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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u<EPK*O*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w[#*f?at~  
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, c]NZG n*  
lQpl8>  
;Qidf}:  
0qL.Rnt  
  class filler d?aZk-|c  
  { .f`KP!p.  
public : <MJ-w1A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d'[q2y?6N  
} ; =d/$B!t{  
r%%@~ \z  
rN'}IS@5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XRi37|p  
h]&o)%{4  
KxDfPd+j[  
YwZ ]J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [<X ~m  
w`[`:H_z  
B^C 5?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &t}6sD9o  
~'N+O K  
DS;.)P"  
R#!Urhh  
二. 战前分析 @>`qfy?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 p ^Y2A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <tdsUh:?&  
u24XuSe$  
>]kZ2gVt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \zhCGDm1_  
  /* --------------------------------------------- */ !{vZvy"  
vector < int *> vp( 10 ); PNH>LT^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *S'?u_Y7  
/* --------------------------------------------- */ gps.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qjmo{'d  
/* --------------------------------------------- */ _O&P!hI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qyjVB/ko  
  /* --------------------------------------------- */ S 9;FD3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ld#YXJ;P.k  
/* --------------------------------------------- */ "g5MltH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %DKC/%  
r|y\FL  
q><wzCnRu~  
O;.DQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: P>Ru  
1._1, _2是什么? M-(,*6Q  
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。 7A{Z1[7  
2._1 = 1是在做什么? S";}gw?r6  
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。 9H2mA$2jnE  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 J)sOne  
%!R\-Vej  
u$qazj  
三. 动工 v)nBp\fjxp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }S{VR(i`J  
1*:BOoYx  
$5@[l5cJU;  
**c"}S6:mC  
template < typename T > zr wzI+4  
class assignment uCgJ F@  
  { oo1h"[  
T value; L;=LAQ6[  
public : zL3I!& z2  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~|ha9 1  
template < typename T2 > sHQO*[[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q-S#[I+g  
} ; M$} AJS%8  
&Y3ZGRT  
/1eeNbd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #<es>~0!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hLT?aQLx  
`2y?(BJp  
E`|vu*l7  
28j/K=0(  
  class holder 34L1Gxf  
  { 8Ep!  
public : w,t !<i  
template < typename T > <:!:7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ED>P>Gg  
  { <VhD>4f{]  
  return assignment < T > (t); %0'7J@W  
} W *2P+H%  
} ; #Fkp6`Q$x  
\/-4jF:  
2rHQ7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: H!|g?"C  
:mt<]Oy3  
  static holder _1; pDcGf7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B/Ltb^a  
w Ju9.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |gU)6}V@  
而不用手动写一个函数对象。 GE=PaYz  
[EK@f,iM  
Sa/]81 aG  
@QE&D+NS  
四. 问题分析 tD,I7%|@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /h@3R[k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %q6I-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Az/B/BLB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gw$?&[wY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AuY*x;~  
Zh_3ydMD1  
五. 问题1:一致性 y[GqV_~?Y  
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?| UK)wV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6NQ`IC  
k7]4TIUD*  
struct holder lHE \Z`  
  { h~O^~"jc  
  // yE;S6 O  
  template < typename T > Q x&7Ceu"  
T &   operator ()( const T & r) const m%c]+Our`  
  { iDdR-T|  
  return (T & )r; kIRjoKf<F  
} m= %KaRI  
} ; *\*]:BIe&v  
+jO#?J  
这样的话assignment也必须相应改动: @9l$j Z~x  
fS p  
template < typename Left, typename Right > D`U,T& @  
class assignment qHPinxewx  
  { @VyF' ?}  
Left l; =L`PP>"rW  
Right r; U&SSc@of  
public : @\+UTkl8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EJNHZ<  
template < typename T2 > i8%Z(@_`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yZb})4.  
} ; 3ouo4tf$H.  
_qH]OSo  
同时,holder的operator=也需要改动: M XuHA?  
