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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p@i U}SUaE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UEo,:zeN[  
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, &_4A6  
NOyLZa'  
oE#HI2X  
1ISA^< M  
  class filler :EgdV  
  { };9dd3X  
public : I#eIm3Y?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XyS#6D  
} ; 344,mnAd  
}"m@~kg=  
"]c:V4S#`A  
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: jLr8?Hyf  
ccD+o$7LT  
A!^K:S:@  
%J.Rm0FD:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &tMvs<q,  
.6O>P2m]a_  
p00\C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {h9#JMIA  
PNc200`v4_  
e}[$ =  
:@: R4Ac  
二. 战前分析 s #L1:L  
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。 8.k"kXU@n  
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 }d.R=A9L  
$Z{ fKr  
FC]? T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (3]7[h7  
  /* --------------------------------------------- */ xmiF!R  
vector < int *> vp( 10 ); rcI(6P<*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s ^)W?3t]  
/* --------------------------------------------- */ )%^oR5W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ev8 E.ehD  
/* --------------------------------------------- */ f7s]:n*Ih  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EiJSLL  
  /* --------------------------------------------- */ Q8:u1$}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SF.,sCk  
/* --------------------------------------------- */ |AFF*]e S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1GEE^Eu  
=,T~F3pK  
t4gD*j6J3  
#mllVQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: i}wu+<Mk  
1._1, _2是什么? R o-Mex2  
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。  =_ rn8  
2._1 = 1是在做什么? -CL7^  
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。 m%Ef]({I  
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。 5lU`o  
x(S 064  
(9cIU2e  
三. 动工 l,v:[N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: siD Sm  
}*R" yp  
&UzZE17R  
sWX   
template < typename T > -TD6s:'  
class assignment CiMy_`H  
  { !o.g2  
T value; ;bAy 7  
public : s#d# *pgzh  
assignment( const T & v) : value(v) {} g` h>:5]  
template < typename T2 > Xp{gh@#dr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VWMCbg>R  
} ; @x=CMF15  
G+%ZN  
u@gYEx}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 . }=;]=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >Y \4 v}-  
;ib~c,  
}Ns_RS$  
$K,aLcu  
  class holder NKB! _R+  
  { d@w I: 7  
public : N9*$'  
template < typename T > [2FXs52  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }>OE"#si  
  { []Fy[G.)H  
  return assignment < T > (t); | 'z)RFqj  
} |BW956fBU  
} ; XSxya .1  
R1 wd Q8q  
*Zc-&Dk:Ir  
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: X:e'@]Z)?  
|aVv Lz  
  static holder _1; *FAg^G&1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .K93VTzy  
' 5Ieqpm9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z6*RIdD>  
而不用手动写一个函数对象。 Jg Xbs+.  
wXZ-%,R -D  
"*T)L<G  
vIG,!^*3  
四. 问题分析 L{Th>]X  
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。 e-s@@k  
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。 l9jcoVo .  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h\dIp`H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bHMlh^{`%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "E8!{  
_ <~05Eh  
五. 问题1:一致性 rvG qUmSUs  
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?| K l4",  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )N=wJN1  
eGE%c1H9a  
struct holder B8nXWi  
  { F+6ZD5/  
  // 1dq.UW\  
  template < typename T > ZHBwoC#5}  
T &   operator ()( const T & r) const e}?t[aK4#  
  { nJ?C4\#3  
  return (T & )r; f"tO*/|`  
} ZN)/doK  
} ; z=xHk|+'  
}+B7C2_\  
这样的话assignment也必须相应改动: H z6H,h  
*p-Fn$7\n  
template < typename Left, typename Right > I)x:NF6JO  
class assignment r" D|1  
  { V.F 's(o  
Left l; 0g+@WK6y  
Right r; wiVQMgi`  
