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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !7A"vTs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,|e}Y [  
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, (\Rwf}gyR  
P_,v5Qx"-  
[MV`pF)x  
e%PC e9  
  class filler mDb-=[W5  
  { _ oQtk^fp  
public : [GtcaX{Zz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +\+Uz!YS  
} ; 7MKD_`g  
<'r0r/0g?  
Iv'RLM  
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: +:Lk^Ny  
NzjMk4t  
lr9=OlH  
9k+N3vA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5."5IjZu  
{F;,7Kn+l  
' oBo|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l'|E,N>X  
\BN|?r$a  
^ H'hD  
J9g|#1G  
二. 战前分析 /yLzDCKn  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 aXRv}WO$>k  
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 +n@f'a">  
/)sDnJ1r  
* eA{[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gh2#-~|cB  
  /* --------------------------------------------- */ %GM>u2baw  
vector < int *> vp( 10 ); ^$e0t;W=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /m97CC#+  
/* --------------------------------------------- */ `-~`<#E[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }16&1@8  
/* --------------------------------------------- */ *y)4D[ z-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4BHtR017r  
  /* --------------------------------------------- */ lo"j )Zt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L30>| g  
/* --------------------------------------------- */ 2>\b:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pNP_f:A|  
N2ni3M5v  
%,33gZzf  
BqQ] x'AF  
看了之后,我们可以思考一些问题: ||R0U@F,  
1._1, _2是什么? /rqqC(1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3 t/ R2M  
2._1 = 1是在做什么? 6hp{,8|D"m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I|H,)!Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5i|s>pD4z1  
):/,w!1  
XFtOmY  
三. 动工 OWqrD@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -UJ?L  
Sbp  
aD+0\I[x  
k69kv9v@J  
template < typename T > ~D*b3K 8X  
class assignment /j11,O?72  
  { I"B8_  
T value; g8KY`MBnC&  
public : ,g%o  
assignment( const T & v) : value(v) {} * nLIXnm  
template < typename T2 > <}&7 a s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y7>iz6N  
} ; Sc$gnUYD{  
nHnk#SAA u  
9t#P~>:jY}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t @;WgIp(&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g`kY]lu  
ZOp^`c9~  
mU50pM~/i  
]+mjOks~  
  class holder r)Or\HL  
  { WPtMds4  
public : J`W-]3S#  
template < typename T > 8}bZ [  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  -H`\? R  
  { +)zDA:2Wa"  
  return assignment < T > (t); I|Z/`9T  
} |P>|D+I0  
} ; #$FY+`  
n"iNKR>nW  
CldDr<k3  
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: Mxo6fn6-46  
N ,+(>?yE  
  static holder _1; * flWL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r?\|f:M3  
B=r0?%DX"1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TiQ^}5~M  
而不用手动写一个函数对象。 lw s(/a*c  
{$0&R$v3  
sllzno2bU  
]dq5hkjpU  
四. 问题分析 =rEA:Q`~w  
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。 @^'$r&M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `YU=~xQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2yvVeo&3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #\LZ;&T'N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "NKf0F  
U~wjR"='  
五. 问题1:一致性 x )3~il5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j AQU~Ol_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C-Ig_Nc  
7u::5W-q  
struct holder eHUg-\dy  
  { G,=F<TnI'  
  // Hng!'  
  template < typename T > 7D   
T &   operator ()( const T & r) const U-eI\Lu  
  { 3?@?-q2g  
  return (T & )r; 0Qp[\ia  
} |0kXCq  
} ; Z["BgEJ  
Pr`s0J%m  
这样的话assignment也必须相应改动: p-,Iio+  
S.W^7Ap  
template < typename Left, typename Right > mL$f[  
class assignment v77fQ0w3  
  { S7CV w,2  
Left l; ' l|R5   
Right r; +bUW!$G  
public : -TTs.O8P|<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x#mtS-sw2Q  
template < typename T2 > r1;e 0\?`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yy hny[fa9  
} ; 0cFn{q'u  
ETO$9}x[  
同时,holder的operator=也需要改动: @(>XOj?+  
5,R`@&K3D  
template < typename T > NF mc>0-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p,;mYms  
  { \_ 9rr6^ "  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f?^S bp  
} =m9i)Q  
#uKWuGz]  
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。 H2U:@.o2&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M&f#wQ  
RLHYw@-j@  
return l(rhs) = r; =!CU $g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 W$'0Dc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8+>\3j  
5ITq?%{M  
template < typename Tp > ^)0 9OV+hF  
class constant_t 5kn+ >{jh`  
  { + xp*]a  
  const Tp t; _B[WY  
public : .,M;huRg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `%=<R-/#7S  
template < typename T > iP#=:HZu;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J {tVa(.  
