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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HBZtg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  dK]#..  
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, o`nJJ:Cxq-  
Z& bIjp  
2 ;Q|h$ n  
`~1#X  
  class filler }ok'd=M  
  { ~I@ % ysR  
public : gH0Rd WX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  >1q:-^  
} ;  /EwNMU*6  
yJ!,>OQ%'  
bLO^5`6  
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: P%ZU+ET  
Q7_#k66gb7  
wvH*<,8V q  
F 7X ] h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oP:/%  
jsq|K=x,  
$S U<KNMZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $HAwd6NI  
FB O_B  
uC?/p1  
A6#v6iT  
二. 战前分析 -uB*E1|Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Rc}#4pM8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 p%5(Qqmlk  
>ajcfG .k(  
*s!T$oc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sv[+~co<l  
  /* --------------------------------------------- */ sd |c/ayh~  
vector < int *> vp( 10 ); B";Dj~y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7/bF0 4~%  
/* --------------------------------------------- */ r: ,"k:C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `91?^T;\F  
/* --------------------------------------------- */ *-s':('R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]gVW&3ZW  
  /* --------------------------------------------- */ `'ak/%Krh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >"D0vj  
/* --------------------------------------------- */ Zrq\:KxX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Xnxb.{C  
TWU1@5?Ct  
rM20Y(|  
D`PA@t  
看了之后,我们可以思考一些问题: ":L d}~>  
1._1, _2是什么? f4^\iZ{`G  
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。 {QT:1U \.  
2._1 = 1是在做什么? sl*&.F,v=  
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。 Oma G|2u  
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。 `%=!_|  
=Ct$!uun  
2XV3f$,H  
三. 动工 $lF\FC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VpB+|%@p  
*m&(h@l  
jk5C2dy  
\5F {MBx !  
template < typename T > U.J/ "}5`T  
class assignment ?DC;Hk<  
  { &FDWlrG g  
T value; =2d h}8Mz  
public : }1YQ?:@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'l._00yu  
template < typename T2 > _@sSVh$+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 27UnH: =  
} ; %kiPE<<x  
zC!Pb{IaH  
N)X51;+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,>3|\4/Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =Ka :i>  
} BnPNc[I  
XI5q>cd\Sz  
e;&fO[ 2  
  class holder (&qjY I  
  { I>@Qfc bG  
public : t ZA%^Y  
template < typename T > b+THn'2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b IZi3GmRF  
  { qa5 T(:8  
  return assignment < T > (t); Wq*W+7=.  
} FMAt6HfU  
} ; X1GM\*BE  
v;IuB  
Ai5D[ykX  
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: s@|TQ9e |j  
HeM-  
  static holder _1; 'dcO-A:>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 01o,9_|FL  
VRz9;=m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4"Pf0PD:  
而不用手动写一个函数对象。 oqy}?<SQ  
Q5tx\GE  
e`Tssa+  
<O]B'Wc [  
四. 问题分析 =kn-F T  
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。 8[H)t Kf8  
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。 jR{Rd}QtQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]D|Hq4ug  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GD }i=TK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3 ~\S]  
`6y\.6j  
五. 问题1:一致性 axdRV1+s  
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?| xMo'SpVz:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?4lDoP{  
B0:/7Ld$Ml  
struct holder Ml9  
  { J.n-4J#@  
  // i UW.$1l  
  template < typename T > Z_[jah  
T &   operator ()( const T & r) const w&LL-~KI+  
  { HH'5kE0;d  
  return (T & )r; |1Pi`^  
} s F3M= uz  
} ; w-?Cg8bq<  
x-@6U  
这样的话assignment也必须相应改动: ZVz`-h B  
f}+8m .g2  
template < typename Left, typename Right > D2Dk7//82Y  
class assignment G:{\-R'  
  { r#/Bz5Jb*  
Left l; C07U.nzh  
Right r; ftbOvG/ I  
public : zNJ-JIo%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rqYx\i?  
