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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda crIF5^3Yby  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _s^tL2Pc  
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, 71nZi`AR  
m0bxVV^DK!  
SiaNL:  
#EzhtuHxn  
  class filler 8?nn4]P  
  { %"H:z  
public : S5hc@^|0Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q0+N#$g#  
} ; 8UjIC4'  
nnPT08$  
QPf\lN/$4d  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ' bl9fO4v  
E"E(<a  
i`sZP#h  
j-1V,V=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aE07#  
IE\RP!  
vb~%u;zrC@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3~P$p<  
d8: $ll  
W@AHE?s6g  
epnZGz,A  
二. 战前分析 q<E7q Y+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /1LN\Eu  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lD$s, hp  
k$%{w\?Jf  
js"Yh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K;"H$0 !9  
  /* --------------------------------------------- */ aZ~e;}w.Zq  
vector < int *> vp( 10 ); 6E) T;R(@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 85# 3|5n  
/* --------------------------------------------- */ h:pgN,W}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .'M.yE~5J  
/* --------------------------------------------- */ -btNwE6[.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @] .s^ss9_  
  /* --------------------------------------------- */ s>G6/TTH6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L?u {vX  
/* --------------------------------------------- */ zk$h71<{.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ut~YvWc9  
]rGd!"q  
LeN }Q  
E~q3o*  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~*EipxhstJ  
1._1, _2是什么? Z%o.kd"  
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。 1<@lM8&.kO  
2._1 = 1是在做什么? _\4r~=`HQ  
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。 $!G|+OuTR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 bzpi7LKN  
,Z|O y|+'  
jR1^e$  
三. 动工 [ x>Pf1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >;G_o="X  
w:B&8I(n}w  
C|H`.|Q  
,?U(PEO\f  
template < typename T > &z3_N  
class assignment Y]R=z*i%  
  { Flpl,|n a  
T value; TS=%iMa  
public : :F5(]g 7  
assignment( const T & v) : value(v) {} miBCq l@x  
template < typename T2 > Pi[]k]XA\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 49/2E@G4.  
} ; 6/QWzw.0c  
~mH'8K|l  
x?6^EB|@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cJT_Qfxx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *>iJ=H  
'lC=k7@x  
kdA]gpdw  
~&0lWa  
  class holder ]%7m+-h@  
  { 8f?o?c|  
public : ?~^p:T  
template < typename T > fm%4ab30T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |<]wM(GxE  
  { Q\~#cLJ/  
  return assignment < T > (t); $ ga,$G  
} F":dS-u&L  
} ; 5U_ar   
99zMdo S  
kad$Fp39  
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: 5*"WS $  
BaCzN;)  
  static holder _1; 3wgZDF38  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1{xkAy0  
A[88IMZs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y% [H:  
而不用手动写一个函数对象。 U$ZbBVa`~  
2zjY|g/  
gcM(K.n  
+I~U8v-  
四. 问题分析 3v~}hV/RUy  
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。 wzI*QXV2s  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4=ha$3h$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .fzns20u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {>&M:_`k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j]9,yi  
1N8YD .3  
五. 问题1:一致性 No/D"S#  
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?| mc6W"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >F!X'#Iv  
L!W5H2Mc  
struct holder DV bY   
  { VS<w:{*  
  // IC.R4-  
  template < typename T > ^6^A/]v  
T &   operator ()( const T & r) const =~ j S  
  { Fo| rRI2  
  return (T & )r; ]n|lHZR  
} y=WCR*N  
} ; 'P >h2^z  
3n TpL#  
这样的话assignment也必须相应改动: I#t# %!InH  
)0@&pEObm  
template < typename Left, typename Right > oth=#hfU^  
class assignment ML_[Z_Q<z  
  { *&yt;|y  
Left l; ~D Ta% J  
Right r; Nxt z1  
public : UXV>#U?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :j!N7c{  
template < typename T2 > "/U~j4O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k'Z$#  
} ; !p"Ijz5  
4EEXt<c.  