  { W#{la`#Bu  
  return t; h/K@IA d  
} +c) TDH  
} ; #9:2s$O[x  
5g>wV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c`jDW S  
下面就可以修改holder的operator=了 % O%xpSYr  
YB5dnS"n  
template < typename T > Ri @`a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J633uH}}  
  { NR3`M?Hjf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =9$mbn r  
} 'zxoRc-b@N  
9Ejyg*  
同时也要修改assignment的operator() ]Ik%#l.G_  
R=M!e<'  
template < typename T2 > / M@ PO"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :YNp8!?T?  
现在代码看起来就很一致了。 L/i(KF{  
LT_iS^&1  
六. 问题2:链式操作 -DCa   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n8u*JeN  
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。 !ni>\lZ  
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。 ]JMl|e  
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。 _a5(s2wq+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 10O$'`  
aWGon]2p  
template < typename T > BJ5}GX!  
struct result_1 eW50s`bKY  
  { W&C-/O,m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *7RvHHf  
} ; x8"#!Pw:`"  
N wtg%;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `@XehSQ  
c!wtf,F  
template < typename T > cj g.lzY H  
struct   ref Fm3t'^SqF  
  { !9 f4R/ ?  
typedef T & reference; c-8!#~M(  
} ; 8\Hr5FqB(  
template < typename T > wC` R>)  
struct   ref < T &> 1mH\k5xu  
  { 2"&)W dm  
typedef T & reference; zOB=aG?/  
} ; A'-_TFwW  
Ik~1:D]f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Fn+ ?u  
op@i GC+  
template < typename T > &leK}je [  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,}J_:\j  
  { 50n}my'2h  
  return l(t) = r(t); z-,VnhLx  
} a$JLc 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。 \ZH&LPAY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qZ X/@Yxz  
DC:)Ysuj  
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 =SBBvnPLI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yPgmg@G@/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o2uj =Gnx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z$[C#5+2  
最后的布局是: >oJkJ$|wU  
                Add LFu%v7L`  
              /   \ `ifiL   
            Divide   5 zoZH[a`H  
            /   \ FWY2s(5p  
          _1     3 X_ ?97iXjx  
似乎一切都解决了?不。 c/aup  
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。 '{[),*nCn  
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。 2Z/K(J"&J  
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: MGt]'}  
JTW)*q9a  
template < typename Right > Q6'nSBi:A_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L*JPe"N -e  
Right & rt) const ;>"nn VW  
  { P Sx304  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g/Wh,f3  
} c`G&KCw)d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '2nqHX D  
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。 e3m*i}K}  
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。 N1x@-/xa|  
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。 d,cN(  
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。 m,_d^  
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? Q0cRH"!:  
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: lE5v-z? &|  
ycr"Y|  
template < class Action > XL5Es:"+?S  
class picker : public Action 0 f/.>1M=  
  { %2l7Hmp4H  
public : @pza>^wk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JPx7EEkZR4  
  // all the operator overloaded v:|( 8Y  
} ; ${hz e<g  
p{Sh F.  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?mYYt]R  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -?a<qa?$  
GWP dv  
template < typename Right > p>*i$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P?ep]  
  { Re= WfG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q4 k@l  
} e@]Wh)  
pa<qZZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #kmh:P  
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。 _GoVx=t   
KL?)akk  
template < typename T >   struct picker_maker Pz"`MB<'Ik  
  { }5 9U}@xC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A( d5G^  
} ; ktH8as^54!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z2yJ#  
  { M>H=z#C>/A  
typedef picker < T > result; my.`k'  
} ; [_6&N.  