public : }/LYI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vW_A.iI"e  
template < typename T2 > )FP|}DCxQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]`NbNr]K  
} ; X1-s,[j'  
i-<=nD&?t  
同时,holder的operator=也需要改动: 08f~vw"  
^AM_A>HnG  
template < typename T > q! ,do2T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *HC8kD a%$  
  { wx!*fy4hL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9t[278B6  
} \(C W?9)  
y((_V%F}  
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。 <_>6a7ra  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fv: %"P^  
xo%iL  
return l(rhs) = r; xsvs3y|  
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。 G225Nz;Y*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mz^s^aJEE  
>R: +ml  
template < typename Tp > ,dp?'_q {  
class constant_t ? 1{S_  
  { +E:(-$"R  
  const Tp t; [0LqZ<\5  
public : 10rGA=x'(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g?VME]:  
template < typename T > YUb,5Y0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'k67$H  
  { ^;3rdBprm  
  return t; L8zqLD i&  
} M;Rw]M  
} ; of`]LU:  
t/1NTa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \k=Qq(=  
下面就可以修改holder的operator=了 Yel(}Ny  
IpJv\zH7  
template < typename T > %MJ7u}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !S!03|  
  { ,m?D\Pru  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b;J0'o^G|  
} ( OyY_`  
.5!sOOs$P  
同时也要修改assignment的operator() h lkvk]v  
[%84L@:h  
template < typename T2 > ,|. *,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } BgkB x  
现在代码看起来就很一致了。 |)?aH2IL  
CaYos;Pl  
六. 问题2:链式操作 hD$p;LF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <p^*Ydx  
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。 0Z A#T:4  
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。 RO%tuU,-  
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。 5fegWCJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !2Xr~u7a  
;5D @kS^  
template < typename T > 3|K=%jr[  
struct result_1 H-_^TB  
  { Ld\LKwo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hJ;f1dZ7}  
} ; K_AtU/  
x&R9${e%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !dyxE'T2  
+~w?Xw,  
template < typename T > '&-5CpDUs  
struct   ref ~m?74^ i  
  { rnn2u+OG   
typedef T & reference; Mhb '^\px  
} ; GUu\dl9WA'  
template < typename T > YPha9M$AgU  
struct   ref < T &> ?iPZsV  
  { c~gNH%1XN  
typedef T & reference; "UQr:/  
} ; t7um [  
2^)D .&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SY%A"bC  
^))PCn_zb  
template < typename T > Sf  024  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HGO#e  
  { Rk($lW)  
  return l(t) = r(t); IajD;V  
} Q`.'-iq  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8hTR*e! +  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7?6xPKQ)H  
wGEWr2$  
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 Nb~,`bu,2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5f;n<EP y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Km6Ub?/7o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yGb a  
最后的布局是: Ik`O.Q.}  
                Add %04:z77  
              /   \ ;[(= kOI  
            Divide   5 W|)GV0YM  
            /   \ E rr4 %-  
          _1     3 b;S6'7Jf9  
似乎一切都解决了?不。 jCU=+b=  
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。 M{C6rm|  
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。 /8f>':zUb  
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: }5Yj  
&Fw[YGJayz  
template < typename Right > iV5}U2Vh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :W~6F*A  
Right & rt) const L ;6b+I  
  { q_cC7p6t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s(Z(e %  
} + c`AE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eymi2-a<  
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。 \ jE CSV|  
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。 >xT^RYS  
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。 3)}(M  
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。 9/#0?(K8  
