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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VG_xNM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BtrMv6  
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, RiZ)#0  
22/"0=2g  
c_T+T/O  
UPy 4ST  
  class filler EXsVZg"#  
  { 'cqY-64CJZ  
public : SLz;5%CPV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &2nICAN[  
} ; L[^.pO  
y@(EGfI  
7+;.Q  
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: M8R/a[ -A  
i&q_h>ZT g  
8g {;o 7  
'p[*2J"K4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z.|[g$F  
OF0v0Y/a  
jx}7/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &b'{3o_KN  
ZnBGNr  
%~:@}C%A  
9iV9q]($0  
二. 战前分析 |kY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ibn\&}1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ; xL8W  
oB(9{6@N  
#O{cplh,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w"O{@2B3:H  
  /* --------------------------------------------- */ ^{YK'60  
vector < int *> vp( 10 ); {v"Y!/ [z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jn%Etz-  
/* --------------------------------------------- */ e8M0Lz#}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DVt^O [  
/* --------------------------------------------- */ #qARcxbK|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _>bk'V7  
  /* --------------------------------------------- */ TK0WfWch  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7m%[$X`  
/* --------------------------------------------- */ BMtk/r/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); shEAr*u  
N85ZbmU~  
FNs$k=* 8  
 @{Dfro  
看了之后,我们可以思考一些问题: FOhq&\nkU  
1._1, _2是什么? qDcoccEf  
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。 $b[Ha{9(v  
2._1 = 1是在做什么? 8|nc( $}~  
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。 x`Wb9[u8  
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。 &Ez+4.srkh  
Q!r&vQ/g  
^Rtxef  
三. 动工 IBUFXzl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X3] [C  
s@E) =;!  
nvA7eTO6C  
$wyPGok  
template < typename T > q VavP6I  
class assignment "YAnGGx)LZ  
  { ^M\X/uq$E  
T value; \}\# fg  
public : #xfav19{.  
assignment( const T & v) : value(v) {} EnmMFxu<  
template < typename T2 > qDqy9u:g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #guK&?Fye  
} ; G.$KP  
fQ1Dp  
a|(|!=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5A^8?,F@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $inKI  
j\NCoos  
z "z  
Mf !S'\  
  class holder  vY"I  
  { o2;Eti  
public : i'10qWz  
template < typename T > %&0/ Ypp=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~Ye nH  
  { TRJTJM_k  
  return assignment < T > (t); ]+b?J0|P<  
} n/`!G?kvI  
} ; .Yvy37n((  
lANi$ :aE  
,tDLpnB@;  
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: pMY7{z  
[XH,~JZJj  
  static holder _1; aHb&+/HZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IwOL1\'T4  
S(^YTb7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &kn?=NW  
而不用手动写一个函数对象。 BS?i!Bm7  
72/ bC  
-8vGvI>  
'T(Q  
四. 问题分析 |onLJY7)  
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。 {NcJL< ;tS  
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。 VbTX;?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |`pBI0Sjo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Dm$SW<!l|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4.Fh4Y:$'  
um%s9  
五. 问题1:一致性 mY[*Cj3WJ  
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?| atW^^4 :  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t~)4f.F:  
df {\O* 6  
struct holder Ujqnl>l  
  {  @' %XdH  
  // i[MBO`FF  
  template < typename T > y~Yv^'Epf  
T &   operator ()( const T & r) const SL`; `//  
  { }_-tJ.  
  return (T & )r;  !VXy67  
} +Z-{6C  
} ; X-Ev>3H  
:fnJp9c  
这样的话assignment也必须相应改动: .JTRFk{W  
}D`ZWTjDay  
template < typename Left, typename Right > Ui-Y `  
class assignment 4=`1C-v?q  
  { t=My=pG  
Left l; V|F/ynJfA  
Right r; s&+`>  
public : q(WGvl^r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Lsai8 B  
template < typename T2 > |eg8F$WU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xi4b;U j  
} ; G$)tp^%]  
PW iuM=E  
同时,holder的operator=也需要改动: .:4*HB  
Nq^o8q_  
template < typename T >  Hyenn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,Z :2ba  
  { eD3\>Y.z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mkPqxzxbrL  
} MiKq|  
M= |is*t  
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。 ]Nw ]po+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m5a'Vs  
O/$41mK+!  