template < typename T2 > !!UQ,yU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x|<89o L  
} ; @3I/57u<  
\k*h& :$  
同时,holder的operator=也需要改动: lcEin*Oc  
Y,s@FGI2  
template < typename T > O_y?53X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f`8mES'gc8  
  { "SN+ ^`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V tJyE}  
} i{6wns?KMj  
|iB svI:  
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。 XLsOn(U\&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 doV+u(J~  
Z1M{5E  
return l(rhs) = r; $#d.@JWi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L=5Fvm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t+Hx&_pMj  
%%f(R7n  
template < typename Tp > dSIZsapH  
class constant_t ^ l9NF  
  { '.d]n(/lZd  
  const Tp t; ~3s\Q%   
public : =hB0p^a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7NDjXcuq  
template < typename T > 8S7 YVsDz"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ouR(l;  
  { gPg2Ve0Qy  
  return t; nW `EBs  
} TGu]6NzyZ  
} ; <Z8^.t)|  
9EKc{1 z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6`;+|H<$  
下面就可以修改holder的operator=了 HVK./y qy  
:_"%o=  
template < typename T > yaKw/vV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bcC+af0L  
  { Ve^rzGU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j\.\ePmk]  
} sn?YD'>k  
HrS  
同时也要修改assignment的operator() 6$6Qk !%  
(w{C*iB  
template < typename T2 > +2S#3m?1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )90K^$93"  
现在代码看起来就很一致了。 R SqO$~  
'or8CGr^p  
六. 问题2:链式操作 !`EhVV8u-_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )NCkq~M  
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。 caC( KK#<  
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。 O\KSPy7YQ  
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。 ~7Jj\@68  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hz~jyH.h_  
zCdzxb_h"  
template < typename T > 2%(RB4+  
struct result_1 26<Wg7/,  
  { A%c)=(,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y;6%pm$  
} ; p7kH"j{xD  
7JHS8C<]  
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: ('VHL!  
KL\]1YX  
template < typename T > aj)?P  
struct   ref A T'P=)F@  
  { gaXKP1m^  
typedef T & reference; -*r]9f6 x  
} ; jwd{CN%  
template < typename T > '{(/C?T  
struct   ref < T &> {#'M3z=  
  { Lb} cjI:  
typedef T & reference; )mbRG9P  
} ; hpVu   
wu2C!gyBo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \<R.F  
-d8||X[  
template < typename T > HAr_z@#E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p&#*  
  { U DC>iHt  
  return l(t) = r(t); ']]&<B}mz  
} ) "o+wSI1  
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。 w>W`8P_b@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5h4E>LB.B  
6b8@6;&LI  
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 3]9twfF 'J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MN22#G4j^w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5@{+V!o,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V ^U1o[`  
最后的布局是: %VCfcM}5I  
                Add _2,eS[wP  
              /   \ !tNJLOYf  
            Divide   5 A' \jaB  
            /   \ Twj?SV  
          _1     3 d$G<g78D  
似乎一切都解决了?不。 I:qfB2tL)O  
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。 u8wZ2j4S  
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。 /@.c 59r  
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: r_kw "9  
yeCR{{B/'  
template < typename Right > `>q|_w \e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BU="BB/[  
Right & rt) const ]/+qM)F  
  { w$5N6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZQ^kS9N i  
} 47iwb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qjj:r~l  
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。 Y"uFlHN&i  
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。 V+dfV`*k  
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。 I>27U<PX  
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。 bw7!MAXd  
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? .'SXRrn&:C  
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: /p [l(H  
P#H#@:/3  
template < class Action > j}R4m h  
class picker : public Action wE75HE`gW  
  { _^RN C)ol  
public : H&L=WF+x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v.1= TBh  
  // all the operator overloaded Ssu{Lj  
} ; g[;iVX^1&  
3D~Fu8Hg1  
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。 Yi[dS`,d  
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: ;f-|rC_"  
%6 <Pt  
template < typename Right > lq@Vb{Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9ok|]d P  
  { =tcPYYD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bq4H4?j  
} 2LYd # !i  
yT&bS\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q rbF@{  
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。 g]xZ^M+  
fC3IxlG  
template < typename T >   struct picker_maker [6S"iNiyKT  
  { L1QQU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~rCnST  
} ; RQ,(?I*8\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f 5i`B*/  
  { savz>E &  
typedef picker < T > result; F.8{ H9`  
} ; dr6 dK  
(&MSP  
下面总的结构就有了: ,H[AC}z2X  
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。 X}z KV  
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。 *A\NjXJl~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H[N&Wiq/|  
至此链式操作完美实现。 )dL?B9d:  
SbnV U[  
\S7OC   
七. 问题3 h.=B!wKK  
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。 paBGJ~{=  
}2c}y7B,_  
template < typename T1, typename T2 > 'fA D Dh}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RO.(k!J .  
