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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;Y)?6^"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^ S%4R'  
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, p?d Ma_ g  
v#nFPB=z  
[u-~<80  
"5>p]u>  
  class filler v3hNvcMpf  
  { *1>XlVx,  
public : a?D\H5TF-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5g/WQo\  
} ; D6v0n6w  
57HMWlg  
"b} ^ xy  
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: AWf zMJ;VS  
SmtH2%yI  
q Rtgk  
w|RG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4>, <b1Y  
S&]JY  
QtX ->6P>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n*-#VKK^  
U2SxRFs >  
HPU7 `b4  
v3~,1)#aI  
二. 战前分析 6o{anHBB  
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。 e"2 wXd_}  
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 JQ.ZAhv  
nYE_WXY3V  
qk:F6kL\`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OP<@Xz  
  /* --------------------------------------------- */ wRLkO/Fw  
vector < int *> vp( 10 ); Kj'm<]u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \DfvNeF  
/* --------------------------------------------- */ Gz6FwU8L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ){gOb  
/* --------------------------------------------- */ (hmasy6hM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &5zUk++  
  /* --------------------------------------------- */ i 5-V$Qh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gA.G:1v  
/* --------------------------------------------- */ W_kJb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YDDwvk H  
;rk}\M$+  
/'ybl^Km  
(*hA0&n  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jk(b=j  
1._1, _2是什么? 5 bMVDw/  
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。 6,oi(RAf  
2._1 = 1是在做什么? a2x2N_\=/D  
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。 mu:Q2t^  
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。 hbN*_[  
;qzCoe  
#Dy;x\a  
三. 动工 s7&% _!4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *D`,z3/*  
~L4"t_-  
auS$B %  
AbfLV942  
template < typename T > f^0vkWI2  
class assignment }3N8EmS  
  { `uGX/yQ#=  
T value; A0&~U0*(~  
public :  V+(  
assignment( const T & v) : value(v) {} &_!BMzp4  
template < typename T2 > >~XX'}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '+-R 7#  
} ; >Z>*Iz,LP  
#7'ww*+  
^=W%G^jJy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SD TX0v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m*["  
M0_K%Z(zaR  
( 4b&}46  
Tk+\Biq   
  class holder ,g^Bu {?  
  { [0_Kz"|  
public : =.tsz.:c  
template < typename T > %s<7|,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E%+V\ W%  
  { V1j&>-]]9*  
  return assignment < T > (t); ym1TGeFAq  
} v "oO  
} ; J!S3pS5j  
YS~\Gls%  
!y*V;J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .R:eN&Y 8y  
l`,`N+FG  
  static holder _1; ir/2/ E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wx:_F;  
Gb~q:&IUr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZwG+rTW  
而不用手动写一个函数对象。 |a'Q^aT  
}eB\k,7L  
i?|K+"=D  
gR1X@j$_  
四. 问题分析 +n)(\k{  
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。 i 0L7`TB  
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。 Zwq uS9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8l)l9;4 6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b8QW^Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5%G++oLXf  
_+^3<MT  
五. 问题1:一致性 4N#0w]_,>Y  
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?| 6x -PGq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5X~ko>  
~ |!q>z  
struct holder sU{+.k{  
  { FeCQGT  
  // BRH:5h  
  template < typename T > vtr:{   
T &   operator ()( const T & r) const vqL{~tR  
  { sW=@G'}3  
  return (T & )r; nPv2: x  
} mM}|x~\R  
} ; h8S%Q|-  
b^A&K@[W#,  
这样的话assignment也必须相应改动: 0BE%~W  
2%WZ-l!i  
template < typename Left, typename Right > s?_b[B d  
class assignment 6`+DBr  
  { #0^Q UOp  
Left l; /$q;-/DnTZ  
Right r; ]qpcA6%a|  
public : ;tKL/eI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  W#??fae  
template < typename T2 > 3b PVKsY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JgK?j&!hs:  
} ; s]B^Sz=  
',O@0L]L  
同时,holder的operator=也需要改动: f \4Qp  
Z{ p;J^:  
template < typename T > e HOm^.gd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #XmN&83_  
  { ~oaVH.[e=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gc(1,hv  
} fWLsk  
