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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uo(LZUjPbN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y1[@4TY]  
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, 2B5Ez,'#x  
xNa66A-8  
X&Sah}0V&  
Ul3xeu  
  class filler G<]@nP{P  
  { /2MZH  
public : #w8.aNU+]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h iK}&  
} ; ZE1${QFkG  
[)il_3t  
rq1zvuUx  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 43<i3O  
irP*:QM  
{,?Gj@$  
p#3G=FV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LI^D\  
hegH^IN M  
):A.A,skf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "-j96 KD  
BuUM~k&SY  
KC%&or  
o 9(x\g  
二. 战前分析 8 qZbsZi4  
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。 ZI8@ 6L\  
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 "KSdC8MS  
/LtbmV  
)-Z*/uF^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q8,,[R_  
  /* --------------------------------------------- */ J)|I/8!#  
vector < int *> vp( 10 ); 5X+`aB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O65`KOPn  
/* --------------------------------------------- */ 3en6 7l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N\B&|;-V  
/* --------------------------------------------- */ dVj2x-R)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .R"VLE|  
  /* --------------------------------------------- */ WQ[n K5#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OZ e&p  
/* --------------------------------------------- */ 1.3dy]vG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _.V5-iN  
YX-j|m|  
UCfouQCj  
RH<2f5-sC!  
看了之后,我们可以思考一些问题: pC,[!>0g8  
1._1, _2是什么? ?{aJ#w   
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。 Gt*K:KT=L  
2._1 = 1是在做什么? v+in:\Dv  
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。  @9_mk@  
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。 OzrIiahz/  
YSt*uOZK  
e3TKQ (  
三. 动工 fv+ET:T%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B t}90#  
v"ORn5  
oj Y.6w  
L +Uq4S^  
template < typename T > xcWR#z{z  
class assignment JfWkg`LqL  
  { ~&T U  
T value; /kK*%TP  
public :  dV :}  
assignment( const T & v) : value(v) {} (:OMt2{r  
template < typename T2 > |rk.t g9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qm><}N7f  
} ; iw/~t  
N6-7RoA+  
bk<Rp84vL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g_c@Kyf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k6ry"W3  
:23S%B~X  
)2ShoFF  
P:.jb!ZU  
  class holder ri8=u$!  
  { E7\K{]  
public : LJPJENtFIs  
template < typename T > [T =>QS@g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WJONk_WAc  
  { L%Zr3Ct  
  return assignment < T > (t); 'pIrwA^6N  
} :s_.K'4?a  
} ; "A+7G5  
,.ivdg( /  
mm +V*L{x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "i#g [x  
jXf@JxQ  
  static holder _1; }W:Z>vam+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zCo$YP#5_  
"Tser*i )  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $%bd`d*S  
而不用手动写一个函数对象。 pp(09y`]  
5\h 6"/6Df  
[06m{QJ)1  
U"8Hw@  
四. 问题分析 hzM;{g>t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 P-2DBNB7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;E 9o%f:o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :$u[1&6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M| Gl&   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %/e'6g<  
,5W u  
五. 问题1:一致性 c]x-mj =  
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?| a_}C*+D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KH?6O%d  
[LjiLKW  
struct holder D6@ c|O{Q  
  { V1M|p!  
  // 8*/;W&7y  
  template < typename T > HN367j2e  
T &   operator ()( const T & r) const PQl A(v+S  
  { AcnY6:3Y|  
  return (T & )r; z{Yfiv\-r  
} DjK7_'7(L  
} ; 5TpvJ1G  
$S<B\\ %  
这样的话assignment也必须相应改动: 3AdYZ7J  
R- >~MLeK]  
template < typename Left, typename Right > 9O&gR46.  