return l(rhs) = r;  >|gXE>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8r:T&)v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wDSwcNS  
v-^<,|vm2f  
template < typename Tp > GMkni'pV  
class constant_t ?R4u>AHS@  
  { lqgR4  !  
  const Tp t; N)a5~<fBG  
public : ;CoD5F!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T00sYoK  
template < typename T > \TnK<83  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {X<_Y<  
  { ;Jb% 2?+=!  
  return t; PMX'vA`  
} 2P${5WT  
} ; ;j[gE  
ux*G*QZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *b!.9pK  
下面就可以修改holder的operator=了 3u 7A(  
j|qdf3^f  
template < typename T > ?' mP`9I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W5()A,R  
  { EP<{3f y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?B)e8i<[f  
} %&lwp  
QNv5CQ&  
同时也要修改assignment的operator() 53.jx38xS  
T-lP=KF=  
template < typename T2 > Uq x@9z(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j~=<O<P  
现在代码看起来就很一致了。 sFvYCRw /  
n=0^8QQ  
六. 问题2:链式操作 u-bgk(u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,%zE>^~  
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。 {w,<igh  
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。 7|bBC+;(  
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。 F9(jx#J~t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4x=sJ%E  
^ 5>W`vwp  
template < typename T > qI tbY%  
struct result_1 7Up-a^k^`  
  { :uqEGnEut  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !Htl e %  
} ; Jy[rA<x$  
P1]F0fR  
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: .:B0(4Mj  
a3z_o)"   
template < typename T > >MhZ(&iD  
struct   ref q1 BpE8  
  { (JE&1 @  
typedef T & reference; usu{1&g  
} ; q[Ey!h)xq  
template < typename T > h Y *^rY'  
struct   ref < T &> 6Bd:R}yZP7  
  { 0C"2?etMx  
typedef T & reference; 1Mx2%  
} ; . S;o#Zw*R  
*_Ih@f H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7 4(bo \  
V' i@N  
template < typename T > <h<_''+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !+YSc&R_fW  
  { 1gvh6eE F  
  return l(t) = r(t); hh.`Yu L  
} AT2D+Hi=E  
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。 31%3&B:Ts  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l Dwq[ I]w  
9\E];~"iP  
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 *$JS}Pax  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q&PEO%/D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ;Yg/y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p^p1{%=  
最后的布局是: hu}uc&N)iE  
                Add &t'P>6)  
              /   \ @00&J~D  
            Divide   5 )U0I|dx  
            /   \ 5l(@p7_+  
          _1     3 7E?60^Tve  
似乎一切都解决了?不。 goD#2lg  
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。 o?3C-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。 :Fh_Ya0  
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: DIhV;[\  
QYAt)Ik9q  
template < typename Right > )IIWXN2A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gy#G;9p  
Right & rt) const _?bF;R  
  { $z5C+K@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KEq48+j  
} D6\k}4n-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Tv% Z|%*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Np.<&`p!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =~dXP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 q^QLNKOH"  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (8~Hr?1B  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3#F"UG2,_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y>r^ MQ  
N~(?g7  