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? T YYp"wx  
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: d:A}CBTSY  
$0_^=D EW  
template < class Action > *'6s63)I2  
class picker : public Action xdPcsox~  
  { '!p=aF9L  
public : $H'8 #:[d_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yH^f\u0  
  // all the operator overloaded 2d-{Q 8Pi  
} ; 1!vPc93 $$  
5UE409Gn'  
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。 t#Th9G]1  
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: zJ;Rt9<7-  
u#1%P5r&X  
template < typename Right > ~/2g)IS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o+NMA (  
  { -;$nb~y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -OrR $w|e  
} %`e`g ^  
$_sYfU9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e&0K;yU  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 v9=}S\=Cd  
{Bh("wg$Lk  
template < typename T >   struct picker_maker F|Q H  
  {  A^ViDP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z&Ue|Z4Qt  
} ; Z0-ytODI I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WWNu:,  
  { mk%b9Ko<F  
typedef picker < T > result; PnA?+u2m  
} ; :=*}htP4C  
=LI:S|[4  
下面总的结构就有了: <C'Z H'p  
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。 e`iEy=W  
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。 :Xfn@>;3ui  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M(enRs3`O  
至此链式操作完美实现。 ^]>aHz9  
)o{aeV  
oZN'H T  
七. 问题3 0}]SUe^  
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。 .po>qb6  
 Qqc]aVRF  
template < typename T1, typename T2 > [ ny6W9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XN#&NT{t}  
  { vN65T$g7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SJk>Jt=  
} j+kC-U;  
D//=m=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /7/0x ./{  
'c %S!$P  
template < typename T1, typename T2 > mrM4RoO  
struct result_2 [&#/|zH'j:  
  { |quij0_'e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^A9 M;q  
} ; o ehaQ#e  
7 ^$;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? X%}nFgqQ  
这个差事就留给了holder自己。 V'pqxjfd  
    nlGHT  
3<:jx~y>  
template < int Order > !<<AzLVL  
class holder; [ MyE2^  
template <> ]Oeh=gq  
class holder < 1 > S,jZ3^  
  { nP3  E  
public : ;11x"S  
template < typename T > 91Z'  
  struct result_1 33Az$GXFsq  
  { 5,)vJ,fs  
  typedef T & result; f&KdlpxKv  
} ; I&VTW8jB  
template < typename T1, typename T2 > vB0RKk}d5  
  struct result_2 KP]"P*? ?  
  { vB'>[jvA|  
  typedef T1 & result; L|j%S  
} ; ?C-Towo=i  
template < typename T > j5$GFi\kB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GVGlVAo|@  
  { 1q7tiMvV-  
  return (T & )r; % Zjdl  
} #5} wuj%5  
template < typename T1, typename T2 > Vvp[P >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~f\G68c  
  { zp}eLm:=d  
  return (T1 & )r1; U8$4 R,+  
} };L ^w :  
} ; <AH1i@4  
 VqSc;w  
template <> baV>N[F&  
class holder < 2 > KLWn?`  
  { w>; L{  
public : Pe73g%  
template < typename T > dt@P>rel  
  struct result_1 K<`osdp=&  
  { =@&cHY  
  typedef T & result; b;sVls  
} ; "hxN!,DEZ  
template < typename T1, typename T2 > dO> VwP  
  struct result_2 GzXUU@p  
  { #G" xNl  
  typedef T2 & result; f5AjJYq1  
} ; E>'a,!QPv  
template < typename T > P262Q&.}d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tGvG  
  { JxE53ev  
  return (T & )r; ~c^>54  
} [qUN4x5b  
template < typename T1, typename T2 > nRL. ppUI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m7a#qs; ,  
  { I-y#Ks1p+  
  return (T2 & )r2; )a 9 ]US^  
} c0B|F  
} ; c\B|KhDk  
|F,R&<2  
C2LL|jp*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 eAv4FA4g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;<yd^Xs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *n" /a{6>  
B~o\+n  
return l(i, j) = r(i, j); S5~VD?O,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ya>oCr}K  
(" LQll9  
  return ( int & )i; #e' }.4cr  
  return ( int & )j; { eCC$&"  
最后执行i = j; G9g1hie@%  
可见,参数被正确的选择了。 t`*!w|}(1  
yFDv6yJ.  
