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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J2-xnUa]7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6$Y1[  
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, 9dAsXEWh  
mj pH)6aD0  
#v1 4"sZ}  
wlJ_, wA  
  class filler 1Y_fX  
  { 2 q>4nN  
public : dpS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %"tf`,d~3  
} ; gxiJ`. D=  
2]l*{l^ Bl  
v%r!}s  
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: riz({  
IdM ;N  
\% (R~ H  
S<44{ oH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x<"e  
vv3?ewr y  
$k dfY'u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FM5$83Q  
Nz8iU@!a  
^gy(~u  
fw5AZvE6$  
二. 战前分析 s<{c?4T  
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。 l[gL(p"W  
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 5|Uub ,  
)+J?(&6  
%rYt; 7B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mcvTz, ; =  
  /* --------------------------------------------- */ yq2Bz7P  
vector < int *> vp( 10 ); [Z1EjeX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t{ 'QMX  
/* --------------------------------------------- */ (NP=5lLH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W'[!4RQL  
/* --------------------------------------------- */ ;:cM^LJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MFVFr "  
  /* --------------------------------------------- */ aLr^uce]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jhHb[je~{4  
/* --------------------------------------------- */ *GA#.$n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~0`Pe{^*  
Z`[j;=[  
0kDT:3  
S5;q)qz2J  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3|C"F-'<  
1._1, _2是什么? t]V)3Ww  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 B $HQFdTli  
2._1 = 1是在做什么? 8`+X6iZOQ  
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。 XHW{EVcF  
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。 z-,'W`  
' Mg%G(3  
l{ k   
三. 动工 'lWNU   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nV'B!q  
0GB6.Ggft  
$*tuv ?  
BD#4=u  
template < typename T > "l!"gc87  
class assignment ^b4o 0me  
  { ;@sxE}`?g  
T value; =%bc;ZUu  
public : lps  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8`*(lKiL  
template < typename T2 > #)XO,^s.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Cnc77EUD  
} ; zX3O_  
8ciLzyrY*  
UZV)A}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "?]5"lNC|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8s|r'  
a-7nA  
^s%Qt  
S_^"$j  
  class holder 3p7*UVR"  
  { pt=[XhxC(>  
public : :QN,T3i'/3  
template < typename T > \4V'NTjB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GU!|J71z  
  { am`eist:  
  return assignment < T > (t); J9 /w_,,R$  
} f}*Xz.[bCp  
} ; iud%X51  
`W"-jz5#=  
ImgKqp0Z  
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: F M`pPx  
DRw%~  
  static holder _1; |>VHV} 4)<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /+'@}u |  
ZgN*m\l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h$lY,7  
而不用手动写一个函数对象。 ~]N% {;F}  
2PRGwK/  
ctj.rC)6n  
Oy z=|[^,W  
四. 问题分析 dNIY `u  
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。 fE7Kv_N-%  
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。 vG<Mz?wr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Dt8eVWkN~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y8Mo.v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <&:3|2p  
\@5W&Be^  
五. 问题1:一致性 $U!w#|&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x`a@h\ n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <OpiD%Ctx  
Dz.U&+*  
struct holder ^ 3Vjmv  
  { l46O=?usDX  
  // d@`yRueWiV  
  template < typename T > #~(@Ka.eA0  
T &   operator ()( const T & r) const IDv@r\Xw  
  { ; <3w ,r  
  return (T & )r; |U12 fuQ  
} !1|f,9C  
} ; 6? 2/b`k  
UGl}=hwKkG  
这样的话assignment也必须相应改动: E|#'u^`yv  
'tF<7\!  