'mMjjG9  
下面总的结构就有了: #D%ygh=  
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。 *cv}*D  
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。 !1sU>Xb4J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .ln8|;%  
至此链式操作完美实现。 5#JJ?  
;/8{N0  
O8u3y  
七. 问题3  0E/:|k  
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。 _|{aC1Y!V  
!?FK We  
template < typename T1, typename T2 > e [0w5)X   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ff4*IOZ}(  
  { j tA*pL'/V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q(@IK&v  
} D!LX?_cD1i  
wz /GB8P  
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: P=8>c'Q  
=(, ^du'  
template < typename T1, typename T2 > N2,D:m\  
struct result_2 ; y.E!  
  { \gO,hST   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TH1B#Y#<J  
} ; }nx=e#[g%2  
I$q>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *~VxC{  
这个差事就留给了holder自己。 o'V%EQ  
    Q9?t[ir  
8Jr?ZDf`  
template < int Order > 8<#U9]  
class holder; )NW6?Pu"  
template <> 4sF v?W  
class holder < 1 > ":W%,`@$  
  { GH4iuPh]  
public : L/r@ S'  
template < typename T > IMLsQit*  
  struct result_1 `$R A< 3  
  { rAqxTdF  
  typedef T & result; {I1~-8  
} ; ]]iPEm"@  
template < typename T1, typename T2 > L2z2}U=<  
  struct result_2 -V<t-}h.  
  { "4xfrlOc  
  typedef T1 & result; g:)DNy  
} ; w7kJg'X/6  
template < typename T > U8QX46Br  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CnF |LTi  
  { iU2KEqCm  
  return (T & )r; LLAa1Wq  
} uQ Co6"e  
template < typename T1, typename T2 > WMuD}s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mtm OUI&'  
  { j|_E$L A\  
  return (T1 & )r1; l}g;'9ZB  
} (k"_># %  
} ; )LHj+B  
m~l F`?  
template <> ,TC;{ $O5  
class holder < 2 > x8#ODuH  
  { SAv<&  
public : `k{& /]  
template < typename T > \c`oy=qY0  
  struct result_1 Es5p}uh.[Y  
  { |QZ 58)>  
  typedef T & result; ' P"g\;Ij  
} ; [IBQvL  
template < typename T1, typename T2 > N=1JhjVk"  
  struct result_2 5i So8*9}  
  { (Ye>Cp+]  
  typedef T2 & result; O9h+Q\0\W  
} ; gPC@Yy  
template < typename T > W0`Gc {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H:{7X1bV  
  { Xh+ia#K  
  return (T & )r; B5am1y{P#  
} .V'V:;BE%  
template < typename T1, typename T2 > wo^Sy41bF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <eN R8(P  
  { /\d$/~BFi  
  return (T2 & )r2; in%;Eqk  
} PH4%R]{8{  
} ; S[:xqzyDg  
irBDGT~  
g^>#^rLU  
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> >。 v Y|!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V_^@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~[PKcEX  
m>&HuHf  
return l(i, j) = r(i, j); ~4,I7c7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ><?BqRm+  
|BU+:+  
  return ( int & )i; K`:=]Z8  
  return ( int & )j; f6=w3RS  
最后执行i = j; D$e B ,~  
可见,参数被正确的选择了。 jdqj=Yc  
o@E/r.uK  
-7-['fX  
) |#%Czd4  
p#d+>7  
八. 中期总结 xBnbF[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Zf*r2t1&P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZFh+x@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %i{;r35M;9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r8MZvm2  
@]CF&: P A  
jk~:\8M(A  
!mfJpJ  
dx_6X!=.J  
Bo_ym36N  
九. 简化 j0-McLc  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {OMg d3%14  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FcbM7/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ph:3|d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oUDVy_k  
  +-*/&|^等 |VH!)vD  
2. 返回引用。 !|wzf+V  
  =,各种复合赋值等 Xo5$X7m  
3. 返回固定类型。 |?m` xO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tV;% J4E'  
4. 原样返回。 WPuz]Ty  
  operator, wNCCH55Pt  
5. 返回解引用的类型。 /ci]}`'ws  
  operator*(单目) ,%"xH4d  
6. 返回地址。 h+UnZfm  
  operator&(单目) ,8Iv9M}2  
7. 下表访问返回类型。 m 40m<@  
  operator[] 6)RbPPeE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >O9 sk  
  operator<<和operator>> &rq{v!=7  
i\}:hU-U  
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。 iAO5"(>}?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MEZ{j%-a  
KJhN J  
template < typename Left > XH4d<?qu  
struct value_return |  FM }  
  { !-]C;9 Zd  
template < typename T > =J'P.  
