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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k*n~&y:O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lui6;NY  
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, U65l o[  
\O4s0*gw  
z@,(^~C_  
}<X*:%#b  
  class filler 1U#W=Fg'  
  { ;"u,G!  
public : ~?Vod|>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A$N%deb  
} ; Exqz$'(W9  
S6(48/  
K}cA%Y  
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: @2L^?*n=  
?4U4o<   
%hN>o)  
O|+ZEBP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -&`_bf%M  
!L{mE&  
rP'%f 6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 krFp q;  
V\x'w*FP  
]T'8O`  
TK18U*z7J  
二. 战前分析 +B " aUF  
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。 ]o]`X$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 $)"T9 $>$  
uP%VL}% 0  
7Z`4Kdh .  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )L6 it  
  /* --------------------------------------------- */ |(*btdqy3  
vector < int *> vp( 10 ); 8v2Wi.4T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gh*k\0  
/* --------------------------------------------- */ `Wjq$*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D((/fT)eD  
/* --------------------------------------------- */ 'l<$H=ZUVG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }wn|2K'  
  /* --------------------------------------------- */ kVM*[<k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XrTc5V  
/* --------------------------------------------- */ CHv n8tk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \mGb|aF8  
yW1N&$n  
-M6vg4gf  
sj&(O@~R  
看了之后,我们可以思考一些问题: @w==*.x  
1._1, _2是什么? 6wB !dl  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y'8T=PqY[t  
2._1 = 1是在做什么? lshSRir  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rU"AO}6\@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 hlV(jz  
~h8k4eM  
{@7UfJh>  
三. 动工 DL~! ^fx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }])j>E  
M<Z#4Gg#4  
W3\+51P  
8i`T?KB  
template < typename T > g=4P-i3   
class assignment B &Z0ZWx  
  { sOWP0x  Y  
T value; iWW!'u$+I`  
public : EMH-[EBx  
assignment( const T & v) : value(v) {} \ :@!rM  
template < typename T2 > md{1Jn"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rS\mFt X  
} ; ',FVT4OMw  
9} C(M?d  
^v;8 (eF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CWp>8@v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t9W*N\  
r H9}VA:h  
0[g5[?Vy  
iN u k5  
  class holder 96F+I!qC  
  { P&o+ut:  
public : p'/%"  
template < typename T > E0r#xmk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u?g;fh6  
  { 9ys[xOh WM  
  return assignment < T > (t); 2U+wiE|  
} )J\ JAUj  
} ; ) { "}bMf  
0#ePg6n  
Fok`-U  
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: !qs~j=;y3  
J(,gLl  
  static holder _1; :VRQd}$Pi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1@]gBv<  
a! x?Apww  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rJd-e96  
而不用手动写一个函数对象。 +{ e2TY  
]CnT4[f!  
]mO7O+  
=p!Hl#  
四. 问题分析 JHVesX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ve/|"RB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gAGcbepX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3 _DJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LCpS}L;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bd13p_V"6  
l) )Cvre+  
五. 问题1:一致性 2 mvp|< "  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Mg^3Y'{o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~{yQsEU  
Z2\Xe~{  
struct holder :"oUnBY%  
  { T 3 +lYE  
  // q&k?$rn  
  template < typename T > s\1c.  
T &   operator ()( const T & r) const +Xr87x;  
  { ^5gB?V,  
  return (T & )r; v/7iu*u  
} |S VL%agZ  
} ; XbAoW\D(  
{{ 4S gb  
这样的话assignment也必须相应改动: %MUwd@,  
:.EVvuXI  
template < typename Left, typename Right > 'St\$X  
class assignment `zRm "G  
  { K~>ESMZ5  
Left l; 3LD`Ep   
Right r; uzUZuJ  
public : Uu3<S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ::rKW *?  
