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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :yeq(o K,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ds?v'|  
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, BbgnqzU  
i1>- QDYnJ  
qL6 |6-?  
*T~Ve;3h;  
  class filler  Fl1;;F  
  { " QWq_R  
public : 2UFv9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [L:o`j  
} ; OU/MiyP2  
op6CA"w  
.R9IL-3fO  
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: q~*t@  
}w1~K'ck}>  
_ B 5gR  
\U[ {z&]~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Um: Hrjw  
2EfF=Fm>  
w Axrc+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /6h(6 *JI  
;~\MZYs3m  
;uW}`Q<  
>&p0d0  
二. 战前分析 `g6h9GC6  
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。 =Q[b'*o7  
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 @ )-$kk*  
QCX8IIHG  
H8`(O"V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rORZerM  
  /* --------------------------------------------- */ 7g(F#T?;'  
vector < int *> vp( 10 ); aOiR l,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yZ7,QsEsN  
/* --------------------------------------------- */ y !!E\b=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [fKUyIY_  
/* --------------------------------------------- */ q7-L53.x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); stk9Ah  
  /* --------------------------------------------- */ N~NQ6:R[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Tp9- niW  
/* --------------------------------------------- */ +C(/ Lyo}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `A,g] 1C:  
o`q_wdy?  
!ZI7&r`u;  
-atGlu2  
看了之后,我们可以思考一些问题: & _g TD  
1._1, _2是什么? K%Rj8J7|u?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y:v xE8$Q  
2._1 = 1是在做什么? kr9g K~  
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。 U=o"32n+  
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。 9gEssTkts  
= pzn u+,  
Z+StB15  
三. 动工 3,Q^& 1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3t0[^cY8=z  
ZKOXI%~Mc  
Y"6w,_'m  
6"D/xV3Z  
template < typename T > -#Z bR  
class assignment ocyb5j  
  { >N?2""  
T value; 4L73]3&  
public : k~|-gf FP  
assignment( const T & v) : value(v) {} }irn'`I  
template < typename T2 > W(Uu@^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]l(wg]  
} ; f5GdZ_  
) 9oH,gZ  
1 `7<2w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;_(PVo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JMS(9>+TA  
3tmdi3s  
bLnrbid  
_"%B7FK  
  class holder PDLpNTBf  
  { NcAp_q? 4  
public : !P$'#5mr  
template < typename T > Z^9/v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dr9 ?2  
  { olW|$?  
  return assignment < T > (t); 8v)_6p(<x8  
} $) 5Bf3P0  
} ; Do]*JO)(  
G8IY#  
S',9g4(5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &|<xqt  
A`u$A9[  
  static holder _1; w~@-9<^K]v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xm4CKuU@  
o_Si mJFK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Nj9U#A  
而不用手动写一个函数对象。 K$ v"Uk  
do-c1;M  
ZE `lr+_Y  
i%#$*  
四. 问题分析 >bUj *#<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 cW``M.d'F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R1-k3;v^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]=!P(z|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p$k\m|t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5=KF!?  
Q!M)xNl/  
五. 问题1:一致性 1>r ,vD&  
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?| f '6|OsVQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y)F!c29  
WjMS5^ _  
struct holder +/?iCmW  
  { 9B)(>~q  
  // (}:C+p 'I  
  template < typename T > +@VYs*&&  
T &   operator ()( const T & r) const \Z/k;=Sla  
  { yW.COWL=)  
  return (T & )r; FXo2Y]K3`L  
} &!35/:~uD  
} ; mo1 puU  
MjaUdfx  
这样的话assignment也必须相应改动: Napf"Av  
0p fnV%  
template < typename Left, typename Right > `dJDucD  
class assignment v&3O&y/1v  
  { Y(GN4@`S  
Left l; <E':[.zC  
Right r; KIL18$3J  
public : #Nte^E4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r dj@u47  
template < typename T2 > !;>(i e\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SvK1.NUa  
} ; r9ke,7?  
