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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !y/e Fx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m;>G]Sbe  
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, esBv,b?*  
Xa#.GrH6  
$':5uU1}  
T|D^kL%m!  
  class filler jN*wbqL  
  { {J,"iJKop  
public : 0#8, (6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4;AQ12<[1  
} ; O< /b]<[  
kBrA ?   
F!u)8>s+z{  
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: S(xs;tZ  
*n&Sd~Mg  
PI`Y%!P  
9@q!~ur  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D86F5HT}}  
$t}W,?   
(}>)X]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x4wTQ$*1  
wEX<[#a-  
^AJ 2Y_}v  
DeNWh2  
二. 战前分析 Fv %@k{  
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。 ?6&G:Uz/  
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 Q(yg bT  
JU5,\3Lz#  
<X4f2z{T{@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H!X*29nX  
  /* --------------------------------------------- */ W5Pur lu?  
vector < int *> vp( 10 ); p"~@q}3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /<$|tp\Rc  
/* --------------------------------------------- */ _RxnB?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fS|e{!iI"  
/* --------------------------------------------- */ =A'JIssk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^%Cd@!dk  
  /* --------------------------------------------- */ oPaoQbR(A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =FIZh}JD  
/* --------------------------------------------- */ &K9RV4M5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u1u;aG  
{v=[~H>bt  
Gsy>"T{CY  
+MaEet  
看了之后,我们可以思考一些问题: GeB&S!F  
1._1, _2是什么?  ?f'`b<o  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Hmhsb2`\  
2._1 = 1是在做什么? >d]-X]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2 V\hG?<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ti0kfjhX7  
!.O[@A\.-  
K,|3?CjS  
三. 动工 Oe@w$?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /c-k{5mH%  
L?0IUGY  
2h*aWBLk  
)T gfd5B  
template < typename T > 2|RoN)%  
class assignment t!J>853  
  { I/A%3i=H  
T value; g5Io=e@s  
public : !- QB>`7$  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0k?]~ f  
template < typename T2 > Y`-q[F?\y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %_p]6doF  
} ; lnjs{`^  
"10\y{`v^  
V62lN<M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fQ!W)>mi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u0oTqD?  
T>#~.4A0  
BOM0QskLf  
G^SJhdO(Q  
  class holder >rP[Xox'  
  { iS.gN&\z^  
public : 9yTkZ`M28  
template < typename T > =1|p$@L`%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 55<!H-zt  
  { )*uotV  
  return assignment < T > (t); ;WYz U`<g  
} iRG6Cw2  
} ; RX?!MDO  
3%o}3.P,:@  
&c&TQkx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D^F=:-l m  
-OD&x%L*{3  
  static holder _1; `#`C.:/n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ..'"kX:5  
eA Fp<2g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3jJV5J'"  
而不用手动写一个函数对象。 k6z]"[yu  
\k=%G_W  
Oz]$zRu/0  
+CSR!  
四. 问题分析 .Sa=VC?EZ  
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。 0Db=/sJ>  
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。 HEa7!h[a'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zYdieE\-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %Q]thv:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,g"JgX  
2dJE` XL  
五. 问题1:一致性 Rx&.,gzj[  
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?| LXrk5>9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HP<a'|r  
KX cRm)  
struct holder /#eS3`48  
  { "66#F  
  // &P35\q   
  template < typename T > yn(bW\  
T &   operator ()( const T & r) const /6y{ ?0S  
  { $1zWQJd[-  
  return (T & )r; !SGRK01  
} x=x%F;  
} ; +s`cXTlFrk  
T4ugG?B*  
这样的话assignment也必须相应改动: ta x:9j|~  
Lrr(7cH,  
template < typename Left, typename Right > eIlovq/X  
class assignment LZs'hA<L  
  { oGg<s3;UND  
Left l; ]E DC s?,  
Right r; L 9cXgd  
public : mC0Dj O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i=P}i8,^ =  
template < typename T2 > THK^u+~LM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w&VDe(:~  
} ; TPKD'@:x  
(./Iq#@S  
同时,holder的operator=也需要改动: 8+Gwv SDU  
>T0`( #Lm  
template < typename T > r5(efTgAd+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s+&0Z3+  
  { sP% b? 6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TA:#K  
} -3b_}by  
j:2 F97  
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。 >/%XP_q%`e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }rs>B,=*k  
RVs=s}|>*  
return l(rhs) = r; psz0q|  
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。 :+ 1Wmg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $ZB`4!JxG  
Qr6PkHU  
template < typename Tp > ZU z7h^3@  
class constant_t C,LosAd  
  { H}CmSo8&  
  const Tp t; q68m*1?y  
public : 7<B-2g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d:_;  
template < typename T > d1 kE)R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;/+U.I%z  
  { ,i;#e  
  return t; ^%LyT!y  
} S>j.i  
} ; 7+X~i@#rU  
|}<Gz+E>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  AKk&  
下面就可以修改holder的operator=了 HN5,MD[  
qFq$a9w|@  
template < typename T > BD^1V( I/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2vsV :LS.  