template < typename T2 > tqe8:\1yK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z@em1W0?Z  
} ; 4~/3MG  
~~'UQnUN4  
同时,holder的operator=也需要改动: |d8x55dk  
6o/!H  
template < typename T > "Dwaq*L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const | sio:QP  
  { [6Gb@jG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #\fxU:z~r  
} 9W <I~  
$>fMu   
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。 /!Ng"^.e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 564)ha/^(  
r|tTDKGQ  
return l(rhs) = r; UjU*`}k3  
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。 Xy(o0/7F9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .-g++f(_i  
xui.63/  
template < typename Tp > qEoa%O  
class constant_t $NtbI:e{  
  { ;:l\_b'Z}  
  const Tp t; ]dKLzW:l  
public : \We\*7^E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hkq[xgX  
template < typename T > 5 5_#?vw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q,mmHw.`J  
  { SGREpOlJ+  
  return t; A%pBvULH  
} .*s1d)\:  
} ; 6:(*u{  
5:ZM-kZT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *L3>:],7  
下面就可以修改holder的operator=了 X;I;CZ={  
.'y]Ea  
template < typename T > <I{)p;u1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xk_xTzJ  
  { -4&SYCw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L)cy&"L|  
} Lii,L}  
\WnI&nu  
同时也要修改assignment的operator() B%c):`w8]  
EhkvC>y  
template < typename T2 > =W6AUN/%p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vPn(~d_  
现在代码看起来就很一致了。 s\6kXR  
L)5YX-?  
六. 问题2:链式操作 d+_wN2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uj_ OWre  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #4ZDY,>Xi#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y7yh0r_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 meHAa`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o!`.LL%  
8$:4~:]/  
template < typename T > S(^*DV  
struct result_1 pv.0!a/M  
  { #HD$=ECcw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +1Ha,O k  
} ; 6OJ`R.DM`  
h\k!X/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Vu DSjh  
M+X>!Os  
template < typename T > l  I&%^>  
struct   ref w z-9+VN6  
  { HL;y5o?  
typedef T & reference; 5eI3a!E]O  
} ; }LDH/# u  
template < typename T > }JXAG/<  
struct   ref < T &> `B+P$K<X  
  { VjbRjn5LI  
typedef T & reference; )1%l$W  
} ; 'k=GSb  
 `)`J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U[/k=}76  
S3V3<4CB  
template < typename T > qEC -'sl<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 12\h| S~  
  { )~1QOl "~  
  return l(t) = r(t); F6*n,[5(  
} #<V/lPz+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Pa%;[hbn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e_Na_l]  
D2o,K&V  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^2L\Y2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CeD O:J=,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /; ;_l2t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [A?Dx-R;(  
最后的布局是: gF( aYuk  
                Add \2(Uqf#_  
              /   \ 8<UD#i@:C  
            Divide   5 ?;pw*s1Atz  
            /   \ V)M+dhl  
          _1     3 E 5D5  
似乎一切都解决了?不。 uGIA4CUm  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7iCH$}  
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。 |~b.rKQt[  
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: m6J7)Wp  
q:4 51C  
template < typename Right > >U\,(VB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }eUeADbC  
Right & rt) const }gQ FWT  
  { ">vxYi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +uMOT#KjR  
} tu}AJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s`W\`w}  
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。 %~ uMa  
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。 =h,6/cs  
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。 vL"U=Q+/eY  
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。 h|h-<G?>  
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|o[! @:,  
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: &z[39Q{~  
qkB)CY7  
template < class Action > .#zmX\a  
class picker : public Action nQ4s  
  { <k)@PAV  
public : t2Dx$vT*&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Jolr"F?  