同时,holder的operator=也需要改动: /H[!v:U  
,n+~S^r  
template < typename T > bG9$&,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DC%H(2  
  { E?P:!V=_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8Ow0A  
} ~ f>km|Q{u  
HvVS<Ke  
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。 lvZ:Aw r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k7Z1Y!n7  
:>otlI<0t  
return l(rhs) = r; |yow(2(F@  
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。 Nl`8Kcv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -J=N  
_-g?6q  
template < typename Tp > ,t_Fo-i7vI  
class constant_t s\dF7/b  
  { <oWoJP`G  
  const Tp t; zmMz6\ $  
public : DR6 OR B7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pI|H9  
template < typename T > ?rn#S8nNx<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?]L:j  
  { ^d2bl,1  
  return t; <+c6CM$#}V  
} PH}^RR{H[  
} ; x GHS  
[8QE}TFic  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UF00K1dbz  
下面就可以修改holder的operator=了 "~lGSWcU  
x p#+{}  
template < typename T > bJE$>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3;J)&(j0  
  { Vi~F Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iE$/ Rcp  
} `n!<h,S'2  
jci'q=Vpu  
同时也要修改assignment的operator() A,T3%TE  
)'RLK4l  
template < typename T2 > xv{iWJcs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v5 yOh5  
现在代码看起来就很一致了。 3wBc`vJ!  
F*_mHYa;  
六. 问题2:链式操作 >#RXYDd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Iz#h:O  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o|nj2.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <,Zk9 t&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5"[Qs|VjA6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;,y9  
B%L0g.D"  
template < typename T > <o_H]c->  
struct result_1 j_?U6$xi  
  { uSs~P%@6|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; he/UvMu  
} ; PT|W{RlNl  
?hS n)  
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: b "4W` A  
(s,*soAN  
template < typename T > 3`&2 -  
struct   ref <8Qa"<4f;  
  { ;&|ja]r  
typedef T & reference; +[JGi"ca  
} ; 1X/ q7lR  
template < typename T > AO9F.A<T5  
struct   ref < T &> w$7*za2  
  { _?3bBBy  
typedef T & reference; }Y5Sf"~M  
} ; YXJjqH3  
[KR`%fD0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =@m|g )  
J%3%l5 /  
template < typename T > }@V(y9K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CCX\"-C  
  { Jjz:-Uqq2  
  return l(t) = r(t); +"a . ,-f!  
} 9q;\;-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =%|S$J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gu&?Gn oc  
<UG}P \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 UR?[ba_h   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O'" &9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )5Kzq6.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oa+Rr&t'  
最后的布局是: &?*M+q34  
                Add [[?:,6I  
              /   \ H;}V`}c<`  
            Divide   5 u|=_!$8  
            /   \ Ud:v3"1  
          _1     3 &M ~*w~w`  
似乎一切都解决了?不。 :M1S*"&:  
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。 &D uvy#J  
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。 ycRy! 0l  
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: `Bnp/9q5  
|qJQWmJO&U  
template < typename Right > o8RagSIo8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PV>-"2n  
Right & rt) const _odP:  
  { &?/h#oF@\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wCvtw[6  
} k#ED#']N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7f'9Dm`  
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。 3*3WO,9  
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。 N|T%cdh:/  
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。 L\5j"] }`  
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。 F>)u<f,C  
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? <n>Kc}c  
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: +o!".Hp  
;_,=  
template < class Action > SPe Se/  
class picker : public Action ?z171X0  
  { ]&qujH^Dd*  
public : 7<oLe3fbM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %7Z _Hw  
  // all the operator overloaded P(d4~hS  
} ; \D<rT)Tl  
+%=Ao6/#  
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。 IR?ICXmtx  