  struct result_1 Qu*1g(el!o  
  { _cI_#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FY0%XW  
} ; $r.U  
[2Mbk~  
template < typename T1, typename T2 > 1hQN8!:<  
  struct result_2 oW}!vf3z  
  { T`YwJ6N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]Tp U"JD  
} ; f|3q^wjs  
} ; N_wp{4 0/  
ks(SjEF  
Ws[D{dS/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a=}*mF[ug  
wGKo.lt   
下面我们来剥离functor中的operator() +=@^i'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '"YYj$> '  
7v~j=Z>  
return l(t) op r(t) 'VnwG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x!7yU_ls`  
return op l(t) Nud,\mXrY[  
return op l(t1, t2) mO rWJ~=  
return l(t) op G$WOzY(  
return l(t1, t2) op ?r_kyuU  
return l(t)[r(t)] fZryG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D#rrW?-z  
7ET jn)%bs  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ! >.vh]8g  
单目: return f(l(t), r(t)); rj] E@W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zc5 :]]  
双目: return f(l(t)); 9M$/=>^ Z  
return f(l(t1, t2)); @s* ,xHE  
下面就是f的实现,以operator/为例 3}Xc71|v  
c$M%G)P  
struct meta_divide /Bv#) -5  
  { y.a]r7  
template < typename T1, typename T2 > 5N/Lk>p1u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |Ur"za;%@  
  { C".1+Um  
  return t1 / t2; 6 vs3O  
} `aSM8C\  
} ; Y*YFB|f?  
X T>('qy  
这个工作可以让宏来做: _^!vCa7f  
o+?@5zw -&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ htJuGfDx1  
template < typename T1, typename T2 > \ 4jwu'7 Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; = 7/-i  
以后可以直接用 = 1|"-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [Eq<":)  
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 d "<F!?8  
(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。。。) [s6C ZcL  
7!4V >O8@  
{[OwMk  
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 1 =GI&f2I  
kA?_%fi1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E%pz9gcSx  
class unary_op : public Rettype H oy7RC&  
  { RIy\u >  
    Left l; r|Zi3+  
public : ]r"Yqv3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zr/r2  
gQVBA %  
template < typename T > z/|BH^Vw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DguB  
      { D'i6",Z>  
      return FuncType::execute(l(t)); M}FWBs'*|  
    } $[CA&Y.  
,@CfVQz  
    template < typename T1, typename T2 > I0w%8bs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 00<{:  
      { ej[Su  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xa,&ef&q  
    } /=T"=bP#/  
} ; @)0 Y~A )  
Go8F5a@j  
*g7DPN$aQ  
同样还可以申明一个binary_op vOT*iax0  
S!dHNA:iU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C3"&sdLb$  
class binary_op : public Rettype R } %8s*  
  { L,M+sN  
    Left l; J_"3UZ~&  
Right r; W<'<'z5  
public : sBjXE>_#)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ye |G44z  
ww,Z )m  
template < typename T > L#j/0IHD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iJnh$jo  
      { 5 si}i'in  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w-rOecwFvu  
    } /$`;r2LG  
/H&aMk}J@y  
    template < typename T1, typename T2 > YmDn+VIg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qx%jAs+~  
      { 9q|7<raS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FdxsU DL  
    } [x_s/"Md;  
} ; rm|7 [mK  
%V_eJC""?  