  // all the operator overloaded >[TB8  
} ;  DJ?kQ  
+JoE[;  
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。 jj^{^,z\  
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: dIiQ^M  
EsR_J/:Qe  
template < typename Right > '`g#Zo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l]Ozy@ Ib  
  { .]+Z<5Fo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2Qg.b- C  
} |0 #J=am  
Bbuy y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L'k )  
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。 dKyJ.p   
U X)k;h  
template < typename T >   struct picker_maker 9Z}Y2:l'  
  { n"YY:Gm;8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [4uTp[U!r  
} ; AF5.)Y@.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +Bk d  
  { ( )1\b  
typedef picker < T > result; vZj:\geV  
} ; W]Z;=-CBr  
g{K*EL <  
下面总的结构就有了: emp*j@9  
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。 Zcq'u jU  
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。 JR/:XYS+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ((i%h^tGa;  
至此链式操作完美实现。 8>" vAEf  
*FoH '\=  
$$7Mq*a>  
七. 问题3 b#;%TbDF  
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。 ^2-2Jz@  
2QwdDKMS_  
template < typename T1, typename T2 > TVVL1wZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oNHbQ&h  
  { f 7B)iI!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o HqBNTyH  
} 5U)Ia>p  
?@"F\Bv<h  
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: K=|x"6\  
3F fS2we  
template < typename T1, typename T2 > }F3}-5![  
struct result_2 K|Sh  
  { yVQ0;h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +"1@ 6,M  
} ; ;T1OXuQ  
jWHv9XtW  
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? v x qsK  
这个差事就留给了holder自己。 9[yW&t;#  
    J3Ipk-'lx  
)kLTyx2&  
template < int Order > ug]WIG7 S  
class holder; _P6e%O8C#  
template <> lu~<pfg  
class holder < 1 > s~N WJ*i  
  { o+{]&V->gN  
public : a,<l_#'  
template < typename T > xgsEJE  
  struct result_1 ~>8yJLZ.7  
  { TmI~P+5w  
  typedef T & result; Zy !^HS$  
} ; ~mAv)JK  
template < typename T1, typename T2 > h- )tWJ c  
  struct result_2 }<m'Nkz<X  
  { AlZ]UGf^  
  typedef T1 & result; 4:1URhE  
} ; v6uXik  
template < typename T > jVA|Vi_2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?@n, 9!  
  { Ife/:v  
  return (T & )r; h = <x%sie  
} F3)w('h9c  
template < typename T1, typename T2 > .W;,~.l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L !/Zw~  
  { ~`Uil=  
  return (T1 & )r1; o03Y w)*  
} 'E4`qq  
} ; 'THcO*<  
JYY:~2  
template <> Br}&  
class holder < 2 >  t8 "*j t  
  { x2#5"/~4  
public : RGeM.  
template < typename T > _^)Wrf+  
  struct result_1 6I$laHx?  
  { !besMZ  
  typedef T & result; 3f u*{8.XZ  
} ; 2(-J9y|  
template < typename T1, typename T2 > )JO#Z(  
  struct result_2 KtT.WHr(m  
  { }Htnhom0n  
  typedef T2 & result; pJ` M5pF  
} ; 0 !D,74r  
template < typename T > fn%Gu s~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jRswGMx  
  { !)jw o=l}J  
  return (T & )r; 61Z#;2]  
} O'6zV"<P  
template < typename T1, typename T2 > DFgr,~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kOe %w-_  
  { ZZkxEq+D  
  return (T2 & )r2; 7eQE[C  
} hSxlj7Eo^T  
} ; 9uXuV$.  
q P<n<  
xvZNshkpAX  
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> >。 Uoskfm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g/)$-Z)Nu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -#=y   
BrW1:2w >\  
return l(i, j) = r(i, j); a,o>E4#c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }pE8G#O&  
q|E0Y   
  return ( int & )i; ]gN]Cw\L  
  return ( int & )j; K3eYeXV  
最后执行i = j; Hpo/CY/  
可见,参数被正确的选择了。 87/!u]q  
x^UE4$oo  
4T*RJ3Fz!  
