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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K1>(Fs$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kXbdR  
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, !4G<&hvb  
H=k*;'  
v;@-bED(Qs  
& A<Pf.Us  
  class filler ;F<)BEXC<  
  { h8_~ OX  
public : ' ! ls"qo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rfNt  
} ; k)R>5?_  
}ZWeb#\  
9#@CmiIhy  
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: vXM``|  
*oX~z>aE  
)WFSUZ~  
zdUi1 b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;"/ "  
[0G>=h@u  
lC i_G3C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oFRb+H(E  
+iPS=?S  
4x:Odt5  
=`]yq;(C7j  
二. 战前分析 cAc i2e  
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。  VgNt  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [2,u:0"  
jTx,5s-  
[Pt5c6L:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Dk fw*Oo  
  /* --------------------------------------------- */ TY|]""3 f9  
vector < int *> vp( 10 ); f V.(v&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wFaWLC|&  
/* --------------------------------------------- */ N7xkkAS{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :Y[r^=>  
/* --------------------------------------------- */ Yg#)@L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s"?&`S  
  /* --------------------------------------------- */ xf@D<}~1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IczEddt@'  
/* --------------------------------------------- */ ?D6rFUs9;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Pz"!8b-MN  
3:Sv8csT  
r(yb%p+  
*{)![pDYd  
看了之后,我们可以思考一些问题: !2N#H~{  
1._1, _2是什么?  iV71t17  
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。 G?/1 F1  
2._1 = 1是在做什么? VMW ?[j  
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。 mYk5f_}  
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。 4>^ %_Xj[  
2g^Kf,m  
AsM""x1Ix  
三. 动工 hGF(E*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: viBf" .  
N3H!ptn37  
>}/"g x  
+* )Qi)  
template < typename T > 8X]j;Rb  
class assignment z@ A5t4+3  
  { q6{%vd  
T value; )x"Z$jIs  
public : GKPqBi[rO  
assignment( const T & v) : value(v) {} /kVy#sT|  
template < typename T2 > ?lU]J]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }~-)31e'`  
} ;  \'"q6y  
-zz9k=q  
h3xX26l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4#=!VK8ZH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xb3vvHdI  
M42D5|tZc  
~eL7=G@{  
^LT9t2  
  class holder +.HQ+`8z]  
  { 4aB`wA^x  
public : Y@u{73H  
template < typename T > hv .Mf.m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qTyU1RU$9^  
  { ^m8\fCA*  
  return assignment < T > (t); ;wprHXjq  
} 4[.- a&!}  
} ; 3g|O2>*?  
>e-XZ2>Sj  
7!JoP ?!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: h2aJa@;S  
jO:<"l^+u  
  static holder _1; }+#ag:M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qm]ljut  
JEBo!9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); " Jnq~7]  
而不用手动写一个函数对象。 ? *I9  
p|Rxy"}  
hY'"^?OP  
dt3Vy*zL  
四. 问题分析 ~`_nw5y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .#WF'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 '}4[m>/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^Z:x poz,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NnHM$hEI"U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7@tr^JykO  
,%nmCetD@  
五. 问题1:一致性 ~P6K)V|@<  
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?| R?|_` @@A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !FpMO`m  
//Tr=!TQu  
struct holder $ 9QVl  
  { }>frK#S  
  // " 31C8  
  template < typename T > 9CBB,  
T &   operator ()( const T & r) const V (!b!i@  
  { [V jd )%  
  return (T & )r; y'yaCf  
} ha8do^x  
} ; ;-]f4O8  
^2^ptQj  
这样的话assignment也必须相应改动: q9WSQ$:z8  
B4|% E$1+  
template < typename Left, typename Right > & bw1  
class assignment s:]rL&|  
  { H#Og0gEE}5  
Left l; V">Uh@[J_  
Right r; dEe/\i'r9  
public : eIqj7UY_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DD3J2J  
template < typename T2 > 4a2&kIn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KP<J~+_ik  
} ; @Qc['V)  
qo. 6T  
同时,holder的operator=也需要改动: / V {w<  
0U/:Tpyr  
template < typename T > Fsq S)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IG9Q~7@  
  { [?IERE!xQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h0^V!.- 5  
} caj)  
G0]n4"~+?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 10}Zoq|)n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hCxL4LrF  
z ~VA#8>  
return l(rhs) = r; -O_UpjR;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !w)Mm P Xb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @$nI\ n?*  
Gg.w-&  
template < typename Tp > v"F0$c  
class constant_t {YGz=5^  
  { lP9I\Ge&  
  const Tp t; VhW;=y>}  
public : ka>RAr J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KT g$^"\  
template < typename T > /p%K[)T(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PO%]Jme  
  { I8Zp#'|U  
  return t; "BVz5?  