Y oZd,} i  
template < typename T > 5@n|uJA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,V)hV@Dk  
  { -CALU X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u,~+ho@  
} 5f75r  
?OGs+G  
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。 fT<3~Z>m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YVk +zt~S  
~/Y8wxg  
return l(rhs) = r; hJX;/~L  
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。 & fnfuU$   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: . :(gg  
}( WUZ^L  
template < typename Tp > N8!e(Y K_  
class constant_t UaHN*@  
  { ]agdVr^  
  const Tp t; f%REN3=5K  
public : VD{_6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rNgAzH  
template < typename T > avqJ[R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oJI+c+e"  
  { Y1BxRd?D  
  return t; P[e#j  
} ^!O2Fw  
} ; 5jTA6s9zA  
If|i `,Iy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C+gu'hD  
下面就可以修改holder的operator=了 sB01 QVx47  
|8\et  
template < typename T > hiaTJE|J?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,qhv(  
  { X<H+Z2d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u#Uc6? E  
} +jp^  
u_$Spbc]/  
同时也要修改assignment的operator() ,Ne v7X[0  
QSOJHRl=C  
template < typename T2 > ?QzN\f Y;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1:"ZS ]i  
现在代码看起来就很一致了。 E8We2T[^M  
D&8*4>  
六. 问题2:链式操作 ,q Bu5t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~I%JVX%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oF0*X$_X  
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。 N37#V 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。 et}s yPH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Zg!E}B:z  
e1K{*h  
template < typename T > .eDI ZX  
struct result_1 N)$yBzN  
  { !q*]_1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R<1[hH9"o  
} ; q.RW_t~  
s ,GGO3^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: NSAp.m   
N~ M-|^L  
template < typename T > Ea3 4x  
struct   ref #'kVW{  
  { dp>LhTLc  
typedef T & reference; HoKN<w  
} ; ZlYb8+rW  
template < typename T > 0CUUgwA /  
struct   ref < T &> n!\&X9%[8  
  { Yy8%vDdJO  
typedef T & reference; jo=,j/,l  
} ; )`]} D[j  
JxLD}$I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]]bL;vlw  
V9kL\Ys  
template < typename T > :. a}pgh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c- ^\YSDMN  
  { $+a2CZs!  
  return l(t) = r(t); LP:C9 Ol\  
} rgg3{bU/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1PJ8O|Z t8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pUaGrdGxzQ  
]i@VIvYq  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bi[gyl#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O)!MWmr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Yj^n4G(h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zy9# *gGq  
最后的布局是: P:y M j&)  
                Add =<,AzuV  
              /   \ 7:t *&$  
            Divide   5 NPM}w!  
            /   \ wg[D*a  
          _1     3 'WG%O7s.  
似乎一切都解决了?不。 QNH5Cq;Y  
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。 IU`&h2KZ.  
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。 wZm=h8d  
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: .q1OT>  
fK|F`F2V  
template < typename Right > $z~sN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :8bz+3p  
Right & rt) const u;Q'xuo3  
  { ?B2 T'}~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \P_1@sH=  
} J!o[/`4ib  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .)>DFGb>H  
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。 &Q[Y&vNn  
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。 $b/oiy!=|3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 W|@/<K$V  
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。 (:>: tcE  
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? )0P>o]fWI  
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: d aIt `}s  
ttPa[h{!  