template < typename Left, typename Right > K&Zdk (l)  
class assignment 8iq~ha$]|  
  { jt?R a1Z  
Left l; z^ ~fVl  
Right r;  Zuwd(q  
public : BC&Et62*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g~N)~]0{  
template < typename T2 > ~KEnZa0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U edh4qa  
} ; >C@fSmnOM  
a ipvG  
同时,holder的operator=也需要改动: ] 5c|  
gn7pIoN  
template < typename T > 76xgExOU?C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3vDV   
  { ;9d(GP}eE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V.;0F%zks5  
} `Q}.9s_ri  
QTM+ WD  
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。 ;sb0,2YyP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JWM/np6  
8&H1w9NrX_  
return l(rhs) = r; Xig%Q~oMp  
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。 >KC*xa"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dA)7d77  
*F2obpU  
template < typename Tp > 9v0f4Pbxm  
class constant_t UI |D?z<  
  { /TS>I8V!  
  const Tp t; 3)I v8mA  
public : 2L ~U^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lYU_uFOs\  
template < typename T > RQv`D&u_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ykM(` 1` m  
  { W>'R<IY4#N  
  return t; s|YY i~  
} R>#T {<<L  
} ; t:$p8qR  
t4 h5R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H<dm;cU  
下面就可以修改holder的operator=了 j @sd x)1+  
,odjL6u  
template < typename T > o{m$b2BW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IB(5 &u.  
  { 2= u5N[*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4d[:{/+Q  
} t~gnai  
qky{]qNW  
同时也要修改assignment的operator() O3B\K <l  
4LKOBiEM  
template < typename T2 > 'N0d==aI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ch^Al 2)=  
现在代码看起来就很一致了。 G,$RsP  
N!^U{;X7/  
六. 问题2:链式操作 TC" mP!1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?5"~V^L3  
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。 bQEQHqY5  
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。 866n{lyL  
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。 rn U2EL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mv JEX8M  
yAXw?z!`O  
template < typename T > <c^m |v  
struct result_1 f`P%aX'cBQ  
  { |Ax~zk;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3>/Yku)t  
} ; ?ZE1>L7e  
8x[q[  
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: (H0nO7Bk  
"P'W@  
template < typename T > cMI QbBM  
struct   ref g@KS\.m]  
  { VI[ikNpX  
typedef T & reference; 1/JgirVA  
} ; -.i1l/FzP  
template < typename T > \"5%w *vl  
struct   ref < T &> _D[vMr[  
  { qtD3<iWV  
typedef T & reference; d|w% F=  
} ; T'0Ot3m`  
=A GsW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ci6j"nKci  
[gQ*y~N  
template < typename T > $yHlkd`Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s0qA8`Yu  
  { 5}E8Tl  
  return l(t) = r(t); kMf]~EZ?  
} 'l!tQD!  
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。 ?RA^Y N*9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Azq,N@HO  
; Rt?&&W  
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 Skq%S`1%Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2Cj?k.Zk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6*{N{]`WZ)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %dKUB4  
最后的布局是: ,=R->~ J  
                Add % )?$82=2  
              /   \ +^{yJp.H#  
            Divide   5 6ZR'1_i6i=  
            /   \ j ]F  Zy  
          _1     3 r[JgCj+$&  
似乎一切都解决了?不。 ] +LleS5  
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。 aB#qzrr['8  
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。 8lT.2H  
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: b_z;^y~  
%7z  
template < typename Right > jun>(7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uJ{N?  
Right & rt) const V2V^*9(wu@  
  { XW%!#S&;X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q_ykB8Ensa  
} Y_xPr%%A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q;InFV3rv  
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。 wBA[L}  
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。 vn KKK.E  
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。 m+s^K{k}  
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。 htq#( M  
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? 1#&*xF "  
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: 3z!\Z[  
BJ@tU n  
template < class Action > K9;pX2^z9  
class picker : public Action 8m2-fuJz  
  { =pF 6  
public : #,0%g 1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .UU BAyjm  
  // all the operator overloaded oZA?}#DRl  
} ; K\`L>B. 1  
mflH&Bx9  
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。 !/BXMj,=  
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: ^$4d'  
4M}u_}9  
template < typename Right > HUfH/x3zj]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bYYyXM  
  { H"N o{|^<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0~<d<a -@  
} oL2|@WNj,  
<9@I5 0;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4Sfv  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )ZEUD] X  
7xb z)FI  
template < typename T >   struct picker_maker wyMj^+ 2m  
  { .Qn54tS0q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,)@Q,EHN;  
} ; 3tMs61 3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hCQz D2  
  { KLGhsx35  
typedef picker < T > result; ~B'K_#  
} ; mA|!IhM  
.nJErC##  
下面总的结构就有了: 7q<I7Wt  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 XI~2Vzht  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 np}F [v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T9osueh4  
至此链式操作完美实现。 %`t;5kmR  
}H&NR?Ax  
]!E|5=q  
七. 问题3 ^z-e"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hw:zak#j,  
" 6Hka{  
template < typename T1, typename T2 > ==F[5]?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >?ZH[A  
  { h3$.` >l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3)^-A4~E  
}  {.GC7dx  
/d ?)  