} .i=%gg  
} ; D{l.WlA.  
uRL3v01?H0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AV2q*  
下面就可以修改holder的operator=了 5r+0^UAO:J  
Y?5yzD:  
template < typename T > VUnEI oKM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e:,.-Kvzp`  
  { ?xf;#J+{8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wl{p,[]  
} eh`V#%S=  
zPw R1>gL  
同时也要修改assignment的operator() mm{U5  
,jt098W  
template < typename T2 > TAAsV#l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eLC&f}  
现在代码看起来就很一致了。 <#s-hQ  
Qrt8O7&('  
六. 问题2:链式操作 7K;dVB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 / P:Hfq  
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。 0}^-, Q,  
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\]L  
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。 "w'YZO]>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "yz\p,  
4KM$QHS5{  
template < typename T > :>;ps R  
struct result_1 4vX]c  
  { g-:)} 8d6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kK1qFe?]  
} ; Ffxk] o&%c  
qIqk@u  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Y(:OfC?  
Z~,.l  
template < typename T > )R +o8C  
struct   ref sTA/2d  
  { #y*=UV|h  
typedef T & reference; K?;p:  
} ; - dOT/%Ux  
template < typename T > L$Leo6<3a  
struct   ref < T &> ]8_h9ziz  
  { z\E "={P&  
typedef T & reference; t!T}Pg(Bo  
} ; Qr<%rU^{.  
I| j tpv}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R^2Uh$kk{A  
"{B ek<  
template < typename T > ~c="<xBE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z^Jl4V  
  { b$ x"&&   
  return l(t) = r(t); `HS4(2+C  
} "~(&5M\8`  
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。 <bx9;1C>zd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <?zTnue  
d=#p w*w  
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 ^i8I 1@ =  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #w*pWD^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _ <;Q=?'*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {.lF~cOu  
最后的布局是: E&>,B81  
                Add ommKf[h%i  
              /   \ !U#++Zig%  
            Divide   5 x7@WWFF>  
            /   \ r~}}o o4K  
          _1     3 &CL|q+-  
似乎一切都解决了?不。 ZM vTDH!  
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。 6|KX8\, A@  
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。 TN %"RL  
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: bSr 'ji  
r9M={jC  
template < typename Right > Z M+Hb_6f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tRy D@}  
Right & rt) const ZmULy;{<)  
  { `Q&] dE=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UC1!J =f  
} +r0eTP=zf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4{DeF@@  
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。 bS<@Rd{g  
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。 Jrk^J6aa  
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。 }R1`ThTM  
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。 gr 5]5u  
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? j>o +}p?3I  
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: bJ|?5  
=GQ^uVf1  
template < class Action > @ g75T`N  
class picker : public Action N4To#Q1w  
  { 0H3T'J%r  
public : Q@2tT&eL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _=L;`~=C9e  
  // all the operator overloaded u!uDu,y  
} ; .UrYF 0  
W"kw>JEt  
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。 VM]IL%AN  
