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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }o`76rDN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vXje^>_6  
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, jNk%OrP]  
l]8uk^E  
VMWf>ZU  
pW3^X=6  
  class filler 6j}9V L77  
  { Y$@?.)tY  
public : Lp9E:D->  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UJ   
} ; k{-Cwo  
vEJbA  
Q*Pq{]0K  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: H/M@t\$Dc  
cbTm'}R(G  
PdWx|y{%  
/j.9$H'y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >4CbwwMA  
_oeS Uzq.  
gg2( 5FPP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `;egv*!P  
3^yK!-Wp(  
Nj/ x. X  
jmZI7?<z  
二. 战前分析 utV_W&  
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。 TM%%O :3  
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 + {'.7#  
x[e<} 8'$(  
nqUV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zj'9rXhrM1  
  /* --------------------------------------------- */ Z *x'+X  
vector < int *> vp( 10 ); j0q&&9/Jj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CpT jJXb  
/* --------------------------------------------- */ 3u0RKLc\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r9?Mw06Wc5  
/* --------------------------------------------- */ EfT=?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h/Y'<:  
  /* --------------------------------------------- */ Lr pM\}t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); scV5PUq  
/* --------------------------------------------- */ 1?l1:}^L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U]rRQ d/:;  
do'GlU oMC  
)vlhN2iv  
rYk0 ak  
看了之后,我们可以思考一些问题: wUJcmM;  
1._1, _2是什么? r5^eNg k  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k+*u/neh  
2._1 = 1是在做什么? x]j W<A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %8v\FS  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1< ?4\?j  
S3J^,*'  
n+M<\  
三. 动工 6ik$B   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '~ 47)fN  
.T`%tJ-Em  
<1TAw.  
<F'\lA9  
template < typename T > J<lW<:!3]  
class assignment JW&gJASGC  
  { gjlx~.0d  
T value; <C*hokqqP  
public : {{!-Gr  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~"A0Rs=  
template < typename T2 > %(Icz ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'Pbr v  
} ; eyxW 0}[  
^<6[.)  
/x *3}oI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [V`r^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /gas2k==^  
nJ;.Td  
qxc[M8s  
F"mmLao  
  class holder A@u@ift  
  { 7xR\kL.,  
public : ;9#KeA _  
template < typename T > `d(ThP;g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fV~[;e;U.  
  { RM/ 0A|  
  return assignment < T > (t); 1Z&(6cDY8M  
} XK vi=0B  
} ; 2`-Bs  
iURe([@  
ee=D1qNu;  
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: ugBCBr  
7|H$ /]  
  static holder _1; 9tnD=A<PS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;FEqe 49  
H,NF;QPPC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rZpXPI  
而不用手动写一个函数对象。 A=>u 1h69  
"Y.y:Vv;  
to&m4+5?6  
H"F29Pu2  
四. 问题分析 &e3.:[~_?  