0/S_e)U  
hX `}Q4(k  
U2uF&6v  
八. 中期总结 >e\9Bf_  
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: a=M\MZK>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fP.F`V_Y  
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+4Xs.#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q+g!V5'  
TXe$<4"  
V&-~x^JK  
t#q<n:WeYU  
:_!8 WB  
>3z5ww  
九. 简化 TMY d47  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `rf_7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z dO#0t N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }CeCc0M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d&Ef"H  
  +-*/&|^等 rn<PR*  
2. 返回引用。 /_ `lz^  
  =,各种复合赋值等 'fW6 .0fXa  
3. 返回固定类型。 g!-,]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6/rFHY2q  
4. 原样返回。 Iu$K i  
  operator, ) /z@vY  
5. 返回解引用的类型。 c%=IL M4  
  operator*(单目) =$]uoA  
6. 返回地址。 hWX% 66  
  operator&(单目) N!g9*Z  
7. 下表访问返回类型。 4'0Dr++  
  operator[] lbpq_=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  trAkcYd  
  operator<<和operator>> ]CoeSA`j  
hiQha5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OoWyPdC+P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;<leKcvhQ&  
^MVkZ{gtre  
template < typename Left > >%wLAS",w  
struct value_return XGl+S  
  { -;'1^  
template < typename T > JU4q zi  
  struct result_1 8 XU1 /i7N  
  { 9=UkV\m)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ra o[VZ  
} ; }mAa}{_  
ONe# rKJ_  
template < typename T1, typename T2 > l,kUhZ@W  
  struct result_2 e d<n9R  
  { &}A[x1x06)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uuQ(&  
} ; bFW=ylF9  
} ; vvm0t"|\  
%@u;5qD&  
]wtb-PC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <kCU@SK  
B&@?*^.  
下面我们来剥离functor中的operator() 62Z#Y Q}x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #W|'1 OX4  
{DR`;ea])1  
return l(t) op r(t) +u3=dj"[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -:na: Vsi  
return op l(t) hC\6- 0u  
return op l(t1, t2) #Y4=J 6  
return l(t) op f\jLqZY  
return l(t1, t2) op 9<>wIl*T`  
return l(t)[r(t)] GSRVe/ [  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~x|F)~:0=  
Y 1t\iU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o}$ EG  
单目: return f(l(t), r(t)); I= &stsH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WS`qVL]^&  
双目: return f(l(t)); W' s  
return f(l(t1, t2)); M#8uv-L  
下面就是f的实现,以operator/为例 %;rHrDP(>  
6#HK'7ClL  
struct meta_divide $GTU$4u  
  { Ipf =ZD  
template < typename T1, typename T2 > eY|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o/+13C  
  { BYMi6wts  
  return t1 / t2; #n#@fAY  
} FN8NTBk  
} ; ;u>DNG|.  
{\:{[{qF  
这个工作可以让宏来做: IyWI5Q"t  
SgS~ {4Zx*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CW,Wx:Y  
template < typename T1, typename T2 > \ rv|)n>m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TZY3tUx0|G  
以后可以直接用 l=v4Fa0^jF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LyAn&h}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :>Ay^{vf=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) t({W [JL  
G1o3l~x  
.p e(lP  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;N 0~;I  
vy\RcP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eep1I :N  
class unary_op : public Rettype Bi @2  
  { +Zaj,oEE  
    Left l; R5X.^u  
public : Yi$vg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -De9_0#R  
!X;1}  
template < typename T > tF{D= ;G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p_${Nj  
      { NnT1X;0W  
      return FuncType::execute(l(t)); yrC7F` .  