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: $OHY^IE(  
0~H(GG$VH  
template < typename Right > jnYFA[Ab  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OnC|9  
  { ]YQlCx`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kV(}45i]s  
} KO<Yc`Fs  
PtCwr)B,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ O5-w  
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。 9;k_"@A6  
s@E "EWp0  
template < typename T >   struct picker_maker 5u MP31  
  { @|6n.'f+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @>_`g=  
} ; ((\s4-   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7@$Hua,GY  
  { t;T MD\BU  
typedef picker < T > result; p)N=  
} ; S " R]i  
R)"Ds}1G  
下面总的结构就有了: DF-`nD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [nJ),9$z_  
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。 t?L;k+sMM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )C5<puh  
至此链式操作完美实现。 y5 $h  
\C5YVl#  
l Ot3^`  
七. 问题3 hW$B;  
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。 r`pg`ChHv  
A,{X<mLFb  
template < typename T1, typename T2 > \Y_2Z /  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dkt'~  
  { R"EX$Zj^E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]y>)es1  
} Ci0:-IS  
m{  .'55  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: rn#FmM  
@cA`del  
template < typename T1, typename T2 > laG@SV  
struct result_2 ce{(5IC  
  { ` =g9Rg/<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l)m\i_r:  
} ; @r]wZ~@  
@,F8gv*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'VcZ_m:  
这个差事就留给了holder自己。 ]ppi962Z  
    Kq@nBkO4  
mD{<Lp=  
template < int Order > w?)v#]<-  
class holder; ="<5+G  
template <> 3o&PVU? Q  
class holder < 1 > dqMt6b\}  
  { v!n\A}^:  
public : p%toD{$  
template < typename T > /4J2F9:f  
  struct result_1 QlmZBqK}&  
  { 86NAa6BW  
  typedef T & result; ,#3u. =IR[  
} ; <7N8L  
template < typename T1, typename T2 > ]#=43  
  struct result_2 V9[-# Ti  
  { Kk#g(YgNz  
  typedef T1 & result; ~WXT0-,  
} ; hfT HP  
template < typename T > 0`.3`Mk   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vH/ z|<  
  { 7hwl[knyB  
  return (T & )r; ~nJcHJ1nb4  
} g /D@/AU1u  
template < typename T1, typename T2 > /+2;".  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RzCC>-  
  { d#P3 <  
  return (T1 & )r1; 8Q&.S)hrN  
} V\Oe] w  
} ; ,0 +%ji^V  
w@RVg*`%7D  
template <> KNT(lA0s  
class holder < 2 > #eSVFD5ZU  
  { +p6cG\Gp  
public : k$ k /U  
template < typename T > Tdtn-  
  struct result_1 HDqPqrWm  
  { [0|g3K !A  
  typedef T & result; ngF5ywIG  
} ; fy|ycWW>8  
template < typename T1, typename T2 > %-ih$ZY  
  struct result_2 8 tq6.%\  
  { 6J. [9#  
  typedef T2 & result; P Z5BtDm  
} ; <hlH@[7!  
template < typename T > {Ic~}>w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N)'oX3?x  
  { w?_y;&sbR  
  return (T & )r; Y4*ezt:;Q  
} S%KY%hUt  
template < typename T1, typename T2 > :NB|r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3&Dln  
  { Mf0!-bu  
  return (T2 & )r2; XVXiiQ^  
} J }izTI  
} ; g1U   
Gy{C*m7Q  
zrfE'C8O  
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> >。 L \0nO i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N<wy"N{iS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ca>6r`  
2w`kh=  
return l(i, j) = r(i, j); n]&/?6}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hpJ[VKe  
6itp Mck  
  return ( int & )i; bni :B?#  
  return ( int & )j; $<^4G  
最后执行i = j; q^}QwJw  
可见,参数被正确的选择了。 1B~H*=t4h  
@}@`lv65}  
(1e;7sNG@  
<p<jXwl  
dtJaQ`  
八. 中期总结 :b+C<Bp64r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: wc-H`S|@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #W<D~C[I _  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hg7`jE&2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S3nA}1R  
k,0RpE  
I^ W  
/$zYSP)YT  
Zcd!y9]#  
=!3G,qV  
九. 简化 -05zcIVo  
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。 !Dp4uE:Pq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $x;wnXXXM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #p~tkQ:'1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Qz&I~7aoyV  
  +-*/&|^等 GIQ/gM?Pv  
2. 返回引用。 (1\!6  
  =,各种复合赋值等 _[h1SAJ  