  { V2FE|+R%g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @I"Aet'XV  
} r3j8[&B"  
F[=m|MZb  
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: W=EO=}l#  
#6H<JB  
template < typename T1, typename T2 > e4)g F*  
struct result_2 o mjLQp[%  
  { mTP.W#N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &HXSO,@  
} ; k(qQvn  
|(P;2q4>  
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? x b0+4w|  
这个差事就留给了holder自己。 qBNiuV;*  
    ,xh9,EpBk  
%|,<\~P  
template < int Order > f<;9q?0VF  
class holder; 4a @iR2e  
template <> R$@.{d&:w  
class holder < 1 > 3QHZC0AY  
  { ^r& {V"l]  
public : R]Yhuo9,&n  
template < typename T > W_ 6Jl5]  
  struct result_1 XP`kf]9  
  { Ur-^X(nL  
  typedef T & result; 4B y-+C*  
} ; @Hf }PBb  
template < typename T1, typename T2 > f!J^vDl  
  struct result_2 P&tK}Se^V  
  { W^N"y &  
  typedef T1 & result; I>5@s;  
} ; c~'kW`sNV  
template < typename T > []]3"n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |:#mw 1  
  { L&N"&\K2U  
  return (T & )r; b tu:@s8ci  
} 7xc<vl#:q7  
template < typename T1, typename T2 > r9Z/y*q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fEjW7 c  
  { %yMzgk[u  
  return (T1 & )r1;  * [5  
} `aUp&8{  
} ; *e6|SZ &3  
%8L<KJd  
template <> }SV3PdE  
class holder < 2 > Y2X1!Em>B  
  { QB[s8"S  
public : `0^i #  
template < typename T > Z~(XyaN  
  struct result_1 ~qS/90,  
  { ]K7  64}  
  typedef T & result; V</T$V$  
} ; xiF%\#N  
template < typename T1, typename T2 > X6.O ;  
  struct result_2 XX-T",  
  { sPg6eAd~?  
  typedef T2 & result; }BJ1#<  
} ; {{3H\ rR  
template < typename T > :*@|"4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1J"9r7\  
  { @6q$Zg/  
  return (T & )r; #0u69  
} JJ?ri,  
template < typename T1, typename T2 > %h"< IA S.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z,|%? 1  
  { r$FM8$cJ  
  return (T2 & )r2; ~{YgM/c|dt  
} ]&U|d  
} ; p qN[G=0  
 #>jH[Q  
)m8>w6"  
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> >。 mzxvfXSF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &PuJV +y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: THgzT\_zq  
W lQ=CRY  
return l(i, j) = r(i, j); ?gwbg*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %]0U60  
SP7g qM  
  return ( int & )i; +N$7=oGC  
  return ( int & )j; SE )j}go  
最后执行i = j; {2k< k(,  
可见,参数被正确的选择了。 `$Flgp0P  
0aTbzOn&  
,35: Srf|  
ilp;@O6  
Usf"K*A  
八. 中期总结 FP9<E93br  
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: d<GG (  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Gx_`|I{P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O"qa&3t%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h"1"h.  
