;o9}@3~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2N /4.  
} ,Nk{AiiN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5&Vp(A[m[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \+3P<?hD#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vQ_D%f4;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y(U+s\X  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;;{!wA+"D  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0D.qc8/V4.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: j-}WA"  
77?D ~N[  
template < class Action > 7#pu(:T$  
class picker : public Action e6y,)W"WW2  
  { &:@)ro CR  
public : |G(9mnZ1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @!np 0#  
  // all the operator overloaded "j*{7FBqk  
} ; |XV@/ZGl~  
0 v> *P*  
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。 .z6"(?~  
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: bsosva+  
.?^a|]  
template < typename Right > 9snc *<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %Bf;F;xuB  
  { B\mRH V!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hH3~O` ~  
} [OU[i(,{  
W? SFt z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uKF)'gj  
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。 | f}1bJE+  
H4Lvw8G  
template < typename T >   struct picker_maker g q|]t<'  
  { H="E#AC%8/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *Y\C5L ]  
} ; {wq~+O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'jr[ ?WQ  
  { -RK R. ,  
typedef picker < T > result; W! =X _  
} ; xZc].l6  
X8uAwHa6F  
下面总的结构就有了: y(92Th$  
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。 81jVjf?`  
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。 .KeZZLH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i"Z  
至此链式操作完美实现。 z7$,m#tw  
Ng 3r`S"_<  
zu52]$Vj  
七. 问题3 H5J1j*P<d  
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。 YQ _]Jv k  
-+)06BqF}  
template < typename T1, typename T2 > "MX9h }7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tA{B~>  
  { 8}_M1w6v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ymo].  
} )Bo]+\2  
:41Ch^\E  
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: +`]AutNv  
#*|Gp_l+%  
template < typename T1, typename T2 > +5xVgIk#  
struct result_2 "'@>cJ=  
  { +B#+'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *^=zQ~  
} ; E,wOWs*  
D.:6X'hp  
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? appWq}db  
这个差事就留给了holder自己。 ^0T DaZDLp  
    tsf)+`vt  
j.:I{!R#  
template < int Order > -qNun3  
class holder; fnZ?YzLI  
template <> 2Q81#i'Cm  
class holder < 1 > F!*tE&Se+  
  { -RKqbfmi=  
public : U_.9H _G  
template < typename T > P g.j]  
  struct result_1 Bh0hUE  
  { FzM<0FJRX  
  typedef T & result; <Y"h2#M"  
} ; mR3-+dB/  
template < typename T1, typename T2 > 5!V%0EQqw  
  struct result_2 q>5 K:5  
  { NO'37d  
  typedef T1 & result; Q XLHQ_V  
} ; Uz$.sa  
template < typename T > =b_/_b$q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QFX/x  
  { (Rs052m1  
  return (T & )r; K}a3Bj,  
} (@nE e?  
template < typename T1, typename T2 > 5SQqE@g%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :JD*uu  
  { _|f_%S8a_=  
  return (T1 & )r1; {$P')> /  
} <!G%P4)  
} ; [L`w nP  
ic=tVs  
template <> H9+[T3b  
class holder < 2 > 1ww#]p`1  
  { mi'3ibCG  
public : ~/m=Q<cV  
template < typename T > dW#T1mB  
  struct result_1 5h7M3s  
  { ,We'A R3X  
  typedef T & result; -.t/c}a#  
} ; ]X\p\n'@j  
template < typename T1, typename T2 > 'MK"*W8QRM  
  struct result_2 ?&_u$Nn  
  { `&w{-om\  
  typedef T2 & result; U@:h';.  
} ; Q4e+vBECkq  
template < typename T > 2Y1y;hCK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p{0NKyOvU  
  { `JzP V/6  
  return (T & )r; &OXm^f)K  
} {({Rb$  
template < typename T1, typename T2 > +rWcfXOHM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OYLg-S  
  { F\Q X=n  
  return (T2 & )r2; G:4'')T  
} @wPyXl  
} ; |y.^F3PE  
U-:"Wx%G  
>hv8zHOO:  
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> >。 ?)V|L~/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M'5PPBSR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6.6;oa4j  
E x )fXQ+  
return l(i, j) = r(i, j); GzEvp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @Pb%dS  
 `;HZO8  
  return ( int & )i; {'NXJ!I;t  
  return ( int & )j; $i;m9_16  
最后执行i = j; TW~%1G_v  
可见,参数被正确的选择了。 /H~]5JZ3-E  
}F4%5go  
e#!,/p E  
dj2w_:&W  
(;cKv  
八. 中期总结 c0f8*O4i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: BG^)?_69  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =k\Qx),Ir  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y"Ios:v@-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5a%i%+;N  
]QSQr *  
z*e`2n#\  
,{Ga7rH*   
vWVQ8S.  