class assignment =PA?6Bm  
  { ~Sb)i f  
Left l; [! ;sp~  
Right r; ;\A_-a_(#  
public : 6;Z`9PGp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _Cz98VqRk  
template < typename T2 > .u ikte  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )=gU~UV  
} ; u*%mUh  
BJ3<"D{.*4  
同时,holder的operator=也需要改动: 1ED7 .#g  
Eh;Ia6}  
template < typename T > r6\g #}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <-N eusx%  
  { I`XOvSO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <<S4l~"o  
}  U%r{{Q1  
"JmbYb#Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d(t)8k$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X~m57 b j  
@=w)a  
return l(rhs) = r; z^gz kXx7  
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。 2u_=i$xW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,B;mG]_  
<5KoK!H  
template < typename Tp > jo"+_)]  
class constant_t +Q_xY>ej  
  { qDswFs(  
  const Tp t; jS3@Z?x?*  
public : ?xKiN5q"6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6 T~+vT  
template < typename T > QP<P,Bi~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |af<2(d  
  { N0lFx?4  
  return t; vr47PM2al  
}  A|IPQ=  
} ; Th,]nVsGs~  
>@4Ds"Ye"O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yT3K 2A  
下面就可以修改holder的operator=了 _kOuD}_|  
;/m>c{  
template < typename T > ~:!& }e5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UBM8l  
  { jj ` 0w@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Np9Pae'  
} YA8/TFu<_  
vA*NJ%&`  
同时也要修改assignment的operator() S#+ _HFUK{  
Obc,    
template < typename T2 > B7{j$0fm*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZMyd+C_P2  
现在代码看起来就很一致了。 *qMjoP,  
c$A}mL_  
六. 问题2:链式操作  :i?c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3kJSz-_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。 Pd  6  
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。 #lVSQZO~a  
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。 ^kB9 I8u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JLyFk V/  
I$i1o #H  
template < typename T > a~tBgy+9  
struct result_1 GEb)nHQq  
  { QQ,w:OjA0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d<;XQ.Wo7  
} ; 6d 8n1_  
0j/i):@  
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: wVs|mG"  
IZ4jFgpR  
template < typename T > uqy~hY  
struct   ref inGH'nl_  
  { ;#"`]khd  
typedef T & reference; zwHTtE  
} ; ':]w  
template < typename T > X_|} b[b  
struct   ref < T &> XlNB9\"5  
  { ==j3 9  
typedef T & reference; a-DE-V Uls  
} ; Un[#zh<4  
|y=D^NTG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q`;URkjk  
IPE(  
template < typename T > B "}GAk}V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %s)E}cGH  
  { <$9AP  
  return l(t) = r(t); -XY]WWlq  
} \J\1i=a-=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %BHq2~J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]g+(#x_.?  
eaiz w@N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ? 8!N{NV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @o^sp|k !  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y.oJzU[p%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I~T?tm  
最后的布局是: }&naP   
                Add >zhbipA  
              /   \ 02S(9^=  
            Divide   5 V+K.' J ^@  
            /   \ kI;^V  
          _1     3 NAocmbfNz  
似乎一切都解决了?不。 %E!0,y,:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 XF$C)id2p  
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。 1-[{4{R  
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: [E/3&3  
wb9zJAsc  
template < typename Right > jH G(d$h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Tuy*Df  
Right & rt) const 5LK>n-  
  { ,?f(~<Aj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y{'G2)e  
} O&0R ~<n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d16 PY_  
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。 ?k?Hp:8?=  
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。 xMh&C{q  
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。 vT~a}  
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。 x"d*[m  
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? _[7uLWyC9  
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: Dx%fW`  
, $=V  
template < class Action > s_8! x  
class picker : public Action w$!n8A qs  
  { *dl@)~i  
public : J.d `tiN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kgu+ q\?  
  // all the operator overloaded Pg36'aTe%j  
} ; >JMKEHl.q  
5%$#3LT|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rG]Xgq"   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: re*/JkDq3K  
'$VR_N\  
template < typename Right > }R x%&29&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zkOgL9 (_8  
  { |+bG~~~%j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hdB[H8Q  
} FRW.  
N@$%0!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vX\e* v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xd3  
KPhqD5, (  
template < typename T >   struct picker_maker /~[R u  
  { 2 *$n?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #u$z-M !  