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: vs1Sh?O  
cY2-T#rL  
template < typename Right > N}Ks[2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }iSakq'  
  { ,w%oSlOu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z9ShP&^4[  
} eU koVr   
JQ_gM._3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {% _j~  
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。 CjQ"oQw  
5FSv"=  
template < typename T >   struct picker_maker v1C.\fL  
  { Tq84Fn!HJ>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T'M66kg  
} ; _g 4 /%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (L5'rNk  
  { F36ViN\b  
typedef picker < T > result; yb{Q,Dz  
} ; =$8@JF'  
[S]!+YBK  
下面总的结构就有了: }IN_5o((  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {TncqA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5!ubY 6Ph  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HJ qQlEq  
至此链式操作完美实现。 z"K( bw6  
q{GSsDo-:V  
JYd7@Msfc  
七. 问题3 b;L>%;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }E5#X R  
)_v\{N  
template < typename T1, typename T2 > )@qup _M@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *e<Eu>fW#&  
  { fcICFReyV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W3/ 7BW`  
} ^MT9n  
ChTXvkdH  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ch>Vv"G>  
+SQjX7] %  
template < typename T1, typename T2 > 20VVOnDY  
struct result_2 Lq-33#n/  
  { oM<!I0"gC+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A*;?U2  
} ; umjhG6  
+%wWSZ<#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  Wu!t C  
这个差事就留给了holder自己。 ( f,J_  
    MdH97L)L.0  
]iDJ*!I  
template < int Order > h/Hl?O8[  
class holder; D;zWksq  
template <> 5!AV!A_Jp  
class holder < 1 > f>r3$WKj  
  { rer|k<k;]G  
public : voV:H[RD9  
template < typename T > \V^*44+ <!  
  struct result_1 jJVT_8J  
  { C.>  
  typedef T & result; i<m$#6 <Z  
} ; +~d1 ;0l|  
template < typename T1, typename T2 > (a `FS,M  
  struct result_2 x=5P+_  
  { sz/*w7  
  typedef T1 & result; L}W1*L$;<  
} ; qWO]s=V!  
template < typename T > wn+j39y?ZY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 's[BK/  
  { t'R':+0Vf  
  return (T & )r; t<sNc8x  
} ~o@\ n  
template < typename T1, typename T2 > :)p)=c8%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iy S"  
  { -|}%~0)/bH  
  return (T1 & )r1; K 3Yw8t2J  
} yW\XNX  
} ; {/d4PI7)tK  
{7?9jEj  
template <> &$qF4B*  
class holder < 2 > \Mb(6~nC  
  { hCM8/Vvx6  
public : CE#\Roi x)  
template < typename T > a@#Q:O)4  
  struct result_1 ]U,CKJF%/  
  { f xDj+Q1p  
  typedef T & result; 8xF)_UV  
} ; Wp5]Uk  
template < typename T1, typename T2 > P8wy*JvT  
  struct result_2 ptpW41t}^  
  { oYz!O]j;a  
  typedef T2 & result; tAqA^f*{  
} ; ~BZXt7DE  
template < typename T > 3ai (x1%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QCOLC2I  
  { ja[OcR-tX  
  return (T & )r; -J,Q;tj  
} B0oxCc/'sZ  
template < typename T1, typename T2 > $PSY:Zz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q.,DZp   
  { ( 0i'Nb"  
  return (T2 & )r2; n%/i:Whs  
} V+lRi"m?|  
} ; w[(n>  
{-@~Q.&}v  
NZLXN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [pii  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2sKG(^=Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .^i<xY  
:l+_ja&o  
return l(i, j) = r(i, j); z%V*K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DVI7]+=nV  
}[ ].\G\G  
  return ( int & )i; !?nu?  