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。 7[wPn`v2  
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。 *K; ~!P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D43z9z-:L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d"Y{UE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yh=N@Z*zP  
*z2s$EZ  
五. 问题1:一致性 i@'dH3-kO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D&zle~" J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;n},"&  
A%-6`>  
struct holder M3Kfd  
  { IR bfNq^:  
  // XX~,>Q}H=  
  template < typename T > ,u!sjx  
T &   operator ()( const T & r) const %XTI-B/K  
  { ~)'k 9?0  
  return (T & )r; DTs;{c  
} 1:wQ.T  
} ; l;V173W=&  
.e5Mnd%$M  
这样的话assignment也必须相应改动: xezcAwW  
et+0FF ,  
template < typename Left, typename Right > wNX]7wMX  
class assignment |K~Nw&rZ]  
  { mV m Gg,  
Left l; 8>%hz$no=  
Right r; 'f|o{  
public : B1Oq!k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *|l/6!WM  
template < typename T2 > U ;I9 bK8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9ll~~zF99|  
} ; H:\k}*w  
~_ a-E  
同时,holder的operator=也需要改动: GJUL$9  
'W#D(l9nI  
template < typename T > 3N:D6w-R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 59-c<I/}f  
  { \di=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cGD(.=  
} |D.ND%K&  
-%dCw6aX+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kNL\m[W8$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |)G<,FJQE_  
%07SFu#  
return l(rhs) = r; KG5>]_GH  
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。 \|ao`MMaD<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hpJ-r  
&"q=5e2  
template < typename Tp > 1i ] ^{;]  
class constant_t Y4(  
  { {zFMmPid  
  const Tp t; 2Hv+W-6v  
public : (4EI-e*6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3D(0=$ W  
template < typename T >  f V(J|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [c06 N$:  
  { ri.I pRe  
  return t;  rXU\  
} 5PnDN\  
} ; YrKWA  
$tS}LN_!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]$_NyAoBb  
下面就可以修改holder的operator=了 /H==Hm/  
PiYxk+N  
template < typename T > C>w|a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const alvrh'51  
  { Tu7QCr5*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }>X~  
} i7>tU=  
bY0|N[ g  
同时也要修改assignment的operator() YUIi;  
;d9QAN&0}  
template < typename T2 > !GGkdg*-*9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } # N cK X  
现在代码看起来就很一致了。 Z)aUt Srf  
<A'$%`6m  
六. 问题2:链式操作 k)Qtfj}uij  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^ovR7+V  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  ][h}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Z/;aT -N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iW /}#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b%/ 1$>_  
tC9n k5~  
template < typename T > & 9 ?\b7  
struct result_1 j^2wb+`  
  { >&5DsV.B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KMjhZap%  
} ; `^Em&6!!  
7VFLJr t  
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: p"ZG%Ow5Q]  
v-_e)m^  
template < typename T > ';=O 0)u  
struct   ref %Qdn  
  { .UY^oR=b{  
typedef T & reference; ;x@~A^<el  
} ; [ ~&/s:Vvo  
template < typename T > exUu7& *:  
struct   ref < T &>  O+Y6N  
  { RuVGG)  
typedef T & reference; hNmJ!Uo  
} ; @7j AL-  
K}MK<2vU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h|{]B,.Lh  
JB[~;nLlC  
template < typename T > -0x #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oEKvl3Hz_  
  { pohp&Tcm  
  return l(t) = r(t); ~g ZLY ls  
} X=fYWj[H,  
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。 +Kbjzh3<wG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {:$>t~=D  
f5VLw`m}.8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]*[ 2$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XG{zlOD+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &H/'rd0M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S8j{V5R'  
最后的布局是: iN8zo:&Z  
                Add lB vR+9Qw  
              /   \ xH"/1g  
            Divide   5 "8jf81V*  
            /   \ 7/@TF/V  
          _1     3 A1>OY^p3%  
似乎一切都解决了?不。 70tH:Z)"  
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。 WX|`1b  
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。 ~^fZx5  
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: l$pm_%@2]  
G[I"8iS,  
template < typename Right > zFff`]^`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P'[3Fqe  
Right & rt) const EC!02S  
  { Mc_YPR:C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9u}Hmb  
} lbl?k5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a>I+]`g  
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。 _ y8Wn}19f  
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。 ex (.=X 1  
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。 ""F5z,'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 f=gW]x7'R+  
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? V/ uP%'cd  
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: '3D XPR^B6  
ca*DZG/  
template < class Action > ']z{{UNUN  
class picker : public Action x vl#w  
  { x '>9d  
public : 4`]^@"{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,|H `e^  
  // all the operator overloaded }1i`6`y1  
} ; VfC<WVYiZ  
A:N|\Mv2b  
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。 O6a<`]F  
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: _w+:Dv~*a  
?u=Fj_N_  
template < typename Right > j8{i#;s!"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rt~d6|6  
  { Tc &z:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (U_ujPD ?  