template < class Action > $gN1&K  
class picker : public Action UNJ]$x0  
  { *1}'ZEaJ  
public : EwcN$Ma  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s:UQ~p}"S  
  // all the operator overloaded vb-L "S?kC  
} ; L "L@4 B  
)x-iru A:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 A|V |vT7cb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: I% 43rdoPe  
aU3 m{pE  
template < typename Right > xoD5z<<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \w!G  
  { /YWoDHL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B1oy,'  
} xr) Rx{)3h  
DT_HG|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N?H;fK4v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  ] }XK  
m-lUgx7  
template < typename T >   struct picker_maker yG5T;O&  
  { /H=fK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SnRTC<DDh  
} ; hSc$Sa8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n`T 4aDm  
  { )p>BN|L  
typedef picker < T > result; @4 m_\]Wy  
} ; MPMJkL$F^  
gOZ$rv^g  
下面总的结构就有了: 5@"&%8oeq0  
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。 *Wv]DV=\  
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。 '2a}1?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lcij}-z:%e  
至此链式操作完美实现。 P@:#NU[  
4^VY  
EVMhc"L  
七. 问题3 J4h7] qt  
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。 o(w1!spA  
3uCC_Am  
template < typename T1, typename T2 > Zgo^M,g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o|Obl@CSBD  
  { 0 ]U ;5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *KF:  
} WS@b3zzN  
nI%0u<=d  
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: A?q[C4-BO,  
5.#r\' Z#  
template < typename T1, typename T2 > ; )O)\__"-  
struct result_2 za'Eom-<u  
  { T5&jpP`M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zTBr<:  
} ; |cJyP9}n  
e~c;wP~cO  
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? [kgT"?w=  
这个差事就留给了holder自己。 3Ec5:Caz  
    4s~Y qP{K  
9k ]$MR  
template < int Order > (1fE^KF@f  
class holder; C',D"  
template <> ;_M .(8L  
class holder < 1 > O82T|0uw  
  { 7NRq5d(lP  
public : vY<(3[pp  
template < typename T > ($' rV!}  
  struct result_1 x SF#ys4v  
  { :^71,An >E  
  typedef T & result; (tP>z+  
} ; Y.3]vno?X  
template < typename T1, typename T2 > .t4IR =Z  
  struct result_2 \f1r/e(G|  
  { <g5Bt wo%  
  typedef T1 & result; %F9% t  
} ; 2J^6(vk  
template < typename T > Z_D8}$!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FJKt5}`8  
  { Am%zEt$c  
  return (T & )r; QQ!%lbMK]  
} #IA[erf:  
template < typename T1, typename T2 > wy <m&M<Gr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NQ !t`  
  { R{\vOw:*  
  return (T1 & )r1; OljUK,I]  
} W*e6F?G  
} ; j?29_Az  
pvQw+jX  
template <> ;hJTJMA6/6  
class holder < 2 > .%<oy"_  
  { v$s3f|Y  
public : ,h5\vWZ  
template < typename T > DGj:qd(  
  struct result_1 gpVZZ:~  
  { 8n?qm96  
  typedef T & result; f}0(qN/G  
} ; ?P ,z^  
template < typename T1, typename T2 > f%` =>l  
  struct result_2 D3$PvX[f  
  { s[NkPh9&  
  typedef T2 & result; /+.Bc(`  
} ; Q}d6+C  
template < typename T > L TZ3r/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d5fnJ*a>l  
  { =LDzZ:' X  
  return (T & )r; Zk__CgS#  
} _(5SiK R  
template < typename T1, typename T2 > ;"-(QE?Mv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T=(/n=  
  {  msM  
  return (T2 & )r2; 0#<q]M?hW  
} 8{#W F#  
} ; CeSr~Ikg|  
sI7d?+  
a$yAF4HR<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s]50Y-C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rCGXHbj%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9+ nB;vA  
x2=Bu#Y  
return l(i, j) = r(i, j); KV9'ew+M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X0Y1I}gD  
Gole7I  
  return ( int & )i; dKTyh:_{  
  return ( int & )j; y^zII5|s  
最后执行i = j; H?*EQK`7?0  
可见,参数被正确的选择了。 U(P^-J<n1  
GPz0qK  
H C(Vu  
1K?RA*aj  
~~a,Fyko2  
八. 中期总结 /2l&D~d"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :7UC=GKQk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U$v|c%6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dv -L!C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y[)b".K  
nF>41 K  
Swz{5 J2C  
u^|c_5J(  
J9eOBom8e<  
.Ds d Q4Y  
九. 简化 ]xC#XYE:dy  
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。 KBE3q)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uP, iGA  
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: E! d?@Xr@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B|pO2d e  
  +-*/&|^等 2?P H||  
2. 返回引用。 X-LCIT|1  
  =,各种复合赋值等 Q2yD4>qy  
3. 返回固定类型。 WoM;)Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xfoQx_]$Im  
4. 原样返回。 '&hz *yk  
  operator, \4Uhc3  
5. 返回解引用的类型。 +7\$wc_1I@  
  operator*(单目) 5.ibH  
6. 返回地址。 9gq+,g>E_  
  operator&(单目) R !g'zS'  
7. 下表访问返回类型。 q9Zp8&<EqH  
  operator[] ICck 0S!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /2^"c+/'p  
  operator<<和operator>> :I_p4S.)  