3. 返回固定类型。 H~RWM'_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7SYU^GD  
4. 原样返回。 mJb>)bO l  
  operator, 5}gcJjz  
5. 返回解引用的类型。 -WP_0  
  operator*(单目) V ea>T^  
6. 返回地址。 }S'+Ytea  
  operator&(单目) #: L|-_=a  
7. 下表访问返回类型。 Mvoi   
  operator[] ~$w-I\Q!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;<0Q<0G  
  operator<<和operator>> dix\hqZ  
,eD@)K_:  
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。 I"*g-ji0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ->&AJI0  
9ZUG~d7_  
template < typename Left > tDFN *#(  
struct value_return c ;`  
  { oH!sJ&"#_  
template < typename T > f33'2PYl  
  struct result_1 95^w" [}4Q  
  { \^SL Zhe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /Q5pA n-u  
} ; 0wXfu"E{  
a9Lf_/w{&  
template < typename T1, typename T2 > F6Zl#eL  
  struct result_2 `ysPEwA|  
  { YnuC<y &p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N!m-gymmF  
} ; bG67TWY)  
} ; ULMG"."IH  
P (jlWr$$  
G+AD &EHV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `zRgP#  
c`mJrS:  
下面我们来剥离functor中的operator() u].=b$wHHM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :h0as!2@dp  
q% )Y  
return l(t) op r(t) g}|a-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U2/H,D  
return op l(t) _ZIaEJjH/  
return op l(t1, t2) au}rS0) +  
return l(t) op ~-lIOQ.v  
return l(t1, t2) op -w=rNlj  
return l(t)[r(t)] 4z Af|Je  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jJ?MT#v  
f!e8xDfA  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j[m\;3Sp  
单目: return f(l(t), r(t)); -'3vQXj&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I(P|`"  
双目: return f(l(t)); fo&q/;l\  
return f(l(t1, t2)); SG |!wH^  
下面就是f的实现,以operator/为例 l!Z>QE`.S  
|OF<=GGO+  
struct meta_divide VXZdRsV8T  
  { >k*QkIyq  
template < typename T1, typename T2 > \% !]qv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?RiW:TQ*  
  { Ud^+a H  
  return t1 / t2; IE: x&q`3  
} %MU<S9k  
} ; jWiZ!dtUZ  
zN#$eyt  
这个工作可以让宏来做: a36n}R4Q  
JxiLjvIq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JVwYV5-O<0  
template < typename T1, typename T2 > \ [{6]iJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  S&]+r<  
以后可以直接用 hUSr1jlA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6=Kl[U0Y  
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 ;H_yNrwA  
(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。。。) k)Z?  
.Di+G-#aEs  
M7Cq)cT  
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 >wej1#\3  
 3Fo,F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^USj9HTK  
class unary_op : public Rettype )AXTi4MNp  
  { %FT F  
    Left l; i cQsA  
public : ,(N&%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7SoxsT)  
 ?Vbe  
template < typename T > [ 8N1tZ{`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v[e$RH  
      { ,COSpq]6  
      return FuncType::execute(l(t)); <\8dh(>  
    } qeQTW@6 F  
9Wb9g/L  
    template < typename T1, typename T2 > yf*MG&}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j8M}*1  
      { Os*,@N3t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U;i:k%Bzy  
    } 4fr/ C5M  
} ; Z7JI4"  
k <A>J-|  
BEg%u)"([  
同样还可以申明一个binary_op ZWG$MFEjl  
>sm< < gVb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1'"o; a]k/  
class binary_op : public Rettype B*zb0hdo:  
  { 702&E(rx,  
    Left l; ~kS~v  
Right r; @+syD  
public : !Lb9KDk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |ZJ]`qmZ  
isj<lnQ  
template < typename T > Iu 2RK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O1JGv8Nr  
      { Fr,>|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -F4CHpua  
    } M86v  
M98dQ%4I  
    template < typename T1, typename T2 > D(~6h,=m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Al$"k[-Uin  
      { +'= ^/!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #fG!dD42  
    } m589C+7  
} ; NrgN{6u;  
ORv[Gkq_N)  
#| A @  
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 X z2IAiAs'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _&XT =SW}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y`mEsj  
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。 )UI T'*ow  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =Q.2:*d.  