mz$Wo *FB  
Qv0>Pf  
@EP{VV  
5f&{!N  
k3/JQ]'D  
九. 简化 M |Q  
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。 EM 54  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b|ksMB>)  
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: <aSLm=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,gL)~6!A  
  +-*/&|^等 BRU9LS  
2. 返回引用。 K~y9zF{  
  =,各种复合赋值等 aEFe!_QY  
3. 返回固定类型。 w[ YkTv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3w^J"O/T  
4. 原样返回。 9HNh*Gc=  
  operator, Q0q)n=i }]  
5. 返回解引用的类型。 "l[ V%f E  
  operator*(单目) dy6F+V\DG  
6. 返回地址。 \/'#=q1  
  operator&(单目) ^tg6JB;s  
7. 下表访问返回类型。 HDSA]{:sl  
  operator[] $;)noYo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3<)@ll  
  operator<<和operator>> g3|Y$/J7P  
76IALJ00V  
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。 =JbdsYI(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ??\*D9rCn  
@q{:Oc^  
template < typename Left > .sJys SA\  
struct value_return z%}CB Tm  
  { /HjI=263  
template < typename T > `Dz]z_  
  struct result_1 h$aew63  
  { M\y~0uZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *fQ ?A|l!x  
} ; gf3u0' $  
G&%nF4  
template < typename T1, typename T2 > iJdrY 6qd  
  struct result_2 j:v~MrQ7|  
  { `uNvFlP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'XP>} m  
} ; "5o;z@(  
} ; x^M5D+o  
qL%.5OCn(  
Yhc6P%{Z^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _gPVmGG  
 e8XM=$@  
下面我们来剥离functor中的operator() J+3\2D?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &AQg'|  
?dJ/)3I%F  
return l(t) op r(t) ( E"&UC[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]HJ{dcF  
return op l(t) hapB! ~M?  
return op l(t1, t2) |n|U;|'^  
return l(t) op )d770Xg+  
return l(t1, t2) op b!4N)t>gl  
return l(t)[r(t)] &jXca|wAR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JAGi""3HG  
"t (1tWO1o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?Kx6Sf<i  
单目: return f(l(t), r(t)); #/n|@z'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); njy~   
双目: return f(l(t)); _dYf  
return f(l(t1, t2)); Lf,CxZL5  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?r -\%_J_(  
G*P[z'K=  
struct meta_divide Fe_::NVvk  
  { kP!%|&w;  
template < typename T1, typename T2 > avu*>SB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ONjC(7  
  { @!z$Sp=  
  return t1 / t2; \GijNn9ah  
} ri/t(m^{W  
} ; =&di4'`  
4o1Q7  
这个工作可以让宏来做: c&E*KfOG  
+Od1)_'\D3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~pHJ0g:t  
template < typename T1, typename T2 > \ .+{nA}Bc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kJ%{ [1fr  
以后可以直接用 :`:xP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G"G{AS  
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 3c01uObTL  
(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。。。) +IwdMJ8&8  
IV)^;i  
KotPV  
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 4^ c!_K&&  
r/UYC"K3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J y]FrSm^  
class unary_op : public Rettype [Z#+gh  
  { NY4!TOp  
    Left l; ?cqicN.+6  
public : >pgQb9 T+_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xCR; K]!  
.i MnWW  
template < typename T > hNH.G(l0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T&?w"T2y  
      { t{+ M|Y  
      return FuncType::execute(l(t)); m,\i  
    } * eA{[  
5){tBK|  
    template < typename T1, typename T2 > *6NO-T; -  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MB1sQReOO  
      { 4uFIpS|rq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %p<$|'  
    } 6a7vlo  
} ; gdOe)il\  
aL88E  
J cP~-cp  
同样还可以申明一个binary_op r])Z9bbi  
V{43HA10b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E^7C _JP  
class binary_op : public Rettype "]v uD  
  { $"/UK3|d  
    Left l; U?^OD  
Right r; g4Y) Bz  
public : :lNg:r$4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ldK>HxM%Z  
5f8"j$Az  
template < typename T > >J.Qm0TY(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }I\-HP8!gv  
      { DUqJ y*F(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B#1:Y;Z  
    } 9e]'OKL+  
itw{;j   
    template < typename T1, typename T2 > <]~ZPk[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;xhOj<:  
      { \N?7WQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JfbKf~g  
    } `{DG;J03[  
} ; %06vgjOa (  
UkZ\cc}aC/  
 QGXQ{  
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 r?\|f:M3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <.}Ua(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2yvVeo&3  
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。 |gW    
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $6# lTYN~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Q{[@`bZB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U,'EF[t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4#_$@ r  
下面是修改过的unary_op :&9TW]*g  
#sZIDn J#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IO"hF  
class unary_op q4k.f_{  
  { gM#jA8gz  
Left l; &L%Jy #=  
  ZjS(ad*.2  
public : k1#5nYN.  