U'pm5Mc\q  
G2FP|mf,  
八. 中期总结  b>N) 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: 9Fe(],AzF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^*;{Uj+O~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。 oo{5 :  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~R`Rj*Q2Y  
7g-#v'.N  
<Sxsmf0"  
m6%csh-N1  
T[w]w  
3Lxk7D>0c  
九. 简化 q!iMc  
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。 `={s*^Ta  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %G%##wv:  
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: +ahr-v^R<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >Z#=<  
  +-*/&|^等 <1(:W[M  
2. 返回引用。 zE{@'  
  =,各种复合赋值等 zl>l.zJ  
3. 返回固定类型。 F+;{s(wx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ALw5M'6q0\  
4. 原样返回。 LEM{$Fxo&  
  operator, 1'5I]D ec  
5. 返回解引用的类型。 q% Eze  
  operator*(单目) Z+!3m.q  
6. 返回地址。 !B==cNq  
  operator&(单目) =d/\8\4  
7. 下表访问返回类型。 ({3hX"C@Q  
  operator[] $9znRTFEj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m178S3  
  operator<<和operator>> I)~&6@J n  
:uZfdu  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P5;LM9W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !F0MLvdX7^  
:$&%Pxm  
template < typename Left > rs01@  
struct value_return .BsZ.!MPL(  
  { Wxl^f?I`:  
template < typename T > NiU}A$U  
  struct result_1 e";r_J3w  
  { _W41;OY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0N3 cC4!  
} ; F]~rA! g1  
_8C0z=hz  
template < typename T1, typename T2 > u49zc9  
  struct result_2 ag^L' h$  
  { (yFR;5Fo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #5GIO  
} ; :.!]+#Me  
} ; qr%9S dvx  
CIh@H6|  
0$3\D S<E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {aI8p}T  
3X$)cZQ  
下面我们来剥离functor中的operator() E 3b`GRay  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yc5C`r+6  
>{i/LC^S  
return l(t) op r(t) ;crQ7}k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n(.y_NEgV!  
return op l(t) E"5 z T1d  
return op l(t1, t2) U'S}7gya  
return l(t) op gB@Xi*  
return l(t1, t2) op 43pQFDWa  
return l(t)[r(t)] Z%~j)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [-!   
2't<Hl1qN  
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: T^u][I3*  
单目: return f(l(t), r(t)); h)BRSs?v_D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W HO;;j  
双目: return f(l(t)); }fnp}L  
return f(l(t1, t2));  lk{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]Mi ~vG q  
Pk[:+. f(  
struct meta_divide ^'i(@{{o\  
  { V| b9zHh  
template < typename T1, typename T2 > Z8nj9X$   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) / <WB%O  
  { R*IO%9O  
  return t1 / t2; ARAC'F0  
} 5R}Qp<D[^  
} ; ^Bn)a"Gd  
}\}pSqW  
这个工作可以让宏来做: B7(~m8:eH7  
EZaWEW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5bM/ v  
template < typename T1, typename T2 > \ r(iT&uz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'gk.J  
以后可以直接用 1eQ9(hzF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1C\OL!@L  
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 KJ<7aZ  
(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。。。) !/+ZKx("9  
<uUQ-]QOIh  
;hGC.}X  
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 F,Q\_H##x4  
w~a^r]lPW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~4h<nc  
class unary_op : public Rettype Nq1la8oQ3  
  { r2}u\U4>  
    Left l; 9Z]~c^UB  
public : u-PAi5&n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sS;6QkI"y  
{'VP_ZS1v  
template < typename T > @5N^^B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XlUM~(7+v  
      { GL$!JKWp  
      return FuncType::execute(l(t)); >(mp$#+w  
    } lo*OmAF  
*,<A[XP  
    template < typename T1, typename T2 >  H"czF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OV3l)73?t  
      { uKc x$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f =@'F=  
    } LVKvPi  
} ; >QO^h<.>  
nVkx Q?2  
{T4F0fu[eR  
同样还可以申明一个binary_op hw! l{yv  
!z">aIj\6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NRu _6~^^  
class binary_op : public Rettype [8|Y2Z\N  
  { Ie{98  
    Left l; O ]o7  
Right r; nZZNx  
public : |,3s]b`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G165grGFd  
Aq' yr,  
template < typename T > 0VsQ$4'V^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6. N?=R  
      { *69{#qN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S_; 5mb+b  
    } {!!df.h  
|^fubQs;2  
    template < typename T1, typename T2 > e_'/4 n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;pe1tp  
      { @}[>*Xy%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .EeXq }a[  
    } t Gt/=~n9  
} ; ,b[}22  
BGM5pc (ei  
UNLmnj;-Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _Z~cJIEU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wEju`0#;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -& Qm"-?:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 FY;\1bt<<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #a1zk\R3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [/dGOl+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xPBSJhla  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /$NDH]a  
下面是修改过的unary_op $ti*I;)h4  
rP4v_?Zg+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =^liong0  
class unary_op V|6PKED  
  { b"D? @dGB,  
Left l; k^<s|8Y  
  RF3?q6j ,  
public : )m8ve)l  
B$A`thQp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t<~WDI|AN  
:~uvxiF  
template < typename T > dA,irb I0W  
  struct result_1 lKVy{X 3]*  
  { W&M=%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N$'/J-^  
} ; oJ\)-qSf  
S8=Am7D]1  
template < typename T1, typename T2 > -dRnozs6W  
  struct result_2 IE;Fu67wi  
  { 2T3TD%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^3>Qf  
} ; 4Cd#S9<ed  
!v/j*'L<M}  
template < typename T1, typename T2 > U2Uf69R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CMQlxX?  