mw+j|{[  
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 M,..Kw/ }~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _Ex?Xk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ] 09yy  
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。 DTy/jaK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a<p %hY3  
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。。。 +Jq`$+%C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !; WbOnLP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) cjT[P"5$  
下面是修改过的unary_op sp{j!NSL  
dXZP[K#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lz6*H1~   
class unary_op 2oB?Dn  
  { <7RfBR.9  
Left l; <.$,`m,  
  ;,`]O!G:P  
public : s`vSt* ]K  
ITvHD-,\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -tP.S1D  
|[WL2<  
template < typename T > Q X):T#^V  
  struct result_1 V.j#E 1P  
  { FO^24p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?*o;o?5s^  
} ; LDX y}hm)  
?N _)>&b  
template < typename T1, typename T2 >  T{Hf P  
  struct result_2 Oga1u  
  { ,\>g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ua:9`+Dff  
} ; m5qCq9Y  
lko3]A3  
template < typename T1, typename T2 > ULu O0\W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4k*qVOBa6R  
  { %mmxA6I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .f%vDBJS  
} UzJ!Y/5  
AS q`)Rz  
template < typename T > /&6Q)   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !PI0oh  
  { !qS05  
  return OpClass::execute(lt(t)); +{^'i P  
} %IU4\ZY>  
5~yQ>h  
} ; d'q&Lq  
"i(U  
_Q^y_f  
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 E6Q91Wz9f  
好啦,现在才真正完美了。 QRiF!D)Nk  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5iv@@1c  
`.`FgaJ |  
template < typename Right > APOea  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .S(^roM;+  
  { i8eA_Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !|(Ao"]  
} 2_I+mQ  
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。 l3\9S#3-^  
PbQE{&D#  
]3 j[3'  
qw)Key  
%0 qc@4  
十. bind x' ?.~  
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。 ]%||KC!O  
先来分析一下一段例子 !8Y3V/)NU  
(E IRz>  
Ga?UHw~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pgx+\;w"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 13\Sh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a YR\<02  
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。 uzO {{S-  
我们来写个简单的。 % dYI5U89  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k|fh\F+$  
对于函数对象类的版本: Q>V?w gZ  
VAt>ji7c  
template < typename Func > TftOYY.hQ  
struct functor_trait i(z+a6^@|  
  { iPz1eUj  
typedef typename Func::result_type result_type; R'r|E_  
} ; R rxRa[{Z  
对于无参数函数的版本: j}"]s/= 6  
[(!Q-8  
template < typename Ret > Zr5'TZ`$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O${r^6Hh  
  { PXR0Yn  
typedef Ret result_type; {.cB>L  
} ; >*Sv0#  
对于单参数函数的版本: M Ey1~h/  
rrbZ+*U  
template < typename Ret, typename V1 > Re7{[*Q4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +6uOg,;  
  { }@3$)L%n_u  
typedef Ret result_type; :^K~t!@  
} ; %odw+PhO  
对于双参数函数的版本: xL|?(pQ/BK  
Mi<*6j0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vsjM3=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gp%tMT I1  
  { Q4#\{" N!  
typedef Ret result_type; uAChu]  
} ; ST#PMb'izn  
等等。。。  h=:*7>}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;U8dm"  
YHJ'  
template < typename Func > F=:F>6`  
struct func_return W&Y4Dq^  
  { /95FDk>  
template < typename T > O^y$8OKEi,  
  struct result_1 0qOM78rE  
  { b$IY2W<Ln  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UnJi& ~O  
} ; Ua}g  
K@I+]5E%?  