} oiT[de\S  
QIvVcfM^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^"1n4im  
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。 ~{B7 k:  
ju8q?Nyhs  
template < typename T >   struct picker_maker MvHm)h  
  { j9 4=hJVKi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0c'<3@39k|  
} ; KNpl:g3{<Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yyRiP|hJ  
  { Ln<`E|[29  
typedef picker < T > result; =eXU@B  
} ; A) %/[GD2  
e~[/i\  
下面总的结构就有了: L Mbn  
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。 [{<`o5qR  
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。 [-k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x_6[P2"PP  
至此链式操作完美实现。 ?o4C;  
2 %@4]  
pW@Pt 3u  
七. 问题3 wb5baY9  
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。 tip+q d  
OSWYGnZg  
template < typename T1, typename T2 > 2U\u4N O{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tI TS1  
  { w QH<gJE/:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z/WE,R  
} [.'|_l  
<+Dn8  
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: 3<Zq ]jk?n  
bv9i*]  
template < typename T1, typename T2 > gG:Vt}N  
struct result_2 EQyC1j  
  { LX7FaW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '4Ixqb+  
} ; 4Lh!8g=/  
;R5`"`  
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? %C'?@,7C  
这个差事就留给了holder自己。 YpZ+n*&+  
    W5lR0)~#*  
H*QIB_  
template < int Order > #!qm ZN  
class holder; c~$)UND^  
template <> Y1OkkcPb{  
class holder < 1 > }QcCS2)Ud  
  { KL:j?.0  
public : X_ cV%#  
template < typename T > {M$1N5Eh  
  struct result_1 3yY}04[9<  
  { (G u zN  
  typedef T & result; nntuLuW  
} ; 2*< nu><b  
template < typename T1, typename T2 > w%VU/6~  
  struct result_2 HU }7zK2  
  { C:* *;=.  
  typedef T1 & result; ,p@y] cr  
} ; -p&" y3<p  
template < typename T > `*["UER  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k\YG^I  
  { a| x.C6P e  
  return (T & )r; axRV:w;E<  
} FQ2  
template < typename T1, typename T2 > a %'the  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _AYK435>N  
  { TJpD{p}  
  return (T1 & )r1; Xy&A~F  
} %~JJ.&  
} ; 2c,9e`  
vNY{j7l/W  
template <> ooL!TS GD  
class holder < 2 > bv9]\qC]T<  
  { }[};IqVaK  
public : ^q vbqfh  
template < typename T > N/'b$m5= S  
  struct result_1 >~sI8czR*  
  { -M~:lK]n   
  typedef T & result; du lI&_x  
} ; GR.^glG?6  
template < typename T1, typename T2 > u+e{Mim  
  struct result_2 Z{Qu<vy_  
  { Y3cMC)  
  typedef T2 & result; >,Ci?[pf  
} ; x{8xW0  
template < typename T > fZzoAzfv2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |&nS|2.'  
  { qIE9$7*X  
  return (T & )r; V/LLaZ TE  
} [M}{G5U.  
template < typename T1, typename T2 > '8. r-`l(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qQ/^@3tXL  
  { #7 $ H  
  return (T2 & )r2; 4qbBc1,7y  
} 4*#18<u5  
} ; qI9z;_,gNz  
K5VWt)Z#  
m6K}|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> >。 Bz-c$me1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S_4?K)n #  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =^f<v_L  
FZ<gpIv!NS  
return l(i, j) = r(i, j); UiP"Ixg6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o.g V4%  
f#"J]p  
  return ( int & )i; { Fb*&|-n  
  return ( int & )j; n)e 6>R ;  
最后执行i = j; vHc%z$-d  
可见,参数被正确的选择了。 !r8 `Yrn  
YQ)kRhFA  
c(m<h+ 2VL  
1 ~*7f>  
]BZA:dd.G  
八. 中期总结 f=Gg9bnm3  
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: &|ex`nwc0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J26 VnK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1..+F0U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7\[@ m3s  
:T$|bc  
|?xN\O^#}  
t%FwXaO#  
G]tn i  
SrJGTuXg  
九. 简化 beGa#JH,  
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。 Rz/gtEP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P[ck84F/  
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: *?>T,gx}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E\EsWb  
  +-*/&|^等 u8g~  
2. 返回引用。 ~2N"#b&J  
  =,各种复合赋值等 J#(LlCs?@c  
3. 返回固定类型。 j#x6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RFcv^Xf  
4. 原样返回。 fk>aqm7D!  