} ; aBnbu vp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s$_#T  
  { a6d KQ3D  
typedef picker < T > result; :6+~"7T  
} ; i]z i[Zo$  
nmGHJb,$  
下面总的结构就有了: @gc"-V*-/  
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。 EiUV?Gvz  
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。 M}Mzm2d#`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jHCKV  
至此链式操作完美实现。 =.a ]?&Yyh  
)QD}R36Ic  
!*gAGt_  
七. 问题3 D.b<I79bX  
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。 MVdx5,t  
ErC[Zh"''  
template < typename T1, typename T2 > "_j7kYAl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $NH Wg(/R@  
  { f,>i%.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =jt_1L4  
} VHCzlg  
 /GUuu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: s_!Z+D$K  
~0|hobk  
template < typename T1, typename T2 > .<%M8rcj  
struct result_2 us%RQ8=k  
  { di2=P)3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gUA}%YXe  
} ; |$2N$6\SP  
{2^ @jD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {W<-f?  
这个差事就留给了holder自己。 |81N/]EER  
    XH$|DeAFM  
ZiYzsn  
template < int Order > wlg#c6#q  
class holder; /8\&f %E  
template <> GQq'~Lr5  
class holder < 1 > FSs$ ] d;  
  { MPN=K|*  
public : #/<Y!qV&  
template < typename T > 6 JYOe  
  struct result_1 I>Fh*2  
  { y|{?>3  
  typedef T & result; )%w8>1 }c  
} ; "IJMvTmj  
template < typename T1, typename T2 > y/hvH"f  
  struct result_2 &W// Ox )f  
  { ':)j@O3-  
  typedef T1 & result; ~j#6 goKn  
} ; +N:6wZ7<f  
template < typename T > O \8G~V 5"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jYID44$  
  { 'xoE [0!  
  return (T & )r; }IkEyJsk  
} I} fcFL8  
template < typename T1, typename T2 > ./y[<e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~{Rt4o _W  
  { P Xn>x8z  
  return (T1 & )r1; EiP&Y,vT  
} *1S.9L  
} ; K |} ]<  
edk9Qd9  
template <> ?mfWm{QTt  
class holder < 2 > T xxB0  
  { mW0&uSM D  
public : 4$DliP  
template < typename T > m3Z}eC8LK  
  struct result_1 cW\Y?x   
  { C"Q=(3  
  typedef T & result; q=% C (  
} ; XAxI?y[c  
template < typename T1, typename T2 > mYOdBd  
  struct result_2 9iddanQA  
  { "q>I?UcZ  
  typedef T2 & result; _.*4Y  
} ; r2F  
template < typename T > t,1!`/\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qb&N S4#  
  { \R>5F\ 0  
  return (T & )r; '[yqi1 &  
} IL2Gsj)M  
template < typename T1, typename T2 > ji)4WG/1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z0 IxYEp  
  { +s(IQt  
  return (T2 & )r2; uyRA`<&w  
} G9y12HV  
} ; KkL:p?@n  
r~G]2*3  
:UDn^ (#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s@)"IdSA(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _?]BVw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :_QAjU  
fzFvfMAU  
return l(i, j) = r(i, j); Fx[A8G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) & A9A#It  
q'Pz3/mk  
  return ( int & )i; Bpm5dT;  
  return ( int & )j; Y:"v=EhB  
最后执行i = j; n@07$lY@;  
可见,参数被正确的选择了。 R|)2Dg  
78a-3){  
[N95.aD  
Il^ \3T+  
qv0 DrL,3  
八. 中期总结 w^due P7J  
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: Iz GB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DNW2;i<hsz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [6_Du6\h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }@:QYTBi }  
]Ic?:lKN  
kToVBU$  
16[-3cJ T  
Oa}V>a  
a:-)+sgHw  
九. 简化 ,na=~.0R:  
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。 7dlKdKH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hM36QOdm  
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: $['7vcB^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hLyTUt~\L  
  +-*/&|^等 FV^4   
2. 返回引用。 hSkc9jBF  
  =,各种复合赋值等 vhYMWfbY  
3. 返回固定类型。 aW=By)S!Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U50s!Z t45  
4. 原样返回。 ` Y{>2UFX  
  operator, "^9[OgE:  
5. 返回解引用的类型。 {HIR>])o  
  operator*(单目) @3 -,=x  
6. 返回地址。 uEScAeQXsI  
  operator&(单目) FI1THzW4J  
7. 下表访问返回类型。 >k&8el6h  
  operator[] B=Zl&1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SLJ&{`"7  
  operator<<和operator>> Ue{vg$5||  
/lS+J(I  
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。 6Iv(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wovmy{K  
I #M%%5e  
template < typename Left > \);.0  
struct value_return YH)Opk  
  { hncS_ZA  
template < typename T > G}!7tU  
  struct result_1 k]SAJ~bS|  
  { [F/^J|VMV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eeW' [  
} ; *M> iZO*@  
-ajM5S=d*  
template < typename T1, typename T2 > "t[M'[ `C  
  struct result_2 QP6z?j.  