template < typename T1, typename T2 > X5|?/aR}  
  struct result_2 4GEjW4E  
  { jBT*~DyN z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o@Dk%LxP  
} ; w($XEv;  
} ; KwY`<t1lA;  
$cyLI+uz|  
Uy:@,DW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B[C7G7<B  
bBd*}"v^"  
template < typename Func, typename aPicker > RJQ/y3  
class binder_1 g8C+1G8  
  { 9c#L{in  
Func fn; D-;J;m \  
aPicker pk; AviT+^7E  
public : Kv(Y }  
3xc:Y> *`  
template < typename T > 0^-z?Kb<}  
  struct result_1 h]G6~TYI5  
  { 3 t~X:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N;%j#(v j  
} ; /^nP_ID  
E>o&GYc  
template < typename T1, typename T2 > #Lu4OSM+  
  struct result_2 0;. e#(`-  
  { 1t!&xvhG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CR} >  
} ; u0<d2Y  
3 ATN?V@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #u!y`lek  
@Z"QA!OK~c  
template < typename T > vbW\~xf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qg/Y;tGSx  
  { JI28}Cxs0  
  return fn(pk(t)); k i~Raa/e  
} ":5~L9&G  
template < typename T1, typename T2 > VKl~oFKXJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H J2O@e  
  { p?EEox  
  return fn(pk(t1, t2)); aTmX!!  
} Zb5T90s%  
} ; p]atH<^;K  
1aXIhk4  
DR#3njjEC  
一目了然不是么? P2<gHJ9t  
最后实现bind Cf8R2(-4  
Iwd"f  
x`&P}4v0  
template < typename Func, typename aPicker > hfVzzVX:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wpPxEp/  
  { c/,|[ t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); + xkMW%e<  
} zwF7DnW<<  
XmE_F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *GY,h$Ul  
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。 5cv, >{~5  
ePFC$kMn  
十一. phoenix ;1Tpzm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5Lo==jHif  
~}FLn9@*  
for_each(v.begin(), v.end(), lUm}nsp=X  
( lW@:q04Z$  
do_ #==[RNM%ap  
[ `qQQQ.K7)z  
  cout << _1 <<   " , " +#2@G}j  
] y2d_b/  
.while_( -- _1), dvH67 x  
cout << var( " \n " ) '8iv?D5M  
) >Kqj{/SWK  
); J[Ylo&w3  
0.3[=a4 3  
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: oWn_3gzw;  
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 D0"yZp}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #&HarBxx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )xXrs^  
./z"P]$  
*HfW(C$  
template < typename Cond, typename Actor > }T&;*ww  
class do_while 0Mzc1dG:  
  { }pU!1GsO  
Cond cd; `^@g2c+d  
Actor act; 4%Wn}@  
public : h_}BmJh_  
template < typename T > ?7uStqa  
  struct result_1 YV>VA<c  
  { ce-m)o/  
  typedef int result_type; !3gpiQH{  
} ; |Cxip&e>  
ff2.| 20  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kgib$t_7  
aF_ZV bS  
template < typename T > y0Q/B|&[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #gr+%=S'6C  
  { m/"=5*pA  
  do &dHm!b  
    { 'FvhzGn9Q  
  act(t); A1&>L9nUx  
  } 7Ohu$5\  
  while (cd(t)); L< nkI  
  return   0 ; A+Pm "|  
} :7AauoI  
} ; 2v; 7ohK  
D=Yag!1  
Y_TL4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "#"Fp&Z7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 % /wP2O<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0zk T8'v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c&iK+qvh{  
下面就是产生这个functor的类: 4FP~+  
AfbA.-  
R2Fh^x  
template < typename Actor > clU3#8P!=  
class do_while_actor 9jJ/ RXp  
  { EIl$"^-  
Actor act; >@92K]J  
public : w1/T>o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MsVI <+JZ  
?5+KHG*)  
template < typename Cond > GF,|;)ly  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  z]R!l%`  
} ; U Edl"FwM4  
I]j/ ab7>  
3qd-,qC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jb-QP'$@  
最后,是那个do_ @=| b$E  
PX>\j&  
%A Du[M.  
class do_while_invoker q2o$s9}B  
  { R<YYf^y  
public : 8f`b=r(a>  
template < typename Actor > h,RUL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !B38! L  
  { DWevg;_]$(  
  return do_while_actor < Actor > (act); mQ `r`DW  
} frO/ nx|9  
} do_; q.K$b  
ClVpb ew  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }R] }@i~i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U=<.P;+f9  
最后来说说怎么处理break和continue -W"0,.Dvg  
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。 x~Esu}x7  
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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