%%-kUe  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 zpa'G1v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X\$M _b>O  
Jg%sl& 65  
return l(rhs) = r; t?c*(?Xa  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r#{lpF,3Ib  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )6AOP-M.9  
W<9G wMU  
template < typename Tp > TyK; q{  
class constant_t SQt$-<>4\  
  { s&fU|Jk8  
  const Tp t; s )To#  
public : 1pz6e8p:m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} otPEJ^W&  
template < typename T > `|PxEif+J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AJmS1 B  
  { (/hF~A  
  return t; Q"Bgr&RJ  
} M)b`~|Wt  
} ; ? th+~dE  
&1Az`[zKGW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OB"QWdh  
下面就可以修改holder的operator=了 oxad}Y  
m:"2I&0)WM  
template < typename T > JG4&eK$-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $~ `(!pa:  
  { Mz"kaO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); esLY1c%"/  
} m\~[^H~g  
#b8/gRfS  
同时也要修改assignment的operator() :z"Uw*  
E8-p ,e,  
template < typename T2 > "#m*`n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w=f8UtY9@A  
现在代码看起来就很一致了。 ^Xb!dnT.*a  
JP@UvDE|  
六. 问题2:链式操作 p=r{ODw#3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5-&P4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 j+Tk|GRab  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 C8{CKrVE  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 RF6|zCWuI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Dxu )by  
L9AfLw5&X  
template < typename T > Dd{{ d?;B  
struct result_1 ev+N KUi=  
  { #Io#OG<7b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ||_F /AD  
} ; >|rL0  
^Cak/5^K  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A"P1 B]  
d3 N %V.w  
template < typename T > 5aWKyXBIx  
struct   ref z&- `<uV~  
  { ''WX  
typedef T & reference; NuXU2w~  
} ; F,EHZ,<V  
template < typename T > w$t2Hd  
struct   ref < T &> f,?7,?x  
  { '7=*n_l  
typedef T & reference; RhDa`kV%t  
} ; Y< M}'t  
%EVg.k$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OZv&{_b_  
](0A/,#q6  
template < typename T > S@*@*>s^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g6*}& .&  
  { hpw;w}m  
  return l(t) = r(t); Dic(G[  
} xr?r3Y~^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。 R'80{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <LLSUk/  
}u|0  
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 1-b,X]i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I]$kVa1iN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,$G89jSM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xt-;7  
最后的布局是: B$lbp03z  
                Add fh2Pn!h+  
              /   \ g1}RA@9  
            Divide   5 7"S|GEs:  
            /   \ kPxrI=  
          _1     3 {fS/ZG"5<t  
似乎一切都解决了?不。 Dbtw>:=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I4") ;T3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *]H ./a:1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: _R8-Hj E  
R2;-WxnN]  
template < typename Right > ~7Jc;y&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w!xSYh')  
Right & rt) const QR,i b  
  { T*H4kM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 66BsUA.h  
} '~a!~F~>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ; aMMI p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 WFh!re%Z  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9w AP%xh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 */ qv}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +6TKk~0e^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? XCt}>/"s\h  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %b_zUFHPp  
f^]2qoN  
template < class Action > bGSgph  
class picker : public Action U 26Iz  
  { /Ia#udkNMp  
public : U3Dy:K[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6Es-{u(,  
  // all the operator overloaded lc'Jn$O@  
} ; .rMGI "  
y%T'e(5Ed  
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。 [qb#>P2G3  
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: \@80Z5?n  
4sva%Up  
template < typename Right > WIb U^WJ0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7sFjO/a*  
  { )X7ZX#ttH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mM95BUB  
} 1 8&^k|  
.vb*|So  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q"(i  
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。 yX)2 hj:s  
'8W }|aF  