  { /?z3*x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9v 8^uPA  
} #<u;.'R  
Ra H1aS(  
同时也要修改assignment的operator() PqF&[M<)  
P6'Se'f8  
template < typename T2 > w $`w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^7=7V0>,:  
现在代码看起来就很一致了。 '^$+G0jv  
@^ m0>H  
六. 问题2:链式操作 fd>&RbUp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DrxQ(yo}  
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。 Q#K10*-O6  
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。 @A*>lUo  
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。 '4Qsl~[Eh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AR$SQ_4  
)%n $_N n  
template < typename T > MQ0r ln?  
struct result_1 difX7)\  
  { _F|}=^Z`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BIe:7cR%  
} ; 39F e#u  
=1,1}OucP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]bpgsW:Xu  
yq^Ma  
template < typename T > n%4/@M  
struct   ref (-&d0a9N  
  { +PKsiUJ|  
typedef T & reference; Y}<%~z#.4  
} ; YV@efPy}n  
template < typename T > B##X94aTT  
struct   ref < T &> Z;RUxe|<k  
  { JAXD\StC  
typedef T & reference; DGS,iRLnA  
} ; AS;qJ)JfzQ  
|')PQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ha 2=O  
%:;g|PC  
template < typename T > P*VZ$bUe5@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zZ<*  
  { ~vM99hW  
  return l(t) = r(t); Np ru  
} > '. : Acn  
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。 uhp.Yv@c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zEukEA^9`  
{s*2d P)  
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 !=a]Awr\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \^RKb-6n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U F*R1{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P~iZae  
最后的布局是: ',LC!^:~Nw  
                Add ?#z<<FR  
              /   \ ._`rh  
            Divide   5 &oy')\H  
            /   \ W7!iYxO  
          _1     3 w1aoEo"S  
似乎一切都解决了?不。 ylQj2B,CB  
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。 SO[ u4b_"h  
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。 o; U!{G(X  
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: N3@[95  
g-"GZi  
template < typename Right > MtN!Xx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $60`Hh 4/  
Right & rt) const >V)"TZH  
  { gw[Eu>I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n^O!93a  
} ,u)jZ7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vZ.<OD4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 < *;GJ{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jvL!pEC!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9n;6zVV%`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e"NP]_vh,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #Nco|v  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: C"_ Roir?  