^Y^"'"  
同时,holder的operator=也需要改动: f|xLKcOP  
~hURs;Sb  
template < typename T > !v !N>f4S$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b2h":G|s  
  { |0{ i9 .=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rbk<z\pc  
} /~}_hO$S  
FsCwF&/q  
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。 =LZ>s u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J(d2:V{h  
Sb^ b)q"  
return l(rhs) = r; L2U x9_S  
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。 [Hcaw   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Kj*m r%IaU  
/BzA(Ic/  
template < typename Tp > T 2bnzI i  
class constant_t |}qjqtZ  
  { $P?{O3:V  
  const Tp t; KC Xwn  
public : \7E`QY4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9YSVK\2$  
template < typename T > ZBj6KqfST%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #J+\DhDEPO  
  { i X/tt  
  return t; [:i sZG*  
}  nhfwOS  
} ; ?"@ET9  
[&n|\!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y}/jR6hK  
下面就可以修改holder的operator=了 dy_.(r5[L]  
Am7| /  
template < typename T > =mJ F_Ri  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EHWv3sR-  
  { psD[j W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J%4HNW*p  
} \|!gPc%s  
a-Fqp4  
同时也要修改assignment的operator() !?r/ 4  
n49s3|#)G  
template < typename T2 > )tPl<lb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RQ5P}A 3H  
现在代码看起来就很一致了。 !@yQK<0  
!'PlDGD  
六. 问题2:链式操作 7h1"^}M&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZX]A )5G  
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。 t!savp  
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。 5|m9:Hv[#  
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。 </hR!Sb]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >;.*  
h~.V[o7=  
template < typename T > A xR\ ned  
struct result_1 -~]^5aa5n  
  { Ds G !S*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?7 X3 P  
} ; j5A\y^Kv  
j>g9\i0O1  
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: L.Vq1RU\"  
jM;d>Gymx  
template < typename T > R''Sfz>8  
struct   ref =~;zVP   
  { YL!oF^XO  
typedef T & reference; SFOQM*H  
} ; fX$6;Ae  
template < typename T > `v<f}  
struct   ref < T &> .>oM z&  
  { *ig5Q(b*N  
typedef T & reference; (F_7%!g1d  
} ; 34]%d<;A  
!zl/0o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q)9369<A  
7~ILRj5Nq  
template < typename T > ]#+5)[N$>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g')?J<z   
  { gZ ~y}@L y  
  return l(t) = r(t); <,#rtVO$  
} UfO'.8*v  
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。 79y'Ja+`j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CcbWW4 )  
..]B9M.  
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 7?*~oVZW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mfUKHX5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d9ZDpzx B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mT}Aje-L  
最后的布局是: I(F1S,7  
                Add Y'\3ux0]4'  
              /   \ D_]i/ F%  
            Divide   5 9? v)  
            /   \ c M|af#o  
          _1     3 t^dakL  
似乎一切都解决了?不。 ,2Sv1v$  
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。 a^(S!I  
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。 eo-XqiJ,]  
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: kemr@_  
wpJ^}+kF  
template < typename Right > mvxc[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `V$cz88b  
Right & rt) const Au%Wrk3j  
  { PLl x~A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :z}~U3,JE  
} mk$Yoz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7~QwlU3n<F  
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。 &ij^FAM  
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。 #0#V$AA>  
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。 Xb8:*Y1'  
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。 %6vMpB`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? |O #wdnYW  