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。。。 $Z+N*w~8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6IPhy.8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ok-sm~bp  
下面是修改过的unary_op {Ylj]  
"0`r]5 5d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wx}\0(]Gl  
class unary_op 9D(M>'Bh  
  { @2CYv>  
Left l; VXn]*Mo  
  M4nM%qRGQ  
public : _<pG}fmR  
D4Uz@2_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lr+Kwve  
H<}<f:  
template < typename T > udp&U+L  
  struct result_1 QMy;?,  
  { "LaNXZ9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dI>)4()  
} ; pF K[b  
tI*u"%#t  
template < typename T1, typename T2 > K?-K<3]9f  
  struct result_2 p|(910OEQ  
  { Arir=q^2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L@CN0ezQs  
} ; ^yy\CtG  
BB--UM{7  
template < typename T1, typename T2 > /y@$|DI1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fR6ot#b  
  { bt%k;Z]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DXSZ#^,S[W  
} L.U [eH  
%j2YCV7  
template < typename T > ]hF[f|V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?.\ CUVK  
  { y"e'Gg2  
  return OpClass::execute(lt(t)); S.t+HwVodO  
} Tud[VS?99  
@,M!&l  
} ; _m3PAD4  
o6xl,T%  
1kb?y4xeJ  
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 F3H)B:  
好啦,现在才真正完美了。 ghbxRnU}  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0x[vB5R  
"4`h -Y  
template < typename Right > G A2S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e{To&gy~  
  { B wtD!de$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `U2Z(9le  
} :'1ePq  
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。 9g^@dfBV  
^Bm9y R  
"F"G(ba^  
 PovPO  
e#FaK^V  
十. bind .s7o$u~l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >9<h?F%S  
先来分析一下一段例子 ,dzbI{@6  
lQi2ym?  
g 4Vt"2|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Gp; [WY\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]~3wq[O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &Vnet7LfU  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 V)!Oss;i  
我们来写个简单的。 isWB)$q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,0lRs   
对于函数对象类的版本: sl |S9Ix  
;X|;/@@  
template < typename Func > !G`w@E9M)  
struct functor_trait _f^q!tP&d  
  { <adu^5BI  
typedef typename Func::result_type result_type; +vDT^|2SF  
} ; \m5:~,p=  
对于无参数函数的版本: ( 5_oH  
-Ah\a0z  
template < typename Ret > 2/B(T5PY@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F_YZV)q!W  
  { 9dqD(S#C;"  
typedef Ret result_type; k?|VFh1  
} ; 7dV^35 KP  
对于单参数函数的版本: rAP+nh ans  
jD H)S{k  
template < typename Ret, typename V1 > la|#SS95  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PM%./  
  { V&h ,v%$  
typedef Ret result_type; K# _plpr  
} ; rUx%2O|qu  
对于双参数函数的版本: //H+S q66  
b cz<t)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [h%_`8z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gj6"U {D  
  { ?G!^ |^S*  
typedef Ret result_type; 'Nfg%)-N  
} ; ~aA+L-s|  
等等。。。 ~X`vRSrH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8b6:n1<fn  
2S!=2u+7  
template < typename Func > yU .B(|  
struct func_return -J? df  
  { g\ <Lb  
template < typename T > TN/I(pkt1B  
  struct result_1 c!w4N5aM  
  { V :d/;~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &,NHk9.aq  
} ; z^Oiwzo  
\?g)jY  
template < typename T1, typename T2 > M{O2O(  
  struct result_2 {(xNC#   
  { RsTpjY*Xb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |$bZO`^  
} ; S&.DpsK  
} ; K")-P9I6-f  
,:=E+sS  
.0\Wu+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9%\q*  
f$(w>B7..  