~p\n&{P0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iV!@bC,  
L<=)@7  
template < typename T > 7TpRCq#  
  struct result_1 5,R`@&K3D  
  { Tm_8<$ 7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [Tp%"f1  
} ; =m9i)Q  
B)6#Lp3  
template < typename T1, typename T2 > %'0&ElQ  
  struct result_2  HxIoA  
  { Pw{"_g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~RInN+N#  
} ; 5)`h0TK  
_B[WY  
template < typename T1, typename T2 > LG&5VxT=,<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .YR8v1Cp  
  { {cR=N~_EO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A=X-;N#  
} OKAkl  
CTp!di|  
template < typename T > 1TZPef^y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Q7mV%%  
  { `Wn Q   
  return OpClass::execute(lt(t)); NXI[q 'y  
} ]Ik%#l.G_  
,Sg33N ?  
} ; 8TPN#"  
ehT%s+aUw  
v{y{sA  
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 :1;Q(9:v  
好啦,现在才真正完美了。 S4bBafj[I  
现在在picker里面就可以这么添加了: =~jA oOC@  
HnU Et/  
template < typename Right > URw5U1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !h:  Q  
  { _kN*e:t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CW`!}yu%  
} 2d`c!  
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+l'bp]Ry  
FjFwvO_.  
~xDw*AC-  
8\Hr5FqB(  
o@k84+tn(  
十. bind O3qM1-k}S  
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。 1*UN sEr  
先来分析一下一段例子 ,.v7FM^gO  
&leK}je [  
][7p+IsB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >]?H`>4(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =k{`oO~:9+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XsL#;a C  
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。 ]KuMz p!  
我们来写个简单的。 ir[jCea,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }}T,W.#%u  
对于函数对象类的版本: Uyx&E?SlEq  
n]N96oD  
template < typename Func > qf8[!5GM  
struct functor_trait '{[),*nCn  
  { O#_b7i  
typedef typename Func::result_type result_type; Vrp[r *V@E  
} ; lA;a  
对于无参数函数的版本: &`!^Zq vG  
G>z,#Xt  
template < typename Ret > '2nqHX D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k6**u  
  { IL!=mZ>2O  
typedef Ret result_type; n$["z w  
} ; A6"Hk0Hf  
对于单参数函数的版本: vkcRm`.  
,)fkr]`<  
template < typename Ret, typename V1 > cAuY4RV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %f ju G  
  { %0-wpuHc(]  
typedef Ret result_type; ra6o>lI(,  
} ; .v\\Tq&"|  
对于双参数函数的版本: GWP dv  
csQfic  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3,eIB(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z/]q)`G  
  { :Vuf6,  
typedef Ret result_type; 9#/(N#>  
} ; r)T[(D'Tm-  
等等。。。 (pR.Abq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m7qqY  
l!~ mxUb  
template < typename Func > r':TMhzHq?  
struct func_return !<\Br  
  { adO&_NR  
template < typename T > T-" I9kM  
  struct result_1 \wav?;z  
  { *nTU# U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5#JJ?  
} ; +cB&Mi5  
~H6;I$e[  
template < typename T1, typename T2 > @gfDp<  
  struct result_2 1s7^uA$}6  
  { tj1JB%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; } :?.>#  
} ; (9RslvK L  
} ; cma*Dc  
F?4(5 K  
y2yKm1<Ru<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =U-r*sGLN  
TH1B#Y#<J  
template < typename Func, typename aPicker > @,H9zrjVFZ  
class binder_1 w~\%vXla  
  { 4FMF|U  
Func fn; WE!vSZ3R  
aPicker pk; z(HaRB3l  
public : +Ov2`O8?  