template < class Action > /de~+I5AB~  
class picker : public Action 8p/&_<mnW  
  { hsI9{j]f  
public : 8lCo\T5"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vv`53 Pbw)  
  // all the operator overloaded ;jlI>;C;V  
} ; q _:7uQ  
/q"8sj/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )G#O#Yy  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: COH>B1W@  
Ik=bgEF  
template < typename Right > ag!q:6&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rC,ZRFF  
  { Z[\nyj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ),-MrL8c%  
} _M- PF$  
i*+N[#yp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XNl!?*l5?l  
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。 i[vOpg]J  
Dd)L~`k{)  
template < typename T >   struct picker_maker o4aFgal1  
  { _o>?\:A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T{F 'Y%  
} ; T@r%~z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QKt{XB6Y  
  { $n::w c  
typedef picker < T > result; &>}f\ch/  
} ; zogl2e+  
9 tCF m.m  
下面总的结构就有了: b X/%Q^Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -}H EV#ev  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =~k#<q1^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5F1P|t#  
至此链式操作完美实现。 zZPXI&,  
4zqO!nk  
u#$sO;8s  
七. 问题3 "z{ rC}  
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。 KU.F4I8}q  
w?R#ly  
template < typename T1, typename T2 > R^JtWjJR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QY1|:(  
  { "^VPe[lA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (;++a9GK  
} ^'hh?mL  
*1U"uJno  
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: D<bH RtP  
l9{.~]V  
template < typename T1, typename T2 > G"*ch$:  
struct result_2 YH0utc  
  { Ve[&_(fP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6>Is-/hsy  
} ; } FC(Z-g  
'L veCi_  
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? :g)`V4%  
这个差事就留给了holder自己。 hx;0h&L  
    wD $sKd  
%9T|"\  
template < int Order > vu_ u\2d  
class holder; IoHYY:[-  
template <> -W1Apd%>  
class holder < 1 > ()(/9t  
  { b./MVz  
public : #]s&[O43  
template < typename T > cGv`%  
  struct result_1 EN@<z;  
  { e>b|13X  
  typedef T & result; .^[{~#Pc*  
} ; C\1x3  
template < typename T1, typename T2 > XWf1c ~J  
  struct result_2 9Cq"Szs  
  { W JG8E7  
  typedef T1 & result; %OT?2-d  
} ; :qK^71gz  
template < typename T > `"eIzLc%o6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `it  
  { [xl+/F7  
  return (T & )r; RJ$x{$r[  
} U^9#uK6GM  
template < typename T1, typename T2 > 3TNj*jo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xn2f!\%p  
  { l1" *  
  return (T1 & )r1; y- @{  
} m+pFU?<|  
} ; |j!U/n.%w  
$6*6%T5}  
template <> x^6b$>1  
class holder < 2 > hixG/%aO  
  { je5GZFQw  
public : :<R"Kk@  
template < typename T > ]+@I] \S4  
  struct result_1 #;s5=aH  
  { rLI );!^-  
  typedef T & result; pXoT@[}  
} ; n_P2l<F~/x  
template < typename T1, typename T2 > I_iXu;UX  
  struct result_2 xC-&<s  
  { _{y4N0  
  typedef T2 & result; e<HHgC#J  
} ; o@DlK`  
template < typename T > >1NE6T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1p COLC%1  
  {  [?moS!  
  return (T & )r; 1YvE/<6  
} L(_bf/ @3  
template < typename T1, typename T2 > ac#I $V-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VK^m]??s_  
  { ?m:,hI  
  return (T2 & )r2; 75*q^ui  
} G q2@37U  
} ; i'uSu8$'*  
vALH!Kh  
L31#v$;4  
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> >。 ]5:0.$5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8\$ u/(DX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m 9.BU2.  