/pY-how%!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /tm2b<G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WC0z'N({W  
L~oy|K67  
template < typename Left > SR%k|YT  
struct value_return X*cDn.(I  
  { F m?j-'  
template < typename T > Q g~cYwX  
  struct result_1  I~T   
  { 4)"S /u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pi+pQFz5  
} ; Tp46K\}Uf  
i<0_sxfUD  
template < typename T1, typename T2 > Ml_Hq>\U  
  struct result_2 QPX&P{!g  
  { d| #&j. "  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d1P|v( `S9  
} ; s&hJ[$i  
} ; K;z$~;F  
GY>G}bfh  
SzP`(}AU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Vv54;Js9  
.n n&K}h  
下面我们来剥离functor中的operator() 8)lrQvZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3 Fb9\2<H  
H*j!_>W  
return l(t) op r(t) '-U&S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6Hbu7r*tm  
return op l(t) /4*Y#IpZ  
return op l(t1, t2) M>E~eb/  
return l(t) op lZAXDxhnT  
return l(t1, t2) op jme`Tyd  
return l(t)[r(t)] @(bg#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iYZn`OAx  
W#)X@TlE  
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: {E; bT|3z  
单目: return f(l(t), r(t)); &szYa-K*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )I#{\^  
双目: return f(l(t)); ?K+q~DzNSD  
return f(l(t1, t2)); ;j.-6#n  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZNVrja*  
a^={X<K|/  
struct meta_divide M8V c5  
  { *`} !{ Mb  
template < typename T1, typename T2 > WkiPrQ0]:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MuJP.]5>`  
  { IyI0|&r2A  
  return t1 / t2; ?&'Kw>s@  
} d~AL4~}  
} ; g<@Q)p*ow  
35Fxzj $  
这个工作可以让宏来做: O6/:J#X%  
N>Ih2>8t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $*VZa3B\  
template < typename T1, typename T2 > \ w3ATsIw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "u]&~$  
以后可以直接用 (H5#r2h%Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P1AC2<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 J/fnSy  
(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。。。) "={*0P  
8\"Gs z  
+%v1X&_\  
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 _Dd>e=v  
<#J5.I 1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5JhvYsf3_  
class unary_op : public Rettype Y0.'u{J*  
  { CIz0Gjtx6m  
    Left l; `!t-$i  
public : 1 _Oc1RM   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aW*k,\:e  
=6qTz3t  
template < typename T > YGC%j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#FP]$FK  
      { %59uR}\  
      return FuncType::execute(l(t)); 4w~%MZA^  
    } ;1[Z&Uv8  
`<yQ`Y_X  
    template < typename T1, typename T2 > =/_uk{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J,:&U wkv  
      { 2mn AL#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Nf^<pT [*  
    } WB?HY?[r  
} ; |4g0@}nr+W  
]VxC]a2  
hO&b\#@~  
同样还可以申明一个binary_op y/y~<-|<@  
k'PvTWR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tH)j EY9  
class binary_op : public Rettype uf9 0  
  { ghWWJx9  
    Left l; :u./"[G  
Right r; ^t5My[R  
public : ,bXZ<RY$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'Zp{  
y0sce  
template < typename T > !}z'"l4i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gT_KOO0n  
      { ~<f[7dBv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gr*CN<  
    } VJqk0w+  
=K18|Q0m  
    template < typename T1, typename T2 > GM0Q@`d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q50F!yHC-  
      { nq]6S$3 6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >4jE[$p]"  
    } X8Q'*  
} ; A vq+s.h  
N o6!gZ1  
M&j|5UH%.  