  { @.rVg XE=!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~* R:UTBtw  
} gK&MdF*  
!yUn|v>&p  
template < typename T > 7!-3jU@m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fe:M'.  
  { ;N+ v x  
  return OpClass::execute(lt(t)); C(w?`]Qs  
} =O~ J  
7z.(pg=  
} ; UJ\[ ^/t  
}JP0q  
8|-j]   
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 bHJKX>@{  
好啦,现在才真正完美了。 fPW|)e"  
现在在picker里面就可以这么添加了: '7'*+sgi$  
V XE85  
template < typename Right > z XI [f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s!lLdR[g  
  { ;8| D4+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @Feusprs  
} ?MW *`U  
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。 mYU7b8x_  
5hhiP2q  
'zRi ;:UHA  
`.MY" g9  
>AtW  
十. bind "w PA;4VQ  
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。 1v<,nABuJ6  
先来分析一下一段例子 6%j v|\>  
Sckt gp8  
>A]U.C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3SI~?&HU!/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tQrF A2F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AQUl:0!  
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。 wgN)*dpuI  
我们来写个简单的。 BzVF!<!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^R g=*L  
对于函数对象类的版本: [!g$|   
P"Scs$NOU?  
template < typename Func > fZq_]1(/uP  
struct functor_trait 4 6yq F  
  { m'!smS x8  
typedef typename Func::result_type result_type; zL^`r)H  
} ; _mEW]9Sp  
对于无参数函数的版本: /k$H"'`j4  
p)x*uqSd  
template < typename Ret > M1Frn n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7Gos-_s  
  { Y%OJ3B(n|  
typedef Ret result_type; !ek};~(  
} ; /'[m6zm]  
对于单参数函数的版本: M0B6v} ^H  
ytmFe!  
template < typename Ret, typename V1 > (G E)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &rc]3! B  
  { Np.] W(  
typedef Ret result_type; 1#Ls4+]5  
} ; 7])cu>/  
对于双参数函数的版本: .uoQ@3  
A>bpP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z$X[x7e.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G*`H2-,  
  { f%g^6[  
typedef Ret result_type; San=E@3}v!  
} ; *EB`~s  
等等。。。 9B&fEmgEc?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Li?_P5+a  
as k76  e  
template < typename Func > >RTmfV  
struct func_return Jc3Z1Tt  
  { QAk.~ ob  
template < typename T > 2 omKP,9,2  
  struct result_1  gZg5On  
  { 4 g%BCGsys  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +HpPVuV  
} ; )tD[Ffvr  
`"-ln'nw  
template < typename T1, typename T2 > p$:ERI  
  struct result_2 \-h%z%{R  
  { =dp(+7Va  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ld9YbL:  
} ; m 4r!Ck|  
} ; 2C &G' @>  
nG~#o  
A@?Rj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &hSABtr}  
PL}c1Ud  
template < typename Func, typename aPicker > oZ!1^o3V  
class binder_1 l`wF;W!  