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: rDX_$,3L  
Vv~rgNh  
template < typename T1, typename T2 > ,^3eMn  
struct result_2 c^S^"M|  
  { 9[N+x2q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lX/6u E_%  
} ; J@54B  
,3Y~ #{,i  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gk>-h,>"  
这个差事就留给了holder自己。 1a;Le8  
    zRbooo{N  
JV=d!Gi[C  
template < int Order > ^a4y+!  
class holder; b*LEoQSl0V  
template <> >:%i,K*AM  
class holder < 1 > &~ QQZ]q6  
  { s PYG?P(l  
public : H[#s&Fk2  
template < typename T > X2hV)8Sk  
  struct result_1 9->E$W  
  { M:z)uLDw  
  typedef T & result; m=b~Wf39  
} ; lG;RfDI-  
template < typename T1, typename T2 > X3vTyIsn  
  struct result_2 TBHIcX  
  { eN fo8xUG  
  typedef T1 & result; 7d*SZmD  
} ; J)vP<.3:  
template < typename T > -g(&5._,ZW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oqH811  
  { 2T3v^%%j  
  return (T & )r; }A3(g$8KR  
} d?C8rkV'  
template < typename T1, typename T2 > qRT1Wre 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +/y 3]}  
  { M)C. bo{p  
  return (T1 & )r1; D_ybgX?0:  
} r+-KrO'  
} ; R| [mp%Q  
Y [k%<f  
template <> 4vq,W_n.hQ  
class holder < 2 > xwhH_[  
  { 2qLRcA=R  
public : SV}q8z\  
template < typename T > p(in.Xz  
  struct result_1 >H?l[*9  
  { +e+hIMur  
  typedef T & result; u POmi F  
} ; XP~bmh,T,  
template < typename T1, typename T2 > &@u;xc| v  
  struct result_2 -fFM-gt^t  
  { H RJz  
  typedef T2 & result; lp3 A B  
} ; xq+$Q:f  
template < typename T > -bJht  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vb*q^ v  
  { `VX]vumG  
  return (T & )r; {Tb(4or?=b  
} 0l#gS;  
template < typename T1, typename T2 > S G|``}OA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6AV@O  
  { 2mN>7Tj:  
  return (T2 & )r2; WW82=2rJ9  
} 7t=e"|^  
} ; ^Lr)STh  
Y+ 75}]B  
DP**pf%j  
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> >。 YzJ\< tkp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _Bm/v^(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N+%E=D>  
:=WiT_M  
return l(i, j) = r(i, j); RO"c+|Py  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E:/G!1  
$BKGPGmh  
  return ( int & )i; }UNRe]ft$  
  return ( int & )j; roT$dL P)w  
最后执行i = j; Fw? ;Y%  
可见,参数被正确的选择了。 ]4wyuP,up  
5m{!Rrb  
8##-fv]  
I) Y ^_&=  
~&B{"d  
八. 中期总结 CKwrE]h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &.D3f"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MT9c:7}[&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qfx(+=|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pi7Fd\A  
(]7&][  
yk OJhd3  
OEmz`JJ67  
]Tk3@jw+b  
#ky]@vyO  
九. 简化 l6Wa~E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 LN}eD\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nr)v!z~y   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ][3H6T!ckL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pwAawm  
  +-*/&|^等 ={,\6a|]:  
2. 返回引用。 t"Ok-!c|  
  =,各种复合赋值等 `_Iy8rv:P  
3. 返回固定类型。 _|qJ)gD[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ov&4&v  
4. 原样返回。 I@IZ1 /J,r  
  operator, by; %k/  
5. 返回解引用的类型。 \cmt'b  
  operator*(单目) B@g 0QgA  
6. 返回地址。 G;:n*_QXE  
  operator&(单目) 1M+o7HO.mG  
7. 下表访问返回类型。 epM;u  
  operator[] ;BzbWvBo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oe,I vnt  
  operator<<和operator>> N"Y)  
=>nrU8x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j f25Ky~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]G.ttfC  
:ad  
template < typename Left > +k|t[N  
struct value_return JW[y  
  { _Kdqa%L !  