L IRdWGQ4  
return l(i, j) = r(i, j); Vae=Yg=fw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iJ!p9E*(  
wdQ%L4l  
  return ( int & )i; 9<-7AN}Z  
  return ( int & )j; ExZ|_7^<  
最后执行i = j; +`'>   
可见,参数被正确的选择了。 >4]y)df5  
[^ eQGv[S  
T6I$7F  
raB', Vp  
SuFGIb7E  
八. 中期总结 ,!oR"b!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o$KW*aDp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y}GFtRNG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BFn4H%1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b!c2j   
I9O%/^5^[w  
T1g3`7C3  
J6RzN'j  
,^uQw/  
3&KRG}5  
九. 简化 wlw`%z-B2  
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。 yp"h$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _j}jh[M  
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: 7'idjcR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %>!$ eCX  
  +-*/&|^等 R 9b0D>Lxt  
2. 返回引用。 ^H~g7&f9?N  
  =,各种复合赋值等 gfly?)VnF  
3. 返回固定类型。 ] Wx?k7T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ytyB:# J  
4. 原样返回。 9 y{R_  
  operator, DW0N}>Gp*  
5. 返回解引用的类型。 L(t!C~3  
  operator*(单目) NM0s*s42  
6. 返回地址。 Fu[<zA^  
  operator&(单目) 5LJ0V  
7. 下表访问返回类型。 qcGsx2  
  operator[] -DL"Yw}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dd:vQOF;  
  operator<<和operator>> ZXC_kmBN/  
/<T3^/ '  
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。 s&F& *5W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ';KWHk8C  
84A:Rd'k3)  
template < typename Left > 't3&,:Y  
struct value_return I T?~`vi  
  { );=0cnr3  
template < typename T > s |!lw  
  struct result_1 1Ms_2  
  { 8M8Odz\3 q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X|dlVNL8p  
} ; kV@?Oj.&I,  
eNu]K,rT  
template < typename T1, typename T2 > c)4L3W-x=  
  struct result_2 PM`iqn)@  
  { ;C,t`(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JiFB<Q\  
} ; tX~ *.W:  
} ; <7_s'UAL!  
?ZP@H _w6}  
tui5?\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Hd57Iw  
L'u*WHj|v  
下面我们来剥离functor中的operator() <HH\VG\H6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: : 22)` ;0  
B ,U|V  
return l(t) op r(t) Y T'olk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P71] Z  
return op l(t) _f"KB=A_x  
return op l(t1, t2) rVZlv3  
return l(t) op tP4z#0r2  
return l(t1, t2) op z>z9xG'  
return l(t)[r(t)] :pvB}RYD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =d#(n M*  
{JQCfs  
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: D-LQQ{!D5  
单目: return f(l(t), r(t)); ag6[Nk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H @5dj}  
双目: return f(l(t)); vOo-jUKs  
return f(l(t1, t2)); m,V"S(A  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q%x-BZb~  
`PZcL2~E  
struct meta_divide "xAIK  
  { m2[]`Ir^@  
template < typename T1, typename T2 > aRy" _dZ2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ko ~D;M:  
  { Egmp8:nZl@  
  return t1 / t2; ^J'O8G$  
} %#TAz7  
} ; T'!p{Fbg;  
7ygz52  
这个工作可以让宏来做: ^~^=$fz  
h?p!uQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {LBL8sG  
template < typename T1, typename T2 > \ mC} b>\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wizLA0W  
以后可以直接用 eI98J"h%?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @*BVS'\  
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 z||FmL{  
(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。。。) ||Vx:(d7D&  
Qt>Bvu Q  
$kccM& B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `#4q7v~>oe  
VUC_|=?dL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /sr. MT  
class unary_op : public Rettype yVWt%o/  
  { cCs@[D#O1  
    Left l; ~d-Q3n?zR  
public : + cZC$lo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kgd dq  
JqV}$E"M2  
template < typename T > SB,#y>Zv?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ce:wF#Qs  
      { >Se-5QtLcf  
      return FuncType::execute(l(t)); Kx02 2rgDU  
    } /0b7"Kr  
N ;Cs? C  
    template < typename T1, typename T2 > +/ ?oyC+Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qtuT%?wT@Z  
      { kRV]`'u,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dF7`V J2  
    } W&HxMi  
} ; (_AU)  
z9w]{Zd_,d  
NIHcX6Nw  
同样还可以申明一个binary_op U/ax`_  
pnUL+UYeM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wLxuSs|  