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: 7zi^{]  
70I4-[/z[d  
template < class Action > 6-Vl#Lyb  
class picker : public Action JRcuw'8+q  
  { @vDgpb@TM  
public : xf{C 'uF/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cPa 0n4  
  // all the operator overloaded >(YPkmH  
} ; d60Fi#3d  
@/Wty@PU  
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。 ;Ln7_  
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: ()rx>?x5  
+"fM &F]  
template < typename Right > KD<; ?oN<O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N:sECGS,  
  {  K{7S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p'9 V. _h  
} 5O4&BxQ~}  
/ltP@*bo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u"CIPc{Sr  
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。 { ?1 mY"  
~,3v<A[5Vi  
template < typename T >   struct picker_maker ^FyvaO  
  { S'H0nJ3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eUUD|U*b   
} ; ?yd(er<_f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %V" +}Dr  
  { Wy0a2Ve  
typedef picker < T > result; uk>/I l  
} ; XiZ Zo  
\c@qtIc  
下面总的结构就有了: n3@g{4~  
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。 o^"d2=  
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。 \Lh<E5@]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vN6]6nUOiT  
至此链式操作完美实现。 /Vj byRwV  
c 6}xnH  
>+c`GpZH  
七. 问题3 gQcr'[[a  
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。 7{/:,  
s }R:q  
template < typename T1, typename T2 > *R~(:z>>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S:GUR6g8D  
  { NByN}e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t>=y7n&q  
} }_D5, k  
{XUfxNDf  
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: W3-Rs&se  
Q*J ~wuE2  
template < typename T1, typename T2 > 8GAQVe^$-  
struct result_2 D+U/]sW  
  { d/99!+r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rM?Dp2  
} ; ]j#$.$q  
BU?MRcHC  
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? ";Xbr;N  
这个差事就留给了holder自己。 #RIfR7`T  
    hO@v\@;r  
m_U6"\n 5  
template < int Order > 7G=P|T\  
class holder; 4uVmhjT:X  
template <> =y(YMWGS  
class holder < 1 > XGl13@=O  
  { 9@EnmtR  
public : .A[.?7g  
template < typename T > =gv/9ce)3  
  struct result_1 5dEO_1q %  
  { 3#ZKuGg=  
  typedef T & result; `; %aQR  
} ; xR6IXF>*  
template < typename T1, typename T2 > qJzK8eW  
  struct result_2 ?4?jG3p  
  { `Qk R  
  typedef T1 & result; kb\v}gfiD/  
} ; `.-k%2?/  
template < typename T > 67:<X(u+!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _SW a3O#'  
  { F"P:9`/  
  return (T & )r; {O oNhN9  
} G[-jZ  
template < typename T1, typename T2 > 3Qr!?=nf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0P/LW|16  
  { Donf9]&U  
  return (T1 & )r1; 0A 4|  
} |MrH@v7S  
} ; &-Y:4.BXZ  
)_.H #|r  
template <> R~(.uV`#j  
class holder < 2 > d~$t{46  
  { .7rsbZzs  
public : rzj'!~>U  
template < typename T > gbZX'D  
  struct result_1 1T?%i  
  { bu5)~|?{t  
  typedef T & result; /VZU3p<~  
} ; % 7:  
template < typename T1, typename T2 > raZRa*C;  
  struct result_2 EwZt/r  
  { b4PK  
  typedef T2 & result; tR/ JY;jn  
} ; u[qtuM?&  
template < typename T > @V u[Tg}J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /bk} J:QRg  
  { 9 9-\cQv  
  return (T & )r; 5Ozj&Zq  
} (o=iX,@'2  
template < typename T1, typename T2 > _{);n$`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j* ?MFvwE  
  { a]ey..m  
  return (T2 & )r2; <O&s 'A[  
} C`K/ai{4  
} ; x7>sy,c  
$OuA<-  
~!u94_:  
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> >。 jqmP^ZS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `Y9@?s Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qQryv_QP  
Y?x3JU0_  
return l(i, j) = r(i, j); ibL;99#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #2iA-5  
;kA2"c]m  
  return ( int & )i; 8a1{x(\z.  
  return ( int & )j; .kV/ 0!q?  