template < typename T > :L gFd  
  struct result_1 1xN6V-qk  
  { Au Ib>@a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iIWz\FM  
} ; 5|S|S))_Q  
kSx^Uu*  
template < typename T1, typename T2 > L1=+x^WQ  
  struct result_2 %xZYIY Kf  
  { w@w(AFV9/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i}teY{pyc  
} ; s;V~dxAiv  
} ; KW.*LoO  
v5 STe`  
9}p>='  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q SR\=:$  
-4ityS @  
下面我们来剥离functor中的operator() ^uB9EP*P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?m.WqNBH7  
IB9[Lx  
return l(t) op r(t) ~\_aT2j0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cojtQ D6  
return op l(t) (T;4'c  
return op l(t1, t2) 9gP-//L@  
return l(t) op +>3XJlZV  
return l(t1, t2) op |iN!V3#S  
return l(t)[r(t)] k"_i7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :lj1[q:Y>  
?+#|h;M8  
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: ;UuCSfs{  
单目: return f(l(t), r(t)); d%1Tv1={  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^Ud1 ag!-  
双目: return f(l(t)); NIZ N}DnP  
return f(l(t1, t2)); (gN[<QL  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~2 L{m[s|  
`4^-@}  
struct meta_divide J2A+x\{<  
  { k#mQLv  
template < typename T1, typename T2 > 1>hY!nG h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y/U(v"'4U  
  { g'2'K  
  return t1 / t2; %04N"^mT'~  
} :`('lrq  
} ; Qtj.@CGB  
eeKErpj8A  
这个工作可以让宏来做: zN}1Qh  
A+3,y<j\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7&oT} Z  
template < typename T1, typename T2 > \ j{k]8sI,H]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ( R2432R}J  
以后可以直接用 UjCQ W:[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6)<g%bH!  
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 (-k`|X"  
(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。。。) 1, 5"sQ$  
Gk~QgD/Pix  
p4l^b[p  
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 YrlOvXW  
"^sh:{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  zxN,ys  
class unary_op : public Rettype cuv?[ M  
  { kU uDA><1  
    Left l; +/!kL0[v  
public : Ik{[BRzUgt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @tv3\eD  
poJ7q (  
template < typename T > VVY#g%(K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n-X;JYQW  
      { [C1 .*Q+l  
      return FuncType::execute(l(t)); 50MdZ;R-3  
    } z1wJ-l  
w-f[h  
    template < typename T1, typename T2 > P#e1?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M#<U=Ha  
      { <'s_3AC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8?p40x$m%  
    } %V r vu5  
} ; :|j,x7&/{  
T-" zK r!  