+HkEbR'G0  
九. 简化 w[]\%`69}Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7RCVqc"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4WXr~?Vq9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: TR'<D9kn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,buo&DT{L  
  +-*/&|^等 yF@72tK  
2. 返回引用。 PM^Xh*~  
  =,各种复合赋值等 uFnq3m^u  
3. 返回固定类型。 63HtZ=hO7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r*f:%epB%  
4. 原样返回。 d$B+xW  
  operator, %0q)PT\  
5. 返回解引用的类型。 }m93AL_y  
  operator*(单目) w~ O)DhC  
6. 返回地址。 *hlinQKs  
  operator&(单目) v9MliD'  
7. 下表访问返回类型。 XM~eocn  
  operator[] iLk"lcX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r1a/'+   
  operator<<和operator>> S N ;1F  
![ @i+hl  
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。 Y/]J0D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xp%LXx j  
m2v'zJd}g  
template < typename Left > 2Q)pT$  
struct value_return ]zh6[0V7V  
  { ;nw}x4Y[  
template < typename T > H,Yrk(O-  
  struct result_1 WQBpU?O  
  { aC#{@t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o+g\\5s  
} ; iJb-F*_y  
>2ny/AK|  
template < typename T1, typename T2 > O2S{*D={  
  struct result_2 nVoP:FHH  
  { xG:7AGZ$[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oH1]-Nl$  
} ; n0b{Jg *  
} ; M9QxF  
3\j3vcuy  
'@f#GNRT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 17[vq!x6  
^~W s4[Guo  
下面我们来剥离functor中的operator() GB{Q)L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: , %A2wV  
)F m'i&F_  
return l(t) op r(t) } QpyU%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3Gt@Fo=  
return op l(t) #C+7~ns'  
return op l(t1, t2) @vPGkM#oW  
return l(t) op ] 69z-;  
return l(t1, t2) op C A$R  
return l(t)[r(t)] J=B,$4)9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]~7xq)28  
YJ{_%z|U  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q],/%W  
单目: return f(l(t), r(t)); # 66vkf*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j1K?QH=e#{  
双目: return f(l(t)); >=YQxm}GJ  
return f(l(t1, t2)); b X4]/4%  
下面就是f的实现,以operator/为例 lB(P+yY,/'  
~`<_xIvrq  
struct meta_divide 23'Ac,{  
  { :tp{(MF  
template < typename T1, typename T2 > Y|L]#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 85ND 3F6q4  
  { ,8+Jt@L  
  return t1 / t2; Ae'N1V  
} =' &TqiIv"  
} ; l-M .C8N  
<^"0A  
这个工作可以让宏来做: r-ljT<f%J[  
VE*& t>I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Xagz(tm/  
template < typename T1, typename T2 > \ VV"1IR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \= Wrh3  
以后可以直接用 w C-x'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T^H`$;\  
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 *wV`7\@  
(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。。。) L87=*_!B;  
DHh30b$c  
;k8U5=6a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 fX}dQN~z  
!==C@cH<N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zqm/<]A*l  
class unary_op : public Rettype ;c|G  
  { e@L?jBj8m  
    Left l; %J :2y  
public : 4H hQzVM{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I=|}%WO#  
Z'_EX7r  
template < typename T > l%v2O'h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vR'rYDtU@  
      { A~#w gLGn  
      return FuncType::execute(l(t)); ::!{f+Up  
    } &u0on) E  
Bu#\W  
    template < typename T1, typename T2 > Mf`@X[-;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -_fh=}.n+"  
      { v}&J*}_XZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]t;bCD6*  
    } Te@=8-u-  
} ; rNeSg=j  
Q3aZB*$K  
wsAijHjJI!  