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 YND}P9 h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zt!A!Afu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NC%hsg^0/  
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。 Y@0'0   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u1$6:"2@5k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %`yfi+e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RkYn6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q !;syJBb.  
下面是修改过的unary_op cx$IWQf2  
+QU>D:l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aX^T[  
class unary_op h6 {vbYj  
  { ?b,>+v-w::  
Left l; &.,K@OFE}  
  93HVx#  
public : x3=1/#9  
V ql4*OJW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #m.e9MU  
25)9R^  
template < typename T > c4Zpt%:}h  
  struct result_1 yV!4Im.>  
  { ?eIb7O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dT|f<E/P  
} ; ;7lON-@BI  
.J)TIc__|A  
template < typename T1, typename T2 > \b"rf697 ,  
  struct result_2 `F7]M  
  { %xg+UW }  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 N,<v7PX  
} ; *8Z2zmZtR^  
7y'":1  
template < typename T1, typename T2 > J:m/s9r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0SIC=p=J  
  { &u.{]Yjx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qNQ54#  
} "tz6O0D  
 VGV-t  
template < typename T > q H}8TC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c* {6T}VZr  
  { I}4 PB+yu  
  return OpClass::execute(lt(t)); fCr2'+O"b  
} d. wGO]"  
'47 b"uV  
} ; k&dXK  
1INX#qTZ  
S}@7Z`  
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 H#TkIFo]  
好啦,现在才真正完美了。 ENTcTrTn  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4XN \p  
c{=Sy;i@  
template < typename Right > PM\Ju]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {@InOo!4w]  
  { E]@&<TFq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ei4^__g\'  
} kTb$lLG\xk  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 l00i2w  
A[Mke  
<Ua~+U(FR0  
y]j.PT`Cw  
W0gS>L_  
十. bind 8rsc@]W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9-42A7g^C  
先来分析一下一段例子 *()['c#CC  
5)#j}`6  
@nktD.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2 *NPK}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v)5;~.+%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #J[g r_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `OfhzOp  
我们来写个简单的。 j 6qtR$l|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P7drUiX  
对于函数对象类的版本: M)bQvjj  
8}'iEj^e  
template < typename Func > $BwWQ?lp  
struct functor_trait sVFO&|L  
  { ReaZg ?:h  
typedef typename Func::result_type result_type; E|@C:ghG  
} ; *rq*li;  
对于无参数函数的版本: qed_PsI  
,>j3zjf^  
template < typename Ret > t ed:]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dSGdK $XA  
  { PL:(Se%  
typedef Ret result_type;  Ng#psN  
} ; #HcQ*BiF3  
对于单参数函数的版本: q<09]i  
' @!&{N  
template < typename Ret, typename V1 > O/~T+T%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6N@=*0kh-  
  { iJTG +gx  
typedef Ret result_type; %S312=w  
} ; .}dLqw  
对于双参数函数的版本: xg p)G!  
uX7L1~s-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZX_QnSNZ?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 392V\qtS  
  { ^%\a,~  
typedef Ret result_type; 48xgl1R(j  
} ; PF4[;E S'  
等等。。。 stw@@GQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @fd<  
}u^bTR?3  
template < typename Func > C >OeULD  
struct func_return _c]}m3/  
  { 2-F7tcya|  
template < typename T > `q}D#0  
  struct result_1 U N?tn}`!  
  { I"]E}nd)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5H._Q  
} ; \KV.lG!  