\hBzP^*"n  
template < class Action > ~dpf1fP  
class picker : public Action Qx8(w"k*  
  { CS(2bj^6 D  
public : p:W]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .jk A'i@  
  // all the operator overloaded K5 BL4N  
} ; y)CvlI  
[A"=!e$<  
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。 GdVF;  
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: jY]51B  
Gsb^gd  
template < typename Right > N)R5#JX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *L$_80  
  { " r o'?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1 ptyiy  
} NX.5 u8Pf  
.8!\6=iJB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v:yU+s|kN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 y1Z>{SDiq  
[w|Klq5  
template < typename T >   struct picker_maker _6ck@  
  { c1jR j=\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g,]m8%GHE  
} ; _N^w5EBC]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -C3[:g  
  { 6l;2kztGp  
typedef picker < T > result; DF4CB#  
} ; @p WN5VL  
{B4qeG5  
下面总的结构就有了: /WE\0bf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *vuI'EbM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5rdB>8W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1PUZB`"3  
至此链式操作完美实现。 ,qv\Y]  
L~Peerby  
-`* 'p i  
七. 问题3 m6n%?8t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kmc"`Ogotw  
"#E<Leh'  
template < typename T1, typename T2 > <<A#4!f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n-l_PhPQ`  
  { CW?Z\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h@G~' \8t  
} LSJ.pBl\X  
tO:JB&vO2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: vszm9Qf  
HdB>CVuh  
template < typename T1, typename T2 > W.jXO"pN  
struct result_2 }YFM4 0H  
  { Mh5> hD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q [rZ1z  
} ; UF#!6"C@  
jga\Ry=nw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9,`i[Dzp  
这个差事就留给了holder自己。 rVoV@,P  
    P@vUQ  
L-D4>+  
template < int Order > ob;|%_  
class holder; z06,$OYz  
template <> /YHO"4Z  
class holder < 1 > d-+jb<C&  
  { 3-{BXht)  
public : $m2#oI 'D  
template < typename T > _ s3d$C?B  
  struct result_1 b&&l   
  { 72Y 6gcg  
  typedef T & result; NGl 8*Af   
} ; 3,{eH6,O7M  
template < typename T1, typename T2 >  ,S=[#  
  struct result_2 dVEs^ZtI  
  { I@/ G#3Zr  
  typedef T1 & result; zHX\h [0f  
} ; PD.$a-t  
template < typename T > 0ck3II  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 k3m"*  
  { 2WFZ6  
  return (T & )r; ;6[6~L%K}  
} D4 8e30  
template < typename T1, typename T2 > DMG~56cTO,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /#M1J:SV  
  { yef\Y3X  
  return (T1 & )r1; 49&i];:%7%  
} kP&I}RY  
} ; JpC=ACF  
9Sxr9FLW~  
template <> Y_:jc{?  
class holder < 2 > y2#>a8SRS  
  { },l i'r#p  
public : y&,|+h  
template < typename T > $e7%>*?m  
  struct result_1 CE`]X;#y  
  { P>X[}  
  typedef T & result; 1\m,8i+gU  
} ; l1DJ<I2  
template < typename T1, typename T2 > =?6c&Z  
  struct result_2 2MRd  
  { OVi < d  
  typedef T2 & result; Ul_Zn  
} ; OlRXgJ  
template < typename T > 4@{c K|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d/Q#Z  
  { F~ 5,-atDM  
  return (T & )r; :C} I6v=  
} lK=Is v+  
template < typename T1, typename T2 > u_^mN9h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IRm}?hHf  
  { <@;}q^`  
  return (T2 & )r2; W-s6+ DY  
} N<rq}^qo  
} ; lfHN_fE>Mq  
7s?#y=M  
7! >0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z!3=.D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Qy"Jt]O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &S{r;N5u  
,XEIg  
return l(i, j) = r(i, j); FprdP*/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]{6/6jl  
u>fMO9X} 2  
  return ( int & )i; wkx9@?2*  
  return ( int & )j; %@Gy<t,  
最后执行i = j; \s*UUODWK  
可见,参数被正确的选择了。 B.r^'>jQ  
=SLG N`m3  
1,+<|c)T?  
gD 6S%O  
aKriO  
八. 中期总结 }g/u.@E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4)w,gp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z|n|gxe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r&4Xf# QD6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =;0-t\w!  