  return ( int & )j; g96T*T  
最后执行i = j; :peqr!I+K  
可见,参数被正确的选择了。 naz:A  
2;G98H  
P,i"&9 8  
G0}Dq M Ti  
eC~ jgB  
八. 中期总结 U98_M)-%&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y%4 Gp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P5xI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q IM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z>F@n Tzb>  
.o}%~g<d  
%[w Tz$S"  
o{V#f_o  
b M"fk&  
:NuR>~  
九. 简化 d.`&0  
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。 HsnG4OE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \c{R <Hh  
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: uPkb, :6~Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gn59 yG!4  
  +-*/&|^等 7JI:=yY!>:  
2. 返回引用。 '[nmFCG%m*  
  =,各种复合赋值等 XA1f' Kk  
3. 返回固定类型。 exQ#<x*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FI{AZb_'  
4. 原样返回。 hK(tPl$  
  operator, P-'_}*wxi  
5. 返回解引用的类型。 vX+.e1m  
  operator*(单目) WL l_'2h  
6. 返回地址。 h4(JUio  
  operator&(单目) WmNYO,>  
7. 下表访问返回类型。 R}r~p?(M  
  operator[] !\;:36B#6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P16YS8$  
  operator<<和operator>> "Sjr_! u  
4T`&Sl  
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。 ;,XyN+2H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0|XKd24BN  
, T\-;7  
template < typename Left > .:y5U}vR  
struct value_return \"x>JW4w  
  { :)IV!_>'d  
template < typename T > (a.1M8v+Sg  
  struct result_1 )eYDQA>J  
  { ewnfeg1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rbyY8 bX  
} ; "MnSJ 2  
)KY:m |Z  
template < typename T1, typename T2 > g9KTn4  
  struct result_2 aMTFW_w  
  { ^Kqf ~yS%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Au.:OeJm  
} ; I@\+l6&#;  
} ; YEv Lhh  
k_aW  
DM),|Nq"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c?K~/bx.  
40#9]=;}  
下面我们来剥离functor中的operator() SEM8`lnu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5HKW"=5Cf  
.Evy_o\^  
return l(t) op r(t) 6~8F!b2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eLfvMPVo  
return op l(t) JA^v  
return op l(t1, t2) 7I}P*%(f  
return l(t) op -M4p\6)Ge  
return l(t1, t2) op ``|AgIg  
return l(t)[r(t)] 6/tI8H3E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SfB8!V|;  
>xg5z  
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: uzBz}<M=  
单目: return f(l(t), r(t)); ?j{C*|yHO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OBOwz4<  
双目: return f(l(t)); T_;]fPajjD  
return f(l(t1, t2)); DlTR|(AL  
下面就是f的实现,以operator/为例 w? LrJ37u  
|`O7nOM  
struct meta_divide `rb>K  
  { 4(cJ^]wb^  
template < typename T1, typename T2 > Z4hLdHo_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vl:J40Kfn  
  { s8<gK.atl  
  return t1 / t2; 4w$_ ]ke  
} (\,BxvhG=  
} ; osH Cg  
}Hcx=}j  
这个工作可以让宏来做: ^6;V}2>v}  
3l4NC03I&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Tum_aI  
template < typename T1, typename T2 > \ `tEo]p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; edvFQ#,d  
以后可以直接用 7J*N_8?2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?+2b(2&MXE  
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 PmX2[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。。。) '#\1uXM1U?  
h<6UC%'ac  
2/7_;_#vJ%  
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 _yH`t[  
$ uh z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4n0xE[-  
class unary_op : public Rettype e8P-k3a"5:  
  { u0o'K9.r  
    Left l; NwlU%{7W6  
public : -YGbfd<wq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K'5'}Lb5k  
G64Fx*`  
template < typename T > V416g |lBO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?1I GYyu!  
      { 3l1cyPv  
      return FuncType::execute(l(t)); kkCZNQ~I  
    } 3Q By\1h.  
HU;#XU1  
    template < typename T1, typename T2 > {~Tg7<\L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , YW|n:X  
      { ;xYNX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s!+ pL|  
    } ?]O7Ao  
} ; kv{}C)kt3  
?> D tw#}  
g);^NAA  
同样还可以申明一个binary_op hJ;$A*Y  
B 0ee?VC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wp0 Dq(  
class binary_op : public Rettype ]wVk+%e  
  { YT#3n  
    Left l; ]lOh&Cz[  
Right r; /+]s.V.  