H VM %B{(  
template < typename T1, typename T2 > sX?arI=_U  
  struct result_2 }cz58%  
  { 'bfxQ76@sa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k7Nx#%xx  
} ; :lu!%p<$  
} ; 2?,l r2  
<(E)M@2  
}%KQrlbHJl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =o@}~G&HA  
8mr fs%_  
template < typename Func, typename aPicker > 9No6\{[M  
class binder_1 cJSNV*<  
  { %\it4 r3  
Func fn; Qe~C}j%  
aPicker pk; 8z93ETv7`  
public : XzAXcxC6G  
[CHN3&l-5S  
template < typename T > -Ua5anzB  
  struct result_1 8h ol4'B  
  { <_/etw86Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e\z,^  
} ; 0Cc3NNdz  
%YxKWZ/?  
template < typename T1, typename T2 > K`=U5vG^  
  struct result_2 [<+T@"y  
  { 5!Er ;e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aR6~r^jB  
} ; K*~xy bA  
(ht"wY#T<(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w[2E:Nj  
z%fjG}z  
template < typename T > `DSDuJw%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O-AC$C[d  
  { B{#Fm6  
  return fn(pk(t)); 89[/UxM)  
} 1xxTI{'g[  
template < typename T1, typename T2 > )m-(-I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 25G~rklk  
  { T&dc)t`o  
  return fn(pk(t1, t2)); M!G/5:VZ  
} RCkmxO;b&  
} ; N]BH67<  
}lk9|U#6*`  
'<"%>-^Gn  
一目了然不是么? $y)tcVc  
最后实现bind o/U}G,|G  
R]Fa?uQW  
be6`Sv"H  
template < typename Func, typename aPicker > rl"yE=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .ErR-p=-  
  { p3%cb?G%w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3&X5*-U  
} \KEmfCx'n  
ziAn9/sT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7vqE @;:dt  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 CS^|="Zs  
H8c -/  
十一. phoenix ZU:c[`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dDe$<g5L4  
*XXa 9z  
for_each(v.begin(), v.end(), iA2TvP#  
( >wV2` 6  
do_ ]{-ib:f~  
[ xG%O^  
  cout << _1 <<   " , " `yXHb  
] yX\~ {%  
.while_( -- _1), >+BLD  
cout << var( " \n " ) 'kCr1t  
) Xt*h2&  
); Jl) Q #  
w="  
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: `?"[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 w3Qil[rg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4!+IsT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }5gQ dj[Y  
uY )|   
} AHR7mu=  
template < typename Cond, typename Actor > 9H%L;C5<  
class do_while |A u+^#:;  
  { ,|R\ Z,s  
Cond cd; _nW#Cl~  
Actor act; 6[% 4 Q[  
public : Gy[m4n~Z5  
template < typename T > nrZZkQNI  
  struct result_1 JLxAk14lc  
  { P_c9v/  
  typedef int result_type; oGZ%w4T  
} ; z!\)sL/"  
v+2t;PJd2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NHz hGg]  
%,5_]bGvb  
template < typename T > a^GJR]] {  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Sp2['a!  
  { "f`{4p0v  
  do arj?U=zy  
    {  F| O  
  act(t); w>gB&59r  
  } 1A\N$9Dls  
  while (cd(t)); 39,7N2uY  
  return   0 ; Xkb\fR6<K  
} _QOZ`st  
} ; ;l=ZW  
;bt%TxuKb  
0h~7"qUF@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5"9!kZ(<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (\NZ)Ys  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3It9|Y"6[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 C.;H?So(  
下面就是产生这个functor的类: q*4=sf,>  
s:\FlQ0  
loFApBD=$^  
template < typename Actor > nhPua&  
class do_while_actor Mu]1e5^]  
  { N3g\X  
Actor act; "_  i:  
public : [oh0 )wzB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aaM76;  
aoVfvz2Y  
template < typename Cond > Gg=Y}S7:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xF8^#J6>  
} ; GY,HEe]2r  
fTg^~XmJ  
{:0TiOP5x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^9*kZV<K  
最后,是那个do_ )4BLm  
ij+)U`  
zBTyRL l  
class do_while_invoker TO~Z6NA0  
  { R-V4Ju[:  
public : w5uOkz #  
template < typename Actor > j!<(`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YA[\|I33  
  { HSsG0&'-Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); s/0S]P]}f  
} hFp\,QSx  
} do_; HX p $\%A)  
85GU~.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \T]'d@Wyd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yz7X7mAo  
最后来说说怎么处理break和continue tlJ@@v&=  
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。 hiQ #<  
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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