'r]6 GC8Z$  
kFp^?+WI%H  
_gqqPny4$  
(Ut8pa+yX  
p*Q-o  
九. 简化 (a_bU5)  
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。 D0jV}oz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u?`{s88_mF  
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: e' l9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  7(+4^  
  +-*/&|^等 'Eur[~k  
2. 返回引用。 ev;&n@k_I  
  =,各种复合赋值等 )\Q(=:  
3. 返回固定类型。 Pb'(Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x;7l>uR  
4. 原样返回。 ck{S  
  operator, }?,?2U,8:  
5. 返回解引用的类型。 Q^f{H.  
  operator*(单目) 4}m9,  
6. 返回地址。 $~b6H]"9  
  operator&(单目) i`gM> q&  
7. 下表访问返回类型。 <4Gy~?  
  operator[] Nf )YG!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v=@y7P1  
  operator<<和operator>> r5~ W/eE  
%cSx`^`6j  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~Q_7HJ=^$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _l7_!Il_  
L=#NUNiXr  
template < typename Left > zfKO)Itd  
struct value_return } e$  
  { h_(M#gG  
template < typename T > Wz' !stcp  
  struct result_1 Li6|c*K'  
  { F `o9GLxM}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0beP7}$  
} ; b~vV++ou_  
Jo\MDyb]  
template < typename T1, typename T2 > Z|E9}Il]  
  struct result_2 N5*Q nb8  
  { 4tCM 2it%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Vr},+Rj  
} ; I*N"_uKU  
} ; :*KTpTa  
N~=I))i  
1@p,   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :+/8n+@#  
 "M5  
下面我们来剥离functor中的operator() S#M8}+ZD,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @[J6JT*E  
eY :"\c3  
return l(t) op r(t) R278^E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P_5aHeiJ  
return op l(t) Yc]V+NxxQ  
return op l(t1, t2) )oCL![^pXe  
return l(t) op Ts !g=F  
return l(t1, t2) op +4%~.,<_to  
return l(t)[r(t)] lV^#[%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u&I c  
veq3t$sj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ! :]_-DX  
单目: return f(l(t), r(t)); Cw(e7K7&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ch8VJ^%Ra1  
双目: return f(l(t)); cIwX sx  
return f(l(t1, t2)); rtS cQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 r[!~~yu/o  
yb',nGl~  
struct meta_divide h&j2mv(  
  { dnLjcHFj&  
template < typename T1, typename T2 > }oZ8esZU2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7N 0Bj!  
  { <}WSYK,zUY  
  return t1 / t2; E'\gd7t ;  
} t[q2 W"#.  
} ; t}R!i-D|HB  
8j>V?'Szk  
这个工作可以让宏来做: S} UYkns*  
1!^BcrG.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #tKks:eL  
template < typename T1, typename T2 > \ :'bZ:J>f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /}@F q  
以后可以直接用 [UXVL}t k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2B$dT=G  
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 }SWfP5D@  
(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。。。) 9!jF$  
I+ |uyc  
 d\ #yWY  
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 x,^-a  
ZOfv\(iJ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M@es8\&S.  
class unary_op : public Rettype X>7Pqn'  
  { N-2#-poDe  
    Left l; 'df@4}9  
public : @\F7nhSfa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E}4{{{r  
9mHCms  
template < typename T > /UunWZ u%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &C MBTY#u  
      { qWW\d' , .  
      return FuncType::execute(l(t)); 1L::Qu%E  
    } (DvPdOT+3  
Q(<A Yu  
    template < typename T1, typename T2 > \9,lMK[b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OulRqbL2  
      { 2T*kmDp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <y?+xZM]#|  
    } =b$g_+  
} ; g"sb0d9  
/ZiMD;4@y  
lB _9b_|2  
同样还可以申明一个binary_op ?H8w;Csq-  
4e>f}u 5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?&0CEfa?  