同样还可以申明一个binary_op 9P#<T7  
$GX9-^og=T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B2)SNhF2Y  
class binary_op : public Rettype ?#VkzT  
  { Fr]B]Hj  
    Left l; b_-?ZmV^r  
Right r; p"o_0 {8  
public : #i| AE`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8&++S> <  
we2D!Ywr  
template < typename T > 9pq-"?vHY0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SAN/ fnM  
      { k>!A~gfP~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A IsXu"  
    } Q#sLIZ8=  
]L9$JTGF`w  
    template < typename T1, typename T2 > {KM5pK?,BJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'L ]k \GO  
      { H05U{vR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K6e_RzP,.w  
    } mW_ N-z  
} ; ;09U*S$eK  
gIcm`5+T  
#B8V2_M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'v_VyK*w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5hE mXZ%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fz`\-"f]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 LABLT;c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [ h~#5x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T |ZJ$E0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o7t#yw3  
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) }XIUz|  
下面是修改过的unary_op j$}W%ibj  
dnstm@0k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ~ A4_  
class unary_op H@BU/{  
  { +BkmI\  
Left l; afj[HJbY  
  t^(wbC  
public : ^.(i!BG'  
^y3snuLtE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +4m~D`fqt[  
W,p?}KiO T  
template < typename T > mNnt9F3Eq  
  struct result_1 d9yfSZ  
  { ,|Lf6k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7Un5Y[FZo  
} ; _J -3{a  
`T~~yM)q  
template < typename T1, typename T2 > rd!4u14  
  struct result_2 g;t>jgX  
  { 2j*o[kAE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !; COFR  
} ; z.]  
V] 0~BV  
template < typename T1, typename T2 > 2^T`> ?{X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \EOPlyf8x  
  { ,[|4{qli\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dEWI8Q]  
} I-o |~  
 ylBjuD+  
template < typename T > i9quP"<9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J#jx)K!  
  { 5_= HtM[v]  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6 xAR:  
} V~_aM@q1  
Tq`rc"&7u  
} ; !%Qm{R  
&kNJ s{  
:/941?%M  
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 E6mwvrm8  
好啦,现在才真正完美了。 >Mc,c(CvU  
现在在picker里面就可以这么添加了: Pq)C(Z  
d6;"zW|Ec  
template < typename Right > >Sua:Uff  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D}6~2j  
  { CiTjRJ-ZW)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )%=oJ!)  
} GV(@(bI*  
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。 ~x 0x.-^A  
x,>r}I>^Q  
cuW&X9\m,  
nK;c@!~pS  
EG3?C  
十. bind Zh,{e/j  
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。 |*-&x:p7O  
先来分析一下一段例子 Kitx%P`i  
QocR)aN=+  
Fi_JF;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2fv`O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rw#4 |&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c2d=dGP>~f  
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。 Hj^_Cp]@*  
我们来写个简单的。 t/L:Y=7w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wJKP=$6n_  
对于函数对象类的版本: 'o.A8su,  
GI$7uR}  
template < typename Func > / 1R` E9  
struct functor_trait t>izcO  
  { 1# -=|:U  
typedef typename Func::result_type result_type; %`1 p8>n  
} ; tsvh/)V  
对于无参数函数的版本: Uel^rfE`  
T\Ld)'fNv  
template < typename Ret > 5$.e5y<&(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i $:QOMA  
  { M h5>@-fEE  
typedef Ret result_type; X23#y7:  
} ; -VVJf5/  
对于单参数函数的版本: CBvvvgIo  
>^q7:x\  
template < typename Ret, typename V1 > 0281"aO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c-gpO|4>  
  { `bx}!;{lx  
typedef Ret result_type; z),@YJU"z  
} ; 8C(@a[V  
对于双参数函数的版本: !H[K"7w  
` $N()P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &q0s8'qA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a-<&(jV  
  { m"y_@Jk  
typedef Ret result_type; L?slIGp%-  
} ; -U#e  
等等。。。 TaI72"8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8) 1+j>OQ  
_Nmc1azS  
template < typename Func > Iurb?  
struct func_return [~#]p9|L  
  { ql_GN[c/  
template < typename T > >GV = %  
  struct result_1 yE4X6  
  { m/(f?M l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >wOqV!0<  
} ; m^M sp:T,  
+#a_Y  
template < typename T1, typename T2 > \Q m1+tg  
  struct result_2 />,KWHR|:  
  { 12JmSvD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x%d\}%]  
} ; XFv)]_G  
} ; ,q|;`?R;  
CV )v6f  
VA^yv1We  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [9U: :  
0V_dg |.  