    } .P7"e5g e  
pUV/ Ul]  
    template < typename T1, typename T2 > YLiSbLz1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Hw~2 ?a,  
      { Q+W1lv8R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $h*L=t(  
    } PqiB\~o@Z  
} ; +7=K/[9p  
Lcg)UcB-#  
{z")7g ]l  
同样还可以申明一个binary_op Jc|6&  
Stu4t==U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2C9V|[U,  
class binary_op : public Rettype fngOeLVG  
  { u (em&M  
    Left l; k{Me[B  
Right r; b"vv>Q~U  
public : d;>#Sxf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cc%LztP>  
s#)5h0t#du  
template < typename T > +/)#( j@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5sx1Zq7  
      { Vp3ZwS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +ayos[<0#  
    } 2&^]k`Aj6D  
a *ushB  
    template < typename T1, typename T2 > :"xzj<(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =1Oj*x@*4  
      { X bD4:i%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'Pn3%&O$  
    } |Y[wzDYV  
} ; %sX$ nmi3  
jN6uT &{T  
(tZrw5 @  
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 |!"`MIw,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e0T34x'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OG~6L4"  
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。 GJtZ&H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R)RG[F#   
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。。。 -1U D0(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d [V;&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) 2gq9k}38  
下面是修改过的unary_op 7lBAxqr2  
E~gyy]8&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > obNqsyc77R  
class unary_op '{ V0M<O  
  { ~nG(5:A5g/  
Left l; I.94v #r  
  -2A(5B9Fq  
public : gm[z[~X@  
D~$r\ ]av  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~R26  
/|eA9 ]  
template < typename T > Gq }U|Z  
  struct result_1 .b6VQCS~9  
  { }`,t$NV`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kAC&S!n  
} ; ~?FpU  
B9H@e#[  
template < typename T1, typename T2 > NwG= <U*  
  struct result_2 ?)1{)Erf8x  
  { L"j tf78  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <-D0u?8  
} ; mM-8+H?~b  
y10h#&k  
template < typename T1, typename T2 > cQ" ~\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /O^RF}  
  { (C@~3!AVa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dOoKLry  
}  OP x`u  
_Gjk;|Sx<I  
template < typename T > GrAujc5|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -OA?BEQ=I  
  { cdZ~2vk  
  return OpClass::execute(lt(t)); cvfr)K[0  
} ],J EBt  
7e#?e+5+A  
} ; !cAyTl(_  
- qy6Un+  
PUBWZ^63  
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 e*;c(3>(  
好啦,现在才真正完美了。 Ie`13 L2  
现在在picker里面就可以这么添加了: PV4(hj  
cg m~>  
template < typename Right > j/nWb`#y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V8HnUuz  
  { u*tN)f3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 72Iy^Y[MX  
} L_+k12lm  
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。 t $xY #:  
SOi*SwQ8  
~D5\O6mU-  
W81E!RyP`  
{6c2{@  
十. bind ;ml)l~~YU  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :I:!BXQT$  
先来分析一下一段例子 #z2rzM@/:  
sZL#xZ5 Df  
J]G?Rc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _`_%Y(Xat  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zuw?58RE\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1QU:?_\6@t  
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。 -R%<.]fJ  
我们来写个简单的。 hvuIxqv!y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,^x4sA[/  
对于函数对象类的版本: 0em#-*|2"  
+S R+x/?z  
template < typename Func > Fx $Q;H!.  
struct functor_trait e|p$d:#!  
  { rSHpS`\ou  
typedef typename Func::result_type result_type; }p!HT6 tZ  
} ; fVt9X*xK S  
对于无参数函数的版本: E7CH^]x  
q@@T]V6  
template < typename Ret > VGceD$<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -|Y(V5]  
  { n%k!vJ)]  
typedef Ret result_type; O=$~O\}b  
} ; *+\S yO  
对于单参数函数的版本: H]$)Eg%6  
F6K4#t+9  
template < typename Ret, typename V1 > +> WM[o^I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .hba*dV  
  { PC[c/CoD  
typedef Ret result_type; EC\yz H*X  
} ; @~#Ym1{W  
对于双参数函数的版本: Ci<ATho  
aAA9$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]6{*^4kX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~-dV^SO  
  { Fb4`|  
typedef Ret result_type; d ,Y#H0`  
} ; <6fv1d+v  
等等。。。 {O,{c\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q^q1 ns;r  
h~(D@/tB  
template < typename Func > Tzn tO9P+  
struct func_return n':!,a[  
  { *0}3t <5  
template < typename T > -CR?<A4mud  
  struct result_1 XO9M_*Va  
  { vi|R(&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q~5 9F@  
} ; 24/XNSE,-  
2{Chu85   
template < typename T1, typename T2 > cI=r+ OGk*  
  struct result_2 P{5-Mx!{&  
  { g(Io/hyj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t(+) #  
} ; J8"[6vId~  
} ; [b/k3&O'  
2<][%> '  
Hzhceeh_+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t2V0lyeL  
<97d[/7i  
template < typename Func, typename aPicker > 8NU`^L:1  
class binder_1 !bD@aVf?5  
  { g1UGd  
Func fn; s (0*  
aPicker pk; NziZTU}  
public : >^OC{~Az  
+*n-<x5"  
template < typename T > )m&U#S _;  
  struct result_1 2~*Ez!.3  
  { /Ux*u#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 37q@rDm2  
} ; $XU5??8  
;),BW g  
template < typename T1, typename T2 > `?y<>m*  
  struct result_2 P1U*g!  