class binary_op : public Rettype FMCA~N  
  { XwEMF5[  
    Left l; Ch?yk^cY  
Right r; H 2I  
public : s@~3L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `Zuo`GP*1  
Bs0~P 4^  
template < typename T > i +@avoW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4}D&=0IZ  
      { w;@v#<q6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); by9UwM=gp  
    } J37vA zK%  
pm+E)z6Yo  
    template < typename T1, typename T2 > LiHJm-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mm8_EjMp  
      { qDG x (d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NblPVxS  
    } uD{-a$6z  
} ; ;PMPXN'z6  
%62|dhl6  
([$KXfAi]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 )xc1Lsrr9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 axnVAh|}S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]NaH *\q  
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。 SLP $|E;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J" ,Cwk\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -U> )B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,hNs{-*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) RoHX0   
下面是修改过的unary_op qK;J:GT>  
GKg #nXS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JqLPJUr  
class unary_op =S54p(>  
  { 7mnO60Z8N  
Left l; >Heuf"V  
  M"c=_5P  
public : )LG!"~qiz  
)5`^@zx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _Iy)p{y  
oSYJXs  
template < typename T > ]p(es,[  
  struct result_1 CA|W4f}  
  { /!&eP3^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G@rh/b<$  
} ; [D|Uwq  
X..M!3W  
template < typename T1, typename T2 > 7KC2%s#7  
  struct result_2 CiU^U|~'L  
  { F'<XB~ &o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D@w&[IF  
} ; G| &$/]~  
%j0c|u  
template < typename T1, typename T2 > agoMsxI9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F$v^S+Ch  
  { cPL6(&7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l}S96B  
} sFk{Tv@Yz  
'u PI~l`g  
template < typename T > JvT#Fxjk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {IB4%,qT  
  { <vg|8-,#m  
  return OpClass::execute(lt(t)); NSRY(#3  
} +;@R&Y  
ak}k e  
} ; F+zHgE  
qCk`398W  
(Gzq 1+B  
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 Ey&A\  
好啦,现在才真正完美了。 gv jy'Rm  
现在在picker里面就可以这么添加了: >0N$R|B&  
L!5="s[}  
template < typename Right > F ww S[ 3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J=t}N+:F`b  
  { hsws7sH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S="\S  
} OlW5k`B  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5?#AS#TD'  
.Pe^u%J6F  
sZa>+  
FGMYpapc~  
A8nf"mRD:  
十. bind j}%C;;MPH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g>?,,y6/w  
先来分析一下一段例子 0oyZlv*  
B`%%,SLJ  
L@ N\8mf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qmv8T ^+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :$^sI"hO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >va9*pdJ  
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。 OYfP!,+bn  
我们来写个简单的。 ui*CA^ Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :=`N2D  
对于函数对象类的版本: =5p?4/4 J  
<~5$<L4  
template < typename Func > "Bn]-o|r  
struct functor_trait vdulrnGqL  
  { [+dTd2uZ<\  
typedef typename Func::result_type result_type; ~:4Mf/Ca  
} ; oH [-fF  
对于无参数函数的版本: g;nPF*(  
?P2 d 9b  
template < typename Ret > `t #I e *  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4y9n,~Qgw  
  { l0wvWv*k  
typedef Ret result_type; f;W>:`'  
} ; BjUz"69  
对于单参数函数的版本: y-7$HWn  
KMkX0+Ao  
template < typename Ret, typename V1 > ~o/e0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J@9E20$  
  { <Y#EiC.  
typedef Ret result_type; A.S:eQvS%  
} ; q1M16qv5  
对于双参数函数的版本: CY8=prC  
HuL9' M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L5>.ku=T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  gY@$g  
  { KA {Y*m^7  
typedef Ret result_type; \tg}K0E?R5  
} ; ^p7Er!  
等等。。。 e,0Gc-X[B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dzc.s8T(0  
5zI I4ukn*  
template < typename Func > b"#|0d0  
struct func_return L}U fd >*  
  {  W-U[7n  
template < typename T > H!{Cr#=  
  struct result_1 L sMS`o6  
  { \ 5^GUT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iu.+bX|b  
} ; bX]$S 5c_u  
U7cGr\eUu  
template < typename T1, typename T2 > R*psL&N  
  struct result_2 -Z%B9ql'  
  { 9/S-=VOe.t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U_c9T>=  
} ; ur`:wR] 2?  
} ; 2f@gR9T  
JS1''^G&.  
[VwoZX:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (%EhkTb  
IE9A _u*  
template < typename Func, typename aPicker > x k5Z&z  
class binder_1 du4Q^-repC  
  { [L@ vC>G  
Func fn; H@,(  
aPicker pk; U.QjB0;  
public : KC{ HX?  