template < typename Func, typename aPicker > +twBFhS7k  
class binder_1 K})j5CJ/  
  { iW)FjDTP  
Func fn; b%|%Rek8  
aPicker pk; To=1B`@-  
public : 27,WP-qie  
AQ+w%>G6  
template < typename T > F Fg0}  
  struct result_1 Ev$?c9*>  
  { m0=CD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =>S5}6  
} ; k}jH  
HESwz{eSS  
template < typename T1, typename T2 > LuQ=i`eXx  
  struct result_2 =;@5Ue J  
  { VQqEsnkz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; [dcbyu@  
} ; V=E9*$b]  
^dqyX(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q/%f2U%4:  
sfVtYIu  
template < typename T > o*r\&!NIw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5^P)='0*  
  { Oo=} j  
  return fn(pk(t)); nC[L"%E|se  
} m_(+-G  
template < typename T1, typename T2 > ze,HN Fg@>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jF-z?  
  { e ~*qi&,4  
  return fn(pk(t1, t2)); PiAA,  
} $&lS7}  
} ; Fwho.R-.  
5:56l>0  
s*(Y<Ap7d  
一目了然不是么? SV8rZWJ  
最后实现bind 46}/C5  
c%i/ '<Afr  
Pi)`[\{  
template < typename Func, typename aPicker > W%~ S~wx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e&]XiV'  
  { >JC.qjA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &\c$s  
} 37 M7bB0  
<\Y>y+$3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;:"~utL7  
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。 \]y$[\F>  
Jq?ai8  
十一. phoenix p?8> 9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u5T \_0  
G ytI_an8  
for_each(v.begin(), v.end(), #4d 0/28b  
( p &XbXg-  
do_ gKS^-X{x  
[ T[ky7\  
  cout << _1 <<   " , " [f- #pew  
] .}a@OLJd  
.while_( -- _1), B;?a. 81~  
cout << var( " \n " ) ~_^nWT*BV  
) PT>,:zY  
); Xo]FOJ 5  
J,P7k$t2vv  
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: ]RGun GJ  
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 9)H~I/9Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2+y4Gd 7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ) c+ ZQq  
^ "*r'  
&8~U&g6C  
template < typename Cond, typename Actor > Q,)G_lO  
class do_while P]!eM(  
  { .,tf[w 71  
Cond cd; Lo9+#ITyx  
Actor act; }bjTb!  
public : J#'c+\B<2X  
template < typename T > ?vM{9!M  
  struct result_1 INcJXlv  
  { $yc&f(Tv  
  typedef int result_type; :c<C;.  
} ; ;~xkT'  
/XnI>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S@T> u,t'  
% sT=>\  
template < typename T > <R_3; 5J%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >W 8!YOc  
  { 2Ni2Gkf@  
  do gp(w6 :w  
    { /I".n]  
  act(t); KHdj#3<AR  
  } /AW6XyMD _  
  while (cd(t)); [=..#y!U  
  return   0 ; !"p,9  
} evtn/.kDR  
} ; &X +@,!  
Lf7iOW9U3  
0H;dA1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ITq+Hk R  
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。 M> 1V3 sM  
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。 a?Q~C<k  
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。 vT3LhN+1  
下面就是产生这个functor的类: zgVplp  
NL2n\%n  
x"U/M ?l  
template < typename Actor > :tR%y"  
class do_while_actor SLZv`  
  { dv@6wp:  
Actor act; t1IC0'o-  
public : +Y 3_)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;#f_e;  
^<sX^V+{  
template < typename Cond > $W` &7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "ZT=[&2  
} ; bu@Pxz%_  
t41\nTZr  
8v(Xr}q,r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `qs'={YtU  
最后,是那个do_ 9YB~1 M  
BAqu@F\):  
& }k=V4L  
class do_while_invoker >+1^XeeS  
  { %'^m6^g;  
public : 5Ko "-  
template < typename Actor > vR+(7^Yy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )Q7;)iPY#  
  { dbnH#0i  
  return do_while_actor < Actor > (act); etGquW.  
} $Q]`+:g*}  
} do_; Fi*6ud\n!  
/R@(yT=t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B-M|}T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z AZQFr'*  
最后来说说怎么处理break和continue \k;raQR4t*  
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。 @,zBZNX y  
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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