最后执行i = j; $>Do&TU   
可见,参数被正确的选择了。 _uacpN/<|  
LdV_7)  
:-n4! z"k  
wvY$ s;  
V#Eq74ic  
八. 中期总结 #4?3OU#  
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: wu3ZSLY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ft7l/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c$TBHK;c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _1QNO#X  
n$9!G  
~-x\E#(  
iuRXeiG8  
yuWrU<Kw  
I;LqyzM  
九. 简化 7P]pk=mo  
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。 >"b"K{t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [;}c@  
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: B Xp3u|t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~ i,my31  
  +-*/&|^等 l\)Q3.w  
2. 返回引用。 qW9|&GuZ$  
  =,各种复合赋值等 b`' ;`*AN+  
3. 返回固定类型。 l}{O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1JY4E2Q  
4. 原样返回。 riz({  
  operator, /TdTo@  
5. 返回解引用的类型。 7u;B[qH  
  operator*(单目) gNJ\*]SY  
6. 返回地址。 <qu\q \  
  operator&(单目) Ek:u[Uw\  
7. 下表访问返回类型。 1*5n}cU~  
  operator[] 8LOzL,Ah  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *| 'k  
  operator<<和operator>> )+J?(&6  
,b/0_Q  
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。 |( KM 8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t{ 'QMX  
$JOIK9+3z#  
template < typename Left > IkupW|}rc  
struct value_return HO' HkVA  
  {  /YHeO  
template < typename T > ~96"^%D  
  struct result_1 Z`[j;=[  
  { 3Xy>kG}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BJvVZl2h  
} ; B $HQFdTli  
$>+-=XMVB  
template < typename T1, typename T2 > yy9Bd>  
  struct result_2 wvfCj6}S &  
  { 6;VlX,,j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i^=an?}/  
} ; R,(^fM  
} ; L\"$R":3{d  
?C_%"!GR  
='s2S5#1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >k:)'*  
9F3`hJZRy>  
下面我们来剥离functor中的operator() ?[kO= hs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bk8U\Ut  
Q.nEY6B_  
return l(t) op r(t) ~_K   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;$nK ^  
return op l(t) L&eO?I=,  
return op l(t1, t2) &Zov9o:gx  
return l(t) op RgEUTpX  
return l(t1, t2) op 9t=erhUr  
return l(t)[r(t)] J9 /w_,,R$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U5Rzfm4  
%$b 5&>q  
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: U9Y'eP.2  
单目: return f(l(t), r(t)); p<Zf,F}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L/V3sSt  
双目: return f(l(t)); {`-EX  
return f(l(t1, t2)); b\}`L"  
下面就是f的实现,以operator/为例 ])e6\)  
T%Z`:mf  
struct meta_divide 18a6i^7  
  { Xa-]+_?Q  
template < typename T1, typename T2 > ao 32n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aX0sy\Z]j  
  { !zD| @sX{  
  return t1 / t2; <{e0 i  
} 2H4+D)  
} ; 9;.dNdg>  
Dz.U&+*  
这个工作可以让宏来做: NJn~XCq  
28zt.9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IDv@r\Xw  
template < typename T1, typename T2 > \ >4bOM@[]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <;M6s~  
以后可以直接用 UGl}=hwKkG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `lr\V;o!  
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 u{8Wu;  
(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。。。) l@## Ex9  
gm4-w 9M[p  
0!xD+IA!8  
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 {d=y9Jb^  
HD Eqq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GMd81@7  
class unary_op : public Rettype 4ajBMgD]KG  
  { $yRbo '-  
    Left l; |qfnbi-\  
public : ZO:{9vt=/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c~@I1M  
JWM/np6  
template < typename T > cND2(< jx:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (,HA Os  
      { yU&A[DZQ  
      return FuncType::execute(l(t)); & 9IMZAo  
    } 0W#.$X5  
">NBPanJ  
    template < typename T1, typename T2 > m&b!\"0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HA"LU;5>2J  
      { 7J##IH+z35  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7?b'"X"  
    } *COr^7Kf5  
} ; ;<MHDm D  
aZ#c_Q#gZ  
XgU]Ktl  
同样还可以申明一个binary_op NcRY Ch  
qDOx5.d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qky{]qNW  
class binary_op : public Rettype \/lH]u\x  
  { naW}[y*y;  
    Left l; ExV>s*y  
Right r; Bglh}_X  
public : P7<~S8)Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 866n{lyL  
xs+MvXTC  
template < typename T > m3K8hL/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hZ5h(CQ?"#  
      { X|@|ZRN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8BC}D+q  
    } jcv3ES^  
$v$~.  
    template < typename T1, typename T2 > M*{ EK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XEY((VL0  
      { PtwE[YDu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !2$O^ }6"  
    } a*KB'u6&  
} ; "~N#Jqzr:  
!$f@j6.  