gz{~\0y  
同样还可以申明一个binary_op zJ-_{GiM*L  
}M3f ?Jv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .M Ni)+  
class binary_op : public Rettype S"t6 *fWr  
  { ,&+"|,m  
    Left l; Gyo[C98  
Right r; 66A}5b4)]  
public : _<;;CI3w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |>w>}w`~  
cJb.@8^J  
template < typename T > 8:W," "  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;ZnSWIF2  
      {  m}t.E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _8*}S=  
    } ~!PAs_O  
SZ/}2_;  
    template < typename T1, typename T2 > Xr?(w(3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < 5 Ft3sd  
      { U[l7n3Y=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PwF 1Pr`r  
    } <d2?A}<  
} ; (~C_zG  
c!,&]*h"k  
R^_7B(  
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 q> ;u'3}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l/=2P_8+Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x2-i1#j`;  
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。 G8]DK3#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j$2rU'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cJ CKxj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OR{<)L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) qG=?+em  
下面是修改过的unary_op 977%9z<h  
+Ce[OG.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M84{u!>[  
class unary_op =bn(9Gm!J  
  { ;3 N0)  
Left l; r>!$eqX_  
  _G$SA-W(  
public : ->BGeP_=|  
(s:ihpI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cr}T ? $\K  
v|\<N!g  
template < typename T > (lNV\Za  
  struct result_1 B =EI&+F+  
  { |rjHH<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rV yw1D  
} ; _J|TCm  
 [#+yL  
template < typename T1, typename T2 > Se0!-NUK0  
  struct result_2 2 kP0//  
  { y. xt7 F1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }6Ut7J]a|  
} ; 1z .  
AXnuXa(j  
template < typename T1, typename T2 > h8nJt>h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *w H.]$  
  { I:~KF/q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); goE \C  
} {B!LhvYAH  
H@+1I?l  
template < typename T > *En29N#a{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O\3 L x  
  { |4$.mb.  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8OS@gpz  
} ,M4G_U[  
lpjeEaw o4  
} ; Ri<7!Y?l  
fX ^h O+f  
n! Dr:$  
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 \wJ2>Q  
好啦,现在才真正完美了。 iMT[s b  
现在在picker里面就可以这么添加了: "aU) [  
fwkklg^  
template < typename Right > =:w]EpH"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `u<\ 4&W  
  { @3^D[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?%|w?Fdx-  
} _u[2R=h  
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。 1g{-DIOmn  
Nldy76|g  
u<g0oEs)  
Q)/V >QW  
b7^Db6qu  
十. bind $dxk;V  
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。 |41NRGgY  
先来分析一下一段例子 $wr B5m?  
2`|gnVw  
H%nA"-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D]?eRO9'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pmWt7 }  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +jEtu[ ;  
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。 9}[UZN6  
我们来写个简单的。 Q.U wtH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '3p7ee&  
对于函数对象类的版本: Jw 4#u5$$Z  
^vj}  
template < typename Func > s~z~9#G(6  
struct functor_trait }&*wJ]j`L  
  { *(,zPn,  
typedef typename Func::result_type result_type; { R`"Nk  
} ; 'bd|Oww1u  
对于无参数函数的版本: s|`ZV^R  
yd}1Mx  
template < typename Ret > ?rJe"TOIy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8 t)?$j$  
  { @TQzF-%#7  
typedef Ret result_type; o]@Mg5(8Q  
} ; Q)IL]S  
对于单参数函数的版本: I[l8@!0  
*=2sXH1j  
template < typename Ret, typename V1 > Uh w:XV@m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f`gs/R  
  { qk{+Y  
typedef Ret result_type; @W1F4HYds  
} ; 2Y7u M;8  
对于双参数函数的版本: t=;P1d?E;  
8ofKj:W]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rjo1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N^TE ;BM  
  { @ Y&UP  
typedef Ret result_type; x+;a2yE~  
} ; m|M'vzu1  
等等。。。 \) FFV-k5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tKX+eA]  
Hrg~<-.La  
template < typename Func > S;8gX1Uf  
struct func_return !U "?vSl  
  { <k'%rz  
template < typename T > uxOeD%Z>  
  struct result_1 ?;YymD_  
  { tRCz[M&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JW}O`H9  
} ; +V` *  
l+UUv]:1  
template < typename T1, typename T2 > T&q0TBT  
  struct result_2 ,\RZ+kC>~  
  { s# 9*`K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aGml!N5'  
} ; Pm/Rc  
} ; ,+>JQ82  
PC<[ $~  
6ec#3~ Y]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >]}c,4D(  
1PUeU+  
template < typename Func, typename aPicker > i",7<01  
class binder_1 8W2oGL6  
  { rizWaw5E!8  
Func fn; 0,]m.)ws  
aPicker pk; f.G"[p  
public : Js'j}w  
tJvs ?eZ)  
template < typename T > #/0d  
  struct result_1 O>3f*Cc  
  { pGdFeEkB/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "qdEu KI  
} ; %F}i2!\<L  
l<)k`lrMX4  
template < typename T1, typename T2 > !zQbF&>  
  struct result_2 hd1aNaF-  
  { l 2ARM3"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +pY-- 5t  
} ; tyU'[LF?  