public : `~BZ1)@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,e722wz  
NH A5e<  
template < typename T > b1#dz]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e [h8}F  
      { lUOvm\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $md%x mQ[  
    } c=O,;lWFqm  
w'Tq3-%V  
    template < typename T1, typename T2 > -~{c u47_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K2)!h.W  
      { dl-l"9~;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b7`D|7D  
    } u{<"NR h  
} ; |*5 =_vF  
G3i !PwW  
=+:{P?*}  
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 :mppv8bh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -Z-f1.Dm5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y046:@v(  
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。 "SxLN 8.:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K>Fqf +_  
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。。。 bUwn}_7b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hZXXBp  
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) l|2D/K5  
下面是修改过的unary_op V9yl4q-bL  
s ^Nw%KAv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > - YqYcer  
class unary_op b}^S.;vNj  
  { d*8 $>GA  
Left l; @$^bMIj@W  
  DTRJ/ @t  
public : 1Na@|yY  
G3P &{.v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "I6P=]|b  
/*FH:T<V  
template < typename T > uA t V".  
  struct result_1 6RO(]5wX  
  { x&sI=5l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S{t+>/  
} ; ?t&kb7  
BXms;[  
template < typename T1, typename T2 > hg.#DxRi{  
  struct result_2 ^n Jyo:DO;  
  { {PP9$>4`l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yf,K#' h:  
} ; >^Q&nkB"B  
z /KK)u(q  
template < typename T1, typename T2 >  5^<h}u9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \uqjs+  
  { tsOrt3   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MB^~%uZ2K  
} 1J=.N|(@Q  
(/d5UIM{&  
template < typename T > 94uN I8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } "vW4   
  { lz#GbXn.  
  return OpClass::execute(lt(t)); V]OmfPve  
} - Xu.1S  
hd\gH^wk  
} ; K%<j=c  
GcIDG`RX  
`pf4X/Py  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6oaazB^L  
好啦,现在才真正完美了。 TNCgaTJ{h  
现在在picker里面就可以这么添加了: d<!3`qe  
3`d}~v{  
template < typename Right > ?_x q-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s^0/"j|7  
  { 4'j sDcs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F^"_TV0va  
} `e9$,h|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。 Q?ahr~qo  
M#"524Nz  
4a0:2 kIKa  
[${ QzO  
!-2R;yo12  
十. bind 'j^xbikr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]V %.I_  
先来分析一下一段例子 D0k 8^  
e0@ 6Pd  
H1<>NWm!v7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3~,d+P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h~&gIub  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UDhG :  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =9oP owq  
我们来写个简单的。 I}e 3zf>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i|w8.}0  
对于函数对象类的版本: Wcb7 ;~K  
] 2 #  
template < typename Func > bfB\h*XO  
struct functor_trait '1,,)U#6E  
  { F(4?tX T  
typedef typename Func::result_type result_type; t*@2OW`!  
} ; rg0m a  
对于无参数函数的版本: sw A+f   
Hsih[f  
template < typename Ret > 3iw{SEY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Nx{$}  
  { ju}fL<<e  
typedef Ret result_type; <VD8bTk  
} ; ;^*Unyt[4]  
对于单参数函数的版本: 4h@Z/G!T3  
o,U9}_|A  
template < typename Ret, typename V1 > JnHo9K2.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !d<"nx[2`  
  { k(zsm"<q  
typedef Ret result_type; ?9l [y  
} ; O: @}lK+H  
对于双参数函数的版本: m(], r})  
-':Y\:W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hzrtlet  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [: xiZ  
  { +/#Ei'do  
typedef Ret result_type; >=]'hyn]]  
} ; f;/QJ  
等等。。。 [V4{c@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy * ),8PoT  
}2K$^u R  
template < typename Func > kYzC#.|1  
struct func_return SyAvKd`g  
  { /C/id)h>  
template < typename T > )p!7 #v/@f  
  struct result_1 r]OK$Ql  
  { U4 13?Pe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'J,T{s1J  
} ; J_>w3uY  
SIbDj[s  
template < typename T1, typename T2 > Hm+ODv9  
  struct result_2 D")_;NLE1  
  { Lh.`C7]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hp{OL<2M  
} ; ^Rx9w!pAN  
} ; #gm)dRKm%  
kId n6 Wx,  
A AHt218  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .uNQBBNv  
`%09xMPu  
template < typename Func, typename aPicker > mhW-J6u*  
class binder_1 )'*5R<#  
  { 9-]i.y  
Func fn; w8g,a]p  
aPicker pk; ,f1q)Qf  
public : >~K qg~  
@ym/27cRE  
template < typename T > ^z,_+},a3T  
  struct result_1 iCHt1VV]  
  { 8k(P,o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; upeU52@\  
} ; >J|]moSVA  
k</%YKk  
template < typename T1, typename T2 > {EdH$l>94  
  struct result_2 0rGSH*(  
  { ' B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Me6+~"am/  
} ; lN9=TxH1(;  
c)@>zto#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c5|:,wkx  
0\2\*I}?  
template < typename T > l2;CQ7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E~LT b) !  