  operator, |O+H[;TB6  
5. 返回解引用的类型。 ) 7@ `ut  
  operator*(单目) F4z{LhZ  
6. 返回地址。 \fd v]f  
  operator&(单目) `r':by0M  
7. 下表访问返回类型。 eA?RK.e  
  operator[] fu ,}1Mq#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qkY:3Ozw  
  operator<<和operator>> :#ik. D  
nEy&>z  
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。 n\D&!y[]F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P=Jo+4O  
uym*a4J  
template < typename Left > "| g>'wM*  
struct value_return 9YyLf;  
  { At>DjKx]O  
template < typename T > U&OJXJd j  
  struct result_1 6l1jMm|= X  
  { g2ixx+`?|:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y9GoPC`z  
} ; ]^7@}Ce_  
^|(LAjet  
template < typename T1, typename T2 > 5d^sA;c  
  struct result_2 5m 4P\y^a  
  { MrFQ5:=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y =I'czg  
} ;  A,<E\  
} ; >Q;l(fdj  
n'LrQU  
[yQt^!;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _8J.fT$${  
sb*G!8j  
下面我们来剥离functor中的operator() !;{7-~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HM1Fz\Sf  
aFm_;\  
return l(t) op r(t) &`r-.&Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -3 *]G^y2  
return op l(t) m dg8,n  
return op l(t1, t2) k%#EEMh  
return l(t) op 4.aZ# c91_  
return l(t1, t2) op FVbb2Y?R  
return l(t)[r(t)] Lg.gfny[(t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tSUEZ62EY  
5Ln,{vsv  
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: G~[x 3L'  
单目: return f(l(t), r(t)); 1n8/r}q'H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &wawr2)}  
双目: return f(l(t)); Q"d^_z ]K  
return f(l(t1, t2)); xm~`7~nFR  
下面就是f的实现,以operator/为例 _D&598xx  
|SSSH  
struct meta_divide 4k1xy##  
  { J!(<y(l  
template < typename T1, typename T2 > G>}255qY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .2t4tb(SUw  
  { L`TLgH&?R  
  return t1 / t2; U< fGGCw  
} r Z$O?K  
} ; Of#u  
+TL%-On  
这个工作可以让宏来做: pah'>dAL  
b_taC^-l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  |>^JRx  
template < typename T1, typename T2 > \ SKN`2hD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /36:ms A  
以后可以直接用 [|$h*YK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VCkq"f7c w  
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 n( yn<  
(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。。。) >Cp0.A:UC#  
&6!)jIWJ  
vh%B[brUJ  
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 nR~@#P\  
T?0eVvM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BDDlQci38  
class unary_op : public Rettype O0v}43J [  
  { PFjL1=7I  
    Left l; 9$w.9`Py  
public : qe#tj/aZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2]*OQb#O6e  
M|h3Wt~7  
template < typename T > !f [_+CD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TIDO@NwF  
      { Wn2NMXK  
      return FuncType::execute(l(t)); @Nx 9)  
    } hn@08t G  
U7F!Z( 9  
    template < typename T1, typename T2 > 90rol~M&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =UQ3HQD  
      { \}b%E'+_T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vvMT}-!  
    } !Ai@$tl[S  
} ; j,eo2HaL  
Zu[su>\  
_V6ukd"B~  
同样还可以申明一个binary_op b8UO,fY q  
wn%A4-%{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p6V0`5@t  
class binary_op : public Rettype $6 f3F?y7  
  { bI1N@=  
    Left l; {!L~@r  
Right r; 9Y9GwL]T  
public : :5<UkN)R(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rb.N~  
$U WZDD  
template < typename T > 6bC3O4Rw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _`T_">9r  
      { ?fSG'\h>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S,UDezxg  
    } *g2x%aZWbG  
Jnov<+  
    template < typename T1, typename T2 > d$!RZHo10V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {EQOP]  
      { g) jYFfGfH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U[MA)41  
    } )ez9"# MH'  
} ; W|mo5qrLS2  
m-, x<bM?  