  { m) -D rbE  
Func fn; !VzbNJ&'  
aPicker pk; K!cLEG!G  
public : _[:>!ekx  
JK/VIu&!  
template < typename T > ,P.yl~'Al  
  struct result_1 Af`qe+0E  
  { 2|re4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F3Y/Miw  
} ; yd>b2 M  
~B2,edkM  
template < typename T1, typename T2 > Ig{ 3>vB  
  struct result_2 ToXgl4:kd  
  { ;J&p17~T9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -H+<81"B#  
} ; tF&g3)D:NV  
)b7;w#%q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GLpl  
+k<0: Fi  
template < typename T > G< _<j}=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \v]esIP5R'  
  { oz[Mt i*  
  return fn(pk(t)); - fx?@  
} 9!u&8#i  
template < typename T1, typename T2 > $E,,::oJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4F=cER6l  
  { lB< kf1[  
  return fn(pk(t1, t2)); 7+2DsZ^6MW  
} 9V0@!M8S  
} ; a@ v}j&  
^Q9;ro*;ck  
D9 \!97  
一目了然不是么? gZW(z  
最后实现bind A(84cmq!q  
P~^VLnw  
wOLA8UYW  
template < typename Func, typename aPicker > A}l+BIt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5oTj^W8M(  
  { $9@jV<Q1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U'oFW@Y;h  
} /<e<-C*d&<  
^/M-*U8ab  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @ i*It Hk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (O-.^VV  
'Z}3XVZEN  
十一. phoenix 3IyNnm=u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *u ^mf~  
rUxjm\  
for_each(v.begin(), v.end(), +zL|j/q?  
( 1@<PcQBp  
do_ jxdX7aik  
[ j0uu* )Rk  
  cout << _1 <<   " , " (CR]96n  
] h#~\-j9>  
.while_( -- _1), m4_ZGjmJM  
cout << var( " \n " ) nmWo:ox4;(  
) pybE0]   
); !4vepa}Y  
qx f8f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: wi-F@})f#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor uFYcVvbT@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 khQ@DwO*\=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H aA2y  
S>;+zVF]  
X0 ^~`g  
template < typename Cond, typename Actor > 3k# h!Z  
class do_while JuD&121N*  
  { ! z6T_;s  
Cond cd; *b,4qMr  
Actor act; mkuK$Mj  
public : sIzy/W0iV  
template < typename T > dGG8k&  
  struct result_1 "L&84^lmf  
  { &HB!6T/  
  typedef int result_type; ` #; "  
} ; (Tv~$\=  
YLv5[pV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sH51 .JG  
Ny5$IIF e  
template < typename T > \\P*w$c   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C$4!|Wg3  
  { h|%a}])G)  
  do 2?nEHIUT  
    { 9GtVcucN  
  act(t); dZ|x `bIgs  
  } !,9 ;AMO -  
  while (cd(t)); ;[B-!F>  
  return   0 ; #+8G`  
} Sb.%B^O  
} ; ^l{q{O7U$  
SNc$!  
M \UB r4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2" u,f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \p#_D|s/Ep  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x7!gmbMfK'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UsgrI>|l  
下面就是产生这个functor的类: H>F j  
ttA'RJ  
W H%EC$  
template < typename Actor > \k3EFSm  
class do_while_actor 0M!GoqaA  
  { d}<-G.&_  
Actor act; -5Oy k,  
public : 6 IRa$h>H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^$s&bH'8  
}H:wgy`  
template < typename Cond > ;)q"X>FMZe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yof8LWXx  
} ; NqM=Nu\  
Z8`Y}#Za[  
G7%f| Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4"veqrC  
最后,是那个do_ Nx"|10gC  
|t~*!0>3  
7Q9| P?&:z  
class do_while_invoker zEt!Pug  
  { [lGxys)J  
public : o,RiAtdk  
template < typename Actor > ]CDUHz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xdh%mG:?  
  { ;;+h4O )  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5?m4B:W  
} "s}Oeu[  
} do_; PMT}fg  
AdRp{^w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VfwH:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [I}z\3Z %  
最后来说说怎么处理break和continue _*E j3=u  
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。 n=?wX#rEC#  
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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