template < typename T >   struct picker_maker LS \4y&J40  
  { _ Fer-nQ2R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a u#IA  
} ; %f>V\z_C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hio{: (  
  { "? R$9i  
typedef picker < T > result; S[%86(,*gP  
} ; ~+|p.(I  
,iHl;3bu  
下面总的结构就有了: MbJV)*Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 / AW]12_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3<'n>'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J M`uIVnNA  
至此链式操作完美实现。 ho0T$hB  
)v'DQAL  
UZdpKi@  
七. 问题3 3 8f9jF%7j  
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。 dM$]OAT  
_E?(cWC  
template < typename T1, typename T2 > "V^(i%E;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J NsK   
  { dvUJk<;w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uODpIxN  
} J \G8 g,@  
Ypp>7J/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: v/(< fI^  
Dn9Ta}miTO  
template < typename T1, typename T2 > T3Tk:r  
struct result_2 0chBw~@*s  
  { Iunt!L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7?F0~[eGG  
} ; ?6a:!^eL  
6@ nEcr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F+}MW/ra@  
这个差事就留给了holder自己。 x0 3|L!n  
    =>ignoeI  
NB LOcRSh  
template < int Order > (h2bxfV~+  
class holder; UW40Y3W0  
template <> \N!k)6\  
class holder < 1 > *P9)M%  
  { F9Mv$ g79  
public : 6Si z9  
template < typename T > E5Z,4B  
  struct result_1 (LGx;9S?  
  { !d^5mati)T  
  typedef T & result; >7 4'g }  
} ; Dd :Qotu  
template < typename T1, typename T2 > ,%D \  
  struct result_2 y%z$_V]  
  { TqzkF7;k4  
  typedef T1 & result; yfi.<G)S  
} ; )=2iGEVW  
template < typename T > TTBl5X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e)GFJ3sW_  
  { Vo%@bj~>  
  return (T & )r; <w 8*Ly:L  
} ,I[  
template < typename T1, typename T2 > 8/]5h%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pOx0f;'G+  
  { z$S)|6Q  
  return (T1 & )r1; yn`H}@`k  
} }Vk#w%EJ  
} ; !,|yrB&`S  
8NA2C.gOZ  
template <> ]iYjS  
class holder < 2 > td%EbxJK]`  
  { V"k*PLt  
public : U^:+J-z{  
template < typename T > CH!Lf,G  
  struct result_1 YY'46  
  { b,~6cDU  
  typedef T & result; = gOq >`  
} ; j<e`8ex?  
template < typename T1, typename T2 > /+iU1m'(  
  struct result_2 Uz[#t1*  
  { ?%#3p[  
  typedef T2 & result; [gx6e 44  
} ; a%V6RyT4qW  
template < typename T > y/Paq^Hd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c?>@P  
  { 0LN"azhz  
  return (T & )r; x^xlH!Sc  
} ms`R ^6Ra  
template < typename T1, typename T2 > ALJ^XvB4V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sO,,i]a0  
  { &O7]e3Ej  
  return (T2 & )r2; %?@N-$j  
} g >u{H:  
} ; /X; [ 9&  
`ZC_F! E  
7CWz)LT  
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> >。 T}M!A|   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =0 mf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vYcea  
nj]l'~Y0  
return l(i, j) = r(i, j); r[ni{ &  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ot8UuBq  
!.Eua3:V*  
  return ( int & )i; 4'P otv@/  
  return ( int & )j; h3[^uY e  
最后执行i = j; f#FAi3  
可见,参数被正确的选择了。 n&y'Mb PB  
4|ML#aRz  
$oDc  
P uYAoKG  
$~W =)f9  
八. 中期总结 WzDL(~m+Z  
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: =c8xg/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }(FF^Mh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S ( e]@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DI"KH)XD  
ckykRqk}  
$3psSQQo  
14Y_ oH9  
{(Jbgsxm  
#Ie/|  
九. 简化 pMndyuoJl  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 KxhMPvN'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +-"uJIwMD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;&RBg+Pr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %{Ib  
  +-*/&|^等 "MM)AY*b  
2. 返回引用。 <A@}C+  
  =,各种复合赋值等 e98f+,E/  
3. 返回固定类型。 |zd+ \o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AWo\u!j  
4. 原样返回。 UNY O P{  
  operator, =#L\fe)q)  
5. 返回解引用的类型。 v'=$K[_  
  operator*(单目) $S(<7[Z  
6. 返回地址。 (q o ?e2K  
  operator&(单目) x *:v]6y  
7. 下表访问返回类型。 ]L)l5@5^  
  operator[] ?DJ/Yw>>3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 OYW:I1K<5  
  operator<<和operator>> &UrPb%=2H  
\Hb"bv  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'vCl@x$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: = j)5kY`  
[/E|n[Bx  
template < typename Left > \D6 7J239E  
struct value_return l5P!9P  
  { <UsFBF  
template < typename T > &l M=>?  