GH4iuPh]  
template < typename T > 2y GOzc  
  struct result_1 fnu"*5bE  
  { /!&R9!6 :  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :14i?4F d  
} ; mxG]kqi  
i6PM<X,{;  
template < typename T1, typename T2 > A}VYb:u/  
  struct result_2 NeOxpn[  
  { "5|Lz)=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i76 Yo5  
} ; VM=+afY5M  
@ GDX7TPV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _7)F ?  
d5j_6X  
template < typename T > Sr.;GS5i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C;B}3g&  
  { 773/#c  
  return fn(pk(t)); *TdnB'Gd  
} ra7uU*  
template < typename T1, typename T2 > j ) vlM+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \+PIe7f_  
  { \' li  
  return fn(pk(t1, t2)); .m4;^S2cO  
} j -O2aL  
} ; :VA.QrKW  
IO$z%r7  
\l#>dq"Y  
一目了然不是么? YoODR  
最后实现bind wo^Sy41bF  
u=+q$Q]  
[bQj,PZ&  
template < typename Func, typename aPicker > VV_l$E$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;&;W T  
  { q 2? X"!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V_^@  
} n]!fO 6kj  
B7*}c]^6/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 } /^C|iS7  
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。 kMxazx1  
Q}AE.Ef@<  
十一. phoenix +{`yeZ9S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u62)QJE  
E">T*ao  
for_each(v.begin(), v.end(), xBnbF[  
( u V6g[J  
do_ 'C+;r?1!h  
[ $A\m>*@  
  cout << _1 <<   " , " jk~:\8M(A  
] f`<FT'A  
.while_( -- _1), Bo_ym36N  
cout << var( " \n " ) tB(4Eq \  
) FcbM7/  
); rjA@U<o  
[pOg'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &R-H"kK?  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ")#<y@Rv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0au)g!ti  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :Waox"#=g  
 NY  
]n1dp2aH  
template < typename Cond, typename Actor > R""%F#4XJ2  
class do_while >%b\yl%0  
  { ;]D(33) (  
Cond cd; jB$SUO`*  
Actor act; 0`#(Toe{B  
public : 1cN')"  
template < typename T > "`tXA  
  struct result_1 dXvt6kF  
  { ~XM[>M\qB  
  typedef int result_type; JyBp-ii  
} ; |(IO=V4P  
&vUq}r%P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w:=V@-S 8  
w; TkkDH  
template < typename T > GUp;AoQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )6oGF>o>  
  { pgc3jP!  
  do O_,O,1  
    { ;6;H*Y0,|E  
  act(t); V-W'RunnW  
  } :> -1'HC  
  while (cd(t)); Se^^E.Z,W  
  return   0 ; `x8B n"  
} #B}?Zg  
} ; 6Z:YT&,f  
BNm4k7 ]M  
S\C*iGeqJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l[h'6+o  
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。 1JS2SxF  
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。 w<wV]F*  
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。 @s* ,xHE  
下面就是产生这个functor的类: %CH6lY=lI  
, |E$'  
[[L-j q.'  
template < typename Actor > .J.vC1 4gi  
class do_while_actor n]? WCG}cd  
  { **;p (CI  
Actor act; 2ypIq  
public : *> 3Qd7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oVO.@M#  
|7F*MP  
template < typename Cond > P~7.sM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `iixq9xi  
} ; 440FhD Mj  
khX|" d360  
Ej(2w Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v548ysE)  
最后,是那个do_ W4(?HTWZ  
yY=<'{!  
?-~I<f ]_  
class do_while_invoker _ n O.-  
  { |ng%PQq)  
public : .XH8YT42  
template < typename Actor > 'CV^M(o'9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F+aQ $pQ  
  { p8>%Mflf  
  return do_while_actor < Actor > (act); k=n "+  
} ZXXiL#^  
} do_; ej[Su  
L]bVN)JU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?Myh 7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y?:dE.5p|  
最后来说说怎么处理break和continue f\o R:%  
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。 Lo`F  
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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