template < typename Func, typename aPicker > 6mAaFDI,R  
class binder_1 +P5\N,,7R  
  { %SHgXd#X  
Func fn; v62M8r,Y  
aPicker pk; dNg5#?mzT5  
public : ap y#8]  
eNEMyv5{w4  
template < typename T > 1U(P0$C  
  struct result_1 8+yC P_Y4  
  { 1x8zub B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "0ZBPp1q  
} ; N&]GP l0  
/+g9C(['  
template < typename T1, typename T2 > ?wpS  
  struct result_2 /3`(Ki{ Q  
  { 8'}D/4MUr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nhZ^`mP  
} ; v3 q.,I_  
nS5g!GYY,k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "f5neW  
#D2.RN  
template < typename T > p|f5w"QcH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (0W)Jd[  
  { k=D}i\F8  
  return fn(pk(t)); h .%)RW?  
} e#/SFI0m  
template < typename T1, typename T2 > dbG5Cf#K\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6hX[5?}  
  { A`nw(f_/  
  return fn(pk(t1, t2)); lC AD $Ia~  
} ~p* \|YC  
} ; s=BJ7iU_68  
Y :-O/X  
Q%Fa1h:2&  
一目了然不是么? Y$\c_#/]  
最后实现bind 31> $;"  
]?3-;D.eG  
1@"os[ 9  
template < typename Func, typename aPicker > }JlrWJRi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ \LP P_  
  { $[1J[eY*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (aTpBXGr=  
} zS<idy F`  
px>g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #x|IEjoa  
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。 7~2c"WE  
E-?@9!2 &  
十一. phoenix 5%K(tRc|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ucwUeRw,  
JMVh\($,x  
for_each(v.begin(), v.end(), ]qPrXuS/  
( )ld`2) 4  
do_ La 9:qpj  
[ o_@6R"|  
  cout << _1 <<   " , " W#sCvI@   
] *Q XUy  
.while_( -- _1), >)6d~  
cout << var( " \n " ) id:6O+\  
) iR39lOr  
); \>N"{T  
yZyB.wT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: oH>G3n|U^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _p^&]eQ+k#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 agUdPl$e\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .jK,6't^  
%SKJ#b  
 57`*5X  
template < typename Cond, typename Actor > YU6D;  
class do_while 9J4gDw4<  
  { 55K(]%t  
Cond cd; l1uv]t <  
Actor act; $_orxu0W  
public : &(/QJ`*8  
template < typename T > mF`%Z~}b  
  struct result_1 ';iLk[  
  { gH<A.5 xy  
  typedef int result_type; ^P~NE#p5  
} ; eH' J  
FwaYp\z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yD:}&!\}  
t1rAS.z&  
template < typename T > ToE^%J4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ ?CEi#-  
  { 0Ma3  
  do KnxK9  
    { sB+ B,DF  
  act(t); Y'eE({)<K  
  } s_RUb  
  while (cd(t)); rOA{8)jIa*  
  return   0 ; V:*6R/Ft  
} w3E#v&"=Y  
} ; -![>aqWmj1  
</-aG[Fi  
U{?#W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ibL    
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JthW"{E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q)L6+gW^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /pYp, ak  
下面就是产生这个functor的类: %z "${ zw  
]!'9Y}9a  
S<Od`I  
template < typename Actor > 4KnrQ-D  
class do_while_actor CEl9/"0s6  
  { _4-UM2o;  
Actor act; >^ TcO  
public : {}DoRp q=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :{'%I#k2  
.X;D I<K  
template < typename Cond > Qoom[@$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6u [ B}%l  
} ; 07#e{   
ds "N*\.  
9D,/SZ-v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rJw Ws  
最后,是那个do_ y\@INA^  
1T/ 72+R0  
r"bV{v  
class do_while_invoker 4ztU) 1  
  { \Jm^XXgS  
public : >})W5Y+  
template < typename Actor > z 8y.@<6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y41,T&ja  
  { (Y:?qy  
  return do_while_actor < Actor > (act); AZf$XHP2  
} +XoY@|Djd  
} do_; =kDh:&u%  
+Vw]DLWR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y |'}VU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M=#'+CF}W  
最后来说说怎么处理break和continue CA]u3bf~  
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。 2kW*Z7@D  
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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