  { i`0v#P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y?)}8T^  
} ; H Y ynMP  
JI/_ce  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j6,ZEm  
s3 ;DG  
template < typename T > Otz E:qe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 68iV/ 7  
  { S|zW^|YU  
  return fn(pk(t)); gUR]{dq^'  
} JTqq0OD}  
template < typename T1, typename T2 > ;D.h 65rr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R|P_GN6 >  
  { cDrebU  
  return fn(pk(t1, t2)); npDIX  
} *<'M!iRC  
} ; 2`a q**}  
W><dYy=z5  
-.<k~71  
一目了然不是么? D%7kBfCb  
最后实现bind d vOJW".  
WV"jH9"[  
AY SSa 1}  
template < typename Func, typename aPicker > {S<>&?XB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q+a.G2S  
  { %@R~DBS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .5Q:Xp  
}  jAND7&W  
XjE>k!=I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hwm?#6\5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O!Wd5Y  
{^Pq\h;  
十一. phoenix Sg] J7;]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dz_eB"}  
&kQ!KA28  
for_each(v.begin(), v.end(), |c2v%'J2G  
( `!G7k  
do_ uD[ "{?H  
[ a}d6o;li  
  cout << _1 <<   " , " m_!U}!  
] 0ZC,BS`D^  
.while_( -- _1), 4S L_-Hm.  
cout << var( " \n " ) 137Xl>nO  
) K` nJVc  
); &!y]:CC{  
Sd:.KRTu.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q2_`v5t  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~ H[%vdR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t#<KxwhcN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d<@Mdo<;?g  
=V|Nn0E  
C%ytkzG_  
template < typename Cond, typename Actor > *+8%kn`c  
class do_while Cj&$%sO1  
  { bj"z8kP  
Cond cd; LxT rG)4  
Actor act; FBsn;,3<W  
public : XLTD;[jO  
template < typename T > =J@`0H"  
  struct result_1 el'j&I  
  { H/+{e,SW"  
  typedef int result_type; C=VIT*=  
} ; MB* u-N0v  
W3LP ~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NygI67  
{rPk3  
template < typename T > bV3lE6z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *=vlqpG  
  { 3#Y3Dz`  
  do $o^e:Y , a  
    { { (\(m/!Z  
  act(t); _=6OP8  
  } K&UE0JO'  
  while (cd(t)); U1Yo7nVf  
  return   0 ; (^H5EeGV{  
} iMWW%@U^=  
} ; G\1J _al  
+{6`F1MO  
M7VID6J.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \|Qb[{<:,  
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。 S+FQa7k  
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。 +t>XxYScx  
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。 ~JE|f 7  
下面就是产生这个functor的类: \/,g VT  
dYyW]nZ&  
a RKv+{K  
template < typename Actor > l<2oklo5  
class do_while_actor /Ri,>}n  
  { sPpS~wk*  
Actor act; kV 1vb  
public : S'?fJ.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k6J\Kkk(  
ja75c~RUw  
template < typename Cond > a*Jn#Mx<M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; taCCw2s-8*  
} ; 0IFlEe[>#  
cno;>[$  
h^d\xn9GT#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7O461$4v  
最后,是那个do_ "!a`ygqpT  
fqX~xp  
&gWiu9WbS  
class do_while_invoker fkBLrw  
  { ^5>du~d  
public : IM$0#2\  
template < typename Actor > }Eb]9c\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H`?* bG  
  { g9|qbKQ:[  
  return do_while_actor < Actor > (act); /4H[4m]I  
} }\4p3RQrz  
} do_; I <xy?{s  
(s Jq;Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YnD#p[Wo^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [NZ-WU&&LP  
最后来说说怎么处理break和continue _lNC<7+#h  
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。 ~ z>BfL  
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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