I 4gyGg$H  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2U)H2 %  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VO/" ot  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mvlK ~c8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0:Ak 4L6k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @ 4j#X  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6*{N{]`WZ)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rG}o!I`z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7Oru{BQ">  
下面是修改过的unary_op _Z@- q  
/0\m;&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wYOSaGyZ0I  
class unary_op Ik(TII_  
  { a$l/N{<.  
Left l; A#f@0W:  
  QY/36gK  
public : q_ykB8Ensa  
%, XyhS5[o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `$fwLC3j  
m+s^K{k}  
template < typename T > w f,7  
  struct result_1 y8D'V)B  
  { K9;pX2^z9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yo#&>W  
} ; /~K-0K#w  
u0Fu_Rtr  
template < typename T1, typename T2 > ?ye) &  
  struct result_2 o2He}t2o  
  { U:M?Ji5CY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0-oR { {  
} ; k ?X  
%}MZWf{  
template < typename T1, typename T2 > Rq%g5lK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S ])Ap'E  
  { zC\ pd#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .nJErC##  
} IX7<  
zZ3,e L  
template < typename T > \H!E CTI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Fe-C  
  { ):   
  return OpClass::execute(lt(t)); ZTfs&5  
} :<Yc V#!P  
`7zz&f9dDX  
} ; k-@CcrepF  
bJj <xjBM  
2$. ubA  
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 yQ?N*'}$  
好啦,现在才真正完美了。 kL 6f^MoL  
现在在picker里面就可以这么添加了: k6_RJ8I  
0K <@?cI  
template < typename Right > gk>-h,>"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n_Px=s!1p@  
  { ?g+0S@{i $  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); //2G5F;  
} T]l_B2.  
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。 o>mZ$  
I8;pMr6  
6TvlK*<r=  
(9]`3^_,J  
n8DWA`[ib  
十. bind 3<LG~HWST  
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。 L:"i,K#P  
先来分析一下一段例子 W2G`K+p  
Ml1yk)3G  
QijEb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8  !]$ljg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |FG t'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n|dLK.Q  
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。 (" <3w2Vlh  
我们来写个简单的。 Y O;N9wu3f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?}\aG3_4  
对于函数对象类的版本: "z)dz,&T  
vi')-1Y KM  
template < typename Func > - } \g[|  
struct functor_trait p(in.Xz  
  { o65:)z u  
typedef typename Func::result_type result_type; rT9<_<  
} ; i,=greA]"  
对于无参数函数的版本: h<U<K O  
lp3 A B  
template < typename Ret > q[`)A?Ae  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3CK4a,]Dm  
  { 0Aw.aQ~E8i  
typedef Ret result_type; ~n9BN'@x  
} ; 6Ko[[?Lf[  
对于单参数函数的版本: (NK$2A/p  
]CsF} wr'z  
template < typename Ret, typename V1 > WW82=2rJ9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6C@,&2<yK  
  { nQ 2V  
typedef Ret result_type; ikf!7-,  
} ; pv*u[ffi  
对于双参数函数的版本: 2V %si6  
y33+^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <;< _f U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }UNRe]ft$  
  { H~UxVQLPp  
typedef Ret result_type; | Z'NMJU  
} ; aTF~rAne<  
等等。。。 1Y!" C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T;K,.a8bU  
f(~xdR))eh  
template < typename Func > EEFM1asJf  
struct func_return -02c I}e  
  { M&o@~z0  
template < typename T > 4UD<g+|  
  struct result_1 GADbXp3  
  { Nr)v!z~y   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pwAawm  
} ; 'lNy&  
QSPneYD  
template < typename T1, typename T2 > ov&4&v  
  struct result_2 rUvjc4O}  
  { _V\rs{ 5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Yhd[I3  
} ; epM;u  
} ; C5oslP/@  
R!IODXP=  
EfHo1Yn&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e aLSq  
ParOWs~W/  
template < typename Func, typename aPicker > m?cC0(6  
class binder_1 C-!!1-Eq?:  
  { KP{|xQ>  
Func fn; Pf&\2_H3s9  
aPicker pk; .%)FK#s-  
public : vf6_oX<Os  
W>3[+wB  
template < typename T > \HX'^t`  
  struct result_1 n,D~ whZx  
  { ^uB9EP*P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1OB,UU"S$  
} ; K%AbM#o<  
jo 0 d#  
template < typename T1, typename T2 > JGQlx-qv  
  struct result_2 k"_i7  
  { &:1PF.)N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RsV<4$  
} ; O[ tD7 !1  
~ [L4,q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `o~ dQb/k+  
`-a](0Q U  
template < typename T > ]D(!ua5|x`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B#RBR<MFC  
  { mS?.xu  
  return fn(pk(t)); 3ZdheenK9  
} 6*yt^[W  
template < typename T1, typename T2 > P$LHsg]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B \?We\y  
  { ~ *:{U   
  return fn(pk(t1, t2)); yB][ 3?lv  
} 5G5P#<Vv  
} ; g\9I&z~?  