  { 9b?SHzAa  
  return fn(pk(t)); nenU)*o  
} ~EK'&Y"1  
template < typename T1, typename T2 > O5H9Y}i]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hDV20&hq  
  { F@R1:M9*  
  return fn(pk(t1, t2)); 3s"0SLS4  
} PvGDTYcKp  
} ; &qS[%K )  
Fu^ ^i&  
S$2b>#@UJ  
一目了然不是么? K(XN-D/c  
最后实现bind 8u!"#S#>a  
*m2=/Sh  
*Z_C4Tj  
template < typename Func, typename aPicker > iMfngIs |  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XJ2^MF2BU  
  { kh%{C] ".1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jYiv'6z  
} 9o>8o  
Z'H5,)j0R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &i!vd/*WlD  
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。 pIbdN/z  
wO2_DyMm@  
十一. phoenix waKT{5k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $ "Bh]-  
pHoEa7:  
for_each(v.begin(), v.end(), 4nAa`(62  
( WW~+?g5  
do_ G|\^{ 5   
[ f<A5?eKw  
  cout << _1 <<   " , " W d0NT@  
] &CwFdx:Ff  
.while_( -- _1), r=c<--_@  
cout << var( " \n " ) N25V ]  
) ;;A2!w{}[i  
); 97)/"i e  
m[k_>e\ u  
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: 85;b9k&\M  
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 GJqE!I,.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *6(kbes  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `gKf#f  
MQKfJru7  
.5!t:FPOv  
template < typename Cond, typename Actor > gl).cIpw  
class do_while <w\:<5e'  
  { "[:iXRu  
Cond cd; k<+0o))  
Actor act; S.!UPkWH  
public : :$+-3_oLMQ  
template < typename T > @ |'5 n  
  struct result_1 wW>)(&!F  
  { w\}?(uO  
  typedef int result_type; ^*\XgX  
} ; a6kV!,.U  
<'G~8tA%v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xv@SxS-5l  
TY(bPq  
template < typename T > } G<rt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?aW^+3i  
  { <LRey%{q  
  do WMMO5_M z  
    { jjM{]  
  act(t); aTBR|U S  
  } ,C {*s$  
  while (cd(t)); ,sGZ2=M}J  
  return   0 ; FYS/##r  
} \n9zw'  
} ; l]<L [Y,E-  
moVbw`T  
81*M= ?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~SvC[+t+U  
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。 5Zw1y@k(  
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。 %6--}bY^  
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。 p\{-t84n  
下面就是产生这个functor的类: -)vEWn$3<  
fm~kM J  
7RDDdF E!  
template < typename Actor > 0j(M* sl  
class do_while_actor <5=JE*s$NS  
  { <)*2LBF@]  
Actor act; SR*wvQnOx  
public : ?|e'Gbb_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (Z5##dS3  
@E.k/G!~Nb  
template < typename Cond > 1 y}2+Kk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ! Q<>3 xZ  
} ; "7>>I D  
f&D]anf33  
P,=+W(s9}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q.2(OP>(  
最后,是那个do_ kF7V.m/~o  
mJB2)^33a  
 fI\9\x  
class do_while_invoker ^`f*'Z  
  { %<8nF5  
public : !A1)|/ a@  
template < typename Actor >  'Pvm8t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const - y9>;6  
  { n}xhW'3hU=  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?OdJqw0,G  
} >u%]6_[  
} do_; PCnQ_A-Q  
f.GETw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a{Esw`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;IK[Y{W/  
最后来说说怎么处理break和continue Jx#k,Z4  
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。 v+"rZ  
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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