  struct result_1 U</Vcz  
  { `-Y8T\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \*yH33B9  
} ; V) xwlvX  
U-+o6XX  
template < typename T1, typename T2 > b,h@.s  
  struct result_2 *3@ =XY7  
  { (sDZ&R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vd{ban9  
} ; 'Hf+Y/`  
} ; <DR$WsDG  
G'#Uzwo  
db*yA@2Lg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U\y:\+e l  
ly9tI-E  
下面我们来剥离functor中的operator() ;}B6`v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S/,)X  
?*AhGza/  
return l(t) op r(t) MZd?cS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LS:^K  
return op l(t) 7H])2:)  
return op l(t1, t2) u!CcTE*  
return l(t) op {q!GTO  
return l(t1, t2) op (4f]<Qt  
return l(t)[r(t)] {e!3|&AX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k^@dDLr"  
#IvHxSo&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3-Bz5sj9  
单目: return f(l(t), r(t)); 0?,<7}"<X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S\M+*:7  
双目: return f(l(t)); KOhK#t>H@0  
return f(l(t1, t2)); awB+B8^s  
下面就是f的实现,以operator/为例 U%rEW[j  
A<}nXHs-  
struct meta_divide `a6AES'w$  
  { :P8X?C63W]  
template < typename T1, typename T2 > l6T^e@*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y0]"qB  
  { \ gO!6  
  return t1 / t2; O>y*u8  
} 2`^M OGYk  
} ;  MFyi#nq  
U6?3 z  
这个工作可以让宏来做: `T,^os#6  
7I/a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )">uI\bi  
template < typename T1, typename T2 > \ oM^VtH=>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >PYc57S1c  
以后可以直接用 }D]y -BbA.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) * ,L e--t  
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 PR3i}y>  
(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。。。) 6o.Dgt/f  
uOAd$;h@_Z  
~KYA{^`*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 M 4E|^p=5  
De ([fC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }ijFvIHV  
class unary_op : public Rettype rL,kDSLs  
  {  )mH(Hx  
    Left l; 'YB{W8bR  
public : |R;`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m1D,#=C,_  
z2iWr  
template < typename T > .I Io   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e}NB ,o  
      { 5SEGV|%  
      return FuncType::execute(l(t)); LEg ?/!LIT  
    } kq*IC&y  
weMufT  
    template < typename T1, typename T2 > LJSx~)@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]+5Y\~I  
      { l0PXU)>C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *P\OP'o_  
    } =4uO"o  
} ; _"t"orD6  
|RH^|2:x9Q  
,f~)CXNT?  