class binary_op : public Rettype .Hg{$SAC(w  
  { g){gF(   
    Left l; 4U3 `g  
Right r; <5zr|BTF]F  
public : Zt}b}Bz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -$I$zo  
EAHdt=8W{  
template < typename T > OZ/"W)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 %+epzy  
      { G 2uM6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z/q'^PB p  
    } yji>vJHu  
=3PZGdWD  
    template < typename T1, typename T2 > lo-VfKvy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'sTc=*p/  
      { ,{_56j^d,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -`$J& YU  
    } &yI>A1  
} ; *VaQ\]:d  
+_jM$?:F}  
3Xy~ap>Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 r@PVSH/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?;A\>sP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GC|V>| tz#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 iFZ.a.NDc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ym6v4k!@O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _ Td#C1g3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NTSIClm}U  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) qcge#S>  
下面是修改过的unary_op >8&fFq  
nELY(z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BU|)lU5)z  
class unary_op PP]7_h^ 2  
  { C3~O6<,Jh  
Left l; &UO/p/a  
  b5? kgY  
public : V9cj  
_|{Z850AS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5g.K yj|  
9P*f  
template < typename T > wUL 5"\  
  struct result_1 3GrIHiC r  
  { (B%[NC 6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {XV 'C @B  
} ; !_oR/)  
(M{>9rk8  
template < typename T1, typename T2 > . BX*C  
  struct result_2 TaF;P GjVw  
  { &8I*N6p:%/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _C19eW'  
} ; T7o7t5*  
q s:TR  
template < typename T1, typename T2 > NC iB n>=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  SiJ{  
  { 6PC?*^v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wOLV?Vk  
} "U$](k.<VA  
%*RZxR):  
template < typename T > o_5[}d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n/e,jw  
  { #o,FVYYj  
  return OpClass::execute(lt(t)); cucT |y  
} PDLps[a  
jv6>7@<G  
} ; 1=e(g#Ajn\  
lXEn m-_  
;P$ _:-C  
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 qn'TIE.  
好啦,现在才真正完美了。  Sr_hD5!  
现在在picker里面就可以这么添加了: F{_,IQ]U  
~Q5]?ZNX  
template < typename Right > [)il_3t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {s8g;yU5  
  { JIqg[Mao  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @Kw&XKe`  
}  4,?beA  
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。 @ZrNV*&<  
)*Wz5x  
tu/4  
j?g#8L;W\w  
QL2 `X2  
十. bind HrMbp  
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。 EQX<<x"  
先来分析一下一段例子 "-j96 KD  
x(p/9$.#  
m\E=I5*/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `cIeqp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E,cQ9}/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o 9(x\g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  j8]M}Q$  
我们来写个简单的。 P>$+XrTE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Om_ "X6  
对于函数对象类的版本: "KSdC8MS  
U??OiKVZ+  
template < typename Func > C5jt(!pi  
struct functor_trait A PrrUo  
  { M 9NT%7Il  
typedef typename Func::result_type result_type; .F[5{XV  
} ; d/awQXKe7  
对于无参数函数的版本: P0U&+^W"9  
4ElS_u^cP7  
template < typename Ret > M(uJ'Ud/!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 73_-7'^mQ  
  { ;e9&WEG_\  
typedef Ret result_type; +_QcLuV,  
} ; XQmg^x[,A  
对于单参数函数的版本: P"Z1K5>2L  
g@pK9R%wH<  
template < typename Ret, typename V1 > J HV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q'?VLv |@  
  { !89hO4 0r  
typedef Ret result_type; gvL*]U7  
} ; S,f#g?V  
对于双参数函数的版本: woF {O)~X  
JXR]G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1/6}E]-F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DF-.|-^9I  
  { sP~xe(  
typedef Ret result_type; /CbiYm  
} ; _a_T`fE&de  
等等。。。 NLUO{'uUW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t**d{P+  
*i!t&s  
template < typename Func > 1u(n[<WtT_  
struct func_return {Z Ld_VGW  
  { IGab~`c-[  
template < typename T > DJqJ6z:'  
  struct result_1 I :bT"N  
  { }]<|`FNc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jM-5aj[K  
} ; {A5$8)nl|  
1N5lI97j  