}<kpvd+ps=  
template < typename T > 8CKI9  
  struct result_1 lGr(GHn  
  { Doy7prKI8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Obu>xK(  
} ; 0dgp<  
g"sW_y_O  
template < typename T1, typename T2 > 6muZE1sn  
  struct result_2 J$D#)w!$j  
  { QR($KW(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /A;!g5Y  
} ; `!\`yI$!%w  
BI-xo}KI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @{!c [{x,T  
>*%mJX/F  
template < typename T > p M:lg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xW\iME  
  { >;.'$-  
  return fn(pk(t)); LHb(T` .=  
} t)O$W   
template < typename T1, typename T2 > \j]i"LpWb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^?H3:CS  
  { |%R}!O<.c  
  return fn(pk(t1, t2)); i`R}IP?71  
} 7"`%-a$7  
} ; Jiljf2h  
+Q3i&"QB.  
W])<0R52  
一目了然不是么? b*xw=G3%  
最后实现bind /}\EMP  
0a??8?Q1G  
Q9 b.]W  
template < typename Func, typename aPicker > E1'HdOh&z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gSP]& _9j  
  { J]A!>|Ic  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -Fe) )Y'=  
} 2R2ws.}  
E hROd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r_f?H@v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3U0>Y%m|,  
 3%G>TB  
十一. phoenix 0m^(|=N-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ) )q4Rh  
8(e uWS  
for_each(v.begin(), v.end(), c|%.B2  
(  s=&&gC1  
do_ Pvq74?an`  
[ 5 #)5Z8`X  
  cout << _1 <<   " , " B'OUT2cgB  
] ruG5~dm>  
.while_( -- _1), i"~J -{d}  
cout << var( " \n " )  ]CD  
) 'Tn i;  
); m?]X NgT  
bZ0mK$B  
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: p^~ AbU'6~  
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 qcSlY&6+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JgJ4RmH-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )DS|mM)  
r wtU@xsD  
6\7b E$K  
template < typename Cond, typename Actor > 9gFema{U  
class do_while &>zzR$#1  
  { K]{Y >w  
Cond cd; yF-EHNNf  
Actor act; WleE$ ,  
public : Nv@SpV'  
template < typename T > ]3xb Q1  
  struct result_1 (*>%^C?  
  { x$o?ckyH  
  typedef int result_type; cRm+?/  
} ; ;by` [)  
V7Z+@e-5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Em?Z  
' XJ>;",[  
template < typename T > SW!lSIk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ToWiXH)4  
  { @kCFc}  
  do 5hN`}Ve  
    { RjC3wO::  
  act(t); 'O%itCy)  
  } &DQyJJ`k  
  while (cd(t)); .v?x>iV  
  return   0 ; \wR $_X&  
} !2-f%x]tO  
} ; _?"P<3/iF  
lxIo P  
s9R#rwIc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J!40` 8i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9K]Li\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *E*= ;BG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'aYUF&GG  
下面就是产生这个functor的类: V\$'3(*  
[Yr }:B <  
Wt|IKCx   
template < typename Actor > By& T59  
class do_while_actor 'MLp*3djF,  
  { Y.XNA]|  
Actor act; 37OU  
public : }H^h ~E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h0m+u}oP_H  
z'=8U@P'#  
template < typename Cond > lyY\P6 X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e[<vVe!  
} ; LH7m >/LJr  
F|+Qi BO  
=lB +GS%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '3BBTr%aZ  
最后,是那个do_ 7Gwn,&)  
HSXv_  
S$~T8_m^U  
class do_while_invoker #0HZ"n  
  { S T#9auw  
public : ,X+LJe$  
template < typename Actor > _yH{LUIj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =E6ND8l@2  
  { ]Sj<1tx7f  
  return do_while_actor < Actor > (act); H7{)"P]{f  
} >6Y @8 )  
} do_; j)G<PW  
_"_ 21uB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~e|RVY,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !3O8B0K)v  
最后来说说怎么处理break和continue /g/]Q^  
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。 WC& V9Yk  
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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