p4l^b[p  
Wp2b*B=-  
一目了然不是么? SN w3xO!;&  
最后实现bind CeL`T:]r  
5=< y%VF  
u,h,;'J  
template < typename Func, typename aPicker > FR%9Qb7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >K]s)VuWR  
  { h#_KO-#.[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3FWl_d~uD  
} ey'x3s_  
]/byz_7]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P-B3<~*i!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 S b0p?  
&8kc0Z@y  
十一. phoenix o }EipTL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q. zBm@:  
.KzGb4U  
for_each(v.begin(), v.end(), _<;;CI3w  
( Xx.4K>j+j  
do_ t9zPUR  
[ Y&vn`#   
  cout << _1 <<   " , " ~!PAs_O  
] wUU Dq?!k\  
.while_( -- _1), 4<`Qyul-  
cout << var( " \n " ) &G#LQl  
) %BdQ.\4DS  
); '. Ww*N  
G)p pkH`qj  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b=V"$(Q  
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 fY)Dx c&ue  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V L^.7U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \0}!qG![AA  
Y}db<Cz X  
, `4chD  
template < typename Cond, typename Actor > .Vohd@s9l  
class do_while ;3 N0)  
  { {2|[7oNT6  
Cond cd; pN\YAc*@:  
Actor act; ejr9e@D^  
public : hxwo<wEg  
template < typename T >  18(hrj  
  struct result_1 [ " n+2;  
  { M @|n"(P  
  typedef int result_type; z%lu%   
} ; ,F&TSzH[@v  
2#<)-Cak  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z&f@)j  
tl:V8sYTP  
template < typename T > &U_YDUQ'L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vb o| q[z  
  { K;:_UJ>t  
  do LB(I^  
    { h/)kd3$*'  
  act(t); JJIlR{WY_  
  }  U(d K  
  while (cd(t)); OouIV3  
  return   0 ; :\!D 6\o6  
} :.k1="H~@  
} ; QR ?JN\%?  
mJ_ 5Vt=  
PRdyc+bf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (6y[,lYH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 u<g0oEs)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ax.;IU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <Ny DrO"C3  
下面就是产生这个functor的类: Io(*_3V)B  
kFRl+,bi~  
6-fdfU  
template < typename Actor > Bf21u 9  
class do_while_actor jkQ%b.a  
  { Q!91uNL  
Actor act; Cr7T=&L  
public : s~z~9#G(6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2l4*6rYa(  
@QN(ouqQ  
template < typename Cond > l.@v@T(/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eP?=tUB!S  
} ; V 6*ohC:  
o]@Mg5(8Q  
wHR# -g'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nF)b4`Nd  
最后,是那个do_ ee}HQ.}Ja  
@^2?97i c  
m8T< x>  
class do_while_invoker *el~sor;S  
  { 9cnLf#  
public : svaclkT=  
template < typename Actor > XkEJ_;:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ( kKQs")  
  { tKX+eA]  
  return do_while_actor < Actor > (act); W=S<DtG2  
} {@&%Bq*&  
} do_; q`0wG3  
0! W$Cz[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q1'4xWu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +V` *  
最后来说说怎么处理break和continue @2;/-,4O  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 -z~;f<+I`  
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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