template < typename T1, typename T2 > -.L )\  
  struct result_2 U!E}(9 tb  
  { 2Uu!_n}tNF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KuL+~  
} ; "|R75m,Id  
} ; OI3j!L2f  
OKk" S_`  
zZey  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d#W^S[[  
Lf%}\0:  
template < typename Func, typename aPicker > ,4B8?0sH|  
class binder_1 }r;=<mc,O  
  { %c%`< y<~L  
Func fn; ZCMH?>  
aPicker pk; 8 @RJ>  
public : LvZ',u}  
$@L2zl1  
template < typename T > WMWUP ZsGS  
  struct result_1 :h!'\9   
  { NW*#./WdF8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qG9j}[d'  
} ; $D D esy3  
/s+S\ djk  
template < typename T1, typename T2 > -"^xg"  
  struct result_2 rhly.f7N=A  
  { ;E>#qYC6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LB9W.cA   
} ; T21?~jS  
`0MQL@B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !| - U,  
zJ:%iL@  
template < typename T > A>HCX 4i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wM3m'# xJ  
  { -lAY*2Jg  
  return fn(pk(t)); hTcU %Nc  
} 7r.~L  
template < typename T1, typename T2 > t~44ub6GN`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /-WmOn*  
  { 4gUx#_AaG  
  return fn(pk(t1, t2)); "/2kf)l{4  
} 2iO{*cB  
} ; kg,\l9AM  
K8_\U0 K  
<s$T7Zk  
一目了然不是么? FN (O  
最后实现bind :2')`xT  
zE?dQD^OD  
2v#gCou  
template < typename Func, typename aPicker > q:iu hI$~G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UnEgsf N  
  { !41"`D!1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p{ ``a=  
} bD|VT  
Pf?15POg&B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4?[1JN>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 joZd  
8pp;" "b  
十一. phoenix S 2W@;XvV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^\Q%VTM  
ZvO1=* J,  
for_each(v.begin(), v.end(), ~`B]G  
( W/CZ/Mc  
do_ ta PqRsvu  
[ vb`aV<MhH  
  cout << _1 <<   " , " Q~P|=*  
] GhjqStjS&l  
.while_( -- _1), {K?e6-N(z  
cout << var( " \n " ) >J)4e~9EJ2  
) 'iDkAmvD  
); jpTk@  
oL<5hN*D  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _#{qDG=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor XdOntP*a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G|"m-.9F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UISsiiG(  
.3cD.']%  
% I2JS  
template < typename Cond, typename Actor > gFfKK`)}D'  
class do_while \ Z5160  
  { O'3/21)|y  
Cond cd; P97i<pB Y_  
Actor act; gkKNOus  
public : BW`;QF<  
template < typename T > U)Tl<l<  
  struct result_1 { 9\/aXPS  
  { 2t45/:,  
  typedef int result_type; ^uVPN1}b^@  
} ; b.kV>K"X3  
lIO#)>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5j9%W18  
o=xMaA  
template < typename T > 0<fQjXn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nQa:t. rC  
  { YQD/vc~8G  
  do ~@[<y1g?nG  
    { @l5GBsLK  
  act(t); 9jNh%raG|  
  } R|wS*xd,  
  while (cd(t)); JLjs`oq h  
  return   0 ; }_@p`>|)rB  
} -9o7a_Z  
} ; +RkXe;q  
K,*-Y)v2W  
-7%dgY(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R|Uu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kX:1=+{xg  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 W`TSR?4~t?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `gJ$fTi&  
下面就是产生这个functor的类: T, PN6d  
<p2\;\?4z  
l7IF9b$c  
template < typename Actor > 2pP"dX  
class do_while_actor k5+ Fxf  
  { t'.:"H8BI  
Actor act; }9;mtMR$  
public : b' ~WS4xlD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U9awN&1([  
eYUq0~3  
template < typename Cond > l k /Ke  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |_ U!i  
} ; q]SH'Wd  
Z$6B}cz<  
];N/KHeZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N3oa!PE  
最后,是那个do_ av:%wJUl,$  
ld 1[Usaq  
<JvYCWX`  
class do_while_invoker cjd-B:l  
  { S?VKzVDB.S  
public : ocp  
template < typename Actor > 78?cCj{e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -mLu!32I<  
  { Wvl'O'R  
  return do_while_actor < Actor > (act); B[+b%a3  
} u^WZsW  
} do_; %|j`;gYV  
MfKru,LSh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P:1eWP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6KPjZC<  
最后来说说怎么处理break和continue TB84}  
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。 QA)W(1  
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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