  { QU^/[75Ea0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *2JH_Cj`  
} ; @gt)P4yE  
} ; "El^38Ho  
v!NB~"LQ  
''#p47$8<d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nE/=:{~Ws  
Dh2:2Rz=#7  
下面我们来剥离functor中的operator() R%)F9P$o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P c5C*{C  
DAORfFG74  
return l(t) op r(t) Z("N *`VP;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DW:\6k  
return op l(t) I69Z'}+qz  
return op l(t1, t2) H_Sv,lwz;c  
return l(t) op 5INw#1~  
return l(t1, t2) op x;~@T9.  
return l(t)[r(t)] {Dy,|}7s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yT7{,Z7t  
`_ZbA#R,  
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: BC1smSlJ  
单目: return f(l(t), r(t)); Ah5o>ZtcO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (dO0`wfM  
双目: return f(l(t)); 'xa EG,P  
return f(l(t1, t2)); '@\[U0?@K  
下面就是f的实现,以operator/为例 m6 xbO  
JnnxXj30,  
struct meta_divide jO*H8 XO  
  { SNSoV3|k-  
template < typename T1, typename T2 > _z.CV<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pI>GusXg  
  { QqBQ[<_  
  return t1 / t2; v{*2F  
} > #9 a&O  
} ; 0%IZ -])  
O(.eHZ=  
这个工作可以让宏来做: qxZf!NX5  
^r7KEeVD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Py+ B 2G|  
template < typename T1, typename T2 > \ q9InO]s&~=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }20tdD ~  
以后可以直接用 q1r-xsjV=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ATmyoN2@>  
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 [kgCB7.V  
(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。。。) JEZ0O&_R  
3(.Y>er%U  
92b}N|u  
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 H{EZ} *{M4  
Cyg(~7]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "tpD ->  
class unary_op : public Rettype XZ8]se"C  
  { jr-9KxE  
    Left l; YuzVh9jTI  
public : :inVwc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y[>`#RhP  
l%yQ{loTh  
template < typename T > n4H'FZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V;~\+@  
      { rO/Sj<0^  
      return FuncType::execute(l(t)); ~= otdJ  
    } 0+e 0<'  
1h)K3cC  
    template < typename T1, typename T2 > Z  6][9o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'S#^ 70kt  
      { UvqnNA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gh^w !tH3  
    } r.=.,R  
} ; c<q~T >0k  
jOK !k  
} R hSt]  
同样还可以申明一个binary_op $8[JL \  
p}X *HJq$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 .(5m\s!  
class binary_op : public Rettype uY3#,  
  { lfR}cx  
    Left l; #TeAw<2U  
Right r; 3 rLc\rK  
public : r& :v(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;^)4u  
Z 2$S'}F  
template < typename T > J10&iCr{r*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const byZj7q5&Q  
      { 'RV wxd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,wyEo>>4)  
    } !D/W6Ic@  
2 B_+5  
    template < typename T1, typename T2 > zYftgH_o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^j1G08W  
      { =~21.p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v~YGef;D  
    } [Qqss8a  
} ; FJW,G20L  
1{qG?1<zZ6  
UHIXy#+o5  
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 G^/8^Zi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fA), ^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `2q]ju  
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。 I.%EYAai  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8N4E~*>C  
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。。。 w3ZO CWJS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A3.pz6iT>  
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) > V >GiSni  
下面是修改过的unary_op _) UnHp_^  
&uf|Le4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4-C'2?  