?p'DgL{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c0v6*O)  
mXOY,g2w  
template < typename T > 61W[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &e \UlM22  
  { X.GK5Phd  
  return fn(pk(t)); uZml.#@4  
} Y[rRz6.*(  
template < typename T1, typename T2 > f;=<$Y>i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,92wW&2  
  { ]ne  
  return fn(pk(t1, t2)); isU4D  
} Q*ixg$>  
} ; \P;2s<6i\  
jdX *  
)wNcz~ Y  
一目了然不是么? [?55vYt  
最后实现bind )m$MC25  
&&ZX<wOM  
dCA! R"HD  
template < typename Func, typename aPicker > X#k:J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g `(3r  
  { ~X<?&;6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FWW*f _L  
} d]K$0HY  
`t#9 yN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9UCA&n  
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。 %W^Zob  
?k^~qlye  
十一. phoenix ?UV|m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b ;>?m  
Kz"&:&R"  
for_each(v.begin(), v.end(), Nj{;  
( 9~{,Hj1xE  
do_ zG)vmysJf  
[ k] A(nr  
  cout << _1 <<   " , " lkW5<s_  
] >o1,Y&  
.while_( -- _1), uvl>Z= "  
cout << var( " \n " ) %.WW-S3  
) 6xLQ  
); wpg7xx!  
no(or5UJ  
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: @~bP|a  
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 LT#EYnG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3<>DDY2bl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "j8`)XXa(  
0"{-<Wot}  
\U>|^$4 #5  
template < typename Cond, typename Actor > ^B!()39R?  
class do_while ~3)d?{5  
  { /\MkH\zg  
Cond cd; 8?1MnjhX10  
Actor act; 6^)eW+  
public : {_4`0J`3  
template < typename T > 0ev='v8?  
  struct result_1 av bup  
  { j&[u$P*K  
  typedef int result_type; pM9M8d  
} ; S 3s6  
ji C2B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} " u)e,gu  
48Jt1^  
template < typename T > =fJ  /6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J7HY(7Nx  
  { pV O{7I  
  do Y+h ?HS  
    { &F8*>F^7  
  act(t); v]#[bqB.b  
  } i>KgkRZL#  
  while (cd(t)); n~ZZX={a  
  return   0 ; <}G/x*N  
} rv c%[HfW;  
} ; Za]~[F  
vX_;Y#uD  
?R_fg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UrO& K]Z  
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`Z[MNY  
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。 NA$%Up  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ipE|)Ns  
下面就是产生这个functor的类: Dutc#?bT  
B`YD>oCN  
CwD=nT5`  
template < typename Actor > Vjd(Z  
class do_while_actor {Wndp%  
  { 9&{z?*  
Actor act; Vha,rIi  
public : )q`.tsR>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -EP(/CS!  
0\Tp/Ph  
template < typename Cond > bB)$=7\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >7r%k,`  
} ; Zs8]A0$  
<7! "8e  
,w f6gmh8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y t7>,  
最后,是那个do_ M9G?^mW1sT  
% K,cGgp^)  
bVzJOBe  
class do_while_invoker 2Bi?^kQ#  
  { @?RaU4e  
public : }$[@*  
template < typename Actor >  T\#Gc4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7yjun|Lt}X  
  { Sk-Q 4D^  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ly z8DwZ  
} U'u_'5 {  
} do_; VK!HuO9l  
iRx`Nx<@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0+&K;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hhz#I A6,  
最后来说说怎么处理break和continue {-Gh 62hDg  
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。 &DjA?0`J  
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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