PJH&  
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 3]S$ih&A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gM:".Ee  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q2E_ A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 wIt}dc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Fx.=#bVX7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Dp9+HA9t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (!WD1w   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nNn :-  
下面是修改过的unary_op kffcm/  
~]2K ^bh8&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5rik7a)Z]  
class unary_op ?e 4/p  
  { ?Uo BV$  
Left l;  \4fQMG  
  I!K6o.|1  
public : j#ab_3xH  
Km$\:Xo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VOLj>w  
#ABZ&Z  
template < typename T > dy[X3jQB  
  struct result_1 j8sH|{H!Nq  
  { ckCE1e>s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [ 4)F f  
} ; vFmZ<C' )  
gB33?  
template < typename T1, typename T2 > eaU  
  struct result_2 eHUOU>&P]  
  { sYA1\YIii  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !4+<<(B=E  
} ; [nq@mc~<  
xAm6BB c  
template < typename T1, typename T2 > 1'8YkhQ2a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;O,jUiQ  
  { J{G?-+`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F#E3q|Q"BS  
} !&E-}}<  
mt.))#1  
template < typename T > \9EjClf o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J'r^/  
  { ,V}WM%Km  
  return OpClass::execute(lt(t)); dPRra{  
}  Vxt+]5X  
S+lqA-:  
} ; xT2PyI_:  
N'=gep0V@  
BY*8ri^u  
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  %;!.n{X  
好啦,现在才真正完美了。 [2cD:JL  
现在在picker里面就可以这么添加了: *VN6cSq  
dAj$1Ke  
template < typename Right > /Z4et'Lo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <gBA1oRz  
  { &%Tj/Qx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Etm?'  
} zbPqYhJzA  
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。 ddR>7d}N  
Z3!`J&  
Ek}A]zC  
9N3eN  
gQ.Sa j $  
十. bind FVBYo%Ap  
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。 x,Vr=FB  
先来分析一下一段例子 ovV'VcUs  
RG`1en  
i!Ga5v8n:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <a+Z;>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |Q>IrT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z?z.?a r  
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。 ? =+WRjF  
我们来写个简单的。 9cm#56  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: { (}By/_  
对于函数对象类的版本: Y <qm{e  
9_s`{(0?  
template < typename Func > ?bu>r=oIO]  
struct functor_trait F6dP,(  
  { :U x_qB  
typedef typename Func::result_type result_type; HpnWo DM  
} ; Z%\,w(o[h  
对于无参数函数的版本: GPkpXVm  
{VoHh_[5%  
template < typename Ret > bN@ l?w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cN9t{.m  
  { u<&m]] *  
typedef Ret result_type; H>@+om  
} ; t |oR7qa{w  
对于单参数函数的版本: CJI~_3+K  
;A!BVq  
template < typename Ret, typename V1 > 7x a>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >F&47Yn  
  { 1aABzB ^  
typedef Ret result_type; wlmRe`R  
} ; FxtI"g\0  
对于双参数函数的版本: N}YkMJy  
Xn\jO>[Ef  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #R RRu2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7=, ;h  
  { N17RLz *\  
typedef Ret result_type; & ZB  
} ; E1f\%!2l  
等等。。。 2GStN74Xr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "C3/T&F  
Mb7I[5v  
template < typename Func > <rSF*  
struct func_return WOf 4o  
  { 4v|W-h"K  
template < typename T > u> / TE  
  struct result_1 61 ~upQaR  
  { g$o&Udgs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;6hOx(>`=  
} ; Dn}Jxu'(  
2dgd~   
template < typename T1, typename T2 > !5?<% *  
  struct result_2 *_g$MI  
  { YT8F#t8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c6/=Gq{.  