class unary_op %e+*&Z',  
  { >h(GmR*xM  
Left l; Z07n>|WF-  
  7<X!Xok  
public : 5BM6Pnle  
[ -R[rF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xp fw2;`U'  
bj?=\u  
template < typename T > g5*?2D}dqX  
  struct result_1 x l=i_  
  { s/P+?8'9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]Z*B17//  
} ; *mW2vJ/B  
r<Q0zKW!jN  
template < typename T1, typename T2 > m'uFj !  
  struct result_2 <2O XXQ1  
  { $JiypX^DOP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H,LJ$ py  
} ; oZi{v]4  
s$^2Qp  
template < typename T1, typename T2 > *lQa^F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1L=)93,M  
  { ^szi[Cj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); | S'mF6Y  
} bP4}a!t+n  
6Q]JY,+  
template < typename T > dKa2_|k'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *0<)PJ T  
  { }?sC1]-j&  
  return OpClass::execute(lt(t)); |ZOdfr4uW  
} J_9[ x mM  
D?4bp'0 3  
} ; p+b$jKWQ  
r^ABu_u(`I  
#RHt;SFx  
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 >G As&\4hs  
好啦,现在才真正完美了。 CW]Th-xc  
现在在picker里面就可以这么添加了: (D{J|  
{P )O#  
template < typename Right > h,,B"vPS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x1Z*R+|>2  
  { %N0m$*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eDvh3Y<D  
} 1pjx8*!B  
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 ]9  
FOjX,@x&  
 {@k , e  
jINI<[v[  
&2I8!Ia  
十. bind Ty7)j]b"zl  
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。 U\M9sTqo  
先来分析一下一段例子 ]EG8+K6  
m)Wq*&,o  
+[4y)y`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5hTScnL%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \C4wWh-A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @a,=ApS"  
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。 7zIfsb  
我们来写个简单的。 1qBE|PwBp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >qmNT/  
对于函数对象类的版本: c c/nzB  
y,w_x,m  
template < typename Func > PWkSl  
struct functor_trait ^Y5I OX:  
  { 5u3KL A  
typedef typename Func::result_type result_type; 9<3fH J?vq  
} ; s)KlKh  
对于无参数函数的版本: k4E9=y?  
S(CVkCP  
template < typename Ret > < RtyW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]Tg@wMgI  
  { *xY3F8  
typedef Ret result_type; T8Q_JQ  
} ; y O,Jgn  
对于单参数函数的版本: C[d1n#@r  
lcgG5/82  
template < typename Ret, typename V1 > 'f.k'2T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kk4+>mk  
  { 5(E&jKn&  
typedef Ret result_type; Sw5:T  
} ; A}&YK,$5ED  
对于双参数函数的版本: ck3+A/ !z  
8Op^6rX4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1&<o3)L:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a'. 7)f[g}  
  { }[h]z7e2S  
typedef Ret result_type; nwC*w`4  
} ;  |=![J?  
等等。。。 sLXM$SMBh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +{C)^!zBK  
v~jm<{={g  
template < typename Func > 0C  K  
struct func_return GIn%yB'  
  { u3E =r  
template < typename T > 1i_%1Oip  
  struct result_1 pU'>!<zGr  
  { c2fSpvz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @+Sr~:K  
} ; U^%)BI  
11kyrv  
template < typename T1, typename T2 > _\Z'Yl  
  struct result_2 B3u/ y  
  { `'k2gq&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TW70z]B  
} ; <t*<SdAq>`  
} ; OLm@-I*  
.Dl ?a>I  
'}B"071)<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4[MTEBx  
AI#.+PrC{/  
template < typename Func, typename aPicker > h z{--  
class binder_1 }#%Y eCA?  