同样还可以申明一个binary_op kl|m @Nxp  
BPSi e0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +3 J5j+  
class binary_op : public Rettype uHuL9Q^  
  { qN'%q+n  
    Left l; 0HI0/Tvu$<  
Right r; W[LQ$uj  
public : p^C$(}Yh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I@kMM12>c  
8iPA^b|sz{  
template < typename T > <9[>+X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Cb~-2:+7  
      { `j4OKZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r*c x_**  
    } =%S*h)}@  
YRu/KUT$ 7  
    template < typename T1, typename T2 > VVe^s|~Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a|ZJzuqo  
      { G[+{[W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WeIi{<u8R  
    } &x3R+(H {  
} ; 1QbD]"=n  
})?KpYk  
/&em%/  
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 O{Z bpa^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LYuMR,7E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _6`H `zept  
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。 +.a->SZ5"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b2^O$ l  
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。。。 c3)6{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }-@h H(  
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) fM3ZoH/  
下面是修改过的unary_op w x,gth*p  
h$d`Jmaq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =&mdxKoT0  
class unary_op  eI/@ut}v  
  { )%q )!x  
Left l; #TIlM]5%  
  s,j=Kym%  
public : L-|u=c-6  
7-}/{o*,5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NkxW*w%}l  
;Ouu+#s  
template < typename T > bLC+73BjC  
  struct result_1 X CHN'l'  
  { t?FPmbj v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0BN=>]V~j7  
} ; Bam 4%G5  
} DjbVYH  
template < typename T1, typename T2 > .G>6_n3  
  struct result_2 } O:l]O`  
  { qJK6S4O]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "4CO^ B  
} ; rs@qC>_C0  
`jT1R!$3F  
template < typename T1, typename T2 >  s-S|#5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'o\#4 Wk  
  { 3JZ9 G79H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zrV~7$HL  
} uXdR-@80*  
(X|lK.W y  
template < typename T > npcL<$<6X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?V})2wwP  
  { m$bNQ7  
  return OpClass::execute(lt(t)); %`j2?rn  
} N lB%Qu  
b|U3\Fmc  
} ; b(_PV#@$  
5xc-MkIRL  
`IK3e9QpcA  
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 R-5e9vyS  
好啦,现在才真正完美了。 /&RS+By(i  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9]|G-cyt  
-l$-\(,M`#  
template < typename Right > I_'0!@Nn7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jxZd =%7Q  
  { }#E~XlX^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %loe8yt  
} \)BDl  
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。 /pz(s+4=  
yV5AVM o  
L)_L#]Yy  
sX]ru^F3  
C6c]M@6  
十. bind EYU3Pl%  
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。 **Q K}j[D  
先来分析一下一段例子 8yCQWDE}  
oHx=Cg;  
0^3@>> ^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~'/_q4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5OX5\#Ux  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R^GLATM  
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。 H_7X%TvXb  
我们来写个简单的。 pAd SOR2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3o^  oq  
对于函数对象类的版本: .8Gmy07  
/qO?)p3gk  
template < typename Func > EXT_x q  
struct functor_trait +#g?rCz  
  { fQ~YBFhlr  
typedef typename Func::result_type result_type; [X=Ot#?u ~  
} ; {1]Of'x'  
对于无参数函数的版本: ZTP&*+d  
8(0q,7)y  
template < typename Ret > G1:2MPH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qrt> vOUE7  
  { wvNddu>@  
typedef Ret result_type; ceGo:Aa<)  
} ; \S"YLRn"  
对于单参数函数的版本: 9h 0^_|"  
x0x/2re  
template < typename Ret, typename V1 > } T1~fa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $,B@yiie  
  { UZqk2D  
typedef Ret result_type; V7i1BR8G  
} ; |.[4$C  
对于双参数函数的版本: #[ hJm'G  
0Xw3h^%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $5a%hK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7eekTh, ?  