} ; sUm'  
} ; W+1^4::+  
B,fo(kG  
FU<Jp3<%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XBw)H  
dGTsc/$  
template < typename Func, typename aPicker > :p6M=  
class binder_1 O<W_fx8_'  
  { -s'-eQF J  
Func fn; ?P c'C  
aPicker pk; pFz`}?c0  
public : !$>R j  
Nl(Foya%)  
template < typename T > VOh4#%Vj  
  struct result_1 @$K"o7+]   
  { F1Bq$*'N$w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _t}WsEQ+P  
} ; 5+ MS^H  
$ o#V#  
template < typename T1, typename T2 > hwNf~3eJk  
  struct result_2 h3@v+Z<}  
  { t<?,F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y:)e(c"A  
} ; B^jc3 VsR  
t@+}8^ M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m<2M4u   
BJo*'US-Q  
template < typename T > W'u>#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MR.'t9m2L  
  { 2T[9f;jM'  
  return fn(pk(t)); zs#@jv$  
} ;mKb]  
template < typename T1, typename T2 > njA#@fU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *EwR!L*  
  { %BB%pC  
  return fn(pk(t1, t2)); 1]/.` ]1  
} g9 5`.V}  
} ; @2v_pJy^  
2gVm9gAHUd  
2SR:FUV/  
一目了然不是么? d4z/5Oa  
最后实现bind X+]G-  
3%=~) 7cF  
zT?D<XW>1  
template < typename Func, typename aPicker > DrK{}uM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y Fq&8 x<X  
  { ;@E$}*3[>V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LvYB7<zk>  
} -!]ZMi9  
?p8_AL'RS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J`1rJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 dzrio-QU~  
r^ ZEImjc  
十一. phoenix D=&Me=$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K8Y=S12Ti  
uOdl*|T?  
for_each(v.begin(), v.end(), c<$OA=n  
( EI^C{ $Y  
do_ G[q$QB+  
[ `%WU8Yv  
  cout << _1 <<   " , " cD'V>[h  
] fw{gx  
.while_( -- _1), Q6I:"2u1  
cout << var( " \n " ) n#_$\ p>Yd  
) nwCrZW  
); &W6^sj*k5U  
."y1_dDql  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: wZZt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Rr|VD@%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i@M [>~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y,zxbXZv'5  
q{;:SgZ  
Nf1-!u7  
template < typename Cond, typename Actor > a-L;*  
class do_while XAL1|] S  
  { AbmAKA@  
Cond cd; OX\F~+  
Actor act; PBkt~=j  
public : ,{?%m6.lE  
template < typename T > }Y36C.@H  
  struct result_1 \.#>=!Ie  
  { )U{Qj5W+F  
  typedef int result_type; _~iw[*#u  
} ; SQt 4v"  
O#S.n#{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P1' al  
Otm0(+YB 7  
template < typename T > -Wi` G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  p|D/;Mk  
  { 9|CN8x-  
  do BbS4m  
    { l3F6AlPql  
  act(t); Jz *;q~  
  } \7'{g@C(  
  while (cd(t)); ?"g2v-jTK  
  return   0 ; JbQ) sp  
} 63,H{  
} ; I,@6J(9  
>> fH{/l  
.gOL1`b*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hv_XP,1K  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 aM0f/"-_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +@iA;2&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :@A9](gI  
下面就是产生这个functor的类: )iK6:s #  
:$BCRQ  
*>qp:;,DKP  
template < typename Actor > WKa~[j|-K  
class do_while_actor [!]2 djc  
  { JQHvz9Yg  
Actor act; ;)^`3`  
public : N7 $I^?<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :^3LvPM  
g0ly  
template < typename Cond > i3'9>"`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T\ >a!  
} ; k%QpegN  
l u%}h7ng  
9kS^Abtk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &t:Gx<]  
最后,是那个do_ FNY8tv*/x  
b9<#K+L-  
t$#jL5  
class do_while_invoker vJOw]cwq  
  { XtSkh] #z!  
public : uurh??R  
template < typename Actor > !6>~?gNd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Hm'=aff6A  
  { \WB<86+z  
  return do_while_actor < Actor > (act); =\:qo'l  
} s?,Ek  
} do_; Opc ZU{4 b  
0eu$ W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3r."j2$Hs0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zz4N5["  
最后来说说怎么处理break和continue ktBj|-'>  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ZO$m["|  
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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