  { %7w8M{I R3  
Func fn; U{LS_VI~  
aPicker pk; D!/ 4u0m  
public : (C"q-0?n  
ksuePMIK  
template < typename T > tcsb]/my  
  struct result_1 .=t:Uy  
  { jw {B8<@s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q(^iT~}  
} ; <eS/-W %n6  
%dq%+yw{%m  
template < typename T1, typename T2 > aX6}:"R2C  
  struct result_2 Q^nf D  
  { u a_w5o7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % XZ&(  
} ; 9+s&|XS*  
hfyU}`]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GiEt;8  
<OKc?[  
template < typename T > 6o\uv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nqUnDnP2c  
  { xP&7i'ag  
  return fn(pk(t)); z},\1^[  
} kh2TDxa&  
template < typename T1, typename T2 > nK?S2/o#A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  JJ}DYv  
  { REK):(i7P  
  return fn(pk(t1, t2)); NFx%e  
} 0zSz[;A  
} ; >c<xy>N  
K[OOI~"C  
R#;xBBt8  
一目了然不是么? B>!mD{N  
最后实现bind 5 m-/N ?c  
~S;-sxoO0l  
T@Izf X7  
template < typename Func, typename aPicker > .IdbaH _a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6fo" k+S  
  { . <z7$lz\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p!^K.P1 '  
} M 80Q6K  
0NZ'(qf~9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !ae?EJm"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |/n7(!7$[v  
!8[A;+o3P  
十一. phoenix Aixe?A_x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O)VcW/  
h`N2M,  
for_each(v.begin(), v.end(), *#Ia8^z=p  
( a@W9\b@I  
do_ 3Q=\W<Wu  
[ xp95KxHHo  
  cout << _1 <<   " , " >L4F'#I  
] !s1<)%Jt  
.while_( -- _1), T:{r*zLSN  
cout << var( " \n " ) u$[8Zmgzz  
) dG5jhkPX  
); M`'DD-Q  
_1G/qHf^S  
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: w[gt9]}N  
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 e8xq`:4Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $G"\@YC<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A~a 3bCX+"  
b:Zh|-  
A"b31*_  
template < typename Cond, typename Actor > Q`AlK"G,  
class do_while !fn%Q'S  
  { 7A(4`D J  
Cond cd; Icg-rwa<Z  
Actor act; |LQ%sV  
public : HSG Ln906  
template < typename T > ?|W3RK;  
  struct result_1 BX[ IWP\%  
  { ANw1P{9*  
  typedef int result_type; O5p$ A @  
} ; :+jg311}  
^\O*e)#*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #1'q'f:7 &  
Bj \ x  
template < typename T > :h34mNU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HLPRTta.  
  { U3:|!CC)T  
  do Kj @<$ChZw  
    { dyn)KDS  
  act(t); 8el6z2  
  } gtMR/P:S  
  while (cd(t)); ]`x+wWe  
  return   0 ; Fn`Zw:vp6  
} e Fz$h2*B  
} ; ?B ,<gen  
2H9hN4N  
^ei[1 #  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gw,K*ph}q  
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。 COHBju fmR  
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。 UwS7B~  
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。 N80ogio_Tk  
下面就是产生这个functor的类: '62_q8:  
EL3X8H  
+fboTsp% H  
template < typename Actor > Ir>4-@  
class do_while_actor U'" #jT  
  { Ar >JQ@0  
Actor act; s1cu5eCt  
public : xOShO"4Z   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AeEdqX)  
}gX hN"  
template < typename Cond > 9;{(.K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %p)&mYK{  
} ; =ZURh_{xV  
rM= :{   
Q+Q"JU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [sH3REE1h  
最后,是那个do_ s&V sK#  
jcj8w  
084Us s  
class do_while_invoker H0"'jd  
  { 1HNP@9ga  
public : 3\P*"65  
template < typename Actor > aG;F=e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R$l- 7YSt  
  { Zx{Sxv"  
  return do_while_actor < Actor > (act); dO z|CfUhI  
} L$O\fhO?  
} do_; [8Y7Q5Had  
O6?{@l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z_bVCe{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %.`u2'^  
最后来说说怎么处理break和continue I>nYI|o1  
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。 &'k(v(>n,  
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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