  { U^{'"x+  
typedef Ret result_type; '}T6e1#JV  
} ; =H2.1 :'  
等等。。。 EcW$'>^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cakb.Q  
,-{ 2ai_  
template < typename Func > $@:z4S(  
struct func_return 7nL3+Pq  
  { b<mxf\b  
template < typename T > /=2  
  struct result_1 Qd$!?h  
  { j{u! /FD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1?bX$$y l;  
} ;  *$o{+YP  
xYCX}bksh  
template < typename T1, typename T2 > QGV~Y+  
  struct result_2 ? $LKn2C  
  { b ZEyP W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !{L`Zd;C>w  
} ; +yd(t}H@  
} ; BKQI|i  
-wjvD8fL  
pg'3j3JW$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \;Ywr3  
53cW`F  
template < typename Func, typename aPicker > B!cg)Y?.bd  
class binder_1 -(fvb  
  { '@<aS?@!t  
Func fn; pu +"bq  
aPicker pk; aPMqJ#fIr  
public : aD:vNX  
KW.QVBuVO#  
template < typename T > (C EXPf  
  struct result_1 uk~4R@=&H  
  { ;/8oP ;X2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $}G03G@  
} ; v"&Fj  
E)dV;1t  
template < typename T1, typename T2 > )m Uc !TP  
  struct result_2 dT9!gNvQ  
  { 6{r^3Hz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .Z"p'v  
} ; yEe4{j$  
s]=s|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;h"?h*}m!\  
1wpeYn7>W  
template < typename T > duKR;5:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zp2IpYQ,3  
  { !`G7X  
  return fn(pk(t)); (&G4@Vd  
} ^"h`U'YC  
template < typename T1, typename T2 > Ex ?)FL$4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N+9`'n^x  
  { 1cyX9X  
  return fn(pk(t1, t2)); b1}P3W  
} 4#z@B1Jx  
} ; ,afh]#  
uYPdmrPB?l  
8h#/b1\  
一目了然不是么? qxsK-8KT<  
最后实现bind z6K"}C%  
$#dPM*E  
E:N~c'k  
template < typename Func, typename aPicker > _tg&_P+kV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MU^7(s="  
  { ~$N%UQn?b#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~5HI9A4^  
} }7Si2S  
uOqWMRsoi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1CiK&fQ'  
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。 *FkG32k  
| 1Fy  
十一. phoenix m>gok0{pm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O7shY4Sr  
Uu9\;f  
for_each(v.begin(), v.end(), @L8('8~d  
( #L{QnV.3  
do_ OgNt"Vg  
[ >Rw[x  
  cout << _1 <<   " , " f!~gfnn  
] =>Vo|LBoe  
.while_( -- _1), )POuH*j  
cout << var( " \n " ) r[zxb0YA  
) &WIiw$@  
); GQTMQXn(  
b:Lp`8Du  
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: zA&lJD $0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Kc*h@#`~oL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v ?)-KtX|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )g:\N8AZK  
;$G.?r  
Vc3tKuMsiX  
template < typename Cond, typename Actor > kL,{H~iq;  
class do_while Memz>uux  
  { H'E >QT  
Cond cd; AlNiqnZ  
Actor act; }!\ZJoa  
public : 8 YAUy\  
template < typename T > 0+0+%#?  
  struct result_1 e g#.f`  
  { u0^: XwZ!  
  typedef int result_type; E0^~i:M k  
} ; *r)/.rK_  
E8WOXoP(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LoLmT7  
8oG0tX3i  
template < typename T > 0l6z!@GhT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -DrR6kGjR  
  { x-k}RI  
  do maLKUSgo  
    { uYlC*z{  
  act(t); jR S0(8  
  } /i$ mIj`  
  while (cd(t)); ^0 R.U+?+  
  return   0 ; 15_OtK  
} _PrK6M@"L  
} ; .N8AkQ(Ok  
<jT6|2'  
K*Zf^g m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #CoJ S[t  
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。 %^m6Q!  
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。 &dZ-}. af  
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。 a3 <D1"  
下面就是产生这个functor的类: o~,dkV  
sB ]~=vUP  
kC"<4U  
template < typename Actor > Uu{I4ls6B  
class do_while_actor 716JnG>  
  { IMjnj|Fj  
Actor act; !Ac<A.  
public : U(DK~#}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gk\IivPb  
3hr&p{/  
template < typename Cond > {%xwoMVc+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !@!,7te  
} ; 0&Q-y&$7  
3(':4Tas  
U[=VW0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _h!OGLec  
最后,是那个do_ /c~z(wv  
]'=]=o~4  
u~\u8X3  
class do_while_invoker ^#2w::Ds}!  
  { ppjd.  
public : jpZ, $  
template < typename Actor > S,Boutd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const " 4#V$V  
  { 1HG~}E  
  return do_while_actor < Actor > (act); v!T%xUb0  
} V& <vRIsN  
} do_; ^$SI5WK&)  
* VH!<k[n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zME75;{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Od70w*,  
最后来说说怎么处理break和continue Z:W6@j-~  
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。 *{8K b>D  
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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